大氣中氟污染對農作物影響的探討

孔 茹，劉 菁

（1.山東省煙臺生態環境監測中心，山東 煙臺 264002；2.山東省生態環境監測中心，山東 濟南 250000）

氟污染對動植物的危害很大，特別是對部分農作物的影響尤為明顯。氟化物對農作物的傷害程度主要取決于大氣中氟化物的質量分數、接觸時間及植物本身對氟的敏感性。觀察受氟傷害植葉的痕象，分析其中氟的積累量，有利于科學了解氟對植物的傷害并采取有效的措施防治污染。

1 氟污染概述

氟化物并不是空氣中的常見成分，主要產生于某些冶金廠、陶器廠、磷肥廠和玻璃廠的工業排煙，常以氣態（如HF、SiF4、H2SiF6）、氣霧或微塵形態（如CaF、NaAlF6+AlF3）存在于大氣中，其中，HF是常見的危害植物的污染物。在我國氟污染嚴重的工業城市，空氣中氟的質量分數為0.01×10-6～0.10×10-6，在污染源附近，氟的質量分數會更高[1]。這些含氟空氣長期接觸植物，可使植物出現不同程度的中毒癥狀，如植物葉子的前端和邊緣出現環帶狀的傷斑，部分葉子枯焦脫落，植物幼嫩未展開的葉子被熏壞，甚至不少植株逐漸死去或失去結實的能力。仔細分析氟化物對一些植物的毒害現象，有利于人們利用更科學的方法治理氟污染，最大限度地減輕氟對植物的危害。

2 氟化物對農作物的危害

2.1 氟化物對農作物的危害所引起的可見現象

農作物氟中毒后，通常會出現如下癥狀：有些植物會出現褪綠病，如中毒的禾本作物的葉緣和葉尖壞死，葉子邊緣出現淺褐色、紅褐色等不同顏色。有些植物會葉片凋落、生長緩慢、結實能力降低，甚至整株死亡[2]，如桃樹受害時，中毒桃樹的葉子邊緣會產生褐色環帶狀壞死部分，除葉片癥狀外，果實也會發生組織軟化，以至萎縮或“裂果”。

2.2 氟對植物的作用方式和機理

氟化物危害植物時，之所以表現出上述癥狀，是由其毒害作用機制決定的。氟對植物的侵害方式一直是人們研究的重要課題。

有研究指出，氟化氫從葉片氣孔侵入葉組織后，從細胞間隙進入導管，隨水分而運動，流向葉尖和葉緣，逐步在這些部位累積，所以首先在葉尖和葉緣達到較高濃度，表現出受害癥狀。氟化物在植物體內的毒害作用，主要因為是氟能取代酶蛋白中的金屬元素形成絡合物或與Ca2+、Mg2+等離子結合，使酶失去活性。植物吸收氟化物后，葉片pH下降，葉綠素失掉Mg2+形成去鎂葉綠素，使葉綠素含量下降，導致光合作用受到抑制，引起植物缺綠[2]。當葉片上的氟積累到一定程度時，葉片的光合作用就會受到完全破壞。所以，氟的存在干擾和破壞了植物的光合作用。

這個結論，在國外也有實驗研究成果報道：氟對葉綠素a、b及原葉綠素的形成都具有抑制作用。實驗用不同濃度的NaF溶液噴灑葡萄和杏樹的葉片，葉綠素a的含量下降，而且NaF的濃度越高，下降的幅度越大。同時還觀察到，隨著NaF濃度的升高，被噴淋葉片的透明度亦增加，也就預示著褪綠病的出現。研究還表明，氟化物進入葉組織，受生長激素吲哚乙酸（IAA）的控制[3]。吲哚乙酸的濃度越高，進入的氟則越多。由此可以解釋，在外部條件相同但內部生長素等狀況不同的同種樹葉內，氟的濃度有時會出現很大差異的現象。反之，氟對吲哚乙酸的功能會產生抑制作用，氟的濃度越大，產生的抑制作用也越強。

2.3 農作物氟中毒程度與空氣中氟化物質量分數及接觸時間的關系

人工熏氣的實驗發現，不同植物的中毒程度與空氣中氟化物質量分數及接觸時間的關系如表1所示。按季節的不同和與污染源距離的差異，蘋果樹葉內氟質量分數的變化及受害程度如表2所示。

表1 人工熏氣實驗中不同植物的中毒程度與空氣中氟化物質量分數及接觸時間的關系

從表1可以看出，不同植物抵抗氟化物的能力是不同的。人們把植物對氟化物的抵抗能力稱為植物對氟化物的敏感性。抵抗能力越大，敏感性越差；抵抗能力越小，敏感性越強。在人們常見的農作物中，葡萄、櫻桃的敏感性最強，其次是玉米、蘋果，極不敏感的有棉花和茶葉。有研究報道，當葡萄葉中氟的質量分數達到25×10-6時，葉片便開始受到傷害，蘋果樹葉要達到7×10-5，茶葉、棉花葉中氟的質量分數即使達到5×10-4，也沒有受傷害的痕象。

表2 按季節的不同和與污染源距離的差異，蘋果樹葉內氟質量分數的變化及受害程度

從表2可以看出，植物的中毒程度與空氣中氟化物的質量分數和接觸時間成正比。這說明植物葉中氟化物的質量分數隨著接觸時間的延長而增加，氟在葉片上是逐漸積累的，并且葉中積累的氟化物是造成植物受害的直接原因。

2.4 肥料也會影響農作物的氟中毒程度

相同污染環境中的農作物，所施肥料的種類及施肥時間不同，其所受傷害的程度也將有較大差異。調查發現，氟化物污染環境中的農作物，在肥料中的鉀以氯化物的形態存在時，將加重枝葉壞死[4]；施硫酸鉀肥料時，卻沒有發現明顯的傷害。

有人在輕微氟污染的葡萄園中，通過實驗得到以下結論：

（1）未施肥和施加農糞肥的葡萄葉未見傷害現象，測定枝葉中氟的質量分數在3×10-5左右。

（2）在春季、夏季同時開始施氯化鉀和硫酸鉀的情況則不同，施氯化鉀的葉片上出現大量傷斑，雖然測定枝葉中氟的質量分數也在3×10-5左右，但植物受害程度加重。

（3）在秋季后再施氯化鉀肥的葡萄葉未見明顯的傷害。

3 氟化物危害的防治和減輕措施

氟化物對植物的毒性比SO2大10～1 000倍，而且比重比空氣小，擴散距離遠，常常在較遠距離也能危害植物。氟化物產生于煉鋁廠、磷肥廠、陶瓷、磚瓦等廠礦的工業排煙[1]，因此，減少這類工業煙氣的排放總量和洗滌、回收煙氣中的有害氣體，是防治與減輕其危害最直接、最有效的手段。

除此之外，利用植物本身對氟化物的一些特性，也能有效防治和減輕氟化物的危害。比如利用植物吸收氟化物的能力強并能在葉中逐漸積累的特性，可以在氟污染源周圍多種植一些如泡桐、梧桐、蓖麻等吸氟量大的葉茂植物[5]，作為特定的經濟林，通過植物的吸收減少大氣中氟的質量分數，以減輕氟對其他農作物的危害。

在氟污染較重的地區，農民在種植農作物時，最好選擇對氟化物不敏感的物種，如棉花、茶葉、向日葵等。這些農作物既能吸收大量氟化物，減輕氟化物的污染，又不會影響作物的收成。

4 結語

（1）氟化物對農作物有較大的危害。農作物的葉片吸收并積累氟化物達到一定濃度時，葉片將顯現受傷害的傷斑，直至枯焦脫落，傷害至極會導致植株死亡。

（2）氟化物對農作物的傷害程度與氟的質量分數及接觸時間成直接正相關。

（3）不同植物對氟化物的敏感性不同，并且相差很大。

（4）氯化鉀肥料會加重農作物氟中毒的程度，春夏季尤其明顯。

（5）氟化物對植物有危害，但植物又有防治和減輕氟危害的能力。特別是氟敏感性差的植物，對防治和減輕氟污染有著重要的作用。