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大气污染指示生物知多少?

来源:中国环境报 作者: 时间:2013年09月03日

  编者按

  生物生长发育与周围环境有密切的联系,环境条件的变化、生态平衡的破坏都会在生物体内以某种形式表现出来。大气受到污染时,敏感的动植物反应最快,最先发出污染信息,如出现污染症状、生长发育受阻、生理代谢过程发生变化和污染物在体内发生积累等。因此,人们可以利用指示生物判断大气污染状况,监测有害气体种类,评估污染物浓度,对大气质量作出评价。

  那么,什么是大气污染指示生物?大气污染指示生物法有何优缺点?常见的指示植物有哪些?本期应知为您解读。

  1 什么是大气污染指示生物?

  定义:大气污染指示生物是指对大气污染反应灵敏,受污染后症状明显,可用来监测和评价大气污染状况的生物,包括大气污染指示植物和大气污染指示动物。

  由来:19世纪中期,有人注意到城市中地衣植物逐渐消失,在烧煤的烟囱附近,植物叶片出现“病斑”,后来发现这与空气污染有关,并认为可利用植物来监测和评价空气污染状况。到20世纪四五十年代,空气污染日趋严重,人们对指示植物的研究进一步开展起来。20世纪70年代初,我国才开始了这方面的工作。例如,通过分析加拿大白杨、悬铃木等植物叶片的氟和硫的含量来监测较大范围大气中的氟化物和二氧化硫的污染状况;测定刺槐、皂角等植物叶片中铅、镉等的含量,以监测大气中的重金属污染等。

  2 指示生物法有何优缺点?

  ■优点:

  能够综合反映大气污染对生态系统的影响强度。这种影响强度一般是无法用理化方法直接测定的。大气受到多种污染物复合污染时,一些污染物之间会发生协同作用,影响进一步加强;有时则产生拮抗作用,其整体影响要比它们各自的影响减弱。这些影响可通过对生物各种反应进行观察、分析和测定来了解。

  能较早发现大气污染。一些动植物对大气污染的反应比人敏感得多,人在二氧化硫浓度达到1~5ppm时才能嗅到,接触3~10ppm超过8小时,才对健康有影响;而一些植物在接触0.5ppm的浓度状态下,在2~4小时内就会出现伤害症状,因而利用植物能及时发现污染,尽早防治。

  能检测出不同的大气污染物。不同污染物会使植物的叶片出现不同的受害症状。比如,二氧化硫污染常使叶片的脉间出现有色的斑点或漂白斑;氟污染常使叶片的顶端和边缘出现伤斑,受害组织与正常组织之间有明显界线;受到过氧乙酰硝酸酯(PAN)急性危害后,大部分双子叶植物在叶片背面出现玻璃状或古铜色伤斑等。

  能反映一个地区的污染历史。通过对植物进行年轮生长量的分析以及测定积累在植物体内的污染物数量,能够推测过去的污染状况和污染的历史,对大气质量作出回顾评价。

  成本低廉、种类多元。指示生物可选择一年生草本植物、多年生木本植物及地衣、苔藓等。因而,其来源广泛、取材方便。在监测污染的同时,还可达到绿化、美化环境,吸收有害气体,净化空气等多重功效。

  ■缺点:

  在自然条件下很难获得准确可靠的定量数据。环境条件的变化和植物本身生长发育的状况都会影响植物对污染的敏感性,使结果出现误差,难以实现像仪器那样精确地测出各种污染物的浓度以及瞬时变化。

  同一植物在不同生长期敏感性不同,不能一年四季都进行监测。如唐菖蒲在4叶期最敏感,开花后,叶片逐渐老化,敏感性显著降低。同时,植物个体之间有一定差异,容易产生误差。

  受侵害严重时,无法继续监测。污染严重时,植物本身也会死亡,失去连续监测的能力。

  3 常见指示植物有哪些?

  

 

  大气污染指示动物及其应用

  动物对大气污染的敏感性一般比植物低,而且动物活动性大,在环境质量恶化时会迁移回避。因此,通常不用来指示或监测大气污染。但有些小动物对一氧化碳的反应比人和植物灵敏得多。例如,金丝雀、鼷鼠、麻雀、鸽子和狗等可用来作为一氧化碳的指示动物。狗的嗅觉特别灵敏,经过训练可以用来监测煤气管道漏气和一氧化碳等污染。

  近年来,一些动物生态学家提出以小动物分布的多样性指数来指示大气污染。他们用灯光诱捕昆虫,统计一定时期内捕集到的昆虫种类和个体的数目,求出多样性指数,用以评价大气污染程度。

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  指示植物如何监测土壤污染?

  指示植物对重金属等污染物既有一定的吸收能力,又有一定的忍耐力,因此可利用指示植物来研究土壤重金属污染程度。

  ■植物的受害症状

  主要是通过肉眼观察植物体受污染影响后发生的形态变化。生长在污染土壤中的敏感植物受污染物的影响,会引起根、茎、叶在色泽、形状等方面的症状。例如,锰过剩引起植株中毒,会使老叶边缘和叶尖出现许多焦枯褐色的小斑并逐渐扩大;镉进入植物体内并累积到一定程度,会出现生长迟缓、植株矮小、褪绿、产量下降等现象。

  ■植物体内重金属含量与环境相关

  指示植物对重金属的吸收量随着土壤中重金属生物可利用性部分的增加而增加。一般来说,指示植物会吸收单一重金属离子或多种互不干扰吸收量的重金属离子。人们通过分析这些植物体内重金属的含量,即可评价土壤被污染的程度和土壤中重金属的生物效应,为重金属污染土壤的修复提供科学依据。

  ■植物根际微生物数量变化

  土壤中微生物种类繁多、数量庞大,有的微生物不仅参与土壤中污染物的循环过程,还可作为环境载体吸收重金属等污染物,因而对污染土壤中重金属的迁移和释放产生影响,从而左右重金属的生物有效性。


 
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