大气污染的植物监测研究进展

2016-11-30欧阳锦彰

绿色科技 2016年16期

关键词：大气污染物监测

欧阳锦彰

(福建戴云山国家级自然保护区管理局，福建德化 362500)

大气污染的植物监测研究进展

欧阳锦彰

(福建戴云山国家级自然保护区管理局，福建德化 362500)

指出了随着当前大气污染的程度越来越严重，对大气污染物实现良好的监测成为一个重要问题，介绍了植物监测的应用原理与方法，分析了植物监测的优缺点，以期为植物监测今后在大气污染中的应用提供参考。

大气污染；植物监测；研究进展

1　引言

当前，环境污染问题已经是直接关系到人类存亡的一个严峻问题。一方面植物可以起到保护生态环境、改善人们生活质量的作用，另一方面，利用植物来对大气污染中含有的有害气体进行监测，以了解大气环境质量，已经成为植物监测环境污染的一项重要内容。

2　植物监测的应用原理

2.1植物监测大气污染的机理

在大气污染中引进植物学方法，其基本的原理在于：借助于植物会对大气污染物产生的生物效应，也就是植物发生的受害症状与大气污染物种类、接触时间等方面内容的相关性，以植物群伤害症状以及受害的种类作为基本依据，对大气污染的状况做出相应判断。

2.2监测植物

对大气污染可做出灵敏的反应并将大气污染状况反应出来的植物，统将其称为大气污染的指示植物。指示植物属于一种化学性的检测器，而其应具备下列几个条件。

(1)植物应能显示出对污染物的反应，且这一反应必须是准确无误的，包括显著可见的伤害症状、形态变化、生长变化或产量的变化等。

(2)生长的周期应该尽量长，可以不断的萌发新芽，较易繁殖，且较易栽培管理。

(3)无论是在什么样的环境、地点中，只要是周围污染物的浓度处于固定值时，所获得的实验结果对于该植物来说都成立。

(4)应具有广泛的地理学分布，依据监测植物所发出来的各种信息，人们可以实现对环境污染状况的判断以及对所处环境质量的评价。

就城市大气中，比较常见的污染物包括氯、氟化物、HF、NO2、O3、SO2等。

2.2.1SO2监测植物

用来对SO2的植物主要包括黄瓜、地瓜、胡萝卜、芝麻、棉花、菠菜、紫花苜蓿、大豆、玫瑰、月季、白杨、白桦、马尾松以及落叶松等。例如紫花苜蓿、芝麻，对其在大气中SO2质量浓度达到3.4 mg/m3，暴露时间持续1 h就可以看到症状；当SO2质量浓度超出0.44 mg/m3，苔藓就会表现出伤害症状。

2.2.2氟化物监测植物

唐菖蒲、柑橘类植物、郁金香、榆树、烟草、大蒜、葡萄、番茄、玉米、山桃树等植物都可以用来进行对氟化物的监测，其中唐菖蒲是最为常用的一种监测植物，当HF质量浓度在9～10 mg/m3，且持续2～3 h的情况下，唐菖蒲就会表现出伤害症状。

2.2.3O3监测植物

烟草、燕麦、花生、牡丹、菠菜、番茄、矮牵牛花、丁香等都是可以用来监测O3的植物，在大气中O3的质量浓度达到1～26×10 mg/m3，且持续2～4 h时，上述植物就会表现出有受害的症状。

2.2.4NO2监测植物

洋葱、柑橘、胡萝卜、玉米、烟草、番茄、瓜类、马铃薯等这些都是可以用来对NO2监测的植物。上述这些植物在弱光的环境下，当NO2质量浓度达到5～6 mg/m3，且持续时间在2～3 h左右，就会有受害的症状表现出来。

2.2.5氯的监测植物

包括大麦、苜蓿、桃树、苹果树、落叶松、木棉、萝卜、白菜、向日葵、洋葱、韭菜、葱等。在空气中Cl2的含量达到0.15～3 mg/m3，时间在3～5 h左右之后，上述这些植物就会有受害症状的表现。

3　植物监测的方法

通过植物对大气环境进行监测的实现方法存在诸多，且近些年来在此领域也获得了极为广阔的发展，已经由传统的单一的形态学方法，发展成为分子生物学、生理学、形态学等诸多方法。

3.1植物症状指示法

(1)借助于指示植物站岗放哨的功能来实现对大气污染情况的监测，例如在工厂周边，种植诸多敏感性各不相同的植物，一方面可以起到美化环境的作用，另一方面又能起到对环境污染监测的作用。

(2)借助于植物群落对大气污染的程度进行评估，在受到大气污染之后，植物群落里的各种植物会产生各不相同的污染敏感性，反应存在着显著不同。

(3)指示植物的定点报警功能，先于并不存在大气污染的地方培育好监测使用植物，在其经过一定阶段的生长之后，再移栽到需要监测的地方，将其安放在不同的地点，对受害症状的表现以及表现程度进行观察、记录，对该地区大气污染状况进行评价。

3.2生理指示方法

借助于污染物导致的生物个体行为、生理生化变化以及发育状况为基本指标，对环境污染状况进行监测的方法。当大气中含有的有害气体超出一定浓度时，相应的植物体内便会出现一些生理生化指标的变化，例如，光和强度、酶活性、叶绿素含量等。

3.3细胞遗传学方法

该方法较为普遍的应用在对化学诱变因子的筛选上，对环境中存在的致癌、致突变化学物质进行监测。较为常见的方法为微核测定方法，其它还包括非预定DNA合成、姐妹染色体交换率等细胞遗传学方法。

3.4分子生物学方法

在生物多样性的相关研究中，DNA限制性酶切片段长度多台新是广为使用的一种DNA分子标记，它可以在群落水平上提供非常可靠的证据，且同时将基因型多样性最大化的反映出来，是一种在污染环境之下，灵敏性极高的一种检测生物种群变化的手段。

3.5植物体内污染物含量监测方法

基于植物长时间对大气污染物质的吸收，且在植物体内有不断的积累，对植物体内的污染物含量进行分析，同样也可以对大气中含有的污染物以及其浓度进行评估，属于一项可靠的监测方法。

3.5.1叶片

就重金属、氟化物、氯、SO2等污染物来说，叶片对其有很好的富集能力，且叶片含量同大气污染物含量存在相关性。

3.5.2年轮

对于乔木植物来说，它们的年轮就和履历表一样，对生长过程中环境状况、气候状况以及污染情况都有很准确的记录，而且大部分污染物会在木材中形成不溶的化合物，在木材中有着深厚的沉积。借助于对年轮色泽、宽窄方面的观察，可以对大气污染水平做定性的了解。

3.5.3树皮

一年四季树皮都与大气有最为直接的接触，同时对大气中存在的污染物也有大量的吸收、累积，即使在植物休眠的时期，树皮对污染物的吸收仍在继续。对树皮酸度PH的分析，有助于对酸性降雨情况、交通车辆总酸性气体情况进行了解。

3.6借助于地衣、苔藓的监测方法

3.6.1地衣

地衣对许多环境因子都有非常强的敏感性，在对大气污染进行监测的时候，最常用的植物也是地衣。主要包括两种监测方法：①对污染地区地衣的种类、分布以及数量进行调查，于重工业区进行地衣的移植，对当地大气污染程度进行监测；②选择生长于树干上的，较为敏感的地衣，将其与树皮一起切割下来，同时移植到在需监测的地区的同种类植物之上，对它们表现出受害的程度以及死亡情况进行定期的观察，以此评估该地区大气污染的情况。

3.6.2苔藓

它是仅排位在地衣之后的一种常用指示植物，一旦有大气污染，苔藓便会表现出明显的褐化或者是黑斑现象，同时叶片下表面会有特殊的银灰色光泽出现。当植物体内的叶绿体受到破坏时，苔藓植物叶片便会伴有白化或者是褐化的情况出现，当长时间的处于污染状况下，苔藓植物群落便会出现严重的衰退问题，且物种多样性会愈渐减少，甚至是消失。