全 文 ：卷 l 期 环 境 科 学 · ( 总 斗9 ) 49 .
野外条件下加杨叶片含氟量与大气中
氟化物浓度 (石灰滤纸法 ) 的相关性
武 夏 萍
(包头市环境保护监测科学研究所 )
大气中氟化物含量极低 ,通常在 pp b 级 ,
监测比较困难 . 近年来 , 石灰滤纸法等静态
采样技术应 用十分广泛 , 利用植物监测大气
氟污染也有了发展 . 如 日本营井隆 一报道 :
盆栽菠菜叶氟含量与大气氟化物浓度的相关
系数为 0 . 9 06 ILJ ; 美国 lsr ae l 报道了在野外条
件下 , 草中氟化物浓度 c GR s^ s 与用 L T p 法
测定的大气浓度 lC 、 E 具有以下简单关系 :
C
G R* 5 5
( p pm) 一 1 1 . 4 C 工 IM E (微克 /平方分米 · 日 )
标准差仅 士 4 P m . 该作者还研究 了 草
氟浓度与大气 , 土壤氟化物浓度的二元线性
回归关系 ,也获得了良好的相关性〔.z]
为了研究植物监测大气氟 污染 的可 能
性 , 我们对包头地区自然生长的加拿大杨进
行了叶片含氟量与大气氟污染相关关系的定
量研究 ,本文报道有关研究结果 .
据此 , 我们采用制备好的石灰滤纸放在
十二个试验点的百叶箱中 , 定时采集选定的
试验树的叶片和附近的土壤 , 同时 , 取回吸收
了大气中氟的石灰滤纸 ,测定其氟含量 ,将取
得的数据用统计方法确定其相关关系 , 并求
出相关方程 .
二 、 试验植物
加拿 大 白杨 , 学 名 尸。户u zu , ` a , “ e 。 , i` .
M
. , 属杨柳科 sa ilc ac e ae 落叶高大乔木 .
选取树龄 10 年左右 , 生长 良好 、 周围空
气流通 , 在污染源方向无高大建筑物阻挡的
加拿大白杨为实验树 , 每个试验点选 2一 5株 .
由于加杨在包头地区是主要绿化树种之
一 , 城乡均有种植 ,我们有可能就地取材 , 同
时 , 选用它作为实验植物 .
一 、 试验原理
大量研究表明 , 植物叶中氟的含量 (扣除
背景值 ) △ F 与大气中氟化物浓度 c 及 暴 露
时间 T 之间具有以下近似关系 :
△ F ~ 交C T
式中 及是系数即 ] . 因此通过测定不同 c 、 T
条件下的叶氟含量便可得到以下形式的线性
回归方程 :
C 叶 ~ a C 气 + b
当考虑土壤氟的影响时 , 则可采用二元
线性回归 , 得到类似的相关方程式 :
C 叶 ~ “
,
C 气 + b , C 土 十 C
三 、 定点及采样
一九七八年我所氟污染研究组以加拿大
杨为指示植物绘制成等浓度线图 , 确定了包
头地区大气氟污染面积 .
我们自主要污染源 (测点 3 ) 至 4斗公里
外的非污染区选定了 12 个试验点 (见图 1) .
各试验点距主要污染源的直线 距 离 见 表 1 .
试验点的分布基本是在东西一条线上 .
在这些点上选择无小型近污染源 (如烟
囱 )的地方 ,在 3一 5 米高处安置百叶箱 .
自 5 月 8 日起 (此时正是包头地区加杨
叶初展开的时候 )在百叶箱中挂人石灰滤纸 ,
DOI : 10. 13227 /j . hjkx. 1981. 01. 012
。
5 0 ( 总 5 0 ) · 环 境 科 学 2卷 1期
灸
了包全雾
包 头
山区
第一化工厂
图 l 主要大气氟污染源位置图及采样点图
表 1石灰滤纸 、 加杨叶和土壤样品含氟量测定结果
采样点编 号 2 13 4 5 6 7 ` 8 9 0 1l l 12
7
.
25 7
.
5 9
.
8 8 0 1
.
7 5 6 1
.
13 4 2 24 26距主要污染源距离 (公里 ) 14 . 夕6 2. 25 O 17 . 6 9 1. 5 斗 1斗4
9
.
2
采样时间 石灰滤纸 9 0 3 23 17 . 3 3多 3. 7 5 1 16. 4 4 】7 . 斗 8 2 1. 57 10 . 9 8 7 . 5 7 8 10 2
6月 8一 0 1日 加杨叶 11. 8 47 . 3 8 17
;; :;
4 5
.
3 9 13
.
17
.
4 3
.
5 2
.
7
盗 69 . 5 87 月 8一 10 日 石灰滤纸 6 6. 3 28 7 . 4 3 25 2. 斗8 6多. 7苏 38 . 5 6 8 0 . 9 25 4 . 37 18 . 0 27 . 8 9 4 1. 9 8
加杨叶 8 4 . 5 2 10 5 7 7 . 5
;; :号 4 4 1 15 . , 3 3 . 5 7 7 . 15 2 7 . 3 2 5 . 2 12 . 9 8 . 6
土壤 17 . 6 8 . 5 8 2 10 . 8 2 4 . 8 37 2乡 . 4 14 . 3 15 . 6 14 . 4 7
9 8
. 斗多 1牛 8 88月 8一 10 日 石灰滤纸 斗3 . 2 2 2 9 , . 1 3 10 5 . 08 22` . 8 32 . 8 3 斗斗 . 8 8 乡石 . 8 6 夕 . 5 12 . 6
1 86 5 7加杨叶 13 0 18 2 . 5 8 55 17 2 . 5 15 0 8 8 7 9 4 3 . 9 32 29 18 . 9
3 39
.
1 30
.
4 8 13斗 . 2 6 2 7 . 9 5 4 1 . 7 0 3 0 . 9 9 10 . 8 9 3 . 9 4 12 . 4 19 月 8一 1 0 日 石灰滤纸 2 6 . 4 5 2 9 . 9 7 18 6
15 2
.
5 15 1
加杨叶 9 6 0 1 32 . 5 10 3 6 2 . 5 9 2 . 5 5 0 . 5 3 7 . 2 46 . 8 3 l
2 17
.
6 4 8 2
2 1
.
9 6 6 1
.
9 6 19
。
3 9 斗5 . 2 26 . 3 5 9 . 3 5 3 . 4 0 9 8 910 月 8一 10 日 石灰滤纸 斗1 . 斗3 60 . 5 6 18 8 . 5
15 6 2 5 2
.
5 13 1
.
5 10 4 1 46 5 5
.
5 5 1
.
7 5 3 3
.
3 5 4 5加杨叶 2 3 1 2 15 8 1 1 5 1 1 2 16 . 5
17
.
8 2 0
.
3 l 4 13
.
5 12
.
8 弓 5土履 5 3 . 5
注 : 加杨叶片含氟量单位为微克 /克 ;石灰滤纸为微克 /平方分米 · 月 :土壤样品为微克 /克 .
(每点一串八张 , 间隔 2一 3 厘米 )以后每月 8
一 10 日取回吸收了大气中氟的石灰滤纸 , 并
换人新的 . 同时 , 采集试验树上的叶片 ,直至
10 月 8一 10 日最后一次采样 , 共采样五次 .
叶片采样方法 : 在试验树 3一 5米高处 、
不 同方位采集 斗一 5 枝正常小枝 , 用树剪沿基
部剪断 ,装人布袋带回 .
石灰滤纸装人聚乙烯塑料袋带回 .
在采集加杨叶及石灰滤纸样品 的 同时 ,
于 7 月 、 10 月采集了土样 . 方法如下 : 在选
2卷 1期
定的加杨树下
用取土钻取样
环 境
斗。一5 0厘米深处 , 树根附近 ,
2 0 0一 5 0 0 克 .
科 学 · ( 总 叭 ) 51 .
石灰滤纸及土样均采用 H Zo 浸取氟 离
子选择电极法 .
四 、 分析方法
植物样品采用酸碱浸取一氟离子选 择 电
极法 .
五 、 结果
中列出了分析结果
和图 3 是根据测定结果绘制的 . 图
J土2表图
`
OLUtJ尸匕,口工角溉已玛侧断澎雌栋悴
90753
角谕找à权古率具
八, 为采样点
龙李三享冬攀豢 ;鉴琶三鑫襄蔫熟 _
10 艺U 30 4 0
( l ) ( 2 ) ( 3 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) 铭、 9 ) ( 10 ) ( 1 1 ) q Z )
(l ) ( 2 ) (3 ) ( 4 ) ( 5 ) ( 6 ) ( 7 ) (8
、
9 ) (1 0 )
距污染源距离 k( m )
图 2 加拿大杨叶片含氟量与污
染源距离关系示意图
(1 1 ) ( 12 ) 距污染源距离 k( m)
图 3 石灰滤纸法测定大气 日平均氟浓度
与污染源距离关系示意图
甸诀d勺叭古
石灰滤纸测定值累计 (产岁 dm勺
图 斗 石灰滤纸测大气氟的 累计量与加杨叶片氟含量相关示意图
2 中示出加杨叶中氟含量随着离主要污染源
包钢 (测点 3) 的距离越远越低 , 叶氟与距离的
平方成反比 . 图 3 示出石灰滤纸法测定的大
气氟浓度同样随着离主要污染源 (测点 3 ) 的
距离越远越低 ,气氟与距离的平方也成反比 .
两图均示出自包钢 (测点 3 ) 至 26 公里
远的大庙间 (侧点 1 0 ) , 大气受到不同程度的
氟污染 , 而且 由于其它较小污染源的影响在
测点 , 及测点 8 , 出现了另外两个峰值 , 其趋
势完全相同 . 这两张图直观地提示了我们建
立加杨叶片含氟量与大气氟污染浓度相关方
程的可能性 .
图 4 是以 x 轴 为石灰滤纸测定值的累计
量 (微克 /平方分米 ) , 以 y 轴为加杨叶片氟浓
·
5 2 好总 5 2 ) ·
度(微克 /克)所作的相关示意图 .从图中可以
看出随着 x 增加的趋势 , y 也呈现增加趋势 ,
这些点为直线正相关分布 . 根据取得的数据
求出其相关系数为 0 . 8 7 ( n ~ 6 0) 检验其相
关显著性 , 结论为相关极显著 ,可以认为回归
方程是适用的 .
用最小二乘法可求出回归方程为 :
y ~ 0
.
7 l x 一 3 . 6斗
即
y ~ 0
.
7 1 2牙 一 3 , 6 4
式中 , 牙为 L p丁 法测定之大气氟在石灰滤纸
上的 日平均积累量 (微克 /平方分米 · 日 ) ;
y 为加杨叶片氟含量 (微克 /克 ) ;
多 为加杨叶展开后到测定时的 日数 .
相关系数 了 的或然误差为 士 .0 02 , 回归
系数 b 的方差为 0 . 04 , 关系方程式的均方差
为 2 3 4 1 .
二元线性回归分析的结果为 :
z 一 0 · 6 o x + 2 . 7 6夕一 3 2 . 4 9
式中 , 劣 为石灰滤纸法测定的大气氟月平均
单位面积上含量 (微克 /平方分米 · 月 ) ;
y 为土壤 中水溶氟浓度 (微克 /克 ) ;
。 为加杨叶片月增加氟浓度 (微克 /克 ·
月 )
相关系数
1 ,
.
,
~ 0
.
8 4 丫丸 , ~ 0
.
8 2 (
,
~ 18 )
六 、 讨论
1
. 由于我们采取了在室外 、 即污染环境
中直接试验 , 因而避免了室内人工栽培与自
然环境中生长的差别 .
本试验结果说明 : 在一个地区 , (自然条
件差别不十分大 )植物叶中氟的积累 , 主要同
大气氟污染相关 , 其它自然条件的影响是微
小的 .
我们认为 , 在大气氟污染区 , 以加杨为
指示植物对大气氟污染进行定量监侧是可行
的 .
2
. 试验中观察到大量降雨后 , 叶片中的
科 学 2 卷 1 期
氟有不等程度的溶失现象 . 因而大量降雨会
使斜率 b 下降 .
3
. 植物的生长量影响叶 F 的浓度 . 在测
定点 4 我们选取了两棵同年栽种的加杨 , 其
中一棵离水井较近 , 树高达 17 米以上 , 树周
长 1 37 厘米 ( l 米高处 ) , 另一棵树高仅 12 米
左右 , 树周长 68 厘米 . 在五次采样中均是前
者叶 F 浓度比后者低 (见表 1 采样点 斗 中所
列 ) ,说明了其它条件相同时 , 生长量大的 ,叶
F 浓度低 ;生长量小的 , 叶 F 浓度高 . 但其差
别不很大 ,仍在方程允许的误差内 ,比起大气
污染对叶 F 的影响是很微小的 .
4
. 二元线性回归方程的分析
为比较 x 与 y 对 二 的影响 , 应求出标准
回归系数进行比较 . 用 a’ , b’ 表示标准回归
系数 ,可求出 。 ` ~ 0 . 43 , b’ ~ 0 . 5 5 . 此结果表
明 : 土壤水溶氟含量高时 , 君 值与 x 及 y 都
有密切关系 . 用 c 叶 ~ a C 气 十 b 进行计算会
有较大误差 , 如在采样点 3 用二元回归方程
计算时 , 更接近实际测定结果 .
如果我们再求一下自变量的 T 值更能说
明上述观点 : 令 t , 为 二 的 T 值 , t : 为 y 的 T
值 ,可求出 t ; ~ 2 . 7 8 t : ~ 3 · 5 1 .
根据经验 T > 1时 , 该因素对 “ 值有一
定影响 , 丁 > 2 即为重要因素 . 因而 x 和 ,
都是不可忽略的重要因素 .
但是得出的二元线性回归方程 , 只有在
土壤受严重污染 , 其水溶氟比其它地方特别
高的情况下 , 。 值才接近实际测定结果 ,一般
情况下应用是不够理想的 .
在我们的试验中除 采 样 点 3 ( c 土 达 80
P m 以上 ) 外 , 土壤中水溶氟均在 2 6 P m 以
下 , 若去除采样点 3 的数据进行分析 , 结果如
下 :
a , ~ 0
.
6 9 b
, 一 0 . 0 2 ( , ~ 17 )
t ; ~ 3
.犯 ( 二 对 君 影响大 , 是重要因素 )
t Z ~ 0
.
10 ( y 可以忽略不计 )
上述结果表明 : 土壤中水溶氟含量较低
下转 6 页
,6 ( 总 6 ) ·
表 S 混样的总碳浓度的测定及误差
境 科 学 、 2 卷 1 期
表 6 实际样品测定 T O C 位的精密度
量 ( p p : n ) 标准偏差
%
T o e 值 ( p p m )样品名称
计算值 定 值 平均值 恻 定值 平均值
标准偏差
(% )
泛0 3 10 0
10 0 9 8
.
6 10 2
9 5
.
8 9 8
.
9 10 1
一
r 酮水样
富醛水 *
洗酸水 *
20 10 2 0多0 20 1 0
5 40 0 5 0 0 0 弓0 00
乡80 0 6 10 0 乡6 0 0
士 1 . 0
士斗 . 5
一于 4 . 3
封一到聚乙二醇一2 万水样 1 0 80 10 5 0 1 1 80
一ó话乃,了门é。 t
J,、一Onù、ù Qú叫又一ù,主,iq
样 .
混样的总碳测定 . 由氧化床进 10 0即m 碳
的甘油水溶液 (标样 ) 和混样各 斗微升 ,侧得
混样的总碳浓度列于表 5 .
由表 5 看 , 本方法的测定误差为 士 3外 .
相隔数天 , 再侧混样的总碳 浓 度分 别 为 9
p p m 和 10 1即m . 表明本方法的重复性和 准
确度均较好 .
混样中无机碳的测定 . 由酸化床进标样
( 1 2 p pm 碳的碳酸钠溶液 ) 和混样各 4 微升 .
测得无机碳浓度为 12 . 7 P m (混样无机碳的
计算值为 12 . SP p m 碳 ) .
由以上测得 : 混样的 T O C 为 8 SP Pm (混
样中 T O C 的计算值为 87 . S P m ) , 侧定误差
为 士 l 多 .
2
. 实际样品侧定结果列于表 6
3
. 除以上各点外 , 还考察了仪器的负荷
能力 ,在本实验的装置和操作条件下 , 连续测
定约 30 个样品以内(每个样进样三次 ) , 结果
稳定 . 在 30 个样品以上 , 则测定结果可能出
现较大波动 , 此种情况预示催化剂需重新进
行活化处理 .
本方法由于流程长 ,影响因素多 , 不采用
中关村 户 水样
中关村 2 . 水样
57 任9 53
氧化处理后丁酮水样 9 0 9 4 8 9 9 1 ! 士 3 . 0
* 山东胜利石化总厂橡胶厂丁烯脱氢废水 .
工作曲线来定量 , 而是每天测定时进标样换
算 .
结 论
1
. 采用反应色谱法以普氮作载气 , 待测
样经两次催化转化后测定水中 T O C 是可行
的 ,其测定误差在色谱测定的允许范围内 .
2
. 为确保结果稳定可靠 , 每天测定前催
化床需经再活化处理 , 进样总碳量应限制在
一定水平以下 ,并以色谱峰面积计量 .
本工作得到北京化工研究院五室分析组同志的
热情帮助 , 谨致谢意 .
1 1 ]
[ 2 ]
〔 3 ]
主要参考文献
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a l夕 , i , 47 . 69一 7 8 -
( 19 7 7 )
.
上接 犯 页
( 3 0P mP 以下 ) , 或在各试验点变化不大的情
况下 , 回归方程 C 叶 一 召 C气 十 乡是适用的 .
室内栽培试验也确证了上述结果 : 人工
在土壤中浇 Na F 溶液 ,使土壤中水溶氟达 64
一 2 3 5 pp m 时 , 加杨叶中氟比未浇者增高 19 一
夕6多 .
参 考 文 献
【1 」 营井隆一 , 不 7 素化物 件 上 乙瑕境污染 O 突憩 .
「2 ] N a it o o a l A e a d e m y o f S e i〔、 n e e 、 , F I二 o , · ￡`了e , N .
A
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5
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w h
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D
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C
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·
i d e C o i n m e t t e e o ,、 B i o lo ig e
E f f e e士5 o f Amt o o p n e r i e P o l lu t a n t s
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