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利用红花羊蹄甲（Bauhinia variegate）生理生
化指标指示大气污染
李 路
（南宁市旭升环保科技有限公司，广西 南宁 530000）

【摘 要】在大气主要污染物 SO2、NOX作用下，绿色植物的生理生化指标会受到不同程度的影响。本文选择广西南宁市
四个城市功能区——振宁花园、中华北湖路口、广西师范学院、青秀山公园，作为研究地点，采集各功能区共有常见植物红花
羊蹄甲（Bauhinia variegate）进行取样分析，分析植物叶片中的叶绿素含量、可溶性蛋白含量、过氧化物酶（POD）活性、超氧
化物岐化酶（SOD）活性，对指标进行统计学分析，以此了解植物的生理生化指标与大气污染程度的相关性。研究表明，在四
个功能区中，植物叶绿素的含量、可溶性蛋白的含量、POD活性、SOD活性均具有显著性的差异，其测定值分别在 8.22mg/l～
13.57mg/l，2.31mg/g～3.05mg/g、1.83 u/(g.min)～2.57 u/(g.min)、42.54 u/g～100.87u/g之间；与大气污染的相关系数分别为 0.69、
0.96、0.99、0.97。通过研究分析表明，红花羊蹄甲中的叶绿素含量、可溶性蛋白含量、过氧化物酶活性、超氧化物岐化酶活性
与大气污染的程度具有一定的相关性，可以用于指示大气污染。
【关键词】大气污染；二氧化硫；氮氧化物；环境监测
【中图分类号】X51 【文献标识码】A 【文章编号】1008-1151(2013)06-0088-04
Application of Bauhinia variegate’s Physiological and Biochemical to Indicating the
Air Pollution
Abstract: Air pollution has great effects on the physiological and biochemical parameters of plants, and can show how heavy the air
pollution. In this paper, we chose four different function areas in Nanning city, which are Zhenning garden, ZhonghuaBeihu crossing,
Guangxi teacher’s education university,and Qingxiu mountain park and collected Bauhinia variegate‘s leaves. The Chlorophyll content,
Soluble protein content, peroxidase (POD) activity, and the Superoxide Dismutase (SOD) activity in the plants leaves were analyzed. The
results show that the chlorophyll content, the soluble protein content, the POD, the SOD in the four functions had remarkable difference.
The measured value ranged from 8.22 to 13.57mg/l, from 2.31 to 3.05mg/g, from1.83 to 2.57 u/(g.min), from 42.54 to100.87u/g. The
correlation coefficient between the content and the air pollution were 0.69, 0.96, 0.99, and 0.99. It’s concluded that Bauhinia variegate‘s
Chlorophyll content,Soluble protein content,Peroxidase(POD) activity,and the Superoxide Dismutase(SOD) activity can show the degree
of air pllution.
Key words: Air pollution；SO2；NOX；Environmental Monitoring

大气污染日益严重，地球生态环境不断恶化，已引起了
世界各国的广泛关注。植物是生物圈生态系统的重要成员，
大气污染使植物赖以生存的环境发生变化。植物的参与使环
境污染的生态影响更为复杂，植物需要不断地从环境吸收生
存必需的水分和矿物质，通过光合作用与大气环境进行大量
的气体交换，同时大气环境中的污染物通过干、湿沉降于植
物的表面，气态物可以在植物进行气体交换的时进入植物体
内，在细胞表面溶解而被吸收，沉降到植物体表面的可溶性
化合物通过渗透、扩散，为植物细胞所吸收，污染物可在植
物体内发生累积，当达到一定浓度后将对植物产生有害影响，
使植物体内的某些成分发生变化，甚至引起植物死亡。
通常敏感植物对环境污染具有反应最快、最容易受害、
最先发出污染信息并出现污染症状。利用植物对环境（大气）
污染的反应， 监测有害气体的成分和含量以了解大气环境质
量状况， 称为环境污染的植物检测。利用植物监测环境污染
在 20 世纪初就引起了生态学家的重视。多力坤等研究了近百
年来，常用大气污染指示植物的选择与利用，根据植物的受
害症状确定环境污染物，在叶片含污量估测环境污染程度方
面积累了很多资料，但多数研究大气污染对植物表面特征的
影响。李维典等的研究表明污染物对植物的伤害作用,首先表
总第 15 卷 166 期 大 众 科 技 Vol.15 No.6
2013 年 6月 Popular Science & Technology June 2013
【收稿日期】2013-05-16
【作者简介】李路（1983－），男，供职于南宁市旭升环保科技有限公司。
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现在对酶活性的影响,继而发生细胞和组织的坏死。
本文主要对南宁市四个城市功能区中的红花羊蹄甲植物
进行取样，分析其叶片中的叶绿素含量、可溶性蛋白含量、
过氧化物酶活性、超氧化物岐化酶活性等生理生化指标，通
过统计学分析指标与大气污染的相关性，判断红花羊蹄甲是
否能指示大气污染轻重程度。
1 材料与方法
1.1 监测地点和植物材料选取
1.1.1 采样地点和其特征
选取广西南宁市四个城市功能区，如表 1：

表 1 采样点的设置
采样点
编号
采样地点 功能区 特征
A
南宁市振宁花
园
工业生
产区
位于南宁市西南面，距南宁市化工有限公司
1200m、广西赖氨酸厂 1700m。
B
南宁市中华北
湖路口
交通区
位于南宁市中北部，是南宁市主要交通要道
之一
C 广西师范学院
文教生
活区
位于南宁市中部，偏东南方向为南宁市卷烟
厂
D 南宁市青秀山
清洁对
照区
被称为城市“绿肺”，位于南宁市东南面约五
公里，四周无工厂

1.1.2 大气污染物监测方法
选择三个晴天静风的早上 9:00～12：00 对南宁市中华北
湖路口、广西师范学院、青秀山三个功能区进行大气监测，
测定其大气中 SO2及 NO2的浓度，每个功能区监测四次，每次
监测三个小时。
1.2 实验材料
1.2.1 实验植物
红花羊蹄甲（Bauhinia variegate）、常绿乔木。
1.2.2 植物样品采集、保存
分别在各功能区随机选择红花羊蹄甲（Bauhinia
variegate）树木五株，采集树冠中部向阳面距地面约 2米高
处的同龄嫩叶片，采集后放入 4℃冰箱中待处理，并于 15 小
时内进行实验测定。
1.2.3 植物生理生化指标测定方法
（1）叶绿素的测定
参见植物生物学实验指导叶绿素的测定方法。
（2）可溶性蛋白的测定方法
参见植物生理生化实验技术于指导的可溶性蛋白质的测
定。
（3）过氧化物酶活性测定方法
参见植物生理生化实验技术于指导的过氧化物酶的测定
方法。
（4）超氧化物歧化酶活性测定方法
参见植物生理生化实验技术于指导的超氧化物歧化酶的
测定方法。
1.3 数据统计分析方法
（1）将测定得到的数值运用正态分布分析，将不符合统
计检验的数值舍去，确定以后分析所需的数值。
（2）运用 LINSET，分析过氧化物酶活性中反应时间内
的吸光度的变化值。
（3）运用 ANOVA，分析各功能区间的植物生理生化指标
是否具有显著性差异。
（4）运用回归方法，分析植物各生理生化指标与大气污
染的相关系数，得出回归方程。
2 结果与讨论
2.1 SO2、氮氧化物浓度测定结果
表 2 为四个城市功能区大气质量测定结果。其中北湖中
华路口、广西师范学院、青秀山三个监测点大气污染物的实
时测定的结果，振宁花园的大气质量是由南宁市环保局提供
的环境公报提供。
从表 2 可以得出，振宁花园的 SO2 浓度最高为 0.0842
mg/m3，青秀山的 SO2 最低为 0.002 mg/m3。中华北湖路口的
NOX 浓度最高为 0.0528 mg/m3，青秀山的 NOX 浓度最低为
0.0058 mg/m3。青秀山大气质量达到一级标准，是一类区，
作为参照点；振宁花园市南宁市工业区，SO2浓度接近三级标
准，是三类区，是 SO2 重度污染区；中华北湖路口是南宁市
重要的交通要道，NOX浓度接近于二级标准，属于二类区属于
交通居民混合区，是 NOX 重度污染区；广西师范学院属于文
化区，偏东南方向为南宁市卷烟厂，大气质量达到一级标准，
但是相比青秀山高。

表 2 各监测点大气污染物的浓度 mg/m3
振宁花园 中华北湖路口 广西师范学院 青秀山
二氧化硫 0.0842 0.024 0.020 0.002
二氧化氮 0.027 0.0528 0.021 0.0058

2.2 红花羊蹄甲叶绿素含量及其影响因素
叶绿素是植物光合作用的重要色素，叶绿素的下降会使
光合作用能力降低，合成的有机物减少，生活力降低，对逆
境的抗性减弱，更容易受到危害。叶绿素含量的变化，既可
反映植物叶片光合作用功能的强弱，也可用以表征逆境胁迫
下植物组织器官的衰老状况。一定浓度的 SO2 对绿化植物及
农作物的生长、发育有不同程度的影响，如 SO2 对叶绿素具
有漂白作用，使叶绿素分子降解为无光合作用的脱镁色素，
且它的光谱特征也产生变化而导致叶片萎黄，致使光合作用
和生长发育受抑制。
表 3 是对各功能区监测点的红花羊蹄甲的叶绿素各项指
标测定的结果。可以看出，Ca 最高的是广西师范学院为
9.08mg/l，最低的是振宁花园为 5.57 mg/l；Cb 最高的是广
西师范学院为 3.99mg/l，最低为振宁花园为 2.65 mg/l；CT
最高的为广西师范学院为 13.57mg/l，最低为振宁花园为
- 90 -
8.22mg/l。同时，从图 2中可以发现，红花羊蹄甲的 Ca、Cb、
CT 随着 SO2、NOX浓度的升高，先升高后下降，说明低浓度的
SO2、NOX对红花羊蹄甲的叶绿素的增长起到一定的促进作用。
经方差分析，表明各功能区的 Ca、CT 具有显著性差异，
而 Cb 则没具有显著性差异。经线性回归分析，叶绿素的 Ca、
CT 指标与 SO2都呈负相关性，即随着污染物浓度的降低而升
高，相关系数 Rca=－0.75，RCT＝－0.71；叶绿素的 Ca、CT 指
标与 NOX 也呈负相关性，即随着污染物浓度的降低而升高，
相关系数 Rca＝－0.39，RCT＝－0.36。同时，叶绿素 Ca、CT
指标受 SO2、NOX两者综合影响的相关系数 R2=0.75 明显大于
与 SO2、NOX相关系数的平方值，但是，从测定结果上分析，
叶绿素指标值的变化主要呈负相关性，所以受综合影响的相
关系数肯定比分别与 SO2、NOX相关系数要小。由于叶绿素 Ca、
CT 指标与的 NOX相关系数明显比与 SO2的小，所以 NOX的影响
占主要优势，即受红花羊蹄甲的叶绿素受 NOX的影响较大。

表 3 叶绿素各指标的测定结果
振宁花园 中华北湖路口 广西师范学院 青秀山
叶 绿 素 a 浓 度
(FW)Ca mg/l
5.57±0.25 7.07±0.27 9.08±0.91 7.40±0.62
叶 绿 素 b 浓 度
(FW)Cb mg/l
2.65±0.48 3.31±0.46 3.99±0.36 2.97±0.25
叶绿素浓度(FW)CT
mg/l
8.22±0.78 10.38±0.69 13.57±1.57 10.37±1.07
注：“±”后为偏离度,下同









图 2 叶绿素各指标的浓度

2.3 红花羊蹄甲可溶性蛋白浓度及其影响因素
植物体内的可溶性蛋白大多是参与各种代谢的酶类，测
定其含量是了解植物体总体代谢的一个重要指标，是研究酶
活性的一个重要项目。
从表 4 和图 3可以看出，中华北湖路口的可溶性蛋白含
量明显比其它三个功能区高。其中，中华北湖路口含量最高
为 3.12mg/g，青秀山的最低为 2.31mg/g。高浓度的 NOX可能
促进红花羊蹄甲可溶性蛋白的含量增长。
通过方差分析，得出 F = 13.70 > Fcrit = 2.77，说明
各城市功能区之间红花羊蹄甲可溶性蛋白含量具有显著性差
异。通过回归分析，红花羊蹄甲的可溶性蛋白的含量与 NOX
的相关系数 0.95 大于 SO2浓度的相关系数 0.85，说明 NOX对
红花羊蹄甲的影响大于 SO2 的影响。而可溶性蛋白含量与大
气污染程度的相关系数 R＝0.96 与 NOX浓度的相关系数基本
相同，所以，红花羊蹄甲的可溶性蛋白的含量在 SO2、NOX的
综合影响与单因素的影响基本一致，随污染物浓度的降低而
降低。因此，可以利用红花羊蹄甲的可溶性蛋白的含量指示
大气污染程度和 NOX污染的程度。

表 4 可溶性蛋白含量测定结果的平均值
振宁花园 中华北湖路口 广西师范学院 青秀山
可溶性蛋白含量
(FW) mg/g
3.12±1.14 3.56±1.06 2.36±1.31 2.31±1.11


图 3 可溶性蛋白的含量

2.4 红花羊蹄甲过氧化物酶（POD）含量及其影响
因素
过氧化物酶是植物在逆境条件下酶促防御系统的关键酶
之一，它与超氧化物歧化酶、过氧化氢酶相互协配合，清除
过剩的自由基，使体内自由基维持在 1 个正常的动态水平，
以提高植物的抗逆性。过氧化物酶是一种氧化还原酶，在植
物体内普遍存在，它对各种不良环境反应十分灵敏。屠立莉
等的研究证明植物经SO2熏气后过氧化物酶的活性明显提高。
赵素达的研究表明自然环境中的大气污染物 SO2，也会明显提
高植物体内过氧化物酶的活性。
从表 5 和图 4可以看出，振宁花园的过氧化物酶的活性
最 高 达 到 2.57u/(g.min) ， 其 次 为 中 华 北 湖 路 口
2.05u/(g.min)、广西师范学院 1.90u/(g.min)、青秀山 1.85
u/(g.min)。
通过方差分析，可知 F = 2.80 > Fcrit=1.00，说明各
功能区红花羊蹄甲的过氧化物酶活性具有显著性差异，可能
受到大气污染的影响。通过回归分析，各功能区的红花羊蹄
甲的过氧化物酶活性与 SO2 浓度的相关系数 RSO2＝0.89，与
NOX浓度的相关系数 RNOX＝0.51，而过氧化物酶活性与大气污
染的相关系数 R＝0.995。由于 R> R SO2 >RNOX，所以与大气污
染的相关性更为显著。因此，随着大气污染程度的降低，过
氧化物酶的活性逐渐降低。所以，红花羊蹄甲的过氧化物酶
的活性可以用于指示大气污染的程度。

表 5 过氧化物酶的活性测定


振宁花园 中华路段 广西师范学院 青秀山
过氧化物酶的
（FW）活性 u/(g.min)
2.57±1.15 2.05±0.65 1.90±0.76 1.83±0.81
叶绿素指标的测定
16
14
12
10
8
6
4
2
0
A B C D
Ca mg/l
Cb mg/l
CT mg/l
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图 4 过氧化物酶的活性

2.5 氮氧化物浓度对超氧化物歧化酶（SOD）的影响
超氧化物歧化酶(SOD)在需氧原核生物和真核生物中广
泛存在，是活性氧清除系统中第一个发挥作用的抗氧化酶。
植物正常代谢过程和在各种环境胁迫下均能产生活性氧和自
由基的累积引起细胞结构和功能的破坏。SOD 歧化超氧物阴
离子自由基生成化氢和分子氧，在保护细胞免受氧化损伤过
程中具有十分重要的作用。刘天兵，冯宗炜研究表明 SO2 使
植物 SOD 活性提高。SOD 作用是清除植物体内的超氧自由基，
而 SO2可引起超氧自由基增加。

表 6 各功能区超氧化物岐化酶活性
振宁花园 中华路段 广西师范学院 青秀山
超氧化物歧化酶活性
（FW）u/g
100.87±5.80 93.02±8.00 62.75±20.76 42.54±29.83









图 5 超氧化物酶的测定

从表 6 和图 5中可以看出，振宁花园的超氧化物歧化酶
的含量最高 100.87u/g，中华北湖路口为 93.02 u/g，广西师
范学院为 62.75u/g，青秀山为 42.54 u/g。
经方差分析，F = 19.50 > Fcrit =2.78，说明各城市功
能区红花羊蹄甲的 SOD 活性具有显著性差异。同时，经线性
回归分析，红花羊蹄甲 SOD 活性与 SO2浓度的相关系数 RSO2＝
0.97，SOD 活性与 NOX浓度相关系数 RNOX＝0.90，而 SOD 活性
与大气污染程度的相关系数 R＝0.99，而 R>R SO2>RNOX，说明
SOD 活性与大气污染物程度具有极高的正相关性。同时，R
与 RSO2相差不大，说明 SOD 活性与 SO2浓度也具有显著的相关
性，与刘天兵，冯宗炜对水杉在 SO2的作用下植物体内的 SOD
活性升高相符。因此，各功能区的红花羊蹄甲（Bauhinia
variegate）的 SOD 活性变化与大气污染程度显著相关，随着
污染物浓度的增大而提高。因此，可以利用红花羊蹄甲的 SOD
活性指示大气污染和 SO2的污染。
3 结论
植物对大气污染的响应是多方面的，即使没有明显的伤
害症状，也会在植物的生理生化特性上表现出不同程度的变
化。实验的结果表明，在大气主要污染物 SO2、NOX不同污染
程度的条件下，对各功能区的红花羊蹄甲的生理生化指标具
有一定的影响。
（1）随着污染程度的增大，叶绿素 Ca、CT 含量先增大
后减少，可溶性蛋白的含量逐渐下降，过氧化物酶（POD）的
活性逐渐提高，超氧化物歧化酶（SOD）的活性提高。因此，
可以利用红花羊蹄甲的叶绿素 Ca、CT 含量指示大气中 NOX的
污染程度；利用可溶性蛋白的含量指示大气污染和大气中 NOX
的污染程度；利用 POD 的活性指示大气污染程度；可以利用
SOD 活性指示大气污染和 SO2的污染。所以，可以利用红花羊
蹄甲的生理生化指标指示大气污染的程度。
（2）从清洁对照区青秀山到污染最严重的振宁花园，红
花羊蹄甲的各项生理生化指标都发生了相应的可测的变化。
通过方差和回归分析分析，红花羊蹄甲的各生理生化指标与
大气污染物 SO2、NOX的浓度具有明显的相关性，随着污染物
浓度的变化而变化。说明红花羊蹄甲对大气污染较敏感，有
利于监测大气污染和 SO2、NOX的污染程度。

【参 考 文 献】
[1] 张金平,刘清竹.植物对大气污染物的反应及其在环境监
测中的应用[J].洛阳师专学报,1998,17(2).
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（责任编辑 唐津平）

超氧化物岐化酶（SOD）活性测定
120
100
80
60
40
20
0
SO
D活
性
（
u/
g）
SOD 活性
A B C D
过氧化物酶（POD）活性测定
3
2.5
2
1.5
1
0.5
0
A B C D
酶
活
性
u/
(g
.m
in
)
过氧化物酶活性