环境污染指示植物

环境污染指示植物一、摘要：为了减少环境污染，措施很多，其中一条就是利用植物以防止环境污染，因为植物有净化环境的能力，种植抗性植物和指示植物也可绿化工厂环境和监测预报污染状况。

植物保护环境主要表现于下几个方面：1.净化环境高等植物除了通过光合作用保证大气中O2和CO2的平衡外，对各种污染物有吸收、积累和代谢的作用，以净化环境。

（1）吸收污染物。

植物可以吸收环境中的污染物。

（2）分解污染物。

污染物被植物吸收后，有的分解为营养物质，有的形成络合物而降低毒性，所以植物具有解毒作用。

2.环境监测监测环境污染是环境保护工作的一个重要环节。

除了应用化学或仪器分析进行测定外，植物监测也是一个重要方面。

植物监测简便易行，便于推广，值得重视。

一般都是选用对某一污染物质极为敏感的植物作为指示植物。

当环境污染物质稍有积累，植物就呈现出明显的症状。

在环境监测方面，应用较广的是在大气污染监测方面，因此本文就绿色植物对大气污染的指示做具体阐述。

关键字：大气污染、植物指示。

二、大气污染指示植物对大气污染反应灵敏，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。

大气污染指示植物19世纪中期，就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40～50年代，空气污染日趋严重，对指示植物的研究也进一步开展起来。

70年代初,中国也开始了这方面的工作,例如用唐菖蒲(Gladiolus gandavensis)等指示植物监测大气的氟化物污染；分析加拿大白杨(Populus canadensis)、悬铃木(Platanus orientalis)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(SO2)的污染；测定刺槐（Robinia pseudoacacia）、皂角(Gleditsia sinensis)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。

同时，选择出适合于一些地区应用的指示植物,如金荞麦(Fagopуrum cуmosum)等。

三、指示植物的作用植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植物体内以某种形式表现出来。

大气受到污染时，敏感的植物反应最快，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。

人们可以根据植物发出的各种信息来判断大气污染的状况，对大气质量作出评价。

指示植物对大气污染的指示作用主要表现在四个方面：①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进行测定的。

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，使它们的影响比它们各自单独的影响强烈；有时则产生拮抗作用，其影响要比它们各自的影响微弱。

这些影响只有通过对生物各种反应进行观察、分析和测定来了解。

②能较早地发现大气污染。

植物对大气污染的反应比人敏感得多，人在SO2浓度达1～5ppm时才能嗅到，接触3～10ppm超过8小时,才对健康有影响；而一些植物接触0.5ppm，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。

③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。

SO2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的界线；臭氧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敏感，所以症状大多出现在上表面；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。

④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的数量，能够推测过去的污染状况和污染的历史，对大气质量做出回顾评价。

四、常用指示植物大气污染指示植物应具备的条件是：对污染物敏感；受污染后的症状明显；干扰症状少；生长期长，能不断萌发新叶；栽培管理和繁殖容易；并尽可能具有一定的观赏或经济价值，以起到美化环境和监测环境质量的双重作用。

指示植物可以通过人工熏气试验、污染地区的植物调查、污染区栽培比较试验和叶片浸蘸等方法进行筛选。

那些最易受害、反应最快的植物便是敏感植物。

较常用的指示植物如下：SO2污染指示植物──紫花苜蓿(Medicago sativa)、荞麦(Fagopуrum esculentum)、金荞麦、芝麻(Sesamu mindicum)、向日葵(Helianthus annuus)等；氟化氢(HF)污染指示植物──唐菖蒲、郁金香(Tulipa gesneriana)、金荞麦、小苍兰(Freesia refracta)、杏(Prunus armeniaca)、葡萄(Vitis vinifera)等；臭氧(O3)污染指示植物──烟草(Nicotiana tabacum)、矮牵牛(Petunia hуbrida)、光叶榉(Zelkova serrata)、牵牛花(Pharbitis nil)等；乙烯(C2H4)污染指示植物──芝麻、香石竹(Dianthus fragrans)、番茄(Lуcopersicum esculentum)等；PAN污染指示植物──早熟禾(Poa annua)、矮牵牛、菜豆(Phaseolus vulgaris)等。

此外，地衣对大气污染也很敏感,在SO2年平均浓度为0.015～0.105ppm时就无法生存。

但是它对污染的反应缓慢，适于监测浓度低、时间长的污染。

利用生物特别是利用植物指示大气污染的优点是：指示植物种类多，取材容易，监测方法简单，费用低廉并能美化环境；它可以在一个较大的范围内，长期地观察污染的积累性影响。

缺点是：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；在污染严重时，植物本身还会受害致死，失去继续监测的能力等。

利用指示植物监测大气污染的方法见大气污染的生物监测。

大气污染指示动物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，通常不大用来指示或监测大气污染。

但是有些小动物对一氧化碳(CO)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CO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CO污染源。

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，用以表示大气污染程度。

五、绿色植物对有害气体的指示臭氧：这是一种气态的次生大气污染物, 氮氧化物在阳光照射下发生复杂反应的产物。

它具有很强的毒性。

当植物与其周围环境进行正常的气体交换时,臭氧经气孔进人植物叶片, 诱发一系列的污染伤害。

其急性典型症状为: 叶片上均匀地散布着形状、大小较规则的细密点状斑, 呈棕色或黄揭色。

通常把这种症状称之为“点斑”, 这些斑点还会连成一片, 变成大块的块斑, 导致叶片褪绿或脱落。

针叶树对奥氧的反应有所不同, 先是针叶的尖部变红, 然后变为褐色, 进而褪为灰色, 针叶上会出现一些孤立的黄斑或斑迹。

监测臭氧的常见植物有美国白蜡、菜豆、黄瓜、葡萄、牵牛花、松树、马铃薯等种类。

过氧硝基硝酸脂类：包括过氧硝酸乙酞醋、过氧硝酸丁基醋、过氧硝酸异丁基醋等, 其中含量最高、毒性最强的为过氧硝酸乙酞醋。

它是一种次生污染物, 是烃在阳光照射下发生复杂反应的产物。

过氧硝酸乙酸酸诱发的早期症状为叶片背面出现水演状或亮斑。

随着危害的加剧, 气孔附近的海绵组织细胞崩溃并被气窝取代。

结果使受害叶片的叶背面呈银灰色, 两三天后变为褐色。

由于长叶窝首、瑞士甜菜以及一年生早熟禾等草本植物的叶片, 对过氧硝酸乙酞醋较为敏感, 故可用作对大气中过氧硝酸乙酞脂的监侧。

二氧化硫：它除了自身的毒性外, 还是形成酸雨的主要成分之一。

目前空气中的二氧化硫主要来自煤等含硫嫩料嫩烧的结果。

植物受二氧化硫伤害后, 开始的表现症状是植物叶片细胞逐渐失去膨压, 光泽减褪, 叶面上出现暗绿色的水演状斑点,以及少许水分渗出后形成的皱折。

这些症状可以单独出现, 也可同时出现。

随着时间的推移, 症状将发展为较明显的失绿斑, 继而失水干枯, 直至出现显著的坏死斑。

双子叶植物中典型的急性币毒症状是叶脉间具有不规则的坏死斑, 伤害严重时, 点斑发展成条状块斑, 坏死组织和健康组织之间有一失绿过渡带。

单子叶植物在平行脉之间出现斑点状或条状的坏死区。

具针叶的松树等植物受二氧化硫伤害后, 从针叶尖端开始向基部逐渐蔓延, 呈红棕色。

对二氧化硫敏感的常见植物有: 一年生早熟禾、芥菜、茧菜、百日草、欧洲旅、苹果、美国白蜡、欧洲白桦、紫花首楷、大麦、荞麦、番瓜、美国五针松、加章大短叶松、娜威云杉、以及苔醉和地衣等。

在二氧化硫污染严重地区, 可利用上述植物对大气质量进行跟踪、及时控制和防止污染源的扩散。

氯化物：大气中的氟化物以气态氛化物(氟化氢)、颗粒状和以气态形式吸附在其它顺粒物上等三种形态存在, 其中以气态氛化氢毒性最大, 它产生于铝的冶炼工业等所排放的废气中。

受气态氟化物污染后的植物, 常在叶缘或叶尖出现有色边缘的坏死区。

这种坏死区的组织可能与叶片的健康部分发生分离, 甚至脱落, 但整片叶子通常并不脱落。

在针叶树中, 氟化氢导致组织的坏死, 是从当年生针叶开始, 然后逐渐向针叶基部芡延，被伤害的部分逐渐由绿色变为黄色, 最后变为赤褐色。

严重枯焦的针叶则发生脱落。

杏树、黄杉、唐曹蒲、小苍兰以及地衣对氟化氢反应敏感, 污染后症状明显, 是理想的污染指示植物。

总之, 不同地区选择污染指示植物时, 要选取适于当地生长和生长周期较短, 以及具有一定观赏价值的植物。

六、总结目前，利用指示植物对大气污染监测已取得了长足的进步，但作为一种独立的监测方法仍有不足之处：首先，监测方法缺乏标准化，无法统一指示植物。

植物的生长发育过程因地域的不同、季节的不同，生理生化反应不同，对同一污染物的敏感程度也会不同，故不同地区的指示植物监测结果不具有可比性，准确性；其次，监测参数难以确定，植物的生理生化反应是一个复杂的化学反应过程，受环境因素影响变化较大，污染因子与植物的应激反应的关联度不易确定；第三，难以做到准确定量，由于污染物之间本身存在着协同反应，再加上植物自身存在的交叉反应，给指示植物的定量分析带来了不便。

综上所述，利用指示植物进行环境监测的研究方向重点在于：建立标准化的监测方法，选择更广泛、反应更灵敏的指示植物，建立指示植物的种子资源和相关资料库，掌握污染因子间的相互作用及指示植物各项生理参数，以寻求更严的污染物浓度及生理参数的定量关系，为环境监测提供经济、简单、高效的监测方法，为环境治理提供准确、客观、可靠的技术依据。