二氧化硫污染对植物影响的研究进展

　　摘要：随着大量矿物质燃料的大量使用，产生了大量的SO2。我国SO2的排放量逐年上升，研究SO2对环境的污染及其作用显得尤为重要，本文将就SO2污染对植物的影响研究进展做相关方面的分析，希望藉此能对提升我国SO2污染防治研究提供思路。
　　关键词：SO2；污染；植物；进展
　　一、前言
　　环境问题一直是人们关心的问题，而保护环境防止大气污染是环境问题中的一个重要课题。大气污染的重要污染物之一是S02气体，燃煤、燃油、有色金属冶炼及硫燃烧等都会排出大量的SO2，近年来我国二氧化硫排放总量每年在3000万吨左右，空气污染对农田、庄稼、植物以及人体健康造成了影响，经专家测算，每排放一吨二氧化硫造成的经济损失约为2万元人民币。
　　SO2是一种有刺激性气味的无色酸性气体，易溶于水，生成亚硫酸，S02接触植物叶片时，从气孔扩散至叶肉组织，进入细胞后和水发生反应，形成亚硫酸和亚硫酸根离子，从而对叶肉组织造成破坏，叶片水分减少，叶绿素a与叶绿素b比值变小，糖类和氨基酸减少，叶片失绿，叶面出现黄褐色、土黄、浅黄色等伤斑，严重时细胞发生质壁分离。叶片逐渐枯焦。时间一长使植物死亡。工业上规定，空气中SO2含量不得超过0.02mg／L，SO2气体在空气中含量过多，易形成酸雨，酸雨会损坏森林植被，对自然生态系统会造成严重的危害。
　　二、研究进展分析
　　当前SO2污染对植物影响研究主要集中在以下几个方面。
　　1. 对植物具体部位的影响研究
　　我国早期的研究方法主要是野外观察和田间调查。因此当时主要进行症状学的研究。此外，还观察到SO2污染引起作物产量和生长的下降。近20年来，采用熏气装置和先进的分析技术，SO2对植物的毒害作用的研究获得了长足的发展，在伤害症状、伤害阁值、对超微结构、生长发育和生理生化指标的影响以及伤害机理等方面取得较为一致的意见。
　　在仪慧兰的二氧化硫对大麦幼苗的氧化损伤研究中，以大麦为材料，研究SO2水合物NaHSO3．Na2SO3混合液(1：3，mmol•L-1；mmol•L-1)对大麦幼苗的氧化损伤效应。结果表明，大麦幼苗的牛长受SO2水合物浓度和作用时间的影响，低浓度促进幼苗牛长，高浓度抑制生长，抑制效应随作用时间的延长而增强；在胁迫6d后，大麦叶组织中的超氧化物歧化酶(SOD)和符胱甘肽过氧化物酶(GSH-Px)活性增高，还原型谷胱甘肽(GSH)含量I二升。加入外源抗氧化剂抗坏血酸(AsA)后，SO2水合物对大麦幼苗生长的抑制效应得到缓解，膜脂过氧化产物丙二醛(MDA)含量降低。研究结果表明：SO2水合物处理能引起大麦幼苗氧化胁迫，诱导抗氧化酶表达增强、活性氧清除能力提高，但活性氧的增加又会引起细胞氧化损伤，SO2对植物的伤害与其对细胞的氧化损伤有关[1]。
　　2. 不同植物对SO2污染的外在反应
　　二氧化硫污染可使农作物芽、叶呈现伤斑，直接影响叶片的光合作用，从而抑制生长发育。长期排放二氧化硫形成的酸雨可使土壤酸化，使土壤中有机物的分解和氮的固定受到抑制，与土壤颗粒结合的钙、镁、钾等营养元素受到强化淋溶，从而使土壤贫瘠化。上述情形均会使农作物产量降低[2]。
　　二氧化硫污染，植物的可见伤害首先表现在叶片上。可见症状主要表现在各种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。产生伤斑的叶片，首先是功能叶片。危害较重时，则其他叶片也出现伤斑。伤斑一般在气孔周围形成，形状有点状、块状及线条状等。受伤害的坏死斑叶片正反两面均可出现[3]。
　　受二氧化硫危害后，水稻谷粒小、秕粒多，谷壳色泽变淡，或变漂白；白菜、菠菜、油麦菜出现灰白斑或黄白斑；韭菜、油菜、豌豆叶出现淡黄色或黄浆色斑块。
　　3. 不同浓度下植物对SO2污染的反应
　　在李利红的文章二氧化硫暴露对拟南芥叶片形态和生理生化指标的影响中，通过采用室内培养及密闭箱静态熏气方法，研究了不同浓度s0：暴露对拟南芥叶片形态和生理生化指标的影响。结果显示，拟南芥暴露于SO214d后，叶面气孔开度变小。浓度10mg•m-3组促进植株生长发育，SOD和CAT活性无明显改变，30mg•m-3组3种酶活性呈诱导性增高，其中POD增幅最大，SO2浓度90mg•m-3时，CAT活性被抑制，二醛(MDA)含量增加，株高、叶片数和叶片面积显著降低，可溶性蛋白含量减少，叶片出现明显可见伤害。研究结果表明，在低浓度条件下，拟南芥能够通过调节气孔开放、细胞抗氧化酶活性等使植株适应SO2胁迫，但是高浓度SO2暴露会引起细胞氧化损伤，影响植物生长发育[4]。
　　4. 研究采取的技术手段进展
　　传统的试验方法一般是比较简单的。例如在密闭的广口瓶中通过燃烧硫份来观察其中叶片颜色或状态的变化。随着科学技术手段的提高，目前对植物影响研究这一块有了更新的技术，能够客观真实的反应植物在受到二氧化硫污染影响的各项生理指标。其中有以下几种常见的测试指标方法。
　　叶绿素荧光参数Fv／Fm(光系统Ⅱ最大光化学效率)和∅psⅡ。(通过光系统II线性电子传递的量子效率)由便携式荧光测定仪(PAM-2100，Germany)测定和计算。测定前将植物离体叶片暗适应30min。其中，Fv／Fm=(Fm-Fo)/Fm，∅psⅡ=1-Fs/Fm。这里，Fm和Fo分别代表暗适应后的最大和初始荧光，Fm代表光适应后的最大荧光，Fs是稳态荧光[5]。
　　使用便携式荧光测定仪测量快速光强响应曲线。相对电子传递速率的计算公式为：rETR=∅psⅡ×PAR×0.5×0．84。其中，PAR代表不同的光化光强度(μmolm-2s-1)。光化光强系列包括99，104，170，260，395，588，809，1181，1821μmolm-2s-1)，在其照射10s后分别测量叶片的rETR值并自动记录，绘制成快速光响应曲线[6]。
　　以80％的丙酮浸提叶圆片，用紫外分光光度计(UV-3802，Unico)于663、645和440nnl处测量总叶绿素含量、叶绿素a和b含量、类胡萝卜素总量，并计算叶绿素a/b、类胡萝卜素与叶绿素含量的比值[7]。
　　二、 SO2污染对植物影响未来发展趋势
　　1. 由宏观向微观方向发展
　　二氧化硫对植物影响的研究将从宏观的和表观的角度走向深层次和机理性研究。研究表明，S02进入植物体后在细胞内首先转化为HSO3-和SO32-，之后SO32-被氧化成SO42-，在此氧化过程中产生活性氧，如•OH、O2-和H2O2等。研究将向着更加广阔的未知微观角度进发，探究细胞、酶甚至是分子结构的机理和原理。
　　2. 监测植物对SO2污染适应性与微进化的研究
　　环境污染虽然能使某些植物种类消失于污染地带，但大多数植物程度不同地都具有一
　　定的抗性，在污染环境中程度不同地仍能生长繁衍。在选种情况下，植物种群已经经历了
　　一个被选择和种群重建过程，此时的种群在生理生化特性和遗传特征等方面已经同原来的
　　种群发生了很太的改变，产生了渐变群、生态型；时间较长时，抗性基因型也将产生。抗
　　性在一定程度上具有遗传性，从而可以进行代间传递。很长时间以来，人们关注的都是环境污染的短期急性效应和直接的破坏作用，很少从生物的长期适应和进化的角度上思考着一问题。近年来，西方国家的研究者开始关注这一问题，但所积累的资料也是报有限的，对认识这些问题尚无一个全面的框架[8]。国内该方面的研究工作开展很少。抗污染适应进化的研究为污染条件下提高生物生产力提供理论保证，为污染条件下物种多样性的保持提供新的理论依据。因此，今后加强这方面的研究具有很大的现实意义。
　　四、结语
　　二氧化硫污染对植物的影响研究对于我们加强对其污染途径、污染机理以及污染产生的危害有了更深一步的认识，这对于促进环境保护具有重要的意义，希望广大的科技工作者能进一步推动我国在这一方面研究的进步，促进整体研究水平的提升。
　　参考文献
　　[I]陈小琳．上海市大气二氧化硫污染与常见呼吸道慢性疾病的关系[J1．中国慢性病预防与控制，1994，9(2)：259—287．
　　[2]郑淑颖．二氧化硫污染对植物影响研究进展[J]．生态科学，2000，19(1)：60—64．
　　[3]贾健，阚海东，陈秉衡，等．上海市闸北区大气污染与死亡率的病例交叉研究[J]．环境与健康杂志，2005(3)：279—282．
　　[4]安爱萍郭琳芳董蕙青．我国大气污染及气象因素对人体健康影响的研究进展[J]．环境与职业医学，2000，19(1)：60—64．
　　[5]WtiffelM，l-laberle=inI，FollmannHInactivationofthioredoxinbysulfiteions【J】．FEBSLeft，1990，268：146--148．
　　[6]RennenbergHThesignificanceofhigherplantsintheemksionofsulphurcompoundsfromterrestrialecosystems[c]nSharkeyTD，HollandEAMooneyHATraceGasEmissionsbyPlants．SanDiego：AcademicPress，1991：217-260．
　　[7]OkpoduCM，AlscherRG，GrabauE气etaLPhysiobgicakbiochemicalandmoleculareffectsofsulfurdioxide【J】．JPlantPhysiot,1996，148：309--316．
　　[8]Veliovic•JovanovicS，mgerW，HeberUInhibitionofphoto—synthesis，staulationofzeaxanthinformationandacidificationinleavesbyS02andreversaloftheseeffects【J】．Planta，1991，191：365—376．
　　