全 文 ：第 33 卷 第 5 期 热 带 地 理 Vol.33，No.5
2013 年 9 月 TROPICAL GEOGRAPHY Sep.，2013
收稿日期：2013-07-10；修回日期：2013-08-07
作者简介：吴清华（1975—），男，江西兴国人，博士研究生，研究方向为资源环境一体化与区域可持续发展，（E-mail）337556809@qq.com。
吴清华，闵兴玲，周永章，卢强．珠江三角洲环境梯度上葫芦藓中硫、氮含量和δ13C、δ15N 的差异及其环境指示[J]．热带
地理，2013，33（5）：542-548，561．
珠江三角洲环境梯度上葫芦藓中硫、氮含量和
δ13C、δ15N 的差异及其环境指示
吴清华 1a,b，闵兴玲 2，周永章 1b，卢 强 1a,b
（1．中山大学 a．地理科学与规划学院；b．地球环境与地球资源研究中心，广州 510275；
2．中国地质大学 地球科学与资源学院，北京 100083）

摘 要：以华南地区广泛分布的葫芦藓为研究对象，以珠江三角洲环境梯度上的中心城区广州、近郊区肇庆及边
缘区怀集 3 个地理单元作为样品采集地，对样本葫芦藓植物中的硫、氮元素含量和δ13C、δ15N 的组成进行了研
究。结果表明：葫芦藓植物中硫含量与工业化程度表现出正相关关系，其中硫含量广州、肇庆和怀集依次为
2 485.86、1 778.15、1 339.84 mg/kg；葫芦藓氮含量与工业化程度表现出正相关关系，广州、肇庆和怀集依次为
2 106.50、2 007.39 和 1 661.88 mg/kg；葫芦藓的 C/N 值与交通量呈负相关关系，其中 C/N 值广州为 18.377，肇庆
18.513，怀集 23.905，3 地 C/N 值大小差异揭示了从广州到怀集的环境梯度上，大气氮的主要组份发生了变化，
即广州大气中的氮元素来源以工业排放的 NOx-N（硝态氮）为主，怀集大气中的氮元素来源以农业排放的 NHx-N
（铵态氮）为主。
关键词：葫芦藓；硫；氮；δ13C；δ15N；环境梯度；珠三角
中图分类号：X131 文献标识码：A 文章编号：1001-5221（2013）05-0542-08

珠江三角洲工业快速发展,伴随而来的环境污染
问题也非常严重，突出体现在水体污染、空气污染、
土壤重金属污染、大气痕量重金属沉降量增加等方
面。近年来，煤、石油和天然气的大量消耗使近地
高空大气中的 SO2、NOx和夹杂在悬浮颗粒中的重金
属浓度不断升高，土壤重金属污染、有机污染物污
染和大气痕量重金属沉降增加日趋严重[1-7]，珠三角
也因此成为我国大气污染最严重的地区之一[8-12]。
苔藓植物因没有真正的根和维管束组织这一特
殊的形态结构，对大气污染物十分敏感，作为一种
典型的天然被动采样材料，在大气污染物监测方面
表现出明显的优势。Nieboer 等[13]和 Richardson[14]的
研究表明：苔藓植物对金属离子的吸附作用主要包
括胞外离子交换吸附和胞内离子吸收 2 种形式，并
主要表现为离子交换和微粒捕获[14]2 种吸收机理。
欧洲的芬兰、挪威、瑞典等是最早开展通过苔藓植
物监测大气污染研究及其运用的国家。苔藓植物最
早在 20 世纪 50 年代就被应用于欧洲有关国家工业
区大气环境中氟化物的监测[15]，并于 20 世纪 60 年
代末被用于监测大气中重金属、氮化物、硫化物的沉
降[16-17]。我国开展这方面的研究相对较晚。1979 年，
有学者首先在国内介绍了苔藓植物与大气污染的关
系及利用苔藓植物监测大气污染的方法，随后开展
了有关苔藓植物对重金属、氮化物、硫化物等大气
污染指示作用的一系列研究，证明了苔藓植物对环
境质量和变化有明显的指示作用[18]。上世纪 90 年代
初，高谦等[19]对我国苔藓植物丰富的西南地区进行
了相关研究，结果证明苔藓植物的种类分布对重金
属污染大气的程度有生物指示意义。此后，先后有
学者对苔藓植物监测环境重金属、氮化物、硫化物
污染的原理、方法、影响因子等进行过研究[20-25]。
相对于全国其他地区，对珠三角苔藓植物的环境监
测及其指示意义研究起步较晚。从现有文献看，2004
年刘向等[26]对珠三角南岭北坡大灰藓中的多环芳烃
进行了研究，揭示了该地区大灰藓中的多环芳烃差
异及其与大气污染的关系。此后，少见有珠三角苔
藓方面的相关研究。
本研究从自然地理学角度，立足于较大的区域
5期 吴清华等：珠江三角洲环境梯度上葫芦藓中硫、氮含量和δ13C、δ15N的差异及其环境指示 543

空间范围，选取由珠三角中心城区广州、近郊区肇
庆、边缘区怀集 3 地构成的环境梯度上的苔藓植物，
分析其氮、硫元素含量以及δ13C、δ15N 的空间差
异，揭示 3 地苔藓植被污染的环境梯度空间过程、
空间差异及其原因，探讨基于苔藓植物的珠三角工
业化进程下植被污染空间过程及其环境指示意义，
追踪区域性大气氮和硫污染程度及其来源，以期为
其未来趋势的预测提供参考。
1 原理
1.1 苔藓植物的特殊结构及其环境指示原理
苔藓植物是生态系统中分布广泛的重要生产
者，由单层或少数几层细胞构成，体表由无蜡质的
角质层覆盖，因此环境污染物质可从背腹两面侵入
叶细胞之中[27]。苔藓植物体无维管束构造，与生长
基质接触的末端生出单列细胞的假根，这些简单结
构导致了苔藓植物对大气环境变化敏感，容易富集
重金属污染物及空气中的氮化物和硫化物等[28]。由
于具有特殊的形态结构和生物学性质，使得空气成
为苔藓植物的营养来源，苔藓植物被广泛作为检测
环境变化和大气沉降的研究对象，其中稳定同位素
（如δ13C、δ15N）可辨识环境体系中的物源走向，
是研究植物和环境关系的重要指标[29-31]。由于苔藓
植物具有分布广泛、结构简单及对环境敏感等特性，
可通过分析氮、硫元素在苔藓植物内的富集机理，
深入地了解大气中氮、硫元素含量变化及其与环境
污染之间的关系[32]。
1.2 苔藓植物中氮的富集及其环境指示原理
自然界中氮的来源和途径随时间的推移而不
同。人类出现以后，氮的来源在前期自然来源的基
础上增加了工业排放、农业施肥和化石燃料燃烧产
生含氮化合物的来源途径。在大气中，NHx（铵态
氮）主要源于农业活动相关的土壤和家畜粪便中铵
的挥发，而NO3-（硝态氮）是主要源于工业及民用
燃料燃烧和汽车尾气排放。大气氮沉降是自然生态
系统中的重要氮来源，可分为大气氮干沉降和大气
氮湿沉降[33]，前者是指吸附在气溶胶及大气颗粒物
后下降,包括有机氮、颗粒（气溶胶）态、铵根离子
和硝酸根离子、氨气、硝酸及NOx等；后者是指氮
随着雨、雪、雾等下降并主要包括铵态氮、硝态氮
和可溶性有机氮。随着工业的发展，工业排放和汽
车尾气排放量日益增多，大气中氮化合物的沉降量
逐渐增加[34]。苔藓植物因具有巨大的植表面积，在
拦截和吸持大气氮沉降中表现出重要作用[35]。前人
研究[29,36]表明：苔藓植物的新生组织的含氮量总体比
衰老组织高，但δ15N没有明显变化，这说明苔藓植
物内部分元素在生理功能衰退时会由老组织向新生
组织迁移，但该迁移作用并不会明显改变δ15N的含
量。因此，苔藓植物新组织内的氮含量能较好地反
映环境污染地区的氮沉降水平。
1.3 苔藓植物中硫的富集及其环境指示原理
工业发展导致大气中SO2浓度不断升高，其中人
类燃烧矿物燃料及冶炼含硫矿石构成了SO2的重要
来源，而石油在炼制过程中释放的H2S也会在大气中
氧化为SO2，SO2在大气中被氧化为硫酸根离子并最
终形成酸雨[37]。硫的沉降原理与氮相似，同样具有
干沉降和湿沉降2类：硫的干沉降是指在没有降水的
条件下，硫酸盐气溶胶在湍流运动作用下通过输送
扩散并不断地被下垫面阻留，最终形成连续不断的
大气向地面迁移的过程；硫的湿沉降则是指大气中
的SO2进入大气降水中以最常见的酸雨形式下降。研
究表明，苔藓组织中硫的变化是反映大气硫输入或
大气硫污染程度的重要指标[30]，这主要是因为约
90%的植物硫可通过半胱氨酸和蛋氨酸储存，从而
实现对周围环境中的无机硫转化为有机硫并储存。
苔藓可通过多种途径实现硫的富集，如通过代谢溶
解SO2，从干湿沉降中吸收硫酸盐离子，吸收大量的
挥发硫气体（如H2S、DMS和COS），这也就是硫可
以作为判断环境是否被污染的重要指标的原因[38]。
2 材料与方法
2.1 样品采集
本研究中选择的苔藓植物为华南地区广泛分布
的葫芦藓（Funaria hygrometrica）。葫芦藓样品采集
地为广州市黄浦区丹水坑自然保护区（23°0634.19
N，113°3112.05 E）、肇庆市鼎湖山自然保护区（23°
1022.89 N，112°3219.41 E）和怀集三岳山自然保
护区（24°1313.72 N，111°5543.72 E），3 地分别
代表珠三角核心区城区、近郊区和边缘区构成的环
境梯度上的相应自然地理单元。葫芦藓样品分别采
自 3 地海拔相近的次生林带上的常绿阔叶次生林
区，在 3 地该林内样地中随机各选择 15 丛岩生葫芦
藓，各个样点间隔至少 50 m，采样点尽量与道路相
距偏远，避免人为因素的影响。为避免葫芦藓假根
部土壤污染的影响，在采集葫芦藓时，用剪刀尽量
采集地上部分，装入塑料袋，带回实验室，在 75℃
的恒温下烘干到恒重。用中药材粉碎机粉碎，过 100
目筛，装入干燥瓶中，用于化学分析。
544 热 带 地 理 33 卷

2.2 元素及同位素含量测定分析方法
本研究中葫芦藓的硫、氮元素含量和碳、氮同
位素分析在中国科学院华南植物园环境生态学实验
室采用标准化测定流程完成。硫的测试过程为：准
确称取 0.100 0 g 葫芦藓样品粉末，直接用蓝天
LTD-9 型汗显快速测流仪（燃烧炉温度 1 050℃左
右）测定。测定过程用杨树叶片成分分析标准物质
（GBW076040）进行实验质量控制。氮同位素采用
元素分析仪-同位素比值质谱仪联机（CE flash
EA1112-Finnigan Delta plus XL）测定。测定原理为固
体有机质在燃烧管中（CuO，900℃）和有氧气参与
的条件下燃烧转化为 C2、NOx和 H2O，混合气体产
物经过还原管（铜，650℃），其中 NOx被还原成 NO2，
随后混合气体产物经过脱水管去除 H2O。C2和 NO2
经填充柱色谱（40℃）分离并送入同位素质谱仪进
行碳或氮的同位素组成测定。
在生物地球化学研究中，许多环境生物样品的
同位素组成不仅能够记录氮源的同位素组成，同时
还能反映众多生物地球化学过程及生长环境的变
化，如δ15N的值偏负则说明空气中的氮含量高[31]。
另外，C/N比值对于植物生长环境指示也有重要意
义[35]，不同生境的葫芦藓δ13C和δ15N值具有相似的
变化趋势和明显的相关关系[39]，因此C/N值的高低往
往被用于衡量环境变化情况，因此可依据葫芦藓的
C/N值的高低对比判断地区的氮排放量，进而判断
该地区的工业污染程度。在分析珠三角3地苔藓硫、
氮含量的同时，采用氮稳定同位素分析技术，结合
葫芦藓和土壤中氮含量水平，探讨该环境梯度下大
气氮沉降及其组份（NOx-N和NHx-N）来源。研究
结果对追踪区域性大气氮和硫污染程度及其来源具
有重要意义，并能为其未来趋势的预测提供参考。
2.3 变量关系回归分析方法
由于苔藓特殊的生理结构，许多学者已经证明
苔藓中的污染物主要来自大气，大气污染物的来源
就是苔藓中污染物的来源。本研究采用线性回归分
析方法，分别以SO2、NO2为因变量，由于大气中的
硫化物和氮化物主要来源于经济发展过程中工、农
业排放和生活排放，故本研究以货物周转量（设为
X1，代表汽车尾气的排放）、人口密度（设为X2，反
映人口综合影响）、工业增加值（设为X3，反映工业
排放的影响）、地区生产总值（设为X4，代表经济发
展综合水平的影响）和旅客周转量（设为X5，反映
人口流动）5个指标为自变量构建线性回归模型，分
析2个因变量与有关经济社会变量的关系，揭示苔藓
污染物的主要来源，得到以下2个计量模型。
SO2i＝β＋β1X1＋β2X2＋β3X3＋β4X4＋β5X5＋εi
（1）
NO2i＝β＋β1X1＋β2X2＋β3X3＋β4X4＋β5X5＋εi
（2）
通过对广州、肇庆、怀集 3 个地区 2001―2011
年的大气中的 SO2（mg/m3）和 NO2（mg/m3）2 个因
变量和上述 5 个自变量指标进行回归得出本文 3.2
章节中的方程。
3 结果与分析
3.1 硫、氮元素含量与碳、氮同位素比的空间梯度
差异及其环境指示
从珠三角3个典型地区内的葫芦藓植物氮、硫含
量结果看（表1、表2），广州、肇庆、怀集3个地区
葫芦藓中氮、硫含量依次降低。葫芦藓的硫含量广
州、肇庆、怀集依次为2 485.86、1 778.15、1 339.84
mg/kg；葫芦藓的氮含量广州、肇庆、怀集依次为
2 106.50、2 007.39、1 661.88 mg/kg；3地氮的总含
量都比硫总含量高。从元素含量相似变化趋势可以
看出：氮、硫在葫芦藓植物中的含量变化有着一定
的联系，而两者之间的含量差异，也说明了大气中
氮、硫沉降的差异。可见，不同区域环境的差异导
致葫芦藓对氮、硫元素的吸收程度明显不同。
对比珠三角3个典型地区内的葫芦藓植物同位
素含量（见表2），发现在广州―肇庆―怀集环境梯
度上，苔藓体内氮含量有逐渐递减的趋势，而碳氮
表 1 珠三角葫芦藓硫含量
Tab.1 Sulfur content in Funaria hygrometrica at three sites of
the Pearl River Delta
硫含量 采样点 样品号 植物名称
样品质量/g 含硫量/mg 含硫/（mg·kg-1）
1/1 葫芦藓 0.066 9 0.195 2 914.80
1/2 葫芦藓 0.062 1 0.183 2 946.86
1/3 葫芦藓 0.099 5 0.217 2 180.90
1/4 葫芦藓 0.135 2 0.257 1 900.89
广州
均值±标准差 2 485.86±526.53
2/1 葫芦藓 0.109 6 0.203 1 852.19
2/2 葫芦藓 0.103 2 0.188 1 821.71
2/3 葫芦藓 0.109 0 0.181 1 660.55 肇庆
均值±标准差 1 778.15±102.98
3/1 葫芦藓 0.093 5 0.128 1 368.98
3/2 葫芦藓 0.118 3 0.139 1 174.98
3/3 葫芦藓 0.094 8 0.131 1 381.86
3/4 葫芦藓 0.094 2 0.142 1 507.43
3/5 葫芦藓 0.117 7 0.149 1 265.93
怀集
均值±标准差 1 339.84±125.84
5期 吴清华等：珠江三角洲环境梯度上葫芦藓中硫、氮含量和δ13C、δ15N的差异及其环境指示 545

稳定同位素比值则相反，C/N比值在3地中也有梯
度差异性，广州的C/N比值为18.377、肇庆为18.513、
怀集为23.905，从中心往外围呈现沿环境梯度上升
的趋势。氮存在着轻（14N）和重（15N）2种稳定同
位素，3地的δ15N值差异显著（见表2），从市区的
负值（约-6‰）变为郊区的正值（约+1‰）。前人
研究[40]显示：农业生产实践排放的NHx主要富集重同
位素，而工业污染排放的NOx主要富集轻同位素，
当大气中的NOx和NHx组份发生变化时，必然影响到
氮轻重同位素比值和C/N同位素比值。处于城市中
心的广州葫芦藓δ15N和C/N同位素比值明显要比处
于郊区的葫芦藓δ15N和C/N同位素比值低，表明广
州大气氮沉降的主要组份是NOx-N，而怀集地区葫
芦藓吸收的氮化合物中，主要组份是NHx-N。也即
表明：从广州到怀集的环境空间梯度上，大气氮的
主要组份发生了变化，这种变化是由研究地点不同
城市化导致的。在城市区，工业排放、汽车尾气排
放是大气含氮化合物的主要来源；而在远郊区，大
气氮的主要成分是来自农业生产实践的排放。
3.2 硫、氮元素来源回归分析及其环境指示
从SO2的回归结果（表3）看，把自变量逐步加
入到回归模型中，得到了6个方程。从方程的显著性
水平来看，6个方程的F 统计量都比较大，说明F 检
验是显著的，拟合优度和调整后的拟合优度也比较
高，说明这几个方程的设定总体来说是合适的。
货物周转量（X1）在参与的3个方程中都显著为
正，这说明货物周转量对于大气中SO2的浓度有正向
贡献作用，货物运输量越大，SO2排放越多。人口密
度（X2）在各方程中都显著为正，说明人口密度越
大SO2排放量越大。工业增加值（X3）对SO2排放的
作用显著为正，说明工业增加值越大SO2排放量越
大。GDP（X4）结果不够明确，有的显著为正，有
的显著为负，这可能是工业增加值在起作用的结果。
旅客周转量（X5）的影响可能在人口密度因子的影
响上得到体现，所以在方程中作用不稳定。需要说
明的是：由于经济数据非常大，以亿元为单位，人
口数据也比较大，而SO2含量的数据却非常小，所以
单位经济数据和人口数据对SO2排放的贡献系数就
显得非常小。苔藓污染来自大气污染的具体情况，
从以上有关经济和人口变量对大气中硫化物的影响
贡献，就可以看出对苔藓硫化物含量的影响贡献。
假设SO2为Y1，则可得出相关回归方程，如第2
个回归方程：
Y1＝0.000 943＋0.000 013X1＋0.000 036X2＋
0.000 012X3＋0.005 8 （3）
方程说明：每增加1个单位的货物周转量、人口密度、
工业增加值相应地分别贡献0.000 013、0.000 036、
0.000 012个单位的SO2。方程可解释的量近70%左右。
表 2 碳、氮含量及其稳定同位素比值
Tab.2 Contents of carbon, nitrogen,δ13C andδ15N
采样点 样品编号 δ15N δ13C N/（mg·kg-1） C/（mg·kg-1） C/N
葫芦藓 1-1 -5.900 -31.038 1 859.79 31 643 17.014
葫芦藓 1-2 -7.379 -30.761 1 788.60 37 062 20.721
葫芦藓 1-3 -5.079 -29.867 2 092.05 36 056 17.235
葫芦藓 1-4 -5.817 -28.113 2 012.04 42 277 21.012
葫芦藓 1-5 -5.784 -32.820 2 780.00 44 210 15.903
广州
均值 -5.992 -30.520 2 106.50 38 250 18.377
葫芦藓 2-1 -2.140 -30.914 1 876.94 39 080 20.821
葫芦藓 2-2 -2.553 -34.109 2 210.00 38 649 17.488
葫芦藓 2-3 -3.550 -31.110 2 090.00 40 120 19.196
葫芦藓 2-4 -3.606 -32.000 1 870.00 39 040 20.877
葫芦藓 2-5 -3.409 -28.760 1 990.00 28 220 14.181
肇庆
均值 -3.052 -31.379 2 007.39 37 022 18.513
葫芦藓 3-1 0.933 -31.368 1 581.62 40 169 25.398
葫芦藓 3-2 1.270 -31.066 1 714.67 42 218 24.622
葫芦藓 3-3 0.830 -30.379 1 828.45 41 560 22.729
葫芦藓 3-4 0.965 -29.967 1 596.29 34 925 21.879
葫芦藓 3-5 1.105 -30.208 1 588.35 39 545 24.897
怀集
均值 1.021 -30.598 1 661.88 39 683 23.905
注：表中δ15N（表示 14N和 15N的比值）、δ13C（表示 12C和 13C的比值）、C/N均为同位素比值；N、C为元素含量，单位为 mg/kg。

546 热 带 地 理 33 卷

从NO2的回归结果（表4）看，把自变量逐步加
入到回归模型中，得到了6个方程。
从方程的显著性水平来说，6个方程的F 统计
量都比较大，说明F 检验是显著的，拟合优度和调
整后的拟合优度也比较高，除了方程（4），都在0.7
以上，说明这几个方程的设定总体来说是合适的。
从各自变量的回归系数和显著性水平来看，货
物周转量在参与的3个方程中都显著为正，说明货物
周转量越大，NO2排放越多。旅客周转量作用不稳
定，可能是人口密度在起作用。人口密度在各方程
中都显著为正，说明人口密度越大，NO2排放越多。
工业增加值在各方程中都显著为正，说明工业增加
表 3 SO2与相关变量的回归分析结果
Tab.3 The results of SO2 and related variables in regression analysis
方程（1） 方程（2） 方程（3） 方程（4） 方程（5） 方程（6） 变量 SO2 SO2 SO2 SO2 SO2 SO2
X1 0.000 015
***
（0.000 0）
0.000 013***
（0.000 0）
0.000 012***
（0.000 0） ― ― ―
X2 ― 0.000 036
***
（0.000 0）
0.000 039***
（0.000 0） ―
0.000 042***
（0.000 0）
0.000 047***
（0.000 0）
X3 ― 0.000 012
***
（0.000 0） ― ―
0.000 035***
（0.000 0） ―
X4 ― ― -0.000 005
***
（0.000 0） ― ―
0.000 013**
（0.000 0）
X5 ― ― ― 0.000 063
***
（0.000 0）
-0.000 353***
（0.000 1）
-0.000 365***
（0.000 1）
_cons 0.017 624
***
（0.002 9）
0.000 943
（0.005 8）
-0.000 311
（0.005 5）
0.022 078***
（0.004 0）
-0.000 082
（0.004 3）
-0.002 417
（0.004 9）
N 33 33 33 33 33 33
r2 0.572 368 0.712 662 0.740 316 0.207 055 0.820 149 0.766 287
r2_a 0.558 573 0.682 938 0.713 452 0.181 476 0.801 544 0.742 110
F 41.19 23.98 27.56 8.09 44.08 31.69
注：1）括号中为标准误差；2）*、**、***分别表示通过了 10%、5%和 1%的显著性检验；3）数据来源：回归数据来源于 2000―2011 年广东省
统计年鉴，结果为 SPSS 软件分析自动生成。

表 4 NO2与相关变量回归分析结果
Tab.4 The results of NO2 and related variables in regression analysis
方程（1） 方程（2） 方程（3） 方程（4） 方程（5） 方程（6） 变量 NO2 NO2 NO2 NO2 NO2 NO2
X1 0.000 020
***
（0.000 002）
0.000 015***
（0.000 003）
0.000 014***
（0.000 003） ― ― ―
X2 ― 0.000 034
***
（0.000 008）
0.000 036***
（0.000 008） ――
0.000 043***
（0.000 005）
0.000 048***
（0.000 007）
X3 ― 0.000 008
***
（0.000 003） ―
0.000 038***
（0.000 006） ―
X4 ― ― -0.000 003
***
（0.000 001） ― ―
0.000 014***
（0.000 004）
X5 ― ― ― 0.000 099
***
（0.000 022）
-0.000 342***
（0.000 046）
-0.000 362***
（0.000 083）
_cons 0.019 911
***
（0.002 292）
0.003 861
（0.004 338）
0.002 813
（0.004 122）
0.024 204***
（0.003 876）
0.001 590
（0.003 089）
-0.000 763
（0.003 944）
N 33 33 33 33 33 33
r2 0.793 512 0.873 987 0.887 451 0.404 974 0.927 674 0.881 516
r2_a 0.786 852 0.860 951 0.875 808 0.385 780 0.920 191 0.869 259
F 119.13 67.04 76.22 21.1 123.99 71.92
注：1）括号中为标准误差；2）*、**、***分别表示通过了 10%、5%和 1%的显著性检验；3）数据来源：回归数据来源于 2000―2011 年广东省
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5期 吴清华等：珠江三角洲环境梯度上葫芦藓中硫、氮含量和δ13C、δ15N的差异及其环境指示 547

值越大，NO2排放越多。GDP结果不够明确，有的显
著为正，有的显著为负，这可能是工业增加值起作
用的结果。同样，从以上经济和人口变量对大气中
氮化物的影响贡献，可以看出其对苔藓氮化物含量
的影响贡献。
从表5可知，3地区大气SO2、NOx含量变化各有
特征，2001―2004年广州的2种物质含量都呈增加态
势，2005年起含量逐年下降，主要是广州从“十一
五”开始对重点排放企业采取强制脱硫脱硝措施的
结果；相反，受工业增长波动的影响，肇庆的2种物
质含量则波动变化大，而NOx的含量则时高时低，
但总趋势是增加的，SO2在2008年以前都呈增加态
势，之后开始下降。怀集正处工业化加速期，工业
废气排放逐年增加，2项指标都在增大。逐年对比3
地有关环境数据，可知广州SO2及NOx含量最高，11 a
总和值分别为0.548和0.694；肇庆次之，分别为0.294
和0.310；怀集分别为0.104和0.135。广州、肇庆、
怀集3个地区氮、硫平均含量依次降低，该变化趋势
与苔鲜植物的氮、硫含量变化类似，说明苔鲜植物
的氮、硫含量与大气中SO2、NOx含量变化密切相关
[41]。在现代社会人类活动条件下，除农业发展带来
的有机氮以及含硫类矿物燃料燃烧、含硫矿石冶炼
带来的SO2排放外[42-43]，人口增长、工业发展、GDP
增长及交通运输量增长等因素也是导致大气环境中
SO2、NOx含量增加的重要原因，而各地产业结构、
工业发展水平等差异又是导致大气中硫化物、氮化
物含量差异的重要原因。因此，优化产业结构，促
进污染减排，是减少环境污染的根本途径。
4 结论与讨论
本文以珠三角环境梯度上的中心城区广州、近
郊区肇庆及边缘区怀集3个地理单元的葫芦藓作为
研究对象，对葫芦藓植物中的硫、氮元素含量和碳、
氮同位素的组成进行了研究，得出如下结论：
1）葫芦藓植物中硫含量广州最高、怀集最低，
其中广州为2 485.86 mg/kg、肇庆1 778.15 mg/kg、怀
集1 339.84 mg/kg。硫的含量与工业化程度、人口、
交通等因素表现出正相关关系。
2）葫芦藓植物中氮含量广州最高、怀集最低，
其中广州为2 106.50 mg/kg、肇庆2 007.39 mg/kg、怀
集1 661.88 mg/kg。氮的含量与工业化程度、人口、
交通等因素表现出正相关关系。
3）葫芦藓的δ15N值与C/N值广州最低、怀集最
高，其中δ15N值广州为-5.992、肇庆-3.052、怀集
1.021；C/N值广州为18.377、肇庆18.513、怀集23.905。
从广州到怀集，含量依次提高，表明从广州到怀集
的环境梯度中，大气氮的主要组份发生了变化，揭
示了大气中氮元素的来源差异：广州大气中的氮元
素来源以工业排放的NOx-N为主，怀集大气中的N
元素来源以农业排放的NHx-N为主。
受历史条件的限制和技术影响，区域性长期
连续的大气污染资料还十分缺乏，而且很难给出
直观的评判依据，不能为决策部门和环境监测部
门提供直接的环境影响评价依据。建议有关部门
建立基于苔藓为环境指示物的环境污染监测标
准、监测规范及监测指标体系，对环境污染物的
具体组份进行监测，为环境治理和生态建设提供
服务。
表 5 2001―2011 年大气硫化物和氮化物含量与酸雨及其频率数据
Tab.5 Atmospheric sulphur and nitrogen content and acid rain and its frequency data during 2001-2011
SO2/（mg·m-3） NOX/（mg·m-3） 酸雨 pH 酸雨频率/% 年份
广州 肇庆 怀集 全省 广州 肇庆 怀集 全省 广州 肇庆 怀集 全省 广州 肇庆 怀集 全省
2001 0.051 0.003 0.009 0.021 0.071 0.023 0.009 0.028 4.59 4.90 5.20 4.90 70.10 46.30 20.11 45.02
2002 0.057 0.004 0.008 0.022 0.064 0.006 0.008 0.027 4.37 5.05 5.30 4.72 80.31 45.21 30.10 41.01
2003 0.059 0.01 0.007 0.025 0.072 0.012 0.013 0.031 4.64 5.26 5.41 4.92 77.01 27.01 13.80 42.11
2004 0.077 0.017 0.008 0.031 0.073 0.016 0.013 0.031 4.51 4.88 5.00 4.71 82.02 48.02 25.00 54.52
2005 0.053 0.035 0.010 0.027 0.068 0.028 0.014 0.028 4.34 4.77 5.10 4.65 81.40 45.21 31.11 54.44
2006 0.054 0.046 0.010 0.030 0.067 0.041 0.014 0.029 4.41 4.55 5.06 4.81 75.41 70.50 42.02 52.72
2007 0.052 0.048 0.010 0.028 0.065 0.040 0.013 0.028 4.38 4.56 5.00 4.89 80.30 56.72 35.61 44.70
2008 0.045 0.036 0.010 0.023 0.056 0.034 0.013 0.026 4.46 4.86 5.12 4.88 78.60 55.02 33.10 49.10
2009 0.039 0.028 0.012 0.023 0.056 0.039 0.013 0.027 4.74 5.56 5.80 4.94 60.51 13.04 8.01 45.11
2010 0.033 0.036 0.010 0.022 0.053 0.042 0.012 0.027 5.06 4.36 5.00 4.86 50.70 82.61 52.03 45.90
2011 0.028 0.031 0.010 0.020 0.049 0.029 0.013 0.027 5.20 5.04 5.92 5.14 40.31 47.40 31.00 32.61
数据来源：广东省 2001―2011 年统计年鉴。

548 热 带 地 理 33 卷

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（英文摘要下转至第 561 页）

5 期 曾兰华等：梅州城市湿地外来入侵植物现状及防治对策 561

Alien Invasive Plants and Their Control in Urban Wetlands of Meizhou
ZENG Lanhua，YANG Liwen，YU Wanyuan，LI Haishan，OU Xianjiao
（School of Geography and Tourism，Jiaying University，Meizhou 514015，China）
Abstract: The composition, life forms, damage degrees, original districts and invasive routes of alien invasive
plant species in urban wetlands of Meizhou City are analyzed in this paper based on our field survey and literature
review. The results show that 33 species from 16 families and 29 genera of alien invasive plant species are
distributed in the urban wetlands of Meizhou. The Asteraceous plants are the most in number and take up 27.3%
of the total species. Herbaceous plant is the dominant life form. In addition, there are 10 species that have caused
high degree of threat to the local ecological environment. Most of the alien invasive plant species originally were
from the Americas and were introduced intentionally or unintentionally by human beings. On the basis of the
research, the strategies for controlling the alien invasive plants are proposed, such as establishing ecological risk
evaluating system, enhancing entry quarantine, enhancing regional cooperation, increasing public awareness,
effectively preventing and controlling the alien invasive plants, and transforming harmful plants into useful ones,
etc. The results of this paper will provide reference for sustainable development of urban ecology and economy of
the city.
Key words: alien invasive plant species; ecological balance; control strategies; Meizhou City; urban wetland

（上接第 548 页）
Abstract ID：1001-5221（2013）05-0542-EA

Spatial Difference of the Contents of Sulfur, Nitrogen, and Isotopes of Carbon and Nitrogen of
Funaria Hygrometrica in the Pearl River Delta Region and Its Environmental Implication
WU Qinghua1a,b，MIN Xingling2，ZHOU Yongzhang1b，LU qiang1a,b
（1.a．School of Geography and Planning；b．Center for Earth Environment ＆ Resources Study，Sun Yat-Sen University，Guangzhou 510275，China；
2．School of Earth Sciences and Resources，China University of Geosciences，Beijing 100083，China）

Abstract: The rapid economic development of the Pearl River Delta region has caused over-exploitation of
resources, environmental pollution and ecosystem function damage. In order to seek the spatial gradient of
environment, the S, N and C contents of Funaria hygrometrica are studied in three typical areas which are
Guangzhou, Zhaoqing and Huaiji, representing the core, periphery and edge of the Pearl River Delta, respectively.
Analytical results show that there is positive correlation between the sulfur and nitrogen contents in Funaria
hygrometrica and the degree of industrialization. The contents of the sulfur in Funaria hygrometrica of
Guangzhou, Zhaoqing and Huaiji City are 2 485.86, 1 778.15 and 1 339.84 mg/kg respectively. The contents of
the nitrogen in Funaria hygrometrica of the three cities are 2106.5 mg/kg, 2 007.39 mg/kg and 1 661.88 mg/kg,
respectively, and both the contents of sulfur and nitrogen in Guangzhou are the highest, while those in Huaiji the
lowest. However, the correlation between the C/N ratio of Funaria hygrometrica and the degree of
industrialization is negative. The C/N ratios of Funaria hygrometrica are 18.377, 18.513 and 23.905 in
Guangzhou, Zhaoqing and Huaiji, respectively, and C/N is the lowest in Guangzhou and the highest in Huaiji.
That signifies that major components of elements N changes in atmosphere. The element N in the atmosphere of
Huaiji originates from NHx-N(ammonium) based on the emission from agriculture, while that in Guangzhou
originates from NOx-N(nitrate) based on the emission from industry mainly.
Key words: Funaria hygrometrica; contents of sulfur and nitrogen; isotopes of carbon and nitrogen;
environmental gradient; the Pearl River Delta