甲醛已成为中国新装修家庭中的主要污染物^〔1〕。相关研究表明,甲醛对植物同样产生伤害^〔2〕。一般情况下,植物对空气污染物的敏感性远高于人和动物。不同的大气污染物对植物产生的危害症状不同,可根据这些损害症状判断大气污染物的种类,并根据其受损害的症状利污染时间来评估污染物浓度范同^〔3〕。空气污染对植物体各个组织、器官均会产生一定程度的影响,但对叶片的影响最大。叶片的生理条件和成熟度是决定植物本身对污染物的反应的一个重要因素,生理功能旺盛的新展开叶对污染的伤害最敏感^〔4〕。本研究用低浓度甲醛对新生桂花叶进行慢性染毒,观测植物受到低浓度的污染物损害时所引起的新生叶片的变异情况,探讨植物生物学环境境监测技术在室内环境监测及安全性评价中的应用。

甲醛:40%福尔马林(重庆化学试剂总厂):染毒箱(自制),以木条为框架,用聚乙烯塑料膜制成1m×1m×1 m的密闭染毒室。矮化盆栽桂花:在同一株小叶女贞(和桂 花同属木犀科)上取若干10~13cm枝条以扦插方式进行无 性繁殖。次年,以此为砧木,于同一株四季桂花上取枝条进行嫁接,当桂花苗长到一定程度后进行盆栽作为本次实验的材 料。此过程在空气洁净的苗圃中完成。

参考《室内空气质量标准》(GB/T1883-2002)和《民用建筑工程室内环境污染控制规范》(GB50325-2001):室内空气中甲醛含量不得>0.1mg/m³,设置5个染毒组(染毒剂量分别为0.001,0.005,0.025,0.125,0.625mg/m³)和1个阴性对照组。每组各5株,每盆1株。染毒液的配制:取40%甲醛1mL,稀释至1600mL,得染毒液E(0.20375mg/mL),取100mL容量瓶4只,采刚循环稀释法,按照1:4的比例稀释换自得染毒液D80mL(0.04075mg/mL),C80mL(0.00815mg/mL),B80mL(0.00163mg/mL),A100mL(0.00033mg/mL)。

将各组盆栽培育的桂花分别放入染毒室1,2,3,4,5中,分别取染毒液A、B、C、D、E各3.1mL滴于染毒室内滤纸上,打开小风扇电源,以薰气法连续染毒68h。之后打开染毒室,敞置4h,以更换染毒室内空气。每3d重复1次,从新叶即并将萌发时开始到叶片完全成熟时止,历时1个月。

染毒后,放入实验棚内继续培养10d,观察各组当代叶片形态特征的变化。每株分别随机采摘100张染毒期内生长的成熟叶片,每组100张×5株=500张。采用随机双盲法观察叶片的形态特征变化,并对损害进行评估。

根据观察到的现象,按叶刺、叶尖、叶轮廓、叶面有无卷曲等变化制定叶片变异程度分为4级:无变异(叶刺、叶尖完好,叶面无卷曲,叶轮廓无变化);轻度变异(叶刺部分消失,叶尖基本完好,叶面无卷曲,叶轮廓变化不明显);中度变异(叶刺几乎全部消失,叶尖变形比较严重,叶面有一定程度的卷曲,叶轮廓变化明显);严重变异(叶刺全部消失,叶尖严重变形,叶面严重卷曲,叶轮廓变化十分明显,呈椭圆形)。

采用SPSS15.0统计软件进行χ²检验。

经慢性染毒30d后,各组新生的桂花叶片形态特征出现不同变化,主要表现为不同程度的叶刺消失、叶尖变钝、叶形呈椭圆、叶面卷曲。染毒组的叶片比阴性对照组宽大、茂盛。随染毒浓度增加变化越明显,最高浓度组的叶片变异最大。

各染毒组与阴性对组组内各株桂花叶片的变异度构成差异无统计学意义(P＞0.05)。各染毒组与阴性对照组比较,桂花叶片的变异度构成差异有统计学意义(χ²=245.8016~968.7176,P＜0.0001);各染毒组组间比较,桂花叶片的变异度构成差异有统计学意义(χ²=72.6906~843.1802,P＜0.0001),并呈剂量-反应关系(表 1)。

表 1

表 1 不同浓度甲醛空气污染对桂花新生叶片的慢性影响

表 1 不同浓度甲醛空气污染对桂花新生叶片的慢性影响

本次盆栽桂花慢性毒性实验结果显示:植物的个体差异比较容易控制,实验结果较稳定,重现性较好,是一种比较可靠的方法。甲醛可引起桂花叶片的形态特征改变,各染毒组与阴性对照组相比较以及各染毒组组间比较,差异均有统计学意义。甲醛空气污染可以导致盆栽梓花叶片出现慢性损害,和对蚕豆叶气孔的影响一样^〔5〕,具有剂量-效应关系。空气污染物对植物叶片的毒作用机制是多方面的、复杂的。可以从整体水平、器官水平、细胞及亚细胞水平以及分子水平进行解释。虽然目前关于甲醛对植物影响的研究较少,但由于污染物对动、植物的影响有相关性^〔4〕,动物的研究可提供参^〔6〕。在慢性染毒中,可能是由于低浓度甲醛引起DNA断裂,影响细胞的正常分化和有丝分裂过程,从而导致新生叶片出现明显的变异。桂花为木犀科木犀属,在我国分布较广,叶呈条形,具有叶刺,叶脉复杂,叶片发育过程中容易受剑污染物的干扰,叶片对污染物的敏感性高。受到室内污染物的危害时同样会表现出相应的损害症状,因此,可根据出现的症状和作用时间来估测甲醛或其他相似污染物的浓度范围。