高一丹 劉海榮

摘要：隨著中國汽車保有量的增加，交通污染日趨嚴(yán)重，已成為華北地區(qū)霧霾天氣產(chǎn)生的主要來源之一。本試驗以大葉黃楊為材料，研究交通污染對大葉黃楊葉綠素含量的影響。結(jié)果表明：交通流量能夠表征交通污染的水平；大葉黃楊葉綠素a、b含量以及葉綠素a/b值均為交通污染區(qū)小于對照區(qū)，且隨交通流量的增大而減??；相關(guān)分析表明，大葉黃楊葉綠素a、b含量以及葉綠素a/b值均與交通流量在0.01水平上呈顯著負(fù)相關(guān)。因此，葉綠素含量可以用于監(jiān)測環(huán)境的污染水平。

關(guān)鍵詞：交通污染；大葉黃楊；葉綠素

中圖分類號：S687.9

文獻(xiàn)標(biāo)識號：A 文章編號：1001-4942（2016）02-0041-04

近年來，隨著城市化、工業(yè)化發(fā)展速度加快，京津冀地區(qū)的汽車保有量在全國名列前茅。2014年，在所有城市中，北京以537.1萬輛高居榜首，天津以258.9萬輛名列第七。汽車尾氣排放對當(dāng)?shù)卮髿馕廴镜呢暙I(xiàn)率達(dá)四分之一到三分之一。機(jī)動車的快速發(fā)展加劇了城市環(huán)境污染，特別是中心城區(qū)的空氣污染，交通污染已經(jīng)成為政府、專家關(guān)注的重要問題。然而，目前多數(shù)研究主要集中在污染的綜合治理、污染對人體健康的影響以及污染的實(shí)際監(jiān)測等方面，很少關(guān)注污染對當(dāng)?shù)刂参锏挠绊懞蛡?，以及由此引起的植物各項生理指?biāo)變化與環(huán)境污染的關(guān)系。鑒于此，本試驗以大葉黃楊為研究對象，探討天津不同交通流量道路上大葉黃楊葉片葉綠素含量的動態(tài)變化，以及對空氣污染水平的指示作用，以期為利用植物生理指標(biāo)監(jiān)測空氣污染及對天津市環(huán)境質(zhì)量進(jìn)行評價提供一條有效的生物學(xué)途徑。

1 材料與方法

1.1 研究地概況與樣地選擇

天津地處北溫帶，位于中緯度亞歐大陸東岸，主要?dú)夂蛱卣魇?，四季分明，春季多風(fēng)，干旱少雨；夏季炎熱，雨水集中；秋季氣爽，冷暖適中；冬季寒冷，干燥少雪，年平均氣溫約為14℃，年降水量在360～970mm之間。

本次采樣地點(diǎn)的確定以典型性為原則，在前期充分勘察的基礎(chǔ)上，結(jié)合本次研究的目標(biāo)，選擇天津市河西區(qū)復(fù)康路佟樓（政治活動、國際交往、經(jīng)貿(mào)科技文化交流中心）、河?xùn)|區(qū)香山道（工業(yè)區(qū)）、西青區(qū)津靜路（副食品生產(chǎn)基地之一）、西青區(qū)海泰發(fā)展二路（產(chǎn)業(yè)園區(qū)）、南開區(qū)復(fù)康路手表廠（歷史文化名區(qū)）、和平區(qū)南京路（政治、商貿(mào)、金融、教育、醫(yī)療衛(wèi)生中心）這五大區(qū)的典型道路為采樣地點(diǎn)，所選道路均有大葉黃楊分布，且周圍沒有工廠、建筑工地等污染源，同時選擇天津城建大學(xué)校園、天津?qū)毜聦W(xué)院校園、天津農(nóng)學(xué)院校園作為對照區(qū)的采樣地點(diǎn)。

1.2 研究材料

大葉黃楊（Buxus megistophylla）屬于黃楊科黃楊屬植物，灌木或小喬木，喜光，稍耐陰，有一定耐寒力，在天津地區(qū)需保護(hù)越冬。其冠形優(yōu)美，葉片革質(zhì)或薄革質(zhì)，小枝四棱形，蒴果紅色。經(jīng)常籬植，修剪成球形孤植或叢植，或與金葉女貞、紫葉小檗等搭配栽植，形成有節(jié)奏感的色塊，具有很高的觀賞價值。天津地區(qū)廣泛種植，是道路綠化中重要的樹種之一。

1.3 研究方法

1.3.1 樣本采集 選擇晴朗無風(fēng)天氣采集樣品3次。于同條道路距路緣10m范圍內(nèi)選采大葉黃楊無病蟲害、大小適中、健康成熟葉片（根據(jù)葉片在枝上的著生部位，底端的視為老葉，中部的視為成熟葉，頂端的視為幼葉），從樹冠的內(nèi)外上中下進(jìn)行多點(diǎn)采樣，30片葉為一個樣本，每個采樣點(diǎn)采集5個樣本，小心放人自封袋中，做好標(biāo)記，放人冰盒內(nèi)迅速帶回實(shí)驗室，置4℃冰箱中保存，備葉綠素含量測定。

在對照區(qū)，選擇距路緣10m以上、周圍環(huán)境相對較好的位置進(jìn)行采樣，采樣方法同上。

1.3.2 交通流量統(tǒng)計 選擇天氣晴好適合外出的平日早高峰7：00～9：00和晚高峰17：00～19：00兩個時段進(jìn)行機(jī)動車、人流量和其它（除機(jī)動車和行人以外的其它交通參與者）的統(tǒng)計，每個時段統(tǒng)計th，連續(xù)調(diào)查3天，取平均值作為交通流量統(tǒng)計的依據(jù)。

1.3.3 葉綠素含量測定 參照文獻(xiàn)的方法，結(jié)合實(shí)際情況稍作調(diào)整。

取新鮮葉片，擦凈表面污物，去掉中脈剪碎，混勻。稱取剪碎的鮮樣0.2g，放人研缽中，加少量石英砂和碳酸鈣粉及95%乙醇3mL，研成均漿，再加乙醇10mL，繼續(xù)研磨至組織變白，靜置3～5min。將勻漿轉(zhuǎn)至離心管中，在轉(zhuǎn)速為7000r·min^-1條件下離心10min，收集上清液，記錄提取液體積，并用95%乙醇定容至25mL。把制備好的提取液倒入光徑1cm的比色杯內(nèi)，以95%乙醇為空白，在波長665、649、470nm下測定吸光度。

將測得的吸光值代人下式：Ca=13.95A665-6.88A649；Cb=24.96A649-7.32A665。據(jù)此即可得到葉綠素a、b的濃度（mg·L^-1），葉綠素a、b濃度之和為總?cè)~綠素濃度。根據(jù)下式即求出植物組織中葉綠素含量。

葉綠素含量（mg·g^-1）=（葉綠素濃度×提取液體積×稀釋倍數(shù)）/樣品鮮重

1.4 數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析

本研究所有指標(biāo)均采用Microsoft Excel和SPSS軟件進(jìn)行統(tǒng)計分析。

2 結(jié)果與分析

2.1 道路交通流量分析

本研究將交通參與者分成三大類，分別是機(jī)動車、行人和其它（如自行車、人力三輪車等）。其中機(jī)動車主要是小轎車、出租車、公交車、面包車以及貨車這五類。由表1看出，在調(diào)查時段內(nèi)多數(shù)路段（后三類車個別路段除外）以小轎車流量最大，其次為出租車，再次為公交車、面包車，最后是貨車。六條道路中交通流量最大的是和平區(qū)南京路，為2692輛·h^-1，其中小轎車最多，為2242輛·h^-1，占總數(shù)的83.28%；其次是出租車，占7.05%；公交車占5.05%，面包車占2.60%；貨車最少，僅占2.01%。交通流量最小的是西青區(qū)海泰發(fā)展二路，為682輛·h^-1，約為南京路的四分之一，其中小轎車644輛·h^-1，占總數(shù)的94.43%，其次是出租車26輛·h^-1，公交車、面包車、貨車不足10輛·h^-1。交通流量由大到小依次為：和平區(qū)南京路>南開區(qū)復(fù)康路手表廠>河西區(qū)復(fù)康路佟樓>河?xùn)|區(qū)香山道>西青區(qū)津靜路>西青區(qū)海泰發(fā)展二路>校園。已有研究結(jié)果表明，機(jī)動車車流量與交通污染水平呈顯著正相關(guān)，因此本研究以交通流量表示道路交通污染情況。

2.2 大葉黃楊葉綠素含量分析

葉綠素含量是衡量植物光合能力的一項重要生理指標(biāo)。葉綠素在植物光合作用過程中對光能的傳遞和轉(zhuǎn)換起著非常重要的作用，其中葉綠素a是光反應(yīng)的中心色素分子，而葉綠素b是捕光色素分子。各樣地大葉黃楊葉綠素含量情況見表2。

2.2.1 葉綠素a含量變化 葉綠素a含量對照區(qū)大于污染區(qū)，對照區(qū)為0.62mg·g^-1，污染區(qū)平均為0.35mg·g^-1。污染區(qū)葉綠素a含量最大的為0.56mg·g^-1，位于西青區(qū)海泰發(fā)展二路；最小的為0.14mg·g^-1，位于和平區(qū)南京路，僅為對照區(qū)的22.58%。

2.2.2 葉綠素b含量變化 葉綠素b對照區(qū)為0.24mg·g^-1，污染區(qū)平均為0.15mg·g^-1。污染區(qū)最大值為0.21mg·g^-1，分別位于西青區(qū)海泰發(fā)展二路、西青區(qū)津靜路；其次為0.18mg·g^-1，位于河?xùn)|區(qū)香山道；最小的為0.07mg·g^-1，位于和平區(qū)南京路，僅為最大值的三分之一。

2.2.3 總?cè)~綠素含量變化 總?cè)~綠素（a+b）含量對照區(qū)為0.86mg·g^-1，污染區(qū)平均為0.50mg·g^-1。最大的為0.77mg·g^-1，位于西青區(qū)海泰發(fā)展二路；最小的為0.21mg·g^-1，位于和平區(qū)南京路。

2.2.4 葉綠素a/b值變化 葉綠素a/b值反映植物對光能利用的多少，陽生植物葉綠素a/b值較大，而陰生植物的比值較小。有研究表明，正常情況下，葉綠素a應(yīng)為葉綠素b的3倍。本研究結(jié)果與此不同，在污染區(qū)葉綠素a/b值介于2.00～2.67之間；對照區(qū)（2.58）大于污染區(qū)（2.35），和平區(qū)南京路、南開區(qū)復(fù)康路手表廠最小，其次為河?xùn)|區(qū)香山道、河西區(qū)復(fù)康路佟樓，最后是西青區(qū)津靜路、西青區(qū)海泰發(fā)展二路。

本試驗結(jié)果表明，大葉黃楊葉綠素a、b含量與葉綠素a/b值均為對照區(qū)大于交通污染區(qū)，在交通污染區(qū)上述指標(biāo)均隨交通量的增大而減少。

2.3 葉綠素含量與交通流量之間的相關(guān)性

為進(jìn)一步分析交通流量與葉綠素含量之間的關(guān)系，進(jìn)行二者之間的相關(guān)分析，結(jié)果見表3。表明：葉綠素a、b含量和a/b值均與交通流量在0.01水平（雙側(cè)）上呈顯著負(fù)相關(guān)。這與何健等的研究結(jié)果（交通污染對葉綠素a含量和葉綠素a/b值影響不顯著）完全不同。交通污染中的主要污染物為一氧化碳、碳?xì)浠衔?、氮氧化物、二氧化硫、鉛、懸浮顆粒物等，其中二氧化硫?qū)χ参矬w內(nèi)葉綠素具有漂白作用，使葉綠素降解為無光合活性的脫鎂色素，嚴(yán)重時引起葉片失綠或壞死，影響植物的光合作用；鉛、鎘等重金屬能抑制葉綠素合成，影響植物生物量積累，PM2.5等大氣顆粒物通過影響植物葉片氣孔形態(tài)及分布，間接影響葉綠素的代謝與形成，而抗污染較強(qiáng)的樹種能維持較高的葉綠素含量。

本研究結(jié)果充分說明葉綠素含量是植物對環(huán)境污染反應(yīng)比較敏感的生理指標(biāo)，污染不僅阻礙葉綠素的生成同時還促進(jìn)葉綠素的分解，從而影響植物的光合作用。

3 結(jié)論與討論

交通流量能夠表征交通污染的水平。大葉黃楊葉綠素a、b含量以及葉綠素a/b值均為交通污染區(qū)小于對照區(qū)，且隨交通流量的增大而減小。相關(guān)分析表明，大葉黃楊葉綠素a、b含量以及葉綠素a/b值均與交通流量在0.01水平上呈顯著負(fù)相關(guān)。植物體內(nèi)葉綠素含量能夠反映空氣污染程度和空氣質(zhì)量變化，因此可以用于監(jiān)測環(huán)境污染，也為評價城市空氣污染狀況提供了一個有效的生物監(jiān)測方法。

苔蘚植物因具有獨(dú)特的形態(tài)和生理特征，對空氣污染反應(yīng)十分敏感，已被廣泛用于監(jiān)測城市或地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量與變化。有鑒于此，可以將交通污染對植物各項生理指標(biāo)影響的研究重視起來，開展植物生理指標(biāo)指示或監(jiān)測大氣污染的研究，從而使大氣污染監(jiān)測手段取得更大發(fā)展，使監(jiān)測手段更加多樣化。