園林綠化樹(shù)木對(duì)大氣污染的凈化和指示作用

孫文哲 ,任振江 ,趙 建,王永松 ,張 健,韓宏偉

(河北省邯鄲市園林局,河北邯鄲056001)

1 引言

樹(shù)木是園林的重要組成部分,沒(méi)有樹(shù)木就沒(méi)有真正的園林。園林設(shè)計(jì)中,常通過(guò)各種不同的植物之間的組合配置,創(chuàng)造出千變?nèi)f化的不同景觀,不僅可以改善生活環(huán)境,為人們提供休息和文化娛樂(lè)活動(dòng)的場(chǎng)所,而且還可以為人們創(chuàng)造游覽、觀賞的藝術(shù)空間。因此,植物在園林景觀中有舉足輕重作用。園林植物不但具有美化環(huán)境、陶冶情操的功能,還具有改善環(huán)境、凈化空氣的作用,如減弱光照、降低噪音、改善小環(huán)境內(nèi)的空氣濕度、分泌殺菌素、吸收有毒氣體、阻滯塵埃、減少水土流失等。

2 綠化植物對(duì)大氣污染的凈化作用

城市大氣污染是當(dāng)前人類面臨的日益嚴(yán)重和亟待解決的環(huán)境危機(jī)之一,它不僅嚴(yán)重危害人類健康,而且已成為人類社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的主要阻礙,受到世界各國(guó)普遍關(guān)注和重視。利用植物修復(fù)技術(shù)來(lái)治理大氣污染尤其是近地表大氣的混合污染,是近年來(lái)國(guó)際上正在加強(qiáng)研究和迅速發(fā)展的前沿性新課題。植物凈化大氣污染的主要過(guò)程是截留和去除。截留過(guò)程涉及植物截獲、吸附和滯留等,去除過(guò)程包括植物吸收、降解、轉(zhuǎn)化、同化等。

2.1 植物對(duì)大氣污染的凈化機(jī)理

2.1.1 綠化植物對(duì)城市大氣物理性顆粒的凈化作用

城市大氣中物理性顆粒主要是指粉塵。研究表明：城市的綠化植物可以通過(guò)吸滯粉塵,以及減少空氣含菌量而起到凈化空氣的作用,城市綠化植物的滯塵能力一直是城市森林設(shè)計(jì)中的重要依據(jù)。

2.1.2 植物對(duì)城市化學(xué)性氣體污染物的凈化作用

城市大氣中化學(xué)性氣體主要是指各種有毒、有害的氣態(tài)、液態(tài)物質(zhì),包括二氧化硫、二氧化碳、氮氧化物、一氧化碳、臭氧、氟化氫、氯氣、光化學(xué)煙霧等有害的化學(xué)物質(zhì)。植物對(duì)化學(xué)性氣體的凈化作用表現(xiàn)為以下幾個(gè)方面。

(1)吸收與吸附。植物的枝干表面可以吸收吸附固體顆粒及溶液中的離子、氣體分子;植物葉面的皮孔能夠吸收并儲(chǔ)存有害氣體,特別是植物對(duì)可溶性氣體的吸收量隨濕度增大而增加。

(2)代謝降解。植物降解是指植物通過(guò)代謝過(guò)程來(lái)降解污染物或通過(guò)植物自身的物質(zhì)如酶類來(lái)分解植物體內(nèi)外來(lái)污染物的過(guò)程,通過(guò)代謝,將代謝的產(chǎn)物以被束縛的狀態(tài)保存。

(3)植物轉(zhuǎn)化和同化。植物轉(zhuǎn)化是指利用植物的生理過(guò)程將污染物由一種形態(tài)轉(zhuǎn)化為另一種形態(tài)的過(guò)程。通常,植物不能將有機(jī)污染物徹底降解為CO2和H2O,而是經(jīng)過(guò)一定的轉(zhuǎn)化后隔離在植物細(xì)胞的液泡中或與不溶性細(xì)胞結(jié)構(gòu),如木質(zhì)素相結(jié)合,也有人認(rèn)為一旦有機(jī)污染物進(jìn)人植物體首先進(jìn)行的就是木質(zhì)化的過(guò)程。因此,植物轉(zhuǎn)化是植物保護(hù)自身不受污染物影響的重要生理反應(yīng)過(guò)程。

植物同化是指植物對(duì)含有植物營(yíng)養(yǎng)元素的污染物的吸收,并同化到自身物質(zhì)組成中,促進(jìn)植物體自身生長(zhǎng)的現(xiàn)象。植物通過(guò)其生理過(guò)程可將污染物轉(zhuǎn)化為其它形態(tài)并同化到自身體內(nèi)。大氣有害物質(zhì)中的硫、碳、氮等同時(shí)是植物生命活動(dòng)所需要的營(yíng)養(yǎng)元素。植物通過(guò)氣孔將 CO2、SO2、NO2吸入體內(nèi),參與代謝,最終以有機(jī)物的形式儲(chǔ)存在氨基酸和蛋白質(zhì)中。

2.1.3 植物對(duì)城市大氣生物性顆粒的凈化作用

城市大氣生物性顆粒,主要包括放線菌、酵母菌和真菌等空氣中的微生物,及一些病原性微生物,這些空氣微生物和病原微生物危害人體健康的主要途徑是空氣傳播。這些空氣中有害的微生物可能附著在塵埃上隨著空氣流動(dòng)。但是,植物的樹(shù)冠能夠阻擋空氣流動(dòng),因此能有效地讓病原體的傳播減少,從而間接地讓周圍空氣中的菌落數(shù)量減少。另外,植物的揮發(fā)性分泌物也具有一定的殺菌能力。

2.2 對(duì)污染氣體抗性強(qiáng)的植物特點(diǎn)

(1)葉片的結(jié)構(gòu)不利于有害氣體進(jìn)入,即葉片較厚、革質(zhì),外表皮角質(zhì)化或葉的表面有蠟層,葉片的氣孔稀少或氣腔內(nèi)有腺毛等附屬物以阻擋氣孔口,葉背多毛的植物一般抗性都較強(qiáng)。

(2)植物的生理特性有利于抵抗污染氣體的侵害。有些植物能吸收大量污染物而不受損害,對(duì)污染物質(zhì)有轉(zhuǎn)移、積累或消耗的能力;有些植物在有害氣體侵襲時(shí)會(huì)關(guān)閉氣孔,減少污染氣體進(jìn)入,因而可以提高其抗性具有乳汁或膠狀物質(zhì)的植物,一般抗性都較強(qiáng)。

(3)具有較強(qiáng)的再生能力,在工礦附近它們雖易受害,但其枝葉的萌生能力很強(qiáng),故在污染物質(zhì)較多的污染區(qū),它們?nèi)匀荒軌蝾B強(qiáng)地生長(zhǎng)。

2.3 園林綠化中對(duì)大氣污染抗性強(qiáng)的植物

(1)抗氟化氫的植物。冬青衛(wèi)茅、小葉黃揚(yáng)、女貞 、構(gòu)樹(shù) 、梧桐 、棕櫚 、榆樹(shù) 、樸樹(shù) 、鳳尾蘭 、桑樹(shù) 、臭椿、旱柳、美人蕉、苦楝、木槿、柳樹(shù)、國(guó)槐等。

(2)抗氯氣的植物。夾竹桃、玉蘭、樸樹(shù)、木槿、冬青衛(wèi)矛、小葉黃揚(yáng)、紫藤、梓樹(shù)、臭椿等。

(3)抗 SO2的植物。國(guó)槐、夾竹桃、冬青、衛(wèi)矛、女貞、苦楝、臺(tái)歡、泡桐、旱柳、紫荊、小葉黃楊、構(gòu)樹(shù)、鳳尾蘭、油松、臭椿、刺槐等。

3 綠化植物對(duì)大氣污染的指示作用

早在19世紀(jì),就有人開(kāi)始利用敏感植物的傷害癥狀對(duì)大氣中的SO2進(jìn)行監(jiān)測(cè)。20世紀(jì)以來(lái),國(guó)外基于植物葉片受污染的癥狀研究了對(duì)大氣污染指示作用。利用植物對(duì)大氣污染的反應(yīng),監(jiān)測(cè)有害氣體的成分和含量以了解大氣環(huán)境質(zhì)量狀況,稱為環(huán)境污染的植物檢測(cè)。進(jìn)入21世紀(jì),依據(jù)植物的受害癥狀確定環(huán)境污染物和依據(jù)葉片含污量估測(cè)環(huán)境污染程度方面,指示植物的利用與選擇都積累了很多豐富資料。

通常在污染物濃度較低的情況下,受害癥狀比較顯著,對(duì)大氣環(huán)境狀況起到指示作用,稱為指示性植物。具備以下條件的植物可以稱為環(huán)境污染指示植物：對(duì)污染物反應(yīng)敏感,受污染后的反應(yīng)癥狀明顯且干擾癥狀少;生長(zhǎng)期長(zhǎng),能不斷萌發(fā)新葉;栽培管理和繁殖容易,具有一定的觀賞或經(jīng)濟(jì)價(jià)值。如果環(huán)境一旦發(fā)生改變,植物群落里最容易受害、污染反應(yīng)最快、出現(xiàn)污染癥狀最早的植物往往是敏感植物。人們可以根據(jù)發(fā)出的各種信息來(lái)判斷環(huán)境污染狀況,對(duì)當(dāng)?shù)丨h(huán)境質(zhì)量作出評(píng)價(jià)。

3.1 植物對(duì)大氣污染指示作用的機(jī)理

植物受到污染后,常見(jiàn)的可見(jiàn)癥狀是在葉片上出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的傷斑。癥狀受不同的污染物質(zhì)和濃度程度各不相同。植物上的污染物使植物光合作用強(qiáng)度下降、蒸騰率下降、葉綠素含量減少、呼吸作用加強(qiáng),令植物內(nèi)部新陳代謝活動(dòng)發(fā)生變化;從而進(jìn)一步使植物發(fā)生葉面積變小、植物矮化、生長(zhǎng)量減少、葉片早落及落花落果等生長(zhǎng)發(fā)育情況。而且,植物內(nèi)部某些成分的含量也會(huì)在吸收污染物后發(fā)生變化。所以,根據(jù)植物對(duì)環(huán)境污染的生物反應(yīng)可以用來(lái)檢測(cè)環(huán)境的污染狀況。

指示性植物能夠綜合反映大氣污染對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響,是無(wú)法用理化方法直接進(jìn)行測(cè)定的。當(dāng)大氣受到多種污染物復(fù)合污染時(shí),污染物之間會(huì)發(fā)生協(xié)同作用,比各自單獨(dú)的影響更加強(qiáng)烈,而且這些影響只有通過(guò)對(duì)植物的各種反應(yīng)進(jìn)行分析觀察和測(cè)試來(lái)了解。指示性植物能夠較早地發(fā)現(xiàn)大氣污染,對(duì)大氣污染反應(yīng)比人類更敏感。因此,利用指示性植物能夠及早地發(fā)現(xiàn)大氣污染。能夠檢測(cè)出不同的大氣污染物,不同的污染物會(huì)使值物的葉片出現(xiàn)不同的受害癥狀,易于辨別。

3.2 受傷害植物的典型癥狀

(1)二氧化硫。癥狀主要出現(xiàn)在葉脈間、呈現(xiàn)大小不同的、無(wú)一定分布規(guī)律的點(diǎn)、塊狀傷斑,與正常組織之間界線明顯,也有少數(shù)傷斑分布在葉片邊緣或全葉褪綠黃化。

(2)氟化氫。傷斑多半分布在葉尖和葉緣,與正常組織之間有一明顯的暗紅色界線,少數(shù)為脈間傷斑,幼葉易受害。

(3)氯氣。大多為脈間點(diǎn)塊狀傷斑,與正常組織之間界線模糊,或有過(guò)渡帶,嚴(yán)重時(shí)全葉失綠漂白甚至脫落。

(4)氨氣。大多為脈問(wèn)點(diǎn)塊狀傷斑,傷斑褐色或褐黑色,與正常組織之間界線明顯,癥狀一般出現(xiàn)較早,穩(wěn)定得快。

(5)二氧化氮。大多為葉脈間不規(guī)則形傷斑,呈白色、黃褐色或棕色,有時(shí)出現(xiàn)全葉點(diǎn)狀斑。

(6)臭氧。大多為葉面散布細(xì)密點(diǎn)狀斑,呈棕色或黃褐色,少數(shù)為脈間塊斑。

(7)過(guò)氧乙酰硝酸酯。葉片背面變?yōu)殂y白色、棕色、古銅色或玻璃狀,不呈點(diǎn)、塊狀傷斑,有時(shí)在葉片的尖端、中部或基部出現(xiàn)壞死帶。

(8)乙烯。葉片發(fā)生不正常的偏上生長(zhǎng)(葉片下垂),或失綠黃化,并常常發(fā)生落葉、落花、落果以及結(jié)實(shí)不正常的現(xiàn)象。

3.3 園林綠化中具有指示作用的植物種類

(1)二氧化硫污染指示植物。百日菊、麥稈菊、紅花鼠尾草、玫瑰、紫丁香、柳樹(shù)、中國(guó)石竹、蘋果樹(shù)、月季 、合歡 、杜仲 、梅花 、懸鈴木 、水杉 、白楊 、白樺 、雪松、油松、馬尾松和落葉松等。

(2)氟化物污染指示植物。唐菖蒲、小蒼蘭、杏、李、紫荊、(梅和某些柑橘類,以及郁金香、葡萄、落葉松 、玉簪 、苔蘚 、煙草 、芒果 、榆樹(shù) 、郁金香 、銀 杏 、鳳仙、山桃樹(shù)、金絲桃樹(shù)、慈竹、池柏、南洋楹雪松等植物也可用來(lái)監(jiān)測(cè)氟化物。

(3)臭氧污染指示植物。矮牽?；?、丁香、牡丹、光葉櫸、女貞、銀槭、樺樹(shù) 、皂莢 、丁香、葡萄、牡丹等 。

(4)過(guò)氧乙酰硝酸酯污染指示植物。常用的有早熟禾、矮牽牛、繁縷等。

(5)乙烯污染指示植物。常用的有香石竹等。

(6)氯氣污染指示植物。常用的有向日葵、藜、翠菊 、萬(wàn)壽菊 、雞冠花 、女貞 、臭椿 、鳳仙花 、桃樹(shù) 、楓揚(yáng)、雪松、復(fù)葉槭、落葉松、油松等

(7)二氧化氮污染指示植物。常用的有懸鈴術(shù)、向日葵、秋海棠等。

4 結(jié)語(yǔ)

城市的大氣污染越來(lái)越嚴(yán)重,其污染成份主要是石油和煤等燃燒產(chǎn)生的煤煙、汽車尾煙以及工廠在生產(chǎn)過(guò)程中放掉的有害氣體。因此,工業(yè)越發(fā)達(dá),居住人口越稠密,綠化面積越縮小,環(huán)境污染的程度就可能越大。

鑒于城市空氣污染越來(lái)越嚴(yán)重,一些學(xué)者研究了植物的抗污機(jī)理,利用植物修復(fù)技術(shù)來(lái)治理大氣污染,尤其是近地表大氣的混合污染,并找出了一些用于綠化的樹(shù)木種類。但是,也有人認(rèn)為,鼓勵(lì)種植抵抗“三廢”污染能力強(qiáng)的樹(shù)木是不可取的,因?yàn)榉N植抗性強(qiáng)的植物,表面上郁郁郁蔥蔥,掩蓋了污染的實(shí)質(zhì),對(duì)人們的保健反而有害,反而應(yīng)該積極引種一些抵抗污染能力弱的樹(shù)種,以引起人們對(duì)污染的警惕。

既然有的植物可以凈化空氣、防治污染,而有的植物對(duì)大氣污染敏感,有很好的指示作用,因此,在園林綠化中,利用植物營(yíng)造景觀的同時(shí),可以將凈化植物和指示植物有機(jī)結(jié)合、合理配置,不僅凈化環(huán)境,而且可以監(jiān)測(cè)大氣污染變化,對(duì)于更好得保護(hù)好人類的生存環(huán)境有實(shí)際意義。

樹(shù)木是園林的重要組成部分,在園林景觀中有舉足輕重的作用。在環(huán)境污染日益嚴(yán)重的情況下,園林造景應(yīng)注重生態(tài)環(huán)境的建設(shè),合理選用抗性樹(shù)種和敏感樹(shù)種,將凈化植物和指示植物有機(jī)結(jié)合、合理配置,可以美化環(huán)境,監(jiān)測(cè)、凈化和降低大氣污染,對(duì)環(huán)境污染的治理和監(jiān)測(cè)具有重要意義。

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