1、4.2 生物监测与评价生物监测与评价4.2.1 大气污染的生物监测与评价大气污染的生物监测与评价空气污染生物监测空气污染生物监测植物监测（应用较多）植物监测（应用较多）动物监测（应用不多）动物监测（应用不多）微生物监测微生物监测植物分布范围广、容易管理，植物分布范围广、容易管理，品质众多；空气污染对植物品质众多；空气污染对植物种群、群落的组成和分布也种群、群落的组成和分布也产生影响；早期诊断作用；产生影响；早期诊断作用；富集作用。富集作用。敏感性降低，专一性差，不敏感性降低，专一性差，不能定量，费时能定量，费时动物的管理比较困难，目前动物的管理比较困难，目前尚未形成一套完整的监测方法尚未形成一
2、套完整的监测方法空气污染植物监测概述空气污染植物监测概述v空气是生物赖以生存的条件，当空气受到污染时，某些植物空气是生物赖以生存的条件，当空气受到污染时，某些植物就会有不同程度的反映；利用植物对空气污染的就会有不同程度的反映；利用植物对空气污染的异常反映异常反映可以可以监测空气污染的监测空气污染的种类和含量种类和含量，这就是空气污染植物监测。，这就是空气污染植物监测。v植物受空气污染物的伤害一般分为两类：受高浓度污染物的植物受空气污染物的伤害一般分为两类：受高浓度污染物的侵袭时，短期内即在叶片上出现坏死伤斑，称为侵袭时，短期内即在叶片上出现坏死伤斑，称为急性伤害急性伤害；长；长期与低浓度污染物
3、接触时，因长期受阻、发育不良，出现失绿期与低浓度污染物接触时，因长期受阻、发育不良，出现失绿早衰的现象称为早衰的现象称为慢性伤害慢性伤害。v植物的抗性分类：植物的抗性分类：抗性强的植物抗性强的植物抗性中等的植物抗性中等的植物敏感性植物敏感性植物大气污染的植物监测有以下几种方法：大气污染的植物监测有以下几种方法：v指示植物法指示植物法v现场调查法现场调查法v植物群落调查法植物群落调查法v现场盆栽定点监测法现场盆栽定点监测法v地衣、苔藓监测法：地衣、苔藓监测法：v微核技术的应用微核技术的应用v污染量指数法污染量指数法v大气污染的综合生态指标法大气污染的综合生态指标法指示生物指示生物v指示生物的概念
4、：指示生物的概念：指对环境中某些物质（包括污染物）能产生各种反应或信息指对环境中某些物质（包括污染物）能产生各种反应或信息而被用来监测和评价环境质量的现状和变化的生物。而被用来监测和评价环境质量的现状和变化的生物。v指示生物的种类指示生物的种类包括大气污染指示生物和水体污染指示生物。包括大气污染指示生物和水体污染指示生物。v例如：例如：指示节气指示节气 枣花发，种棉花；杏花开，快种麦枣花发，种棉花；杏花开，快种麦指示天气指示天气 燕子低飞预示雨将来临，蜻蜓高飞预示天晴燕子低飞预示雨将来临，蜻蜓高飞预示天晴指示水质指示水质 美国威斯康星地区湖泊中的软水指示植物为美国威斯康星地区湖泊中的软水指示植
5、物为Gratiola，硬，硬水指示植物为水指示植物为Ranunculus aquatilis。指示资源指示资源 安徽的海州香薷指示铜矿，湖南念同的野韭指示金矿安徽的海州香薷指示铜矿，湖南念同的野韭指示金矿v注：指示生物只在一定的时空范围内起作用：安徽的海州香薷只注：指示生物只在一定的时空范围内起作用：安徽的海州香薷只在安徽指示铜矿，在北方则无此作用。在安徽指示铜矿，在北方则无此作用。指示植物监测法指示植物监测法v指示植物指示植物利用某些植物对某些有害气体的特殊敏感性，可以监测大气中利用某些植物对某些有害气体的特殊敏感性，可以监测大气中该气体的浓度，这种植物就称为该大气污染物的指示植物。该气体的
6、浓度，这种植物就称为该大气污染物的指示植物。v常见大气污染指示植物常见大气污染指示植物二氧化硫污染指示植物：二氧化硫污染指示植物：如地衣、苔藓、芝麻、向日葵、落叶如地衣、苔藓、芝麻、向日葵、落叶松、加拿大白杨等松、加拿大白杨等氟化物污染指示植物：氟化物污染指示植物：如郁金香、杏、葡萄、梅、雪松等如郁金香、杏、葡萄、梅、雪松等二氧化氮污染指示植物：二氧化氮污染指示植物：向日葵、番茄、秋海棠、烟草等向日葵、番茄、秋海棠、烟草等v指示植物的选择方法指示植物的选择方法现场比较评比法现场比较评比法栽培比较试验法栽培比较试验法人工熏气法人工熏气法v监测方法监测方法选择可靠的指示植物，了解其受害症状和受伤阈
7、值，然后根据选择可靠的指示植物，了解其受害症状和受伤阈值，然后根据受害程度大小估测大气污染物的成分、浓度和范围。受害程度大小估测大气污染物的成分、浓度和范围。注：受伤阈值指引起指示植物受害的污染气体的最低浓度和暴注：受伤阈值指引起指示植物受害的污染气体的最低浓度和暴露时间。露时间。几种大气污染物对植物的危害症状几种大气污染物对植物的危害症状污染物污染物危危 害害 症症 状状O3叶面出现白色或褐色不规则斑点或呈条斑分布，叶尖端变成叶面出现白色或褐色不规则斑点或呈条斑分布，叶尖端变成褐色或坏死褐色或坏死PAN叶子下表面变光滑或呈银白色或青铜色叶子下表面变光滑或呈银白色或青铜色NO2脉间组织和靠近叶
8、缘边出现不规则的白色或褐色溃伤脉间组织和靠近叶缘边出现不规则的白色或褐色溃伤SO2伤斑多分布于脉间，与健康组织区别明显，阔叶植物脉间出伤斑多分布于脉间，与健康组织区别明显，阔叶植物脉间出现不规则坏死斑，单子叶植物平行脉间出现斑点或条状坏死现不规则坏死斑，单子叶植物平行脉间出现斑点或条状坏死区区HF叶尖和叶缘出现灼伤、退绿，伤区与健康组织区别明显叶尖和叶缘出现灼伤、退绿，伤区与健康组织区别明显Cl2叶脉间变白，叶尖和叶缘出现灼伤及落叶叶脉间变白，叶尖和叶缘出现灼伤及落叶酸雾酸雾叶上出现细密、近圆形坏死斑叶上出现细密、近圆形坏死斑表表4 41 1 几种大气污染物对植物的危害症状几种大气污染物对植物
9、的危害症状6.2.1.16.2.1.1指示植物及其受害症状指示植物及其受害症状v对大气污染反应灵敏，用以指示和反映大气污染状况的植物，称为大对大气污染反应灵敏，用以指示和反映大气污染状况的植物，称为大气污染的指示植物。气污染的指示植物。v空气污染物一般通过叶面上的气孔或孔隙进入植物体内，侵袭细胞组空气污染物一般通过叶面上的气孔或孔隙进入植物体内，侵袭细胞组织，并发生一系列生化反应，从而使植物组织遭受破坏，呈现受害症织，并发生一系列生化反应，从而使植物组织遭受破坏，呈现受害症状。这些症状虽然随污染物的种类、浓度以及受害植物的品种、曝露状。这些症状虽然随污染物的种类、浓度以及受害植物的品种、曝露时
10、间不同而有差异，但具有某些共同特点，如叶绿素被破坏、细胞组时间不同而有差异，但具有某些共同特点，如叶绿素被破坏、细胞组织脱水，进而发生叶面失去光泽，出现不同颜色（黄色、褐色或灰白织脱水，进而发生叶面失去光泽，出现不同颜色（黄色、褐色或灰白色）的斑点，叶片脱落，甚至全株枯死等异常现象。色）的斑点，叶片脱落，甚至全株枯死等异常现象。1.1.二氧化硫指示植物二氧化硫指示植物堇菜堇菜苔藓苔藓白蜡树白蜡树云杉云杉地衣地衣棉花棉花白杨白杨图图6.3 部分二氧化硫指示植物部分二氧化硫指示植物2.2.光化学氧化物指示植物光化学氧化物指示植物矮牵牛花矮牵牛花葡萄葡萄菠菜菠菜黄瓜黄瓜马铃薯马铃薯洋葱洋葱图图6.4
11、 O3的指示植物的指示植物3.3.氟化物指示植物氟化物指示植物4.4.乙烯的指示植物乙烯的指示植物5.5.氮氧化物指示植物氮氧化物指示植物6.2.1.26.2.1.2监测方法监测方法1.1.栽培指示植物监测法栽培指示植物监测法先将指示植物在没有污染的环境中盆栽或地栽培植，待生长到适先将指示植物在没有污染的环境中盆栽或地栽培植，待生长到适宜大小时，移至监测点观察它们的受害症状和程度。宜大小时，移至监测点观察它们的受害症状和程度。图图6.8 植物监测器示意图植物监测器示意图1.气泵；气泵；2.针型阀；针型阀；3.流量计；流量计；4.活性活性炭净化器；炭净化器；5.盆栽指示植物盆栽指示植物2 2、植
12、物群落监测法、植物群落监测法 先通过调查和试验，确定群落中不同种植物对污染物的抗性等级，将先通过调查和试验，确定群落中不同种植物对污染物的抗性等级，将其分为敏感、抗性中等和抗性强三类。如果敏感植物叶部出现受害症状，其分为敏感、抗性中等和抗性强三类。如果敏感植物叶部出现受害症状，表明空气已受到轻度污染；如果抗性中等的植物出现部分受害症状，表明表明空气已受到轻度污染；如果抗性中等的植物出现部分受害症状，表明空气已受到中度污染；当抗性中等植物出现明显受害症状，有些抗性强的空气已受到中度污染；当抗性中等植物出现明显受害症状，有些抗性强的植物也出现部分受害症状时，则表明已造成严重污染。植物也出现部分受害
13、症状时，则表明已造成严重污染。植 物受 害 情 况悬铃木、加拿大白杨桧柏、丝瓜向日葵、葱、玉米、菊、牵牛花、月季、蔷薇、枸杞、香椿、乌柏葡萄、金银花、枸树、马齿苋广玉兰、大叶黄杨、栀子花、腊梅80100%叶片受害，甚至脱落叶片有明显大块伤斑，部分植株枯死50%左右叶面积受害，叶片脉间有点、块状伤斑30%左右叶面积受害，叶脉间有轻度点、块状伤斑10%左右叶面积受害，叶片上有轻度点状斑无明显症状表表6.3 排放排放SO2的某化工厂附近植物群落受害情况的某化工厂附近植物群落受害情况6.2.26.2.2利用动物监测利用动物监测6.2.2.1利用动物个体的异常反应对矿井内瓦斯毒气敏感的动物金丝雀 金翅雀
14、鸡老鼠对对SOSO2 2敏感的动物敏感的动物敏感性水平：敏感性水平：本鸟最高本鸟最高俺狗狗第二俺狗狗第二耐受力最好的当属我们家禽了耐受力最好的当属我们家禽了金丝雀金丝雀狗狗家禽家禽6.2.2.26.2.2.2利用动物种群数量的变化利用动物种群数量的变化 大型哺乳动物、鸟类、昆虫等迁移不易直接接触污染物的潜叶性昆虫、虫瘿昆虫、体表有蜡质的蚧不易直接接触污染物的潜叶性昆虫、虫瘿昆虫、体表有蜡质的蚧类增加，图类增加，图6.126.12为部分该类昆虫。为部分该类昆虫。潜叶蛾瘿蚊红蜡蚧6.2.36.2.3利用微生物监测利用微生物监测 空气微生物是空气污染的重要因子，它与气溶胶、颗粒物等空气微生物是空气污
15、染的重要因子，它与气溶胶、颗粒物等媒体一起散布并污染环境、左右疾病发生与传播，监测空气微生物媒体一起散布并污染环境、左右疾病发生与传播，监测空气微生物状况是掌握其活动和作用的必要前提。状况是掌握其活动和作用的必要前提。v 室内空气微生物监测：室内空气微生物监测：某医院的空气微生物监测某医院的空气微生物监测163份标本，合格份标本，合格88份，合格率仅份，合格率仅54；表明空气微生物的污染与医院；表明空气微生物的污染与医院感染密切相关，加强消毒隔离措施、合理使用抗生感染密切相关，加强消毒隔离措施、合理使用抗生素，控制医院感染是十分重要的。素，控制医院感染是十分重要的。n 室外空气微生物监测：室外
16、空气微生物监测：v辽宁省某市空气中微生物区系分布与环境质量关系研究表明：空气中辽宁省某市空气中微生物区系分布与环境质量关系研究表明：空气中微生物的数量随着人群和车辆流动的增加而增多，繁华的中街微生物微生物的数量随着人群和车辆流动的增加而增多，繁华的中街微生物数量最多，其次是交通路口，居民小区；郊区某公园和农村空气中细数量最多，其次是交通路口，居民小区；郊区某公园和农村空气中细菌最少。菌最少。v20012001和和20022002年山东省某海滨城市空气微生物监测发现：该市空气微生年山东省某海滨城市空气微生物监测发现：该市空气微生物检出率高，空气处于微生物中度污染状态。其中东部、居住区空气物检出率
17、高，空气处于微生物中度污染状态。其中东部、居住区空气污染较重，南部、西部和风景游览区空气污染较轻。滨海区空气陆源污染较重，南部、西部和风景游览区空气污染较轻。滨海区空气陆源细菌少于内陆区，真菌却较多。滨海与内陆区空气微生物含量相近，细菌少于内陆区，真菌却较多。滨海与内陆区空气微生物含量相近，滨海区空气陆源微生物增多，意味两区空气污染有趋同现象。滨海区空气陆源微生物增多，意味两区空气污染有趋同现象。SO2监测植物监测植物矮牵牛矮牵牛氨指示植物氨指示植物木芙蓉木芙蓉植物群落监测法v植物群落监测法植物群落监测法v在空气污染的情况下，在空气污染的情况下，植物群落中各种植物对污染物的敏感性不植物群落中各
18、种植物对污染物的敏感性不同，因此其反应也不同同，因此其反应也不同。所以调查植物群落中各种植物的受害症。所以调查植物群落中各种植物的受害症状和程度，利用植物及其群落光合速率和呼吸速率的测定，可以状和程度，利用植物及其群落光合速率和呼吸速率的测定，可以估测该地区的空气污染程度估测该地区的空气污染程度。如敏感植物受害，表明大气受到污染；如抗性中等的植物受如敏感植物受害，表明大气受到污染；如抗性中等的植物受害，表明大气污染较严重；如抗性强的植物受害，表明大气害，表明大气污染较严重；如抗性强的植物受害，表明大气污染十分严重；在严重污染地区，敏感植物不存在。污染十分严重；在严重污染地区，敏感植物不存在。在
19、长期受污染地区，一些群落多样性受到影响，从而使植物在长期受污染地区，一些群落多样性受到影响，从而使植物退化，由此可根据群落中物种多少及个体数量多少来评价大退化，由此可根据群落中物种多少及个体数量多少来评价大气污染状况。气污染状况。v实例：某化工厂附近的植物群落调查实例：某化工厂附近的植物群落调查实例：某化工厂3050m范围内植物受害情况说明及分析植物名称植物名称受受 害害 情情 况况悬铃木、加拿大白杨悬铃木、加拿大白杨80或全部叶片受害，甚至脱落或全部叶片受害，甚至脱落桧柏、丝瓜桧柏、丝瓜叶片有明显大块伤斑，部分植物枯死叶片有明显大块伤斑，部分植物枯死向日葵、葱、玉米、菊花、向日葵、葱、玉米、
20、菊花、牵牛花牵牛花50左右叶面积受害，叶脉间有点、左右叶面积受害，叶脉间有点、块状伤斑块状伤斑月季、蔷薇、枸杞、香椿、月季、蔷薇、枸杞、香椿、乌桕乌桕80左右叶面积受害，叶片有轻度点、左右叶面积受害，叶片有轻度点、块状伤斑块状伤斑葡萄、金银花、构树、马葡萄、金银花、构树、马齿苋齿苋10左右叶面积受害，叶片有轻度点左右叶面积受害，叶片有轻度点状伤斑状伤斑广玉兰、大叶黄杨、腊梅广玉兰、大叶黄杨、腊梅肉眼观察无明显症状肉眼观察无明显症状表表4 42 2 某化工厂某化工厂303050m50m范围内植物受害情况范围内植物受害情况情况分析：情况分析：根据植物叶片出现的症状特点（伤斑出现叶脉间），表明该厂根
21、据植物叶片出现的症状特点（伤斑出现叶脉间），表明该厂附近的大气已被附近的大气已被SO2污染。从受害程度上看，由于一些对污染。从受害程度上看，由于一些对SO2抗性强抗性强的构树、马齿苋等已受到损害，可以判断该地区发生过急性危害，的构树、马齿苋等已受到损害，可以判断该地区发生过急性危害，估测其估测其SO2浓度为浓度为310 ppm。植物光合速率和呼吸速率的测定：植物光合速率和呼吸速率的测定：红外线气体分析仪或光合作用测定仪红外线气体分析仪或光合作用测定仪群落净光合速率的计算群落净光合速率的计算v群落呼吸速率的计算群落呼吸速率的计算栽培指示植物监测法栽培指示植物监测法：先将指示植物在没有污染的环境中
22、盆栽培植，待生长到先将指示植物在没有污染的环境中盆栽培植，待生长到适宜大小时，移至监测点，观测它们受害症状和程度。植适宜大小时，移至监测点，观测它们受害症状和程度。植物指示器如图所示。物指示器如图所示。地衣、苔藓监测法地衣、苔藓监测法v地衣、苔藓作为指示植物的特点地衣、苔藓作为指示植物的特点这两类植物这两类植物对二氧化硫和氟化氢等的反应比高等植物敏感；对二氧化硫和氟化氢等的反应比高等植物敏感；例如例如SO2年平均浓度在年平均浓度在0.0150.105 ppm范围内就可使地衣绝范围内就可使地衣绝迹；浓度超过迹；浓度超过0.017ppm时大多数苔藓植物不能生存。时大多数苔藓植物不能生存。地衣、苔藓
23、生长在树干上，故可以减少土壤或水体污染的干地衣、苔藓生长在树干上，故可以减少土壤或水体污染的干扰。扰。地衣、苔藓所需水分和养分等全部依赖于雨水和露，同时以地衣、苔藓所需水分和养分等全部依赖于雨水和露，同时以植物整体吸收养分，而高等植物靠气孔来吸收大气中的污染植物整体吸收养分，而高等植物靠气孔来吸收大气中的污染物，故前者吸收污染物的量相对较多。物，故前者吸收污染物的量相对较多。生长速度比高等植物慢，一旦受损不易恢复，有利于掌握长生长速度比高等植物慢，一旦受损不易恢复，有利于掌握长时间的污染积累结果。时间的污染积累结果。两者为多年生长绿色植物，一年四季均可作为监测器。而高两者为多年生长绿色植物，一
24、年四季均可作为监测器。而高等植物往往冬季落叶，难以显示受害情况。等植物往往冬季落叶，难以显示受害情况。取材方便，成本低，有直观效果，但在自然条件下难以获得取材方便，成本低，有直观效果，但在自然条件下难以获得精确可靠的定量数据。精确可靠的定量数据。形体小，分类困难，不经过专门的学习不易掌握辨识方法。形体小，分类困难，不经过专门的学习不易掌握辨识方法。地衣、苔藓监测法v观察指标观察指标通常观察地衣、苔藓植物的多度、盖度、频度、种类数量以通常观察地衣、苔藓植物的多度、盖度、频度、种类数量以及内外部受害症状等指标。及内外部受害症状等指标。v在大气污染状况下，地衣、苔藓分布规律在大气污染状况下，地衣、苔
25、藓分布规律污染严重地区，地衣、苔藓植物很少或完全绝迹；污染严重地区，地衣、苔藓植物很少或完全绝迹；随污染的减轻，地衣、苔藓植物种属增加，多度、盖度、频随污染的减轻，地衣、苔藓植物种属增加，多度、盖度、频度等也逐渐增高并且在树干上的分布高度也升高。度等也逐渐增高并且在树干上的分布高度也升高。植物监测的其他方法v微核技术的应用：微核技术的应用：根据环境污染物会引起染色体畸变而形成微核的原根据环境污染物会引起染色体畸变而形成微核的原理，利用紫路草花粉母细胞的微核数量指示环境污理，利用紫路草花粉母细胞的微核数量指示环境污染状况，我国已应用该法来监测水、大气污染状况。染状况，我国已应用该法来监测水、大气
26、污染状况。v污染量指数法污染量指数法KIPC监测点指示植物叶片中某污染物的含量监测点指示植物叶片中某污染物的含量/对照对照点同种植物中某污染物的含量点同种植物中某污染物的含量v大气污染的综合生态指标法大气污染的综合生态指标法思考：思考：应用植物监测应注意哪些问题？采取哪些措施？应用植物监测应注意哪些问题？采取哪些措施？应注意区分大气污染对植物的伤害与其他因素对植应注意区分大气污染对植物的伤害与其他因素对植物伤害，如冻害、病虫害、肥料不足、农药药害等物伤害，如冻害、病虫害、肥料不足、农药药害等也可使植物受害。也可使植物受害。可从调查污染源入手，通过观察植物叶片受害症状、可从调查污染源入手，通过观
27、察植物叶片受害症状、受害方式，或进行叶片污染物的含量分析来进行判受害方式，或进行叶片污染物的含量分析来进行判断，这要求工作人员观察细心，并有较为丰富的实断，这要求工作人员观察细心，并有较为丰富的实践经验。践经验。利用动物监测利用动物监测在一个区域内，利用动物种群数量的变化，特别是在一个区域内，利用动物种群数量的变化，特别是对污染物对污染物敏感动物种群数量的变化敏感动物种群数量的变化，也可以监测该区域空气污染状况。，也可以监测该区域空气污染状况。美国多偌拉事件：金丝雀对美国多偌拉事件：金丝雀对SO2最敏感，其次是狗，再次是家禽。最敏感，其次是狗，再次是家禽。日本：日本学者利用鸟类与昆虫的分布来反
28、映空气质量的变化。日本：日本学者利用鸟类与昆虫的分布来反映空气质量的变化。保加利亚：一些矿区利用蜜蜂监测空气中金属污染物的浓度。保加利亚：一些矿区利用蜜蜂监测空气中金属污染物的浓度。我国：用金丝雀、金翅雀、老鼠、鸡等动物的异常反应（不安、死我国：用金丝雀、金翅雀、老鼠、鸡等动物的异常反应（不安、死亡）来探测矿井内的瓦斯毒气；如果一些大型哺乳动物、鸟类、昆虫亡）来探测矿井内的瓦斯毒气；如果一些大型哺乳动物、鸟类、昆虫等迁移，而不易直接接触污染物的潜叶性昆虫、体表有蜡质的蚧类等等迁移，而不易直接接触污染物的潜叶性昆虫、体表有蜡质的蚧类等数量增加，说明该地区空气污染严重。数量增加，说明该地区空气污染
29、严重。利用微生物监测利用微生物监测空气不是微生物生长繁殖的天然环境，故没有固定的微生空气不是微生物生长繁殖的天然环境，故没有固定的微生物种群，它主要通过土壤尘埃、水滴、人和动物体表的干物种群，它主要通过土壤尘埃、水滴、人和动物体表的干燥脱落物、呼吸道的排泄物等方式带入空气中。燥脱落物、呼吸道的排泄物等方式带入空气中。空气中微生物区系组成及数量变化与空气污染有密切关系，空气中微生物区系组成及数量变化与空气污染有密切关系，可以用于监测空气质量。可以用于监测空气质量。沈阳市空气微生物区系分布与环境质量关系：空气中微生沈阳市空气微生物区系分布与环境质量关系：空气中微生物的数量随着人群和车辆流动的增加而
30、增多，繁华的中街物的数量随着人群和车辆流动的增加而增多，繁华的中街微生物数量最多，其次是交通路口、居民小区；郊区东陵微生物数量最多，其次是交通路口、居民小区；郊区东陵公园和农村空气中细菌最少。公园和农村空气中细菌最少。大气污染的生物监测大气污染的生物监测 v一、植物监测的优点一、植物监测的优点 植物能直接反映大气污染，而且能综合地反映大气污植物能直接反映大气污染，而且能综合地反映大气污染对生态系统的影响染对生态系统的影响 能早期发现大气污染能早期发现大气污染 能检测出不同的污染物种类，找出污染源能检测出不同的污染物种类，找出污染源 能监测长时间的慢性影响能监测长时间的慢性影响 能反映一个地区的
31、污染历史能反映一个地区的污染历史 植物种类多、来源广、成本低植物种类多、来源广、成本低 方法简便、容易掌握方法简便、容易掌握 植物监测可以结合绿化、美化和净化环境来进行植物监测可以结合绿化、美化和净化环境来进行 v二、植物监测的不足之处二、植物监测的不足之处 在自然条件下很难获得准确可靠的定量数据。不象仪器在自然条件下很难获得准确可靠的定量数据。不象仪器监测能精确地测出各种污染物的浓度及其瞬时变化。监测能精确地测出各种污染物的浓度及其瞬时变化。在污染严重时，植物本身也会死亡，失去连续监测的能在污染严重时，植物本身也会死亡，失去连续监测的能力。力。同一植物在不同生长期敏感性不同，不能一年四季都进
32、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。如唐菖蒲在行监测。如唐菖蒲在4叶期最为敏感，开花以后，叶片逐叶期最为敏感，开花以后，叶片逐渐老化，敏感性显著降低。渐老化，敏感性显著降低。植物个体之间有一定差异，容易产生误差。植物个体之间有一定差异，容易产生误差。项目十项目十 污染症状监测法污染症状监测法 v一、植物对大气污染的抗性一、植物对大气污染的抗性 q抗性强的植物抗性强的植物 q抗性中等的植物抗性中等的植物 q敏感性植物敏感性植物 v二、大气污染伤害与其它因素伤害的鉴别方法二、大气污染伤害与其它因素伤害的鉴别方法1.了解污染源了解污染源 固定污染源、流动污染源、农田管理、天气状况
33、等。固定污染源、流动污染源、农田管理、天气状况等。2.观察叶子受害症状观察叶子受害症状 3.观察植物受害方式观察植物受害方式（1）有明显的方向性）有明显的方向性（2）植物受害程度与距离有害气体污染源的远近密切相关）植物受害程度与距离有害气体污染源的远近密切相关（3）在有害气体扩散过程中遇障碍物，如建筑物、山丘、高墙、林带等，）在有害气体扩散过程中遇障碍物，如建筑物、山丘、高墙、林带等，则气体会被阻挡，障碍物后面的植物可避免受害则气体会被阻挡，障碍物后面的植物可避免受害（4）危害不局限在一种植物上，而是涉及到各种植物）危害不局限在一种植物上，而是涉及到各种植物 4.叶片污染物质含量分析叶片污染物
34、质含量分析 第一节第一节 污染症状监测法污染症状监测法v三、各种污染物造成的生物反应三、各种污染物造成的生物反应 1.二氧化硫（二氧化硫（SO2）初始典型症状为：微微失去膨压，失去原来光泽，初始典型症状为：微微失去膨压，失去原来光泽，出现呈暗绿色的水渍状斑点，叶面微微有水渗出并出现呈暗绿色的水渍状斑点，叶面微微有水渗出并起皱。随着时间推移，症状继续发展，成为比较明起皱。随着时间推移，症状继续发展，成为比较明显的失绿斑，呈灰绿色，然后逐渐失水干枯，直至显的失绿斑，呈灰绿色，然后逐渐失水干枯，直至出现显著的坏死斑。坏死斑颜色有深出现显著的坏死斑。坏死斑颜色有深(从黄褐色、从黄褐色、红棕色、深褐色、
35、黑色红棕色、深褐色、黑色)有浅有浅(灰白色、象牙色、灰灰白色、象牙色、灰黄色、淡灰色黄色、淡灰色)，但以浅色为主。，但以浅色为主。v阔叶植物中典型急性中毒症状是叶脉间有不规则的坏阔叶植物中典型急性中毒症状是叶脉间有不规则的坏死斑，伤害严重时，点斑发展成为条状、块斑，坏死死斑，伤害严重时，点斑发展成为条状、块斑，坏死组织和健康组织之间界限明显。单子叶植物在平行叶组织和健康组织之间界限明显。单子叶植物在平行叶脉之间出现斑点状或条状的坏死区。针叶植物受二氧脉之间出现斑点状或条状的坏死区。针叶植物受二氧化硫伤害首先从针叶尖端开始，逐渐向下发展，呈红化硫伤害首先从针叶尖端开始，逐渐向下发展，呈红棕色或褐
36、色。棕色或褐色。vSO2 气孔 叶组织vSO2 H2O SO 或HSO O2 SO 233242.氟化物氟化物 型症状是叶尖和叶缘坏死，伤区和非伤区之间常型症状是叶尖和叶缘坏死，伤区和非伤区之间常有一红色或深褐色界线。氟污染容易危害正在伸有一红色或深褐色界线。氟污染容易危害正在伸展中的幼嫩叶子，因而出现枝梢顶端枯死现象。展中的幼嫩叶子，因而出现枝梢顶端枯死现象。v3.光化学烟雾（氧化剂）光化学烟雾主要是指氮氧化物和碳氢化合物光化学烟雾主要是指氮氧化物和碳氢化合物(HC)在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后产生一种浅兰色烟雾。产生一种浅兰色烟雾。v臭氧（O3）
37、初始典型症状为：叶片上散布细密点状斑，几乎初始典型症状为：叶片上散布细密点状斑，几乎是均匀地分布在整个叶片上，并且其形状、大小是均匀地分布在整个叶片上，并且其形状、大小也比较规则、一致，颜色呈银灰色或褐色，随着也比较规则、一致，颜色呈银灰色或褐色，随着叶龄的增长逐渐脱色，变成黄褐色或白色。这些叶龄的增长逐渐脱色，变成黄褐色或白色。这些斑点还会连成一片，变成大片的块斑（斑点还会连成一片，变成大片的块斑（blotch），），致使叶片褪绿或脱落。致使叶片褪绿或脱落。第一节第一节 污染症状监测法污染症状监测法v过氧乙酰基硝酸酯（PAN）早期症状是在叶背面出现水渍状或亮斑。随着伤早期症状是在叶背面出现水
38、渍状或亮斑。随着伤害的加剧，气孔附近的海绵叶肉细胞崩溃并为气害的加剧，气孔附近的海绵叶肉细胞崩溃并为气窝取代。结果使受害叶片的叶背面呈银灰色，两窝取代。结果使受害叶片的叶背面呈银灰色，两三天后变为褐色。三天后变为褐色。PAN诱发的一个最重要的受害诱发的一个最重要的受害症状是出现症状是出现“伤带伤带”。这些症状出现于最幼嫩的。这些症状出现于最幼嫩的对对PAN敏感的叶片的叶尖上敏感的叶片的叶尖上 4.乙烯乙烯 导致导致“偏上生长偏上生长”，即叶片下垂；落叶、落花、落，即叶片下垂；落叶、落花、落果果 5.氨（氨（NH3）主要症状为脉间点状或块状伤斑。中龄叶片似乎主要症状为脉间点状或块状伤斑。中龄叶片
39、似乎对对NH3最为敏感，整个叶片会因受最为敏感，整个叶片会因受NH3的伤害而的伤害而变成暗绿色，然后变成褐色或黑色。伤斑与正常变成暗绿色，然后变成褐色或黑色。伤斑与正常组织之间界限明显。另外，症状一般出现较早，组织之间界限明显。另外，症状一般出现较早，稳定得快。稳定得快。6.氯气（C12）C12对许多植物的伤害大多为脉间点状或块状伤斑，对许多植物的伤害大多为脉间点状或块状伤斑，与正常组织之间界限模糊，或有过渡带。有些植与正常组织之间界限模糊，或有过渡带。有些植物的症状出现在叶缘附近，先是出现深绿色至黑物的症状出现在叶缘附近，先是出现深绿色至黑色斑点，继而转变成白色或褐色。严重危害时造色斑点，继
40、而转变成白色或褐色。严重危害时造成全叶失绿漂白，甚至脱落。针叶树种也会出现成全叶失绿漂白，甚至脱落。针叶树种也会出现叶尖枯斑或斑迹。叶尖枯斑或斑迹。v四、受害阈值四、受害阈值 临界浓度：污染气体使植物产生受害症状的最低临界浓度：污染气体使植物产生受害症状的最低浓度称为临界浓度浓度称为临界浓度 临界时间：在临界浓度时，使植物产生受害症状临界时间：在临界浓度时，使植物产生受害症状的最短时间称为临界时间的最短时间称为临界时间 一般急性伤害值以植物叶片产生一般急性伤害值以植物叶片产生5%的伤害为标准的伤害为标准 v五、污染程度判断 无污染无污染 叶片无明显伤害症状；叶片无明显伤害症状；轻度污染轻度污染
41、 叶片受害面积叶片受害面积25%以下；以下；中度污染中度污染 叶片受害面积叶片受害面积25%50%；较重污染较重污染 叶片受害面积叶片受害面积50%75%；严重污染严重污染 叶片受害面积叶片受害面积75%以上。以上。思考：思考：应用植物监测应注意哪些问题？采取哪些措施？应用植物监测应注意哪些问题？采取哪些措施？应注意区分大气污染对植物的伤害与其他因素对应注意区分大气污染对植物的伤害与其他因素对 植物伤害，如冻害、病虫害、肥料不足、农药药植物伤害，如冻害、病虫害、肥料不足、农药药 害等也可使植物受害。害等也可使植物受害。可从调查污染源入手，通过观察植物叶片受害症可从调查污染源入手，通过观察植物叶
42、片受害症 状、受害方式，或进行叶片污染物的含量分析来状、受害方式，或进行叶片污染物的含量分析来 进行判断，这要求工作人员观察细心，并有较为进行判断，这要求工作人员观察细心，并有较为 丰富的实践经验。丰富的实践经验。v测定方法：测定方法：沉降平皿法沉降平皿法吸收管法吸收管法撞击平皿法撞击平皿法滤膜法滤膜法v空气污染的微生物学评价指标空气污染的微生物学评价指标细菌总数细菌总数链球菌总数链球菌总数一、大气中主要的污染物及其植物监测一、大气中主要的污染物及其植物监测v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
43、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。v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。v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。v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临界浓度或极限浓度。v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临界时间。v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。v部分植物对大气污染
44、物极为敏感，在人和动物达到受害浓度之前，就开始显示出可察觉的受害症状，植物本事不宜移动，便于管理，因而利用历史悠久，能有效的监测大气污染。v（一）光化学氧化剂（光化学烟雾）（一）光化学氧化剂（光化学烟雾）v（二）二氧化硫（二）二氧化硫v（三）氟化物（三）氟化物v（四）乙烯（四）乙烯（C2H4）（一）光化学氧化剂（光化学烟雾）v臭氧、过氧酰基硝酸酯类和氮氧化物 统称为光化学氧光化学氧化剂化剂，又称为光化学烟雾。v1.臭氧v2.过氧酰基硝酸酯类（PANs）1 臭氧v植物与其周围环境进行正常的气体交换时O3就经气孔进入植物叶片内，诱发一系列的污染伤害症状，许多叶片会呈现大片浅赤褐色或古铜色，并导致叶
45、片褪绿、衰老和脱落。Ozone injury to soybean（大豆）foliage植物受臭氧急性伤害后出现的初始典型症状：v叶片上散布细密点状斑，几乎是均匀地分布在整个叶片上，并且其形状、大小也比较规则、一致，颜色呈 棕色或黄褐色。vO3伤害植物的一个共同特征，人们称之为“点斑”，这种斑点呈银灰色或褐色，随着叶龄的增长逐渐脱色，变成黄褐色或白色。这些斑点还会连成一片变成大片的块斑（blotch），致使叶片褪绿或脱落。点斑通常是急性伤害的一个标志。Dark pigmented stipple on upper surface of yellow poplar（白杨）leaves expos
46、ed to ozone.针叶树对O3的反应v针叶树对O3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。v贴梗海棠在0.5mg/L的臭氧下暴露半小时就会受到伤害。Tipburn on eastern white pine exposed to ozone.P167-1682.过氧酰基硝酸酯类（PANs）v包括过氧乙酰硝酸酯（PAN）、过氧丙酰硝酸酯（PPN）、过氧丁基硝酸酯（PBN）及过氧异丁基硝酸酯（PisoBN）。PAN诱发的早期症状：诱发的早期症状：在叶背面出现水渍或亮斑。随着伤害的加剧，气孔附近的海绵叶肉细胞崩溃并为气窝取代。结果使受害
47、叶片的叶背面呈银灰色，两三天后变为褐色。PAN诱发的一个最重要的受害症状是出现“伤带伤带”（banding）。这些症状出现于最幼嫩的对PAN敏感的叶片的叶上尖上（与O3伤害成熟叶的情形恰恰相反）。随着叶片组织的逐渐生长和成熟，受害的部分就表现为许多伤带。v用于监测PAN的植物有：v长叶莴苣（Lactuca sativa）、瑞士甜菜（Beta chilensis）以及一年生虫熟禾（Poa annua）。光化学氧化物指示植物光化学氧化物指示植物矮牵牛花矮牵牛花葡萄葡萄菠菜菠菜黄瓜黄瓜马铃薯马铃薯洋葱洋葱O3的指示植物的指示植物（二）二氧化硫（二）二氧化硫（SO2）v二氧化硫（SO2）具有毒性，还能
48、形成酸雨。v主要来源于化石燃料的燃烧。v如果SO2浓度超过极限值,就会引起伤害。这一极限值称为伤害阈值，它因植物种类和环境条件而异。v综合大多数已发表的数据,敏感植物的SO伤害阈值为：8小时0.25ppm，4小时0.35ppm，2小时0.55ppm，或1小时0.95ppm。Marginal and interveinal necrosis on American beech（山毛榉）leaves exposed to sulfur dioxide.植物受二氧化硫伤害后出现的初始典型症状：v微微失去膨压，失去原来光泽，出现呈暗绿色的水渍状斑点，叶面微微有水渗出并起皱。这几种症状可以单独出现，也可
49、能同时出现。随着时间推移，症状继续发展，成为比较明显的失绿斑，呈灰绿色，然后逐渐失去干枯，直至出现显著的坏死斑。坏死斑颜色有深（黄褐色、红棕色、深褐色和黑色）有浅（灰白色、象牙色、灰黄色和浅灰色），但以浅色为主。二氧化硫对大波斯菊的危害二氧化硫对大波斯菊的危害二氧化碳对棉花的影响阔叶植物中同共型急性中毒症状是叶脉间有不规则的坏死斑，伤害严重时，点斑发展成为条状、块斑，坏死组织和健康组织之间有一失绿过渡带。单子叶植物在平行叶脉之间出现斑点状或条状的坏死区。针叶植物受二氧化硫伤害首先从针叶尖端开始，逐渐的向下发展，呈线棕色或褐色。二氧化硫熏绣球二氧化硫熏绣球 Acute sulfur dioxid
50、e injury to raspberry（黑莓）二氧化硫对杉木的危害二氧化硫对杉木的危害二氧化硫对玉米叶的危害 v监测二氧化硫的植物有一年生早熟禾、芥菜、堇菜、百日草、欧洲蕨、苹果树、颤杨、美国白腊树、紫花苜蓿、大麦、荞麦等，以及苔藓和地衣。v紫花苜蓿在二氧化硫浓度 达到0.3mg/L时就有明显反应;二氧化硫指示植物二氧化硫指示植物堇菜堇菜苔藓苔藓白蜡树白蜡树云杉云杉地衣地衣棉花棉花白杨白杨部分二氧化硫指示植物部分二氧化硫指示植物（三）氟化物（三）氟化物v大气中的氟化物以气态氟化氢（HF）、颗粒态或气态形式吸附其他颗粒物上等三种形态存在，其中以HF的毒性最大，主要来源铝等金属冶炼工业排放的废
