植物污染范文

植物污染范文（精选12篇）

植物污染 第1篇

1 分泌杀菌素的植物

据计算1 hm2桧柏于24 h大约能分泌出30~60 kg杀菌素。杀灭随着尘埃漂浮在空中的细菌。经实验, 白皮松、柳杉的分泌物, 能在8 min内把细菌杀死。悬铃木的叶子捣碎后, 能在3 min内杀死病原菌。具有杀灭细菌、真菌和原生动物的能力的主要树种有:油松、白皮松、华山松、桑树、核桃、侧柏、栾树、槐树、悬铃木、臭椿、紫叶李、金银木、黄栌、紫丁香、紫穗槐、珍珠梅、大叶黄杨、女贞、合欢、树锦鸡、木槿、石榴、水栒子、绦柳、构树、绒毛白蜡、银杏、垂柳以及榆树[1]。

2 抗二氧化硫污染的植物

二氧化硫是大气中主要污染物之一, 危害广泛, 是衡量大气是否遭到污染的重要标志。不同树种吸收二氧化硫的能力是不同的, 一般的松林每天可以从1 m3空气中吸收20 mg的二氧化硫;1 hm2柳杉林每年可吸收720 kg二氧化硫;1 hm2垂柳在生长季节每月可吸收10 kg二氧化硫。通过实验结果可知, 忍冬、卫矛、旱柳、臭椿、榆、花曲柳、水蜡以及山桃等即具有较大的吸毒能力, 又具有较强的抗性, 所以, 是良好的净化二氧化硫的树种;敏感的监测树种有:连翘、榆叶梅、锦带花、风箱果、云杉和油松等, 为绿化植物的合理选用提供了依据。总而言之, 落叶乔木吸硫能力强于灌木, 更强于针叶树。

3 抗光化学污染的植物

汽车尾气中的二氧化氮经紫外线照射后产生NO和O原子, 后者立即与空气中的氧化合成臭氧。臭氧损害人类的健康, 影响植物的生长。抗臭氧能力强的植物有:银杏、柳杉、圆柏、扁柏、侧柏、黑松、夹竹桃、女贞、樟树、悬铃木、连翘、冬青、美国鹅掌楸、木槿、刺槐、臭椿、白蜡、红叶李以及家榆等。

4 抗氯及氯化氢污染物的植物

氯气对叶肉细胞具有极强的杀伤力, 能破坏叶绿素, 影响植物的生长和结实。氯气对人身体危害主要出现在眼及上呼吸道刺激、中毒。抗性树种有:杠柳、木槿、合欢、黄檗、散花胡颓子、构树、榆树、接骨木、槐、紫穗槐、花曲柳、桑树、皂角、旱柳、柽柳、忍冬、枸杞、水蜡、叶底珠、卫矛、山桃、枣树以及臭椿。敏感监测树种有油松、锦带、榆叶梅、糠椴、山杏、连翘、糖槭、云杉、桧柏和白桦。

5 抗氟化物污染的植物

氟化物对植物危害很大, 通过气孔进入植物体内, 取代酶蛋白中的金属元素, 干扰酶的活性, 阻碍代谢机能, 破坏叶绿体和原生质, 叶尖和叶缘出现浅褐色坏死区, 还可导致植物矮态, 早落叶, 落花与不结果。常见抗氟化物的植物有:国槐、臭椿、悬铃木、绦柳、龙爪槐、胡颓子、白皮松、侧柏、丁香、山楂、紫穗槐、连翘、女贞、小檗、大叶黄杨、榆树以及山杏。

6 阻滞尘埃的植物

粉尘是大气污染的主要物质之一。粉尘中含有大量的烟尘、碳粒、铅、汞、镉等成分, 对人体危害极大。树木的枝叶可以阻滞空气中的尘埃, 相当于一个滤尘器, 可以使空气清洁。树冠大而浓密, 页面多毛而粗糙以及分泌油脂或粘液的树种均具有较强的滞尘力。侧柏、圆柏以及其他松柏类植物枝叶能分泌树脂、粘液表现为粘着滞尘。树木叶片单位面积的滞尘能力在50 g/m2以上的阔叶树木有:泡桐、红叶李、榆叶梅和卫矛。滞尘在10~30 g/m2范围内的树木有:臭椿、国槐、山荞麦、小叶黄杨、紫叶小檗、大叶黄杨和火炬树。滞尘量在10 g/m2以下的树种有:银杏、白蜡、垂柳、榆树、刺槐、毛白杨、海棠、连翘、丁香、绣线菊、珍珠梅、桃树、皂荚, 五角枫、栾树以及忍冬等。城市绿化应优先选择滞尘能力较强的树种栽植。达到净化污染, 增加大气环境容量的目的[2]。

7 具有减噪作用的植物

噪声不但危害人类健康, 危害社会发展, 而且成为一个危害环境的污染源, 即噪声污染。而实践证明, 植物具有降低噪声的作用。较好的隔音树种有:雪松、桧柏、龙柏、水杉、悬铃木、梧桐、垂柳、云杉、山核桃、鹅掌楸、柏木、臭椿、樟树、榕树、柳杉、栎树、海桐以及女贞等。植物在绿化、美化环境的同时还可以净化空气, 吸尘、杀菌, 改善生存环境, 而且植物枝叶具有吸噪、减噪、防噪, 反射噪音的作用。据资料记载, 70分贝的噪音通过40 m宽林带可降低10~15分贝, 最高可降低30分贝, 所以, 利用植物的生态减噪功能, 即经济安全, 又具有明显的综合效益。

8 结语

城市绿化建设中, 应加强抗污染性树种的应用力度, 尤其要重视生长适应性强和吸收污染能力强的乡土树种的应用。并做到因地制宜, 针对污染源科学合理的选择植物。例如工厂区普遍存在着粉尘污染、毒气污染和噪音污染, 应选择阻滞尘埃, 降低噪音, 吸收二氧化硫、氯气、氟化物等有毒有害气体能力强的树种。街道两侧绿化, 由于汽车尾气、地表热辐射、灰尘影响都很大。应选择根深冠大, 枝叶茂盛, 树干通直, 萌蘖力强, 抗逆性好, 树形美观、抗光化学烟雾污染和吸尘能力强的树种。居民区的绿化应考虑行人遮荫, 不妨碍交通, 注意隔音、防尘。选择具有杀菌和保健作用, 生长健壮, 少病虫害的抗污染树种。

在城市建设中, 要充分利用植物的潜在能力, 发挥植物的特殊作用, 利用植物吸收、固定、净化环境中的污染物质、弱化污染强度, 改善生态环境, 还地球干净之身, 给人类整洁之地, 使人类生活在安全的环境中。

参考文献

[1]王圣玉.中国植物库[M].沈阳出版社, 2007.

室内装修污染与植物净化 第2篇

室内装修污染与植物净化

本文对室内装修污染现状和主要装修污染物对人体健康的`危害进行了分析,并根据植物对甲醛的净化机理、净化能力和监测作用,以及对其他室内装修污染物的净化能力,认为植物具有净化室内装修污染的优点,为人们选择居室空气净化植物提供了科学依据.

作 者：孙世卫 作者单位：衡水学院,生命科学系,河北,衡水,053000刊 名：考试周刊英文刊名：KAOSHI ZHOUKAN年，卷(期)：“”(34)分类号：关键词：室内装修污染 植物净化 人体健康

水生植物修复污染水体研究 第3篇

1、植物修复技术概述

植物修复技术是新近发展起的生物修复技术的一个分支。所谓生物修复技术是指利用生物生命代谢活动对水体中污染物的吸收、转化和降解，达到减缓或最终消除水体污染、恢复水体生态功能的生物措施，这一过程是受控或自发的。而植物修复技术就是利用绿色植物及其根际的微生物共同作用，以清除环境污染物的一种新的原位治理技术。水生植物对污染水体的修复净化是在适宜的条件下水生植物通过吸附、吸收、富集和降解几个环节来进行修复的，植物可通过根系吸收，也可直接通过茎、叶等器官的体表吸收，吸收到体内的有机物。一些属于难降解的种类，如重金属及DDT、六六六等有机氯农药，可贮存于植物体内的某些部位，其蓄积量甚至达到很高时植物仍不会受害。如将蓄积大量污染物的植物体适时地从水体中移出，则水体即可达到较好的净化效果。也有一些有机污染物，如酚和氰等进入植物体内，可被降解为其它无毒的化合物，甚至降解为CO2和H2O，这是更为彻底的净化途径。

植物修复技术与传统的物理化学修复技术相比，具有以下优点：①费用省，植物修复技术可以现场进行，减少了运输费用。避免了人类直接与污染物接触；②环境影响小，不会形成二次污染或导致污染物的转移；③可以最大限度地减低污染物浓度；④工程造价相对较低，不需要耗能或耗能很低；⑤能实现水体营养平衡，改善水体的自净能力，并具有一定的生态景观效应。

2、水生植物净化污水的机制

2.1植物吸收

水生植物在生长过程中，需要吸收大量的矿质元素，而废水中所含的大量氮、磷等营养物质恰好可以满足植物的生长需要，供其生长发育。无机氮（NH3－－N）作为植物生长过程中不可缺少的物质可被植物直接摄取，合成蛋白质与有机氮，最后转化成生物量，再通过植物的收割从废水和湿地系统中除去。无机磷也是植物必需的营养元素，在植物吸收及同化作用下可转化成植物的ATP、DNA、RNA等有机成分，最后通过收割植物而移去。通过科学技术等研究发现，芦苇在生长期对NH3－－N的摄取量很大，其吸收作用是芦苇湿地净化氮的主要过程。

2.2微生物降解

在污水处理系统中，微生物对各种污染物的降解起着很重要的作用。在氮的去除过程中，尽管有植物的吸收，但是硝化和反硝化仍然是主要的去除机制，通过细菌的硝化和反硝化作用氮的去除率占总去除率的４５％以上。种云霄等则报道，浮萍氧化塘中存在众多好氧、兼氧和厌氧微生物，氮、磷有机物的降解主要是通过微生物来完成，浮萍正是和这些微生物协同作用一起完成对各种氮、磷污染物的去除。这正说明了水生植物的根际区域可为微生物发挥降解作用提供所需要的微环境，同时，水生植物的根系分泌物可以促进微生物生长，从而间接提高了水生植物的净化效率。可见，水生植物通过和微生物的联合作用对氮、磷污染物可以产生更强的去除效果。

2.3植物组合

应用多种类型植物的组合修复重金属污染水体是未来的一个发展方向。目前的研究主要集中在利用单种生活型植物治理重金属污染，但是其治理效果是有限的。利用多种大型水生高等植物和水生植被组建人工复合生态系统在治理污水时具有独特优势，它可克服单一水生植物季节性变化明显，生物净化作用不稳定的缺点，发挥多种水生高等植物在时间和空间上的差异，实现优势互补。然而，具体哪些种类组合可达到最好的治理效果，这方面的研究还不是很多，有待今后加强。

2.4工程应用

水生植物已被广泛的应用于水体重金属污染治理中，植物缓冲带、植被恢复、植物塘、人工湿地和人工浮床等都是比较常见的技术。一方面由于水生植物修复性能有一定波动性，在不同的环境条件下会有差异，同一种操作方式应用于不同处理工艺，效果往往有好有坏。另一方面，当水生植物的去污能力达到饱和或到了凋亡季节，植物体的清除也是比较费时费力的工程。虽然水生植物修复有不少突出的优点，但是究竟如何将它更有效地用于工程实践，还需要进一步的系统研究。另外，水生植物治理修复重金属污染水体工程周期过长，对突发性污染事故治理效果不明显等问题，在实际工程实施中都应当考虑到。

3、发展前景

由于植物修复是一种低投资、高产出、环境效益好，尤其是治理费用要比传统技术低，并且对重金属的治理成效具有永久性的方法，已被证明是一项非常有应用前景的水污染处理新技术，并起着越来越重要的作用。但植物修复技术是一门新兴的技术，进一步寻找或应用基因工程技术培育出具有良好遗传性状、能适应不同浓度不同季节和地域、快速高效并能同时修复多种污染的植物新品种是今后植物修复的研究方向。

参考文献：

[1]刘音,张升堂．被污染水体的植物修复技术研究进展［J］．安徽农业科学，2009，37（15）：7147-7149

[2]王震宇，温胜芳，李锋民.南四湖湿地六种水生植物的磷素根际效应[J].中国环境科学，2010，30：64～68.

[3]黄德锋，李田，陆斌.复合垂直流人工湿地污染物去除及微生物群落结构的PCR-DGGE分析[J].环境科学研究，2007，20（6）：137-141.

室内装修污染与植物净化 第4篇

1. 室内装修污染现状

周纯良等用三年的时间对湖南省5399户新装住宅、300间毛坯房的调查结果表明，2004—2006年期间新装住宅室内空气污染超标率分别为83%、71%、64%，毛坯房超标率分别为2%、2%、3%，装修造成室内空气中挥发性有机物严重污染[2]。一般来讲，夏秋季节超标率明显高于冬春季节15.4%—28.9%[2]。室内装修的主要污染物有甲醛、氨、苯系物及TVOC，其中甲醛的超标率最高，甲醛存在于板材内部，挥发期长达3—15年，导致室内有害气体超标。甲醛浓度在装修后2个月至6个月超标最为严重[3]，装修2年后的甲醛平均浓度仍显著地高于装修前[4]，而苯系物和TVOC的浓度在装修后30天最高，以后逐渐降低，苯系物浓度在1年内可降到标准值之内，氨浓度在装修后浓度逐渐降低，装修30天后浓度低于标准值，装修后半年未检出[5]。连轶伟等人的研究结果表明，客厅、书房和卧室的空气污染程度呈逐渐上升的趋势，这与客厅经常通风有密切关系[6]。

2. 室内装修主要污染物对人体健康的危害

2.1 甲醛

表1表明了不同浓度的甲醛对人体的不同危害。高浓度甲醛对神经系统、免疫系统、肝脏都有危害，在我国有毒化学品名单上甲醛居第二位，且被世界卫生组织(WHO)确定为可疑致畸、致癌物质，素有“游离杀手”之称。郭宁晓等人通过问卷对232户新装居室内476名成年居民健康状况调查结果表明，甲醛暴露量与中枢神经系统反应，眼、鼻、喉刺激症状和皮肤过敏反应的发生有关联。随着甲醛暴露量的增加，此三类症状的发生率也随之增高[3]。孔燕的研究结果表明在装修竣工后2个月内入住的，发生眼部刺激和上呼吸道刺激症状的分别占调查人数的62.2%和31.1%;在6个月内和12月内入住的，发生眼部刺激和上呼吸道刺激症状分别下降到51.2%、27.2%和40.7%、23.8%，距装修完成的时间越长，症状越轻[7]。多里坤·木扎帕尔等人对室内空气污染与儿童哮喘关系的调查结果显示，装饰材料中的污染物甲醛能够危害儿童健康并且与儿童哮喘发生有关[8]。邹志勇等人对56名装饰材料市场女销售人员的血常规检测结果表明，她们白细胞数明显偏低，有4人甚至低于4×109/L[9]。桂林市一户主的女儿在新装修的住宅中居住三个月，出现全血细胞减少现象，经研究发现与空气中甲醛超标有直接关系[10]。

2.2 苯系物

苯系物主要包括苯、甲苯和二甲苯，是一种无色、具有特殊芳香气味的液体，所以被称为“芳香杀手”。苯已经被国际癌症研究机构确认为有毒致癌物。在短时间内吸入高浓度的苯会影响中枢神经系统功能，出现头痛、头晕、恶心和昏迷等急性中毒现象。张明先等人的研究结果表明，装修后室内空气中甲醛、苯超标，居民发生头晕、头痛、失眠、胸闷、气短、疲乏无力、食欲不振和皮肤瘙痒的发生率比合格组超出4.4%—17.6%[11]。苯系物会抑制人体的造血机能，导致障碍性贫血，若造血功能完全破坏，可发生致命的颗粒性白细胞消失症，并引起白血病;对女性而言，还可能造成月经量异常、痛经、月经周期异常的发生率及自然流产率提高，易导致胎儿先天性缺陷。

2.3氨

氨是一种无色、有强烈刺激性气味的气体，对眼、喉、上呼吸道有强烈的刺激作用和腐蚀作用，减弱人体对疾病的抵抗能力。轻者可引发分泌物增多、充血、皮炎、支气管炎、肺水肿，重者可引起喉痉挛、呼吸困难、昏迷、休克等。高含量的氨还可引起反射性呼吸停止。

2.4 TVOC（总挥发性有机物）

TVOC并不是通常意义的一种化学污染物，而是挥发性有机物的综合指标，由于它们单独的浓度含量低，但种类多，因而一般不予逐个分别表示，以TVOC表示其总量。目前常检出的TVOC有数十种，其联合作用表现为毒性、刺激性，引起机体免疫力失调，出现嗜睡、乏力、胸闷、头晕、头痛，影响中枢神经系统功能，还会影响消化系统功能，出现食欲不振、恶心等症状，严重时可损伤肝脏和造血系统，甚至死亡。

3. 植物对室内污染的净化作用

目前，室内装修污染物的研究与去除工作已引起国内外众多学者的关注。治理技术多为物理和化学方法，如物理吸附技术、膜分离净化、光催化净化技术等，普遍存在成本高、装置复杂和治标不治本的缺点。而植物在一定程度上可减轻室内污染程度，尤其对污染值在国家标准3倍以下的污染，采用植物净化可以收到比较好的效果。

3.1 甲醛

3.1.1 净化机理

对植物净化装修污染物的研究最多的是对甲醛的净化作用。植物主要通过茎叶吸收、植物代谢与转化和根际、叶际微生物降解作用等对甲醛进行去除。不同植物在甲醛气体的胁迫下体内的生理指标会发生变化，叶片原生质膜受到不同程度的伤害，膜透性变大，而使细胞内的电解质外渗，电导率增大，叶绿素含量下降，MDA含量明显增加，增加对甲醛胁迫的适应性[12,13]。不同植物在不同甲醛浓度条件下生理试验指标的变化不同，在甲醛浓度为0.32mg/m3的条件下，所有植物的生理指标变化都非常小;在甲醛浓度为0.89mg/m3和1.82mg/m3的条件下，大部分植物的生理指标变化都比较大，说明在这两种浓度下甲醛气体胁迫已经对植物体内生理产生了很大的负面影响[14]。

3.1.2 净化和监测能力

叶文对铁线蕨、吊兰、常春藤、长寿花等50种常见流行室内植株的净化能力进行了测试，结果表明，铁线蕨、吊兰、常春藤、长寿花、盆菊、袖珍椰子、丽格海棠、黄金葛、垂榕、印度橡胶树、非洲菊、擎天凤梨、发财树等22种植物对甲醛具有净化作用[15]。欧佳等人的研究结果表明常春藤12h内甲醛的去除率为80.36%，24h去除率高达94.48%;吊兰12h内甲醛的去除率为64.57%，24h去除率亦高达89.01%[16]。刘娜采用熏蒸法对铁线蕨等8种常用室内观叶植物净化甲醛的效果进行研究，结果表明，以植物单位叶面积吸收甲醛量为参照，对甲醛的吸收效果最好的是铁线蕨，其次是鹅掌柴、吊竹梅、天鹅绒竹芋、鸟巢蕨、五彩竹芋、凤梨、朱蕉[12]。吴平的研究结果表明，在不同的甲醛浓度条件下，不同植物的净化效果不同。在甲醛超标4倍的条件下，龟背竹、橡皮树、中斑吊兰、仙人掌对甲醛的吸收效果好;而在甲醛超标约11倍的条件下，橡皮树、龟背竹、仙人掌、麒麟掌对甲醛的吸收效果好[14]。室内植物数量的多少直接关系到净化效果的好坏，赵明珠通过对甲醛浓度随时间的变化关系曲线进行回归分析，建立用于净化室内空气中甲醛(橡皮树、虎尾兰、吊萝、芦荟、吊兰)的植物配置数学模型，为人们根据自己的居室情况选择植物的种类和数量上提供了一个客观依据[13]。

不同植物对甲醛的抗性不同，利用对甲醛敏感的植物可以对室内的甲醛污染进行监测。欧佳等人的研究结果表明，因吸收甲醛，常春藤叶子12h后少许叶面上有灰黑色圆形斑点，24h后叶片有大面积深黑色斑点，一些叶片开始变黄并掉落;24h内绿萝叶面上出现淡黄色斑点，随时间推移逐渐变深，常春藤、绿萝吸收甲醛能力较强而抗性较弱，适合做甲醛指示植物。王利英的研究结果表明，黄素梅、羊蹄甲在甲醛浓度为5.698±0.110mg/m3，处理12h就表现出典型的受害症状，因此可以选用黄素梅、羊蹄甲的当年生枝条来监测甲醛污染[17]。

3.2 其他室内装修污染物

科学研究表明，长春藤、非洲菊、垂榕、袖珍椰子、喷雾黛粉叶、盆菊、火鹤花、白马粗肋草对甲苯具有吸收作用，火鹤花、喷雾黛粉叶、垂榕和波士顿肾蕨能净化二甲苯。黄爱葵用熏气法对爱玉合果玉、黄金葛、金边虎尾兰、吊兰、中斑吊兰5种室内常见盆栽观赏植物净化室内甲醛、苯的能力进行研究，结果表明吸收效果最好的是爱玉合果玉，其次是黄金葛、金边虎尾兰，吊兰及中斑吊兰吸收效果最差[18]。郭秀珠等人的研究结果表明，在污染物一定浓度范围内，虎尾兰和君子兰在1周内分别可吸收室内二甲苯总量的61.4%和33.6%、总挥发性有机物(TVOC)总量的64.8%和56.6%[19]。此外，火鹤花、盆菊、孔雀竹芋、袖珍椰子和垂榕对氨具有吸收作用;常春藤、非洲菊、袖珍椰子和波士顿肾蕨对三氯乙烯具有净化作用;鹅掌柴能杀死金黄色葡萄球菌，抑菌率为39.45%;天鹅绒竹芋能杀死绿脓杆菌、大肠杆菌，抑菌率分别为58.56%和56.10%。此外，盆栽植物除叶片具有吸收作用外，盆栽基质也具有吸收作用。

土壤-植物系统复合污染研究进展 第5篇

土壤-植物系统复合污染研究进展

土壤-植物系统复合污染研究是污染生态学的科学前沿,对于农业环境的生态安全具有重要意义.本文对复合污染概念的由来及其内涵的发展、土壤-植物系统可能发生的复合污染类型及其研究进展、土壤-植物系统复合污染所导致的生态效应及其定量表征进行了较为系统的概述,提出了土壤-植物系统中重金属-有机污染物和有机污染物-病原微生物也是复合污染的重要类型.指出了多种污染物交互行为、次生产物及其老化、分子毒理机制等方面的.研究是今后土壤-植物系统复合污染的研究重点.同时对复合污染的研究方法以及结果的应用进行了展望,为土壤污染的预警防治与修复提供依据.

作 者：郭观林 周启星  作者单位：中国科学院沈阳应用生态研究所陆地生态过程重点实验室,沈阳,110016 刊 名：应用生态学报  ISTIC PKU英文刊名：CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY 年，卷(期)： 14(5) 分类号：X171.5 关键词：土壤-植物系统   重金属   有机污染物   复合污染  

园林绿化中抗污染植物的应用 第6篇

【关键词】园林绿化；抗污染植物；环境污染；应用

自工业革命以来，我国城市有了明显的发展，可以说，我国城市是以牺牲环境为代价而发展起来的，在社会发展的过程中，工业会向生态环境排放各种污染物，导致生态环境受到严重的破坏，空气质量、水质量明显降低，严重危害到人们的身体健康，此时环境问题越来越受到人们的广泛关注。因此我们需要在城市园林绿化中不断推广抗污染植物的种植，一方面能够有效的恢复生态系统，另一方面还能够在很大程度上净化空气，提高环境的生态效益。

1.抗污染植物的类型

抗污染植物也就是能够吸收大气中的有害物质，并通过光合作用释放出对人们有力的气体。根据抗污染类型的不同，我们可以将抗污染植物分为以下几种类型：（1）抗二氧化硫植物。二氧化硫是大气当中最为常见的有害气体，但是它的危害性也非常大，为了避免人们受到这一类气体的危害，我们可以在园林绿化当中种植的植物有：银杏、沙松、白皮松、樟叶槭、桧柏、加拿大杨、构树、柽柳等。（2）抗C12、氯化氢植物。由于C12会损害植物当中的细胞，破坏其中的叶绿素，抑制植物生长，因此我们需要种植的植物有银杏、加拿大杨、木香、米兰、樟树等来抵抗C12对植物的损害。（3）抗铪铪（HF）植物。这一物质一种最毒的污染物，这一污染物可以直接进入到植物当中，使其中的酶物质失去活性，最终导致植物变形，或者叶子变小，从而无法促进其生长，因此我们需要种植桂花、银杏、白皮松、美人蕉等植物来抵抗HF对植物的侵害。（4）抗臭氧的植物。臭氧是目前比较常见的一种空气污染物，如果植物受到这一污染物的侵害，就会抑制植物内部细胞的活动，从而阻碍其生长，因此我们需要种植悬铃木、红叶李、银杏等植物来抵抗臭氧的侵害。（5）抗粉尘植物。粉尘是大气当中最主要的污染物之一，粉尘中一般包括烟尘、铅、汞等多种成分，这一物质能够直接威胁到人们的身体健康，因此我们需要种植的植物有云杉、山楂、桑树等，因为这些植物能够吸收大气当中的粉尘，从而达到净化空气的作用。（6）抗其他污染物的植物。在大气当中还有其他污染物的存在，例如汞、氨等。一般来说，可以种植山楂、枇杷、等植物来抵抗汞的侵害；种植香樟、龙眼等植物来抗氨气。除此之外，我们还可以在园林绿化当中种植松树、柏树、桦树等来消灭大气当中的细菌微生物；种植垂柳、云杉等来降低外界的噪音污染。如果想要提高水质，净化污水，那么我们可以种植水葫芦或者凤仙花。

2.园林绿化中抗污染植物的应用

2.1行道树

即是道路两旁的树木，在该处栽种树木不仅可以为行人或者车辆庇荫，隔离效果还，还能够达到美化街景的效果，一般来说，在此处种植的植物包括：银杏、香樟、悬铃木、白皮松等。因为在道路中出现的污染物是以粉尘污染物为主，这些树木的种植能够有效的抵抗粉尘对人体的伤害。另外，我们还可以在铁路或者公路两旁栽种一些抗污染物能力强的植物，从而达到净化的效果，提高空气的质量。

2.2庭荫树

在园林绿化当中，我们可以栽种一些抗污染能力强的庭荫树，一方面达到净化空气的目的，另一方面还能够起到观赏的作用，能够装饰空间。一般在该区域种植的树木包括：梧桐、银杏、香樟、柿树等。

2.3园景树

具有较高观赏价值，在园林绿地中能独自构成美好景物的树木，又称为孤植树或标本树，园景树多形体高大、树姿优美或具有突出观赏特点，常见于公园入口内或园路交叉处。中国园景树中抗污较强的树种主要有：桧柏、雪松、紫薇、枫香、垂柳、白皮松、榆树、榕树等。

2.4树丛

树丛通常是由2～10株乔木或乔灌木组合种植而成的种植类型树丛，它是园林绿地中重点布置的一种种植类型，可作树丛配置的抗污树种主要有：合欢、桂花、紫薇、北京丁香、阴香、腊梅、刺槐、紫穗槐、构树、乌桕等。

2.5树群

组成群植的单株树木数量一般在20～30株以上。树群所表现的主要为群体美，树群也像孤立树和树丛一样，是构图上的主景之一。用于组成树群的主要树种有：桧柏、龙柏、乌桕、国槐、栓皮栎、山楂、板栗、加拿大杨等。

2.6林带

在园林绿化当中，林带的用途非常广泛，不仅可以隔离空间，使园林空间多样化，还能够当做背景衬托城市，另外，还有较好的隔离效果。一般来说，在园林绿化当中都会设置自然式林带，这是一种呈带状的树群。如由桧柏、红叶李、夹竹桃可构成既有观赏价值又有生态效益的林带。

2.7垂直绿化与篱棚架绿化

垂直绿化与篱棚架绿化是现代园林绿化中的一种常用形式，它不仅可以提高环境的观赏效果，而且能提高环境的生态效益。用在棚架绿化与垂直绿化中抗污能力较强的植物有：油麻藤、木香、紫藤、爬山虎、忍冬、凌霄等。

2.8花坛

按照设计意图在一定形体范围内栽植观赏植物，以表现群体美的设施，花坛应用的植物主要为1～2年生草本花卉、宿根花卉、球根花卉及少量的木本植物等。月季、万寿菊、美人蕉、雏菊、三色堇、百日草、鸡冠花等是抗污能力较强的花坛应用植物。

2.9草坪与地被

在现代化园林绿化当中，草坪与地被是最为重要的组成部分，一方面能够提高园林的观赏价值，另一方面还能够提高园林的生态效益，一般来说，我们可以在其中种植的植物有：野牛草、竹节草、狗牙根、假俭草、玉簪、落地生根、大花马齿苋、细叶结缕草等是抗污能力较强的草坪地被植物。

3.抗污染植物在园林应用中应注意的问题

在园林绿化中，通过抗污染植物的应用，需要注意到以下几个问题：首先，我们不仅需要针对空气中的有害气体种植抗污染植物，还需要对当地的条件进行全面分析，做到适地适树的原则。其次，为了避免植物种植繁杂，我们可以选择一些能够抵抗多种有害气体的植物进行种植，这样能够更好的净化空气，也能够达到美观的效果。再次，在园林绿化当中，我们不仅要充分发挥抗污染植物的功能与价值，更加需要达到绿化与美化的效果，保持生物的多样性，起到美观的效果。最后，园林工作者需要采用多种形式来充分发挥抗污染植物的价值，使其在园林路变化中得到充分的利用。其措施有以下四点：其一是将各种植物相互结合，从而实现多层次的效果，达到美观的目的；其二是应该将立体与平面相互结合，这样有利于扩大绿化空间面积，达到绿化的效果；其三是处理种植绿色植物之外，还应该多种植一些彩叶植物，保证园林色彩的丰富；其四是将乡土树种与外来树种相互结合，以此来提高植物的抗污染能力，提高空气的质量。

4.结束语

在目前的社会发展中，环境问题越来越受到人们的关注，大气中存在着各种有害气体，严重威胁到人们的身体健康，因此我们需要不断种植一些抗污染植物，达到净化空气的作用，以此来提高空气的质量。在种植抗污染植物的过程中，必须要分析大气中各种有害气体，然后根据各种有害气体种植不同的植物，只有这样，才能够提高空气的质量。

【参考文献】

[1]张频，连芳青，朱美英，熊美兰.抗污染园林植物的选择[J].江西农业大学学报，2004，（6）.

[2]杨雪梅，齐永安，李定策.重金属对植物的影响及植物吸污能力研究[J].焦作工学院学报（自然科学版），2004，（2）.

城市土壤污染与植物修复研究 第7篇

关键词：城市土壤,污染,重金属,植物修复

1 引言

随着城市化进程的加快, 城市环境正经历着巨大的考验。交通工具排放的废气、工矿企业的污染、居民的生活垃圾, 都成为了城市环境恶化的直接或间接的原因。尤其是城市土壤, 遭到不可逆转的生态破坏, 因此如何有效地修复和利用被污染土壤是城市建设中不可回避的现实问题。

2 城市土壤污染现状

2.1 城市土壤污染的主要成分

土壤污染物降低了土壤的可利用性, 当土壤中的有毒污染物浓度超过一定界限, 就会造成植物的死亡或生命的强度降低[1]。20世纪中期以来, 人们开始对城市土壤的污染物来源、主要成分等进行研究。土壤污染物包括了有机污染物和无机污染物, 无机污染物的主要种类是重金属、硝酸盐类、磷酸盐类、酸、碱、盐类、卤化物等。

交通污染对城市的表层土壤, 尤其是干道两侧土壤的有机污染和重金属污染是显著的。Fe、Co两种元素的含量主要受成土母质的影响, 而无论公园还是道路两侧, 土壤中锌 (Zn) 、镉 (Cd) 、汞 (Hg) 、铅 (Pb) 、铜 (Cu) 、铬 (Cr) 的量除了受到交通污染的影响外, 还受城市工业粉尘等其它污染的影响[2]。

2.2 重金属污染研究进展

重金属是指比重在4.0～5.0以上约45种金属元素, 如Cu、Pb、Zn、Hg、Cd等。由于As和Se的毒性和某些性质与重金属相似, 所以将As、Se也列入重金属范围内[3]。城市中的交通、工矿业、燃煤、生活垃圾等一系列因素构成了城市土壤污染物的主要来源, 就无机污染物的重金属而言, 主要集中于Cu、Pb、Zn、Hg、Cd等[4]。

城市土壤铅污染的成因, 可以分为两部分, 一部分来源于成土母质, 另一部分则为外源的人为输入。成土母质是城市土壤中铅含量的重要来源, 是决定城市土壤中铅含量与分布特征的重要因素之一[5]。通常条件下, 自然土壤 (受人为活动影响较小的土壤) 中铅的浓度较低[6], 外源人为输入才是城市土壤铅污染的主要成因。Pb污染主要来自汽车废气、冶炼、制造及使用铅制品的工矿企业。汽车使用的含铅汽油中常加入四乙基铅作为防爆剂, 在汽油燃烧中四乙基铅绝大部分分解成无机铅盐及铅的氧化物, 随汽车尾气排出。城市的交通污染因此也成为城市表层土壤中铅污染的主要来源。汽车尾气中的Pb在距离道路边缘320m附近的地方还能够在表层土壤中被检测到, 相关数据显示Pb在表层土壤中的含量高于Cd[7], 并且Pb与Hg在城市表层土壤中含量具有一定的相关性[8]。从重金属在土壤中的赋存形态来看, 有研究发现, 南京市城市表层土壤Pb以残渣态和铁锰氧化物结合态为主, 各形态所占比例为残渣态>铁锰氧化物结合态>有机结合态>碳酸盐结合态>交换态[9,10]。铅是有害元素, 人体铅中毒可以引起多种症状, 主要累及造血系统、消化道, 晚期则累及神经系统, 以致脑受到损害, 即使低浓度吸收, 对儿童智力也有潜在的不良影响[11]。

镉 (Cd2+) 是一种生物毒性极强的重金属元素[12], 在自然界中以化合物的形式存在。主要矿物为硫镉矿 (CdS) , 与锌矿、铅锌矿、铜铅锌矿共生。土壤中镉的来源主要有两个方面:一是来源于土壤的母质, 而镉在石灰岩中的含量最高, 在河湖冲击物中次之, 其他的母质中居中, 而且质量分数变化不大[13];二是人为污染导致环境中Cd的富集, 如有色金属矿产开发和冶炼排出的废气、废水和废渣;煤和石油燃烧排出的烟气也是Cd污染源之一。此外, 含Cd肥料、杀虫剂、塑料、电池等都可能引起Cd污染[14]。镉非人体的必需元素, 其对人体健康的危害主要来源于工农业生产所造成的环境污染。镉对肾、肺、肝、睾丸、脑、骨骼及血液系统均可产生毒性, 被美国毒物管理委员会 (ATSDR) 列为第6位危害人体健康的有毒物质[15]。20世纪60年代初期, 日本富山神通川流域发生了“骨痛病”公害事件, 其患病原因就是由于当地居民长期食用了含Cd废水污染土壤所生产的“镉米”所致[16]。Cd是植物生长的非必需元素, 环境中Cd含量过高会影响植物的生长发育, 对植物产生毒害作用[17]。在许多植物中已经发现, Cd影响植物对大量元素K、P吸收和利用, 如干扰冰花 (Mesembry anthemum crystallinum) 对K吸收和利用[18]。Cd等重金属降低了椰子 (Cocos nucifera) 叶P含量[19], 也会引起植物对Zn、Mn、Cu和Fe等矿质微量元素吸收的紊乱[20,21]。

重金属污染的严重性及重金属在土壤中的环境行为并不完全取决于其总量, 而是取决于其化学形态, 而且, 在不同土壤条件下, 其毒性有一定差别[8]。在对城市土壤饱和离心液的研究发现, 59%以上的溶解态Cd是以自由离子形式存在, 溶解态的Pb则主要以有机结合态的形式存在[22]。此外, 有研究表明, 重金属污染胁迫下, 植物体内的保护酶 (如SOD、POD、CAT) 的活性可能表现为低浓度水平下的上升和高浓度水平的抑制现象, 同时也会影响可溶性蛋白、糖及脯氨酸的含量, 导致膜脂过氧化物 (MDA) 的累积[23,24,25]。

3 植物在土壤修复中的应用

1983年美国科学家Chaney[26]首次提出了植物修复技术的概念。 广义的植物修复技术包括利用植物修复重金属污染土壤, 利用植物净化水体和空气, 利用植物清除放射性核素和利用植物及其根际微生物共存体系净化环境中有机污染物等[27]。通常所说的植物修复是指将某种特定植物种植在重金属污染的土壤上, 而该种植物对土壤中污染元素具有特殊的吸收富集能力, 将植物收获并进行妥善处理后即可将该种金属移出土体, 达到污染治理与生态修复的目的[28]。

对于重金属污染的土壤, 现行的修复技术有气提法、生物修复法、淋洗法、客土法等, 但这些技术容易造成二次污染、破坏自然生境, 而且成本也较高[29]。通过绿色植物对重金属的富集来进行污染土壤的修复理论上是可行的, 利用积聚、络合、挥发、降解、去除、转化或者固定等机制来处理污染物, 相对于常规微生物修复, 除了可以通过植物过程固定积聚污染物, 阻止污染物随水流和风尘而扩散外[30], 植物本身作为天然自养系统, 也能够向根际微生物提供营养, 保证微生物生长和一定的微生物群落, 从而能够进一步使污染物脱毒[31]。欧美等一些国家通过柳树短轮伐矮林化栽培模式修复Cd等重金属污染, 生物质用作生物能源, 把可再生能源生产和植物修复结合起来, 取得显著的生态效益与经济效益[32]。

植物修复是植物、土壤和根际微生物相互作用的综合效果, 涉及土壤化学、植物生理生态学、土壤微生物学和植物化学等多学科研究领域。对于重金属污染土壤和水体的植物修复技术主要包括了植物固定、植物提取、植物挥发和植物过滤4种类型[33,34]。植物提取是植物修复的主要途径, 利用超积累植物将土壤中的有毒金属提取出来, 转移并富集到植物地上可收割部位, 从而减少土壤中污染物的量[35], 另一方面, 改善植物矿质营养状况也可以促进植物对重金属的忍耐和吸收, 提高植物修复效率[36]。超富集植物是指那些能够超量富集重金属的植物, 也称超积累植物, 通常是一些古老的物种, 在长期环境胁迫下诱导、驯化的一种适应变突体, 生长缓慢, 生物量小。同时超富集植物具备以下3个特征:植物地上部分 (茎和叶) 重金属含量是普通植物在同一生长条件下的100倍;植物地上部分重金属含量大于根部该种重金属含量;植物的生长没有出现明显的受害症状且地上部富集系数 (Bioaccumulation factor) , 即植物体内某种元素含量/土壤中该种元素浓度) 大于1。从已报道的修复植物来看, 大部分采取野外采样法, 即到重金属污染较为严重的矿区及周围地区采集仍能正常生长的植物 (耐性较强的植物) , 并分析其各部位的重金属含量, 涉及藻类植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物, 既有草本植物, 也有木本植物[37]。

植物修复技术也有一定的局限性[31], 主要体现在以下几个方面:超积累植物的生长速度缓慢和生物量小;土壤中重金属的生物有效性低, 重金属一旦进入土壤, 将通过沉淀、老化、专性吸附等物理、化学过程成为难溶态, 而溶解态和易溶态才是植物吸收的主要形态[38], 因此, 重金属的生物有效性往往是植物修复效率的限值因素;植物修复具有专一性, 一种植物往往只作用于1种或2种特定的重金属元素, 对土壤中其他浓度较高的重金属则表现出中毒症状;植物修复具有耗时长和修复范围有限的缺点。

Pb具有较高的负电性, 被认为是弱Lewis酸, 易与土壤中的有机质和铁锰氧化物等形成共价键, 不易被植物吸收, 加入到土壤中的螯合物与Pb结合后阻止了Pb的沉淀和吸附, 从而提高了Pb的可提取性, 但随之带来的潜在环境风险问题也不容忽视[39]。在以野胡萝卜 (Daucus carota) 和野生高粱 (Sorghum bicolor) 为试验材料, 对Cd污染土壤的植物修复研究表明, 不同植物对重金属的耐受能力是不同的, 受Cd毒害的程度也是不同的[40]。此外, 土壤中Cd有效性与土壤pH有密切关系, 随着土壤pH的降低, 植物体内的Cd含量也会增加[41]。在盆栽试验Cd污染土壤的研究中认为, 低水平Cd处理对油菜的株高、干质量、叶绿素含量等有轻微的促进作用, 而高水平Cd则表现出抑制作用[42]。

4 结语

土壤-植物系统重金属污染研究 第8篇

土壤-植物系统处在地球“四大圈”的交接地带, 构成陆生生态系统物能循环的枢纽, 是联接有机界与无机界的桥梁, 它既是地球表面最活跃的环境要素, 又是珍贵的可更新资源[1]。近年来, 随着工业化的不断发展和城市化进程的不断加快, 工业、农业、交通运输等各种各样的人类活动将大量的重金属污染物质带入到土壤-植物系统, 造成严重的土壤污染。土壤-植物系统的重金属污染一方面直接影响生态系统的结构和功能, 威胁生态系统的安全, 另一方面重金属作为持久性有毒物质, 很难被微生物降解, 会不断在生物体内富集, 并且通过大气、水体、食物链等途径直接或间接地危害人类的生命健康安全。因此对土壤-植物系统重金属污染的来源、危害、迁移转化及其植物修复技术进行系统的研究具有重要的意义。另外, 现代社会正在大力提倡绿色生态农业和开展生态环境建设, 研究土壤-植物系统中的重金属污染状况可以为农业、生态环境的可持续发展提供准确的科学依据。

2 土壤-植物系统中重金属污染的来源

土壤-植物系统中重金属的来源主要分为两部分, 一部分来源于成土母质和残落的生物物质, 该种来源决定着土壤中重金属元素的含量与分布特征, 但一般情况下, 此种来源的含量是比较少的, 因此不会对生态系统以及人类的生命健康带来危害;另一部分则为人为干扰输入, 此种来源也是土壤-植物系统中重金属污染物质的主要来源。人为干扰输入重金属污染物质主要通过3种途径:一是矿产的开采冶炼、塑料、电池、电镀、化工等工矿企业不断地以“三废”的形式向土壤-植物系统中排放重金属污染物;二是农业生产中施用的化肥、农药、塑料薄膜、污水灌溉、污泥等物质引起土壤-植物系统的重金属污染;三是各种汽车燃烧产生的废气携带着固体粒子以撒播等方式将重金属粒子带入大气中而后沉降进入土壤-植物系统, 引起重金属污染。

3 土壤-植物系统中重金属污染的危害

土壤-植物系统中重金属的污染危害主要分为两个方面, 一方面是影响生态系统的结构和功能, 威胁生态系统的安全, 另一方面是通过作物直接地或通过受影响的水体和大气环境质量间接地对人体的生命健康产生影响。土壤为植物的生长发育提供养分, 当土壤中重金属的含量超过一定的限制时, 就会直接影响植物的正常生长、发育和繁衍, 甚至引起植物群落结构的改变。某些重金属会迫使植物体内产生H2O2、C2H2等物质, 从而对植物体内的代谢和酶活性产生毒害作用, 以致影响植物正常的生理功能活动。如果镉与植物中巯基氨基酸和蛋白质结合, 就会引起氨基酸蛋白质的失活, 甚至导致植物的死亡[2]。土壤也是微生物的栖息地和能量来源, 因此重金属污染会影响土壤中微生物群落的多样性。我国曾通过核酸快速提取系统提取重金属复合污染农田的DNA样本并进行了分析, 结果表明, 重金属复合污染导致了土壤微生物的基因损伤, 影响了农田土壤生态系统的细菌丰富度, 改变了土壤环境的优势菌群, 从而使农田土壤微生物群落结构多样化发生变化, 重金属复合污染严重的农田中土壤DNA含量较低[3]。另外, 重金属还会对土壤酶产生抑制作用, 破坏酶的活性基因、空间结构等, 导致土壤酶的活性降低。和文祥等[4]的研究表明, Hg对脲酶的抑制作用最为敏感, 当土壤中Hg的含量增加时, 脲酶的活性就会随之降低。

土壤-植物系统的重金属污染除了影响生态系统以外, 还会通过作物或者水体、大气的环境质量影响人类的生命健康安全。当重金属元素的含量在人体内积累到一定的程度时, 便会导致人体各项生理特征的变化, 从而表现出致突变性、致癌性、致畸性。研究表明, 人体摄入或聚集的Cd、Hg、Pb、Cr、As、Sn、Cu、Zn、V等重金属含量增高, 会引起风湿性关节炎、骨痛病、肾炎、溃疡病、贫血、高血压、冠状动脉硬化等疾病, 并引发皮肤癌、食道癌、宫颈癌、肝癌、鼻咽癌等一系列癌症以及造成慢性中毒等等[5]。因此, 重金属污染的加剧已对人类的生命健康安全构成了巨大的、潜在的、严重的威胁。

4 土壤-植物系统中重金属的迁移转化

土壤-植物系统中的重金属污染物质在环境中的迁移转化行为是目前环境化学研究的热点问题。许多研究表明, 由于土壤的pH值、有机质、粘土矿物、氧化还原条件等理化性质以及系统中微生物的活性、植物的生理机制和植物种类等的影响, 重金属在系统中呈现不同的化学形态和迁移能力。土壤中重金属污染的严重性及其在环境中的生物有效性和迁移转化行为不完全取决于总量, 而是取决于重金属的化学形态。其中土壤有机质的含量及其pH值的变化是影响重金属化学形态迁移转化最重要的因素。相关研究[6,7,8]发现, 随着土壤中有机质含量和pH值的上升, 大部分的重金属元素会因吸附或者形成络合物而导致浓度的降低, 土壤重金属的生物有效性和迁移能力降低。目前, 许多研究者将土壤重金属的化学形态大致分为可交换态、铁锰氧化物结合态、有机结合态和残渣态4种形态。土壤环境中重金属的各种形态不是固定不变的, 它们会随着土壤环境条件的变化而转变。不同化学形态重金属的生理活性和毒性均存在差异。在土壤环境中最为活跃、活性和毒性最强、易被植物吸收的是可交换态的重金属。反之, 与土壤固相结合得最牢固、活性和毒性最小、最不易被植物吸收的则是残渣态的重金属, 此种形态所占比例越高, 重金属的生物有效性和迁移性就越小, 越不容易被植物吸收。铁锰氧化物结合态与有机结合态的重金属活性和毒性居中, 其生物有效性随着土壤中氧化还原条件的改变而变化。

植物通过根系毛细胞的作用吸收土壤中的重金属, 然后富集在植物的根、茎、叶和果实部分。不同的植物种类从土壤中吸收转移重金属的能力有所不同, 同种植物对不同重金属的转移能力也不同, 例如李泽琴等[9]研究结果显示, 不同种类的蔬菜对重金属的吸收富集能力依次为:莴笋茎>空心菜>韭菜>茄子>西葫芦;国外有研究表明, 植物也能将土壤中不溶态的重金属活化, 从而将活化的重金属通过根系运输到植物的茎、叶和果实等地上部分, 提高土壤重金属的生物有效性和迁移能力, 例如根袋 (rhizobag) 的试验研究结果表明[10], 土壤中可移动态Zn下降的含量还不到植物T.caerulescens吸收的Zn总量的10%;在复合污染条件下重金属之间的联合作用、协同与拮抗作用会引起某种重金属元素的生物活性和毒性的变化。例如Pb、Cu、Cd与Zn之间具有的协同作用能够促进小麦幼苗对Zn的吸收和累积;Pb与Cu之间的拮抗作用, 随着Pb投加量的增加, Cu在麦苗中累积减少[11]。

5 土壤-植物系统中重金属污染的植物修复技术

重金属污染的植物修复是近年来发展起来的一项新兴的土壤污染高效修复技术, 具有良好的社会、生态综合效益。它是依据植物对土壤中重金属的活化作用以及对重金属的耐性机制, 通过植物的萃取、挥发或钝化等作用去除土壤环境中的重金属或者降低重金属毒性, 从而达到清除污染、修复或治理土壤的目的。植物对重金属的耐性机制主要包括4个方面:植物根系通过改变根际的化学性状、原生质的分泌液等作用来抑制重金属离子的跨膜吸收, 例如通过根际分泌螯合剂或者形成跨根际的氧化还原电位梯度和PH梯度等;植物的细胞壁与重金属离子结合, 使其不能进入细胞质而影响植物细胞内正常的代谢活动;某些植物中存在保护酶活性的机制, 例如某些酶的活性在受重金属污染时仍能保持正常的水平或者某些酶的活性随着重金属含量的增加而被激活, 从而使植物对重金属产生一定的耐性;通过重金属诱导而在植物体内产生的金属结合蛋白质能够与进入植物体内的重金属结合形成不具生物活性和毒性的络合物, 从而较低或者解除重金属的毒害作用, 例如类金属蛋白质、植物络合素或者其他的未知的金属结合肽。植物的修复技术主要有3种类型:植物萃取技术、植物钝化技术、植物挥发技术。

5.1 植物萃取技术

植物萃取技术是利用重金属超积累植物从土壤中吸收重金属, 然后转运到可以收割的部位, 再通过传统的农业作业方式收割植物积累重金属的部位, 再另作处理的方法, 例如热处理, 微生物、物理或化学的处理。此种方法是目前应用最多并且最有发展前途的修复方法。它主要用来处理土壤的底泥和污泥, 最适合应用于重金属在25～100mg/kg的浅层受污染程度较低的土壤修复[12]。陈同斌等利用砷超积累植物—蜈蚣草在湖南进行了大面积 (约1hm2) 的现场修复实验, 初步研究结果, 在种植蜈蚣草6个月内, As污染土壤的植物修复效率可高达2.19%～7.84%[13]。Felix等[14]在被Zn污染的野外田间小区种植天蓝遏蓝菜进行试验, 研究发现天蓝遏蓝菜的生物量达到1340g/m2, 而Zn的最大提取量则高达34.1kg/ha。Antiochia[15]对被Cu、Pb和Zn复合污染的土壤进行盆栽实验时发现香根草中富集的Pb和Zn的含量能够达到超富集植物标准。

5.2 植物钝化技术

植物钝化技术是利用植物或者施用制剂将重金属污染物质钝化, 降低重金属的生物有效性及迁移性, 从而降低重金属进一步污染环境的可能性。但是此种方法的重金属污染物质仍然存在原地, 具有一定的环境风险, 当系统的环境条件发生变化时, 重金属的生物有效性也可能随之发生改变, 所以此种方法通常只作为一种暂时的处理方式。Cotter Howells等研究结果显示[16], 可以通过在剪股颖属根际施用磷酸盐的方法促使Pb形成磷氯铅矿, 从而达到钝化Pb的目的。

5.3 植物挥发技术

植物挥发是利用植物吸收土壤中的重金属污染物质, 然后将其转化为气态物质释放到大气中, 此过程中污染物质只是从土壤经植物释放到大气中, 所以存在一定的环境风险, 主要适用于挥发性金属, 例如Hg、Se等。Meaghcr R B[17]在研究中发现烟草能够将较大毒性的二价汞转化为气态汞。Banuelos等[18]研究显示, 洋麻可以将土壤中47%的三价硒转化为甲基硒挥发到大气中得以去除。

植物修复系统可以看成是以太阳能为动力的“水泵”和进行生物处理的“植物反应器”[11]。它利用植物吸收、富集、代谢和稳定重金属污染物, 从根本上解决土壤重金属污染问题, 因而其在土壤重金属污染治理中具有独特的作用意义。

6 植物修复技术存在的问题与研究展望

6.1 植物修复技术存在的问题

植物修复技术的过程比较缓慢, 总体效率偏低, 同时又受到土壤类型、温度、湿度、营养等条件的限制, 会影响超积累植物的生长, 修复结束后, 随着植物的死亡和凋落其生物量将回归土壤中, 因此又将污染物质带回到了环境中。其次, 一般一种植物只能对一种或少数几种重金属污染物有超富集作用, 对于大量含有多种重金属、重金属-有机物等多种污染物系统的修复就很难发挥作用。另外, 用于修复的植物与系统中的植物可能会存在竞争, 影响当地的生态平衡。

6.2 植物修复技术的研究展望

(1) 目前植物修复技术还不够完善和先进, 存在的问题还很多, 因此, 如何选育超积累植物来提高富集效果, 缩短修复周期, 提高土壤中重金属的生物有效性则是目前最需要解决的问题。例如, 筛选植物种及其变种以得到新的生物量大的超积累植物;利用植物基因技术, 培育具有生物量大、生长速率快、生长周期短的超积累植物;通过其他的农艺措施优化修复环境, 促进植物的修复过程, 如施用肥料、调节pH值及添加螯合剂等。

大气污染的植物监测研究进展 第9篇

当前,环境污染问题已经是直接关系到人类存亡的一个严峻问题。一方面植物可以起到保护生态环境、改善人们生活质量的作用,另一方面,利用植物来对大气污染中含有的有害气体进行监测,以了解大气环境质量,已经成为植物监测环境污染的一项重要内容。

2 植物监测的应用原理

2.1 植物监测大气污染的机理

在大气污染中引进植物学方法,其基本的原理在于:借助于植物会对大气污染物产生的生物效应,也就是植物发生的受害症状与大气污染物种类、接触时间等方面内容的相关性,以植物群伤害症状以及受害的种类作为基本依据,对大气污染的状况做出相应判断。

2.2 监测植物

对大气污染可做出灵敏的反应并将大气污染状况反应出来的植物,统将其称为大气污染的指示植物。指示植物属于一种化学性的检测器,而其应具备下列几个条件。

(1)植物应能显示出对污染物的反应,且这一反应必须是准确无误的,包括显著可见的伤害症状、形态变化、生长变化或产量的变化等。

(2)生长的周期应该尽量长,可以不断的萌发新芽,较易繁殖,且较易栽培管理。

(3)无论是在什么样的环境、地点中,只要是周围污染物的浓度处于固定值时,所获得的实验结果对于该植物来说都成立。

(4)应具有广泛的地理学分布,依据监测植物所发出来的各种信息,人们可以实现对环境污染状况的判断以及对所处环境质量的评价。

就城市大气中,比较常见的污染物包括氯、氟化物、HF、NO2、O3、SO2等。

2.2.1 SO2监测植物

用来对SO2的植物主要包括黄瓜、地瓜、胡萝卜、芝麻、棉花、菠菜、紫花苜蓿、大豆、玫瑰、月季、白杨、白桦、马尾松以及落叶松等。例如紫花苜蓿、芝麻,对其在大气中SO2质量浓度达到3.4mg/m3,暴露时间持续1h就可以看到症状;当SO2质量浓度超出0.44mg/m3,苔藓就会表现出伤害症状。

2.2.2 氟化物监测植物

唐菖蒲、柑橘类植物、郁金香、榆树、烟草、大蒜、葡萄、番茄、玉米、山桃树等植物都可以用来进行对氟化物的监测,其中唐菖蒲是最为常用的一种监测植物,当HF质量浓度在9~10 mg/m3,且持续2~3h的情况下,唐菖蒲就会表现出伤害症状。

2.2.3 O3监测植物

烟草、燕麦、花生、牡丹、菠菜、番茄、矮牵牛花、丁香等都是可以用来监测O3的植物,在大气中O3的质量浓度达到1~26×10mg/m3,且持续2~4h时,上述植物就会表现出有受害的症状。

2.2.4 NO2监测植物

洋葱、柑橘、胡萝卜、玉米、烟草、番茄、瓜类、马铃薯等这些都是可以用来对NO2监测的植物。上述这些植物在弱光的环境下,当NO2质量浓度达到5~6 mg/m3,且持续时间在2~3h左右,就会有受害的症状表现出来。

2.2.5 氯的监测植物

包括大麦、苜蓿、桃树、苹果树、落叶松、木棉、萝卜、白菜、向日葵、洋葱、韭菜、葱等。在空气中Cl2的含量达到0.15~3mg/m3,时间在3~5h左右之后,上述这些植物就会有受害症状的表现。

3 植物监测的方法

通过植物对大气环境进行监测的实现方法存在诸多,且近些年来在此领域也获得了极为广阔的发展,已经由传统的单一的形态学方法,发展成为分子生物学、生理学、形态学等诸多方法。

3.1 植物症状指示法

(1)借助于指示植物站岗放哨的功能来实现对大气污染情况的监测,例如在工厂周边,种植诸多敏感性各不相同的植物,一方面可以起到美化环境的作用,另一方面又能起到对环境污染监测的作用。

(2)借助于植物群落对大气污染的程度进行评估,在受到大气污染之后,植物群落里的各种植物会产生各不相同的污染敏感性,反应存在着显著不同。

(3)指示植物的定点报警功能,先于并不存在大气污染的地方培育好监测使用植物,在其经过一定阶段的生长之后,再移栽到需要监测的地方,将其安放在不同的地点,对受害症状的表现以及表现程度进行观察、记录,对该地区大气污染状况进行评价。

3.2 生理指示方法

借助于污染物导致的生物个体行为、生理生化变化以及发育状况为基本指标,对环境污染状况进行监测的方法。当大气中含有的有害气体超出一定浓度时,相应的植物体内便会出现一些生理生化指标的变化,例如,光和强度、酶活性、叶绿素含量等。

3.3 细胞遗传学方法

该方法较为普遍的应用在对化学诱变因子的筛选上,对环境中存在的致癌、致突变化学物质进行监测。较为常见的方法为微核测定方法,其它还包括非预定DNA合成、姐妹染色体交换率等细胞遗传学方法。

3.4 分子生物学方法

在生物多样性的相关研究中,DNA限制性酶切片段长度多台新是广为使用的一种DNA分子标记,它可以在群落水平上提供非常可靠的证据,且同时将基因型多样性最大化的反映出来,是一种在污染环境之下,灵敏性极高的一种检测生物种群变化的手段。

3.5 植物体内污染物含量监测方法

基于植物长时间对大气污染物质的吸收,且在植物体内有不断的积累,对植物体内的污染物含量进行分析,同样也可以对大气中含有的污染物以及其浓度进行评估,属于一项可靠的监测方法。

3.5.1 叶片

就重金属、氟化物、氯、SO2等污染物来说,叶片对其有很好的富集能力,且叶片含量同大气污染物含量存在相关性。

3.5.2 年轮

对于乔木植物来说,它们的年轮就和履历表一样,对生长过程中环境状况、气候状况以及污染情况都有很准确的记录,而且大部分污染物会在木材中形成不溶的化合物,在木材中有着深厚的沉积。借助于对年轮色泽、宽窄方面的观察,可以对大气污染水平做定性的了解。

3.5.3 树皮

一年四季树皮都与大气有最为直接的接触,同时对大气中存在的污染物也有大量的吸收、累积,即使在植物休眠的时期,树皮对污染物的吸收仍在继续。对树皮酸度PH的分析,有助于对酸性降雨情况、交通车辆总酸性气体情况进行了解。

3.6 借助于地衣、苔藓的监测方法

3.6.1 地衣

地衣对许多环境因子都有非常强的敏感性,在对大气污染进行监测的时候,最常用的植物也是地衣。主要包括两种监测方法:(1)对污染地区地衣的种类、分布以及数量进行调查,于重工业区进行地衣的移植,对当地大气污染程度进行监测;(2)选择生长于树干上的,较为敏感的地衣,将其与树皮一起切割下来,同时移植到在需监测的地区的同种类植物之上,对它们表现出受害的程度以及死亡情况进行定期的观察,以此评估该地区大气污染的情况。

3.6.2 苔藓

它是仅排位在地衣之后的一种常用指示植物,一旦有大气污染,苔藓便会表现出明显的褐化或者是黑斑现象,同时叶片下表面会有特殊的银灰色光泽出现。当植物体内的叶绿体受到破坏时,苔藓植物叶片便会伴有白化或者是褐化的情况出现,当长时间的处于污染状况下,苔藓植物群落便会出现严重的衰退问题,且物种多样性会愈渐减少,甚至是消失。

4 植物监测的优缺点分析

4.1 植物监测优点

首先,极具综合性,生物监测可综合反应出污染对生物所产生的综合效应;其次,极具富集性,这是对生物可通过诸多种方式从环境中富集某些元素这一特点的认可;再次,极具灵敏性,对于低浓度的污染物也能够做出迅速的反应;最后,极具经济性,避免了昂贵仪器的购置,生物监测的价格非常低廉。

4.2 植物监测缺点

植物监测会在一定程度上受到环境条件的影响,且由于植物自身的个体差异也会为观测带来误差,再诸如像农药使用、细菌、真菌等作用也会产生一些不良的影响。

5 结语

植物对大气污染能起到很好的监测作用,但是大气污染还是属于一个复杂的环境问题,而植物是否可以起到有效的监测还是会受到诸多因素的影响,而且植物监测大气污染的某些方面研究还是处于起步的阶段,因此,今后有必要做更深入的研究,探索出一条与我国国情相适应的植物监测新方法。

摘要：指出了随着当前大气污染的程度越来越严重,对大气污染物实现良好的监测成为一个重要问题,介绍了植物监测的应用原理与方法,分析了植物监测的优缺点,以期为植物监测今后在大气污染中的应用提供参考。

关键词：大气污染,植物监测,研究进展

参考文献

[1]侯丹莉,路洋,尚博,等.大气污染的植物监测研究进展[J].化工科技,2012,20(4):79~82.

[2]李欢欢.对大气污染植物监测的探讨[J].青年与社会,2014(18):265~265.

[3]杜东方,檀永红.大气污染物的植物监测方法研究[J].化工管理,2015(24):22.

道路绿化植物对交通污染的生理响应 第10篇

园林植物作为改善城市环境的主体,在阻滞大气颗粒物、改善空气质量中起着不可替代的作用[5,6]。自从20世纪30年代确认植物存在一定的滞留大气颗粒物作用以来,国内外学者通过大量的研究证实了植物滞留颗粒物的有效性[7,8]。我国学者对许多大城市如北京、哈尔滨、南京市等的主要绿化树种滞留大气颗粒物能力进行研究,但对天津的绿化树种的滞尘能力以及道路绿化植物对交通污染的生理响应研究甚少。

大叶黄杨(Buxus megistophyll)属于黄杨科黄杨属植物,灌木或小乔木,喜光,稍耐阴,有一定的耐寒力,在天津地区需保护越冬。其冠形优美,叶片革质或薄革质,小枝四棱形,蒴果红色。经常篱植,修剪成球形孤植或丛植,或与金叶女贞、紫叶小檗等搭配栽植,形成有节奏感的色块,具有很高的观赏价值。天津地区广泛种植,是道路绿化中重要的树种之一,因此本研究以大叶黄杨为试验材料,探讨交通流量与单位叶面积滞尘量、抗坏血酸含量、pH、相对含水量之间的关系,以了解道路绿化植物对交通污染的生理响应。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

天津位于N38°34′~40°15′,E116°43′~118°04′之间。市中心N39°10′,E117°10′,地处华北平原北部,东临渤海,北依燕山。地势低平,大致西北部较高,东南部略低。天津市属暖温带大陆性季风气候,干湿季分明,寒暑交替明显,冬季受西伯利亚气团影响,寒冷、干燥;春季少雨多风、干燥、气温变化明显;夏季受太平洋副热带高压和西南暖湿气流影响,闷热、降雨集中;秋季受高压控制,天气晴爽。天津的年平均气温约为14℃,7月最热,月平均温度28℃;历史最高温度是41.6℃。1月最冷,月平均温度-2℃。 历史最低温度是-17.8℃。年平均降水量在360~970mm,1949-2010年平均值在600mm上下。

本次采样地点的确定以典型性为原则,在前期充分勘察的基础上,结合研究的目标,选择天津市河西区吴家窑大街(政治活动、国际交往、经贸科技文化交流中心)、河东区香山道(工业区)、西青区津静路(副食品生产基地之一)、西青区海泰发展二路(产业园区)、西青区天津农学院校园道路、南开区复康路(历史文化名区)、和平区南京路(政治、商贸、金融、教育、医疗卫生中心)这五大区的典型道路为采样地点,所选道路均有大叶黄杨分布,另外选择天津城建大学校园湖区作为清洁区的采样地点。

1.2 方法

1.2.1交通流量统计

选择天气晴好适合外出的平日早高峰7∶00-9∶00和晚高峰17∶00-19∶00两个时段进行机动车的统计,每个时段统计1h,连续调查3d,取3d的平均值作为交通流量统计的依据[9]。

1.2.2样品采集

当降雨量大于15 mm,降水强度达10mm·h-1时或风速大于17m·s-1时,认为植物叶片上滞留的PM2.5等大气颗粒物被洗刷干净,然后重新滞留PM2.5等大气颗粒物。因此本试验于2015年7-9月的雨后或大风后7d进行,选择晴朗、无风的天气采集样品,共采集样叶3次。

选取同一条道路距路缘10m范围内的树木进行采样,取样材料选取无病虫害、大小适中、健康成熟叶片,从树冠的内外上中下多点采样,30~50片叶为一个样本,每个采样点每次采集3个样本,采后尽量不要抖动,小心放入自封袋中,做好标记,迅速带回实验室进行滞尘量的测定。另采取同样的方法采集样叶100g为一个样本,每个采样地点采集3个样本,迅速带回实验室,放4℃冰箱中保存,进行各项生理指标的测定[10,11]。选择天津城建大学校园湖区作为清洁区的采样地点。选择距路缘10 m以上,周围环境相对较好的位置进行采样,采样方法同上。

1.2.3各项指标测定方法

(1)滞尘量测定:将置于自封袋中的叶片用镊子小心取出,依次放入编好号的大烧杯中,并用去离子水50ml、小毛刷轻轻刷洗装叶片的自封袋,将自封袋内壁清洗2~3次,洗涤用水同样收集至对应烧杯中,其后加入足量去离子水150mL,将叶片在其中浸泡8h,并不时加以搅拌,用毛刷刷下叶片表面的颗粒物,保证叶片上滞留的PM2.5等大气颗粒物能够被洗落,然后用镊子将叶片小心夹出并用100mL去离子水以尖嘴瓶垂直叶面连续冲洗至洁净为止,避免破坏叶片结构、带出灰分,同时避免再次粘上灰分。获得300mL叶片吸滞颗粒物的悬浊液。悬浊液混合均匀后,移至已称量的干燥离心管(W1)中,在转速为7 000r·min-1的条件下离心45min;确认离心完全后,打开盖子,弃掉上清液,并用干净滤纸包裹管口以防污染;然后全部放入50℃烘箱中烘至恒量,取出,再次用万分之一天平称量(W2),即得叶片吸滞颗粒物的质量(W0=W2-W1)[12]。

(2)叶面积测定:将洗过的植物叶片放于通风处晾干,然后用扫描仪进行扫描,扫描页面A4,分辨率为150dpi,颜色为彩色,然后用photoshop软件测定法测出某一植物总的叶片面积A[13,14]。

(3)滞尘量计算:单位叶面积滞尘量=W0/A,单位为mg·cm-2

(4)各项生理指标的测定:参照李玲主编的植物生理学模块实验指导中的方法,抗坏血酸含量结合分光光度计进行测定[15]。 试验结果利用Excel和SPSS软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 不同采样地点各项指标的动态变化

2.1.1不同采样地点车流量的动态变化

不同的街道处于城市不同的功能区中,因此交通流量差异显著(P<0.05)(见表1);交通流量最大的为南京路2 692辆·h-1,其次为复康路2 348辆·h-1、吴家窑大街1 874辆·h-1、香山道1 654辆·h-1,津静路1 220辆·h-1、海泰发展二路682辆·h-1,城市建设大学及农学院交通流量非常小,其中城市建设大学的采样地点位于湖区,距道路较远,交通流量可以忽略不计(见表1)。各道路上的车辆均以小轿车为主,其次为公交车和出租车。

2.1.2不同采样地点滞尘量的动态变化

不同道路上大叶黄杨单位叶面积的滞尘量差异显著(P<0.05)(见表1),其中交通流量最大的南京路单位叶面积滞尘量也最大为2.01 mg·cm-2,其次是复康路1.87mg·cm-2,然后是吴家窑大街1.81mg·cm-2、香山道1.73mg·cm-2,接下来是津静路1.52mg·cm-2、海泰发展二路1.41mg·cm-2,天津农学院0.65mg·cm-2,城市建设大学最小仅为0.22mg·cm-2(见表1)。同样为学校区域,但城市建设大学较农学院面积大,绿化率高,植被丰富,另外农学院正在建设体育馆等设施,以及后面王顶堤商贸城的建设可能都会对植物的滞尘量产生一定的影响。大叶黄杨单位叶面积的滞尘量的变化趋势与交通流量的变化趋势类似,说明交通污染是叶面尘的主要来源,另外也说明同一植物在不同环境中的滞尘量不同。

同列不同字母表示0.05水平差异显著。Different lowercases in the same column indicate significant differenc at 0.05level.

2.1.3 不同采样地点抗坏血酸含量的动态变化

不同道路上大叶黄杨抗坏血酸含量差异显著(P<0.05)(见表1),其中城市建设大学最大为0.40mg·g-1,其次为农学院0.36mg·g-1、海泰发展二路0.32 mg·g-1,津静路、香山道,吴家窑大街、复康路、南京路,抗坏血酸含量在0.20~0.25mg·g-1,差异不显著(见表1)。说明叶面滞尘量越大抗坏血酸含量越低。

2.1.4不同采样地点叶片pH的动态变化

不同道路上大叶黄杨叶片pH在5.75~6.01,各道路之间差异显著(P<0.05)(见表1),其中南京路最大为6.01,接下来是津静路5.94,香山道5.84、城市建设大学5.84、农学院5.82、海泰发展二路5.80,吴家窑大街、复康路均为5.75。pH变化较大。

2.1.5 不同采样地点相对含水量的动态变化

不同道路上大叶黄杨叶片相对含水量在80.03%~87.67%,各道路之间差异显著(P<0.05)(见表1),相对含水量最大的为南京路87.67%,其次为复康路85.48%、吴家窑大街84.95%、香山道83.67,再次为津静路82.87%、海泰发展二道80.34%,城市建设大学80.27%及农学院80.03%。相对含水量与滞尘量呈现出了相同的趋势,滞尘量越大相对含水量越大。

2.2 滞尘量与各项指标的相关性分析

由表2可知,大叶黄杨单位叶面积滞尘量与车流量呈极显著正相关(P<0.01);抗坏血酸含量与单位叶面滞尘量呈极显著负相关(P <0.01);叶片pH与单位叶面滞尘量不显著相关(P>0.01);相对含水量与单位叶面滞尘量呈极显著正相关(P<0.01)。

**在P<0.01水平(双侧)上显著相关。**P<0.01show extremely significant difference.

3 讨论与结论

3.1 讨论

3.1.1交通流量与滞尘量的关系

交通流量显著提高了大叶黄杨单位叶面积的滞尘量,这种影响随着道路交通流量的增加而呈增加的趋势,大叶黄杨在交通流量大的道路上表现出更强的滞尘能力。各种车辆在参与交通的过程中排放大量尾气,同时车轮与地面摩擦产生粉尘,车辆在奔驰的过程中产生的气流引起的地面二次扬尘,这些都是路边植物叶面尘的主要来源[16]。因此,交通流量越大,大叶黄杨单位叶面积滞尘量越大。

3.1.2滞尘量与抗坏血酸含量的关系

交通污染显著降低了大叶黄杨抗坏血酸含量,这种影响随着交通污染的增加而呈增加的趋势,随着单位叶面积滞尘量的增加,抗坏血酸含量逐渐降低。交通污染成分非常复杂,其中不但含有溶于水的金属离子,还含有重金属、各种致病菌及微生物,这些都会通过叶片上的气孔参与叶片的新陈代谢过程,这些污染物进入植物体后产生活性氧自由基,而抗坏血酸是一种强氧化剂,可以清除活性氧自由基,可能在这过程中消耗了一部分[17],因此导致单位叶面积滞尘量越大,抗坏血酸含量越低。交通污染的成分中,具体是哪种污染物引起的抗坏血酸含量的降低,以及降低的机制还有待更深入的研究。研究表明植物可以通过改变体内抗坏血酸含量水平,主动适应环境污染,抗性强的植物会增加抗坏血酸含量,以适应环境污染,而对环境污染敏感型植物会减少抗坏血酸含量[18],由此可以推断,大叶黄杨可能是对环境污染较为敏感的植物。

3.1.3滞尘量与叶片pH的关系

滞尘量与叶片pH之间相关性不显著,这与陶玲等[19]的研究结果(长期大气污染显著降低了兰州市绿化树种叶片的pH)有所不同,可能是不同的植物不同的地域不同的污染物成分,导致植物的生理变化不同。

3.1.4滞尘量与相对含水量的关系

交通污染显著提高了大叶黄杨叶片的相对含水量,单位叶面积滞尘量较高的大叶黄杨表现出较高的叶片相对含水量。植物在道路上的生存环境非常恶劣,土层较薄,土壤养分差,生长空间狭窄,交通污染严重等,大叶黄杨在长期的逆境胁迫条件下,可能通过提高叶片相对含水量,以适应恶劣的生存环境[20]。

3.2 结论

大叶黄杨单位叶面积滞尘量与车流量呈显著正相关(P<0.01);抗坏血酸含量与单位叶面滞尘量呈显著负相关(P<0.01);叶片pH与单位叶面滞尘量不相关(P<0.01);相对含水量与单位叶面滞尘量呈显著正相关(P<0.01)。长期的交通污染显著降低了大叶黄杨抗坏血酸含量,提高了相对含水量,而对叶片pH影响不大。

抗坏血酸含量及相对含水量可以作为指示交通污染水平的敏感指标,而pH对环境变化不敏感,不能作为指示交通污染水平的指标。

摘要：为了研究道路绿化植物对交通污染的生理响应,以大叶黄杨为试验材料,选择天津市典型交通污染区为采样地点,探讨了交通流量对单位叶面积滞尘量、抗坏血酸含量、相对含水量、叶片pH等的影响。结果表明:大叶黄杨单位叶面积滞尘量与交通流量呈极显著正相关(P<0.01);抗坏血酸含量与单位叶面滞尘量呈极显著负相关(P<0.01);叶片pH与单位叶面积滞尘量不显著相关(P>0.01);相对含水量与单位叶面滞尘量呈极显著正相关(P<0.01)。长期的交通污染显著降低了大叶黄杨抗坏血酸含量,提高了相对含水量,而对叶片pH影响不大。

植物污染 第11篇

关键词 污染水体；植物修复；湿地植物

中图分类号：X524 文献标志码：B DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2016.18.127

水资源是我们生活中必不可少的一种资源，属于环境的其中一个控制性因素。不仅如此，还属于一种战略性经济资源，更是一个国家綜合国力的重要内容之一。现阶段，我国大部分地区的水质均有所污染，使可利用水源总量在不断下降，其供给面临很大的威胁。怎样充分确保水资源科学合理的利用，有效避免水资源环境污染，是业界人士关注的一个重要问题。植物修复作为一种绿色、有效的修复技术，已经在污染水体修复中得到应用，取得明显实效。本文主要研究了该技术在污染水体修复中的机制。

1 植物修复技术概念

即通过某些植物对环境中某些污染物的吸收、固定、转移等诸多特点，来减少或者去除其中的污染物，使得受到污染的生态环境得到恢复的一种技术。

通过这种技术来修复，主要涉及到水体中无机物（如重金属、氮磷营养盐等），还涉及到有机污染物。那些生长比较迅速的高等湿地植物，它们在生长过程中能够充分吸收水中的营养盐，发挥出营养库的功能，利用科学方法将许多无机物转移出来；同时，维持其生物量，保证水体环境有较高的净化能力[1]。不仅如此，植物还能够利用吸收和降解、生物酶等各种不同的途径来将水中污染物除去。

2 修复原理

2.1 湿地植物

2.1.1 吸附、沉降作用

湿地植物具有非常健壮的根茎，可以在水里面构建起一个良好的过滤层，当水经过该层的时候，其中含有的污染物能够被滤除，根系将吸附许多不溶性胶体，并发生吸附、沉降等一些的反应。另外，根系上的许多微生物当进入内源呼吸期后将形成菌胶团，其能够利用悬浮性有机物与沉降新陈代谢产物的方式使附近水体得到净化。

2.1.2 吸收作用

水生植物生长时，其根系可以对水中的营养盐进行吸收，然后将其转化，并积累，使其生长所需营养得到满足[2]。研究发现，水生植物中氮、磷含量均高于其生长需要的最低数值，而且伴随水中氮、磷水平的提升而不断改变。不仅如此，由于它们的生命期大于藻类，所以，氮、磷等在其中可以稳定储存。当把它们从水中移出的时候，污染物同样会从水中排出，最终起到净化水体的作用。

2.1.3 微生物作用

水生植物具有丰富的根系，从而为微生物生长创造了良好的条件。根系会将光合作用形成的O2释放出来，这样就可以为微生物创造良好的有氧条件，使其能够将附近沉淀物氧化分解。另外，根区外地厌氧环境对其反硝化作用非常有帮助，使反应持续进行，最终能够将其中的氨态氮除去。

2.1.4 抑藻作用

水生植物能够对水体之中的藻类形成一定的竞争抑制作用。首先，水生植物利用竞争光和营养物质的方式来实现对藻类的抑制。其次，部分水生植物的根系可以产生一种抑藻物质，对藻类生理代谢功能产生一定程度的破坏，利用该方法来对其生长进行抑制。例如，菇类化合物、类固醇等[3]。

2.2 修复效果

2.2.1 对外源污染物的拦截

该类物质大体上涉及到城镇与农业污水，这是造成水体富营养化的其中有个关键因素。湿地植物在拦截外源污染物汇入水体过程中扮演着非常重要的角色。

2.2.2 降解有机污染物

此外，还发现，水生植物能够对水体中的有机污染物进行降解。袁蓉等相关专家人士通过凤眼莲来对萘污水进行处理，结果发现能够实现92.0%净化率。黄文凤等在研究过程中通过厌氧-水葫芦-吸附组合工艺来处理RDX与TNT废水，使其中污染物浓度明显降低，达到国标。

2.2.3 吸收氮、磷等营养盐

湿地植物能够对水中营养盐（主要是氮、磷等）进行充分吸收。张彦海等相关人士探讨了美人蕉对水体中氮磷的吸收，研究发现，美人蕉浮床系统内DO不断减小，对TN、NH3-N、TP的吸收率依次为56.8%、66.1%与49.4%。

2.2.4 富集重金属

水生植物能够将水中重金属除去。Zhu等相关专家人士指出，通过水葫芦来将其中的Cu6+、Cd2+去除，具有最佳效果，排在第二位的是Se6+、Cu2+，然后是As5+、Ni2+，不仅如此，研究还指出其根部是富集的主要器官。

2.2.5 抑制藻类生长

研究发现，湿地植物能够对水体中的藻类生长起到抑制功能。该结果最初是哈斯勒等专家学者研究发现的。科甘等业界人士发现，金鱼藻可以对蓝藻水华产生明显的抑制，然而对绿藻却没有显著的抑制效果。阿尔卡等指出，水葫芦叶与根两个部位的渗滤液都可以对斜生栅列藻产生明显的抑制作用[4]。

2.3 湿地植物的应用概况

2.3.1 人工湿地系统

该系统主要利用模拟自然湿地来构建起湿地系统，以此来对污水进行处理，这属于一种新的技术手段。第一，其建设费用相对较低，运行成本也不高，非常容易进行维护，同时还可以取得非常不错的效果；第二，其可以有效修复生态体系，该方面的优点对修复我们赖以生存的环境起着非常关键的作用，并且发展成当前业界的焦点问题。

2.3.2 净化塘

这属于通过植物对污染水体进行修复的常用技术之一，其是为以某种具有特定功能的湿地植物占绝对优势而构建起的一个系统。主要是利用湿地植物所具有的富集、吸收等功能与植物群落的吸附、阻滤功能来对其中存在的污染物发生作用，最终实现净化的效果[5]。

2.3.3 人工围隔系统

通过该方式构建水生植被对水体进行修复，深受专家学者的青睐。2000年，中科院某所选择在莫愁湖构建围区，通过这种方式来对富营养化湖水进行净化，在其中陆续种植各种湿地植物。例如，凤眼莲、伊乐藻等，来展开一系列的研究，然后发现，该系统既可以明显除去水中的氮磷物质，还能够抑制藻类生长，而且在很短时间之内将水体透明度提高。另外，还能够对外源污染物形成良好的缓冲能力。

3 结语

污染水体湿地植物修复技术具有诸多优点，例如成本相对较低，效果较好，因此，其应用潜力十分宽广，特别是该技术的综合生态效益具有优势。然而，因植物修复技术在现阶段属于新型方法，应用实践相对较短，同时非常繁琐，并非单一学科队伍就能够完全研究明白的，因此，在今后需要业界人士切实加强理论研究和实践应用。

参考文献

[1]李吉锋，叶玉超. 国内湿地重金属污染及植物修复技术研究进展[J]. 广东农业科学，2013（7）：164-166.

[2]温闪闪，刘芳. 水生植物对污染水体修复的研究进展[J]. 净水技术，2014（4）：9-13.

[3]林芳芳，丛鑫，黄锦楼，陈琴. 人工湿地植物对重金属铅的抗性[J]. 环境工程学报，2014（6）：2329-2334.

[4]刘春梅，王正扬. 挺水植物修复技术在处理受污染开放水体中的实验研究[J]. 农业装备技术，2014（4）：59-61.

[5]蔡潇琦，洪剑明，商晓静，王博宇，张强. 翠湖湿地沉水植物修复方法初探[J]. 湿地科学与管理，2014（2）：58-61.

药用植物环境污染物的监测与治理 第12篇

1 药用植物环境污染物的界定

环境是药用植物赖以生存、生长的物质基础, 环境质量好坏直接影响药用植物生长。影响药用植物生长和品质的环境污染物和污染途径很多, 本文所指的环境污染物主要是指外源性的环境污染物[1], 即药用植物在生长过程中从所接触的土壤、水、大气等生长环境中吸附或蓄积的物质, 其不包括植物药本身所具有的、特异性的有毒化学成分, 也不包括在药用植物后续中药饮片的不当炮制、加工、贮藏所造成的污染。

大气污染和水体污染是一个全球性的问题, 其对药用植物的生长影响日益突出, 但目前直接研究大气和水体污染对药用植物的临床疗效影响的文章还很少。[2]目前研究比较深入的环境污染物是重金属残留和农药残留。根据原对外贸易经济合作部《药用植物及制剂进出口绿色行业标准》 (2001年第4号公告) , 药用植物环境污染物检测对象的重金属主要有铅、镉、汞、铜、砷等。其中前4种为世界各国公认的毒性元素。铜本身为人体必须元素之一, 但过量亦有害, 考虑到我国在农业生产中广泛使用硫酸铜制剂作为土壤消毒剂, 因此, 将铜也列为重金属残留监控指标。虽说农药残留多在痕量水平, 一般难以表现出急性毒性, 但由于我国是世界第二大农药生产国, 农药的使用量居世界首位, 农药残留污染特别值得关注。农药残留种类主要有杀虫剂、杀螨剂、杀菌剂、杀鼠剂、杀软体动物剂、杀线虫剂、除草剂、植物生长调节剂、昆虫生长调节剂、增效剂、熏蒸剂等, 其中以杀虫剂、杀螨剂、杀菌剂、除草剂最为常用, 而杀虫剂应用最广, 用量最大, 毒性较强, 是农药残留监控的重点[3]。

另外, 由于我国药用植物还缺乏规范化地清洗和控制微生物污染的有效技术和措施, 微生物污染在我国也是比较严重, 其中比较典型的是真菌毒素污染。真菌毒素是指有毒真菌在适宜环境条件下产生的有毒代谢产物, 主要包括黄曲霉毒素、伏马毒素、赭曲毒素、以及玉米赤霉烯酮等。[1]其中黄曲霉毒素毒性最强, 黄曲霉毒素中又以黄曲霉毒素B1的毒性、致癌性最为显著、污染频率较高, 长期低剂量接触或者在体内蓄积可导致肝脏损伤, 肝细胞癌变, 其致癌性肯定。国际癌症研究会 (International Agency for Research on Cancer, IARC) 在1993年就将黄曲霉毒素列为I类致癌物。防止黄曲霉毒素对药用植物的污染是保证中药质量与使用安全的一项重要内容。

2 环境污染物对药用植物的影响

2.1 影响中药材质量、影响人体健康

环境污染物一般潜伏期较长, 或者有明显的富积作用。同时, 中医强调长期调理, 一般服用中药时间都较长, 量也较大, 并且药用植物的服用对象主要是病人, 本身体质衰弱, 这些有害环境污染物的侵入, 服用后更是雪上加霜。如农药残留, 其多在痕量水平, 一般难以表现出急性毒性, 但由于蓄积性的长期隐性积累可能对人体产生神经毒性, 部分农药已被证明具有致畸、致突变、致癌作用。又如重金属, 土壤中重金属不易被微生物分解, 污染源及地域复杂, 化学行为和生态效应复杂, 且具有明显的生物富积作用, 能够直接和持续危害药用植物的生长和品质, 轻者可因药材变质而造成经济损失, 重者可导致药用植物变质、有效成分含量降低而影响其疗效, 甚至危害使用者的健康, 给人体的免疫系统、神经系统、生殖系统等造成伤害。[4]有必要提出的是, 我国由于六、七十年代大量使用砷制剂作为农药, 因此砷对土壤及水源的污染比较普遍, 我国已在山西、内蒙古、吉林等12个省区发现了地砷病, 是世界上地砷病最严重的国家之一。

2.2 影响中药材资源参与国际竞争

在全球草药销售额中, 我国中药出口比例仅占5%左右, 这与我国中医药实际情况和地位极不相称。药品质量是影响我国中药出口的首要因素, 而农药残留和重金属等污染则是影响中药材质量的重要因素, 也是我国中药材出口标准的主要“瓶颈”。我国中药及其他产品在欧美等发达国家不断有因重金属、农残超标等被查扣的事件报道, 劣质药材出口产品引起外贸纠纷等事件也时有发生, 对中药的国际声誉产生了极大的负面影响[5]

2.3 药材变异

中药种质资源的遗传变异是影响中药产量和品质的一个重要因素。[6]由于原产地环境污染, 一些野生药用植物, 特别是易受土壤环境影响的根茎类药材, 容易出现药材变异。如半夏种植中, 由于滥施化肥等, 市场上出现一些变异的半夏品种, 块茎长得很大, 部分块茎上长出了小块茎, 外形与掌叶半夏相似, 但药材性状明显不符合质量标准规定。又如, 引种栽培的药材防风, 市场上出现个别商品味甜, 肉质化, 断面不存在裂隙, 性状与传统使用的防风有一些差异, 在薄层色谱也与对照药材对应不上;栽培的柴胡其药材性状 (尤其是根的颜色) 明显与野生品有不同程度的差异;等等。[7]这些品种变异可能与地道药材异地引种栽培导致生长环境变化有关, 但地域环境污染物, 如农药、化肥的使用或其他环境污染物的污染是不无关系的。

3 环境污染物监测和治理的对策与建议

环境污染物对药用植物影响很大, 必须加强对污染物的检测和控制, 同时还必须做好对中药材的保护。

3.1 提高对控制药用植物环境污染物重要性的认识

近年国内外都非常重视绿色药用植物 (无污染、安全、优质的药用植物) 的栽培。由于我国从事药用植物生产和加工的人员较多, 地域分布广泛, 且多是个体种植、生产, 不少基层种植户对环境污染物的认识不足。做好本项工作首先必须广泛深入地开展宣传教育工作, 并形成有效系统的培训制度, 教育种植户对环境污染物的危害性认识, 提高从业人员对环境保护和种植绿色药用植物重要性的认识。并应在国家和企业, 企业与企业, 企业与种植户之间的逐渐建立联动促进配合机制。政府部门通过立法或出台规范性文件, 附加“送科技下乡”等行动, 提高药农的环保意识和种植绿色药用植物的意识和技能。药品生产加工企业应通过有效的激励机制, 大力提高中药材从业人员的素质。而种植户和其他从业人员在法规和纪律的外在约束和有效激励下, 主动学习种植绿色药用植物的技能和不断提高控制药用植物环境污染的意识。三方联动、支持配合, 保证中药材原料的安全和高品质。

3.2 依靠科研支撑, 建立规范化的控制污染的措施

药用植物环境污染物残留一般都属于痕量级, 没有先进的设备与熟练精确的检测技术, 必定不能得出客观的科学根据。为此, 迫切需要建立高水平的检测中心与高素质的检测队伍, 积极开展控制污染物的新技术和新方法的研究, 逐步建立规范化的控制微生物、农药、重金属等污染和残留的措施。为了适应快速、精确地测定样品中多种重金属元素、多种农药、氯化物等污染, 国外广泛地引用GC-MS法和HPLC法、电感耦合等离子体质谱法以及高专属性的免疫亲和柱等技术和仪器进行残留检测, 以及用原子发射光谱分析方法测定被污染的各种重金属元素。为了与国际接轨, 应用先进的测定技术作为今后检测药材中污染物的检测手段, 也是当务之急。不过上述的检测仪器要求很高, 一些仪器也很昂贵, 成本很高, 要求各地普及是不现实的。因此, 还必须积极总结一批老药农、技术骨干和科研专家的经验, 并利用现有技术, 形成一套快速判别和检验的方法, 提高检验的效率和快速反应的能力。尤其是不要忽略种植一线的药农的经验, 他们在长年接触药材, 对一些药材的品性和质地都了如指掌, 对污染药材的判别经验具有很强的参考和提示作用。

在加强污染检测技术的研究和应用的同时, 还应当积极加强药材种植中污染物控制的新技术和新方法的研究和应用。针对当前药材种植存在的有毒物质含量严重超标等问题, 研究并实施无公害种植技术, 加强对药用植物种植生产的科学化的管理。比如, 在控制农药残留方面, 一方面, 要认真做好低毒、低 (无) 残留农药的筛选, 另一方面还应减少有机农药的使用, 尽量使用无公害农药, 特别是加强生物源农药的研究和应用。如利用木霉属真菌防治白术、菊花的白鹃病及人参、西洋参的立枯病;用植物源农药, 如苦参素、苦皮藤提取物、烟碱防治磷翅目害虫;用昆虫病原线虫防治枸橘负泥虫、射干钻心虫和细胸金针虫[8]。

3.3 GAP规范化生产和SOP标准操作的推广和完善

GAP规范是指中药材生产质量管理规范, 国家食品药品监督管理局于2002年3月18日通过了《中药材生产质量管理规范 (试行) 》, 该规范是中药材生产和质量管理的基本准则, 适用于中药材生产企业生产中药材的全过程。不过, 当前中药材规范化认证管理中还存在许多值得探讨和完善的地方。首先, 当前的认证主要针对企业, 而占80%以上的广大专业种植场和种植户不在GAP认证之列, 这与GAP认证的目的和要求还不是很符合, 导致很多药用植物生产不规范。其次, 虽在药用植物GAP认证检查项目中对环境质量条款做了一些比较笼统规定, 但是指导性不强, 尚需进一步明确。例如环境质量档案应如何建立 (0501-0505) 、环境外来污染源如何控制 (1201-1302、1602) ;有害物质 (农药、重金属、微生物等) 的种类与标准应如何制定 (4203) , 等[9]。

为更好地规范中药材生产, 控制环境污染物, 必须进一步做好GAP规范化生产和SOP标准操作的推广和完善, 应使广泛的中药材生产企业和种植户进行中药材的规范化生产, 允许药材种植户申请注册登记, 按中药材GAP指南的具体要求, 并按SOP (中药材生产标准操作规范) 进行优选和种植。并对登记在册的规范化生产的种植户给予表彰和政策、资金支持, 以及重点技术指导、技术服务, 从而引导更多种植户依照制定的生产技术规程 (SOP) 生产优质无公害的药材。

3.4 加强中药材质量标准研究

目前, 国际上虽然尚没有植物类中药的国际统一标准, 但是美国、欧盟及东南亚地区均对中药提出了重金属和农药残留等限量的指标, 并有不断提高的趋势。为更好地适应国际贸易和交流的需要, 应尽快修订并建立符合国际标准的中药产品质量标准, 建立药用植物的污染物残留允许标准。由于中药在我国有数千年的使用历史, 世界各国在药用植物质量标准制定中也常参考我国的中药标准, 而我国植物药标准中也确实还存在一些亟待完善的地方, 所以应进一步开展药用植物 (尤其是根茎类) 被污染物污染状况的调查, 并对其结果进行认真分析, 参照国内外有关资料, 结合临床实践, 设置更科学更精确的环境污染物的监控对象及限量指标, 出口产品还应考虑产品输入国有关的限值标准, 制定出适合我国实际情况和中医药实践需要的科学指标和统一标准, 从而有机会影响国际市场和国际标准, 达到对我国中药产品国际贸易相对有利的局面。比如重金属方面, 由于各国对进口中成药所含重金属的标准要求均不一致, 而且我国长期临床实践证明, 某些中成药制剂含有一定比例的重金属确有疗效, 而较少毒副作用。因此我国必须在加强对中成药所含重金属标准的研究, 还应加强有关重金属在中成药中作用的研究, 确定不同存在状态的各种重金属的药理作用和毒理作用, 在严格的条件下获得有力的证据, 以求制订出我国自己的、有充分说服力的中药重金属质量标准, 并力求得到国际认可[10,11]。

另外, 特别值得一提的是, 因人工栽培或者使用化肥、农药等环境污染物引起变异的药用植物, 其鉴定和检验已成为检定和监管领域的难点, 亟需整合多方面力量加以解决。卫生部门、药品监管部门以及国家科技部门应该对这个问题引起高度重视, 从国家检验层面上, 开展课题研究, 组织专家, 收集多方资料, 对标准检验品种和新变异品种进行对比研究, 了解哪些药用植物的性状发生了变化, 找出具体品种的易变性状和变异幅度, 进而制定出客观而科学的鉴别特征以及质量标准。

3.5 有毒污染物的残留风险分析和健康影响评价

对有毒污染物残留进行风险分析是制定限量标准的重要科学步骤。通过风险分析, 能够为企业和农户种植生产提供了科学评估, 也可以为政府决策提供推荐指标和建议。应将暴露评价作为监控的一个重要内容, 并把暴露评价与检测、检定结合了起来, 并进行环境污染健康影响评价分析, 将环境污染物与使用人群的健康效应进行相关分析和健康影响特征分析。通过风险分析和健康影响评价研究, 科学确定药用植物质量标准, 然后反馈指导治理污染以及改善中药材种植培育方法。同时还必须加强中药品质的发展变异对其药性和临床疗效的研究, 加强传统品种与代用品的临床用药疗效差异研究, 保证临证处方用药安全有效。

4 小结

药用植物是支撑中医药产业的基础。环境污染物影响药用植物的生长和品质, 影响中药材资源参与国际竞争, 还会影响到用药者的健康。药用植物环境污染物的监控和治理是一个长期性的复杂问题, 涉及到药用植物生长环境和复杂的生产活动中的多种因素。必须在国家和企业, 企业与企业, 企业与种植户之间的形成联动机制, 通过立法和宣传教育, 依靠科研支撑, 建立规范化的控制污染的措施, 加强规范化的GAP基地建设, 发展药用植物种植新技术的研究和应用, 并对有毒污染物残留进行风险分析和健康影响评价, 不断加强中药材质量标准研究, 利用标准的指导和辐射作用来提升药材质量和环境保护意识, 才能更好地提高中药质量, 保证公众用药安全、有效。

摘要：药用植物环境污染物的监控和治理是一个长期性的复杂问题, 必须在国家和企业, 企业与企业, 企业与种植户之间的形成联动机制, 通过立法和宣传教育, 依靠科研支撑, 建立规范化的控制污染的措施, 加强规范化的GAP基地建设, 发展药用植物种植新技术的研究和应用, 并对有毒污染物残留进行风险分析和评价。同时还必须不断修订和完善中药材质量标准, 利用标准的指导和辐射作用来逐渐提升药材质量和环境保护意识, 从而更好地提高中药质量, 保证用药安全。

关键词：药用植物,环境污染,中药材,中药标准,污染物

参考文献

[1]金红宇, 戴博, 田金改, 等.中药中外源性有害残留物的控制[J].中国药事, 2007, 21 (12) :1018.

[2]徐良.中国名贵药材规范化栽培与产业化开发新技术[M].北京:中国协和医科大学出版社, 2001:145-174.

[3]徐良.中国名贵药材规范化栽培与产业化开发新技术[M].北京:中国协和医科大学出版社, 2001:196-203, 639-640.

[4]陈仕江, 金仕勇.试论中药材的农药、重金属污染与防治[J].2002重庆中草药研究, 2002 (1) :1-2.

[5]熊季霞.中药产业国际化面临的机遇、现实困难与对策探讨[J].中国卫生事业管理, 2007 (10) :655.

[6]郭晓珍.我国中药标准化发展战略研究[D].广东:第一军医大学硕士学位论文, 2005:9.

[7]张南平, 肖新月, 林瑞超.中药材变异对质量标准的影响与对策[J].中国药事, 2006, 20 (5) :268-271.

[8]孙万慧, 冯世龙, 尹健, 等.中药材GAP栽培中农药污染途径及防治措施[J].安徽农业科学, 2006, 34 (9) :1905, 1912.

[9]邓飞.中药材GAP认证工作迫切需要尽快建立中药材污染物残留允许标准[EB/OL]. (2003-9-3) .http://www.tcmgap.com/main_list.asp-STID=2.

[10]邓少伟, 贺强.中药质量标准检测方法的研究进展和建议[J].中国药事, 2006, 20 (9) :568.