当前世界环境

介绍

空气污染是快速工业化和城市化不可避免的有害副产品，它对人类和植物群落都造成了各种有害影响。自工业化开始以来，空气质量已成为一个主要的环境问题，导致更多的气体和颗粒污染物释放到大气中¹。在包括印度在内的亚洲国家，不断增长的城市人口增长，工业活动和汽车交通造成了空气质量的严重恶化，被认为是最危险的，因为它的控制比任何其他类型的环境问题更复杂，其改善是不可行的物理和化学方法^2、3。而适宜树种的人工林则被认为是最适宜的防治技术之一。在植物中，空气质量差对叶片的影响往往很明显，叶片通常是大量污染物的最丰富和最明显的初级受体，为污染物的撞击、吸收和积累提供了巨大的面积，从而降低了环境中的污染物水平⁴。

植物对各种毒素的敏感性和耐受性各不相同，因此它们的特性有助于将它们用作监测大气污染的生物指标⁵。因此，植物的生物监测现在被认为是评估空气污染影响的重要工具⁶。为了适应不断恶化的空气质量，即逆境，植物在形态发生明显变化之前，会经历许多生理生化变化。每种植物在其叶面吸收和吸附污染物的能力差异很大，这取决于几种生化、生理和形态特征⁷。根据抗坏血酸、叶绿素、叶片提取物pH值和相对含水量等生化参数计算APTI，以确定植物对空气污染的耐受性和敏感性，是评价影响和对抗这些影响的有效方法^8、9。由于工业化和城市化现在已经成为经济的生活方式，喜马偕尔邦也不例外。因此，本研究旨在通过对工业地区耐霾植物的APTI评价，筛选出工业地区耐霾植物，从而筛选出适宜种植的工业地区耐霾植物，呼吸优质空气。

材料与方法

这项研究是在喜马偕尔邦的主要工业区进行的，该工业区位于Shiwalik山脉山麓的巴迪。这个工业城镇位于旁遮普和哈拉亚纳邦的边界。它位于索兰区的西南部，在索兰以西约45公里处。对巴迪工业区进行了详细的调查，研究了该地区工业和植被的分布情况。根据区域内产业分布情况，选取了距产业集群中心位置(0-100米)、(100-200米)、(200-400米)、(400-800米)、(> 800米)5个距离。为了比较不同距离下的效果，以大于800m的场地为对照。在每一距离，常见的树种即Azadirachta indica、黄檀和白头翁被选中。总共有45种处理组合被重复了4次，即在工业中心的所有方向上每个距离都进行了4次重复。在每个复制下考虑四棵树。分别在夏季(3 - 4月)、季风(7 - 8月)和冬季(11 - 12月)三个季节进行观测。

样品收集和分析

为了保持均匀性，选取了等生态条件下生长的成熟植物作为研究对象。为了评估APTI，我们在早晨采集了所选树种的完全成熟叶片。收集到的叶片样品被运送到实验室进行进一步的冷冻箱分析，并使用以下标准程序分析各种生理和生化参数，即抗坏血酸¹⁰，总叶绿素含量¹¹，叶提取物pH值¹²相对含水量¹³

抗坏血酸

为了估计所选植物的叶片抗坏血酸含量，取10g样品。样品在偏磷酸(3%)中均质并过滤。用偏磷酸(3%)将滤液调至100ml。按照官方农业化学家协会规定的标准程序，取10ml等分液，对标准染料进行滴定，直至终点为粉红色¹⁰抗坏血酸含量以毫克/克(mg g)表示¹。)

总叶绿素

为了估算叶片的总叶绿素含量，取叶片样品10mg，用7ml二甲基亚砜匀浆，在60-65℃的烘箱中保存30-35min。对样品进行过滤，用二甲基亚砜将样品体积调至25ml。用分光光度计在663nm和645nm处测量吸光度，利用Hiscox和Istaelstam给出的公式估算叶绿素¹¹

在那里;

V是萃取物的体积

A为细胞内光路长度(通常为1cm)

W为样本权值

一个₆₄₅吸光度在645nm处

一个₆₆₃吸光度在663nm处

叶提取物pH值

采用Barrs和Weatherly提出的方法分析样品的叶提取物pH值¹²。鲜叶样(10g)用去离子水(50ml)均质，收集离心后的上清液，用数字pH计测定pH。

相对含水量

用Singh提出的方法估算了样品的相对含水量¹³用下式计算

在那里;

RWC为相对含水量(%)

FW为叶片样品鲜重

DW为叶片样品干重

TW为叶样膨胀重

空气污染容忍指数(APTI)

基于叶片生化参数的空气污染耐受指数采用Singh和Rao给出的公式计算¹⁴。

在那里;

A是抗坏血酸(mg g)¹叶样)

T为总叶绿素(mg g)¹叶样)

P为叶片样品提取液的pH值

R为叶片样品的相对含水量(%)

统计分析

采用OP stat软件对结果进行RBD析因分析，并采用LSD对治疗方法进行比较。

结果与讨论

对植物叶片的所有生化参数及所得的APTI进行计算和分析后，得出如下结果，并将数据的平均值以表格形式给出。

抗坏血酸含量

生长在巴迪工业中心周围的植物品种在叶片抗坏血酸含量上表现出显著的差异(表1)。值得注意的是，抗坏血酸含量最高为8.42 mg g¹被记录在A.indica紧随其后的是l . leucocephala(6.58毫克/克¹)，最低为5.08 mg g¹被注意到d . sissoo。这个范围内的抗坏血酸答:籼稻也被Trapathiet al。¹⁵。叶片中抗坏血酸含量较高A.indica与其他物种相比，可能是由于它对空气污染和其他压力的适应能力更高。叶片抗坏血酸的增加也可能是由于树木防御机制的改善，据报道，不同植物的防御机制也各不相同¹⁶。结果与Cocklin的结论一致¹⁷和Aguiar-Silva等。¹⁸他主张植物抗坏血酸含量高是其抗污染能力的标志。不同季节叶片抗坏血酸含量在5.74 ~ 7.73 mg g之间变化¹。抗坏血酸含量最高为7.73 mg g¹在夏季被注意到，其次是冬季(6.61 mg g¹)和雨天(5.74毫克/克)¹)季节。所选树种叶片中抗坏血酸的较高产量可能是由于夏季、冬季和雨季相对较多的胁迫条件所致。抗坏血酸含量的季节变化与Jyothi和Jaya的研究结果一致¹⁹。不同距离生长的树种叶片抗坏血酸含量在5.98 ~ 7.43 mg g之间¹随着离工业区中心枢纽距离的增加而减少。抗坏血酸含量最高，为7.43 mg g¹抗坏血酸含量从远近顺序为0-100 > 100-200 > 200-400 > 400-800 > 800 m(对照)。Baddi地区工业附近(0 ~ 100 m)的高污染可能加速了所选树种叶片抗坏血酸含量的增加，这可能是该树种抵御污染负荷应激的防御机制的一部分。结果与Bhattacharya的发现一致等。^20.他们还记录了污染地区植物叶片中抗坏血酸的含量较高。所有树种抗坏血酸含量的污染负荷依赖性增加也可能是由于SO光氧化过程中活性氧(ROS)的产生速率增加₂所以_3.亚硫酸盐是从哪里产生的₂正如Aghajanzadeh所注意到的et al。²¹。物种x季节与距离的交互作用也有统计学意义，最高含量为10.05 mg g¹被记录在答:籼稻夏季生长距离为0 ~ 100 m，其次为9.66和9.55 mg g¹同一季节、同一距离的最低含量为3.89 mg g¹被记录在d . sissoo在雨季的控制地点。

叶绿素含量

喜马偕尔邦工业中心周边生长的部分植物叶片叶绿素含量变化显著。叶片叶绿素含量最高，为1.59 mg g¹被记录在l . leucocephala紧随其后的是d . sissoo(1.51 mg g¹)，而最低摄入量为1.36毫克¹)被注意到答:籼稻。(表2)结果与Katiyar和Dubey的研究结果一致²²和Ninave等。²³同样，一年四季对工业区树木叶片叶绿素含量也有显著影响。叶绿素含量最高为2.51 mg g¹是1.11 mg g¹冬季含量最低(0.84 mg g)¹)。Jyothi和Jaya也得到了类似的结果¹⁹他们还报告了植物在雨季、冬季和夏季叶绿素含量较高。雨季叶绿素含量较高，这可能是由于叶片表面的尘埃颗粒被冲洗掉，大气污染程度低，土壤水分充足所致。冬季叶绿素含量低可能与污染程度高、温度胁迫、光照强度低和光周期短有关。与工业中心不同位置生长的树木叶片叶绿素含量存在显著差异。离工业中心不同距离生长的树木叶片叶绿素含量在1.20 ~ 1.76 mg g之间¹叶片叶绿素随距离的增加而增加，顺序为0-100 < 100-200 < 200-400 < 400-800 < 800 m(对照)。结果与Mir一致等。²⁴还有特里帕蒂和高塔姆²⁵他们还在研究中观察到，高水平的汽车污染减少了路边植物叶片中的叶绿素色素沉着。目前的结果也与Wang和Lu的观察结果一致²⁶和Karmakaret al。²⁷品种、季节和距离的三向互作对叶片叶绿素含量的影响有统计学意义，最高的叶片叶绿素含量为3.14 mg g¹在雨季有记录吗d . sissoo生长远离工业区，即> 800m(对照)，而最小(0.60 mg g¹)在夏季的几个月被注意到答:籼稻离工业越来越近，即在0-100米的距离。所有树种叶片叶绿素含量均随离工业中心距离的增加和夏、冬季胁迫期至雨季的增加而增加。

表1:叶片抗坏血酸含量的季节变化(mg g1工业区内生长在不同距离(m)的植物种类 点击这里查看表格

表2叶片叶绿素含量的季节变化(mg g1工业区内生长在不同距离(m)的植物种类 点击这里查看表格

叶提取物pH值

所研究的叶提取物pH值的显著变化见表3。叶提取物pH值最高的是答:籼稻(6.36)，在统计上与d . sissoo(6.32)和最小值(6.25)记录在l . leucocephala。结果与Horaginamani的观点一致等。²⁸谁报告了相同范围的叶提取物pH值d . sissoo。各树种叶提取物pH值均以雨季最高(6.48)，夏季最低(6.06)，且依次为雨季>冬季>夏季。雨季pH值较高，为6.48，可能是雨水对酸性污染物的冲刷作用所致。Jyothi和Jaya¹⁹季风季节pH值最高，冬季逐渐降低，夏季最低。离工业中心不同距离生长的树种叶片pH值在6.20 ~ 6.43之间。生长在非污染场地(对照)的树木，即距离超过800 m的树木，其叶片pH值最高(6.43)，因此在统计上与(6.32)相当，而0-100 m的树木的叶片pH值最低(6.20)，但在统计上与距离工业中心100-200 m的树木相当。pH值随距离的增加而增加，其顺序为0-100 < 100-200 < 200-400 < 400-800，这可能是由于工业附近的污染负荷更大，导致树木的叶片酸度更高。结果与Singare和Talpade的发现一致²⁹还有Subramani和Devaanandan^30.他们报告说，pH值随着交通污染的增加呈指数下降，并向酸性范围漂移。物种、季节和距离对叶提取物pH的交互作用无统计学意义。

叶片相对含水量

在巴迪工业区内及周边生长的树种相对含水量差异较大(表4)，树种相对含水量在65.69 ~ 67.63%之间。最高的相对水量为67.63%d . sissoo紧随其后的是答:籼稻(66.66%)，而最低的是65.69%l . leucocephala。这些结果与Nwadinigwe的结果相似³¹谁报告相对含水量是由于植物物种之间的差异。的最大相对含水量d . sissoo可能是由于它对污染的容忍性。这些结果与Gholami的发现是一致的et al。³²谁报告说，在污染条件下，蒸腾速率往往很高，因此，植物对相对含水量的维持可能决定其对污染的相对耐受性。同样，季节对所选树木叶片相对含水量也有显著影响。雨季相对含水量最高，为80.10%，其次为冬季(64.43%)，夏季最低，为55.45%。这一趋势与Jyothi和Jaya报告的结果一致¹⁹他们还观察到季风季节的相对含水量最高，其次是冬季和雨季。在工业区内，生长在不同距离上的树木叶片的相对含水量存在显著差异。不同距离生长的植物叶片相对含水量随距工业区中心枢纽距离的增加而降低，其大小顺序为0-100 > 100-200 > 200-400 > 400-800 >对照。在工业中心附近(0 ~ 100 m)相对含水量较高可能是由于较高的污染负荷，这可能导致叶片含水量增加，以维持胁迫条件下原生质的渗透性。这与Jyothi和Jaya的研究结果一致¹⁹Who报道了通过提高叶片相对含水量来适应污染条件的植物。Tanee也报告了类似的结果et al。³³谁指出受污染地点的植物吸收更多的水分，这可能是植物承受环境污染影响的一种生理机制。研究得出结论，在雨季d . sissoo在0 ~ 100 m距离处生长的相对含水量为86.05%，显著高于其他处理组合。物种x季节与距离的交互作用表明，相对含水量最小值为48.45%答:籼稻在夏季，在未受污染的地点(对照)，在统计上发现与d . sissoo和答:籼稻夏季在对照地和400-800米处种植。

表3:工业区内不同生长距离(m)植物叶片提取物pH值的季节变化 点击这里查看表格

表4:工业区内不同距离(m)生长的植物品种叶片相对含水量(%)的季节变化 点击这里查看表格

空气污染容忍指数(APTI)

在工业区内及其周围生长的树木中答:籼稻不论季节和距离，APTI值最高，为13.08，其次为l . leucocephal(11.61)和D .sissoo(10.68)。的APTI最高答:籼稻(13.08)表明其对空气污染的容忍度较高(表5)¹⁴报道指数值较高的树木对空气污染的耐受性较强，可作为控制污染的汇，指数值较低的树木耐受性较弱，可用于指示空气污染程度。

Gholami也报告了类似的结果et al。³²和Loheet al。³⁴APTI是一种物种依赖的植物属性，表达了植物应对污染胁迫的内在能力。Karthiyayini也报道了一个地区树木对空气污染物的耐受性的变化等³⁵阿格贝尔和埃西法里恩³⁶贝古姆和哈里克里希纳³⁷。所选植物APTI的季节变化也很显著。APTI值在雨季最高，为13.14，其次是冬季(11.38)和夏季(10.86)。生长在距巴迪工业中心不同距离的树种APTI值也表现出显著差异。生长在0 ~ 100 m距离的树木APTI值最大，为12.58。而对照地(> 800 m)最小值为10.91。这一结果与Randhi和Reddy的发现一致³⁸他们发现，在被污染的环境中，树木的生存能力会提高，对空气污染的耐受性也会提高。远离工业中心和控制点生长的植物APTI值相对较低，可能与工业污染水平较低有关。在3个被选物种中，物种x季节与距离的交互作用具有显著的统计学意义答:籼稻雨季生长在0 ~ 100 m范围内的APTI值最高，为14.98。另一方面，在的情况下，APTI值最小为8.30D.sissoo夏季在对照地(> 800 m)生长。

表5:工业区内不同生长距离(m)植物品种叶片APTI的季节变化 点击这里查看表格

结论

与生长在更远的地方的植物相比，生长在工业区附近的植物通过调节其生化参数来提高对空气污染的耐受性。相对A.indica因此，应推荐在喜马偕尔邦工业区发展绿化带。

鸣谢

作者感谢环境科学系、Y.S Parmar UHF博士、Nauni、Solan提供了必要的设施，并对迪恩林业学院为开展这项研究提供资金支持表示衷心的感谢。

参考文献

1. Bhatnakar A D, Rao P S, Gaghate D G, Nema P₂以及印度大孟买地区工业排放的有毒物质。大气环境。39: 3851-3864 (2005)
   CrossRef
2. 匿名的。年度报告。世界银行(2009)
3. Kulkarni S D, Ingawale A.印度奥兰加巴德Waluj工业区几种常见树种对空气污染的生物监测。国际环境科学与技术研究杂志4(4): 102-106 (2014)
4. Escobedo F J, Wagner J E, Nowak D J.智利圣地亚哥利用城市森林改善空气质量政策的成本效益分析。环境杂志管理86: 148-157 (2008)
   CrossRef
5. 饶德宁。二氧化硫污染对植物的危害，特别是熏蒸和降水，《大气污染控制研讨会论文集》。印度空气污染控制协会，新德里。印度:1:91-96 (1983)
6. 王晓明，王晓明，王晓明，等。工业园区周边陆生植物空气污染耐受指数研究。国际现代研究与评论杂志2(1): 1-7 (2014)
7. Seyyednejad S M, Majdian K, Koochak H和Niknejad M.伊朗南部工业区周边部分工厂空气污染耐受指数。亚洲生物科学杂志[4]: 300-305 (2011)
   CrossRef
8. Chauhan A和Joshi P c。环境空气污染物对城市和工业区附近小麦和芥菜作物生长的影响。纽约科学杂志3(2): 52-58 (2010)
9. Ogunkunle C O, Suleiman L B, Oyedeji S, Awotoye O O, Fatoba P .环境健康生物监测中一些树种空气污染耐受指数和预期性能指数的评价。农林复合经营系统89: 447-454 (2015)
   CrossRef
10. 分析化学家的官方分析方法，13^th(W. Horwitz主编)。分析化学家协会83: 617-623 (1980)
11. 李建军，李建军，李建军，等。一种不经浸渍法提取叶绿素的方法。加拿大植物学杂志57: 1332-1334 (1979)
    CrossRef
12. Barrs H D和Weatherly P E.叶片水分亏缺相对浊度技术的再检验。澳大利亚生物科学杂志.15: 413-42 (1962)
    CrossRef
13. 实用植物生理学。Kalyari出版商。新德里(1977年)
14. Singh S K, Rao D N.植物对空气污染的耐受性评价。报告:在印度理工学院举行的空气污染控制研讨会。Pp . 218-224 (1983)
15. Tripathi A, Mahima, Tiwari P B和Singh D.印度莫拉达巴德市一些树木的空气污染耐受指数评估。环境生物学杂志30(4): 545-550 (2009)
16. 程凤英，王晓明，王晓明，等。叶片细胞外抗坏血酸与抗坏血酸的关系_3.两个大豆品种的耐受性。环境污染。15: 355-362 (2007)
    CrossRef
17. 李建平。抗坏血酸在植物中的作用及其生物合成研究进展。植物、细胞与环境。24: 383-394 (2001)
    CrossRef
18. Aguiar-Silva C, Brandao S E, Domingos M, Bulbovas P.大西洋森林原生树种暴露于空气污染物和季节性热带气候下对氧化应激耐受性增强的抗氧化反应。生态指标。63: 154-164 (2016)
19. Jyothi J S和Jaya D S。喀拉拉邦蒂鲁万塔普兰邦路边选定植物的空气污染耐受指数评价。环境生物学杂志31: 379-386 (2010)
20. Bhattacharya T, Fadadu B, Chakraborty S和Bhattacharya P.印度阿南德市街道和树叶沉积粉尘的重金属浓度。化学科学研究杂志1(5): 61-66 (2012)
21. 李建军，李建军，李建军，等₂S和SO₂芥菜和油菜作为硫源:硫吸收和同化的调控。环境与实验植物学。124: 1-10 (2016)
22. Katiyar V和Dubey P S.几种热带树种叶片发育两个阶段的二氧化硫敏感性。印第安纳州环境与毒理学杂志11:78 -81 (2001)
23. Ninave S Y, Chaudhari P R, Gajghate D G, Tarar J L, A D。植物作为空气污染指标的生化特征。环境污染与毒理学公报67(1): 133-140 (2001)
24. Mir Q A, Yazdani T, Kumar A, Narain K, Yunus M.车辆污染与某些林荫道树木色素含量。污染的研究27:59 - 63 (2008)
25. M.植物生化参数作为空气污染的指标。环境生物学杂志28: 127-132 (2007)
26. 王晓坤，卢文忠。空气污染指数的季节变化:香港个案研究。光化层63: 1261-1272 (2006)
27. Karmakar D, Malik N, Padh P k。工业空气污染对金合欢生化参数的影响。近代科学研究杂志5(4): 29-33 (2016)
28. Horaginamani Sirajuddin M, Ravichandran M和Kamdod Abdul Samad M.城市绿化带发展中植物物种的空气污染耐受性。世界环境生物科学杂志1(1): 51-54 (2012)
29. Singare P U and Talpade M s。基于空气污染耐受指数法的几种植物对路边汽车污染胁迫的生理反应。国际植物研究杂志3(2): 9-16 (2013)
30. S.空气污染容忍指数在空气质量评价中的应用。国际药学和药物科学杂志7(7): 216-221 (2015)
31. Nwadinigwe A O.尼日利亚埃努古州阿马工业园区周围一些工厂的空气污染耐受指数。非洲生物技术杂志13(11): 1231-1236 (2014)
32. Gholami A, Mojiri A和Amini H。利用几种植物对阿夫哈兹地区大气污染耐受指数的调查。动物与植物科学杂志26(2): 475-480 (2016)
33. Tanee F B G, Albert E, Amadi B R.尼日利亚哈科特港植物生化特性及耐空气污染指数应用科学与技术学报4(34): 4835-4845 (2014)
    CrossRef
34. Lohe R N, Tyagi B, Singh V, Tyagi P K, Khanna D R和Bhutiani R.几种陆生植物污染耐受指数的比较研究。全球环境科学与管理杂志1(4): 315-324 (2015)
35. Karthiyayini R, Ponnammal N R和Joseph R.泰米尔纳德邦哥印拜陀- Ooty高速公路附近工业培训学院地区某些植物的空气污染耐受指数。民意调查围岩的研究24(2): 363-365 (2005)
36. Agbaire P . O.尼日利亚三角洲州Erhoike-Kokori石油勘探点周围一些植物的空气污染耐受指数(APTI)。国际物理科学杂志4(6): 366-368 (2009)
37. Begum A和Harikrishna S.对印度南班加罗尔三个工业地点一些树种吸收空气污染物的评价。欧洲化学杂志7(1): 151-156 (2010)
    CrossRef
38. 刘建军，刘建军。城市环境中植物的耐受性评价——以印度海得拉巴为例。环境研究与技术国际杂志。2(4): 300-304 (2012)