交通污染對大葉黃楊葉片葉綠素含量的影響

高一丹 劉海榮

摘要：隨著中國汽車保有量的增加，交通污染日趨嚴重，已成為華北地區霧霾天氣產生的主要來源之一。本試驗以大葉黃楊為材料，研究交通污染對大葉黃楊葉綠素含量的影響。結果表明：交通流量能夠表征交通污染的水平；大葉黃楊葉綠素a、b含量以及葉綠素a/b值均為交通污染區小于對照區，且隨交通流量的增大而減小；相關分析表明，大葉黃楊葉綠素a、b含量以及葉綠素a/b值均與交通流量在0.01水平上呈顯著負相關。因此，葉綠素含量可以用于監測環境的污染水平。

關鍵詞：交通污染；大葉黃楊；葉綠素

中圖分類號：S687.9

文獻標識號：A 文章編號：1001-4942（2016）02-0041-04

近年來，隨著城市化、工業化發展速度加快，京津冀地區的汽車保有量在全國名列前茅。2014年，在所有城市中，北京以537.1萬輛高居榜首，天津以258.9萬輛名列第七。汽車尾氣排放對當地大氣污染的貢獻率達四分之一到三分之一。機動車的快速發展加劇了城市環境污染，特別是中心城區的空氣污染，交通污染已經成為政府、專家關注的重要問題。然而，目前多數研究主要集中在污染的綜合治理、污染對人體健康的影響以及污染的實際監測等方面，很少關注污染對當地植物的影響和傷害，以及由此引起的植物各項生理指標變化與環境污染的關系。鑒于此，本試驗以大葉黃楊為研究對象，探討天津不同交通流量道路上大葉黃楊葉片葉綠素含量的動態變化，以及對空氣污染水平的指示作用，以期為利用植物生理指標監測空氣污染及對天津市環境質量進行評價提供一條有效的生物學途徑。

1 材料與方法

1.1 研究地概況與樣地選擇

天津地處北溫帶，位于中緯度亞歐大陸東岸，主要氣候特征是，四季分明，春季多風，干旱少雨；夏季炎熱，雨水集中；秋季氣爽，冷暖適中；冬季寒冷，干燥少雪，年平均氣溫約為14℃，年降水量在360～970mm之間。

本次采樣地點的確定以典型性為原則，在前期充分勘察的基礎上，結合本次研究的目標，選擇天津市河西區復康路佟樓（政治活動、國際交往、經貿科技文化交流中心）、河東區香山道（工業區）、西青區津靜路（副食品生產基地之一）、西青區海泰發展二路（產業園區）、南開區復康路手表廠（歷史文化名區）、和平區南京路（政治、商貿、金融、教育、醫療衛生中心）這五大區的典型道路為采樣地點，所選道路均有大葉黃楊分布，且周圍沒有工廠、建筑工地等污染源，同時選擇天津城建大學校園、天津寶德學院校園、天津農學院校園作為對照區的采樣地點。

1.2 研究材料

大葉黃楊（Buxus megistophylla）屬于黃楊科黃楊屬植物，灌木或小喬木，喜光，稍耐陰，有一定耐寒力，在天津地區需保護越冬。其冠形優美，葉片革質或薄革質，小枝四棱形，蒴果紅色。經常籬植，修剪成球形孤植或叢植，或與金葉女貞、紫葉小檗等搭配栽植，形成有節奏感的色塊，具有很高的觀賞價值。天津地區廣泛種植，是道路綠化中重要的樹種之一。

1.3 研究方法

1.3.1 樣本采集 選擇晴朗無風天氣采集樣品3次。于同條道路距路緣10m范圍內選采大葉黃楊無病蟲害、大小適中、健康成熟葉片（根據葉片在枝上的著生部位，底端的視為老葉，中部的視為成熟葉，頂端的視為幼葉），從樹冠的內外上中下進行多點采樣，30片葉為一個樣本，每個采樣點采集5個樣本，小心放人自封袋中，做好標記，放人冰盒內迅速帶回實驗室，置4℃冰箱中保存，備葉綠素含量測定。

在對照區，選擇距路緣10m以上、周圍環境相對較好的位置進行采樣，采樣方法同上。

1.3.2 交通流量統計 選擇天氣晴好適合外出的平日早高峰7：00～9：00和晚高峰17：00～19：00兩個時段進行機動車、人流量和其它（除機動車和行人以外的其它交通參與者）的統計，每個時段統計th，連續調查3天，取平均值作為交通流量統計的依據。

1.3.3 葉綠素含量測定 參照文獻的方法，結合實際情況稍作調整。

取新鮮葉片，擦凈表面污物，去掉中脈剪碎，混勻。稱取剪碎的鮮樣0.2g，放人研缽中，加少量石英砂和碳酸鈣粉及95%乙醇3mL，研成均漿，再加乙醇10mL，繼續研磨至組織變白，靜置3～5min。將勻漿轉至離心管中，在轉速為7000r·min^-1條件下離心10min，收集上清液，記錄提取液體積，并用95%乙醇定容至25mL。把制備好的提取液倒入光徑1cm的比色杯內，以95%乙醇為空白，在波長665、649、470nm下測定吸光度。

將測得的吸光值代人下式：Ca=13.95A665-6.88A649；Cb=24.96A649-7.32A665。據此即可得到葉綠素a、b的濃度（mg·L^-1），葉綠素a、b濃度之和為總葉綠素濃度。根據下式即求出植物組織中葉綠素含量。

葉綠素含量（mg·g^-1）=（葉綠素濃度×提取液體積×稀釋倍數）/樣品鮮重

1.4 數據統計分析

本研究所有指標均采用Microsoft Excel和SPSS軟件進行統計分析。

2 結果與分析

2.1 道路交通流量分析

本研究將交通參與者分成三大類，分別是機動車、行人和其它（如自行車、人力三輪車等）。其中機動車主要是小轎車、出租車、公交車、面包車以及貨車這五類。由表1看出，在調查時段內多數路段（后三類車個別路段除外）以小轎車流量最大，其次為出租車，再次為公交車、面包車，最后是貨車。六條道路中交通流量最大的是和平區南京路，為2692輛·h^-1，其中小轎車最多，為2242輛·h^-1，占總數的83.28%；其次是出租車，占7.05%；公交車占5.05%，面包車占2.60%；貨車最少，僅占2.01%。交通流量最小的是西青區海泰發展二路，為682輛·h^-1，約為南京路的四分之一，其中小轎車644輛·h^-1，占總數的94.43%，其次是出租車26輛·h^-1，公交車、面包車、貨車不足10輛·h^-1。交通流量由大到小依次為：和平區南京路>南開區復康路手表廠>河西區復康路佟樓>河東區香山道>西青區津靜路>西青區海泰發展二路>校園。已有研究結果表明，機動車車流量與交通污染水平呈顯著正相關，因此本研究以交通流量表示道路交通污染情況。

2.2 大葉黃楊葉綠素含量分析

葉綠素含量是衡量植物光合能力的一項重要生理指標。葉綠素在植物光合作用過程中對光能的傳遞和轉換起著非常重要的作用，其中葉綠素a是光反應的中心色素分子，而葉綠素b是捕光色素分子。各樣地大葉黃楊葉綠素含量情況見表2。

2.2.1 葉綠素a含量變化 葉綠素a含量對照區大于污染區，對照區為0.62mg·g^-1，污染區平均為0.35mg·g^-1。污染區葉綠素a含量最大的為0.56mg·g^-1，位于西青區海泰發展二路；最小的為0.14mg·g^-1，位于和平區南京路，僅為對照區的22.58%。

2.2.2 葉綠素b含量變化 葉綠素b對照區為0.24mg·g^-1，污染區平均為0.15mg·g^-1。污染區最大值為0.21mg·g^-1，分別位于西青區海泰發展二路、西青區津靜路；其次為0.18mg·g^-1，位于河東區香山道；最小的為0.07mg·g^-1，位于和平區南京路，僅為最大值的三分之一。

2.2.3 總葉綠素含量變化 總葉綠素（a+b）含量對照區為0.86mg·g^-1，污染區平均為0.50mg·g^-1。最大的為0.77mg·g^-1，位于西青區海泰發展二路；最小的為0.21mg·g^-1，位于和平區南京路。

2.2.4 葉綠素a/b值變化 葉綠素a/b值反映植物對光能利用的多少，陽生植物葉綠素a/b值較大，而陰生植物的比值較小。有研究表明，正常情況下，葉綠素a應為葉綠素b的3倍。本研究結果與此不同，在污染區葉綠素a/b值介于2.00～2.67之間；對照區（2.58）大于污染區（2.35），和平區南京路、南開區復康路手表廠最小，其次為河東區香山道、河西區復康路佟樓，最后是西青區津靜路、西青區海泰發展二路。

本試驗結果表明，大葉黃楊葉綠素a、b含量與葉綠素a/b值均為對照區大于交通污染區，在交通污染區上述指標均隨交通量的增大而減少。

2.3 葉綠素含量與交通流量之間的相關性

為進一步分析交通流量與葉綠素含量之間的關系，進行二者之間的相關分析，結果見表3。表明：葉綠素a、b含量和a/b值均與交通流量在0.01水平（雙側）上呈顯著負相關。這與何健等的研究結果（交通污染對葉綠素a含量和葉綠素a/b值影響不顯著）完全不同。交通污染中的主要污染物為一氧化碳、碳氫化合物、氮氧化物、二氧化硫、鉛、懸浮顆粒物等，其中二氧化硫對植物體內葉綠素具有漂白作用，使葉綠素降解為無光合活性的脫鎂色素，嚴重時引起葉片失綠或壞死，影響植物的光合作用；鉛、鎘等重金屬能抑制葉綠素合成，影響植物生物量積累，PM2.5等大氣顆粒物通過影響植物葉片氣孔形態及分布，間接影響葉綠素的代謝與形成，而抗污染較強的樹種能維持較高的葉綠素含量。

本研究結果充分說明葉綠素含量是植物對環境污染反應比較敏感的生理指標，污染不僅阻礙葉綠素的生成同時還促進葉綠素的分解，從而影響植物的光合作用。

3 結論與討論

交通流量能夠表征交通污染的水平。大葉黃楊葉綠素a、b含量以及葉綠素a/b值均為交通污染區小于對照區，且隨交通流量的增大而減小。相關分析表明，大葉黃楊葉綠素a、b含量以及葉綠素a/b值均與交通流量在0.01水平上呈顯著負相關。植物體內葉綠素含量能夠反映空氣污染程度和空氣質量變化，因此可以用于監測環境污染，也為評價城市空氣污染狀況提供了一個有效的生物監測方法。

苔蘚植物因具有獨特的形態和生理特征，對空氣污染反應十分敏感，已被廣泛用于監測城市或地區的環境質量與變化。有鑒于此，可以將交通污染對植物各項生理指標影響的研究重視起來，開展植物生理指標指示或監測大氣污染的研究，從而使大氣污染監測手段取得更大發展，使監測手段更加多樣化。