全 文 ：第 3 卷第 3 期 湖南生态科学学报 Vol． 3 No． 3
2 0 1 6 年 9 月
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Journal of Hunan Ecological Science Sep． 2016
收稿日期:2016 － 09 － 02
基金项目:湖南省教育厅科学研究项目资助(编号:13C242) ;衡阳市科技发展计划项目(编号:2014KS43) ;湖南省林业科技创新计划项目(编
号:XLK201629)
作者简介:刘伟才(1984 －) ，男，硕士，讲师，研究方向:环境生物监测及污染治理．
文章编号:2095 － 7300(2016)03 － 012 － 05
灰藓属植物对衡阳市大气重金属污染的监测作用
刘伟才
(湖南环境生物职业技术学院 园林学院，湖南 衡阳 421005)
摘 要:研究主要是利用灰藓属植物大灰藓(Hypnum plumaeforme)对衡阳市内有代表性的区域大气重金属污染进
行监测，分别选取了工业区、文教区、居民区、休闲旅游区 4 个功能区，采用原子吸收光谱法对样品中 Cu、Hg、Cd、
Pb、Zn等 6 重金属元素含量进行测定．结果:Cu、Hg、Cd、Pb、Zn、Cr在 4 个监测点的含量范围依次为 10． 211 ug /g ～
20． 824 ug /g，0． 515 ug /g ～ 0． 931 ug /g，0． 326 ug /g ～ 1． 669 ug /g，22． 746 ug /g ～ 51． 625 ug /g，101． 745 ug /g ～ 123． 221
ug /g，3． 617 ug /g ～ 15． 822 ug /g，单一重金属污染指数值范围依次是:1． 564 ～ 3． 198，1． 702 ～ 3． 089，0． 895 ～ 4． 675，
2． 247 ～ 5. 102，1． 574 ～ 1． 987，1． 997 ～ 8． 726．结论:利用灰藓属植物监测衡阳市大气重金属污染，Cr污染最严重，各
监测点的重金属污染程度最严重的是松木工业园．图 1，表 4，参 13．
关键词:大灰藓;重金属;污染;监测
中图分类号:X173 文献标识码:A
苔藓植物属苔藓植物门一类结构简单的植物，
无真正的根，只有由单列细胞组成的假根，无维管
束组织，植物体与土壤等基质接触少，因此其生长
所需的营养物质通过体表从空气获取［1］，研究表
明，苔藓植物对环境污染因子的变化极为敏感［2］，
因此，现在已经作为一种良好的大气污染指示植物．
随着城市化、工业化等进程的加快，环境重金
属污染日益严重，苔藓植物以其独特的生理和代谢
特征，是一类重要的大气重金属污染指示植物［3］，
其重金属元素含量同该元素的环境浓度及沉积率
之间具有良好的相关性［4］，常被用来监测环境重金
属污染物质及污染程度的变化［5］． 目前，衡阳市尚
无利用苔藓植物监测环境重金属污染的研究报道．
研究以灰藓属(Hypnum)苔藓植物大灰藓(Hypnum
plumaeforme Wils)为材料，选择衡阳市中心城区及
城郊的 4 个样点，利用藓类大气环境监测中常用的
苔袋法［6］，对市区大气重金属污染状况进行了测
定，并对实验结果进行了分析，有助于了解衡阳市
大气环境重金属的污染情况，也为利用苔藓植物开
展环境监测提供基础资料．
1 材料与方法
1． 1 研究地区
衡阳位于湖南省中南部，湘江中游，衡山之南．
地处东经 110°3216″ ～ 113°1632″，北纬 26°0705″
～ 27°2824″．总面积15 310 hm2，城区面积 120 hm2，
是中南地区重要工业城市，属亚热带季风气候，四
季分明，降水充足．
1． 2 材料
监测用的材料采用大气重金属污染监测常用藓
类—大灰藓(H． plumaeforme Wils)［7］采自南岳衡山国
家级自然保护区．苔藓采回后，清洗干净去除杂质，保
留鲜活部分，先用浓度为 1%硝酸溶液浸泡，再用去离
子水清洗三次，放置在清洁的干燥架上让其自然风干，
用尼龙筛网(网眼 2． 0 mm ×2. 0 mm)做成 15. 5 cm ×6．
5 cm的矩形袋子，在硝酸溶液中浸泡并清洗干净，一端
开口，装入 4． 0 g左右风干的苔藓，封住袋口．制作过程
中戴一次性乳胶手套，以避免污染．
1． 3 实验设计
将衡阳市城区划分为工业区、文教区、居民区、
休闲旅游区 4 类区域，各监测点设置详见表 1，把准
备好的藓袋分别在 4 个监测点挂好，对照点选择南
岳衡山国家级自然保护区，藓袋因地制宜的选择悬
挂物，保证完全暴露于空气中，上方不能有遮盖物，
离地面高度 6 m 左右． 每点布设 3 袋(含对照组) ，
编号并贴上标签，悬挂时间为 2 个月，具体时间为
2016 年 3 月 20 日 ～ 5 月 20 日．
表 1 衡阳市大气重金属监测布点表
Tab． 1 The table of monitoring sites of atmospheric heavy metals in Hengyang City
功能区 工业区 文教区 居民区 休闲旅游区 对照区
监测点 松木工业园 南华大学 蒸湘区太平小区 南湖公园 南岳衡山国家级自然保护区
1． 4 样品处理
(1)烘干． 将苔藓放入 101A 型干燥箱内，温度
保持 50 ℃烘干 48 h．
(2)研磨．将烘好的样品自然冷却至室温，分别
研磨，存放于干净封口瓶中，备用．
(3)称量．用 AL204 型电子天平，准确称取样品
1 g．
(4)硝化处理．采用“湿法灰化”法，将准确称取
后的样品用 1∶ 4 优级纯 HClO4 和 HNO3 混合溶液
浸泡 48 h，然后，在通风橱内进行过滤，并将滤液在
调温电热板上烘干至呈白色粉末状，加 2 次蒸馏水
溶解，定容于 50 ml容量瓶内，每个样品均做平行双
样，取其平均值作比较．
(5)重金属测定． 利用原子吸收光谱火焰法
(AAS)测定样品中 Cu、Hg、Cd、Pb、Zn、Cr的含量，主
要仪器为瓦里安原子吸收光谱仪(AA240FS) ，并进
行数据分析．
1． 5 统计分析
数据采用 SPSS17. 0 软件进行统计分析，计量资
料是用均数和标准差(x ± s)表示，采用单因素方差
分析法，P ＜ 0. 05 为差异有显著性意义．
2 结果分析
对各监测点苔藓内 Cu、Hg、Cd、Pb、Zn、Cr 的含
量进行测定，具体结果见表 2、图 1，并对单一重金属
进行污染指数分析，结果见表 3、表 4，污染指数
(Contamination factors，CF) ，CF = CM /CB． 其中，CM
为监测样品中元素浓度，CB 为对照组元素浓度． 当
CF ＜1，指示元素来源于自然;当 CF ＞ 1，指示元素
富集，污染可能由人为活动引起．根据 CF 值可划分
污染等级，一般划分为 6 个等级［8-11］，CF ＜ 1，无污
染;1≤CF≤2 拟似污染;2 ＜ CF≤3． 5，轻度污染;3．
5 ＜ CF≤8，中度污染;8 ＜ CF≤27，严重污染;CF ＞
27，极度污染．
从表 2 可知，6 种金属元素在各监测点苔藓内
平均含量均不相同，除南湖公园监测点重金属 Cd
含量略低于对照区外，其他区域重金属含量都高于
对照区，但受污染程度不一． 工业区松木工业园中，
重金属 Zn 含量最高，含量为 123． 221 ug /g，其次为
Pb，含量为 51． 625 ug /g，含量最低为 Hg，含量为
0. 931 ug /g;文教区南华大学，重金属 Zn 含量最高，
含量为 111． 926 ug /g，其次为 Pb，含量为 35． 744
ug /g，含量最低为 Hg，含量为 0． 503 ug /g;居民区蒸
31第 3 卷第 3 期 刘伟才:灰藓属植物对衡阳市大气重金属污染的监测作用
表 2 各监测点苔藓内平均重金属含量比较(ug /g)
Tab． 2 Comparison of average contents of heavy metals in moss at each monitoring point
功能区 监测点 Cu Hg Cd Pb Zn Cr
工业区 松木工业园 20． 824 ± 0． 153a 0． 931 ± 0． 019a 1． 669 ± 0． 059a 51． 625 ± 0． 073a 123． 221 ± 0． 072b 15． 822 ± 0． 029a
文教区 南华大学 12． 894 ± 0． 073b 0． 503 ± 0． 012c 0． 538 ± 0． 01b 35． 744 ± 0． 014c 111． 926 ± 0． 034c 5． 203 ± 0． 009c
居民区 蒸湘区太平小区 11． 637 ± 0． 123c 0． 588 ± 0． 007b 0． 586 ± 0． 01b 39． 424 ± 0． 012b128． 374 ± 0． 014a 4． 667 ± 0． 01d
休闲旅游区 南湖公园 10． 211 ± 0． 112d 0． 515 ± 0． 004c 0． 326 ± 0． 009c 22． 746 ± 0． 014d101． 745 ± 0． 013d 3． 617 ± 0． 009b
对照区
南岳衡山国家级
自然保护区
6． 513 ± 0． 053e 0． 301 ± 0． 009d 0． 363 ± 0． 006c 10． 458 ± 0． 565e 64． 624 ± 0． 014e 1． 814 ± 0． 014e
注:表中同列不同小写字母代表含量具有显著性差异．
Note:In the same line different letters indicate significant difference．
图 1 各样点重金属元素的含量
Fig． 1 Concentrations of heavy metals in sample sites
表 3 各监测点单一重金属污染指数(CF)
Tab． 3 The single heavy metal pollution index of each monitoring point(CF)
污染指数 松木工业园 南华大学 蒸湘区太平小区 南湖公园 平均值 对照点
Cu污染指数 3． 198 1． 980 1． 785 1． 564 2． 132 1． 000
Hg污染指数 3． 089 1． 659 1． 947 1． 702 2． 099 1． 000
Cd污染指数 4． 675 1． 482 1． 617 0． 895 2． 167 1． 000
Pb污染指数 5． 102 3． 530 3． 894 2． 247 3． 693 1． 000
Zn污染指数 1． 907 1． 732 1． 987 1． 574 1． 800 1． 000
Cr污染指数 8． 726 2． 871 2． 576 1． 997 4． 043 1． 000
表 4 各功能区平均重金属污染指数
Tab． 4 Average heavy metal pollution index in each functional area
功能区 工业区 文教区 居民区 休闲旅游区
监测点 松木工业园 南华大学 蒸湘区太平小区 南湖公园
平均污染指数 4． 450 2． 209 2． 301 1． 663
41 湖南生态科学学报 2016 年 9 月
湘区太平小区，重金属 Zn 含量最高，含量为 128．
374 ug /g，其次为 Pb，含量为 39． 424 ug /g，含量最低
为 Cd，含量为 0． 586 ug /g;休闲旅游区南湖公园，重
金属 Zn 含量最高，含量为 101． 745 ug /g，其次为
Pb，含量为 22. 746 ug /g，含量最低为 Cd，含量为 0．
326 ug /g;通过对 4 个功能区与对照组内苔藓样品
重金属含量的方差分析，可知重金属 Cu、Hg、Pb、
Zn、Cr在苔藓植物体内的含量与对照组相比均存在
显著性差异(P ＜ 0. 05) ，重金属 Cd 只有休闲旅游
区与与对照组无显著性差异． 但如果考虑重金属背
景值，换算成污染指数，松木工业园重金属 Cr 的 CF
值最高，达 8． 726，属严重污染． Cd、Pb 的 CF 值属中
度污染，Cu、Hg的 CF值属轻度污染，Zn污染程度最
轻，属拟似污染;南华大学重金属 Pb 的 CF 值最高，
为 3． 530，属中度污染，Cr 的 CF 值属轻度污染，Cu、
Hg、Cd、Zn的 CF值均低于 2，属拟似污染;蒸湘区太
平小区重金属污染情况与南华大学相似，重金属 Pb
为中度污染，Cr属轻度污染，其余都为拟似污染;南
湖公园除重金属 Pb 的 CF 值为 2． 247，属轻度污染
外，其余 5 种元素 CF值均超过 2，属拟似污染．
3 讨 论
从以上分析可知，衡阳市大气主要重金属污染
物为 Cr和 Pb，CF值 3． 5 ＜ CF≤8 达到中度污染级
别，重金属 Cu、Hg、Cd CF值 2 ＜ CF≤3． 5，均为轻度
污染，Zn污染情况最轻，属拟似污染．通过方差分析
发现，除重金属 Cd 在休闲旅游区与对照组无显著
性差异(P ＞ 0． 05)外，其它 5 种重金属与对照组相
比都有显著性差异(P ＜ 0． 05) ，这与衡阳的城市发
展定位有关，一直以来衡阳都是中南地区主要工业
城市，在工业生产中使大气受不同程度的重金属污
染．从功能区来看，重金属的污染程度是工业区 ＞
居民区 ＞ 文教区 ＞ 休闲旅游区，工业区属中度污
染，文教区、居民区属轻度污染，休闲旅游区属拟似
污染，工业区在生产活动中向大气排放污染物，使
其污染情况最为严重． 文教区南华大学与居民区蒸
湘区太平小区都位于市中心区域，主要重金属污染
物为 Pb，此区域为重要交通枢纽区，车流量大，从而
造成 Pb 中度污染，此类污染主要与交通运输相
关［12-13］．休闲旅游区南湖公园，位于衡阳市远郊，受
重金属污染影响程度最低，只有重金属 Pb 达到轻
度污染．综上所述，苔袋法由于具有经济、灵敏、高
效及可持续观测等特点，确定背景浓度后，能直接
体现污染物范围与程度，在环境污染检测中发挥越
来越重要作用．
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Effect of Hypnum Monitoring Atmospheric Heavy Metal Pollution
in Hengyang City
LIU Wei-cai
(Department of Landscape Architecture，Hunan Polytechnic of Environment and Biology，Hengyang 421005，China)
Abstract:Hypnum plumaeforme was used to monitor the regional atmospheric heavy metal pollution
in Hengyang city，among which there were four industrial zones such as cultural and educational areas，
residential areas，leisure and tourism areas selected． The contents of Cu，Hg，Cd，Pb，Zn and other
heavy metal elements in the samples were determined by atomic absorption spectrometry． Ｒesults:The
content range of Cu，Hg，Cd，Pb，Zn and Cr in the four monitoring points was respectively 10． 211 ug /
g ～ 20． 824 ug /g，0． 515 ug /g ～ 0． 931 ug /g，0． 326 ug /g ～ 1． 669 ug /g，22． 746 ug /g ～ 51． 625 ug /g，
101. 745 ug /g ～ 123． 221ug /g，3． 617 ug /g ～ 15． 822 ug /g，and the range of single heavy metal pollution
index was respectively 1． 564 ～ 3． 198，1． 702 ～ 3． 089，0． 895 ～ 4． 675，2． 247 ～ 5． 102，1． 574 ～ 1．
987，1． 997 ～ 8． 726． Conclusion:Hypnum plumaeforme was used to monitor atmospheric heavy metal
pollution in Hengyang City，among which Cr was the most polluted，and the heavy metal pollution in the
Song-mu industrial Park was the most serious in all the monitoring sites． 1fig．，3tabs．，13refs．
Keywords:Hypnum plumaeforme;heavy metals;pollution;monitoring
Biography:LIU Wei-cai，male，born in 1984，master，lecturer，environmental biological monitoring
and pollution control．
61 湖南生态科学学报 2016 年 9 月