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植物與大氣污染

文檔作者：宋玉芝		點擊數(shù)：	更新時間： 2025年07月16日
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第24卷 第2期 氣象教育與科技 2002年 總第62期
植物與大氣污染
宋玉芝
大氣污染是指空氣的正常成分之外又增加了新的成分或者原有的成分驟然增加從而對人
類健康和動植物生長產(chǎn)生傷害的現(xiàn)象。大氣污染物是多種多樣的，性質也很復雜。就其存在狀
態(tài)而言，大氣的污染物分氣體和固體(顆粒狀)兩大類，氣體狀的污染物主要有硫化物、氟化物、
氯化物、氮氧化物等；顆粒狀的污染物是懸浮于空氣中的氣溶膠如光化學煙霧，帶有各種金屬
元素的煙霧氣及粉塵等。
植物是生命之本，植物是自然界的重要組成部分，植物一方面制造有機物貯存能量供自身
生長發(fā)育的需要；另一方面能把太陽能固定到生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)，成為生物生命活動最主要的能源。
雖然一些植物對大氣污染物有很強的抵抗能力，在一定的限度內(nèi)可以吸收大量的污染物，從而
起到凈化的作用，但是若污染程度超過了一定的限度，即超出了植物的生理忍耐程度，植物就
受到了相應的傷害。
目前，關于植物與大氣污染的研究很多，國外研究的比較早，在德國、荷蘭等歐洲國家，已
建立了大氣污染生物監(jiān)測網(wǎng)絡。我國起步雖晚，但已開展了許多工作，勾曉華、賴寶華等E 。 研
究了大氣污染物對植物的影響；孫中黨等[3-5]研究了植物對大氣污染的指示監(jiān)測作用等。筆者
根據(jù)近年來關于植物、大氣污染物的研究成果，綜合論述了幾種主要的大氣污染物對植物造成
的傷害、植物對大氣環(huán)境的凈化及其對大氣污染的指示作用，使更多的人認識到植物在大氣環(huán)
境中的重要地位和作用。
1 大氣污染物對植物的危害
大氣污染對植物的危害[6。 可分為可見性傷害和不可見性傷害兩種。(1)可見性傷害是由
于植物莖葉吸收較高濃度的污染物或長期暴露在被污染的大氣環(huán)境中而出現(xiàn)的可以看到的受
害現(xiàn)象?？梢娦詡τ指鶕?jù)植物受害程度分為急性型、慢性型和混合型3種類型。1)急性傷害
是在污染物濃度很高的情況下。短時間內(nèi)造成的危害。如，葉片出現(xiàn)傷斑、脫落甚至整株死亡；
2)慢性傷害是指低濃度的污染物在長時間作用下造成的危害。例如，葉片褪綠、生長發(fā)育受影
響；3)混合型傷害是介于急性傷害和慢性傷害之間的受害癥狀，一般葉片出現(xiàn)黃白化癥狀，以
后雖可恢復青綠，但會造成普遍減產(chǎn)。(2)不可見傷害是由于植物吸收低濃度污染物而使生理、
生化方面受到不良影響。雖然葉片表現(xiàn)不呈明顯的受害癥狀，但會造成植物不同程度的減產(chǎn)，
或影響產(chǎn)品的質量。
1．1 幾種主要大氣污染氣體對植物的影響
(1)二氧化硫(SO )。二氧化硫是我國當前最主要的污染物，排放量大，對植物的危害也比
較嚴重。二氧化硫是各種含硫的石油和煤燃燒時的產(chǎn)物之一，發(fā)電廠、石油加工廠和硫酸廠等
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散發(fā)較多的二氧化硫。0．05至10 mg／L的二氧化硫就有可能危害植物，當然以持續(xù)時問而定，
少量的硫是植物生長所需要的 然而，高濃度的二氧化硫進入植物體內(nèi)，會造成高濃度的亞硫
酸根離子的累積，高濃度的亞硫酸根離子能使植物受到損害。植物遭受二氧化硫傷害的癥狀
是：闊葉植物的葉緣或葉脈間先失綠，出現(xiàn)不規(guī)則的白色或棕色點狀或塊狀斑。葉脈一般不易
受害，長期處于低濃度SOz環(huán)境中，老葉表現(xiàn)缺綠或變?yōu)榧t棕色。如，SO：引起葡萄葉葉脈問變
紅棕色而使懸鉤子葉葉脈問漂白。針葉樹(如松樹)在針葉頂端易發(fā)生壞死，從尖端向基部逐漸
變紅。單子葉植物(如小麥、玉米)是由葉尖沿中脈兩側產(chǎn)生褐色條紋，逐漸擴展到全葉枯萎。一
般地對于同一植株剛成熟的葉片最易受害，老葉次之，未充分展開的幼葉不易受害。
(2)氟化物。有氟化氫(HF)、四氟化硅(F Si)、硅氟酸(H。SiF)及氟氣(F )等，其中排放量
最大、毒性最強的是氟化氫。當氟化氫的濃度為1至5 txg／L時，較長時間接觸可使植物受害。
凡是生產(chǎn)過程中使用冰晶石、含氟磷礦石等原料的工廠，如鋁廠、磷肥廠、鋼鐵廠和玻璃廠等，
都可能向大氣中排放出氟化物。煤中也常含氟，燃燒時也會放出氟化氫氣體。氟化氫被植物葉
子吸收以后，由于鹵素的特異活潑性，葉綠素會受到傷害，光合作用長時間地受到抑制，或使某
些酶鈍化而失去活性。葉子中若有膠狀物硅酸存在，則由于硅氟結合，形成難溶性的硅氟化合
物，這些化合物都會積累在受害部位。植物受到氟化物氣體危害時，出現(xiàn)的癥狀與S0：受害的
癥狀相似，葉尖、葉緣出現(xiàn)傷斑，受害組織與正常組織之間常形成明顯界線，未成熟葉片易受損
害；枝梢?？菟溃坏?、麥類失綠；杏、桃葉片全失綠；番茄葉片呈土褐色；棉花葉片呈淺褐色。
(3)氯(CI)。氯的化學活潑性遠不如氟，主要以氯氣單質形態(tài)存在于大氣中。氯氣進入植
物組織后產(chǎn)生的次氯酸是較強的氧化劑，由于其具有強氧化性，會使葉綠素分解，在急性中毒
癥狀時，表現(xiàn)為部分組織壞死。氯氣對植物的毒性不及氟化氫強烈，但較二氧化硫強2至4倍。
氯氣危害植物的癥狀是：葉尖黃白化，漸及全葉；傷斑不規(guī)則，邊緣不清晰，呈褐色；妨礙同化作
用，乃至壞死；玉米呈淺褐色棱狀斑；楊樹葉呈褐色、卷曲或焦枯；菠菜葉面出現(xiàn)黃斑、稍卷曲等
所有植物均可受害。
(4)光化學煙霧。主要有害成分是臭氧、二硫化氮及過氧乙酚硝酸酯(PAN)。臭氧可以使
葡萄糖氧化，含糖較多的植物對它的抵抗力較小；PAN 通過氣孔進入葉子，使之收縮、失水，然
后充以空氣。這種損害可以貫穿整個葉子，如果植物不先暴露于光下，PAN 一般不會造成損
害。光化學煙霧危害植物的癥狀是：葉片背面變?yōu)殂y白色或古銅色，葉片正面受害部分與正常
部分之間有明顯橫帶。
1．2 溫室氣體對植物的影響
以上所述是大氣中有害氣體對植物的影響，但在大氣中如果一些無毒氣體過度增加也會
使植物(甚至動物、人類)遭受危害。它們對長波輻射有很強的吸收能力，對地面氣候起到類似
溫室的作用。故稱之為溫室氣體。CO。是溫室氣體的主要成份，1990年質量分數(shù)已達350×
10 ，而在1880年質量分數(shù)只有280×10～ ，這是由于人類燃燒礦物質燃料和砍伐森林的結
果。如果二氧化碳排放量維持在現(xiàn)有的水平，到2050年，大氣中的二氧化碳濃度質量分數(shù)會增
大到415×10 至480×10～ ，到2100年質量分數(shù)將會達到460×10 至560×10一。美國科學
家認為，未來5O年全球氣溫將上升2 C至4_C，超過過去幾千年的變化 ]。CO。濃度的升高短
期內(nèi)將使某些作物產(chǎn)量升高，這是它所帶來的正效應。正效應與它的負效應相比小的多。如，
CO 濃度上升促使作物生長加快。但如果氮肥供應不足會使C／N 比值提高，刺激害蟲食欲，蟲
害將蔓延成災。氣溫上升將會增加作物的熱脅迫和旱脅迫的面積，使土地荒漠化程度加劇。以
上這些將最終改變農(nóng)業(yè)生產(chǎn)布局和結構，使糧食產(chǎn)量產(chǎn)生較大波動。
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I．3 粉塵對植物的影響L9J
爆炸、粉末狀物質的混合、過篩、包裝、搬運等均可產(chǎn)生粉塵。沉積于工作環(huán)境的降塵由于
振動或氣流的影響，重又懸浮于空氣中成為二次揚塵，也是粉塵的顆粒來源之一。固定的塵埃
與霧或細雨相結合后落到植物葉子上時，能使植物受到損害。如在石灰廠附近地區(qū)，含氧化鈣
粉塵可在植物表面形成一個強堿性反應覆蓋區(qū)，葉子因此被奪去很多水分，并使細胞質受到傷
害，多數(shù)情況下表現(xiàn)為表皮細胞與柵欄細胞的萎縮。對于水泥粉塵，在足夠高的空氣濕度時形
成硅酸三鈣，在植物上形成一個粘附層，從而封閉換氣用的氣孔，阻擋光線，阻礙呼吸和光合作
用。甚至一般的街道粉塵落到植物葉子上也會降低它的光合作用效率，因為當紅外線吸收增多
時，粉塵層增強了對光合作用很重要的光譜區(qū)段的反射。這樣蒙上粉塵的葉子比未蒙上粉塵的
葉子就增加了溫度，蒸騰速度加快，葉片失水、褪綠，使植物生長不良。粉塵中的可溶性化學成
分直接破壞植物組織，造成葉片損傷。粉塵水溶液呈現(xiàn)的酸或堿性能使葉片細胞受害，角質層
解體或出現(xiàn)壞死斑點。污染物中的重金屬及其他顆粒成分也會造成植物組織損傷。
1．4 大氣污染物對植物病蟲害的發(fā)生的影晌
污染物通過影響植物病蟲害的發(fā)生而對植物造成傷害。Matern U 認為：植物在一定條
件下對外界環(huán)境表現(xiàn)為～ 種應力。這種應力在污染條件下首先表現(xiàn)為污染應力，而污染應力的
產(chǎn)生在很大程度上減弱了植物對病蟲害本身所固有的防御能力，易于感染病蟲害。例如，針葉
樹處于大氣污染的影響下，往往易受甲蟲的危害。美國加利福尼亞州南部的松樹，由于受光化
學煙霧的危害，長勢減弱，有兩種甲蟲(西部松甲蟲及山松甲蟲)大量滋生蔓延，造成很大危害。
現(xiàn)已查明，其原因是光化學煙霧使松樹香油樹脂(oieoresin)流的滲透壓和流速降低，數(shù)量減
少，增加了香油樹脂的結晶化趨勢，減少了韌皮部及邊材的含水量，這些都有利于甲蟲的侵襲。
樹木對病害的抵抗力，也會因大氣污染危害而減弱。例如，SO 等有害氣體能使植物葉片的氣
孔開張度增加，從而使一些病原體易于從氣孔侵入。暴露在大氣污染物中的樹木，對根腐病的
抗性減弱，非常容易感染。但大氣污染也會使某些病蟲害受到抑制，而有些有益的樹木菌根會
隨著樹木細根的減少而減少。另外，也發(fā)現(xiàn)大氣污染物對有些病原體沒有多大影響。
2 綠色植物對大氣環(huán)境的影響
綠色植物是環(huán)境生態(tài)中的一個重要組成都分，它不僅能美化環(huán)境，吸收二氧化碳制造氧
氣，而且還具有吸收其他有害氣體、吸附塵埃、殺菌、調節(jié)氣候、吸聲降噪、防風固沙和監(jiān)測空氣
污染等許多方面的作用。
2．1 植物對大氣環(huán)境的凈化作用
植物對大氣環(huán)境的凈化作用一般通過的途徑，首先是吸收，吸附污染物；其次是積累，分
解、轉化污染物；再次是改變環(huán)境，防止環(huán)境惡化。
(1)綠色植物的光合作用
綠色植物是吸收CO ，制造氧氣的天然加工廠。通常，1 hm 闊葉林在生長季節(jié)內(nèi)，通過光
合作用，一天可吸收1 tCO。，釋放出0．73 t氧氣。以一個成年人每天呼吸需0．75 kg氧氣，排出
0．9 kgCO：計，則每人需有10 m 的森林面積，就可消耗其呼吸排出的CO ，并供給所需的氧
氣。一塊生長良好的草坪，在進行光合作用時，每平方米每小時可吸收1．5 gCOz。因此，白天25
m 的草坪就可以把一個人呼出的CO z全部吸收。
(2)綠色植物對有害氣體的吸收作用
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植物主要是通過葉片吸收在大氣中的污染物，減少污染物在大氣中的含量。人們在長期實
踐中，通過實驗、觀察、分析得知，垂柳、臭椿、山楂、洋槐、榆樹、蘋果、刺槐、桃樹、夾竹桃等植物
對SO z吸收能力較強(即1 g干葉能吸收10 mg以上硫)。吸硫能力中等的樹種(即1 g干葉能
吸收5 mg至10 mg硫)有：側柏、檜柏、國槐、術香、雪柳、金銀木、窄葉車前、白皮松等。植物對
氯氣具有一定的吸收和積累能力，在氯氣污染地區(qū)選擇種植一些抗性較強的植物，對凈化空氣
可起到一定的作用。據(jù)研究部門測定，以下幾種樹木每公頃林地的吸氯量分別為：檉樹140
kg，皂莢80 kg，刺槐42 kg，垂柳9 kg。當氟化氫濃度較低時，具有抗性的植物可以吸收一部分
氟化氫，例如，桔子葉的含氟量質量分數(shù)可達113×1O 而不受害。
不同樹種的吸氟量相差很多，以下是一些常見樹種每公頃樹木的吸氟量：白皮松40 kg，
側柏11 kg，刺槐3．4 kg等。拐棗、油菜能吸收氟化物；水生植物浮萍，金魚藻有吸收氰化物的
作用，并將其在體內(nèi)分解轉化為無毒成分。例如，酚進入植物體后，大部分參加糖代謝和糖結合
成酚糖苷，貯存于細胞內(nèi)。少部分呈游離態(tài)的酚，則被多酚氧化酶和過氧化酶分解，變成二氧化
碳、水和其他無毒化合物，參加細胞的正常代謝過程。其他有毒物質與酚一樣，在植物體內(nèi)分解
轉化、解除毒性。
(3)植物的減塵作用
茂密的森林能降低風速，使空氣中的大粒塵埃降落，特別是有些植物葉面粗糙多毛，有的
能分泌粘液，吸附大量的飄塵，阻擋空氣中的大粒塵埃降落。不同植物的阻擋效率不一樣。如，
柏樹為12．80％ ，洋槐為17．58 ，松樹為2．32 。森林的阻滯粉塵作用更大，每公頃一年滯
塵量云杉林為32 t，水青岡林為68 t，械樹與柏樹混交林為68 t。根據(jù)我國的研究，認為刺揪、榆
樹、樸樹、重陽木、刺槐、臭椿、懸鈴木、女貞和泡桐等都是較好的防塵樹種。草皮的減塵作用也
很重要。生長茂密的草皮，其葉面積為其占地面積的20倍以上，同時，由于其根莖與土表露密
結合，形成地被，有風時也不易出現(xiàn)二次揚塵，對減塵有特殊功效。在選擇防塵樹種時，總葉面
積大，葉面粗糙多絨毛，能分泌粘性油脂或汁液的樹種。如，毛白楊、板栗、臭椿、側柏、刺槐、泡
桐等都是較理想的防塵樹種。
2．2 綠色植物的殺菌作用
通常，空氣中的塵粒上附有不少細菌，由于綠色植物的減塵作用，也就減少了空氣中的細
菌含量。同時，某些樹木還能分泌植物殺菌劑，具有殺菌能力。據(jù)報導，某些殺菌能力強的樹種
如，黑核桃、法國梧桐、紫薇、松柏、白皮松、雪松等樹木的葉子粉碎后能在幾分種內(nèi)殺死原生動
物。根據(jù)有關部門測定，在人流稀少的綠化帶和公園中，空氣中的細菌量一般為1 000至5 000
個／m。，在公共場所或鬧市區(qū)，空氣中細菌量高達20 000至50 000個／m。，基本沒有綠化的鬧
市區(qū)比行道樹枝繁葉茂的鬧市區(qū)空氣中細菌量要高0．8倍左右。綠化對減少空氣中的細菌量，
效果是十分明顯的。油松、核桃、白皮松、云杉、紫薇、側柏、梧桐、茉莉、旱柳、花椒、毛白楊等樹
種均是殺菌能力較強且適宜城市種植的樹種。
2．3 植物對大氣環(huán)境的污染作用
植物具有凈化環(huán)境的功能，然而一部分植物所產(chǎn)生的花粉具有致敏性。由于花粉具有輕而
小的特點，易分散于空氣中，具有一定量致敏的花粉就造成空氣污染，能使人發(fā)生花粉癥過敏
性反應。它是一切過敏性反應中最常見和最重要的一種，其癥狀包括噴嚏、流淚、鼻塞、眼鼻搔
癢、哮喘和皮炎等，有時還可能發(fā)展成為肺氣腫、肺大泡、肺心病等不可逆的病變u 。據(jù)美國國
立衛(wèi)生研究院生態(tài)反應研究報告，美國現(xiàn)有花粉癥患者1 470萬人，最高發(fā)病區(qū)花粉癥患者占
全部人口的10 以上(有資料報道達19 )。我國的花粉癥發(fā)病率為0．5 至1 以上，高發(fā)
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區(qū)達5 。北京地區(qū)呼吸道過敏病人中，1／4至1／3有花粉過敏問題；寧夏泉七溝地區(qū)花粉癥
發(fā)病率1972年為0．03 9／6。1978年上升為3．02 ，增加了100多倍[1 。能夠產(chǎn)生致敏性花粉
以污染空氣的植物稱為花粉污染源植物。這類植物目前已發(fā)現(xiàn)百余種，其中豚草屬(Ambrosia
L)、蒿屬(Artemisia I )、蓖麻屆(Rcinus I )、藜屬(Chenlpldum L)、木麻黃屬(Caluarina L)和
臭椿屬(Ailianthus)等屬的一些植物，因其抗原性強，致敏率高，數(shù)量大，散播范圍廣．且植物自
身分布的范圍廣，數(shù)量亦豐富，對花粉污染的影響大，因而成為較重要的花粉污染源植物。
3 植物對環(huán)境污染監(jiān)測作用
植物不僅能凈化環(huán)境，而且還具有對環(huán)境污染監(jiān)測作用。所謂指示植物，就是用以反映環(huán)
境污染性質和程度的植物。當有毒氣體在低濃度時，植物就出現(xiàn)受害癥狀，葉片褪綠，出現(xiàn)斑
點，干枯死亡等，這就告訴人們，周圍環(huán)境已被污染。不同的植物對不同污染物反映不同。如苜
蓿、苔蘚等植物對SO：的反映較為敏感；桃樹對氯氣敏感；唐菖蒲對氟化氫十分敏感，而對二
氧化硫不太敏感；小麥對二氧化硫敏感而對氟化氫不敏感；紫花苜蓿對氟化氫抗性強，而對二
氧化硫抗性弱。因此，如果發(fā)現(xiàn)唐菖蒲受害嚴重而紫花苜蓿受害輕，那么可判定為氟化氫危害。
反之，紫花苜蓿、小麥受害重而唐菖蒲受害輕，則可能是二氧化硫危害。如果發(fā)現(xiàn)對二氧化硫抗
性較強的植物，如，馬齒莧、葡萄等發(fā)生明顯危害，那么這一帶二氧化硫濃度質量分數(shù)至少達到
3×10 以上。Le Blanc等[133研究了地衣對SO：的指示性，其中利用了生物量、葉綠素含量、顏
色變化、種的覆蓋度、頻度、豐度、葉體癥狀、種類總數(shù)及植物體內(nèi)硫含量等指標。Gilbert、
Hawksworth[¨ 等成功地利用地衣植物繪制了大氣SO：污染圖，并半定量地指出某種地衣消
失時大氣中SO：的濃度。利用指示植物監(jiān)測大氣污染，具有方法簡單、使用方便、成本低廉等
優(yōu)點。但由于植物是活的有機體，其本身生長發(fā)育狀況的不同以及一些環(huán)境條件，如溫度、氣
壓、降水、風向、風速、土壤營養(yǎng)等的變化都會在一定程度上影響監(jiān)測的結果。因而在監(jiān)測時，要
加以仔細辨別和分析，可在有多種有害氣體污染的地點多種些敏感性強的植物。如，唐菖蒲、紫
花苜蓿等植物，以便及時判斷某種氣體的污染情況。
綜上所述，大氣污染物對植物的危害是廣泛存在而深刻的。植物對大氣環(huán)境的作用是人力
無法替代的。如何協(xié)調植物一人類一環(huán)境關系，提高人類生活水平的同時，提高人類所居住的
環(huán)境越來越引起人們的重視。為此筆者就如何協(xié)調植物與大氣環(huán)境的關系，提高人類居住環(huán)境
提出幾點看法：
(1)用植物凈化大氣環(huán)境是一種經(jīng)濟有效的措施，在加強治理和控制污染源排放置的前提
下，大力提倡植樹種草、造林綠化，對改善環(huán)境，尤其是城市大氣環(huán)境有著十分重要的意義。
(2)在人群活動中心及其周圍綠化樹種的選擇上，應該盡量避免選用那些花粉量高、抗原
性強、致敏率高和散播范圍廣的植物，避免花粉污染加重。
(3)加強監(jiān)測植物的選擇工作，尋找更多、更可靠的指示植物。在污染中心地區(qū)可利用的指
示植物較少，如，松樹對SO：等有較好的指示性，但在污染中心很難找到。地衣、苔蘚等更是如
此。因此；需要尋找可靠的替代植物。如，一年生或多年生雜草，這類植物分布廣，對生境要求
不嚴，多為伴人植物。
(4)要加強環(huán)境教育，提高全民的環(huán)保意識。加大力度宣傳植物對環(huán)境的作用，使人人都能
認識到植樹種草、愛護樹木是每個公民應盡的義務和職責。
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“現(xiàn)實世界確定性事物是極為罕見的，統(tǒng)計秩序卻處處皆有”，統(tǒng)計氣候學方法在氣候及其變化
的研究中應當發(fā)揮重要作用。從氣候系統(tǒng)內(nèi)外部相互作用的復雜性和不確定性，已經(jīng)看到了在
氣候研究中，采用統(tǒng)計氣候學方法的重要性。
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[7] 么枕生．氣候統(tǒng)計學基礎[M]．北京；氣象出版社，1984．
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