环境污染与植物反应

环境污染与植物反应山西师范大学生命学院本章内容环境污染、类型及危害1大气中主要污染物及危害*2大气污染对植物的危害*3植物对大气污染的抗性*4植物对大气污染的生物指示作用*5植物对大气污染的监测作用*67多么美丽、祥和、幽雅清静的环境。别说在此长住，就是在这样的环境中游玩一天，也足以使人尘虑顿消！如果让你生活在这样的一个地方，呼吸这样的空气，喝这样的水，面对这样的乱七八糟的事物，你的心情、你的身体，还有学习等，又会如何呢？1.环境污染、类型及危害环境污染有害物质或有害因子进人环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统的结构与功能发生改变，并对人类或其他生物的正常生存和发展产生不利影响的现象，称之为环境污染。其中引起环境污染的物质或因子称为环境污染物简称污染物，如生产过程中排放的SO2、生活过程中散布出来的各种病原体、火山爆发时释放的粉尘等。污染的类型按本质分按危害原理分按污染对象分毒害性污染阻断性污染（白色污染）富营养化污染大气污染水源污染土壤污染固体废弃物污染物理性污染：光、噪声、电磁波射线等化学性污染：气体、液体、固体1.环境污染、类型及危害1.环境污染、类型及危害有毒物质对生物的毒害有两种方式：Ａ、较高浓度的有毒物质直接危害人和其他生物；Ｂ、较低浓度的有毒物质通过生物富集作用，形成高浓度危害人和其他生物。饮水中含重金属污染物导致人体畸形1.环境污染、类型及危害水俣病事件水俣病是指人或其他动物食用了含有机水银污染的鱼贝类，使有机水银侵入脑神经细胞而引起的一种综合性疾病，是世界上最典型的公害病之一。“水俣病”于1953年首先在日本九州熊本县水俣镇发生，当时由于病因不明，故称之为水俣病。“水俣病事件”是环境污染对人类健康造成危害的典型案例。上图为水俣病患者的手部病症表现1.环境污染、类型及危害污染物中的N、P元素进入水体后，藻类及其它浮游生物大量繁殖，浮游动物死后导致好氧菌大量繁殖引起水中缺氧，并产生H2S、CH4等有毒物质，最后导致鱼虾等水生动物大量死亡。河、湖富营养化常产生水华，海洋富营养化则往往形成“赤潮”。发生了水华的河流发生了赤潮的海洋到处可见的水葫芦，严重的富营养化。在浙江的各地到处能见到重金属重金属一般指密度大于5g／cm3的金属元素。重金属对人的毒性范围很大，如汞(Hg)、六价铬（Cr6＋）、铅（Pb）、砷（As）、镍（Ni）和镉(Cd)毒性大，铜(Cu)、三价铬（Cr3＋）和锌(Zn)毒性较小。微生物不能降解重金属，但重金属在微生物作用下能转化为有机的金属化合物，如甲基汞；微生物也能富集重金属，达到10—1000倍；重金属还可通过食物链逐级富集起来；重金属进入人体后往往蓄积在某些器官中，造成慢性累积中毒。1.环境污染、类型及危害1.环境污染、类型及危害来源污染物直接进入土壤——如各种有害的生活、生产垃圾等。污染物污染水源后随水进入土壤。大气中的污染物降落到土壤。危害妨害土壤中各种生物的生长与活动，导致农作物减产。有毒污染物被农作物吸收后使农产品带毒，危害人与动物的健康。教训20世纪50～70年代，日本神通川流域的冶炼厂排放含镉废水污染河流导致土壤污染，出产的水稻米含镉量高使居民中毒，造成多人惨死。1.环境污染、类型及危害因长期食用含镉的食物而引起的镉中毒环境污染、类型及危害来源人类生产、生活中丢弃的固体废物：工业废物：废石、废砖瓦、边角废料、报废产品等生活垃圾：塑料、玻璃、陶瓷等危害占用宝贵的土地、影响动植物生长；浪费有用的物质资源；腐蚀、分解后释放出有害物质；引起某些有害生物大量繁殖对策：开展废物回收，变废为宝。1.环境污染、类型及危害1.环境污染、类型及危害来源生产噪声：生产中使用各种机器、设备、工具的碰撞、振动等生活噪声：生活中多人大声讲话、唱歌、各种生活用品的碰撞、振动危害对人：损伤听力、干扰睡眠、诱发多种疾病、影响心理健康等。对其他动物：使动物的生理、行为发生改变，影响畜牧业的产量。对策减少噪声的产生：使用产生噪声小的设备，配备消音装置，避免在人们休息时使用强噪声设备等。消除噪声：利用消声材料、绿化带等隔离或消除噪声。1.环境污染、类型及危害1.环境污染、类型及危害来源：人工放射性污染的污染源主要是医用射线源、核武器试验产生的放射性沉降和原子能工业排放的各种放射性废物等。危害：放射性污染对人体会产生直接的近期危害和慢性的长期危害。如长期接受低剂量的射线照射，会引起白血病、各种癌症以及生殖系统病变，甚至留下后遗症或把这些生理病变遗传给后代。由于核工业迅速发展，原子能在工业上的应用剧增。从20世纪70年代以来在前苏联、美国、日本都先后发生过核电站核泄漏事故，给周围的居民带来了深重的灾难。放射性物质飘浮于上空，扩散到很远的区域，造成严重的远期危害效应。例如比较著名的切尔诺贝利事件核泄漏的受害者1.环境污染、类型及危害海洋污染1.环境污染、类型及危害饱受石油泄漏污染危害的鸟类1.环境污染、类型及危害海洋污染大气污染直接对人体健康产生危害，而且影响最为巨大，时间最为久远，也最难以治理。1.环境污染、类型及危害日益严重的空气污染问题已经引起了国家的高度重视大气污染与污染物地球上大气层厚度约l000-1400km，而12km以内的对流层与人类及其他生物的关系最为密切，通常将这层大气称空气。靠近地面l—2km的空气最易造成污染。我国环境空气质量标准中规定的大气污染物有二氧化硫(SO2)、颗粒物、氮氧化物(NOX)、一氧化碳(CO)、臭氧(O3)、铅(Pb)、苯并[α]芘(B[α]P)和氟化物(F)。1.环境污染、类型及危害某些致癌物质诱发鼻咽癌、肺癌等诱发气管炎、肺气肿、哮喘等使人和动物中毒癌变1.环境污染、类型及危害温室效应：CO2吸收地表反射的红外线转化为热量导致气温升高。导致气候恶化引发一系列环境问题。酸雨：废气溶于空中水滴形成酸随雨降落能腐蚀动、植物及露天存放的物品臭氧层破坏：废气与高空臭氧发生化学反应破坏臭氧层，日光中大量紫外线直射地球，危害人和其它生物的健康。植物容易受大气污染的危害，首先是因为它们有庞大的叶面积同空气接触并进行活跃的气体交换。其次，植物不象高等动物那样具有循环系统，可以缓冲外界的影响，为细胞提供比较稳定的内环境。第三，植物一般是固定不变的，不象动物可以避开污染。植物很容易受到大气污染危害2.大气中主要污染物及危害一、急性危害是指在高浓度污染物影响下，短时间内产生的危害，使植物叶子表面产生伤斑，或者直接使叶片枯萎脱落。二、慢性危害是指在低浓度污染物长期影响下产生的危害，使植物叶片褪绿，影响植物生长发育，有时还会出现与急性危害类似的症状。三、不可见危害是指在低浓度污染物影响下，植物外表不出现受害症状，但植物生理已受影响，使植物品质变坏，产量下降。大气污染除对植物的外观和生长发育产生上述直接影响外，还产生间接影响，主要表现为由于植物生长发育减弱，降低了对病虫害的抵抗能力。3.大气污染对植物的危害可以分为急性危害慢性危害和不可见危害三种情况大气污染物中对植物影响较大的是二氧化硫、氟化物、臭氧和乙烯；氮氧化物也会伤害植物，但毒性较小；氯、氨和氯化氢等虽会对植物产生毒害，但一般是由于事故性泄漏引起的，为害范围不大；此外还有空气中的灰尘等。会对植物产生危害的大气污染物3.大气污染对植物的危害二氧化硫是对农业危害最广泛的空气污染物。二氧化硫自古以来作为植物“烟斑”的原因物质对植物产生危害。典型的二氧化硫伤害症状是出现在植物叶片的叶脉间的伤斑，伤斑由漂白引起失绿，逐渐呈棕色坏死。伤斑的形状为不规则的点状、条状或块状坏死区，坏死区和健康组织之间的界限比较分明。棉花杉木1.二氧化硫对植物的影响2011年4月16日9时左右，位于贵州省息烽县小寨坝镇的贵阳中化开磷化肥有限公司二氧化硫废气处理装置一吸泵跳闸，造成二氧化硫气体外排，致使附近居民和学校师生出现头疼、呕吐、流鼻血等症状，入院观察，山上树林本应是绿色的叶子变成枯黄色，田地的蔬菜迅速枯萎。山上的树木大片枯黄田地里枯萎的蔬菜3.大气污染对植物的危害1.二氧化硫对植物的影响有氟化氢、四氟化硅、硅氨酸及氟气等，其中排放量最大、毒性最强的是氟化氢。凡是生产过程中使用冰晶石、含氟磷矿石等原料的工厂，如铝厂、磷肥厂、钢铁厂和玻璃厂等，都可能向大气中排放出氟化物。氟化氢被植物叶子吸收以后，由于卤素的特异活泼性，叶绿素会受到伤害，光合作用长时间地受到抑制，或使某些酶钝化，失去活性。植物受到氟化物气体危害时，出现的症状与SO2受害的症状相似，叶尖、叶缘出现伤斑，受害组织与正常组织之间常形成明显界线，未成熟叶片易受损害，枝梢常枯死。2.氟化物对植物的影响主要有害成分是臭氧、二硫化氮及过氧乙酸硝（PAN）。臭氧可以使葡萄糖氧化，含糖较多的植物对它的抵抗力较小；PAN通过气孔进入叶子，使之收缩、失水，然后充以空气，这种损害可以贯穿整个叶子。光化学烟雾危害植物的症状是：叶片背面变为银白色或古铜色，叶片正面受害部分与正常部分之间有明显横带。随污染物的性质、浓度、排放量和接触时间、植物的品种以及生长期、气象条件的不同而异。气体污染物通常都是经叶背的气孔进入植物体，然后逐渐扩散到海绵组织、栅状组织，破坏叶绿素，使组织脱水坏死；干扰酶的作用，阻碍各种代谢机能，抑制植物的生长。3.氧化烟雾对植物的影响氯的化学活性不如氟。氯进入植物组织中，产生次氯酸，是一种较强的氧化剂。氯使植物受害症状主要是叶尖、叶缘或叶脉间出现或不规则的黄白色浅褐色坏死斑点。氯气对植物的毒害作用较二氧化硫强2～4倍。4.氯气乙烯：乙烯是链式碳氢化合物的代表，它对人体一般无太大的影响，但对植物影响十分强烈。乙烯的一个十分突出的特点，是它同时是植物的内源激素之一，植物本身能产生微量乙烯，控制、调节生长发育过程。当环境大气中乙烯浓度超过一定水平时，就会干扰植物的正常发育，引起许多植物生长异常，落花落果.其他如因工业事故而泄露过量氨气和氯化氢等也会对植物造成很大的危害。乙烯使植物枯萎5.其它气体煤烟粉尘是空气中粉尘的主要成分。工矿企业密集的烟囱和分散在千家万户的炉灶是煤烟粉尘的主要来源。烟尘中大于10微米的煤粒称为降尘，它常在污染源附近降落，在各种作物的嫩叶、新梢、果实等柔嫩组织上形成污斑。叶片上的降尘能影响光合作用、蒸腾作用和呼吸作用正常进行，引起退色，生长不良，甚至死亡。6.空气中的灰尘酸雨（acidrain）是指PH值小于5.6的雨雪或其他形式的降水。雨水被大气中存在的酸性气体污染。酸雨主要是人为的向大气中排放大量酸性物质造成的。我国的酸雨主要是因大量燃烧含硫量高的煤而形成的，多为硫酸雨，少为硝酸，此外，各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。各种机动车排放的尾气污染环境形成酸雨酸雨侵蚀后的森林植物抗大气污染的生理生态基础4.植物对大气污染的抗性从生理生态上看，植物抗大气污染的特征表现在以下几个方面。1)气孔控制：气孔是植物与外界进行气体交换的主要通道，气孔孔隙的变化控制光合作用过程中CO2的吸收和蒸腾作用过程中水分丧失，也控制气态污染物进入植物体的数量和速率。植物对污染物抗性主要取决于植物的气体交换、生长及产量形成等方面。如SO2浓度增高，诱导呼吸作用加强，导致内部CO2浓度提高，引起气孔关闭，从而限制了SO2的吸人量。2)对污染物具有忍耐作用一些植物细胞pH缓冲能力较大，对污染物有一定的抵抗能力;另一些植物的酶对污染物具有耐性，如C4植物的PEP羧化酶对SO32-或HS03-的耐性强，因而能够忍受一定程度的污染。3)具备代谢解毒机制进入到植物体内的一些气体污染物通过生理代谢活动、氧化、自由基的清除或生成其他产物排放出来。如SO2进入植物体内可氧化成S042-而使毒性降低，也可在胱胺酸酶作用下转化成H2S或在半脱落酸酶作用下，HS03-形成H2S而排出。4.植物对大气污染的抗性4)较强的植物恢复生长能力有些植物虽对污染物反应敏感，易出现伤害症状，但其萌生能力强，能很快恢复生长，以此抵抗大气污染。如构树(Broussonetiapapyrifera)在落叶后数天又可长出新叶，