全 文 ：苔藓植物对鞍山市环境污染生物
指示的研究 3
曹　同　路　勇　吴玉环　(中国科学院沈阳应用生态研究所 ,沈阳 110015)
谢　维　(抚顺市环境保护监测站 ,抚顺 113006)
【摘要】　采用野外生态学调查和实验分析相结合的方法 ,对鞍山市内和市郊所选的 5 个
样点苔藓植物的种类、分布及各样点大气净度指数值 ( IAP) 和苔藓体内 Pb、Zn、Cu、Cd、全
S等污染物的含量及其与环境污染的关系进行了综合研究和分析. 结果表明 ,严重污染
区 ,包括样点鞍钢 ,苔藓植物少于 5 种 , IAP 值 < 5 ,苔藓体内污染物的含量范围是 ( mg·
kg - 1) : Pb(112～149) 、Zn (401～477) 、Cu(35. 8～38. 5) 、Cd(2. 45～3. 53) 、S(2200～3100) ;
污染区 ,包括样点立山公园和二一九公园 ,苔藓植物种数 15～30 , IAP 值 5～25 ,污染物在
苔藓体内的含量范围是 (mg·kg - 1) : Pb(31. 2～44. 6) 、Zn (120～199) 、Cu (9. 40～17. 6) 、Cd
(1. 02～2. 42) 、S(1400～2600) ;相对清洁区 ,包括样点烈士陵园和千山 ,苔藓种数多于 40
种 , IAP 值 > 30 ,污染物在苔藓体内的含量范围是 (mg·kg - 1) : Pb(15. 4～25. 6) 、Zn (84. 3～
135) 、Cu(5. 24～11. 5) 、Cd(0. 64～1. 99) 、S(800～2100) .
关键词 　苔藓植物 　环境污染 　鞍山市
Bio2indication of bryophytes to environmental pollution in Anshan city. Cao Tong , Lu Yong ,
Wu Yuhuan ( Institute of A pplied Ecology , Academia S inica , S henyang 110015) and Xie
Wei ( Fushun Envi ronment Monitoring S tation , Fushun 113006) . 2Chin. J . A ppl . Ecol . ,
1998 ,9 (6) :635～639.
By means of ecological survey and laboratory analysis , a comprehensive study on species num2
ber , distribution , index of atmospheric purity ( IAP) , content of Pb ,Zn ,Cu ,Cd , total S pollu2
tants in bryophytes , and their relationships with environmental pollution at five monitoring sites
of Anshan city were carried out . In the seriously polluted region , including Anshan Steel &
Iron Company , the species number of bryophytes was less than five ; the IAP value was smaller
than five ; the pollutant content (mg·kg - 1) in bryophytes was as follows : Pb (112～149) ,Zn
(401～477) , Cu(35. 8～38. 5) , Cd(2. 45～3. 53) , S(2200～3100) . In the polluted region ,
including Lishan Park and Eryijiu Park , the species number of bryophytes ranged from 15 to
30 ; IAP value ranged from 5 to 25 ; the pollutant content was as follows : Pb (31. 2～44. 6) ,
Zn(120～199) , Cu(9. 40～17. 6) , Cd (1. 02～2. 42) , S(1400～2600) . In the basically un2
polluted region , including Lieshi Lingyuan and Qianshan , the species number of bryophytes
was more than 40 ; IAP value was larger than 30 ; the pollutant content was as follows : Pb
(15. 4～25. 6) , Zn (84. 3～135) , Cu(5. 24～11. 5) , Cd(0. 64～1. 99) , S(800～2100) .
Key words 　Bryophytes , Environmental pollution , Anshan city.
　　3 国家自然科学基金重大资助项目.
　　1998 - 03 - 18 收稿 ,1998 - 05 - 07 接受.
1 　引 　　言
　　苔藓植物是一种结构相对简单的绿色
植物 ,它没有真正的根和维管束组织 ,表面
积较大 ,对环境污染因子的反应敏感度是
种子植物的 10 倍 ,因此 ,作为一种良好的
生物指示材料 ,被世界各国广泛应用为环
境指示. 世界发达国家在环境污染的苔藓
应 用 生 态 学 报 　1998 年 12 月 　第 9 卷 　第 6 期 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　
CHIN ESE JOURNAL OF APPL IED ECOLO GY ,Dec. 1998 ,9 (6)∶635～639
监测指示方面做了大量的研究和推广应用
工作 ,取得了可喜进展 ,并建立了一些较为
实用的实验技术和方法[4 ,10 ] .
　　我国对苔藓植物监测环境污染的研究
始于 70 年代 ,仅有零星报导[2 ,5～7 ] ,而且
多采用树附生苔藓做为指示植物. 据资料 ,
鞍山市环境污染程度居辽宁省前列 ,是我
国东北地区利用苔藓植物监测指示环境污
染理想地点之一[3 ] . 本项研究采用野外生
态调查和室内实验分析相结合方法 ,对鞍
山市苔藓种类、分布、样点大气净度指数、
苔藓体内污染物含量进行综合研究分析 ,
并以其为根据 ,从生物角度对研究地区进
行环境污染分区. 现将研究结果报道如下.
2 　研究方法
2. 1 　调查范围和样点选择
2. 1 . 1 调查范围 　鞍山市位于辽宁省中部 ,地处
122°10’～123°13’ E , 40°27’～41°34’N ,市中心为
122°59’46″E ,41°06’50″N. 鞍山市主要污染源是鞍
山钢铁公司 ,环境污染最为严重 ; 市区东南约
20km 处的千山 ,距主要污染源较远 ,环境较为清
洁 ,可作为相对清洁区. 选择鞍山钢铁公司至千
山之间的扇形区为主要研究对象 (图 1) .
图 1 　鞍山市各调查样点分布示意图
Fig. 1 Locations of monitoring sites of Anshan.
2. 1 . 2 样点选择 　对所选扇区进行详细勘查 ,在
扇区内选择 5 个地点作为样方调查点 ,分别为 :
鞍山钢铁公司、立山公园、二一九公园、烈士陵园
和千山 (图 1) . 样点基本情况如下 : (1) 鞍山钢铁
公司 (以下称为鞍钢) :位于鞍山市区的西北部 ,
是鞍山市的最大污染源 ,废气、废水的排放量占
全市工业废气、废水排放量的 85. 2 %和 54. 6 %.
该地区一直是鞍山市环境监测中心的重点监测
地区 ,并作为工业区的主要代表监测点. (2) 立山
公园 :位于鞍山市区的东北部 ,鞍山钢铁公司的
南部 2km 处 ,该公园占地 50hm2 ,公园周围没有
其他大的污染源. (3) 二一九公园 :位于鞍山市的
东南部 , 距鞍山钢铁公司 4km , 该公园占地
140hm2 ,公园周围没有大的污染源 ,该区被市监
测中心列为清洁区进行环境监测. (4) 烈士陵园 :
在鞍山市东南 14km 处 ,占地 10hm2 ,周围没有大
的污染源. (5)千山 :在鞍山市东南约 20km 处 ,属
于长白山系 ,为东北地区重要的风景区 ,该地区
被市监测中心列为市区对照点进行自然降尘的
监测.
2. 2 　野外调查
2. 2 . 1 样方设置及调查 　在上述 5 个样点内各选
4 块林下样地进行样方调查 . 鞍钢院内树木较少 ,
仅在院办公楼和大门附近各有两处小树林 ,在生
产区未能发现树林和苔藓 ,因而选取这 4 片树林
做为样点鞍钢的调查样地. 其他 4 块样点内树木
较多 ,林下样地选取原则是使 4 块样地均匀分布
在样点的不同方位. 这种方法可使样方调查结果
能代表该样点的平均值 ,减少小环境作用而引起
的误差[4 ] . 7～9 月在 5 个样点做样方调查 ,样方
大小为 20cm ×20cm ,每个样点每次做样方 20
个 ,主要调查样方内苔藓植物的种类、盖度和频
度. (1)盖度 (C) :指某种苔藓在样方中的覆盖面
积 ,采用 Braun2Blanguee 的 5 级制 (根据单位面积
中苔藓盖度面积的比例) ,分级标准如表 1. (2) 频
度 ( F) :指某种苔藓在一样点调查样方中出现的
百分率 ,即 F = 某种苔藓出现的样方数/ 所调查
的总样方数 ×100 %.
2. 2 . 2 样品选择与采集 　在野外调查基础上 ,确
定密叶绢藓 [ Entodon com pressus ( Hedw . ) C .
Muell. ]和长叶鳞叶藓[ Taxiphyllum taxi rameum
表 1 　苔藓植物盖度分级表
Table 1 Grades division of coverage of bryophytes
单位面积中植物的覆盖面积比
Coverage rate of plants per unit of area
< 1/ 20 1/ 20～1/ 4 1/ 4～1/ 2 1/ 2～3/ 4 > 3/ 4
盖度级别 Coverage grade 1 2 3 4 5
636 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　9 卷
(Mitt . ) Fleisch. ]为样品种类. 密叶绢藓和长叶鳞
叶藓在鞍山市分布广泛 ,易于采集 ,并已被证实对
环境污染有较强的耐受性 ,其体内污染物的含量
能较好地反映其生境环境污染状况 [8 ] . 样品采取
与样方调查同时进行. 7～9 月在各样点做样方调
查时 ,每块样地取密叶绢藓或长叶鳞叶藓 20g 左
右 ,放于塑料袋中保存 ,最后将同一样点的 4 块样
地采集的约 80g 样品混合在一起 ,做为该样点的
化学分析样品.
2. 3 　室内处理和分析
2. 3 . 1 大气净度指数 ( IAP) 的计算 　大气净度指
数 ( Index of Atmospheric Purity , IAP) 是一种衡量
大气污染程度的指标 ,它通过调查和测定一定区
域内若干样点中苔藓的种类、分布、盖度和频度来
计算数值 ,进而衡量该地区的大气污染程度. 某一
地点的 IAP 愈高 ,说明该地点的大气愈为纯洁 ,反
之 , IAP 越低 ,说明该地点的大气污染水平越高.
　　大气净度指数 ( IAP)的计算方法 :
　　IA P = 6n
i = 1
( Q ×f ) / 10
　　式中 , i 为样方调查中出现的苔藓种 , n 为一
个样点内所调查样方中出现的苔藓种的总数 , Q
为某种苔藓的生态指数 ,即该地区所有采样样方
内出现的苔藓平均数 , f 为某一种苔藓盖度与出
现频度的综合值 ,即盖度 ×频度 ,采用 5 级制 ,求
值方法见文献[6 ] .
2. 3 . 2 分析元素的选择 　利用苔藓植物进行生物
监测 ,各国学者多对苔藓体内重金属元素以及全
S含量进行化学分析 ,以反映不同地区之间环境
污染状况的差异[1 ,9 ,10 ] . 我们选取 Pb、Zn、Cu、Cd 4
种重金属和 S为分析元素 ,测定 5 种元素在苔藓
体内的含量.
2. 3 . 3 分析样品的预处理 　采集的新鲜样品必须
及时处理 ,不放置过夜 ,过程如下 :1) 先用自来水
将样品冲洗 4～5 次 ,除去附于苔藓上的泥土和浮
尘颗粒 ;2)用蒸馏水冲洗 2～3 次 ;3) 用纱布将样
品上的水吸净 ,然后放于干燥箱内 ,60～80 ℃下烘
5～6h ;4)将烘干的样品用陶瓷研钵研碎 ,放于干
净的玻璃瓶内密封保存. 该步操作不能用金属球
磨机研磨样品 ,以免对苔藓体内金属元素含量产
生影响.
2. 3 . 4 分析方法 　样品重金属含量用原子吸收法
测定 ,样品全 S含量用 SCL 自动测硫仪测定.
3 　结果与讨论
3 . 1 　鞍山市苔藓植物种类及分布
　　根据文献报道和本研究标本鉴定结
果 ,鞍山市已知苔藓 23 科 56 属 88 种 1 亚
种 4 变种. 在实验所选择的鞍钢、立山公
园、二一九公园、烈士陵园和千山 5 个样点
中 ,苔藓植物种类及数量差别较大. 鞍钢院
内仅有苔藓 3 科 4 属 4 种 ;立山公园有 9
科 12 属 18 种 ;二一九公园 11 科 19 属 26
种 ;烈士陵园 18 科 34 属 43 种 ;千山 21 科
50 属 76 种. 可见 ,由鞍钢至千山 ,随着与
主要污染源距离的加大 ,各样点的苔藓种
类逐渐增多. 鞍钢种类最少 ,仅 4 种 ,千山
种类多达 76 种 ,为鞍钢的 20 倍之多 ,立山
公园和二一九公园的种类数较为接近.
3 . 2 　大气净度指数 ( IAP)值及指示意义
　　本实验于 7～9 月连续在 5 个样点进
行了样方调查 ,根据各样方苔藓盖度、频度
和 f 值调查结果 ,计算出 IAP 值 (表 2) . 从
表2可见 ,同一样点不同月份之间的 IAP
表 2 　各样点 7～9 月大气净度指数( IAP)
Table 2 IAP of monitoring sites in July , Aug. and Sept.
月　份
Month
样　点
Monitoring
sites
苔藓种数
Bryophyte
species
∑f IAP 3
J uly A 2 2 2. 56
B 7 9 11. 52
C 11 13 16. 64
D 18 26 33. 28
E 26 38 48. 64
Aug. A 3 3 4. 26
B 8 11 15. 62
C 11 14 19. 88
D 20 25 35. 50
E 32 40 56. 80
Sept . A 2 2 2. 64
B 6 8 10. 56
C 10 13 17. 16
D 23 30 39. 60
E 29 33 43. 513 IA P = 6n
i = 1
( Q ×f ) / 10 ,Q 值 :7 月为 12. 8 ;8 月 14. 2 ;9
月 13. 2. A. 鞍钢 Anshan steel & iron plant ,B. 立山公园
Lishan park , C. 二一九公园 Eryijiu park , D. 烈士陵园
Lieshi Lingyuan ,E. 千山 Qianshan. 下同 The same below.
7366 期 　　　　　　　曹 　同等 :苔藓植物对鞍山市环境污染生物指示的研究 　　　　
虽有差别 ,但并不太大 ,而不同样点之间的
差别显著. 从鞍钢至千山 , IAP 逐渐增大 ,
表明环境污染程度逐渐降低. 为了更准确
地反映 IAP 的变化 ,消除人为操作的误差 ,
取各样点 7～9 月 IAP 的平均值 ,能明显地
看到 IAP 在不同样点的变化特点 (图 2) .
图 2 　各样点大气净度指数的变化
Fig. 2 Variation of IAP in different monitoring sites.
　　根据 IAP 值 ,可将样点分为 3 个污染
等级 :1) 严重污染区 , IAP < 5 ,包括鞍钢 ;
2) 污染区 , IAP 10～25 ,包括立山公园和
二一九公园 ;3) 相对清洁区 , IAP > 30 ,包
括烈士陵园和千山.
3 . 3 　苔藓体内污染物含量及其对环境的
指示
　　实验选取密叶绢藓和长叶鳞叶藓作为
分析样品 ,7～9 月分别采集样品并进行化
学分析 ,得到了样品体内 Cu、Zn、Pb、Cd 及
全 S 含量 ,在此基础上 ,取不同月份两种苔
藓体内污染物含量平均值 (表 3) . 由表 3 可
见 ,立山公园和二一九公园之间、烈士陵园
和千山之间苔藓体内重金属含量差别不
大 ,而鞍钢与这 4 样点之间差异显著. 这与
表 3 　各样点苔藓体内污染物含量平均值
Table 3 Average content of pollutants in Bryophytes in
monitoring sites( mg·kg - 1)
样　点
Monitoring
sites
Pb Zn Cu Cd S
A 133 445 36. 8 2. 70 2600
B 42. 4 159 13. 8 1. 75 2200
C 38. 5 144 13. 2 1. 58 2100
D 21. 4 110 10. 1 1. 86 1500
E 21. 2 99 6. 18 0. 98 1300
依据区域苔藓种类和 IAP 对样点进行的污
染区划分一致 ,即鞍钢、立山公园和二一九
公园、烈士陵园和千山分别属于不同的污
染区. 这从化学分析的角度证实了利用区
域苔藓种类和 IAP 对鞍山市进行污染分区
的正确性. 除 Cd 有波动外 ,其他 4 种污染
物在苔藓体内含量平均值都表现出从样点
鞍钢到千山逐渐下降的特征. 另外 ,鞍钢处
苔藓体内重金属含量比其他几个样点大得
多 ,平均为立山公园的 2～3 倍 ,千山的 3～
5 倍. 苔藓体内全 S 含量 ,各样点差别较
小 ,引起这种现象的原因可能是重金属受
重力的作用 ,向污染源外传播的能力较小 ,
而气体污染物 SO2 随大气流动 ,能向外传
送较远的距离[8 ,10 ] .
3 . 4 　鞍山市环境污染分区
　　为便于进一步利用苔藓植物开展环境
污染指示 ,将本实验所获得的区域苔藓种
类、IA P 对鞍山市污染分区的结果和化学
分析结果相结合 ,归纳出以苔藓植物为基
础的鞍山市环境污染分区表 (表4) . 如果
表 4 　鞍山市污染分区综合表
Table 4 Division of pollution regions in Anshan
严重污染区
Seriously
polluted
region
(A)
污染区
Polluted
region
(B、C)
相对清洁区
Basically no
polluted region
(D、E)
IAP 值 < 5 5～25 > 30
苔藓种数1) < 5 15～30 > 40
Pb(mg·kg - 1) 112～149 31. 2～44. 6 15. 4～25. 6
Zn (mg·kg - 1) 401～477 120～190 84. 3～135
Cu(mg·kg - 1) 35. 8～38. 5 9. 40～17. 6 5. 24～11. 5
Cd(mg·kg - 1) 2. 45～3. 53 1. 02～2. 42 0. 640～1. 99
S(mg·kg - 1) 2200～3100 1400～2600 800～2100
1) Bryophytes species.
对鞍山市不同地区林下样地的苔藓种数、
分布、盖度、频度等进行调查 ,并计算出
IAP ,就可依据表 4 结果推断该地区在鞍山
市所处的污染等级以及苔藓体内几种污染
物含量范围 ,为深入研究打下基础.
4 　结 　　论
4 . 1 　鞍山市已知有苔类 4 科 4 属 4 种 ,藓
836 应 　用 　生 　态 　学 　报 　　　　　　　　　　　　　　9 卷
类 19 科 52 属 85 种 1 亚种 4 变种. 苔藓植
物在不同样点的种数差异显著 ,从主要污
染源鞍钢向外 ,各样点苔藓种数逐渐增加.
4 . 2 　在东北地区利用大气净度指数进行
环境污染分析 ,效果较好. 据此 ,可将研究
地区分为 3 个区 :严重污染区、污染区、相
对清洁区.
4 . 3 　同污染源的距离 ,是影响苔藓植物体
内污染物含量变化的重要原因. 样点鞍钢
处苔藓体内重金属含量是样点立山公园的
2～3 倍、千山的 3～5 倍 ,而样点立山公园
和二一九公园、烈士陵园和千山之间的这
种差别很小 ,进一步证实了依据区域苔藓
种类和样点大气净度指数将研究地区分为
3 个污染区的科学性.
4 . 4 　将不同污染区内的苔藓种数、大气净
度指数和苔藓体内污染物含量综合研究 ,
归纳出鞍山市环境污染分区综合表 ,该表
可为今后在鞍山市和我国东北以至北方其
他城市利用苔藓植物进行环境污染指示提
供依据.
4 . 5 　利用苔藓植物从生物学角度对鞍山
市的污染分区结果与市环境监测中心的分
区结果是一致的. 对于本实验的研究样点
而言 ,其污染程度鞍钢 > 立山公园、二一九
公园 > 烈士陵园、千山.
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