苔藓植物对重金属污染的生物监测

1、苔藓植物对重金属污染的生物苔藓植物对重金属污染的生物监测监测研究背景研究背景 近几十年来近几十年来，随着随着城市化城市化 、工业化等人类活动对全球环、工业化等人类活动对全球环境的影响境的影响 ，环境环境的重金属污染负荷日益增加的重金属污染负荷日益增加 ，重金属，重金属的可溶的可溶性盐造成严重的性盐造成严重的大气、水和土壤污染大气、水和土壤污染。因此因此，监测重金属污监测重金属污染并染并对污染物毒理进行广泛对污染物毒理进行广泛调查势在必行。调查势在必行。污染问题污染问题 据报道，苔藓对据报道，苔藓对重金属重金属污染污染反应的敏感度是种子植物的反应的敏感度是种子植物的 10 倍，例如：种子植物对倍

2、，例如：种子植物对SO2的敏感剂量是的敏感剂量是0.05-0.5mg/kg，而附生，而附生苔藓的敏感剂量为苔藓的敏感剂量为0.005-0.05mg/kg。所以苔藓是非常理想的重。所以苔藓是非常理想的重金属污染生物监测材料。金属污染生物监测材料。 苔藓苔藓分布广泛分布广泛 ，其体表面积其体表面积与其生物量比值高与其生物量比值高 ，具有具有很强很强的吸附保留重金属元素的的吸附保留重金属元素的能力。其解剖结构也很能力。其解剖结构也很简单简单 ，只只由单由单层或少数几层细胞构成层或少数几层细胞构成 ，植物，植物体表无蜡质的角质层覆盖体表无蜡质的角质层覆盖 ，暴露暴露于污染大气时于污染大气时 ，污染污染

3、物质可从背腹两面侵入叶细胞之中物质可从背腹两面侵入叶细胞之中 。植物植物体体中无维管束构造中无维管束构造 ，也没有也没有真正的根真正的根 ，只只在植物体的末端生出在植物体的末端生出单列细胞的单列细胞的假根，因此可直接在其体表进行气体、水分和营养假根，因此可直接在其体表进行气体、水分和营养物质的交换和吸收。物质的交换和吸收。生物材料问题生物材料问题 苔藓植物苔藓植物的这些简单的结构导致了其植物体抗性弱的这些简单的结构导致了其植物体抗性弱 ，对，对环环境变化敏感等特点境变化敏感等特点 ，并且，并且苔藓植物对不同重金属元素的敏感性苔藓植物对不同重金属元素的敏感性及毒性强弱有差异，十分有利于大气中重金

4、属污染物质在其植及毒性强弱有差异，十分有利于大气中重金属污染物质在其植物体内的物体内的富集，从而富集，从而可以达到指示可以达到指示 、监测环境中重金属污染监测环境中重金属污染的的目的目的 。并且苔藓植物分化程度低。并且苔藓植物分化程度低 ,植物细胞的生长势能相对旺植物细胞的生长势能相对旺盛盛 ，因此，当，因此，当茎枝先端生长点休眠或死亡茎枝先端生长点休眠或死亡后，更后，更刺激了其茎叶刺激了其茎叶下部的分生组织发育下部的分生组织发育 ，从而，从而促进新枝条促进新枝条生长，保持生长，保持植物体终年植物体终年常常绿，再绿，再加之许多苔藓为多年生植物加之许多苔藓为多年生植物 ，可以，可以作为大气污染的

5、长作为大气污染的长期累积期累积种，进行种，进行针对某一地区或某一污染源的长期针对某一地区或某一污染源的长期生物监测，生物监测，增加增加了测定结果的稳定性和了测定结果的稳定性和可靠性。可靠性。 研究目标研究目标 通过通过特定的取样特定的取样分析，可揭示重金属污染分析，可揭示重金属污染的时空变化的时空变化格局，格局，进而进而评价不同地区或时间的环境变化状况评价不同地区或时间的环境变化状况。通过实测。通过实测数据的比数据的比较较分析说明该地区的分析说明该地区的重金属污染重金属污染问题现状。确定是否有问题现状。确定是否有必要通必要通过过技术、技术、立法和经济等手段来解决这一环境污染问题。立法和经济等手

6、段来解决这一环境污染问题。方法途径方法途径 生生 态态 调调 查查 法法 大大 气气 净净 度度 指指 数数 法法( IAP) 移植移植比较法比较法( Transplantation) 苔藓苔藓测定仪测定仪( Bryometer) 污染污染影响影响指数指数法法( IA) 忍耐忍耐指数测定法指数测定法( RT ) 缺点：不能缺点：不能直接指示出污染物重金属直接指示出污染物重金属的种类及其的种类及其浓度浓度 ，在实，在实 际应用际应用中有一定的中有一定的局限性。局限性。方法方法1 1、生态监测方法、生态监测方法 2、化学分析、化学分析监测监测方法：方法： 以以苔藓为指示植物苔藓为指示植物 ，进行进

7、行化学分析其组织内的重金属种类和化学分析其组织内的重金属种类和浓度浓度 ，可以监测重金属污染，可以监测重金属污染 ，并，并直接测得污染物的种类和浓度直接测得污染物的种类和浓度值，近而分析污染程度。值，近而分析污染程度。优点：可直接测得污染物的种类和浓度值优点：可直接测得污染物的种类和浓度值需需考虑的问题：取样布点方法、样品考虑的问题：取样布点方法、样品处理处理 原子原子吸收光谱火焰法吸收光谱火焰法( AAS)经典经典 电感电感耦合等离子体发射光谱耦合等离子体发射光谱( ICPES)技术技术 电感电感耦合等离子体质谱法耦合等离子体质谱法( ICPMS) 常见样品测定常见样品测定技术：技术： 质子

8、质子激发荧光法激发荧光法( PIXE) 超超热中子热中子活化法活化法( ENAA) 原子荧光法原子荧光法 仪器中子活化法仪器中子活化法( INAA)3、苔、苔袋袋法法：（监测大气重金属污染）：（监测大气重金属污染） 苔苔袋之所以用作大气污染监测袋之所以用作大气污染监测 ，不仅，不仅因为苔藓的多毛分枝因为苔藓的多毛分枝结构，而且结构，而且它们有良好的离子交换特性。它们有良好的离子交换特性。 苔藓的这些形态和生苔藓的这些形态和生理理特征，决定特征，决定了苔袋具有吸附、累积重金属的性能了苔袋具有吸附、累积重金属的性能 ，甚至，甚至死的死的苔藓残体也有此特性。苔藓残体也有此特性。适用范围：污染区适用范

9、围：污染区无苔藓无苔藓分布，特别是分布，特别是在人口密集的在人口密集的大城市或大城市或 厂区厂区 。优点：推广优点：推广简便简便经济、测定经济、测定选点选点灵活、适用于灵活、适用于全年全年监测并且相监测并且相 对于对于其他的植物监测方法其他的植物监测方法 ，苔，苔袋袋法具有法具有背景浓度背景浓度明确，明确， 不受不受根吸收根吸收干扰。干扰。此外此外 ,苔苔袋法还可以反映出污染物袋法还可以反映出污染物沉沉 积的积的相对速率相对速率 ,污染程度污染程度及范围及范围 。 常见常见 个体个体相对相对较大较大 （既（既可满足足够大的取样空间和可满足足够大的取样空间和密度，又密度，又可可保证保证足够的实验

10、分足够的实验分析样品析样品。且通常采用。且通常采用那些已被证实对环境重金属污染有较强耐那些已被证实对环境重金属污染有较强耐受性的种类受性的种类 ，通过，通过监测实验监测实验能够较好能够较好的反应监测范围内的重金的反应监测范围内的重金属污染状况属污染状况 。）。）材料材料选材要求：选材要求： 典型典型苔藓苔藓材料材料：（常见）：（常见） 白白齿泥炭齿泥炭藓藓(Sphagnum girgensohnii ) 塔塔藓藓 ( Hylocom i um splendens) 塔藓是采用较多的监测材料塔藓是采用较多的监测材料 赤赤 茎茎 藓藓 (Pleurozium shreberi) 泽藓泽藓 ( Ph

11、ilonotis fontana) 桧桧叶金发叶金发藓藓( Poly trichum juniperinum ) 匍匐匍匐猫尾藓猫尾藓(Isothecium stoloniferum ) 密密叶绢藓叶绢藓( Entodon com pressus) 长叶长叶鳞叶藓鳞叶藓(Taxiphyllum taxirameum ) 。 我国我国地域辽阔地域辽阔 ，苔藓植物，苔藓植物种类种类丰富，地区性丰富，地区性差别明显差别明显 。在。在应用其进行重金属污染监测应用其进行重金属污染监测时，一般有地区差异。建议：时，一般有地区差异。建议： 锦锦藓藓( Sematophyllum ) 网网藓藓( Syrrho

12、podon) 高领高领藓藓(Glyphomitrium ) 细细鳞苔鳞苔(Lejeunea) 多多枝藓枝藓( Haplohymenium ) 钟钟帽藓帽藓 (Venturiella ) 蓑蓑 藓藓( Macrom itricum) 灰灰藓藓( Hypnum) 碎米碎米 藓藓 (Fabronia ) 羽羽 平平 藓藓 (Neckera ) 绢绢 藓藓( Entodon) 棉棉藓藓( Plagiothecium) 薄罗薄罗藓藓( Leskea) 青青藓藓( Brachy thecium ) 南方：南方：长江流域一带：长江流域一带：北方：北方：样品采集样品采集样品样品处理处理样品检验样品检验数据分析数据分析预期实验过程预期实验过程预期结果预期结果1、通过对光合色素、花色素苷、叶绿素荧光参数、通过对光合色素、花色素苷、叶绿素荧光参数、PS电子电子转移的量子产率、非光化学淬火系数、含水量、电解质渗出转移的量子产率、非光化学淬火系数、含水量、电解质