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生态学标准备课讲稿

生态学论文（标准）

大学研究生考试试卷

环境工程、环境科学、生态学专业2014级

2014-2015学年上学期

考试（查）科目：

污染生态学（PollutionEcology）

研究生姓名：

学号：

成绩：

-----------------------------------------------------------------------------------------

一、试题

请根据所学知识以及自己对污染生态学的认识和了解，任选污染生态学研究的某一领域，综述该领域国内外的研究进展。

二、要求

1．论文内容必须与污染生态学有关，必须有生物与污染环境的关系。

2.综述成绩以70%计入期末总成绩，课堂出勤和教育在线答题分别占10%和20%。

教育在线答题截止时间为2014年12月1日0:

00，请掌握好时间。

3.论文必须严格遵守学术道德规范，不得抄袭，合理引用。

交卷时请用A4纸打印，将本试卷要求装订在首页。

4．在认真研读有关文献的基础上独立完成，综述应具有一定的综合性、审视性和新颖性。

若别人已对选题作过综述，必须在前人基础上有所发展。

所提交的论文必须有自己的思考，能达到在C类及以上刊物发表的水平。

5．引用的参考文献力求规范、清楚，文末参考文献引用形式请按《生态学报》的投稿须知（但中文文献不需译成英文）；正文中参考文献引用采用“作者+出版年”制，如：

（⨯⨯⨯，2005），⨯⨯⨯（2005）等。

参考文献总数不得少于40篇（其中英文文献不少于1/3）。

6．论文必须具有中、英文摘要和关键词，总字数不少于6000字。

7．论文上交最后期限：

2015年1月9日（第17周星期五）。

苔藓生物监测大气沉降中多环芳烃（PAHs）污染研究进展

摘要：

苔藓是最灵敏的大气污染指示植物之一，取材容易，调查方法简单，现已被用于监测大气中的PAHs污染研究领域。

基于苔藓对大气中的PAHs的富集机制、特点、影响因素等方面进行综述，介绍了苔藓监测大气沉降的历史、国内外的研究现状。

由此促进国内更深入的开展用苔藓植物来监测大气中的多环芳香烃的指示工作。

并且探讨了把苔藓作为生物修复材料的应用前景。

关键词：

苔藓；多环芳香烃；生物指示；生物监测；大气沉降

ReviewonBio—monitoringofPolycyclicAromaticHydrocarbons（PAHs）DepositedfromAtmospherebyMosses

Abstract:

Themossisoneofthemostsusceptibleindicatorformonitoringairpollution，gettingmate—rialeasily．investigatingmethodsimply．ithasalreadybeenappliedtotheresearchofPAHsmonitoring．Theconcentrationofmechanism，characteristics，impactsfactorsofPAHsfromthemosswasreviewed．Anditintroducedmossmonitoringatmospheredepositedofhistory，domesticandinternationalofresearchfrompresentcondition．aimtopromotefurtherstudiestheprospectsofmossasmonitoringPAHsinatmosphereandbioremediationmaterialofenvironment．

Keywords：

mosses;polycyclicaromatichydrocarbons（PAHs）;bio—indication;bio—monitoring;atmosphericdeposition

近年来随着城市化和工业化的快速发展，吸气污染已经使得许多国家的陆生环境严重退化。

苔藓植物由于具有结构简单、附力强、易对污染物因子作出反应，同时取材容易，调查方法简便等优点，因而作为一类对环境污染反应敏感的指示植物在世界各国得到广泛使用。

1968年，在荷兰召开的第一届关于大气污染对于动植物影响会议上，苔藓植物由于容易处理，对空气污染物的专一范围广，被推荐供普遍用作污染的生物学指标。

自从20世纪70年代开始，研究表明苔藓种属中的塔鲜和赤茎藓被广泛里应用在环境质量的监测（Ruhling，1973；Grodzln，1978；ReimannC，1976）。

近年来国内外关于苔藓对重金属的监测研究比较多，而使用苔藓来监测有机物质富集的研究是相对是比较少的，监测多环芳烃的研究就更少了（HoloubekI，2000；WegenerJWM，1992；HerpinU，1996）。

本文从苔藓植物对环境中的PAHs污染系统监测原理、特点等方面加之对苔藓的研究应用综述国内外的研究进展，以促进国内深入苔藓植物对环境中PAHs污染的生物指示作用和生物修复的应用前景。

1苔藓植物监测大气中PAHs污染系统原理

1．1苔藓的生理特征

苔藓植物是一群小型的多细胞的绿色植物，多适生于阴湿的环境中。

苔藓植物通常个体低矮，解剖构造简单，只由单层或少数几层细胞组成。

无真正的根（只有具支撑作用的假根）和维管束组织。

由于其具有植物体近轴端腐烂、组织根本不与地表接触等特殊生理现象，所以不从土壤或基质中吸收营养成分，而直接在体表进行气、水、营养物质等的交换，其营养物质主要来自雨水和露水及大气尘埃撞击的沉积物。

尤其是那些树干上附生的种类，几乎完全不受其基质的干扰。

苔藓植物在空气中暴露表面积大（约

）（SallyPaterson，1991），植物体表无蜡质的角质层被覆，其背腹面均可直接接受空气中的污染物。

因而它们对大气污染特别敏感，能很迅速地将浓缩于雨水与露水中的污染物质借其特定的受害病症反映出来。

此外，苔藓植物还具有一些独特的生物学特性使之更适合应用于环境污染的监测研究工作。

首先，由于其分化程度低，植物细胞的生长势能相对旺盛，因此，当茎枝先端生长点休眠或死亡后，更刺激了其茎叶下部的分生组织发育，从而促进新枝条迅速生长，保持植物体终年常绿（吴鹏程，1998），从而可以提供具有代表性与应用性的全年性的指示与预报。

另外，许多苔藓为多年生植物，可以作为大气污染的长期累积中，进行针对某一地区或某一污染源的长期生物监测，增加了测定结果的稳定性和可靠性。

1．2苔藓对环境中PAHs的富集原理

1．2．1PAHs的来源

多环芳香烃（polycyclicaromatichydrocarbons，PAHs）是指2个以上苯环以稠环形式相连的半挥发的有机污染物，在环境中的分布相当广泛，其主要为石油、煤、等化石燃料及木材、烟草等生物质在不完全燃烧的过程中产生的副产物。

然而也有极少一部分PAHs来自于火山爆发，自然燃烧和生物合成（AgnieszkaG，2007）。

并且其将以气态和颗粒态的形态进入大气中，小分子量的PAHs主要以气态为主，而大分子量的PAHs主要是以颗粒态的为主，在外界条件改变时，两者可以相互转化（沈学优，1999；武辉，2002）。

其通过大气传输与沉降作用到离污染源远近不同的地表和水体（孙娜，2007），是一类具有致癌和致畸的活性持久性有毒物（CostantionoJP，RedomondCK，BeardenA，1995；OanhNHK，1999）。

目前用于颗粒物中PAHs来源识别并解析的方法主要有比值法、轮廓图法、特征化合物法、多元统计法和化学质量平衡模型（CMB）解析法等。

不同城市之间大气中多环芳烃的主要污染源是有差别的。

如北京地区气溶胶中多环芳烃的主要污染源为煤燃烧（曾凡刚，2002）；而南方城市澳门则主要为机动车的尾气排放（祁士华，2002）。

美国环保局在1979年公布的16种优先监测的多环芳烃，即萘（NAP）、二氢苊（ACE）、苊（ACY）、芴（FLO）、菲（PHE）、葸（ANT）、荧蒽（nA）、芘（PYR）、苯并[a]蒽（BaA）、屈（CHR）、苯并[b]荧蒽（BbF）、苯并[k]荧蒽（BkF）、苯并[a]芘（BaP）、茚并（1，2，3一cd）芘（IcdP）、二苯并（ah）蒽（DahA）以及苯并[g，h，i]茈（BghiP）。

不同来源的多环芳烃在化合物的组成特征上有一定的差异（李军，张干，祁士华，2004；张树才，王学军，2007）。

1．2．2苔藓对PAHs的富集机制

目前尚未有报道说明苔藓能自身产生PAHs（KraussM，WilckeW，MartiusCH，2005），因此苔藓植物体内的PAHs主要来自于外界环境。

大气污染物可以通过气相和颗粒相两种形态进入苔藓体内。

植物叶片的蜡脂类物质可以吸收气态的PAHs；同时植物叶片可以截留大气颗粒物，通过干、湿沉降到达植物叶片的颗粒物中的PAHs能够通过表皮气孔进入叶片内部。

．

PAHs在植物．大气界面问交换的机理主要包括两个方面：

（1）气相PAHs在大气和植物问的分配作用；

（2）大气气溶胶吸附的PAHs直接沉降到植物体上。

其中分配作用是PAHs进入植物体的主要机理（王小萍，2008）。

PAHs在空气和植物叶片脂类物质中的分配行为与其在窄气和辛醇中的分配行为相似，因此，许多研究将辛醇作为植物脂类物质的替代物，来考察植物对POPs的吸收（KompP，MaLachlanMS，1997）。

McLachlanlgl，（1999）根据

与

（

为正辛醇-空气分配系数；

为POPs在植物相和气相中浓度的比值）问的关系，得出POPs在不同植物叶片表面的吸收机制：

的POPs主要以气态形式存在，叶片对其富集主要以气相吸收为主，叶片中POPs易于与空气中POPs浓度达到平衡；

介于

和

之间的POPs，叶片的吸收主要受POPs向叶面扩散速率的限制，以限制性吸附为主；

的POPs，由于饱和蒸气压较低，易于吸附在颗粒物上，植物对其富集主要受颗粒物沉降的影响。

1．2．3苔藓对PAHs富集的影响因素

Milukaite和Wieder（1998）研究苯并芘在森林中分布时，发现苔藓中的含量与大气沉降量有关；气体和颗粒物的干沉降受到当地条件的影响，在高山地区苔藓中的PAHs的富集同海拔有关，尤其是同风速和当地的植被结构与植物的高度有关，除此之外，还和斜面倾角和云量覆盖率有关（LavoieM，BradleyBL，2003；ErismanJW，DraaijersG，2003）。

苔藓植物虽然主要从大气中吸收营养，但某些种类也可能受到基质的影响，因此用作生物监测评价大气污染状况的苔藓，最好采用附生型苔藓做监测评价材料，以避免因环境因子影响而造成的分析困难（孙守琴，王定勇，2004）。

但研究表明，在实际工作中，常难采集附生型苔藓，在环境条件一致的情况下，可用其它生长类型的苔藓如土生型苔藓代替（项汀，陈舒泛，1989）。

2苔藓植物监测环境中PAHs污染系统的特点

2．1监测环境中PAHs污染典型的物种

苔藓植物分布广泛，种类繁多，不同种类的苔藓对大气污染物的富集能力不同。

目前，用作监测大气重金属污染的苔藓植物主要有自齿泥炭藓（Sphagnumrigensohnii）、塔藓（1tyloconumsplendens）、赤茎藓（Pleuroziumshreberi）、桧叶金发藓（Polytrichumuniperinum）、密叶绢藓（Entodomcompressus）等（孙守琴，王定勇，2004）。

欧洲国家进行大规模采样分析时，推荐以下两种为最佳：

塔藓（tyloconumsplendens）、赤茎藓（Pleuroziumshreberi）。

塔藓1970s即被广泛用于评估环境质量（Grodziska,K，1978）。

3苔藓监测环境中PAHs污染的研究状况

苔藓用于大气污染监测可以涉及到多领域，既可以是跨国的、多国家的联合监测、全国范围的监测，还可以是区域性的监测（城市、工业区等）。

在时间上可以实行季节性监测、全年监测、连续多年监测等。

根据监测结果，绘制大气污染的时间曲线，空间曲线等。

3．1国外大气中PAHs污染监测

八十年代初期苔藓开始被应用于监测大气中有机污染物沉降（Thomas,W&Herrmann,R，1980）。

初期大多数研究对象主要集中干有机氯农药，杀虫剂，多氯联苯等有机污染物，后逐步涉及到PAHs的研究。

E.OtvSs和Sharma（2004）等在用苔藓测匈牙利大气沉降中PAHs指出，在城市释放到环境中PAHs大部分是来自于机动车辆和当地的工业。

没有迹象表明苔藓中的元素富集和PAHs有着很大的相关性，苔藓中积累的PAHs基本上是4环以下的，四环以上的PAHs含量不到百分之一，这是因为四环以上的PAHs是难挥发的物质，它一般存在于固相中，形成颗粒状而不能运动较长的距离（HauutalaEL,RekilaR,TarhanenJ，1995；OrtinskiR，2002）。

E．OtvosI（2004）等在研究时发现随着离交通主干道的距离的变化，苔藓中的PAHs一般是随着距离的递增而递减。

Knulst和Wesding（1995）在研究中把苔藓作为短期暴露指示物来监测地方性和远距离大气有机物污染。

Agnieszka副指出不同的苔藓对PAHs的富集能力是有不同的。

RenatoGerdol（2002）等利用苔藓监测意大利北部城市和农村大气中的有机污染物和无机污染物一文中指出，有机污染物（PAHs）和无机污染物（金属）没有一定的相关性，表明它们来自于不同的发射源。

并且大气中的PAHs的沉降在城市附近是最多。

3．2国内的PAHs污染的监测

在国内开展用苔藓来监测大气中的PAHs的研究比较少，目前刘向（2005）等利用大灰藓监测了南岭北坡的PAHs，研究表明大灰藓作为被动采样器对大气中的PAHs有很好的指示作用，南岭北坡的PAHs主要来自于异地大气迁移和大气沉降。

随着海拔的升高，大多数PAHs浓度出现明显的下降趋势，其相对变化率表现出逐渐增大的趋势，初步指示了大气颗粒物的迁移在高度上的变化规律。

徐春晖（2010）等分析庐山南北坡中PAHs污染特征，研究表明而低分子量PAHs在南北坡含量水平相当，说明夏冬两季大气输送对庐山及其周边平原地区包括鄱阳湖体的PAHs贡献量相当。

庐山地区苔藓中PAHs的梯度分布受当地经济旅游发展和地形地势的综合影响，分布特征性较不明显。

4苔藓对环境中PAHs污染研究的展望

利用苔鲜植物监测大气PAHs污染具有广阔的研究前景。

目前已有的研究报道要集中在通过定量分析符藓植物样本中污染物水平指示局部、区域范围内的环境质量，或依此反映污染物的时空分布。

但在苔藓植物对PAHs的富集机制和生理特性的研究上尚几不够深入。

因此呵进一步结合生物化学，植物生理学，生物地理学等学科方法，通过对苔藓植物的生长特征，污染环境巾的各项生理指标等方面进一步深入综合研究苔藓植物对大气PAHs生物临测作用，充分发挥苔藓植物的生物监测价值。

植物可以吸收、吸附大气中的污染物，并通过自身的代谢作用，将这些有毒物质转化为无毒或将其持留在体内，实现了大气污染的生物修复，降低或避免污染物对人。

大气污染的植物修复过程可以是直接的，也可以是间接的，或者两者同时存在（骆永明，查宏光，宋静，2002），近年来，环境污染的治理开始逐渐向生物修复的方向发展，利用植物修复技术来治理大气污染尤其是对近地表大气污染，已经取得了一定的成果，实验研究表明大气中的PAHs约有44种可被植物吸收，植物还可以吸收空气中的苯、甲苯、三氯乙烯等有机污染物，从而降低污染物在大气中的浓度或消除污染（魏海英，方炎明，2004）。

应加大用苔藓对PAHs这类持久有机污染物的生物修复的研究。

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