大气污染的植物监测

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1、大气污染的植物 监测汪嘉熙李正方钱大复?江苏省植物研究所?环境监测是环境保护的“耳目”?如 何及时而准确地 监测污染物质及其分布状况,掌握污染动向,对 防治环境污染是一项必不可少的工作?环境污染除用物理的或化学的方法监测外,近几十年来,国外在 利用植物监测,特别是监测大气污染方面已做了较多的工作?如指示植物的 选择和应用的研究?根据植物受害症状确定大气 污染物?分析叶片的含污量估测环境污染程度等?我国 近几年 来已开始了这方面 的研究,如用紫花首稽?。, ?,? ,?乙?、芝麻? ?,?,?,? ? ?,。?等 监测二氧化硫污染,唐葛蒲?,? ?, 。,? ,?,?了? ?, ,?、金荞麦?尸

2、?, ?。?,?夕二? , “。? ? ,?、雪松?击“,? ?己? ,?乙? ?、地衣等 监测 氟化氢污染,京桃?尸? 。“,? ?厉?口。? ? ?等 监测氯气的污染,以及利用 多种植物的表现来综合评价环境质量等?植物监测 虽然不象理化 监钡 ? 那样能够精确地测 出各种污染物 的浓度及其瞬时变化,但 由于它具有监测材料来源广、种类多,可 以就地取材,方法简便,费用低廉,便于开展群众性的监侧预报工作等优点,已受到各方面 的重视?现就有关植物监测大气污染的问题作一简要介绍?一、植物在监测大气污染中的作用?能够反映大 气污染对 生态系的影响强度和综合评价大气环境质量大气污染物质对生态系?主要

3、包括植物、动物和人类?会发生 种种影响,这些影响一般是不能用理化方法直接进行测定的?有几种污染物质共存时,其影响要 比它们各自的单独影响来得强?称相乘作用或协合作用?,如二氧化硫 与臭氧或二氧化氮与乙醛对植物的影响就是这样?有的则相反,它们的复合影响要比各 自的影响小?称拮抗作用?,如二氧化硫与氨?污染物质的这种相互作用对生态系产生的影响强度,不是一般理化方法所能确定 的?而植物在 这方面却能起到独特的作用?大气中存在 的有些污染物质,能 够通过植物的富 集而进入食物 链?例如 氟化物,在大气中的浓度很低时?如一次最高浓度不超过? ?毫克?立方米?对人体 不产生 明显的影响?但由于植物能够 吸

4、收并积累相 当多的 氟化物?当人?或动物等?经常食用含氟量高的植物,即引起各种疾病?因此,只考虑污染物在大气中的浓度是不足以了解它 对人和生物 的影响程度的?只有通过对生物?包括植物?的观察和分析,才能较正确地综合评价大气环境质量?能早期发现 大气污染许多植物对大气污染物质的反应往往要比动物和人敏感得多,例如人在二氧化硫的 浓度达到?一?即?时可闻到味道,? ?一? ?即?时才受刺激引起咳嗽流泪,而一 些敏感的指示植物如 紫花首蓓,在二氧化硫浓度超过?即?,接触一定时期后便会产生 受害症 状?唐首蒲?品种为“白雪公主, ?在? ?!? ?氟化氢中接触? ?小时便会出现症状?又如美洲五针松? ?

5、。“,? ? ? ?,?对光化学烟雾很 敏感,在 只有用精密仪器才能检测出来的低浓度情况下,一些植株就表现 出受害症状?矮牵牛 ? ?“厉“护?对 大气中的乙醛很敏 感,在浓度超过。,? ?经?小时接触后,?一?天 内就 出现可见症状?香石 竹? ,? ? ?人? ,乙?蕃茄? ? ?妙。? ?“。?。讨? ?娜? ? ?等对 乙烯的敏感性很高,在?书一? ?的浓度中暴露几小时花粤即发生异常现象?根据这些敏 感性强的植物受害情况可及早发现污染?如果知道敏感植物的受 伤阂?即受害的临界浓度?,还可以大致估测污染物的浓度?能检测出不同的大气污染物植物受 不同的大气污染物影响,在叶片上 会出现不同的

6、受害症状?植物受二氧化硫污染后,常在叶片的脉间 出现漂 白或褪色 的斑点?受氟化物污染时,常在叶片的顶 端和边缘 出现伤斑,受害组织 与正常组 织之间有一明显的界线?臭氧污染引起的典型 症状,是叶表面近小叶脉处产生点状或块状伤斑,因为栅栏组织对臭氧最敏感,所以受害后大多从叶表面开始漂白,几天后色泽转为黄褐色或淡黄色?受过氧乙酞硝酸 盐?急性危害后,大 部分的双子叶植物在其叶背出现 玻璃状或古铜色伤斑,受害严重时叶面 出现一道横贯全叶的坏死带?根据植物叶片所出现的症 状特点,可以初步 鉴别污染质的种类?但有时 由于叶片上所出现的症状并不典型,容易相互混淆,因此,最好作一些必要的植物体内污染成分的

7、分析?植物的受害症状有时还能反映出大气中存在的新的污染物质?如美国洛杉矶在四十年代初期,出现了一种浅兰色的具刺激性的烟雾?开始人们认为是工业排放的二氧化 硫所造成,以后一些研究者根 据植物所出现的 特殊症状,认为可能与新的污染物有关?经过 七、八年 的研究,证实是汽车排气所形成的光化学烟雾?能反映一个地区的污染历 史植物象一个“不下岗的哨兵”,能日夜为人们监 测污染?当一个地区发生了有害气体的急性危害,事后可从遗留下来的植物受害症状推测当时 的污染情况?植物还能估测几年甚至几十年前的污染情况?如美国有人在一个有二氧化硫及氮氧化物逸散的兵工厂附近,根据年轮宽度对? ?株美洲五针松和? ?株鹅掌揪

8、的每年树干生 长量进行测定,发现 树木的年 生长量与该厂的年生产量和污染物散放量之间有密 切关系?又如美国宾夕法尼亚州立大学,用分析树木的年轮估测污染的历史?他们通过用中子轰击年轮取得样品,再根据分析所得的产射线图来观察存在于年轮中的微量 元素?从该大学校园里的树木中收集到约 ? ?种元素的资料,发 现汞、铁和银的含量与该地区过去的工业活动历史有关?银含量大 约从? ?年开始增加,到?年达 到高峰?增 加的原因与 当时在 云 中撒布碘化银晶体有关?汞含量在 五十年代后有增加,这 又与工业使用汞量 的增加相符合?在二十世纪第一个十年间发现树 木年轮 中铁的含量 明显 的减 少,其原因是 当时这一

9、地区的炼铁高炉正被淘汰?二、大气污染指示植物的选择一般地 说,各种植物都能起到指示大气污染的作用?敏感植物出现了伤害症状,表明空气受到了污染?抗性中等的植物受害则表明污染比较严重?而当抗性强 的植物受害时,表明污染已十分严重?为了能较及时地 监测 出空气污染,通常都选用敏感 的容易产生受害症状 的指示植物监测大气的污染?因此,要通过各种途 径选择指示植物,其主要选 择方法有以下几种?污染地区的植物调查?在大气污染地区调 查各种植物,观察它们 的受害症状和程度?通过 反复调查,将所得资料加以分析比较,找出最易受害或受害最重 的植物,此法比较简便易行?但在野外条件下,环境因子 复杂,植物生长条件亦

10、不一致,有时会产生偏差?污染地区栽培比较试验?将 通过调 查初选 出来的敏感植物,放在不同类型的污染区进行栽培?盆栽或露地种植?比较试验,以进一步鉴别其敏感性,盆栽试验可 以排除土壤因 子的影响,但管理较麻烦?此法的优点是,直接在污染地区进行栽培试验,所得结果较符合实际?但由于野外条件复杂,干扰因子多,不易控 制?叶片浸蘸 法?用一些污染物的水 溶液直接处理植物的叶片,根据叶片的反应来鉴别它们的敏感性?如 用氢氟酸水溶液处理植物来测定它们对大气氟污染的敏感性?具体做法是将氢氟酸配 制成一定浓度 ?如? ?即?的水溶液,把植物的叶片直接在溶液中浸泡一分钟后取出,隔一定时间?如? ?小 时?观察,

11、统计植物的受害程度以鉴别其敏感性?此法具有快速易行的优点,结果也较可靠?人工熏气法?就是在人工控制的条件下,以各种有毒气体对植物进行熏气试验?试验时将植物移 人熏气室内,控制一定的试验条件,用不同浓度的有害气体分别对植物进行熏气,观察它们在不同浓度下 的反应,确 定他们 的受害临界值?即引起植物危害的最低浓度和接触时?司?临界值低的便是敏感 的植物?此法是选择大气污染指示植物的一个 重要方法?优良的指示植物除 必须具有对污染物较强的敏感性外,最好还应具有下列优点? ?受害症状明显,干扰症状少?生长期长,能不断发出新叶?栽培管理和繁殖容易?有一定经济价值或观赏价值?根据本所近年来的调查和试验,结

12、合国内外有关资料,将部分敏感植物列于下表?表?对各种污 染物敏感的一些植物污染物质?紫花首蓓、向日葵、胡萝 卜、离芭、芝麻、棉花、大麦、大豆、小麦、黑麦、三叶草、菜豆、花椰菜、甘薯、蒸菜、笋瓜、苦买菜、芜著、菠菜、辣椒、牵牛花、大波斯菊、百日草、紫茉莉、矢车菊、东北茧菜、香碗豆、马鞭草、土荆芥、紫苏、车前、皱叶酸模、美州膝草、荞麦、多刺离芭、五花桃草?唐葛蒲、郁金香、金荞麦、金线草、玉米、玉替、杏、葡萄、李、美洲五针松、欧洲赤松、雪松、花旗松、落叶松、洋李、北美云杉、挥叶械、甸旬十大功劳?首蓓、荞麦、玉米、烟草、洋葱、萝 卜、千日红属、石茅高粱、繁缕、掌叶茧菜、欧洲樱草、香水月季、样叶械、欧州

13、七叶树、糖械、沼生栋、美洲五针松、美洲擦木、女贞属、臭椿、油松、桃?恭菜、蕃茄、落叶松的一种、李属、械属、英莲属菜豆、向日葵、葛芭、烟草、秋海棠、朱横、悬铃木?烟草、矮牵牛、马唐、雀麦、花生、马铃薯、燕麦、洋葱、萝卜、女贞、银械、梓树、皂荚、丁香、葡萄、紫玉兰、牡乙烯?,汞蒸气早熟禾、繁缕、矮牵牛、菜豆、离芭、小尊麻、燕麦、蕃茄、芥菜?菜豆、香石竹、棉花、虹豆、黄瓜、万寿菊、桃、豌豆、甘薯、蕃茄、心叶喜林芋?大叶紫苑、荞麦、三叶草、黄瓜、羹、墙生羹、婴粟、萝 卜、烟草、蕃茄?芥菜、向日葵?块根马利筋、菜豆属、向日葵属、女贞属、绣球花属?三、利用指示植物监测大气污染的方法?一?调查植物的表现?在

14、需要监测的地区,通过调查植物的急性受害症状和生长发育情况,估测该地区 的大气污染程度?调 查急性受害 症状?大气污染引起的植物急性受害症状比较明显,肉眼容易观察?将调查地点按距污染源的远近划分为若 干小区,统 计各小区内敏感性不同 的植物的受害程度,然后评定各小区 的污染度等 级,绘 出污染分布 图?在调 查中,植物的急性受害症状易与病虫害、冻害、微量元素缺乏、肥料不 足、自然老黄等症状混淆,因此给调 查带来一 定困难?但只要掌握大气污染引起植物受害的一些特点,是不 难将它们区别开的?其主要特点有? 受害植物通常呈扇状、条带状或片状分布于污染源的下风向,受害植物只出现 在一定范围内?植物受害程

15、度常因种类、位置等不同而有较大的差 异?如同一株 树中、上部受 害重,下部受害轻?迎风面受害重,背风面受害轻?外面的叶片受害重,里面的受害轻?离污染源近的受害重,远的受害轻?障碍物前面的受害重,后面的受害轻?危害不局限在一种植物上,而是涉 及到各 类植物?包括农作物、草本和木本植物?如果在野外出现 上述几种情况,就存在着大气污染危 害的可能性,只要进行细致的调 查和综合分析,是不难得 出正确的结论的?调查的植物对象可根据实际情况灵活掌握?日本有人主 张用蔬菜为对象,因为蔬菜种类多,且蔬菜地开 阔无阻挡,接触有害气体 比较均匀,生长条件比较一致,便于比较?美国有人 用比农作物更敏 感的植物?如某

16、些田间杂草?,作为 判断 农作物受害的预报指标?以树木作为调查对象也有其优 点,因树木多年生 长在 同一地 点,可以连续监测一个地区的长期变化情况?如我 国某些地区 的雪松每年春 季都 因受有害气体影响而针叶发黄,根据它 的表现,可以监测污染状况?另外,有些 树木的叶子受污染后很易脱落,观察起来十分方便?例如?年夏,日本东京附近棒树不断地大量落叶,研究证明,是 由光化学烟雾污染引起的?此后,样树便成 为日本常用的光化学烟雾污染的指示植物了?调 查植物 的生长量,大气污染引起植物的慢性受害,主要表现在生 长量 的变化上?调 查污染区内一 些树木的衰退情况,每年选 取同样的植株,测定一年 生枝条 长度、叶片大小 等指标进行比较,便可了解污染的 影响强度?测量年轮?在污染区选