指示植物监测法在生态环境监测中的应用

1、宁波大学硕士研究生 09 / 10学年第一学期期末考试答题纸考试科目：实验生态学课程编号:07G13104 A考卷类型:(A/B)姓名： 蔡西栗 学号: 0911071134 阅卷教师： 陆开宏 成绩:85指示植物监测法在生态环境监测中的应用摘要：本文通过对国内外相关文献资料的查阅，综述了指示植物监测法进行环境检测的原理和 常见的监测方法。同时分别对大气污染、土壤污染、水污染的指示植物监测进行分类归纳总结， 最后就指示植物监测法的应用、存在的问题和以后的发展重点进行了阐述。关键词：指示植物；大气污染；土壤污染；水污1前言环境污染是关系到人类生存的严峻问题，尤其在污染物浓度成倍甚至几百倍地增高的

2、今天， 大气污染已经成为一个主要环境问题。研究表明，大气污染物浓度的增加，不仅会引发人的呼 吸道疾病、心脏病，甚至还会导致死亡1。植物界的物种，由于各自生长环境的不同，起源和演化过程不同，对于外界环境变化的承受力也各不相同，不同的植物种类要求不同的生长环境， 有的适应幅度较大，有的较小，后者只有在满足了它对环境条件的要求下，才能够生存下去， 这种植物相对地指示着当地的环境条件，因此被称作指示植物2。有的植物对污染物非常敏感，作为指示植物可以对环境进行监测。如当空气中氟化物达到 一定浓度时，唐菖蒲叶片就会因吸收氟表现出伤斑、坏死等现象，向人们发出污染“报警”信 号3。进一步研究发现，唐菖蒲的“报

3、警”本领惊人，远远超过了人类本身的感觉能力。20世纪七、八十年代，唐菖蒲被广泛用于我国的环境生物学研究，人们称它为氟污染指示植物，是 环境监测不下岗的“哨兵”。指示植物监测在世界许多国家得到推广，在生态环境检测中占有一 定的比例4。西德、英国利用地衣种类、数量、覆盖度等说明空气质量变化5;加拿大根据地衣吸附硫量反应二氧化硫污染分布；美国根据鸭蹈草无性系雄蕊毛绒细胞变态对化学诱变进行监 测6。环境污染指示植物应具备的条件有：对污染物反应敏感，受污染后的反应症状明显.且干 扰症状少；生长期长，能不断萌发新叶；栽培管理和繁殖容易；尽可能具有一定的观赏或经济 价值，以起到美化环境与监测环境质量的双重作

4、用。环境污染的生物监测是利用生物对存在于环境中的污染物的反应，监测有害气体、重金属 含量，以确定生态环境质量水平。利用植物监测大气环境的方法很多，近些年来取得了很大的 发展，由单一的形态学方法发展为形态学、生理学、细胞学、遗传学、分子生物学等多种方法； 在研究层次上，从个体水平发展到群落水平。常见的有植物症状指示法、植物生理指示法、细胞遗传学方法、分子生物学方法、植物体内污染物含量测定法等。2指示植物对大气污染的监测利用植物对大气污染物的生物效应，即植物（主要指叶片）受害症状与大气污染物的种类、质量浓度和接触时间的相关性，根据植物群落受害种类和伤害症状来判断大气污染状况，尤其 是用来监测大气中

5、污染物的种类，并根据植物受害程度及污染时间，估测污染物的质量浓度。常见的污染物有 SQ、HF、Q、NO和氯及氯化物等。现对几种监测常见大气污染物的指示植物以 及典型症状进行归纳，见表 1。表1几种常见大气污染物的植物监测及典型症状7-8大气污染物常用指示植物典型症状SO2有地衣、苔葬、紫花苜蓿 (Medicago sativa )、养麦(Fagopyrum esculentum)、金养麦(cumosug 芝麻(Sesamu而dicum)、向日葵(Helianthus annuS)、 土 荆芥(Chenopodium ambrosioides)等。症状主要出现在叶脉间、呈 现大小不同的、无一定分

6、布 规律的点、块状伤斑，与正 常组织之间界线明。HF有唐菖蒲(Gladiolus gandavensis )、有B金香(Tulipa gesneriana)、金养麦、杏 (Armeniaca vulgaris )、葡 萄(Vitis vinifera )、小苍兰(Freesia referacta )、 玉簪(Hosta plantagmea)、梅(Prunus mumb、紫荆 (Cercis chinensis )、雪松、落松、欧洲赤松(Pinus sylvestris )等。伤斑多半分布在叶尖和叶 缘，与正常组织之间有一明 显的暗红色界线，少数为脉 间伤斑，幼叶易受害。03有烟草(Nico

7、tiana tabacuHI )、矮天牛(Petunia hibrida )、牵牛化(Pharbitis )、马唐(Dtaria sanguinalis )、燕麦(Avena stativa )、洋葱(Allium cepa)、萝 卜(Raphnus sativus )、马铃薯(Solanum tuberosum)、光叶棒(Zelkova serrata )、女贞(Lustrum quihoui )、银械(Acer sachainum)、桦树(Betulaceae)、 皂荚(Gleditsia )、丁香(Syringa villosa vahl )、葡 萄等。大多为叶面散布细密点状 斑，呈棕色

8、或黄褐色，少数 为脉间块斑。N02常用的有悬铃术（Platanus）、向日葵、番茄、秋海棠（Begonia evansiana ）烟草等。大多为叶脉间不规则形伤 斑.呈白色、黄褐色或棕色， 有时出现全叶点状斑。氯及氯化物有芝麻、养麦、向日葵、藜、翠菊 (Callistephuschinensis )、万寿菊(Tagetes ereeta)、鸡冠花(Celosia cristata )、大白菜(Brassica Pekinensis)、萝卜、桃 树(Amygdalus persica )、枫扬、雪松、复叶械(Acer negundd、落叶松、油松 (Pinus tabulaeformis )等大

9、多为脉间点块状伤斑，与 正常组织之间界线模糊，或 有过渡带，严重时全叶失绿 漂白甚至脱落。3指示植物对土壤污染的监测土壤污染主要表现重金属的污染，重金属在土壤中的积累可增加土壤对生态环境的危害，危害大小与其在土壤中的型态分类及生物有效性关系较大。指示植物对重金属既有一定的吸收能 力，又有一定的忍耐力。同时指示植物吸收重金属的量与环境中重金属的浓度之间有一定的比 例关系。指示植物对重金属的吸收量随土壤中重金属生物可利用性部分的增加而增加。一般要 求指示植物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。根据这些情况通过分析 植物体内的重金属浓度即可评价土壤被污染的程度和土壤中重金属的生物效应

10、，为重金属污染 土壤的修复提供科学依据。Pott U 等曾针对苔葬植物吸收、富集重金属物质的机制、重金属的毒害作用和苔葬植物 对其忍耐性以及如何利用苔鲜植物作为指示生物监测重金属污染的方法等方面进行了详细的综 述。该方法被欧洲北美等许多国家采用，现已发展成成套技术被广泛应用。Bargagli等阿研究测定意大利 Colline Metallifere地区大灰群(Hypnum cupressiforme )和其着生岩石中的 Cr ,Fe, Mn Ti和Ni等重金属元素含量，发现二者之间存在明显相关性。安丽等11从苔葬植物监测重金属污染系统的原理、特点、影响因素、生态学及化学监测方法等方面进行了综述

11、。袁林 喜等12对北极新奥尔松地区煤矿开采区水平剖面l2个点位上的三种苔原植物和十种重金属的含量进行了测定，结果发现苔葬植物Dicranum angustum对重金属元素具有最大的富集能力，同时发现Dicranum angustum体内元素积累和土壤中元素浓度之间沿水平剖面的变化趋势较一致， 能较好地反映本地区的污染状况，可以作为污染监测和指示植物。顾海蓉等13通过人工气候室和玻璃温室条件下的盆栽试验，研究了碱蓬、灰绿藜、小藜、马齿览和大豆5种沿海地区常见农田植物对土壤盐渍化程度的指示作用。结果表明，这 5种植物的存活率和株高增长率与土壤 含盐量存在显著的响应关系。 4指示植物对水污染的监测水

12、体污染主要表现在水体的富营养化污染。由于接纳大量的生物所需要的氮磷等营养物 引起藻类等浮游生物迅速繁殖，最终可能导致鱼类和其他生物大量死亡的水体污染现象。 水体中浮游植物的组成情况是水质状况的重要标志。兰藻门的铜绿微囊藻，绿藻门的栅藻、小球藻和十字藻，硅藻门的直链藻、针杆藻等属于富营养藻类。这些藻类在水体中占比例较大，特别是铜绿微囊藻。根据定性、定量数据的观察结果，采得水样中浮游植物的种类和数量进行定性、定量分析，并可以在此基础上对其水环境质量状态进行评价，为今后水 系流域的环境综合治理提供基础资料。郭荣光等14对19962000年间大庆水库浮游植物的监测结果进行了评价。分析得 Shannon

13、-Weaver 多样性指数变化范围1.783.15,评定水质为轻污染到中污染水平。秦洪超等15根据20032008年间的连续监测资料，总结分析了近6年间阿哈水库浮游植物个体总数、种类组成、优势种群和特定水质项目等的主要变化，初步分析出阿哈水库浮游植物的群落结构及其演变规律，得出通过近年来的综合治理，阿哈水库水质已得到显著改善的结论。陈朝阳等16在2003年212月对福建晋江水系15个采样点的浮游植物群落季节性变动的生态特征，进行了种类组成、种群数量、优势种、污染指示种、水质等项目的调查研究。并以这些参数对晋江水系的水质污染加以评价。 5讨论生态植物监测不仅可以反应一段时期环境污染程度，而且在突

14、发污染事故时能及时地根据植物的受害反应及污染物的积累量来鉴定和判断是否发生突变性污染及程度如何。利用生态监测 评价环境污染是理化监测的重要组成部分。因此，将该监测方法规范化，列出例行监测指标。指示植物为监测生态环境污染提供了很好的方法，但是对指示植物进行监测在方法和数据的分析上仍然存在一定的局限性。由于监测参数及相互关联关系及其复杂，一些关键性的问题尚 缺乏有力的数据支持。如指示植物内重金属的含量是否受到根际环境的“避性”机制的影响而 偏离土壤中实际的有效态含量值。另外，不同植物对同一污染物的反应不同；同一植物的不同 部位，由于生活史长短，个体差异，生长时段不同等诸多因素都会给监测带来误差，实

15、现完全 意义上的定量分析，至今仍缺乏合理的量化标准。植物对环境污染物有很好的监测作用，尤其是利用多种植物构成群落搭配效果更好。但环 境污染是个复杂的问题，植物能否有效地监测大气污染物受很多因素的影响，因此今后工作的 重点是：1)寻找更多、监测效果更好的环境污染物的指示植物；2)建立植物监测器供应中心，以鉴别、评价、保存、繁殖并提供监测各种污染物的植物 监测器；3)建立植物监测器和环境质量标准相联系的标准化系统，使植物监测的数据广泛地应用 于生态环境质量标准上；4)结合多学科的知识，从宏观和微观研究大气污染指示植物的作用机理。可以把生物工 程、基因工程等应用到植物上，提高其指示大气污染的各种性能

16、。参考文献：1谭燕宏。植物监测在环境和环境管理中的应用J.生态农业，2007, (4): 35-36.2多力坤买买提，玉素甫艾尔肯买买提，吐尔逊莎吾丽卡哈夫.大气污染监测与评价常用 指示植物及其典型症状J.生物学通报，2005, 40 (7): 12-13.3高伟，刑利中，王兆宇.用树叶含氟量监测包头市大气氟化钠污染的探讨J.内蒙古科技与经济,2002,(8):65-67.4 Chopra S, Meindl P. Supply Chain Management Strategy , Planning , and Operation M . New Jersey : Prentice Hal1

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18、 125(1) : 3-11 .7刘玉荣，党志，尚爱安.污染土壤中重金属生物有效性的植物指示法研究J.环境污染与防治，2003, 25 (4): 215-217.8高军锋，毛玉红.土壤中重金属生物有效性与植物效应研究J.四川环境，2008,27 (3):110-112.9Pott U , Turpin DH . Changes in atmospheric trace element deposition in the FraserValley.B C . , Canada from 1960 to 1993 measured by moss monitoring with Isothecium stoloniferumJ . Can. J. Bot. 1996,(74) : 1345-13