公路綠化主要樹(shù)種滯塵潛力模擬試驗(yàn)研究

王 慧,郭晉平,王智敏,謝亞飛

(山西農(nóng)業(yè)大學(xué),山西 太谷 030801)

隨著我國(guó)城市化進(jìn)程的不斷加快,大氣粉塵污染已成為城市面臨的主要環(huán)境問(wèn)題之一。特別是日益增加的機(jī)動(dòng)車輛,在行駛中排放大量有害氣體,同時(shí)伴有塵土飛揚(yáng),嚴(yán)重污染環(huán)境。公路綠化樹(shù)種通過(guò)吸附、黏著等作用,對(duì)飛揚(yáng)的粉塵顆粒產(chǎn)生防護(hù)效應(yīng)。據(jù)調(diào)查,松樹(shù)林每年吸滯灰塵量為 36 t/hm2,水青岡林每年吸滯灰塵量為 69 t/hm2.我國(guó)已有學(xué)者在不同城市(北京、哈爾濱、合肥、岳陽(yáng)等)研究了幾種常見(jiàn)綠化植物的滯塵能力,為綠地設(shè)計(jì)提供了理論依據(jù)。葉片是植物滯留大氣顆粒物的主要載體,不同植物葉表面的特性使其具有不同的滯塵能力。在山西農(nóng)業(yè)大學(xué)校園內(nèi),選擇具有代表性的常見(jiàn)鄉(xiāng)土公路綠化樹(shù)種,采用人為揚(yáng)塵的辦法對(duì)不同綠化樹(shù)種的滯塵潛在能力進(jìn)行探討研究,以期篩選出滯塵能力強(qiáng)的植物,為公路交通環(huán)境的改善提供理論依據(jù)。

1 研究地概況

山西農(nóng)業(yè)大學(xué)位于山西省太谷縣,地理坐標(biāo)37°12′～37°32′N,112°28′～113°01′E.屬暖溫帶半干旱大陸性氣候,年平氣溫 9.8℃;全年無(wú)霜期 175 d;雨熱同季,年均降水量462.9mm,多雨年達(dá) 621.4mm,少雨年僅有251.6mm,7月至 9月的降水量占全年降水量的 60.3%.試驗(yàn)區(qū)共有樹(shù)種 120屬 255種,大多數(shù)生長(zhǎng)良好。

2 樹(shù)種選擇

根據(jù)山西省公路綠化帶常見(jiàn)綠化樹(shù)種的統(tǒng)計(jì)資料(山西省林業(yè)廳提供)以及 2009年項(xiàng)目小組野外調(diào)查結(jié)果,筆者選取了常見(jiàn)的、長(zhǎng)勢(shì)良好的綠化樹(shù)種作為測(cè)定的目標(biāo)樹(shù)種,共 16種,隸屬 10科,其中喬木 10種,灌木 6種(見(jiàn)表1),以及一些草本。

表1 所選綠化樹(shù)種及其生長(zhǎng)狀況

3 研究方法

3.1 飽和滯塵量葉片的采集

選擇晴朗、無(wú)風(fēng)的天氣,植株葉面保持清潔干燥,測(cè)定植物滯塵效果。根據(jù)葉片滯塵的特點(diǎn),分別選擇過(guò) 115目,200目及 270目篩的黃土粉(粒徑分別為 0.125 mm,0.075mm,0.053 mm)作為地表灰塵樣品,模擬道路交通灰塵源。在所選測(cè)試植株旁,架設(shè) 1個(gè)高 2 m的落灰架,用華盛泰山-18AC型背負(fù)式噴霧噴粉機(jī)對(duì)葉片進(jìn)行人工噴粉,直至有塵土自葉片滑落為止,2 h后人為抖動(dòng)葉片直至不再有灰塵飄落,2次重復(fù)。將樣品迅速裝入自封袋,帶回實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行葉片滯塵量的測(cè)定。

3.2 葉片滯塵量的計(jì)算

葉片滯塵量采用重量差值法測(cè)定。將定量濾紙編號(hào)后烘干稱重,放入干燥器中備用。葉片樣品用蒸餾水浸泡2 h,用鑷子將葉片小心夾出。浸洗液用已稱重(W1)的濾紙過(guò)濾,濾后將濾紙置于 60℃烘箱下烘 12 h,再用萬(wàn)分之一天平稱重(W2),W2與 W1的差為采集葉片上所滯留降塵顆粒物重量。

樹(shù)木葉面積(A)用打孔稱重法測(cè)定。將所選葉片清洗干凈,用打孔器在每片葉片中部和邊緣上打孔,打下葉片的小圓面積為定值,將小圓片稱重,再將全部葉片稱重,小圓片的重量和面積與全部葉片的重量和面積的比例即葉片樣品的全部葉面積。

闊葉樹(shù)種滯塵量(g/m2)=(W2-W1)/A,針葉樹(shù)種滯塵量(g/kg)=(W2-W1)/洗凈葉片烘干重。

4 結(jié)果分析

4.1 不同粒徑條件下的葉片最大滯塵量

所研究的綠化樹(shù)種葉片不同粒徑條件下的最大滯塵量及 LSD多重比較結(jié)果見(jiàn)第 15頁(yè)表2.

由表2可以看出,隨著噴粉顆粒粒徑的減小,綠化樹(shù)種葉片的最大滯塵量逐步增加,但不同樹(shù)種之間存在差異。闊葉喬木中,除二球懸鈴木在噴粉顆粒物粒徑為 0.053 mm條件下的最大滯塵量與粒徑0.125 mm,0.075 mm時(shí)的最大滯塵量差異顯著外,其他 6種闊葉喬木樹(shù)種的葉片在 3種粒徑水平條件下差異不顯著。灌木樹(shù)種中衛(wèi)矛、連翹、紫丁香的葉片在噴粉顆粒物粒徑為 0.053 mm時(shí)的最大滯塵量與粒徑 0.125mm,0.075 mm條件下差異顯著;大葉黃楊的最大滯塵量在 3種粒徑水平條件下差異不顯著;忍冬葉片的最大滯塵量在粒徑 0.075mm時(shí)數(shù)值最小,為 5.454 1 g/m2,與粒徑 0.125 mm條件下差異不顯著,但與 0.053 mm條件下差異顯著。而粒徑0.125 mm與 0.053mm條件下忍冬葉片的最大滯塵量差異不顯著,分別為 6.8362 g/m2與 8.9639 g/m2;金葉女貞葉片的最大滯塵量隨噴粉顆粒粒徑的減小呈增大趨勢(shì),粒徑 0.125mm條件下最大滯塵量與粒徑0.075mm條件下差異不顯著,與粒徑0.053mm條件下差異顯著。粒徑 0.075mm條件下葉片最大滯塵量與粒徑 0.053mm條件下差異不顯著。

4.2 不同闊葉喬木樹(shù)種葉片滯塵潛力

對(duì)不同闊葉喬木樹(shù)種葉片不同粒徑水平條件下的單位面積最大滯塵量做平均,求得不同樹(shù)種葉片的滯塵潛力均值與標(biāo)準(zhǔn)差,并進(jìn)行 LSD多重比較,結(jié)果見(jiàn)第 15頁(yè)表3.

表2 不同粒徑條件下的葉片最大滯塵量及多重比較 g/m2

表3 不同闊葉喬木樹(shù)種葉片滯塵潛力

由表3可以看出,闊葉喬木樹(shù)種中,以二球懸鈴木的葉片單位面積滯塵潛力最大,為 6.495 9 g/m2.其次為楊樹(shù)和國(guó)槐,滯塵潛力分別為 5.736 8 g/m2和4.7919 g/m2.楊樹(shù)葉片與二球懸鈴木葉片的滯塵潛力差異不顯著,與國(guó)槐葉片差異不顯著。二球懸鈴木葉片與國(guó)槐葉片的滯塵潛力差異顯著;刺槐、龍爪槐和垂柳的葉片滯塵潛力分別為 3.218 9 g/m2,2.8272 g/m2和 2.5215 g/m2,這 3種樹(shù)種葉片滯塵潛力間差異不顯著,與二球懸鈴木、楊樹(shù)、國(guó)槐葉片差異顯著;元寶楓葉片排列最后,滯塵潛力為 1.8355 g/m2,除與垂柳、龍爪槐葉片差異不顯著外,與其他 4種闊葉喬木樹(shù)種葉片差異顯著。

4.3 不同常綠喬木樹(shù)種葉片滯塵潛力

對(duì)不同常綠喬木樹(shù)種葉片不同粒徑水平條件下的單位面積最大滯塵量做平均,求得不同樹(shù)種葉片的滯塵潛力均值與標(biāo)準(zhǔn)差,并進(jìn)行 LSD多重比較,結(jié)果見(jiàn)表4.

表4 不同常綠喬木樹(shù)種葉片滯塵潛力

由表4可以看出,常綠喬木樹(shù)種中,以側(cè)柏葉片的滯塵潛力最大,為 7.568 8 g/m2.其次為雪松、油松,滯塵潛力分別為 3.906 2 g/m2,3.612 9 g/m2.側(cè)柏葉片與雪松、油松葉片滯塵潛力差異顯著,而雪松與油松葉片滯塵潛力差異不顯著。

4.4 不同灌木及草本滯塵潛力分析

對(duì)不同灌木樹(shù)種葉片及草本不同粒徑水平條件下的單位面積最大滯塵量做平均,求得不同樹(shù)種葉片的滯塵潛力均值與標(biāo)準(zhǔn)差,并進(jìn)行 LSD多重比較,結(jié)果見(jiàn)第 16頁(yè)表5.

由表5可以看出,灌木樹(shù)種中,忍冬葉片的滯塵潛力最大,達(dá)到 7.084 7 g/m2.其次為紫丁香、衛(wèi)矛及連翹,滯塵潛力分別為 6.062 5 g/m2,5.878 9 g/m2,5.615 8 g/m2,這 4種灌木樹(shù)種葉片的滯塵潛力差異不顯著。金葉女貞和大葉黃楊葉片滯塵潛力分別為3.854 7 g/m2和 3.5376 g/m2,這兩種灌木樹(shù)種葉片滯塵潛力差異不顯著。金葉女貞與連翹葉片滯塵潛力差異不顯著,與其他 3種灌木樹(shù)種葉片滯塵潛力差異顯著;大葉黃楊葉片與其他 4種灌木樹(shù)種葉片滯塵潛力差異顯著。而草本的滯塵潛力最差,為0.8661 g/m2,與灌木樹(shù)種葉片差異顯著。

表5 不同灌木樹(shù)種葉片及草本滯塵潛力

5 討論

1 )利用道路景觀植物滯塵是緩解大氣顆粒污染最為有效的途徑。植物由于其葉表面特性(皺紋、粗糙、絨毛、油脂等)和本身的濕潤(rùn)性使其具有較強(qiáng)的滯塵能力,不同植物間的滯塵能力不同。

2 )葉片是植物滯留大氣顆粒物的主要載體,葉面滯留大氣顆粒物主要附著在葉片上表面。葉片滯塵能力和葉面特性的關(guān)系很大,如:龍爪槐、垂柳和刺槐背腹兩面均較為平滑,且垂柳的枝條和葉片輕軟平滑、懸垂向下,微風(fēng)吹過(guò),附于其上的粉塵顆粒隨即飄散,滯塵能力較弱。

3 )側(cè)柏全為鱗葉,葉面扁平粗糙且有皺紋,背面有腺點(diǎn),枝條開(kāi)展,增加了接觸粉塵顆粒的有效面積,因此,在常綠喬木中滯塵能力較大。油松葉 2針1束,呈張開(kāi)角度,粉塵易脫落,且油松的葉片橫斷面其中一側(cè)呈弧形,弧度較大,不易附著粉塵,因此,滯塵能力較差。

4 )灌木的單位面積滯塵量最大,其次為闊葉喬木、草本植物。灌木的滯塵量較大,可能是由于灌木的高度比喬木矮,對(duì)于地面飛塵的攔截能力強(qiáng)。喬木由于葉片表面有絨毛或溝壑,吸附粉塵顆粒后不易隨風(fēng)飄散,且葉片寬大平展、小枝張開(kāi)度大,有利于灰塵的附著積累。

6 結(jié)論

1 )葉面粗糙,葉片上的細(xì)毛、乳狀突起及密集的溝狀組織是植物葉片截留、吸附粉塵的重要形態(tài)特性,此類植物能吸滯大量的粉塵,如:二球懸鈴木、側(cè)柏葉片等,滯塵潛力分別為 6.495 9 g/m2,7.568 8 g/m2.葉片平展的樹(shù)種接觸粉塵顆粒的有效面積大,表現(xiàn)出較強(qiáng)的滯塵能力,如側(cè)柏等。葉片寬大、平展、硬挺的樹(shù)種比軟葉樹(shù)種的滯塵潛力強(qiáng),如楊樹(shù)、國(guó)槐等,滯塵潛力分別為 5.736 8 g/m2,4.791 9 g/m2.灌木植物中,忍冬葉片的滯塵潛力最強(qiáng),其次為紫丁香、衛(wèi)矛,最大滯塵量分別為7.084 7 g/m2,6.062 5 g/m2,5.878 9 g/m2.

2 )灌木的單位面積滯塵量最大,其次為闊葉喬木、草本植物。在公路綠化時(shí),應(yīng)選擇楊樹(shù)和國(guó)槐等常見(jiàn)綠化樹(shù)種,有條件的地區(qū)可栽植二球懸鈴木,以達(dá)到較好的滯塵效果。若路段交通揚(yáng)塵量較大,在公路兩側(cè)路基處栽植花灌木,如:忍冬、紫丁香、衛(wèi)矛等,可顯著增加綠化帶的滯塵效果。

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