探討植物在大氣環境監測中的應用

常 青

石家莊市環境監控中心 河北 石家莊 050000

引言

現如今,關于環境問題,大氣污染是比較嚴峻且重要的話題,由于工業化城市的不斷發展,不少廢氣和污染物排放到大氣中,再加上城市化發展引起的一系列汽車尾氣的排放,更是加重了大氣環境的負擔。這些污染物中含有大量的鉛汞等有害物質,會加重人體身體負擔,從而引發各種疾病,尤其是呼吸道方面的疾病,利用敏感植物可以對大氣環境進行有效地監測,并及時做出相應策略。

一、監測原理

植物對大氣污染的監測主要表現為植物對大氣污染所表現的一切生長反應。因為植物不同于人類,植物在生長的過程中是直接利用表層葉子來進行呼吸交換,與空氣的接觸面積更大,從而植物對環境污染這塊比人類和其他生物要更加明顯。

比如當空氣中的污染物或者某一種氣體超過植物所承受的范圍的時候,就會引起植物的外表出現一些反應,有的植物葉子表面出現斑點,有的植物甚至可以直接死去,而植物的監測原理正是運用了這一點,運用植物對大氣環境敏感性的特點,通過直觀的、外在的表現模式,從而被人們加以利用。

二、常見的監測植物和癥狀

在當前的研究中,指示植物最常用于SO2、NO2、O3、氯、氟化物等的監測,這些元素的含量在大氣環境中的占比會通過指示性植物的反應來判斷,具體如下:

(一)NO2。用于監測空氣中NO2的濃度最常用的植物主要有:番茄、馬鈴薯、洋蔥等,在光線比較弱的情況下,則很多植物就不能進行光合作用,當大氣環境中的NO2濃度高于5～6 mg/m3時,這些植物的葉子就會出現特定的癥狀。

(二)SO2。用于監測空氣中SO2的濃度最常用的植物主要有:棉花、月季、玫瑰、黃瓜、地瓜、馬尾松以及苜蓿等,當空氣中的SO2濃度高于3.4mg/m3時,這些植物的葉子也會出現某些特征。

(三)O3。用于監測空氣中O3的濃度最常用的植物主要有:丁香、燕麥、牡丹等,當空氣中的O3濃度在兩個小時或高于兩個小時持續超過1～26mg/m3時,這些植物的葉子就會出現某些特征。

(四)氯。用于監測空氣中氯的濃度最常用的植物主要有:蘿卜、白菜、向日葵、桃樹、木棉還有落葉松等,在3～5h之后,如果空氣中的氯含量在0.15～3mg/m3之間,這些植物的葉子就會出現受損的狀態。

(五)氟化物。用于監測空氣中氟化物的濃度最常用的植物主要有:大蒜、葡萄、柑橘、郁金香等,在2～3h之后,如果空氣中的氯含量在9～10mg/m3之間,這些植物的葉子表皮就會出現受損的癥狀。

三、指示植物所要具備的特征

以上講述的這些只是一小部分,但也并不是所有的植物都能夠做指示性植物,它們需要滿足以下幾個條件:

(一)對監測結果具有一致性。也就是針對同一類型的植物,在對某一種大氣環境中的氣體進行測量時,在特定的環境下,它們都能夠做出相同的或者比較接近的反應。

(二)對大氣污染物能夠準確反映。這表現為植物在生長的期間,它的葉子或根莖能夠準確地表達它對空氣中大氣污染物的反應。

(三)植物具有一定的生長周期。用來作為指示性植物的生長周期要盡可能地比較長,而且在栽培方面要比較容易,能夠很好地繁殖,這類的植物能夠留給專家更多的時間去觀察,以便于更好地得出結論。

(四)地理位置分布廣泛。我國地域遼闊,不同的省份內的空氣質量也不相同,這就在一定程度上要求指示性植物具有分布廣泛的特性,監測人員可以利用這一點特征對不同地區的大氣污染作出評測。

三、植物在大氣環境監測中的主要方法

(一)地衣、苔蘚監測法。此類監測法是最常用的一種方法,因為地衣和苔蘚對空氣中的特定污染物比較敏感,而且比較滿足指示性植物的所有特征,用地衣和苔蘚進行大氣環境監測的方法主要有:

1.生長在樹干上的苔蘚一般都比較敏感,可以把它移植到其他地區同類的苔蘚旁,根據特定的大氣環境,觀察他們所做出的不同反應特征,從而有利于對大氣環境污染度的監測。

2.在同一個監測地區設置不同種類的苔蘚,包括對數量也可以進行控制,通過它們對空氣中的特定含量做出的反應研究大氣環境中的污染物。

(二)植物體內污染物含量監測法。此種檢測方法一般適用于生長周期比較長的一些植物,主要是觀察植物生長過程中對大氣污染物的吸收所做出的的常年累計反應,此種監測方法在眾多方法中算是比較可靠的。

主要是通過植物的葉片、年輪以及根莖樹干等來分析大氣中的污染物含量,植物的葉片和根莖等常年暴露在空氣中,與空氣的接觸度比較高,生長中對其做出的反應也比較明顯。植物的年輪是多年生長成果的總結,每一年的環境變化都能夠在年輪中體現,大氣環境中的污染元素可直接作用于喬木的年輪中,是很好的研究素材。

(三)生理指示法。植物在生長過程中,對某一特定的污染物所做出的生理反應就是生理指示法,在一定程度上類似于人類的生理活動。

(四)細胞遺傳法。特定的大氣環境是不會讓細胞發生變異的,除非空氣中的某種化學含量突然超標,細胞遺傳法主要是看植物在遺傳生長的過程中細胞內部的變化,比較具有科學性。

三、植物在大氣環境監測中的優點發揮

(一)成本低。比較容易操作,植物是自然界自然的存在,在經濟上節省了不必要的開支,很多植物換個環境也能照樣存活,對生長的環境要求也比較低。

(二)準確度高。利用指示性植物對環境進行監測是具有一定的科學依據的,而且特定植物的數量也很多,比較具有準確性。

(三)歷史性。年輪的變化是在這一方面最好的證明,植物具有一定的生長周期,這種結果是長年累月積累而來的。

(四)廣泛性。植物的種類多樣,而且指示性植物在多種地區幾乎都普遍存在;另一方面,植物的多樣性又能對不同的植物生長反應做出研究。

總結

植物監測在大氣環境中的應用相當普遍,而且具有多種優點,操作起來也比較簡單,研究成本也普遍較低;隨著科學技術的提高和經驗的不斷積累,人們對于指示性植物種類的了解也在不斷地增加,而且監測指標也越來越豐富,在生物監測技術里面,植物監測是一種十分具有優勢的監測方法,具備良好的發展前景,因此,植物監測應該得到廣泛應用和推廣。