大气污染的生物监测(生物监测课件)

植物对大气污染的抗性大气污染伤害与其他因素伤害的鉴别方法一、植物对大气污染的抗性

抗性强的植物

抗性中等的植物

敏感性植物

任务一：污染症状监测法二、大气污染伤害与其它因素伤害的鉴别方法其他因素伤害：病虫害、冻害、旱害、缺肥、缺微量元素、农药药害等植物病害虫害黄杨绢野螟

低温危害旱害农药药害农药药害1.了解污染源

固定污染源、流动污染源、农田管理、天气状况等。

3.观察植物受害方式

（1）有明显的方向性

（2）植物受害程度与距有害气体污染源的远近密切相关

2.观察叶子受害症状

（3）在有害气体扩散过程中遇障碍物，如建筑物、山丘、高墙、林带等，则气体会被阻挡，障碍物后面的植物可避免受害（4）危害不局限在一种植物上，而是涉及到各种植物监测4.叶片污染分析

几种主要污染气体的污染症状受害阈值1．二氧化硫（SO2）初始典型症状为：微微失去膨压，失去原来光泽，出现呈暗绿色的水渍状斑点，叶面微微有水渗出并起皱。

一、几种主要污染气体的污染症状阔叶植物

典型急性中毒症状是叶脉间有不规则的坏死斑，伤害严重时，点斑发展成为条状、块斑，坏死组织和健康组织之间一般界限明显。单子叶植物：在平行叶脉之间出现斑点状或条状的坏死区。针叶植物：

受二氧化硫伤害首先从针叶尖端开始，

逐渐向下发展，呈红棕色或褐色。共同点:受害严重的叶子会萎焉下垂卷缩，

最后因失水干枯而脱落。SO2

气孔

叶组织SO2

＋

H2OSO或HSO＋O2SO

2．氟化物典型症状是叶尖和叶缘坏死，伤区和非伤区之间常有一红色或深褐色界线。氟污染容易危害正在伸展中的幼嫩叶子，因而出现枝梢顶端枯死现象。

3．光化学烟雾光化学烟雾：指氮氧化物和碳氢化合物(HC)在大气环境中受强烈的太阳紫外线照射后产生一种浅兰色烟雾。（1）臭氧（O3）

典型症状：叶片上散布细密点状斑，几乎是均匀地分布在整个叶片上，并且其形状、大小也比较规则、一致，颜色呈银灰色或褐色，这种斑点随着叶龄的增长逐渐脱色，变成黄褐色或白色。这些斑点还会连成一片，变成大片的块斑（blotch），致使叶片褪绿或脱落。

中龄叶最敏感（2）过氧酰基硝酸酯（PAN）PAN诱发的早期症状是在叶背面出现水渍状或亮斑。随着伤害的加剧，气孔附近的海绵叶肉细胞崩溃并为气窝（airpocket）取代。结果使受害叶片的叶背面呈银灰色，两三天后变为褐色。

4.氮氧化物（NOx）

NO2危害植物的症状特点是叶脉之间和近叶缘处的组织显示不规则的白色或棕色的解体损伤。5.乙烯“偏上生长”，即叶片下垂落叶、落花、落果茎变粗，节间变短，顶端优势消失，须卷曲，侧枝丛生等使某些植物如石竹、紫花苜蓿、夹竹桃等正在开放的花朵发生闭花现象

6.氨（NH3）大多为脉间点状或块状伤斑。中龄叶片似乎对NH3最为敏感，整个叶片会因受NH3的伤害而变成暗绿色，然后变成褐色或黑色。伤斑与正常组织之间界限明显。

7.氯气（C12）伤害大多为脉间点状或块状伤斑，与正常组织之间界限模糊，或有过渡带。

二氧化硫（SO2）:叶脉间有不规则的坏死斑氟化物:叶尖和叶缘坏死臭氧：叶片上散布细密点状斑PAN：叶背面出现水渍状或亮斑/气窝NOx：叶脉之间和近叶缘处的组织显示不规则的白色或棕色的解体损伤氨：脉间点状或块状伤斑中龄叶片变成褐色或黑色氯气：脉间点状或块状伤斑小结：二、受害阈值

临界浓度：污染气体使植物产生受害症状的最低浓度称为临界浓度

临界时间：在临界浓度时，使植物产生受害症状的最短时间称为临界时间

一般急性伤害值以植物叶片产生5%的伤害为标准

污染程度判断无污染叶片无明显伤害症状；轻度污染叶片受害面积25%以下；中度污染叶片受害面积25%～50%；较重污染叶片受害面积50%～75%；严重污染叶片受害面积75%以上。

利用地衣监测大气污染的方法利用苔藓监测和评价大气污染的方法树木年轮监测法地衣可作为环境监测的指示生物的原因(1)地衣生长所需的水分全部依赖于雨水或雾，大气中的污染物溶入雨水且被浓缩而作用于地衣体内；(2)地衣无根茎叶分化，是以整体吸收养分，所以它吸收污染物的量多，一旦被污染，富集量就特别多，受害就特别严重；(3)地衣缺乏像高等植物那样的真皮层和蜡质层，污染物易进入体内，致使体内有害物质高出周围许多倍，对污染特别敏感；(4)地衣的生长速度比高等植物缓慢，一旦受害恢复所需要的时间也长。☆所以，地衣对大气污染极其敏感，是一类很好的大气监测指示物。如何利用地衣和苔藓监测大气SO2的污染？（1）地衣和苔藓分布很广泛，多数种类对SO2敏感。SO2

的年平均浓度在0.015-0.105ppm范围内，就可使地衣绝迹，浓度达到0.017ppm时，大多数苔藓植物便不能生存。（2）地衣是由真菌和藻类共生所组成，对SO2

最敏感部位是疏松菌丝与藻类共生体部分。（3）苔藓对大气污染物的反应相当敏感。在具体监测方法上，主要是根据苔藓的分布状况绘制大气污染图。（4）利用地衣监测SO2有利有弊：有利：地衣生长慢和生长时间长；地衣易处理和移植；地衣没有维管系统，易从水溶液中吸收和累积硫；地衣种的分布与周围SO2浓度有一个好的相关性。其弊：地衣再生能力弱，暴露在SO2

下会死亡；地衣对高浓度SO2

反应不快。1.种类分布调查（1）生长型调查抗性：壳状地衣＞叶状地衣＞枝状地衣

①

最严重污染区，一切地衣均绝迹

②

严重污染区，只有壳状地衣

③轻度污染区，具壳状地衣和叶状地衣，无枝状地衣

④清洁区，枝状地衣与其它地衣生长均良好

一、利用地衣监测大气污染的方法（2）种属分布调查（4）用盖度和频率进行评价2.人工移植法把地衣连同树皮一起切下，固定在监测地区的同种树干上（3）含量分析评价方法：（1）根据受害面积或受害长度的百分率评价受害面积百分率为0时，定为清洁0～25%：相对清洁25～50%：轻度污染50～75%为中度污染75～100%为严重污染（2）分析原植体污染物的含量，根据污染物含量的多少，结合具体情况制定相应标准，进行评价二、利用苔藓监测和评价大气污染的方法

1.根据种类和多度绘制大气污染分级图

2.移植法

从非污染区连树皮切下附生苔藓，切成直径为5cm左右的圆盘，置于各监测点8～10m高的树干或其它支架上，面向污染源。也可把附生苔藓放入用窗纱做成的袋内，制成直径为4～5cm圆球型苔袋，代替上述圆盘。

3.苔藓监测器

HR=1-S1

S0

×100%式中HR--受害率；S0--净化室内苔藓绿色部分的面积；

S1--污染室内苔藓绿色部分的面积。

三、树木年轮监测法年轮宽度年轮中重金属含量（一）树木年轮分析法常用的监测指标

（二）应用举例

指示植物的选择利用指示植物监测大气污染的方法一、指示植物的选择污染地区调查对比法栽培比较法浸蘸法人工熏气法（1）静态式熏气（2）动式熏气A.二氧化硫储气瓶；B.气体稀释装置；C.气体测定器;D.气体接触玻璃室；E.气流调节器1.气泵；2.针型阀；3.流量计；4.活性炭净化器；5.盆栽指示植物（3）开顶式熏气

（4）田间全开放式熏气

二、利用指示植物监测大气污染的方法1.在工厂周围栽培各种敏感性不同的植物

2.植物群落监测法3.利用指示植物定点监测报警

4.利用简易植物监测装置监测空气污染2、植物群落监测法

先通过调查和试验，确定群落中不同种植物对污染物的抗性等级，将其分为敏感、抗性中等和抗性强三类。植物受害情况悬铃木、加拿大白杨桧柏、丝瓜向日葵、葱、玉米、菊、牵牛花、月季、蔷薇、枸杞、香椿、乌柏葡萄、金银花、枸树、马齿苋广玉兰、大叶黄杨、栀子花、腊梅80％～100%叶片受害，甚至脱落叶片有明显大块伤斑，部分植株枯死50%左右叶面积受害，叶片脉间有点、块状伤斑30%左右叶面积受害，叶脉间有轻度点、块状伤斑10%左右叶面积受害，叶片上有轻度点状斑无明显症状排放SO2的某化工厂附近植物群落受害情况3.指示植物定点监测法先将指示植物在没有污染的环境中盆栽或地栽培植，待生长到适宜大小时，移至监测点观察它们的受害症状和程度。

4.利用简易植物监测装置监测空气污染

简易植物监测装置意图（钵B左上方圆圈表示排水孔）Wc为对照点植物监测结束时平均每株干重减监测开始时的平均每株干重；Wm为监测点监测植物监测结束时的平均每株干重减去监测开始时的平均每株干重。

指示植物应具备的条件几种主要污染气体常用的指示植物任务二指示植物监测法

指示植物：对环境中某些物质，包括污染物的作用或环境条件的改变能够较敏感和快速的产生明显反应的生物，通过其反应可了解环境状况和变化。1.对污染物反应比较敏感

2.症状明显、典型

3.是当地常见种，分布广

4.生长期长，能不断地萌发新叶

一、指示植物应具备的条件：5.多功能性二、几种主要污染气体常用的指示植物1．监测SO2的指示植物

监测二氧化硫的植物有一年生早熟禾、芥菜、堇菜、百日草、欧洲蕨、苹果树、颤杨、美国白蜡树、欧洲白桦、紫花苜蓿、大麦、荞麦、南瓜、美洲五针松、加拿大短叶松、挪威云杉，以及苔藓和地衣等。

紫花苜蓿堇菜苔藓云杉地衣白杨部分二氧化硫指示植物2．监测HF的指示生物

最敏感的植物是唐菖蒲，此外，金荞麦、梅、葡萄、玉簪、玉米、烟草、苹果、郁金香、金钱草、山桃、榆叶梅、紫荆、杏、落叶杜鹃、梓树、北美黄杉、美洲云杉、美国黄松、小苍兰、欧洲赤松、挪威云杉等都能作为监测HF的指示生物。

金荞麦雪松葡萄金钱草慈竹郁金香氟化物指示植物3．监测O3的指示生物美国白蜡、

菜豆、黄瓜、葡萄、牵牛花、洋葱、松树、马铃薯、菠菜、烟草烟草牵牛花4．监测PAN的指示生物

矮牵牛、瑞士甜菜、菜豆、繁缕、蕃茄、长叶莴苣、芹菜、燕麦、芥菜、大丽花以及一年生早熟禾等

矮牵牛光化学氧化物指示植物葡萄菠菜马铃薯洋葱5．监测C2H4的指示生物乙烯的指示植物以洋玉兰最为有名。其它有芝麻、番茄、香石竹、棉花、兰花、麝香、石竹、茄子、辣椒、向日葵、蓖麻、四季海棠、含羞草、银边翠、玫瑰、香豌豆、黄瓜、万寿菊、大叶黄杨、瓜子黄杨、楝树、刺槐、臭椿、合欢、玉兰、皂荚树等。

洋玉兰(广玉兰)香石竹（康乃馨）芝麻皂荚树番茄兰花乙烯的指示植物6.监测NH3的指示植物向日葵、悬铃木、枫杨、女贞、紫藤、杨树、虎杖、杜仲、珊瑚树、薄壳核桃、木芙蓉、楝树、棉花、芥菜、刺槐等向日葵枫杨7.监测C12的指示植物芝麻、荞麦、向日葵、萝卜、大马蓼、藜、万寿菊、大白菜、菠菜、韭菜、葱、番茄、菜豆、冬瓜、繁缕、大麦、曼陀罗、百日草、蔷薇、郁金香、海棠、桃树、雪松、池柏、水杉、薄壳核桃、木棉、樟子松、紫椴、赤扬、复叶槭、落叶松、火炬松、油松、枫杨等。

野荞麦万寿菊8.监测NO2的指示植物悬铃木向日葵番茄秋海棠烟草等

秋海棠氮氧化物指示植物向日葵菠菜秋海棠烟草布点样品的采集样品的制备（前处理）任务四

污染物含量监测法

一、布点

扇形布点：在上风向布1～3个点作为对照点，在下风向按扇形由近到远布点，靠近污染源的地方由于浓度高，随距离变化大，要多布几个点，远离污染源的地方可少布几个点。

适于评价单一污染源的污染

网格布点：把所需调查的地区划分成很多网格，每个网格内布一个点。

适于评价多个污染源的污染

任务四污染物含量监测法二、样品的采集

（一）样品采集的一般原则

代表性：能代表这个点的大气污染状况，不要采集有灰尘、有病虫害、有损伤或死亡的样品

典型性：就是说所采的样品要典型，要迎着污染源采样，最好采集有污染症状的样品，一般采集植株中部的叶片，而且要老叶、嫩叶，大小叶兼顾

适时性：是根据研究的需要和污染物对植物的影响，在植物的不同发育阶段采样。

任务四污染物含量监测法在采集植物样品时，应注意以下几点：

植物的种类或品种应一致

采取枝条的着生位置和方位应一致

叶片在枝条的上的着生位置应一致

叶龄一致，多年生植物还应注意采用在年龄相同的枝条上生长的叶片

叶片成熟度应一致

采样季节一致

任务四污染物含量监测法（二）采样方法五点取样三、样品的制备(前处理)干样品分析：适于叶片、根、茎等

洗净

晾干或擦干

烘干（60～70℃）

粉碎（粉碎前应剔除粗大叶脉）

过筛（一般40～60目）

广口瓶中保存备用

鲜样品分析：适于蔬菜、水果类的样品洗净