藓袋法监测上海市大气重金属和SO污染

摘要

苔藓植物是一种良好环境指示植物。作为生物主动监测方法之一的“藓袋法”，因其具有监测点选择灵活，材料和暴露时间一致等优点，近年来被世界各国广泛用于城市或工业区的大气质量监测和主要污染源的定位。上海是世界著名的大都市，其环境质量及变化倍受关注。为了更好地评估上海市重金属和和SO2污染的时空变化，论文通过比较华东地区常见的苔藓植物的吸附能力，从中筛选合适种类，制成藓袋悬挂于上海各城区和宝山工业区，监测和研究上海市大气污染。本研究不但为上海市大气污染状况的评估提供了科学依据，也为利用“藓袋法”指示城市环境质量和变化提供了实用技术和方法。主要研究结果如下： (1)对18种苔藓和多种种子植物的元素吸附能力进行比较。结果表明，与种子植物相比，苔藓对重金属元素更敏感、吸附能力更强，适合于作为重金属污染的指示植物。不同种类的苔藓植物对元素的富集能力不同，与其植物体形态结构有一定的关系。 (2)以小羽藓(Haplocladium mirophyllum)为材料制成藓袋，从2006年4月6日悬挂于上海市14个区相应的环境监测站内三个月，每月取回样品化验植物体内Cu、Zn、Pb、S元素含量，并分析其与相应大气中SO2API和PM10API的相关性。结果显示，藓袋中重金属和硫在工业区和市区含量较高，郊区较低。PCA分析可把14个监测点根据其污染程度分为4组。各监测点的大气SO2API和PM10API与藓袋内四种元素含量相关性显著，反映了污染的时空变化。 (3)以4种不同苔藓植物为材料制成藓袋，监测宝山区15个样点的重金属和SO2污染。结果表明，羽藓藓袋的吸附能力最强，可用来指示大气污染。藓袋中污染元素含量可以反映大气SO2和重金属污染程度，并分组。同时，分析确定了不同元素的主要污染源和污染的时空变化。 (4)利用藓袋法监测大气污染有很强的应用价值，运用回归分析理论和方法，分别建立了适用于上海市区的回归分析方法的大气SO2 API指数和大气PM10API指数预测公式。 本研究首次采用“藓袋法”监测上海市大气污染。结果进一步说明，苔藓植物是良好的生物指示器，用“藓袋法”监测环境质量，可以识别污染源、反映大气质量状况，揭示大气污染物的时空分布及变化规律，具有一定的推广应用前景。

目录

文摘

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声明

第一章文献综述

1.1大气污染的植物监测

1.1.1我国大气污染现状

1.1.2利用植物指示和监测大气污染

1.1.3利用苔藓植物指示和监测大气污染

1.2苔藓植物监测大气污染物的原理

1.2.1苔藓植物的生理形态特征

1.2.2苔藓植物吸附大气污染物的机理

1.2.3苔藓植物对大气污染物的生理生态反应

1.3藓袋法监测环境污染

1.3.1藓袋法监测环境污染的优点

1.3.2常用的苔藓种类

1.3.3苔藓的预处理

1.3.4藓袋的制作

1.3.5布点原则及暴露时间

1.3.6监测元素

1.3.7元素检测方法

1.3.8实际应用

1.3.9国内外发展情况

1.4苔藓植物监测大气污染的其它方法

1.4.1生态调查法

1.4.2移植比照法(Transplantation)

1.4.3大气净度指示法(Index of atmospheric purity :IAP)

1.4.4忍耐指数测定(Relative tolerance:RT)

1.4.5苔藓测定仪(Bryometer)

1.4.6化学分析法

第二章研究目的意义和内容

2.1研究的目的及意义

2.2主要研究内容

2.2.1不同种类苔藓植物与种子植物对化学元素吸附能力的比较研究

2.2.2藓袋法对上海市大气环境中重金属和SO2污染的指示研究

2.2.3藓袋法监测上海市宝山工业区大气重金属和SO2污染的研究

第三章材料和方法

3.1实验材料

3.2调查区域和样点设置

3.3藓袋的制作

3.4藓袋的悬挂与回收

3.5样品处理与分析

3.5.1苔藓植物体和土壤样品的预处理

3.5.2样品的硝化处理

3.5.3样品的化学分析

3.5.4显微结构的观察

3.6数据分析方法

3.6.1大气污染对照数据来源

3.6.2数据分析

第四章苔藓植物与种子植物对化学元素吸附能力的比较

4.1不同苔藓种类的元素含量及其比较

4.1.1不同种类的苔藓植物对同一种元素的富集能力不同

4.1.2同种苔藓对不同元素的富集能力不同

4.2苔藓植物与相应土样中元素含量分析

4.3苔藓与种子植物体内的元素含量比较

第五章藓袋法研究上海市大气环境中重金属和SO2的时空变化

5.1藓袋内S、Cu、Zn、Pb四种元素含量

5.2监测点污染类型划分

5.3大气污染指数与藓袋内元素含量的相关性分析

5.4大气污染指数与藓袋内元素含量的回归分析

5.4.1大气SO2API指数与藓袋中S元素含量的一元线性回归分析

5.4.2大气PM10API指数与藓袋中Cu、Zn、Pb四种元素含量的多元线性回归分析

5.5藓袋中污染元素含量与大气污染指数的时空变化趋势

第六章藓袋法监测上海市宝山工业区大气重金属和SO2污染

6.1藓袋内S和重金属元素含量

6.1.1藓袋内本底值测定结果

6.1.2回收藓袋中元素含量

6.2不同种类的苔藓植物对元素吸附能力的比较

6.2.1四种苔藓植物体内金属和S元素的净增量

6.2.2四种苔藓植物体显微结构观察

6.3不同监测点污染程度比较

6.3.1不同监测点的载荷因数

6.3.2基于羽藓载荷因数的样点聚类分析

6.4元素的污染源分析确定

6.5藓袋中元素含量与大气SO2、PM10浓度的比较分析

6.5.1相关性分析

6.5.2时空变化趋势

第七章小结与讨论

致谢

参考文献：

硕士期间撰写和发表的论文