大气污染的指示器———绿色植物(2)
在对粉尘指示植物的研究中，英国科学家曼宁研究了铁杉蒙尘状况，他在观察铁杉叶片的蒙尘形态，并进行理化分析之后，得出了所研究地区受到石灰性物质及水泥的影响情况，并发现铁杉叶片生物量会因受粉尘污染而降低的现象。
利用树木年轮指示与监测大气污染历史
树木的寿命很长，甚至可达数千年。在树木生长过程中，一些环境信息也被记录在了树木年轮中，其中就包括环境污染物。在做博士毕业论文的时候，笔者就曾利用采集于避暑山庄的油松年轮，对承德市自1800年以来的大气污染历史进行了研究。承德是先有避暑山庄，其后才有城市的，环境污染也是从近代工业革命之后才逐渐出现的。笔者研究后发现，避暑山庄油松年轮内的硫含量自20世纪初开始升高，该数值比19世纪初增加了1～2倍，及至20世纪七、八十年代，该比值达到了3～5倍，在20世纪末的8～10年则达到10倍以上。其中避暑山庄碧峰门古松木质部年轮内的硫含量，由40～50微克/克达到20世纪末的572.9微克/克，从而指示出承德市大气中二氧化硫浓度由城市化初期的<0.1毫克/立方米增加到30毫克/立方米这一历史变化过程。该变化主要与城市化过程尤其是近50年来工业化的出现有着密切关系。随着1927～1945年当地大庙铁矿的开采，油松年轮内的铁含量明显增高；锰在整个历史时期均表现出增加趋势，由1840～1850年的4.1微克/克增加到1980～1990年的10.4微克/克；在1980～1990年形成的木质部中，铅含量明显增加，超过1920～1930年期间的5.6倍。铜、锌、镍的含量，除个别点的某些时期变化较大外，基本上很平缓。这说明，日益加剧的大气污染尤其是二氧化硫污染，造成承德市大气质量严重下降，甚至威胁到了古松的生存，造成古松大量死亡。
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树木年轮还可以指示温室气体的变化过程。利用上述油松年轮，我们测定了稳定性同位素13C值自工业革命以来的变化，揭示出我国北方大气中二氧化碳浓度的变化规律。结果发现：承德市油松年轮中的同位素13C值自1810年以来平均下降了0.839‰，下降范围0.682‰～1.120‰，指示了大气二氧化碳浓度逐渐升高的特点。稳定性同位素13C值与历史时期全球大气二氧化碳浓度之间存在显著负相关关系。应用树木年轮稳定同位素13C值与大气二氧化碳浓度之间的关系式，我们推测出我国北方大气二氧化碳浓度从工业革命以前的约278.4ppm(ppm为百万分比浓度)上升到20世纪末的340ppm。
结语
尽管人们可以利用植物的典型症状指示大气污染，但其中存在一个主要缺陷，就是这种方法不能准确回答污染物的含量是多少，仅能对大气污染状况进行定性指示。换句话说，植物在此仅是指示者，而非监测者，并且在有的时候，植物的典型症状并不典型。虽然有人试图将污染物引起的植物表现症状与病虫害、旱灾、营养元素缺乏引起的症状相区别，但因典型症状大多只是在实验条件下观察到的，因而在野外利用典型症状来指示大气污染情况仍有一定的局限性。
有签于此，人们的注意力逐渐转移到植物的监测或富集特性中来，开展富集植物指示或监测大气污染研究。研究人员借助仪器分析，采样测定树木的叶片、枝条、表皮，草本植物，地衣、苔藓植物体内的污染物的含量，由此指示并监测大气污染，并借助计算机等先进手段处理大量数据，从而使大气污染指示植物的研究取得更大的发展。
【责任编辑】赵菲, http://www.100md.com(蒋高明)
利用树木年轮指示与监测大气污染历史
树木的寿命很长，甚至可达数千年。在树木生长过程中，一些环境信息也被记录在了树木年轮中，其中就包括环境污染物。在做博士毕业论文的时候，笔者就曾利用采集于避暑山庄的油松年轮，对承德市自1800年以来的大气污染历史进行了研究。承德是先有避暑山庄，其后才有城市的，环境污染也是从近代工业革命之后才逐渐出现的。笔者研究后发现，避暑山庄油松年轮内的硫含量自20世纪初开始升高，该数值比19世纪初增加了1～2倍，及至20世纪七、八十年代，该比值达到了3～5倍，在20世纪末的8～10年则达到10倍以上。其中避暑山庄碧峰门古松木质部年轮内的硫含量，由40～50微克/克达到20世纪末的572.9微克/克，从而指示出承德市大气中二氧化硫浓度由城市化初期的<0.1毫克/立方米增加到30毫克/立方米这一历史变化过程。该变化主要与城市化过程尤其是近50年来工业化的出现有着密切关系。随着1927～1945年当地大庙铁矿的开采，油松年轮内的铁含量明显增高；锰在整个历史时期均表现出增加趋势，由1840～1850年的4.1微克/克增加到1980～1990年的10.4微克/克；在1980～1990年形成的木质部中，铅含量明显增加，超过1920～1930年期间的5.6倍。铜、锌、镍的含量，除个别点的某些时期变化较大外，基本上很平缓。这说明，日益加剧的大气污染尤其是二氧化硫污染，造成承德市大气质量严重下降，甚至威胁到了古松的生存，造成古松大量死亡。
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树木年轮还可以指示温室气体的变化过程。利用上述油松年轮，我们测定了稳定性同位素13C值自工业革命以来的变化，揭示出我国北方大气中二氧化碳浓度的变化规律。结果发现：承德市油松年轮中的同位素13C值自1810年以来平均下降了0.839‰，下降范围0.682‰～1.120‰，指示了大气二氧化碳浓度逐渐升高的特点。稳定性同位素13C值与历史时期全球大气二氧化碳浓度之间存在显著负相关关系。应用树木年轮稳定同位素13C值与大气二氧化碳浓度之间的关系式，我们推测出我国北方大气二氧化碳浓度从工业革命以前的约278.4ppm(ppm为百万分比浓度)上升到20世纪末的340ppm。
结语
尽管人们可以利用植物的典型症状指示大气污染，但其中存在一个主要缺陷，就是这种方法不能准确回答污染物的含量是多少，仅能对大气污染状况进行定性指示。换句话说，植物在此仅是指示者，而非监测者，并且在有的时候，植物的典型症状并不典型。虽然有人试图将污染物引起的植物表现症状与病虫害、旱灾、营养元素缺乏引起的症状相区别，但因典型症状大多只是在实验条件下观察到的，因而在野外利用典型症状来指示大气污染情况仍有一定的局限性。
有签于此，人们的注意力逐渐转移到植物的监测或富集特性中来，开展富集植物指示或监测大气污染研究。研究人员借助仪器分析，采样测定树木的叶片、枝条、表皮，草本植物，地衣、苔藓植物体内的污染物的含量，由此指示并监测大气污染，并借助计算机等先进手段处理大量数据，从而使大气污染指示植物的研究取得更大的发展。
【责任编辑】赵菲, http://www.100md.com(蒋高明)