亞熱帶常綠樹(shù)種對(duì)不同粒徑顆粒物的滯留能力

林鑫濤，葉諾楠，王 彬，陳 健，游詩(shī)雪，張昕麗

（浙江農(nóng)林大學(xué)亞熱帶森林培育國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，浙江臨安311300 ）

亞熱帶常綠樹(shù)種對(duì)不同粒徑顆粒物的滯留能力

林鑫濤，葉諾楠，王 彬，陳 健*，游詩(shī)雪，張昕麗

（浙江農(nóng)林大學(xué)亞熱帶森林培育國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室培育基地，浙江臨安311300 ）

可吸入顆粒物和細(xì)顆粒物是大部分城市的首要污染物，對(duì)人體健康和環(huán)境都有重要影響；而城市植物能吸附大氣顆粒物，進(jìn)而有效降低大氣顆粒物濃度。為了深入探究不同樹(shù)種葉表面特征與自身滯塵效益之間的關(guān)系，該研究以浙江省三種常見(jiàn)城市綠化樹(shù)種（青岡、冬青、紅花檵木）為對(duì)象，采用重量法提取各樣本在3個(gè)粒徑上（8～100，2.5～8，0.45～2.5 μm）的單位葉面積滯塵量（μg·cm-2），并結(jié)合葉面積指數(shù)估測(cè)全株滯塵量。結(jié)果表明：三種供試植物葉片對(duì)顆粒物平均單位葉面積滯留量在30.4～63.7 μg·cm-2之間，而平均單木滯塵量每株在1.36～9.36 g之間。紅花檵木因其葉表粗糙、具有絨毛等特征，對(duì)顆粒物（0.45～100 μm）有最大的吸附能力（63.7±12.0 μg·cm-2）；對(duì)于大顆粒物（8～100 μm）和細(xì)顆粒物（0.45～2.5 μm），三種植物葉片均對(duì)其分別具有最大（40.9%～57.5%）、最小（15.6%～20.6%）的吸附能力；對(duì)于單木滯塵量，青岡因其具有較大葉面積指數(shù)等特征，對(duì)顆粒物總吸附效果更佳（每株9.36 g）。該研究結(jié)果表明城市綠化樹(shù)種對(duì)減緩大氣顆粒物污染起到重要作用。

植物葉片，PM2.5，滯塵能力，葉表特征，人類健康

大氣顆粒物污染對(duì)人體健康、生活質(zhì)量等產(chǎn)生重要影響。人群總死亡率、心血管疾病及呼吸系統(tǒng)疾病等發(fā)生與大氣顆粒物濃度呈顯著性關(guān)系，尤其是細(xì)顆粒物PM2.5（空氣動(dòng)力學(xué)直徑≤2.5 μm顆粒物）的濃度（Ani?i? et al，2011）。我國(guó)城市普遍發(fā)生以細(xì)顆粒物為主要污染物的大氣污染（Beckett et al，1998）。據(jù)2013年中國(guó)環(huán)境狀況公報(bào)，全國(guó)空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)的496個(gè)縣級(jí)及以上城市中，僅有4.1%的城市細(xì)顆粒物PM2.5年均濃度達(dá)一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。植物因其較大的葉面積指數(shù)和表面粗糙度，可有效吸附和移除空氣中的顆粒物（McDonald et al，2007），利用植物減緩環(huán)境中的顆粒物污染被認(rèn)為具有很大潛力。目前國(guó)內(nèi)外對(duì)植物葉片滯留顆粒物有研究報(bào)道，如Cavanagh et al（2009）和肖以華等（2013）均發(fā)現(xiàn)森林能顯著改善空氣；S?b? et al（2012）和劉璐等（2013）的研究表明不同樹(shù)種的滯塵量差異顯著。但這些研究主要集中在植物對(duì)總顆粒物的表面滯留能力，很少有涉及植物對(duì)不同粒徑顆粒物的滯留，尤其對(duì)細(xì)顆粒物PM2.5的吸附研究（張志丹等，2014；季靜等，2013）。關(guān)于不同植被對(duì)PM2.5的阻滯和吸附的定性研究，就植物對(duì)PM2.5吸附作用的強(qiáng)弱，如何有效發(fā)揮植物降低PM2.5污染的重要功能等問(wèn)題，還缺少必要的研究和總結(jié)。此外，大多研究?jī)H考慮葉片表面滯留顆粒物能力，對(duì)于植物葉片蠟質(zhì)對(duì)顆粒物的滯留分析還鮮見(jiàn)報(bào)道。葉片蠟質(zhì)是影響植物滯塵的重要因素，S?b? et al（2012）發(fā)現(xiàn)植物滯塵量與葉片蠟質(zhì)含量呈正相關(guān)。在南方地區(qū)，大部分城市綠化樹(shù)種是常綠樹(shù)種，葉片均有不同厚度的蠟質(zhì)分布，忽略蠟質(zhì)層對(duì)不同粒徑顆粒物的吸附會(huì)造成對(duì)樹(shù)種滯留顆粒物能力和機(jī)理研究的極大誤差。因此，綜合考慮葉表及蠟質(zhì)對(duì)不同粒徑顆粒物的吸附能力，尤其是對(duì)細(xì)顆粒物的吸附能力，對(duì)準(zhǔn)確研究葉片滯留顆粒物能力和機(jī)理研究尤為重要。

本研究以亞熱帶典型城市常綠綠化樹(shù)種為對(duì)象，通過(guò)測(cè)定不同供試樹(shù)種葉片對(duì)不同粒徑顆粒物的表面和蠟質(zhì)滯留量，結(jié)合葉片表面形態(tài)特征，并輔助于PM地基監(jiān)測(cè)獲取的濃度，以及常規(guī)氣象因子的觀測(cè)，對(duì)比分析不同樹(shù)種對(duì)不同粒徑PM，特別是細(xì)顆粒物的吸附能力及影響因素，探尋樹(shù)種葉片對(duì)污染顆粒物的滯留機(jī)理和適應(yīng)機(jī)制，為城市綠化樹(shù)種選擇提供指導(dǎo)，也為最大程度發(fā)揮城市綠地生態(tài)效益提供參考。

1 研究區(qū)與研究方法

1.1 研究區(qū)概況及供試樹(shù)種

研究區(qū)設(shè)在浙江杭州市浙江農(nóng)林大學(xué)東湖校區(qū)內(nèi)（30°15.42′N；119°43.58′E），屬典型亞熱帶海洋季風(fēng)氣候，年均降水量1 613.9 mm，降水日158 d，無(wú)霜期年平均為237 d，年均氣溫16 ℃，極端最高氣溫41.8℃，最低氣溫-8 ℃。海拔40.9 m，土壤以紅壤為主，地帶性植被為亞熱帶常綠闊葉林。在城市綠化主要樹(shù)種中選取三種典型綠化樹(shù)種作為研究對(duì)象：青岡(Cyclobalanopsis glauca)、冬青(Ilex chinensis)與紅花檵木（Loropetalum chinense var. rubrum），從表1中可得到所選樹(shù)種的特征。三種供試樹(shù)種各4棵均來(lái)自于大學(xué)校園的一塊較小狹長(zhǎng)綠地，樹(shù)種之間間距約5 m，可以初步認(rèn)為樣地內(nèi)的環(huán)境因子（如光照、降雨、風(fēng)速、溫度、濕度、土壤等因子）無(wú)明顯差異。

1.2 研究方法

1.2.1 環(huán)境因子監(jiān)測(cè)與分析為進(jìn)一步明確樣地內(nèi)的生態(tài)因子無(wú)顯著差異，在實(shí)驗(yàn)對(duì)象周圍布設(shè)3個(gè)I-Button紐扣式溫濕度自動(dòng)觀測(cè)儀，用于連續(xù)觀測(cè)實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地周圍的地面溫度、濕度等氣象指標(biāo)。實(shí)驗(yàn)當(dāng)天每隔2 h（6次）對(duì)樣地內(nèi)3處進(jìn)行（1）用手持氣象儀測(cè)定實(shí)驗(yàn)對(duì)象周圍當(dāng)時(shí)的風(fēng)速；（2）用大氣顆粒物連續(xù)采樣器(Partisol-Plus Model 2025)在采樣點(diǎn)進(jìn)行PM2.5監(jiān)測(cè)，空氣采樣流速為5 L·min-1，采樣頭距離放置平臺(tái)約1.5 m。分別對(duì)所采得的6組（不同時(shí)間）不同地點(diǎn)的環(huán)境PM數(shù)據(jù)及氣象因子數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（圖1），結(jié)果表明各組不同地點(diǎn)的環(huán)境PM數(shù)據(jù)及氣象因子數(shù)據(jù)在Levene's檢驗(yàn)下總體呈方差齊性（P >0.05）；單因素方差分析(one-way ANOVA)中，同一時(shí)間不同地點(diǎn)的環(huán)境因子（含環(huán)境PM數(shù)據(jù)及氣象因子數(shù)據(jù)）整體上差異不顯著（P>0.05），即可認(rèn)為實(shí)驗(yàn)樹(shù)種所處的環(huán)境相同。

表1 所選樹(shù)種的特征Table 1 Characteristics of the selected tree species

圖1 環(huán)境PM濃度、溫度、相對(duì)濕度變化Fig. 1 Trend of environmental PM concentration，temperature and relative humidity

1.2.2 樣品采集 2014年8月中旬（晴）進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)前天晚上18：00進(jìn)行葉片清洗，根據(jù)冠層特征，分為高、中、低三個(gè)高度，每個(gè)高度從四周均勻選取功能成熟葉片（生長(zhǎng)狀況良好，無(wú)損害，無(wú)蟲(chóng)害）進(jìn)行標(biāo)記，用蒸餾水沖洗標(biāo)記葉片表面原滯留顆粒物，于次日晚18：00采集樣品。為得到足夠的細(xì)顆粒物，同時(shí)避免過(guò)多采樣導(dǎo)致粗顆粒物過(guò)多堵塞濾紙慮孔，并且不影響樹(shù)種正常生長(zhǎng)，每棵樹(shù)采集樣品約300 cm2。每份樣品裝在干凈塑料薄袋內(nèi)，保存于冰箱保鮮室直至樣本顆粒物吸附量的測(cè)定。

1.2.3 葉片表面PM與蠟質(zhì)層中PM的提取與測(cè)定

滯塵量的測(cè)定參考Przbysz et al（2014）的方法。分別將孔徑為8（Whatman Type 40）、2.5（Whatman Type 42）和0.45 μm（金晶聚偏氟乙烯微孔濾膜 F型）的濾紙置于60 ℃烘箱中烘干30 min，取出后置于稱重房中30 min，充分吸濕，使其與稱重房?jī)?nèi)濕度保持一致，再用分析天平（萬(wàn)分之一）進(jìn)行稱重，分別得到各濾紙初重（g）。

葉片表面PM的提取與測(cè)定：葉片表面能被水沖洗掉的顆粒物，稱為表面PM（sPM）。將葉片放入盛有250 mL去離子水的燒杯中攪動(dòng)2 min，使葉片表面吸附的顆粒物充分溶解。首先用標(biāo)準(zhǔn)分樣篩（160目，孔徑約100 μm）過(guò)濾上述濾液，接著依次用已烘干稱重的孔徑為8、2.5和0.45 μm的濾紙（膜）在直徑47 mm的抽濾裝置中進(jìn)行3次抽濾，得到三個(gè)粒徑范圍的顆粒物：大粒徑為8～100 μm，粗粒徑為2.5～8 μm，細(xì)粒徑為0.45～2.5 μm。再分別將三層濾紙放入60 ℃烘箱中烘干30 min，取出后置于稱重房中30 min，充分吸濕，使其與稱重房?jī)?nèi)濕度保持一致，再用分析天平（萬(wàn)分之一）進(jìn)行稱重，分別得到各濾紙過(guò)濾后的重量（g）。用重量差量法計(jì)算各樣本中各粒徑下表面PM附著量（sPMi，g）。

蠟質(zhì)PM的提取與測(cè)定：葉片蠟質(zhì)中能被三氯甲烷沖洗掉的顆粒物，稱為蠟質(zhì)PM（wPM）。將用去離子水清洗過(guò)的葉片放入盛有150 mL三氯甲烷的燒杯中攪動(dòng)1 min，使葉片蠟質(zhì)層中顆粒物充分溶解。按照“表面PM”同樣步驟進(jìn)行過(guò)濾、稱重，最后得到每樣本中各粒徑下蠟質(zhì)PM附著量（wPMi，g）。

1.2.4 葉表面形態(tài)測(cè)定及單位滯塵量計(jì)算（1）葉面積測(cè)定：采樣圖像處理法，將晾干后的葉片放在標(biāo)準(zhǔn)A4白紙上，利用數(shù)碼相機(jī)拍照獲取葉片和A4白紙的圖像，導(dǎo)入Photoshop CS3軟件統(tǒng)計(jì)像素計(jì)算面積，即得到每份樣品葉面積為s（cm2）。（2）單位滯塵量計(jì)算：根據(jù)sPMi/s得到每份樣品不同孔徑下的葉表面單位滯塵量（μg·cm-2）；根據(jù)wPMi/s得到每份樣品不同孔徑下的葉蠟質(zhì)單位滯塵量（μg·cm-2）。

1.2.5 葉面積指數(shù)測(cè)定及全株滯塵量估測(cè)用LAI-2000測(cè)定每株供試植物的葉片密度，獲得三種供試植物的總?cè)~面積（表1）。在假定供試植物滯塵均勻時(shí)，將單位葉面積葉表滯塵量與總?cè)~面積相乘，近似估得供試植物在三個(gè)粒徑范圍的全株滯塵量（g）。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用Microsoft Excel 2013進(jìn)行實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的描述統(tǒng)計(jì)，為保證所得數(shù)據(jù)方差的同質(zhì)性，對(duì)單位葉面積滯塵量的數(shù)據(jù)采取自然對(duì)數(shù)轉(zhuǎn)換，再在SPSS19.0 （SPSS，IBM，USA）用Levene's檢驗(yàn)分析數(shù)據(jù)方差的同質(zhì)性，用單因素方差分析(one-way ANOVA)分析供試樹(shù)種單位葉面積滯塵量及生態(tài)因子間的差異性，若有顯著差異，則用最小顯著差異法(LSD)進(jìn)行多重比較。所有分析的差異顯著性水平均設(shè)定為0.05。采用Microsoft Excel 2013軟件進(jìn)行繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 植物滯塵效果分析

三種供試樹(shù)種為同一時(shí)期栽種的，且采取的葉片均為成熟葉片，可認(rèn)為其葉齡相同，即蠟質(zhì)滯塵時(shí)間相同；而葉表滯留顆粒物于實(shí)驗(yàn)初期由人工清洗除去，故供試樹(shù)種葉表滯塵時(shí)間亦相同。綜上，三種樹(shù)種總滯塵能力具有可比性。本實(shí)驗(yàn)地點(diǎn)設(shè)于校內(nèi)道路景觀林帶（輕微PM2.5污染區(qū)），樣地區(qū)域?yàn)楠M長(zhǎng)形，實(shí)驗(yàn)對(duì)象周圍的環(huán)境因子（如光照、降水、風(fēng)速、溫度、濕度、環(huán)境PM濃度等）差異不顯著時(shí)對(duì)三種供試樹(shù)種單位葉面積總滯塵量（swPM，0.45～100 μm）分析后（表2），紅花檵木[（63.7±12.0）μg·cm-2]顯著大于冬青[（35.8±5.00）μg·cm-2]與青岡[（30.4 ±3.52）μg·cm-2]，而冬青與青岡間差異不顯著。供試樹(shù)種經(jīng)人工清洗重新滯塵，相同時(shí)間內(nèi)紅花檵木表面滯塵量（sPM，0.45～100 μm）顯著高于青岡和冬青，其表面滯塵能力分別是冬青的1.78倍、青岡的2.10倍。供試樹(shù)種單位葉面積表面滯塵量受到生活型（陳芳等，2006；郭偉等，2010）、葉表粗糙度（Beckett et al，2000；柴一新等，2002）、葉被毛密度（柴一新等，2002）、葉質(zhì)等諸多因素的影響。紅花檵木為灌木，平均株高在1.5 m左右（表1），其葉表面粗糙程度大且絨毛豐富，故表面更易吸附PM顆粒物；而青岡與冬青同為喬木，平均株高相近，兩者葉表面較光滑，無(wú)毛或少毛，故表面不易吸附PM顆粒物。因而紅花檵木表面吸附PM能力顯著高于青岡和冬青。

植物葉片表面和蠟質(zhì)能同時(shí)吸附PM顆粒物（圖2），三種供試樹(shù)種單位葉面積蠟質(zhì)滯塵量（wPM，0.45～100 μm）均高于表面滯塵量（sPM，0.45～100 μm），其中青岡、冬青、紅花檵木的單位葉面積蠟質(zhì)滯塵量分別占其總滯塵量的70.0%、62.6% 和63.1%，此時(shí)顆粒物主要滯留于蠟質(zhì)層中。

圖2 三種常綠植物吸附表面PM（sPM）、蠟質(zhì)PM（wPM）總量Fig. 2 Amount of surface PM (sPM) and wax- embedded PM (wPM) accumulated by three evergreen species

2.2 植物滯留顆粒粒徑分布情況及分析

由圖3可知，三種樹(shù)種滯留顆粒物的粒徑分布為大顆粒物（8～100 μm）占總顆粒物的40.9%～57.5%，粗顆粒物（2.5～8 μm）占25.6%～38.5%，細(xì)顆粒物（0.45～2.5 μm）占15.6%～20.6%。不同樹(shù)種間吸附總顆粒物粒徑分布也略有差異（表2），對(duì)于大顆粒物及粗顆粒部分，植株間差異體現(xiàn)為紅花檵木顯著大于冬青和青岡，而青岡和冬青間差異性較??；對(duì)于細(xì)顆粒物部分，三種供試樹(shù)種差異不顯著（P>0.05），但趨勢(shì)仍呈現(xiàn)出紅花檵木>冬青>青岡。

2.3 植物全株滯塵分析

從單木尺度上計(jì)算，冬青、青岡和紅花檵木葉表重新滯塵量分別約為8.54、9.36、1.36 g，其中青岡對(duì)大顆粒物（6.07 g）、細(xì)顆粒物（1.54 g）的滯留能力最佳，而冬青對(duì)粗顆粒物（3.76 g）滯留能力最佳。就蠟質(zhì)滯塵累積量而言，青岡在三個(gè)粒徑范圍內(nèi)皆具有最大滯塵量（總計(jì)21.9 g）。綜合葉表滯塵和蠟質(zhì)滯塵情況，平均每株青岡的葉總面積約為紅花檵木的17倍，且其對(duì)顆粒物的總滯留量約為紅花檵木的8.5倍。

表2 三種常綠植物累積不同粒徑下的表面PM（sPM）和蠟質(zhì)PM（wPM）量（μg·cm-2）Table 2 Amount of surface PM (sPM) and wax-embedded PM (wPM)（μg·cm-2）accumulated by three evergreen species in different size fractions

圖3 三種常綠植物吸附大（8～100 μm）、粗（2.5～8μm）、細(xì)顆粒物（0.45～2.5 μm）總量Fig. 3 Amount of large (8-100 μm)，coarse (2.5-8 μm) and fine (0.45-2.5 μm) PM accumulated by three evergreen species

3 討論

植物滯塵能力受其種類、生活型、葉表結(jié)構(gòu)、葉表面潤(rùn)濕性、葉表面自由能及其分量、冠幅、比葉面積、葉面傾向、環(huán)境狀況等（S?b? et al，2012；郭偉等，2010；王會(huì)霞等，2010；王遠(yuǎn)森等，2013）因素影響。

紅花檵木與青岡和冬青的葉片表面結(jié)構(gòu)具有較大差異，紅花檵木葉片表面粗糙程度大且具有絨毛；而青岡與冬青的葉片表面結(jié)構(gòu)相似，兩者葉片表面具有較細(xì)密或少絨毛，葉片表面光滑，粗糙程度低下，但蠟質(zhì)層較厚，因而在葉片尺度上，紅花檵木的葉表形態(tài)最有利于滯塵；灌木葉片生長(zhǎng)高度（離地1～2 m）的空氣顆粒物濃度在距地10 m范圍內(nèi)最大（邱洪斌等，2002），因而紅花檵木所處小環(huán)境顆粒物濃度較高，有利于滯塵（王遠(yuǎn)森等，2013）；紅花檵木葉片較密，能極大降低大氣湍流，降雨時(shí)能減弱雨水對(duì)整個(gè)植株的沖刷，從而減少顆粒物的流失，有利于滯塵。此外，Song et al（2015）發(fā)現(xiàn)葉片氣孔是顆粒物主要滯留區(qū)域之一，則葉片的氣孔結(jié)構(gòu)、分布等將會(huì)影響植株滯留能力，然而受到實(shí)驗(yàn)條件和時(shí)間限制，未能對(duì)其進(jìn)行觀測(cè)，若能得到該方面的數(shù)據(jù)則可進(jìn)行更詳盡分析。

附著于蠟質(zhì)層中的PM為植物葉片長(zhǎng)時(shí)間的累積，蠟質(zhì)較穩(wěn)定且不溶于水，一般只有當(dāng)蠟質(zhì)脫去時(shí)，其所吸附的顆粒物才能重新回到大氣中，故自然降水或刮風(fēng)（Beckett et al，2000；Pal et al，2002）或人工清洗只能除去葉片表面PM，而不易除去蠟質(zhì)PM。植物葉片蠟質(zhì)滯塵效果主要與蠟質(zhì)厚度相關(guān)，Przybysz et al（2014）研究表明單位蠟質(zhì)滯塵量與蠟質(zhì)層厚度呈正相關(guān)，而蠟質(zhì)厚度主要與植物類型、生長(zhǎng)階段等內(nèi)源因素以及水分、溫度、太陽(yáng)輻射、生境等外源因素相關(guān)（李婧婧等，2011）。本實(shí)驗(yàn)雖未具體測(cè)定蠟質(zhì)層厚度，但觀測(cè)得青岡和冬青的蠟層厚度大于紅花檵木，然而兩者的蠟質(zhì)滯塵能力卻不及紅花檵木，這可能是受到葉片的葉表形態(tài)差異的影響，有研究表明部分吸附在葉片蠟質(zhì)層表面的顆粒物會(huì)滲透進(jìn)葉片蠟質(zhì)層中（Dzierzanowski et al，2011），這意味著葉片表面滯塵能力強(qiáng)的紅花檵木能將更多的吸附于葉表面的顆粒物轉(zhuǎn)移至蠟質(zhì)層中，因而單位蠟質(zhì)滯塵量較其他兩種大。此外，王贊紅等（2006）發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)單清洗及深度清洗均不能徹底去除葉表附著顆粒物，這意味著本研究提取表面PM時(shí)不徹底使后者提取蠟質(zhì)PM的值偏高，該現(xiàn)象在表面粗糙度較大、具絨毛的紅花檵木上更易出現(xiàn)，也可能造成其滯留量偏大。

在三種供試植株中，大顆粒物（8～100 μm）重量占總顆粒物重量在50%以上，貢獻(xiàn)最大，與Przybysz et al（2014）所得結(jié)論一致。然而，當(dāng)實(shí)驗(yàn)操作方法及觀測(cè)指標(biāo)改變時(shí)，結(jié)論也不盡相同：以顆粒物數(shù)量為指標(biāo)時(shí)，Toma?evi? et al（2005）利用掃描電子顯微鏡—能譜儀（SEM-EDAX）觀測(cè)到七葉樹(shù)（Aesculus hippocastanum）和土耳其榛子（Corulys colurna）葉片上吸附的細(xì)顆粒物（D<2 μm）占50%～60%，賈彥等（2012）觀測(cè)到類似結(jié)論。以顆粒物體積為指標(biāo)時(shí)，趙松婷等（2014）利用Hitachi臺(tái)式TM3000電鏡觀測(cè)到銀杏（Ginkgo biloba）等9種北京城區(qū)常用園林樹(shù)種葉片上吸附的粗顆粒物（D>10 μm，對(duì)應(yīng)該文的大顆粒物）對(duì)總顆粒物體積貢獻(xiàn)較大；王會(huì)霞等（2015b）分別用激光粒度分析儀（LS230/SVM+）和掃描電子顯微鏡（JSM-6510 LV）觀測(cè)到大葉女貞（Ligustrum lucidum）吸附顆粒物半數(shù)以上為大顆粒物（D>10 μm）。細(xì)顆粒物（D<2.5 μm）由于體積小，重量輕，數(shù)量足，易被植株葉片大量吸附，然而其單位體積和單位質(zhì)量遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及大顆粒物（D>10 μm），從而總重量和總體積上不占優(yōu)勢(shì)。

不同粒級(jí)下比較供試樹(shù)種間差異時(shí)，對(duì)于0.45～2.5 μm的顆粒物，從表面滯塵、蠟質(zhì)滯塵、總滯塵量比較，均呈現(xiàn)紅花檵木>冬青>青岡的趨勢(shì)，然而彼此間差異不顯著，這可能是供試樹(shù)種吸附細(xì)顆粒物的能力本無(wú)差異性，或者由于細(xì)顆粒物質(zhì)量過(guò)輕而使方差分析法體現(xiàn)不出其差異性。

單木滯塵量主要與供試樹(shù)種的單位葉面積滯塵量和總?cè)~面積有關(guān)，生活型為喬木的青岡、冬青的冠層高大、葉片繁大，總?cè)~面積也相對(duì)較大；而生活型為灌木的紅花檵木雖枝葉茂密，然總?cè)~面積卻不及青岡和冬青，故在單木尺度上青岡、冬青利于滯塵。王芳等（2015）發(fā)現(xiàn)灌木樹(shù)種單位葉面積滯塵量約為喬木的1.85倍，而單株滯塵量?jī)H為喬木的0.1倍，與本實(shí)驗(yàn)結(jié)論相似。在實(shí)際滯塵時(shí)，植株各方向的PM濃度、溫度、濕度等微環(huán)境因素不盡相同，向陽(yáng)面葉片長(zhǎng)勢(shì)較陰面好，葉片相對(duì)集中等因素會(huì)影響對(duì)顆粒物的滯留，且枝干、樹(shù)皮也具有一定的滯塵能力（趙晨曦等，2013），忽略這些因素將致使單木滯塵量的估測(cè)出現(xiàn)較大的誤差。因而得到相關(guān)結(jié)論仍需大量實(shí)驗(yàn)樹(shù)種以及實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)支持。

此外，在晴朗、無(wú)（微）風(fēng)時(shí)，隨著滯塵時(shí)間的延長(zhǎng)，葉片滯塵必然達(dá)到飽和。王贊紅和李紀(jì)標(biāo)（2006）發(fā)現(xiàn)大葉黃楊在15 d滯塵量達(dá)到飽和，王會(huì)霞等（2015a）則發(fā)現(xiàn)污染嚴(yán)重時(shí)女貞和珊瑚樹(shù)滯塵在4～5 d會(huì)達(dá)到飽和。在春夏季節(jié)降水天氣頻繁，一般植株滯塵達(dá)不到飽和，而秋冬季節(jié)大氣污染則相對(duì)嚴(yán)重（張桂香等，2015），植株可能會(huì)出現(xiàn)滯塵飽和現(xiàn)象。然而，該文由于多種原因限制，僅初步探討了24 h內(nèi)三種綠化植物葉片的滯塵能力，缺乏滯塵飽和值的比較，在后續(xù)的研究中將針對(duì)觀測(cè)時(shí)間進(jìn)行進(jìn)一步的實(shí)驗(yàn)，以獲取更豐富的實(shí)驗(yàn)結(jié)果。

4 結(jié)論

在樣地生態(tài)因子差異不顯著時(shí)，本實(shí)驗(yàn)表明：（1）在葉片尺度上，生活型為灌木的紅花檵木葉片表面粗糙程度大、具有絨毛，對(duì)空氣中的顆粒物具有更強(qiáng)的吸附能力；（2）紅花檵木對(duì)細(xì)顆粒物（0.45～2.5 μm）的滯留能力最強(qiáng)；（3）三種植物葉片均對(duì)大顆粒物（8～100 μm）的總吸附量最大，對(duì)細(xì)顆粒（0.45～2.5 μm）的總吸附量最小；（4）在單木尺度上，生活型為喬木的青岡冠層高大，對(duì)顆粒物滯留量更大。

基于三種植物的葉片結(jié)構(gòu)特征，將其與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相結(jié)合，該文初步探討了葉片表面特征對(duì)綠化植物葉片滯塵能力的影響，旨在為城市綠化植物的選擇提供科學(xué)依據(jù)，指導(dǎo)如何篩選滯塵能力強(qiáng)的城市綠化樹(shù)種，有效利用其滯塵減污效應(yīng)以減輕城市中大氣顆粒物的污染，減緩大氣污染對(duì)城市居民的身體健康和生活造成的影響。

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Different sizes of particulate matters deposited on leaf of typical subtropical evergreen species

LIN Xin-Tao，YE Nuo-Nan，WANG Bin，CHEN Jian*，YOU Shi-Xue，ZHANG Xin-Li
( The Nurturing Station for the State Key Laboratory of Subtropical Silviculture，Zhejiang Agriculture and Forestry University，Lin’an 311300，China )

Both inhalable particulate matter (PM10) and fine particulate matter (PM2.5) are the primary pollutants in most of the cities in China，which are known for the harmness to human health. Urban plants could be used as biological filters，playing an important role in reducing the concentrations of particulate matters in the air as result of adsorbing and arresting particulate matters on their foliage. Three typical types of subtropical evergreen plants (Cyclobalanopsis glauca，Ilex chinensis and Loropetalum chinense var. rubrum)，always used as urban greening species，were selected to study their capacities in capturing particulate matter. The rinse and weight method were used to characterize PM in different particle size fractions (8-100，2.5-8，0.45-2.5 μm). The results showed that the particulate matters on leaves ranged from 30.4 μg·cm-2to 63.7 μg·cm-2，while the particles deposited by the whole tree ranged from 1.36 g to 9.36 g. Loropetalum chinense var. rubrum was the most efficient species in capturing particulate matters (63.7±12.0 μg·cm-2) for its rough surfaces and large quantity of hairs on the foliage. All the tested species have the strongest (40.9%-57.5%) and the weakest (15.6%-20.6%) dust-capturing capability for the large size fraction (8-100 μm) and the fine size fraction (0.45-2.5 μm) respectively. As for the total amount of surface particulate matters accumulated by the whole tree，Cyclobalanopsis glauca is the most efficient species (9.36 g per tree) for its spacial characteristics. All the results showed that urban plants played important roles in mitigating urban airborn particulate matters.

plant leaf，PM2.5，dust-capturing capability，surfaces features，human health

Q948

A

1000-3142(2016)02-0170-07

10.11931/guihaia.gxzw201505024

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2015-05-23

2015-09-21

國(guó)家自然科學(xué)基金(41471442)；浙江省重點(diǎn)創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)項(xiàng)目（2011R50027）；浙江省省院合作項(xiàng)目（2014SY16）；金華市科技局農(nóng)業(yè)類重點(diǎn)項(xiàng)目（2014-2-010）[Supported by the National Natural Science Foundation of China（41471442）；Key Science and Technology Innovation Team of Zhejiang Province (2011R50027)；Zhejiang Provincial Institute Cooperative Project(2014SY16)；Agricultural Science Planning Project of Jinghua Municipal Science and Technology Bureau(2014-2-010)]。

林鑫濤（1994-），男，浙江臺(tái)州人，從事全球變化與植物生理響應(yīng)研究，（E-mail）time0323@139.com。

*通訊作者：陳健，博士，副教授，從事森林生態(tài)，環(huán)境遙感方面的研究，（E-mail）chenjian@126.com。