第十六章 环境污染调查
导 言
环境污染包括大气污染、水体污染、土壤污染、噪声污染及热污染等方面，其中以大气污染和水体污染的危害最大，是环境污染调查的主要内容。
中学生进行环境污染调查，除了污染物的定性定量检测，因缺少必要的仪器和药剂，大多数学校难以进行以外，其它检测项目诸如调查污染源、估算污染物的排放量、测定污染物的物理性质、利用监测植物进行监测、测定粉尘量、以及检验细菌数量等，一般均有条件进行。
本章共分三节，前两节分别介绍大气、水体的主要污染物的危害及其调查方法，第三节为活动方案举例。
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# + K16.1 大气污染及其调查方法
一、大气中的主要污染物
随着现代化工业的发展，工厂和矿山向大气中排放有毒物质的种类越来越多，数量越来越大。目前已引起注意的大气污染物已有100多种，每年排入大气中数量高达6亿多吨。其中影响范围广、威协大的种类有粉尘、二氧化硫、氟、氯、一氧化碳、二氧化氮以及汞、镉、铬、砷、锰、硒等。大气污染就是指这些有毒气体进入大气后，其数量超过了大气的自净能力，因而对环境、生物和人体造成严重危害。
各种大气污染物按其属性，大致可归纳为以下几类：
(1)氧化型：能引起氧化危害的物质，如臭氧、二氧化氮、氯、过氧乙酰硝酸脂等。
(2)还原型：能引起还原危害的物质，如二氧化硫、硫化氢、一氧化碳等。
(3)碱性型：能引起碱性危害的物质，如氨等。
(4)粉尘：包括降尘和飘尘两类。前者粒径在10微米以上，后者在10微米以下。
(5)光化学烟雾：为一种次生污染物。它是由汽车和工厂排出的氮氧化物和碳化氢，经太阳紫外线照射，而产生的一种毒性很大的蓝色烟雾。主要成分有臭氧、醛类、过氧乙酰硝酸脂（PAN）、烷基硝酸盐等，其中臭氧占90%。
二、大气污染对植物的危害
在各种大气污染物中，研究比较多的是二氧化硫、氟化物、光化学烟雾和氯气。现将这些有害气体危害植物的机理及症状说明如下。
1.二氧化硫
是危害植物的主要气体。SO2通过气孔进入叶肉细胞，转变为亚硫酸离子（SO32-），然后又变成硫酸盐离子（SO44-）。在植物体内，SO2变成SO32-的速度要比SO32-变成SO44-快得多，所以高浓度的SO2进入叶肉细胞后，造成高浓度SO32-的积累，而SO32-的毒性比SO44-大30倍。当SO32-的浓度超过植物自净能力时，就破坏叶肉组织，使叶片水分、糖类和氨基酸减少，叶绿素A/B值变小，叶片失绿，严重影响植物生长发育，严重时细胞发生质壁分离，叶片逐渐枯焦死亡。
SO2使叶片受害的症状通常是在叶脉间出现点状或块状的伤斑。单子叶植物的伤斑呈棕黄色，自叶尖向下呈条状分布；针叶树则往往自尖端开始向下逐渐发黄枯焦。
从植物的敏感性和抗性来看，苜蓿（Medicago sativa L. ）、大麦（Hordeum vulgare L. ）、棉花、小麦和苹果树对SO2的损害最敏感，马铃薯、洋葱、玉米、女贞（Ligustrum lucidum Ait）和枫香树（Liquidambar formosana Hance）对SO2的抗性最强。
2.氟化物
氟是卤素中化学性质最活泼的元素，生物很容易受到它的伤害，大气中的氟化物主要是氟化氢、四氟化硅等，它们对植物的毒害都非常强烈。
氟化氢被叶表面吸收后，经薄壁细胞间隙进入导管中，并随蒸腾流到达叶的边缘和尖端，由于卤素的特殊活泼性，使叶的这些部位的叶绿素和各种酶遭到损害，因而使光合作用长时间地受到抑制，或使磷酸化酶、烯醇化酶和淀粉酵钝化。
氟化氢对叶的损害首先出现在尖端和边缘。通常受害部位呈棕黄色，成带状或环带状分布，然后逐渐向中间扩展。当受害严重时，使整个叶片枯焦脱落。
对氟化物比较敏感的植物有唐菖蒲、杏、李（Prunus salici-na Lindl）、梅（Prunus mume （Sieb.）Sieb. et Zucc.）、荞麦（Fagopyrum esculentum Moench）、番茄、玉米及柑桔类等。而榆（Ulmus pumila L. ）梨、（Pyrus）、苹果、玫瑰（Rosa ru-gosa Thunb. ）、苜蓿、棉花以及豆类作物和蔬菜等对氟化物有较强的抵抗力。
3.光化学烟雾
光化学烟雾对植物的损害从总的方面来说，表现为受害叶片背面变为银白色或古铜色，叶片腹面受害部分与正常部分之间有一明显的横带。但光化学烟雾中的一些主要成分的作用机理和毒害症状也互有差异。
(1) 臭氧。主要破坏栅栏组织细胞壁和表皮细胞，常常导致叶片枯死。
臭氧使植物的受害症状是叶片出现红棕色或漂白色的斑点。
对臭氧最敏感的植物有烟草（Nicotiana tabacum L.）、番茄、豌豆（Pisum satium L.）、菠菜（Spinacia oleracea L. ）、马铃薯和燕麦（Avena sativa L.）等；抗臭氧的植物有薄荷（Men- tha haplocalyx Briq）、天竺葵（Pelargonium hortorum Bail. ）和胡椒（Piper nigrum L. ）等。
(2) PAN（过氧乙酰硝酸脂）。PAN通过气孔进入叶内，使叶片失水收缩，然后充以空气。这种损害可以贯穿整个叶片。
PAN使植物受害的症状是在叶的背面出现大面积透明的银白色或铜色的病斑区域。
对PAN比较敏感的植物有牵牛花（Pharbitis）、莴苣（Lactuca sativa L. ）等。卷心菜、玉米、小麦和紫罗兰（Matthiola incana R. Br. ）等植物对PAN有较强的抵抗力。
(3) 二氧化氮。损害植物的方式与二氧化硫相似。一般超过0.5ppm浓度时就妨碍生长，高于1ppm时，就能引起急性毒害。
二氧化氮使植物受害的症状是叶片上出现棕色或褐色斑点，并且首先出现在叶缘处。
4.氯
氯的化学活性不如氟。氯进入植物组织中，产生次氯酸，是一种较强的氧化剂。
氯使植物受害症状主要是叶尖、叶缘或叶脉间出现不规则的黄白色或浅褐色坏死斑点。氯气对植物的毒害作用较二氧化硫强2～4倍。
三、调查大气污染的方法
1.调查污染源
中学生进行大气污染调查，首先应调查污染源，因为只有了解本地区有关方面可能向大气排放什么污染物，才能更好的对各种污染物进行定性定量测定；而且也只有将污染源调查清楚，才能在调查结束后提出改变本地区大气污染状况的有效措施。
大气污染源包括工业污染源、交通运输污染源和生活污染源三类。现分别说明如下。
(1)工业污染源。工业污染源是城市各污染源中的主要一类。
在农村随着乡镇企业的兴办，这类污染源也不容忽视。
由于不同工矿企业所用的原料、燃料和所生产的产品不同，
产生的废气中所含的污染物也不一样。表16－1所列的各类污染物
表16—1 各类工厂向大气排放的主要污染物
可供调查时参考。
(2)交通运输污染源。在城市中，正在行驶的汽车和其它机动车辆，构成一类重要的污染源。对这类污染源调查时，先要统计单位时间内行驶的汽车和其它机动车的车辆数及消耗的汽油量，然后按表16－2所列内容估算污染物的排放量。
表16－2 不同机动车辆排出的污染物数量
引自《城市规划资料集》
(3) 生活污染源。城市居民烧煤做饭取暖，排出大量烟气，其中含有一氧化碳、硫氧化物和烟尘构成了另一个重要污染源。这类污染源由于分布广泛、排放高度很低、加重了空气污染的程度。
对这类污染源，可在小区内调查居民户数及煤炉数，估算出每日烧煤的数量，然后再按经验公式或数据，估算各种污染物的排放量。
2.利用监测植物监测大气污染
(1) 监测植物的种类。大气污染后，其污染物的毒害作用会在植物体上反应出来，表现出一定的可见症状。但各种植物对同一种大气污染物的反应情况并不相同，有的抵抗力强，反应迟钝；有的抵抗力弱，反应敏感。人们将各种对大气污染反应敏感的植物叫做环境污染指示植物或监测植物。常用的监测植物主要有以下一些种类，见表16－3。
表16－3 监测植物
除上述种子植物中的指示植物外，孢子植物中的地衣也是一类很好的大气污染指示植物。地衣不仅能监测大气中的二氧化硫，而且也能监测氟化氢、氯等有毒气体，空气中极少量的有毒物质就能影响它的生长甚至死亡，反应十分敏感。
(2) 监测方法。利用监测植物监测大气污染时，应根据污染源所排放的污染物的具体种类，选择一定种类的盆栽监测植物，安置在需要监测的地区，然后观察记载它们受害症状和程度。例如，可在磷肥厂附近放置氟化物监测植物唐菖蒲，监测磷肥厂周围大气的氟污染状况。如果几天以后，唐菖蒲出现了典型的氟化物危害症状（叶片先端和边缘产生淡棕黄色片状伤斑），表明该厂周围已被氟化物污染，而且根据唐菖蒲的各个放置地点，可以推算出氟化物的污染范围。
3.大气中降尘量的调查
各类工厂在生产过程中，常产生大量粉尘污染空气。粉尘中的降尘可用重量法进行测定，测定结果以每月每平方公里面积上的沉降吨数表示。
(1) 调查所需的用具用品
①集尘缸：内径150毫米、高300毫米的圆筒形玻璃缸（如无集尘缸，可用规格近似的其它玻璃器皿代替）。
②玻璃蒸发皿：容量150～200毫升。
③分析天平：感量0.1毫克。
④0.1N硫酸铜溶液，20%酒精溶液。
(2)采样
①设点要求。采样地点附近不应有高大建筑物的影响。集尘缸的放置高度，应距离地面5～15米，其相对高度应为1～1.5米，目的是防止受扬尘的影响。
②放缸前的准备。放置集尘缸前，应加入适量的水，使在湿式条件下采样，以防止风将降尘吹走。缸中的水量可根据当地历年来月降雨量和月蒸发量而变动，一般可在缸中加水300～500毫升。
为了防止各种微生物、藻类在缸中生长，夏季可加入2毫升0.1N硫酸铜溶液。在冬季冰冻期间，应加入300毫升20%酒精液作为防冻剂，以防止缸内水结冰而冻裂集尘缸。
③取样时间。按月定期换取集尘缸一次。南方地区在夏天暴雨季节，须防止缸内的水溢出而造成尘样流失。必要时应中途更换集尘缸，继续收集，合并分析。
同时，在绿化清洁区，选择对照点，放置集尘缸以作对照。
(3)分析。将集尘缸内的样品溶液，分次全部移入已恒重的玻璃蒸发皿内。操作时要注意用水洗净附着缸壁的尘粒，如果缸内有小虫、树叶等异物落入，要先用干净镊子小心取出，并将附在异物上的细小尘粒洗回缸内。
将样品进行蒸干，再放入烘干箱内烘干1小时，然后放到硅胶干燥器中冷却1小时，最后在分析天平上称重。所得重量即为降尘自然沉降重量。
计算
M 降尘自然沉降量（吨/平方公里/月）。
W1 样品加蒸发皿的重量（克）。
W2 蒸发皿重量（克）。
S 集尘缸口圆面积（平方厘米）。
n 采样天数。
本项调查活动如果不能坚持全年进行，也可在粉尘污染严重时期，用1个月或若干天进行调查。
