大气污染的生物监测

[拼音]：daqi wuran de shengwu jiance

[外文]：biological monitoring for atmospheric pollution

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

地衣和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
  1. 松中昭一：《図説環境污染と指標生物》，朝倉書店，東京，1979。