无机氮形成的PM2.5对于植物叶片抗氧化酶活性的影响开题报告

1. 研究目的与意义

细颗粒物，也叫PM_{2. 5}，即环境空气中空气动力学当量直径≤2. 5 μm 的颗粒物( 中国环境科学研究院等，2012)，是一种近年来大量出现的大气污染物。研究表明，颗粒物粒径越小，危害越严重( Burnett et al．，2000; Plaza et al.，2006；Pope et al. ,2009)。PM_{2. 5}的对环境的危害主要表现在形成灰霾天气，从而导致大气能见度降低，影响大气和地面辐射从而影响动植物生存；对人体的危害在于引起人体呼吸系统和神经系统等方面的疾病，甚至致死。（沈惠等）占PM_{2. 5}质量的20%-60%水溶性组分由有机组分和无机组分两种，无机组分一般包括SO42-、NO3-、NH4 、Na 、Cl-、Mg2 、Ca2 等。SO42-、NO3-、NH4 等二次离子是PM_{2. 5}中主要的水溶性离子，浓度可占到PM_{2. 5}质量的三分之一左右。主要来源于SO2、NO2、NH3的二次转化，并且转化率会受到温度、湿度、大气光化学反应等因素，以及区域输送的影响。PM_{2. 5}中无机组分中的无机元素主要来源于交通排放，燃料燃烧，冶金工业，建筑扬尘和废弃物焚烧等。（沈惠等）

植物作为城市绿化的工具，可以通过其叶片上的气孔和枝条上的皮孔吸收大气污染物，在体内通过氧化还原过程进行中和而把有毒物质降解为无毒物质，或通过根系将其排出体外，或将其积累贮藏于自身某一器官内（鲁敏，2002）。关于植物滞尘作用的研究由来已久，但大多停留在对植物表面吸附层面，对于以氮氧化物为例的污染物以PM_{2. 5}的形式进入植物体内以后发生的过程的研究，以及其对植物生理过程与叶片结构的影响、植物对过量氮氧化物的抗性机理的研究是比较少的。随着植物修复环境污染技术的兴起，利用植物对大气污染物的同化或超同化能力来治理大气污染成为近年来国际上正在加强研究和迅速发展的前沿性新课题，对于NOx的同化研究是热点之一(骆永明等，2002)。

本研究拟在南京林业大学下蜀林场温室，利用PM_{2. 5}发生器开展室内模拟PM沉降实验；对NOx形成的PM_{2. 5}浓度变化时植物叶片内的酶活性变化进行研究；从而对不同类型（C3、C4）植物的叶片对于NOx形成的PM_{2. 5}的响应机制进行探究，揭示PM沉降对于植物生理生化过程的影响规律，为城市绿化植物树种配置提供理论基础。

2. 国内外研究现状分析

20 世纪中期以前，国外对颗粒物的研究以tsp（总悬浮颗粒物）居多；20世纪中期以后，可吸入颗粒物pm10和细颗粒物pm2. 5开始得到重视。美国国家环保局考虑到pm10是危害环境和人体健康的主要因素，在1985年将颗粒物指标tsp项目修改为pm2. 5；1997年在此重新修改，规定了pm2. 5 的最高限值，以降低细颗粒物对人体健康、环境和气候等的危害。总的来说，国外对于pm10 和pm2. 5 环境行为的研究起步较早。

我国在上世纪八十年代时开始对颗粒物进行研究，为了追踪可吸入颗粒物的来源，发展起来了源解析技术。源解析的主要方法分为以污染区域为对象的受体模型和以污染源为对象的扩散模型两类，受体模型源解析技术较为热门，主要研究方法包括显微法、物理法和化学法等。（乔玉霜等）

宋良友等在研究植物对缓解室内pm2. 5的研究中提到，植物吸收是防治大气污染的一种有效补充手段，是一种以太阳能为动力，利用植物的同化或超同化功能净化大气的绿色技术。植物滞留颗粒物的能力大小与树种、叶面的形态、粗糙度、叶面绒毛、叶的着生角度和表面分泌物、甚至气象条件有关，主要通过茎叶和和栽培基质来阻挡、过滤和吸附空气中的pm2. 5，通过覆盖地标、叶面吸附、降低风速、促进沉降、改变风场等作用途径，可以产生滞留pm2. 5和降低其空气含量的独特功能（beckett et al.,1998)。不同的植物除了叶片表面可以滞留pm2. 5，还能够吸收和消化pm2. 5中的化学成分，比如无机氮等养分元素。

3. 研究的基本内容与计划

研究内容：

1.nox形成的pm_2.5对植物抗氧化系统的影响

通过不同浓度的pm输入，测定植物超氧化物歧化酶（sod）、过氧化物酶（pod）等应激反应酶的活性变化，结合蒸腾速率分析外源氮氧化物的影响下，植物是如何通过抗氧化体系来抵抗氮氧化物对植物体的伤害。

4. 研究创新点

1.现阶段关于植物对PM的阻滞功能的研究大多偏向植物叶表面对PM的滞留吸附以以及PM沉降对植物叶片形态的影响，对于颗粒物通过气孔进入植物体内后的生理生化反应机制却少有研究。

2.本实验同时对C3植物和C4植物以及木本和草本植物同时进行研究，力求探讨植物的不同生理结构对于氮氧化物的响应有何不同。目前关于这种不同植物种类之间的研究较少。

因此，本项目拟通过模拟自然情况下的PM值以及PM值倍增来对植物进行控制实验，并测量相关生理生化指标研究植物对PM胁迫的承受能力，探讨不同种类植物的抗氧化系统对于PM胁迫的响应机制有何不同，从而初步揭示其反应机理。