武漢不同生活型綠化植物吸附顆粒物特征

所屬分類：農業(yè)論文閱讀次時間：2019-10-24 16:29

本文摘要：摘要：植物在中國園林藝術中扮演著文化有機體的重要角色，不僅在城市綠化及居民生活中提供賞心悅目的溫馨環(huán)境，還具備降低顆粒物的獨特滯塵功能。本研究選取武漢市居民小區(qū)9種常見綠化植物，對其單位葉面積吸附不同粒徑顆粒物含量進行測定，結果表明，不同生

　　摘要：植物在中國園林藝術中扮演著文化有機體的重要角色，不僅在城市綠化及居民生活中提供賞心悅目的溫馨環(huán)境，還具備降低顆粒物的獨特滯塵功能。本研究選取武漢市居民小區(qū)9種常見綠化植物，對其單位葉面積吸附不同粒徑顆粒物含量進行測定，結果表明，不同生活型植物葉片下層吸附顆粒物量高于上層葉片和中層葉片，大部分植物上層葉片和中層葉片吸附顆粒物量無顯著差異。喬木具有吸附細顆粒物的優(yōu)勢，部分植物在不同高度對不同粒徑顆粒物的吸附量存在差異，可能與其葉片微形態(tài)有關。

　　關鍵詞：生活型,綠化植物,吸附,顆粒物

林業(yè)與環(huán)境科學

　　隨著城市居民對生活質量及幸福感的不斷追求，人類對居住環(huán)境的要求也越來越高，居住小區(qū)綠化水平是評價城市居民生活質量及城市綠化程度的重要依據。植物在中國園林藝術中扮演著文化有機體的重要角色，在城市綠化構建及現代居住生活中被廣泛應用，主要以打造自然人工群落為核心，配置喬木、灌木、藤本和草本栽培模式，營造層次豐富、景觀自然協調、賞心悅目的溫馨環(huán)境。

　　城市綠化植物可通過葉面捕獲顆粒物，具有降低顆粒物的獨特滯塵功能[1]，因此被稱作是城市大氣環(huán)境污染的重要過濾器。不同植物在滯塵能力、滯塵量及生態(tài)效益等方面存在較大差異，有關城市綠化植物在減少大氣顆粒物的作用機理方面已進行了相關研究，其中植物的形態(tài)特征是影響植物滯塵的關鍵因素，如枝葉密集度、葉片傾角、葉片厚度等因素會造成植物滯塵量差異可達數倍至十倍[2-4]。

　　但目前，不同生活型植物、冠層不同高度處葉片對不同粒徑顆粒物的吸附特征尚未進行研究。此外，研究不同冠層葉片的滯塵差異對區(qū)域植物配置具有重要的意義。

　　1材料與方法

　　1.1植物選擇

　　武漢位于江漢平原中部，屬北亞熱帶季風性濕潤氣候，雨量充沛，日照充足。本次踏查區(qū)選擇在武漢市主城區(qū)內，分別為城東的大華鉑金華府、城南的錦繡龍城、城西的萬科漢陽國際和城北的寶安中國院子。經過實地踏查發(fā)現，小區(qū)內綠化植物以喬灌木混交的自然配置為主，本研究選取9種常見綠化植物，分別為喬木、灌木和藤本各3種常見綠化植物，包括廣玉蘭(MagnoliagrandifloraL)、銀杏(GinkgobilobaL)、香樟(Cinnamomumcamphora)、桂花(Osmanthusfragrans)、櫻花(Cerasussp)、石楠(PhotiniaserrulataLindl)、凌霄(Campsisgrandiflora)、金銀花(LonicerajaponicaThunb)、木香(RadixAucklandiae)。

　　1.2采樣方法

　　本次試驗樣品采集時間為2018年7月，采樣前1周內無降雨，保證采樣時植物葉面具有明顯的顆粒物積累。每種植物選擇樹齡相近、樹冠及樹高基本一致植株上的成熟健康葉片作為采集對象，選擇3棵植物作為重復。喬木和藤本采集高度分別設置為：4m、2m和1m，灌木采集高度設置為：2.5m、1.5m和0.5m。同一植物同一層次植物葉片重復采集4次，采集后小心放置已編號的自封袋內，所有樣品采集均在同一天完成。

　　1.3滯塵量測定

　　將采集的葉片放入盛有250mL去離子水的燒杯中，浸泡20min，并用軟毛刷輕輕仔細刷下葉片上下表面的顆粒物，然后用鑷子將葉片夾出，放置報紙中晾干，用ImageJ測葉面積，記作A。采用事先烘干的3種孔徑濾膜，質量記作W1，孔徑分別為10μm、2.5μm和1μm，經真空抽濾裝置測定顆粒物質量。抽濾完成后將濾膜放置烘箱中烘干至恒重，質量記作W2，本研究單位葉面積滯塵量為W=(W2-W1)/A。

　　1.4數據分析

　　利用SPSS20對數據進行多重比較，用Origin9.0繪圖。

　　2結果與討論

　　2.1喬木不同

　　冠層高度葉片吸附顆粒物量比較3種喬木植物葉表面吸附TSP質量均呈現出相同規(guī)律，即下層葉片吸附TSP能力最強。3種喬木植物下層葉片對TSP滯留量均顯著高于上層葉片，中層葉片與下層葉片也具有顯著差異，但上層葉片和中層葉片均無顯著差異，其中銀杏葉片對TSP滯塵量在不同高度差異顯著。

　　3種喬木植物葉片對PM>10滯留量均呈現出相同規(guī)律，即下層葉片吸附PM>10能力最強。其中廣玉蘭下層葉片與中層葉片對PM>10滯留量無顯著差異，可能與廣玉蘭葉片微形態(tài)有關。銀杏和香樟下層葉片對PM>10滯留量均顯著高于上層。

　　3種喬木植物葉片對PM2.5~10滯留量均呈現出相同規(guī)律，即下層葉片吸附PM2.5~10能力最強，銀杏葉片對PM2.5~10滯塵量在不同高度差異顯著。廣玉蘭和香樟下層葉片對PM2.5~10滯塵量顯著高于上層，但上層和中層葉片對PM2.5~10滯塵量差異不顯著。

　　3種喬木植物葉片對PM2.5滯留量均呈現出相同規(guī)律，即下層葉片吸附PM2.5能力最強，銀杏、廣玉蘭和香樟中層和下層葉片對PM2.5滯留量無顯著差異。

　　2.2灌木不同冠層高度葉片吸附顆粒物量比較3種灌木植物葉表面吸附TSP質量均呈現出相同規(guī)律，即下層葉片吸附TSP能力最強，3種灌木在不同高度對TSP滯塵能力一致，均表現為下層葉片對TSP吸附能力顯著高于上層，上層和中層葉片無顯著差異。

　　3種灌木植物葉表面吸附PM>10質量均呈現出相同規(guī)律，即下層葉片吸附PM>10能力最強，櫻花在不同高度對PM>10滯塵量無顯著差異，桂花和石楠上層葉片對PM>10滯塵量顯著高于上層。

　　3種灌木植物葉表面吸附PM2.5~10質量均呈現出相同規(guī)律，即下層葉片吸附PM2.5~10能力最強，桂花和櫻花對PM2.5~10滯塵規(guī)律一致，即上層葉片顯著高于下層，而石楠上下層葉片吸附PM2.5~10量均無顯著差異。3種灌木植物葉表面吸附PM2.5質量均呈現出相同規(guī)律，即下層葉片吸附PM2.5能力最強，3種植物在不同高度對PM2.5滯塵能力一致，均表現為下層葉片對PM2.5吸附能力顯著高于上層，上層和中層葉片無顯著差異。

　　2.3藤本不同冠層高度葉片吸附顆粒物量比較

　　3種藤本植物葉表面吸附TSP質量均呈現出相同規(guī)律，即下層葉片吸附TSP能力最強，3種灌木在不同高度對TSP滯塵能力一致，均表現為下層葉片對TSP吸附能力顯著高于上層，上層和中層葉片無顯著差異。

　　3種藤本植物葉表面吸附PM>10質量均呈現出相同規(guī)律，即下層葉片吸附PM>10能力最強，3種灌木在不同高度對PM>10滯塵能力一致，均表現為下層葉片對TSP吸附能力顯著高于上層，上層和中層葉片無顯著差異。3種藤本植物葉表面吸附PM2.5~10質量均呈現出相同規(guī)律，即下層葉片吸附PM2.5~10能力最強。

　　3種灌木在不同高度,對PM2.5~10滯塵能力一致，均表現為下層葉片對TSP吸附能力顯著高于上層，上層和中層葉片無顯著差異。3種藤本植物葉表面吸附PM2.5質量均呈現出相同規(guī)律，即下層葉片吸附PM2.5能力最強。凌霄下層葉片吸附PM2.5質量顯著高于下層，而金銀花和木香下層葉片吸附PM2.5質量顯著均高于上層和中層葉片。

　　3討論與結論

　　城市居住小區(qū)環(huán)境空氣中的顆粒物主要來源于小區(qū)附近交通活動及商業(yè)活動，本研究發(fā)現不同生活型植物在不同環(huán)境下，植物冠層下層葉片對不同粒徑顆粒物的吸附量均高于葉上層和葉中層。與近年來學者的研究結論一致，多數植物下層葉片滯塵量最大[5-7]。以植物自身特征而言，下層距離污染源較近，易受到地面揚塵的影響，而且上層和中層葉片在受到大風及其他外界因素干擾下，會造成部分顆粒物脫離于葉表面沉降于下層葉片，而下層葉片受大風影響，會積累更多地面揚塵。

　　也有可能是由于灌木主要栽培在小區(qū)路邊，周圍環(huán)境相對復雜，更有利于接近污染源，充分增加了與顆粒物接觸的機會。王會霞等[8]研究發(fā)現低矮葉片受地面揚塵影響，其葉片顆粒物附著密度大。下層葉片吸附不同粒徑顆粒物量顯著高于上層和中層，但部分植物上層和中層葉片吸附不同粒徑顆粒物量無顯著差異。高金暉等[9]研究發(fā)現175cm和110cm處葉片滯塵量無顯著差別，60cm葉片滯塵量高于175cm和110cm處。Ottelé[11]發(fā)現在0.75~2.0m之間的植物葉片滯塵能力無顯著差異。

　　3種生活型植物以灌木葉片吸附顆粒物能力最強，桂花單位面積吸附TSP質量高達109.52μg/cm2，其次為藤本植物和喬木。由于植物葉片微形態(tài)結構對不同粒徑顆粒物的滯留具有選擇性[12]，研究發(fā)現不同粒徑顆粒物沉降方式有所差異，粒徑大于10μm的顆粒物以湍流撞擊為主，粒徑0.1~10μm的顆粒物受到湍流撞擊和擴散作用，粒徑小于0.1μm的顆粒物主要受擴散作用長期懸浮于大氣中[13]，因此被植物葉片吸附的質量最低。綜合相關學者研究發(fā)現，PM2.5所占比例低[14]，與本研究結論一致。本研究發(fā)現，盡管喬木單位葉面積吸附TSP量遠低于灌木，但喬木對PM2.5的吸附能力較強。

　　3種喬木上中下層吸附PM2.5量范圍在2.57~8.44μg/cm2，占TSP質量百分比為14.68%~22.18%，灌木上下層葉片對PM2.5吸附量范圍在7.08~14.21μg/cm2，占TSP質量百分比為12.97%~15.74%。研究結果說明高大喬木有利于截留大氣中的細顆粒物。總體上講，不同生活型植物在不同高度葉片吸附顆粒物均表現出一致性的規(guī)律，可能也與大氣顆粒物粒徑分布特征有關。

　　但部分植物在不同高度對不同粒徑顆粒物的吸附量具有顯著差異，可能與其葉片微形態(tài)有關。不同生活型植物吸附顆粒物能力存在差異，以灌木吸附TSP能力最強，其次為喬木、藤本，而喬木吸附PM2.5能力最強。研究結果表明不同生活型植物的滯塵差異，今后應加強對喬木、灌木和藤本植物的科學配置，以期為城市居民綠地建設與優(yōu)化提供理論依據。

　　通過對武漢市區(qū)居民小區(qū)不同生活型植物上、中、下冠層葉片對不同粒徑顆粒物吸附質量進行測定，得出以下主要結論。①不同生活型植物葉片下層吸附顆粒物量高于上層葉片和中層葉片，大部分植物上層葉片和中層葉片吸附顆粒物量無顯著差異。②喬木具有吸附細顆粒物的優(yōu)勢，與不同粒徑顆粒物的運行方式有關。③部分植物在不同高度對不同粒徑顆粒物的吸附量存在差異，可能與其葉片微形態(tài)有關。3種生活型植物中以灌木吸附顆粒物能力最強，這與其栽培環(huán)境有關。

　　參考文獻：

　　[1]莫莉.植物葉片對不同粒徑顆粒物的吸附效果研究[D].北京林業(yè)大學,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.

　　林業(yè)方向論文投稿期刊：《林業(yè)與環(huán)境科學》雙月刊，中文版ISSN 2096—2053，CN 44—1723/S，創(chuàng)刊于1985年，由廣東省林學會和廣東省林業(yè)科學研究院主辦，廣東省林業(yè)廳主管，是廣東省唯一的林業(yè)專業(yè)學術刊物。面向全國征稿，刊登范圍包括林木良種、育苗造林、森林生態(tài)、環(huán)境、森林經營、森林保護、觀賞園藝、林業(yè)機械、木材加工與利用、林產化學等方面的專題研究、調查報告、綜述和規(guī)劃設計等，現設有試驗研究、綜述、規(guī)劃與設計欄目。