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2017年12月15日 星期五

丁酉(鸡)年十月廿八

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  利用生物对大气污染物的反应,监测有害气体的成分和含量以了解大气的环境质量状况。
  概述 大气污染的生物监测包括动物监测和植物监测。动物监测由于动物对环境的趋性和管理困难,目前尚未形成一套完整的监测方法,但一般能起到指示环境污染的作用。美国的多诺拉事件调查表明,金丝雀对二氧化硫最敏感,其次是狗,再次是家禽;日本有人用鸟类和昆虫的分布来反映环境质量的变化。利用植物监测大气污染,在20世纪初就引起生态学家的注意。几十年来,这方面的研究工作取得很多成就,如指示植物的选择和利用,根据植物受害症状确定大气污染物,根据叶片的含污量估测环境污染程度等。中国在70年代初开展利用植物监测大气污染的研究工作,在测定木本植物叶片中的硫、氯、氟化物和铅、镉等含量以了解大气污染状况,筛选指示植物,建立植物受害“症状学”,利用多种植物含污量和生长量综合评价大气环境质量等方面,都取得进展。
  植物监测的依据 利用植物监测大气污染的依据是植物对大气污染的生物效应,这种效应可表现为慢性伤害,如酶系统被破坏或产生其他生理反应;也可表现为急性伤害,如叶片出现伤斑,生长量和生产量受到影响等等;还表现为植物群落结构的改变。生物效应同植物种类,污染物的种类、浓度以及作用时间等因素有关。如各种污染物造成的叶伤害症状所表现的颜色、形状、部位因植物种类和污染物的种类而异,根据这些症状即可估测大气污染物的成分。污染物的浓度愈大,植物受害愈重。植物受害的最低浓度称为临界浓度或极限浓度。植物从接触临界浓度以上的有毒气体时起,到植物体出现受害症状时为止,这段时间称为临界时间。一般情况下,污染物的浓度愈高,植物受害的临界时间愈短;浓度愈低,临界时间愈长。植物种类不同,各种污染物的临界浓度和临界时间也不同。如氟化氢浓度为 10ppb时,20小时使唐菖蒲(Gladiolus gandavensis)开始受害;浓度为50ppb时,6~9小时可使棉花开始受害。根据敏感植物受害的临界时间,可大致估测污染物的浓度。
  监测方法 利用植物监测大气污染的方法主要有:
  现场调查 在污染现场调查植物的受害症状。如敏感植物受害,表明大气受到污染;抗性中等的植物受害,表明污染比较严重;抗性强的植物受害,表明污染已十分严重。在严重污染区,敏感植物基本消失。根据植物叶片的受害症状,可以判断大气中的主要污染物;根据受害症状面积的大小,也可以判断大气污染的程度。综合抗性不同的植物的受害状况,即可绘制出大气污染的分级分区图,确定区域性污染的程度和范围。
  在污染现场调查植物的慢性伤害状况时,可把污染区的一年生枝条的长度、叶面积的变化、叶重及年轮等,同非污染区的这些指标进行比较,也可了解污染的程度、范围和污染的历史。
  现场盆栽定点监测 将监测用的指示植物栽在污染区选定的监测点上,定期观察、记录其受害症状和受害程度,可估测大气污染物的成分、浓度和范围。如中国利用京桃(Prunus davidiana)监测氯气,用唐菖蒲、金荞麦 (Polуgonum cуmosum)监测氟化物;美国洛杉矶利用矮牵牛(Petunia hуbrida)监测过氧乙酰硝酸酯,用烟草 (Nicotiana tabacum)监测臭氧等氧化剂,都取得较好的效果。利用紫花苜蓿 (Medicago sativa)监测二氧化硫已为人们所熟知。一旦这些敏感植物受害,就等于发出空气被污染的“警报”。采用盆栽植物,可以根据需要设置监测点,不受污染现场环境条件的限制,在厂区、室内、车间到处都可进行,便于开展群众性的监测活动。
  植物体内污染物含量分析 叶片对重金属、二氧化硫、氟化物、氯等有一定的富集能力。对叶片中的这些污染物进行含量分析,可以了解大气污染物的种类、污染范围和污染程度。如植物的自然含氟量为0.5~25ppm,自然含硫量一般为0.1~0.3%,如果排除根系吸收等因素,测得叶片中氟或硫的含量高于上述自然含量,就表明空气中存在着氟或二氧化硫污染。树皮一年四季都能固定大气中的氟,监测树皮中的含氟量的工作在植物休眠期仍可进行。
  利用地衣、苔藓植物监测 地衣苔藓植物都属于隐花植物,对大气中不同浓度的二氧化硫、氟化氢等反应很敏感。二氧化硫年平均浓度在 0.015~0.105ppm范围,就能使地衣绝迹,没有地衣生长的地带称为“地衣沙漠”。苔藓是仅次于地衣的指示植物,如大气中二氧化硫浓度超过0.017ppm,大多数苔藓植物就不能生存。1968年,在荷兰瓦赫宁根举行的大气污染对动植物影响讨论会上,附生隐花植物(主要指地衣和苔藓)被推荐为大气污染的指示生物。用生态学方法调查污染区树干上距地1~2.5米高度范围内的树生地衣或附生苔藓植物的种类、数量和分布,在污染源附近会发现“地衣沙漠区”,苔藓植物也是愈接近污染源种类愈少,甚至完全消失。根据地衣、苔藓植物的多度、盖度、频度以及种类数量的变化,绘制污染分级图,能清楚地显示出大气污染的程度和范围,还可以在一定程度上反映污染历史。
  可以把非污染区的附生地衣或苔藓植物连同基质一同取下,制成直径5厘米的圆盘,移到地衣和苔藓植物已经消失的污染区监测点上,挂在8~10米处的树干或架子上,圆盘面向污染源,定期观察受害情况和受害面积,然后进行化学分析,可以监测大气污染。或者制成苔藓植物监测器,进行定位定时监测。
  利用植物监测大气污染,优点是取材方便,不需要复杂、昂贵的仪器,方法简单,费用低廉,有直观效果。缺点是在自然条件下难于获得精确可靠的定量数据。
  参考书目
 松中昭一:《図説環境污染と指標生物》,朝倉書店,東京,1979。

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更新时间 : 2009-01-04

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