河北省城市空氣臭氧污染及其對(duì)植物傷害的區(qū)域差異

萬五星，張帥, ，李潔, ，孫旭，管祖光，于小紅，楊永宏，王效科*

1. 河北師范大學(xué)生命科學(xué)學(xué)院，河北 石家莊 050016；2. 中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心/城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，北京 100085；3. 泛測（北京）環(huán)境科技有限公司，北京 100085；4. 河北霧靈山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，河北 承德 067300；5. 河北小五臺(tái)山國家級(jí)自然保護(hù)區(qū)管理局，河北 張家口 075700

伴隨著社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，中國近地層大氣臭氧（O3）濃度呈現(xiàn)出上升趨勢（孟曉艷等，2018；葉偉鵬等，2020）。O3已成為影響一些地區(qū)空氣質(zhì)量的重要因素（吳鍇等，2018）。根據(jù)2019年中國生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)顯示，2019年全國O3平均濃度為近 5年最高（148 μg·m-3），比 2015年上升 20%。環(huán)境O3濃度高的地區(qū)范圍也不斷擴(kuò)大。2019年，京津冀及周邊地區(qū)、汾渭平原、長江中游地區(qū)大部和珠江三角洲地區(qū) O3年平均值超過環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn) 160 μg·m-3，50 余個(gè)城市超過 180 μg·m-3。在京津冀地區(qū)，化石燃料燃燒、不合理使用化肥、土地利用變化及工業(yè)和生活污染物排放等問題均比較嚴(yán)重，使空氣O3的前體物——氮氧化物（NOx）和揮發(fā)性有機(jī)物（VOCs）等含量較高，導(dǎo)致京津冀地區(qū)空氣O3濃度日漸升高（王云霞等，2011），呈現(xiàn)出高PM2.5濃度與高O3濃度并存的特征（Chan et al.，2007；Wang et al.，2013；Xu et al.，2011；Xu et al.，2020；高文康等，2016），空氣O3和PM2.5污染協(xié)同防控成為該地區(qū)空氣污染防治的重要任務(wù)。河北省為京津冀地區(qū)的主體，夏季高溫天氣較多，近地表的 O3前體物質(zhì)在高溫和陽光直射的情況下，會(huì)通過一系列復(fù)雜的光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生O3，造成了在河北省范圍內(nèi)夏季空氣 O3污染嚴(yán)重的環(huán)境問題（楊星，2018）。

地表 O3具有很強(qiáng)的氧化性和生物毒性，已被證明會(huì)損害農(nóng)作物和自然界植物的生長，對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)造成重大干擾（Karnosky et al.，2007；寇太記等，2013）。O3對(duì)植物影響常用的研究方法有3種：流行性調(diào)查（epidemiological investigation）、模擬暴露實(shí)驗(yàn)（manipulative exposure experiment）和損失評(píng)價(jià)（loss assessment）。流行性調(diào)查方法通過在野外自然環(huán)境中調(diào)查O3植物傷害的典型特征，以確定 O3危害程度，是空氣污染影響研究最接近客觀實(shí)際的方法。O3污染危害最早受到關(guān)注，就是起源于野外觀察到高 O3濃度下煙草 Nicotiana tabacum葉表面出現(xiàn)特異斑點(diǎn)。流行性調(diào)查方法已經(jīng)在世界許多地方都得到了應(yīng)用。在歐洲、亞洲和南、北美洲的 19個(gè)國家都發(fā)現(xiàn)了植物葉片可見傷害癥狀。包括美國弗吉尼亞、賓夕法尼亞和馬薩諸塞州等（Smith，2012）、歐洲的波蘭和烏克蘭（Manning et al.，2002）、美洲阿根廷（Bergweiler et al.，2008）。在17個(gè)歐洲國家的研究報(bào)道中，有27種農(nóng)作物、95種自然或半自然生長的植物以及 49種灌木出現(xiàn)了典型O3傷害癥狀（Mills et al.，2011）。中國近年來也有學(xué)者在北京市開展了 O3植物傷害調(diào)查研究（Wan et al.，2014；萬五星等，2013；張紅星等，2014），發(fā)現(xiàn)了多種植物受到O3傷害的證據(jù)。但在中國其他O3污染嚴(yán)重地區(qū)，植物是否受到傷害，還缺乏實(shí)際調(diào)查證據(jù)。

大量研究表明，葉片可見傷害癥狀是表征植物O3敏感性的重要指標(biāo)之一（Li et al.，2016）。在歐洲已將O3導(dǎo)致植物可見傷害的評(píng)估納入了歐洲空氣污染生態(tài)影響研究合作計(jì)劃（ICP Forests和 ICP Vegetation）的重要工作內(nèi)容，以評(píng)估當(dāng)前環(huán)境O3濃度是否對(duì)森林以及其他自然植被和農(nóng)作物造成脅迫（Mills et al.，2011）。在北美，葉片可見傷害也被納入森林健康監(jiān)測方案（Campbell et al.，2007）。對(duì)城市植被進(jìn)行O3可見傷害的調(diào)查，不僅可以判斷當(dāng)前空氣O3濃度是否達(dá)到了危害城市植物生長發(fā)育的水平，還可以確定城市受O3污染的情況，并為植物敏感性評(píng)價(jià)提供客觀證據(jù)（萬五星等，2013）。本研究選取河北省6個(gè)在地域分布上有代表性的城市，以空氣質(zhì)量監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)國控站點(diǎn)（國控點(diǎn)）獲得的O3濃度數(shù)據(jù)為依據(jù)，通過調(diào)查國控點(diǎn)附近城市植物傷害狀況，對(duì)河北省城市O3污染狀況及植物受害的區(qū)域差異進(jìn)行評(píng)價(jià)，旨在為河北省及京津冀地區(qū)的O3污染治理和生態(tài)保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料和方法

1.1 調(diào)查點(diǎn)的選取

河 北 省 地 處 113°27′— 119°50′E ， 36°05′—42°40′N，總面積18.85萬km2。區(qū)域自然環(huán)境和空氣質(zhì)量南北差異明顯。為了評(píng)估河北省城市與區(qū)域尺度地表O3污染的空間分布規(guī)律及植物受O3脅迫造成的傷害狀況，從北到南，選擇承德市、張家口市、保定市、石家莊市、邢臺(tái)市和邯鄲市等6個(gè)城市，以其中的 26個(gè)中國環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測站點(diǎn)大氣監(jiān)測臭氧濃度為依據(jù)，在每個(gè)國控點(diǎn)附近500 m內(nèi)，選取1個(gè)植物種類較豐富的公園或城市綠地開展植物O3傷害調(diào)查（圖1）。

圖1 調(diào)查點(diǎn)及AOT40分布圖Fig. 1 Distribution of the survey points and AOT40

1.2 空氣O3污染評(píng)價(jià)

中國環(huán)境監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)的空氣質(zhì)量自動(dòng)監(jiān)測站點(diǎn)管理嚴(yán)格，可以為科學(xué)研究提供可靠的空氣質(zhì)量監(jiān)測數(shù)據(jù)。本研究利用選定的26個(gè)國控點(diǎn)2019年的O3濃度監(jiān)測數(shù)據(jù)，參照《國家空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》，分別計(jì)算了生長季O3日最大8小時(shí)平均濃度和日最大8小時(shí)滑動(dòng)平均值的第90百分位數(shù)，并對(duì)O3暴露劑量 AOT40進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)，作為衡量造成植物傷害的O3污染嚴(yán)重程度的評(píng)價(jià)指標(biāo)。AOT40值是指在生長季內(nèi)臭氧小時(shí)濃度超過40 nmol·mol-1時(shí)，其超過40 nmol·mol-1部分的累加值。本研究野外調(diào)查的時(shí)間為9月初，AOT40值的統(tǒng)計(jì)時(shí)間為4—8月。該時(shí)間段為研究區(qū)域內(nèi)植物的主要生長期，適于評(píng)價(jià)環(huán)境 O3對(duì)植物造成傷害的累積效應(yīng)，并符合AOT40的一般統(tǒng)計(jì)原則，滿足生態(tài)學(xué)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)植物的O3傷害評(píng)價(jià)時(shí)，采用歐洲基于林木的O3暴露臨界劑量 AOT40=5 μmol·mol-1·h（Bussotti et al.，2009）進(jìn)行比較。

1.3 植物葉片可見傷害調(diào)查

調(diào)查于2019年9月初進(jìn)行，對(duì)選定的城市公園和綠地范圍內(nèi)出現(xiàn)的植物物種以及葉片出現(xiàn) O3傷害癥狀的物種及傷害特征進(jìn)行了詳細(xì)調(diào)查。調(diào)查工作依據(jù)野外O3傷害鑒定手冊(cè)（Working Group on Air Quality，2004）及“森林健康專家咨詢系統(tǒng)”（張紅星等，2014）的規(guī)范和要求，通過觀察葉片的表面特征，判斷植物是否受到O3傷害。葉片可見傷害癥狀包括斑點(diǎn)、斑塊、褪色等。這些傷害特征一般具有以下區(qū)別于由于營養(yǎng)缺乏或病蟲害等導(dǎo)致的植物葉片傷害特征：僅發(fā)生在葉片上表面的葉脈之間，不會(huì)貫穿葉脈；早期傷害特征出現(xiàn)在葉片的上表面，不會(huì)貫穿葉片的上下表面；葉子被遮擋的部分不易形成可見傷害；老葉傷害癥狀嚴(yán)重。通過觀察葉片表面是否有咬噬及排泄物痕跡以及是否有霉斑等，確定葉片傷害是否由病蟲害所致。以上野外鑒定 O3導(dǎo)致植物葉片傷害的標(biāo)準(zhǔn)和方法在世界范圍內(nèi)廣泛應(yīng)用，可靠并具有良好的可操作性。在調(diào)查的過程中，通過普查確定受傷害物種，每種受傷害植物選取3株成年個(gè)體判定受傷害情況。對(duì)闊葉植物，選取發(fā)育成熟的老葉進(jìn)行取樣觀察；對(duì)針葉樹種，選取2年生葉片進(jìn)行取樣觀察。

1.4 數(shù)據(jù)分析

O3濃度及O3暴露劑量計(jì)算采用R語言進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。各城市O3濃度超標(biāo)天數(shù)統(tǒng)計(jì)、植物受害物種數(shù)分析及植物受傷害情況與 O3暴露劑量的相關(guān)性分析和采用Excel 16結(jié)合SPSS 22.0完成，調(diào)查點(diǎn)及O3暴露劑量AOT40的空間分布圖采用ArcGis 10.2軟件繪制。

2 研究結(jié)果

2.1 河北省城市空氣O3濃度的區(qū)域差異

通過對(duì)河北省各城市4—8月平均O3濃度進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，各城市植物生長季的環(huán)境 O3平均濃度表現(xiàn)為：承德市＜張家口市＜保定市＜邢臺(tái)市＜石家莊市＜邯鄲市。位于河北省北部的兩個(gè)旅游城市：承德市和張家口市濃度偏低，都小于130 μg·m-3。位于河北省中、南部的城市：保定市、石家莊市、邢臺(tái)市和邯鄲市等濃度較高，城市空氣 O3污染水平整體上呈現(xiàn)出南部城市高于北部城市的特征（表1）。

通過對(duì)各城市抽樣污染超標(biāo)天數(shù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，河北省北部的承德市、張家口市的超標(biāo)天數(shù)明顯低于南部的保定市、石家莊市、邢臺(tái)市和邯鄲市。統(tǒng)計(jì)發(fā)現(xiàn)，河北省植物生長季內(nèi)4—8月各月份O3濃度最高值分別為115.88、147.92、185.25、170.06、126.24 μg·m-3，夏季環(huán)境O3污染最嚴(yán)重。各城市O3暴露劑量 AOT40 介于 29.50—56.30 μmol·mol-1·h，呈現(xiàn)出北部城市低于南部城市的特點(diǎn)（表 1）。除承德鐵路、承德離宮、張家口北泵房、張家口人民公園等O3監(jiān)測點(diǎn)外，其余各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)AOT40值均高于30 μmol·mol-1·h。AOT40 值高于 50 μmol·mol-1·h 且第 90百分位數(shù)濃度高于 200 μg·m-3的監(jiān)測點(diǎn)共有13處，包括：保定市3處、石家莊市6處、邢臺(tái)市1處、邯鄲市3處。這些監(jiān)測站點(diǎn)都分布在人口活動(dòng)較強(qiáng)的區(qū)域，其中69.2%分布于公園內(nèi)。AOT40值和第 90百分位數(shù)的最大值均為石家莊封龍山監(jiān)測點(diǎn)，該站點(diǎn)位于石家莊市西南部，四周公路交通網(wǎng)絡(luò)稠密。

表1 河北省城市生長季環(huán)境O3濃度及暴露劑量Table1 O3 concentration and exposure dose in cities during the growing season in Hebei province

以歐洲基于O3導(dǎo)致林木傷害的空氣O3污染閾值 AOT40=5 μmol·mol-1·h 為參照進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)河北省各城市的環(huán)境O3AOT40值均遠(yuǎn)超歐洲標(biāo)準(zhǔn)，期中邯鄲超標(biāo)倍數(shù)最高，為歐洲林木傷害閾值的11.26倍；承德超標(biāo)倍數(shù)最低，但也達(dá)到該標(biāo)準(zhǔn)的5.9倍。

2.2 植物葉片O3傷害特征

6個(gè)城市的植被調(diào)查共統(tǒng)計(jì)到224種植物，依據(jù)野外 O3傷害鑒定手冊(cè)和“森林健康專家咨詢系統(tǒng)”的判斷標(biāo)準(zhǔn)，發(fā)現(xiàn)其中76種植物出現(xiàn)O3傷害癥狀（表2），占調(diào)查到物種總數(shù)的33.9%。在76種受害植物中，薔薇科Rosaceae植物最多。大葉黃楊出現(xiàn)的頻率最高，剛竹Phyllostachys sulphurea次之，癥狀主要為細(xì)密的白色斑點(diǎn)。紫葉李Prunus Cerasiferaf.atropurpurea、月季Rosa chinensis和桃樹Amygdalus persica出現(xiàn)得較頻繁，癥狀主要為淺褐色、淺棕色斑塊，或伴有一定程度的褪綠。從各城市出現(xiàn)的葉片受傷害物種數(shù)量來看，河北省北部的承德市和張家口市各監(jiān)測點(diǎn)出現(xiàn)受傷害植物種數(shù)較少，平均少于3種植物。中南部4個(gè)城市各站點(diǎn)出現(xiàn)的傷害植物種數(shù)均平均超過7種（表3）。

表2 受害植物目錄Table 2 List of injured plants

續(xù)表2 受害植物目錄Continued table 2 List of injured plants

表3 河北省各城市出現(xiàn)臭氧傷害的物種數(shù)及占調(diào)查物種數(shù)比例Table 3 Numbers and ratios of injured plant species in the cities of Hebei province

調(diào)查中發(fā)現(xiàn)的葉片 O3傷害特征包括：葉片上表面的葉脈之間均勻地散布著形狀、大小規(guī)則而細(xì)密的白、黃、褐色斑點(diǎn)（圖2a—e）；黃色、棕色、褐色和黑色的斑塊（圖2f—m）；葉脈間褪綠以及黃化（圖2n、o、p、q、r）。植物葉片O3傷害癥狀具有區(qū)別于自然衰老的葉片特征，葉片斑點(diǎn)是O3傷害引起的典型癥狀，與葉肉細(xì)胞萎塌（cell collapse）有關(guān)；黃化（yellowing）是由于早期衰老過程引起的褪色；變紅（reddening）是由于花青素作為抗氧化物質(zhì)聚集在葉肉細(xì)胞中（Heath，2008），褪綠（chlorosis）是由于細(xì)胞嚴(yán)重受損甚至死亡，壞死斑塊（necrosis）是由于細(xì)胞內(nèi)組分缺失所致（Bussotti et al.，2009；Rezende et al.，2009）；在這些臭氧傷害特征中，葉片受陽光直接照射的部分比較容易出現(xiàn)O3傷害癥狀。

圖2 O3傷害植物葉片F(xiàn)ig. 2 Ozone injured plants leaves

同一種植物在不同地區(qū)出現(xiàn)的傷害癥狀存在差異。欒樹Koelreuteria paniculata在O3濃度相對(duì)較低的調(diào)查點(diǎn)邢臺(tái)-達(dá)活泉（AOT40為 46.25 μmol·mol-1·h）出現(xiàn)的傷害特征是褪綠的斑塊（圖3a）；在O3濃度相對(duì)較高的調(diào)查點(diǎn)石家莊—西北水源（AOT40 為 58.70 μmol·mol-1·h）出現(xiàn)的傷害特征是壞死的斑塊和大面積黃化（圖 3b）；鵝掌楸Liriodendron chinense在O3濃度相對(duì)較低的點(diǎn)石家莊-22 中學(xué)南校區(qū)（AOT40 為 57.56 μmol·mol-1·h）出現(xiàn)的傷害特征是褪綠（圖3c）；在O3濃度相對(duì)較高的點(diǎn)石家莊-西北水源（AOT40為 58.70 μmol·mol-1·h），葉片出現(xiàn)黃化，并出現(xiàn)明顯的棕色斑點(diǎn)，并加重形成壞死斑塊（圖3d）。

圖3 O3葉片傷害癥狀Fig. 3 Ozone leaves injury symptom

2.3 O3傷害植物物種數(shù)及占調(diào)查總數(shù)比例與暴露劑量的相關(guān)性

通過對(duì)不同城市出現(xiàn)O3傷害癥狀的物種數(shù)量與O3暴露劑量AOT40之間的相關(guān)性進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)各城市研究站點(diǎn)出現(xiàn) O3傷害癥狀的平均物種數(shù)呈現(xiàn)出隨著 O3暴露劑量升高而增加的趨勢，兩者存在顯著正相關(guān)關(guān)系（P=0.0052）（圖4）。該結(jié)果表明環(huán)境O3污染加重帶來的一個(gè)重要生態(tài)問題是使更多植物物種的生長發(fā)育受到影響。

圖4 AOT40值與平均受害物種數(shù)的關(guān)系Fig. 4 The relationship between AOT40 value and average number of injured species

通過對(duì)所有調(diào)查點(diǎn)空氣O3暴露劑量AOT40值與受O3傷害物種數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)一步探討（圖5），同樣證明了二者之間存在顯著的正相關(guān)關(guān)系（P=0.005）。隨著城市環(huán)境O3暴露劑量升高，城市空氣 O3污染加劇，城市植被中受傷害植物種數(shù)顯著增加。

圖5 AOT40值與受傷害物種數(shù)的關(guān)系Fig. 5 The relationship between the value of AOT40 and the number of injured species

通過對(duì)各空氣質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)的AOT40值與受O3傷害物種數(shù)占調(diào)查總物種數(shù)的比值之間的關(guān)系進(jìn)行探討（圖6），研究結(jié)果表明：隨著環(huán)境O3暴露劑量升高，城市植被中受到 O3傷害的植物物種所占比例增大，二者之間同樣存在正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)性顯著（P=0.0165）。

圖6 AOT40值與受傷害物種數(shù)占比的關(guān)系Fig. 6 The relationship between the value of AOT40 and the proportion of injured species

3 討論

在研究包含的6個(gè)城市中，張家口市和承德市社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平較保定市、石家莊市、邢臺(tái)市和邯鄲市低，工業(yè)和交通工具排放NOx和VOCs等相對(duì)較少，大氣O3濃度因而較低。同時(shí)，張家口市和承德市的平均氣溫較其余4個(gè)城市低，而高溫是O3濃度升高的原因之一，這構(gòu)成了張家口市和承德市環(huán)境 O3濃度較低的另一方面的原因。而承德市屬于山區(qū)城市，空氣濕度較高，也不利于O3形成（張紅星等，2014）。污染較嚴(yán)重（AOT40＞50 μmol·mol-1·h）的城市保定、石家莊、邯鄲等區(qū)域O3污染大體呈現(xiàn)由北向南逐漸加重的趨勢，這與李慧杰等（2019）的研究結(jié)果一致。此外，在保定市、石家莊市、邯鄲市、邢臺(tái)市等工業(yè)城市的植被調(diào)查中，發(fā)現(xiàn)的受害植物物種數(shù)多于旅游城市承德和張家口，表明旅游城市的環(huán)境O3污染程度比工業(yè)城市輕（李慧杰等，2019）。各城市空氣質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)中，O3平均濃度最高的是石家莊市封龍山監(jiān)測點(diǎn)。該監(jiān)測站點(diǎn)距離城市中心較遠(yuǎn)，但周邊交通網(wǎng)絡(luò)密集，O3前體物質(zhì)排放濃度較高，在白天光照條件較好的條件下，O3濃度較高。但夜間因交通活動(dòng)較弱而使O3滴定物質(zhì)一氧化氮（NO）等的濃度顯著降低，O3受到的滴定效應(yīng)較弱，O3得以在大氣中累積而濃度較高，與徐敬等（2009）的研究結(jié)果一致。根據(jù)石家莊市2019年氣候公報(bào)提供的氣象數(shù)據(jù)分析，封龍山監(jiān)測點(diǎn)O3濃度高的原因，還可能與石家莊市2019年的降水較少且平均氣溫較高有關(guān)系。

以歐洲林木受傷害的 O3暴露劑量的閾值A(chǔ)OT40=5 μmol·mol-1·h 作為參照進(jìn)行比較分析，發(fā)現(xiàn)本研究中河北省各城市的 AOT40值均遠(yuǎn)高于此閾值。通過分析比較各地出現(xiàn) O3傷害植物情況與AOT40的關(guān)系進(jìn)行探討，發(fā)現(xiàn)環(huán)境O3濃度升高帶來的直接生態(tài)效應(yīng)是造成更多的物種受傷害。各城市 O3監(jiān)測國控點(diǎn)受害物種數(shù)、各城市平均受害物種數(shù)以及受害物種數(shù)占總物種數(shù)的比值都隨著 O3暴露劑量 AOT40值的升高而增加。該結(jié)果表明在河北省各城市中，隨著環(huán)境O3濃度升高，城市植被中越來越多的物種受到O3污染的傷害。

植物對(duì)不同的環(huán)境脅迫做出反應(yīng)，最明顯的反應(yīng)表現(xiàn)在葉片上（Mukherjee et al.，2019）。根據(jù)廣泛應(yīng)用的田間葉片O3傷害識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)，研究發(fā)現(xiàn)76種喬木、灌木和草本植物葉片呈現(xiàn)出典型O3傷害特征（表2）。其中臭椿Ailanthus altissima、榆樹Ulmus pumila、毛白楊Populus tomentosa、榆葉梅、木槿Hibiscus syriacus、重瓣棣棠花Kerria japonica f. pleniflora、圓葉牽牛、裂葉牽牛Pharbitis nil（Wan et al.，2014）、油松 Pinus tabuliformis、白蠟、刺槐 Robinia pseudoacacia（Bussotti et al.，2009）、珍珠梅 Sorbaria sorbifolia、紅瑞木、欒樹、金銀木Lonicera maackii、日本晚櫻Cerasus serrulata var. lannesiana 、構(gòu)樹（程小云等，2016）、白皮松 Pinus bungeana、接骨木Sambucus williamsii（Chris et al.，2008）、五葉地錦 Parthenocissus quinquefolia、玉蘭 Magnolia denudata、鵝掌楸（Zhang et al.，2012）、丁香Syzygium aromaticum（熊冬蘭，2017）等植物的O3傷害特征與已有研究中的野外調(diào)查和熏蒸實(shí)驗(yàn)的癥狀一致。在實(shí)地調(diào)查中發(fā)現(xiàn)欒樹在較高O3濃度的調(diào)查點(diǎn)傷害癥狀表現(xiàn)出大面積黃化，在較低O3濃度的調(diào)查點(diǎn)傷害癥狀表現(xiàn)出褪綠的斑塊；鵝掌楸在較低O3濃度的調(diào)查點(diǎn)傷害癥狀表現(xiàn)出褪綠，較高濃度的調(diào)查點(diǎn)傷害癥狀表現(xiàn)出黃化和大面積棕色斑塊。高濃度環(huán)境O3條件下植物的葉片傷害特征是傷害癥狀加重的表現(xiàn)。同一種植物在不同的環(huán)境中所受到的O3脅迫程度不同，葉片傷害特征會(huì)存在差異；不同植物在相同O3脅迫條件下產(chǎn)生的葉片傷害癥狀也不相同，這與植物本身的生物學(xué)特性相關(guān)，O3對(duì)不同植物的影響不同是由于植物的生物學(xué)屬性的差異性造成的（萬五星等，2013）。欒樹和鵝掌楸的傷害癥狀隨著O3濃度的升高而加重，但這并不一定適用于同等環(huán)境O3濃度條件下的所有物種。不同植物對(duì)O3的敏感性不同，其敏感性大小受植物自身特性及環(huán)境因素的影響（許宏等，2007）。大葉黃楊、月季、紫葉李、桃樹等受害植物在各城市出現(xiàn)得較頻繁，表明這些植物屬于環(huán)境O3污染的敏感植物，可作為河北省城市植被O3污染的指示植物。指示植物雖然不能確定環(huán)境空氣中存在O3污染的具體水平，但是可用于檢測和監(jiān)測環(huán)境中的 O3脅迫（Smith，2012）。

4 結(jié)論

本研究結(jié)合國家空氣質(zhì)量監(jiān)測點(diǎn)的 O3監(jiān)測數(shù)據(jù)，開展了河北省城市環(huán)境 O3條件下造成植物傷害的調(diào)查，分析了自然條件下植物受環(huán)境 O3脅迫出現(xiàn)的傷害癥狀特征，探討了各城市出現(xiàn)葉片傷害的物種數(shù)及占調(diào)查物種總數(shù)的比例與空氣 O3暴露劑量AOT40的關(guān)系。研究表明，河北省城市O3污染狀況表現(xiàn)出顯著的區(qū)域差異，位于河北省中南部的保定、石家莊、邢臺(tái)、邯鄲等城市O3濃度高于北部城市承德、張家口，并且南部城市的超標(biāo)天數(shù)明顯多于北部城市。在河北省6個(gè)城市的城區(qū)公園中的植物調(diào)查中均發(fā)現(xiàn)O3可見傷害，表明O3濃度在河北省較大范圍內(nèi)已經(jīng)超過植物葉片傷害閾值。研究發(fā)現(xiàn)不同植物對(duì) O3污染的敏感性不同，可以為城市綠化樹種的選育和管理提供參考依據(jù)。受O3傷害的植物種類較多且分布廣泛（表 2），其中在河北省中南部地區(qū)（保定、石家莊、邢臺(tái)、邯鄲）發(fā)現(xiàn)的受害植物數(shù)量比北部地區(qū)（承德、張家口）多。出現(xiàn)葉片傷害的物種數(shù)及占調(diào)查物種總數(shù)的比例均與空氣O3暴露劑量AOT40存在顯著正相關(guān)關(guān)系（P＜0.05）。河北省城市O3污染已經(jīng)對(duì)城市植被造成了顯著傷害，O3污染防控及區(qū)域生態(tài)安全評(píng)估非常迫切。