综述：植物作为空气污染生物监测工具的作用：方法现状及面临的挑战，重点关注Lolium sp.

《Science & Sports》：The role of plants as biological monitors of air pollution: State of the art on methods and challenges with a focus on Lolium sp.

植物作为空气污染生物监测器的45年综述，重点分析多花黑麦草的应用。通过ProKnow-C方法筛选1400篇文献，发现植物监测技术扩展至960余种物种，但研究地理分布不均。多花黑麦草因生理抗性和标准化培养方案成为主动监测首选，有效评估时空污染模式，支持One Health理念，尤其在监测基础设施薄弱地区具有独特价值。

　　空气污染对环境和人类健康构成了严重威胁，因此，有效的监测手段显得尤为重要。随着科学技术的发展，传统的空气污染监测方法虽然在一定程度上能够提供准确的数据，但其高昂的成本、复杂的操作流程以及对特定设备的依赖性，使得其在某些地区难以普及。因此，基于自然的解决方案（Nature-Based Solutions, NbS）逐渐受到关注，其中利用植物作为生物监测手段（biomonitors）被认为是一种有效的补充方式。植物不仅可以作为空气污染的指示器，还能通过其生理机制对污染物进行吸收和累积，从而反映环境质量的变化。

植物作为生物监测工具的应用，已有45年的研究历史。这些研究涵盖了全球范围内的多种植物种类，针对不同的污染物进行了广泛探索。其中，**Lolium multiflorum**（ ryegrass，黑麦草）作为一种被广泛研究的模型物种，因其在空气污染环境中的高耐受性而受到青睐。通过标准化的实验方法，如VDI草培养方法，黑麦草被成功地用于监测空气中的多种污染物，包括重金属、氮氧化物（NO?）、多环芳烃（PAHs）等。这些研究不仅揭示了植物在空气污染监测中的潜力，还展示了其在不同环境条件下的适用性。

近年来，植物作为生物监测工具的研究数量显著增加，研究范围也不断扩大。科学家们不仅关注了更多种类的植物，还扩展了污染物的种类，使得这一方法在实际应用中更加灵活。然而，值得注意的是，这些研究的地理分布并不均衡，大多数集中在高收入国家，而在一些缺乏常规空气污染监测设施的地区，植物生物监测的应用仍然有限。尽管如此，植物生物监测在这些地区展现出巨大的潜力，因为其成本低廉、操作简便，且能够提供与实际环境状况一致的数据。

植物生物监测的核心在于其对污染物的积累能力。与传统的空气污染监测方法不同，植物在自然环境中持续接触空气，能够长时间累积污染物，形成一种自然的被动采样系统。这种累积过程使得植物能够检测到即使浓度较低的有害物质，从而提供更全面的环境质量评估。此外，植物的生理和生化反应可以反映空气污染的时空变化，帮助识别污染热点和长期趋势。通过分析不同地点采集的植物组织，研究人员能够发现与污染源相关的化学标记物，进而提高污染物来源的识别能力，改善污染排放清单的准确性。

植物生物监测不仅在科学研究中具有重要价值，也在环境保护和公众教育方面发挥着积极作用。植物对空气污染的反应可以直观地展示污染的存在，提高公众对环境问题的认知。这种可视化的污染表现形式，有助于促进社区参与环境保护行动，增强环境治理的透明度和公众信任。此外，植物生物监测方法与“整体健康”（One Health）理念相契合，因为其能够检测污染物对植物生理的影响，从而作为人类健康风险的早期预警信号，支持及时的公共卫生干预措施。

在植物生物监测研究中，不同类型的植物因其生理特性和环境适应性，被用于监测不同的污染物。例如，苔藓和地衣等非维管植物因其对空气污染的高敏感性，常被用于监测重金属和颗粒物。而维管植物，如黑麦草，则因其较强的耐受性和标准化的实验方法，被广泛用于监测多种气体污染物。这些植物在不同环境中的分布和应用，使得生物监测方法能够适应多种生态系统，从而提供更全面的环境数据。

尽管植物生物监测方法具有诸多优势，但目前的研究仍然存在一些局限性。首先，研究的地理分布不均，导致某些地区缺乏系统的数据支持。其次，尽管已有大量研究关注黑麦草，但对其在不同环境条件下的具体表现和适应性研究仍然不足。此外，不同植物种类对污染物的积累能力和反应机制存在差异，这使得在选择植物作为生物监测工具时需要更加谨慎。因此，未来的研究应更加注重植物生物监测方法的标准化和推广，以提高其在不同地区的适用性和准确性。

植物生物监测方法的未来发展还应关注其与其他监测技术的结合。例如，将植物生物监测与传统的空气污染监测方法相结合，可以提供更全面的数据，帮助识别污染源并评估其对环境和健康的影响。此外，随着大数据和人工智能技术的发展，植物生物监测数据的分析和处理也将更加高效，从而提高监测的智能化水平。这些技术的结合，不仅可以提高监测的准确性，还能增强监测的实时性和可操作性，使得植物生物监测方法在实际应用中更加高效。

综上所述，植物作为生物监测工具在空气污染研究中展现出巨大的潜力。通过其对污染物的积累能力和生理反应，植物能够提供与实际环境状况一致的数据，帮助识别污染热点和长期趋势。同时，植物生物监测方法在成本、操作简便性和适用性方面具有显著优势，使其成为一种有效的补充手段。未来的研究应更加注重植物生物监测方法的标准化和推广，以提高其在不同地区的适用性和准确性，并推动其在环境保护和公共卫生领域的广泛应用。