全 文 ：用紫露草微核技术监测土壤氟污染的试验
侯家龙 周汝伦 方宗熙
( 山东海洋学院 )
内容提要 紫露草微核技术是以环境诱变因子诱发花粉母细胞染色体产生畸变为依据的 , 因此能反
映环境因子对生物体至关重要的遗传物质的影响。 本文报导应用该技术监测土壤氟污染的试验结 果 。 紫
露草对土壤氟污染比较敏感 , 处理液诱发的微核率与土壤氟含量呈正相关 , 与离污染源的距 离 呈 负 相
关 , 表明紫露草微核技术有可能作为土壤污染监测和质量评价的一种简便有效的生物学方法 。
随着经济建设的发展 , 土地资源 的保护显得十分
重要 。 因为工业建设不仅需要占用一 定面积的土地 ,
而且工业 “ 三废 ” 在 污染大气和水休的同时 , 还往往
直接或间接地由大气和水体的转运造成」叫襄的污染 。
上壤污染一方面常因具有长期积累的倾向而不易引起
人们的注意 , 另一方面土壤污染的监测又比较复杂 ,
所以我国至 今尚未建立起土壤污染的监测系统。 全国
各地区大部分环 境监 测站 只做水 与大气监测项 目 , 不
做 上壤监测 。 因此 , 寻求一个比较简便有效的监测方
法 乃是当前土壤环境监测工作中急待解决的重要课题
之一 。
本文报导 j月紫露草微核监测法 ( T , 】a d 一 M C N T e -
滋 ) 监测土壤氟污染的试验结果 , 目的是为土壤污染
监测和土壤质量 评价畏洪一个较为简便有效的生物监
测方法 。
紫露草 ( T份d临 c a 宝说 ia p a l u d os a) 是鸭趾草科的
多年生草本植物 , 它很容易通过插条进行营养繁殖 ,
在适宜的温度 (白天最适温度 为 21 一 26 “ C , 夜 间 为
1 6
”
c左右 ) 和光照 (每天光照 1 6小时左右 ) 条件下可
常年开花不断 , 随时提供监测所需的花序 。
利用紫露草微核技术监测环境污 染的方法是由美
国西伊里诺大学 马德修教授根据环境诱变因子会引起
染色体畸变而形成微核 (M ( r o n u cL l e us , M C N ) 的原
理建立的 。 紫露草花粉母细胞在减数分裂早前期对环
境诱变因子的作用最敏感 , 如果遇到有害理化因子的
影响 , 可使染色体发生断裂或干扰染色体 的 正 常 交
换 , 产生的染色体断片由于不具着丝点 , 在细胞分裂
过程中不受纺锤丝牵动 , 在完成减数分裂形成四分体
时期 , 它们会游离在细胞核外成为大小不等的小核 ,
叫做微核 。 因此 , 可以把紫露草花粉母细胞在减数分
裂过程中的染色体作为污染物作用的目标 , 把处理后
在完成减数分裂的四分体时期出现的微核数量作为污
染物对生物遗传物质损伤程度的指标 。 ’ 〔 2 ’ 。
所用紫露草是 1 9 7 9年冬由美国引进 , 栽于我院花
圃 .
土壤样品 采自距青岛某钢厂主体高炉下风向 (西
北方 I句) 5 0 0米 、 1 0 0 0米 和 1 5 0 0米处 , 取表层 1 5厘米左
右深 的耕作土 , 每次从三个点取样 ,等量均匀棍合 , 并
在唠山风景 区落叶阔叶林下按上述方 法取土作对照 。
土壤浸提液制备 : 为避免外加化学试剂可能产生
的诱变作用 , 只作土壤水浸液 , 以监测水溶性氟的污
染 。 将土壤样品除去石块 和植物根系 , 在 1 05 ~ 1 1。。 c
下烘干 6 小时 , 用研钵磨碎 。 因试验用紫露草花序需
要在试 液中活体处理 6 小时并在清洁 自来水中培养 24
小时 , 土壤浸提液和对照组用水均用清洁 自来水 。 以
干土 和 自来水重量 比 1 :5 混合 , 定时 搅 拌 , 沉 淀 过
夜 , 取上清液过滤后作测试溶液 。
用氟离子选择电极法测定水溶性氟含量 。 用氟化
钠配 制成与土壤浸提液氟浓度 认同的水溶液 , 作单因
子氟污染的监测 。 用清洁 自来水作实验对照 。
实验操作步骤如下 : 在 5 0 毫升烧杯中分别装满
各土壤浸提液和作对照用的清洁自来水 , 在烧杯上盖
一带 孔塑料板 , 选择发育时期一致的初 开的紫露草花
序 , 在花梗长 里一 5 厘米处剪下 , 插入塑料板孔中 ,
使花梗浸入试液即为处理 , 每个烧杯中插 15 个花序 ,
处理时间为 6 小时 , 处理后将花梗用清洁 自来水冲洗
干净 , 并将烧杯中的试液倒出 , 洗净再装满清洁 自来
水 , 将花序重新插入清洁 自来水中恢复培养 24 小时 。
因为紫露草花粉母细胞从最敏感的早前期到完成减数
分裂形成微核的早期四分体时期大体为 24 一 30 小时 ,
这样 , 使经过处理的花粉母细胞能到达早期四分体时
期 。 经恢复培养的花序在去掉枝叶后放入卡诺氏固定
液 (95 % 乙醇 : 冰醋酸为 3 : 1 ) 中固定 2 4小时 , 然后
再换入 70 % 乙醇中保存 。
选取适期花蕾用醋酸洋红压片法制片。 先取一花
一 、 材料和方法 山 东化工学院朱启沐老师协助进行土 壤 氟 含 量 讨定 。 谨 此致谢 。
23 5
·
蕾 , 去掉花被取出花药 , 放至 载玻片上 , 滴一 滴醋酸
洋红 , 用解剖针将花药挤破 , 释放出四分休 , 先在低
倍镜下观察 , 检查所做片子的材料是否正好处于早期
四分体阶段 , 如果时期过早或过晚 , 则需重新制片 .
待确认是早期四分体时期后 , 盖上盖片 , 在酒精灯上
小心加热后乘热压片 。 把制好的玻片放至 40 倍左右
的显微镜下观察 , 即可在视野中看到大量完整的四分
体 , 其中有的 四分体中出现微核 。 每个处理制 5 张玻
片 , 每片按上下左右顺序随机观察 统 计 3 0 个 四 分
体 , 每个处理可累计统计 1 5 0。个以上的四分休 , 求出产
各处理组的微核百分率 , 在与对照组作统计分析后评
定污染的程度 。
液是用来作人工模拟单因子氟污染的测定的。 测定结
果表明 (表 2 ) , 紫露草的微核率随水溶液中氟浓度
降低而降低 , 与土壤浸提液呈现一致趋势 。 但是 , 配
制的水溶液中氟浓度虽然与土壤浸提液相同 , 可是各
相应水溶液所诱发的微核率均明显低于同浓度土壤浸
提液所诱发的微核率 。 这表明土壤浸提液中除水溶性
氟外 , 还有其他能引起染色体畸变的水溶性污染物 。
紫露草四分体微核率所反映的是 土壤中多因子综合污
染作用的结果 。
表 2 人工配制的与土坡澳提液报浓度相同
的水溶液诱发的微核率
氟浓度 ( P P m ) 标准差 l 显著性
一翻了n.勺``一月n I心O自,J一+e
二 、 结果和讨论
上壤漫提液的测定结果如表 1 。
统计 四
分体 数
(个 )
平均微
核 率
( % )
表 1 离污染源不同距离的土城水溶性鼓
诱发的策耳草徽核率
18
。
2
16
。
6
1 2
。
3
< 1 ( 自来水对照 )
1 50 0
1 5Q0
15 0 0
1 5 0 0
别
i
,
土壤水 溶 !统计个 }统计四性氟含量
( P P m )
体 数 分体数
(个 )
平均微
核率
( % )
显著性
(个 )
距污染源 5 0 米
距污染源 1 00 0米
距污染源 1 5 0 0米
峪 山 土
自 习乏 水 对 照
1 8
。
2
1 6
。
6
1 2
。
3
< 1
< 1
1 5 0 0
1 5 0 0
1 5 0 0
1 5 0 0
1 5 0 0
1 3
。
7 士 4 。 0
1 1
。
0 士 2 。 7
1 0
。
0 士 2 。 2
8
。
4 士 2 。 4
7
。
5 士 1 。 2
入 工 诊匕制 求 各 老
土 吸 漫 提 溉 .
口
05
橄将卑ǎ%à
十+
从衷中可以看出 , 由于钢厂 常年排放含氟三废 ,
已对周 围环境造成相当严重影响。 距主体高炉 5 0 米
到 1 0。。米范围土壤中水溶性氟含量接近于我国包头钢
铁企业周围重污染土 (8 一 1 1 p pm ) 的一倍 。 因此 , 应
该引起有关部 门的重视 , 采取有效的防治措施 , 逐步
减轻和消除污染 。
从表 1的 平均微核率数字得知 , 紫露草四分体的
微核率与土壤中的水溶性氟含量呈正相关 , 与离污染
源的距离呈负相关 , 即离污染源越远 , 土壤中水溶性
氟的含量越低 ,诱发紫露草四分体出现 的微核也越少。
如离污染源 5 0 米处土壤水溶性氟含量为 18 . 2 p pm ,
紫露草四分体的微核率为 1 3 . 7% , 离污染源 1 0。。米处
土城水溶性氟含量 为 16 . 6p pm , 诱 发 的 微 核 率 为
1 1
.
0%
, 离污染源 1 5。。米处土 壤 水 溶 性 氟 含 量 为
1 2
.
3 p pm
, 诱发的微核率为 1 0 . 0% , 它们与对照组的
差异均显著 , 表明至少在距污染源 1 5。。米范围内的土
壤已不同程度地受到污染 , 并已对生物遗传物质—染色体产生不利影响 。
唠山风景旅游区落叶阔叶林下的土壤水溶性氟含
量甚少 , 处理紫露草花粉母细胞后在 四分体时期出现
的微核率很低 , 与清洁自来水对照组的差异不显著 ,
表明该地土壤未受污染。
用氟化钠配制的与土壤浸提液氟浓度相同的水溶
禹 污 报 漂 趾西 (未 )
图 1 土坡浸提液复因子和人工配制同浓度
水溶液单因子组污染诱发的徽核率
从本试验所作的初步测定表明 , 紫露草花粉母细
胞对土壤氟污染的反应是敏感的 , 用花粉母细胞经处
理后在完成减数分裂后的四分体时期出现 的 微 核 率
作污染指标是有效的 。 根据本试验和其他方面所作的
试验 `” , , 紫露草微核技术可以作为监测 土壤污染和
对土壤环境质量进行综合评价的一个简便 有 效 的 方
法 。
参 考 文 献
〔 1 〕 T e 一 H s i u M a , 19 8 1 : T ar d e s ca 以扭 M i c r o n u e le讹
B io a s s a y a n d P o l le n
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,
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· 工I ea l t h eP sr
.
,
Vo J
37
,
8 5~ 9 0
〔 念〕 侯家龙 , 19 8 2 : 植物监测环境 污染的新技术— 徽孩技术 , 生态学杂 志 . 艳 2 , 妈 ~ 4 。
〔 3 〕 马德修等 , 19 8 2 : 用紫露草微核技术对青岛某工业区空
气和污水及常用农药敌敌畏 ( D D V )的生物河定 . 山东
海洋 学院学报 , V o l . 12 , 滩 2 , 51 ~ 5`
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