武汉不同生活型绿化植物吸附颗粒物特征

所属分类：农业论文阅读次时间：2019-10-24 16:29

本文摘要：摘要：植物在中国园林艺术中扮演着文化有机体的重要角色，不仅在城市绿化及居民生活中提供赏心悦目的温馨环境，还具备降低颗粒物的独特滞尘功能。本研究选取武汉市居民小区9种常见绿化植物，对其单位叶面积吸附不同粒径颗粒物含量进行测定，结果表明，不同生

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　　摘要：植物在中国园林艺术中扮演着文化有机体的重要角色，不仅在城市绿化及居民生活中提供赏心悦目的温馨环境，还具备降低颗粒物的独特滞尘功能。本研究选取武汉市居民小区9种常见绿化植物，对其单位叶面积吸附不同粒径颗粒物含量进行测定，结果表明，不同生活型植物叶片下层吸附颗粒物量高于上层叶片和中层叶片，大部分植物上层叶片和中层叶片吸附颗粒物量无显著差异。乔木具有吸附细颗粒物的优势，部分植物在不同高度对不同粒径颗粒物的吸附量存在差异，可能与其叶片微形态有关。

　　关键词：生活型,绿化植物,吸附,颗粒物

林业与环境科学

　　随着城市居民对生活质量及幸福感的不断追求，人类对居住环境的要求也越来越高，居住小区绿化水平是评价城市居民生活质量及城市绿化程度的重要依据。植物在中国园林艺术中扮演着文化有机体的重要角色，在城市绿化构建及现代居住生活中被广泛应用，主要以打造自然人工群落为核心，配置乔木、灌木、藤本和草本栽培模式，营造层次丰富、景观自然协调、赏心悦目的温馨环境。

　　城市绿化植物可通过叶面捕获颗粒物，具有降低颗粒物的独特滞尘功能[1]，因此被称作是城市大气环境污染的重要过滤器。不同植物在滞尘能力、滞尘量及生态效益等方面存在较大差异，有关城市绿化植物在减少大气颗粒物的作用机理方面已进行了相关研究，其中植物的形态特征是影响植物滞尘的关键因素，如枝叶密集度、叶片倾角、叶片厚度等因素会造成植物滞尘量差异可达数倍至十倍[2-4]。

　　但目前，不同生活型植物、冠层不同高度处叶片对不同粒径颗粒物的吸附特征尚未进行研究。此外，研究不同冠层叶片的滞尘差异对区域植物配置具有重要的意义。

　　1材料与方法

　　1.1植物选择

　　武汉位于江汉平原中部，属北亚热带季风性湿润气候，雨量充沛，日照充足。本次踏查区选择在武汉市主城区内，分别为城东的大华铂金华府、城南的锦绣龙城、城西的万科汉阳国际和城北的宝安中国院子。经过实地踏查发现，小区内绿化植物以乔灌木混交的自然配置为主，本研究选取9种常见绿化植物，分别为乔木、灌木和藤本各3种常见绿化植物，包括广玉兰(MagnoliagrandifloraL)、银杏(GinkgobilobaL)、香樟(Cinnamomumcamphora)、桂花(Osmanthusfragrans)、樱花(Cerasussp)、石楠(PhotiniaserrulataLindl)、凌霄(Campsisgrandiflora)、金银花(LonicerajaponicaThunb)、木香(RadixAucklandiae)。

　　1.2采样方法

　　本次试验样品采集时间为2018年7月，采样前1周内无降雨，保证采样时植物叶面具有明显的颗粒物积累。每种植物选择树龄相近、树冠及树高基本一致植株上的成熟健康叶片作为采集对象，选择3棵植物作为重复。乔木和藤本采集高度分别设置为：4m、2m和1m，灌木采集高度设置为：2.5m、1.5m和0.5m。同一植物同一层次植物叶片重复采集4次，采集后小心放置已编号的自封袋内，所有样品采集均在同一天完成。

　　1.3滞尘量测定

　　将采集的叶片放入盛有250mL去离子水的烧杯中，浸泡20min，并用软毛刷轻轻仔细刷下叶片上下表面的颗粒物，然后用镊子将叶片夹出，放置报纸中晾干，用ImageJ测叶面积，记作A。采用事先烘干的3种孔径滤膜，质量记作W1，孔径分别为10μm、2.5μm和1μm，经真空抽滤装置测定颗粒物质量。抽滤完成后将滤膜放置烘箱中烘干至恒重，质量记作W2，本研究单位叶面积滞尘量为W=(W2-W1)/A。

　　1.4数据分析

　　利用SPSS20对数据进行多重比较，用Origin9.0绘图。

　　2结果与讨论

　　2.1乔木不同

　　冠层高度叶片吸附颗粒物量比较3种乔木植物叶表面吸附TSP质量均呈现出相同规律，即下层叶片吸附TSP能力最强。3种乔木植物下层叶片对TSP滞留量均显著高于上层叶片，中层叶片与下层叶片也具有显著差异，但上层叶片和中层叶片均无显著差异，其中银杏叶片对TSP滞尘量在不同高度差异显著。

　　3种乔木植物叶片对PM>10滞留量均呈现出相同规律，即下层叶片吸附PM>10能力最强。其中广玉兰下层叶片与中层叶片对PM>10滞留量无显著差异，可能与广玉兰叶片微形态有关。银杏和香樟下层叶片对PM>10滞留量均显著高于上层。

　　3种乔木植物叶片对PM2.5~10滞留量均呈现出相同规律，即下层叶片吸附PM2.5~10能力最强，银杏叶片对PM2.5~10滞尘量在不同高度差异显著。广玉兰和香樟下层叶片对PM2.5~10滞尘量显著高于上层，但上层和中层叶片对PM2.5~10滞尘量差异不显著。

　　3种乔木植物叶片对PM2.5滞留量均呈现出相同规律，即下层叶片吸附PM2.5能力最强，银杏、广玉兰和香樟中层和下层叶片对PM2.5滞留量无显著差异。

　　2.2灌木不同冠层高度叶片吸附颗粒物量比较3种灌木植物叶表面吸附TSP质量均呈现出相同规律，即下层叶片吸附TSP能力最强，3种灌木在不同高度对TSP滞尘能力一致，均表现为下层叶片对TSP吸附能力显著高于上层，上层和中层叶片无显著差异。

　　3种灌木植物叶表面吸附PM>10质量均呈现出相同规律，即下层叶片吸附PM>10能力最强，樱花在不同高度对PM>10滞尘量无显著差异，桂花和石楠上层叶片对PM>10滞尘量显著高于上层。

　　3种灌木植物叶表面吸附PM2.5~10质量均呈现出相同规律，即下层叶片吸附PM2.5~10能力最强，桂花和樱花对PM2.5~10滞尘规律一致，即上层叶片显著高于下层，而石楠上下层叶片吸附PM2.5~10量均无显著差异。3种灌木植物叶表面吸附PM2.5质量均呈现出相同规律，即下层叶片吸附PM2.5能力最强，3种植物在不同高度对PM2.5滞尘能力一致，均表现为下层叶片对PM2.5吸附能力显著高于上层，上层和中层叶片无显著差异。

　　2.3藤本不同冠层高度叶片吸附颗粒物量比较

　　3种藤本植物叶表面吸附TSP质量均呈现出相同规律，即下层叶片吸附TSP能力最强，3种灌木在不同高度对TSP滞尘能力一致，均表现为下层叶片对TSP吸附能力显著高于上层，上层和中层叶片无显著差异。

　　3种藤本植物叶表面吸附PM>10质量均呈现出相同规律，即下层叶片吸附PM>10能力最强，3种灌木在不同高度对PM>10滞尘能力一致，均表现为下层叶片对TSP吸附能力显著高于上层，上层和中层叶片无显著差异。3种藤本植物叶表面吸附PM2.5~10质量均呈现出相同规律，即下层叶片吸附PM2.5~10能力最强。

　　3种灌木在不同高度,对PM2.5~10滞尘能力一致，均表现为下层叶片对TSP吸附能力显著高于上层，上层和中层叶片无显著差异。3种藤本植物叶表面吸附PM2.5质量均呈现出相同规律，即下层叶片吸附PM2.5能力最强。凌霄下层叶片吸附PM2.5质量显著高于下层，而金银花和木香下层叶片吸附PM2.5质量显著均高于上层和中层叶片。

　　3讨论与结论

　　城市居住小区环境空气中的颗粒物主要来源于小区附近交通活动及商业活动，本研究发现不同生活型植物在不同环境下，植物冠层下层叶片对不同粒径颗粒物的吸附量均高于叶上层和叶中层。与近年来学者的研究结论一致，多数植物下层叶片滞尘量最大[5-7]。以植物自身特征而言，下层距离污染源较近，易受到地面扬尘的影响，而且上层和中层叶片在受到大风及其他外界因素干扰下，会造成部分颗粒物脱离于叶表面沉降于下层叶片，而下层叶片受大风影响，会积累更多地面扬尘。

　　也有可能是由于灌木主要栽培在小区路边，周围环境相对复杂，更有利于接近污染源，充分增加了与颗粒物接触的机会。王会霞等[8]研究发现低矮叶片受地面扬尘影响，其叶片颗粒物附着密度大。下层叶片吸附不同粒径颗粒物量显著高于上层和中层，但部分植物上层和中层叶片吸附不同粒径颗粒物量无显著差异。高金晖等[9]研究发现175cm和110cm处叶片滞尘量无显著差别，60cm叶片滞尘量高于175cm和110cm处。Ottelé[11]发现在0.75~2.0m之间的植物叶片滞尘能力无显著差异。

　　3种生活型植物以灌木叶片吸附颗粒物能力最强，桂花单位面积吸附TSP质量高达109.52μg/cm2，其次为藤本植物和乔木。由于植物叶片微形态结构对不同粒径颗粒物的滞留具有选择性[12]，研究发现不同粒径颗粒物沉降方式有所差异，粒径大于10μm的颗粒物以湍流撞击为主，粒径0.1~10μm的颗粒物受到湍流撞击和扩散作用，粒径小于0.1μm的颗粒物主要受扩散作用长期悬浮于大气中[13]，因此被植物叶片吸附的质量最低。综合相关学者研究发现，PM2.5所占比例低[14]，与本研究结论一致。本研究发现，尽管乔木单位叶面积吸附TSP量远低于灌木，但乔木对PM2.5的吸附能力较强。

　　3种乔木上中下层吸附PM2.5量范围在2.57~8.44μg/cm2，占TSP质量百分比为14.68%~22.18%，灌木上下层叶片对PM2.5吸附量范围在7.08~14.21μg/cm2，占TSP质量百分比为12.97%~15.74%。研究结果说明高大乔木有利于截留大气中的细颗粒物。总体上讲，不同生活型植物在不同高度叶片吸附颗粒物均表现出一致性的规律，可能也与大气颗粒物粒径分布特征有关。

　　但部分植物在不同高度对不同粒径颗粒物的吸附量具有显著差异，可能与其叶片微形态有关。不同生活型植物吸附颗粒物能力存在差异，以灌木吸附TSP能力最强，其次为乔木、藤本，而乔木吸附PM2.5能力最强。研究结果表明不同生活型植物的滞尘差异，今后应加强对乔木、灌木和藤本植物的科学配置，以期为城市居民绿地建设与优化提供理论依据。

　　通过对武汉市区居民小区不同生活型植物上、中、下冠层叶片对不同粒径颗粒物吸附质量进行测定，得出以下主要结论。①不同生活型植物叶片下层吸附颗粒物量高于上层叶片和中层叶片，大部分植物上层叶片和中层叶片吸附颗粒物量无显著差异。②乔木具有吸附细颗粒物的优势，与不同粒径颗粒物的运行方式有关。③部分植物在不同高度对不同粒径颗粒物的吸附量存在差异，可能与其叶片微形态有关。3种生活型植物中以灌木吸附颗粒物能力最强，这与其栽培环境有关。

　　参考文献：

　　[1]莫莉.植物叶片对不同粒径颗粒物的吸附效果研究[D].北京林业大学,2016.

　　[2]MoL,MaZ,XuY,etal.AssessingtheCapacityofPlantSpeciestoAccumulateParticulateMatterinBeijing,China.PloSone,2015,10(10):1-18.

　　[3]PrajapatiSK,TripathiBD.Anticipatedperformanceindexofsometreespeciesconsideredforgreenbeltdevelopmentinandaroundanurbanarea:acasestudyofVaranasicity,India[J].JournalofEnvironmentalManagement,2008,88,1343-1349.

　　林业方向论文投稿期刊：《林业与环境科学》双月刊，中文版ISSN 2096—2053，CN 44—1723/S，创刊于1985年，由广东省林学会和广东省林业科学研究院主办，广东省林业厅主管，是广东省唯一的林业专业学术刊物。面向全国征稿，刊登范围包括林木良种、育苗造林、森林生态、环境、森林经营、森林保护、观赏园艺、林业机械、木材加工与利用、林产化学等方面的专题研究、调查报告、综述和规划设计等，现设有试验研究、综述、规划与设计栏目。