5種灌木的滯塵效益研究

林星宇+李海梅+李彥華+鄭茗月

摘要 園林植物能滯留不同粒徑的大氣顆粒物，對凈化空氣、調(diào)節(jié)氣候、改善環(huán)境具有重要作用。本文研究了青島市城陽區(qū)道路綠地5種灌木的滯塵能力，結(jié)果表明，大葉黃楊單位葉面積滯塵量最高，薔薇、榆葉梅、連翹單位葉面積滯塵量中等，紫荊單位葉面積滯塵量最低。進一步研究表明，對PM10的吸滯能力較強的為大葉黃楊、連翹、薔薇，滯塵量均超過0.080 0 g/m2，紫荊最低，為0.901 3g/m2；對PM5吸附能力較強的有大葉黃楊和薔薇，滯塵量分別為0.055 9 g/m2和0.053 0 g/m2，紫荊最低，為0.018 6 g/m2；對PM2.5吸附能力較強的是薔薇，達到0.022 9 g/m2，是紫荊（最低）的3倍左右。葉表面微形態(tài)與滯塵能力有明顯的對應(yīng)關(guān)系：葉面上有密集溝狀組織和較厚蠟質(zhì)層的大葉黃楊，對總顆粒物和細顆粒物的滯塵量都較大；細胞間距小、溝槽明顯，具有較密集氣孔的薔薇對PM2.5的滯塵量較大。

關(guān)鍵詞 灌木樹種；滯塵效益；PM2.5

中圖分類號 X173 文獻標(biāo)識碼 A 文章編號 1007-5739（2018）02-0150-02

Dust-retention Effects of Five Shrubs

LIN Xing-yu LI Hai-mei LI Yan-hua * ZHENG Ming-yue

（College of Landscape Architecture and Forestry，Qingdao Agriculture University，Qingdao Shandong 266109）

Abstract Garden plants can retain atmospheric particulates with different diameter，and play an important role in the field of air purification，climate regulation and environmental enhancement. In this paper，the dust-retention ability of five kinds of shrubs was studied in Chengyang District of Gingdao City. The results showed that the absorbing dust quantity in unit leaf area of Euonymus japonicus was the highest，and that of Rosa，flowering almond，F(xiàn)orsythia were medium，that of Bauhinia was the lowest. The results obtained from further study showed that Larix olgensis，F(xiàn)orsythia and Rosa had the stronger ability to absorb PM10，more than 0.080 0 g/m2，and that of Bauhinia was the lowest（0.901 3 g/m2）. The ability of Euonymus japonicus and Rosa to absorb PM5 was stronger，the number were 0.055 9 g/m2 and 0.053 0 g/m2，respectively. The adsorption ability of PM2.5 was stronger in Rosa，which reached 0.022 9 g/m2 and was about 3 times that of the lowest Bauhinia.There was a significant correlation between the micro-morphology of the leaf surface and the dust-retention ability.Euonymus japonicus had dense groove-like tissues and thicker waxy coat，it had higher capacity in absorption amount of total particulate matter and fine particles. Rose had small intervals between cells，obvious grooves and denser stomata，it had relatively stronger absorption capacity for PM2.5.

Key words shrub species；dust-retention effects；PM2.5

隨著城市化和工業(yè)化的發(fā)展，城市環(huán)境問題日益嚴重，大氣顆粒物已成為主要污染物，嚴重影響人們的健康和生活品質(zhì)。園林植物可以吸附和固定大氣顆粒物，對緩解城市污染和改善環(huán)境空氣質(zhì)量具有重要作用。

不同樹種的滯塵能力會表現(xiàn)出明顯的差異。宋麗華等[1]對銀川市幾種綠化樹種的滯塵能力研究表明，其滯塵能力表現(xiàn)為金葉女貞>金銀木>連翹>紅瑞木。王亞軍等[2]在對廈門市常見園林樹種滯塵效應(yīng)及生態(tài)特性研究表明，滯塵能力依次表現(xiàn)為臘腸樹>樟樹>菩提樹，臘腸樹的滯塵量是菩提樹的2倍左右。進一步研究表明，臘腸樹對PM2.5的滯塵能力較強，菩提樹和樟樹滯塵能力較弱。劉海榮等[3]在對天津市5種城市道路綠化常綠灌木滯塵效應(yīng)研究中表明，5種常綠灌木滯塵能力較強的為小葉黃楊（7.81 mg/cm2）和小龍柏（5.80 mg/cm2），較低的為鳳尾蘭（2.18 mg/cm2），鳳尾蘭僅為小葉黃楊的28%。endprint

葉表面特征和植物滯留顆粒物的能力存在一定關(guān)系。周蘊薇等[4]在對樹種葉表面形態(tài)與滯塵能力相關(guān)關(guān)系研究中表明，細胞排列不規(guī)則，形成的脊?fàn)罨驕\波狀起伏、具有小室或溝槽等結(jié)構(gòu)及曲折的細胞輪廓線有利于固定顆粒物，具有較深的紋飾、分布不均勻的蠟質(zhì)層也有利于滯留顆粒物。張 桐等[5]研究表明，葉表微觀性狀對顆粒物滯留能力的影響排序為分泌物>溝狀組織>凹槽>褶皺>條狀突起。

近年來，大氣顆粒物也越來越引起人們的重視。目前關(guān)于園林植物滯塵的研究多集中在植物滯留大氣顆粒物總量方面，而對于植物吸滯更小顆粒物PM10、PM2.5的研究相對較少。灌木對空氣中的降塵有較好的吸附作用，特別是其葉片位置處于行人呼吸層的范圍，滯塵效果更加明顯[6]。因此，本文以5種灌木為對象，研究其對不同粒徑顆粒物的吸滯能力，以期為園林植物治理顆粒物污染研究提供科學(xué)依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 試驗材料

選取青島市城陽區(qū)具有典型性和代表性的道路綠地為試驗區(qū)域，選擇健康的5種綠化植物為研究對象，分別為大葉黃楊（Euonymus japonicus）、薔薇（Rosa multiflora）、榆葉梅（Amygdalus triloba）、連翹（Forsythia suspensa）、紫荊（Cercis chinensis）。

1.2 試驗方法

1.2.1 樣品的采集。一般認為當(dāng)雨量達到15 mm以上、雨強達到10 mm/h時就可以沖刷掉葉片上的粉塵，然后植物重新滯塵。于3—5月雨后的4、8、12、16 d采集樣本，在上、中、下部位進行多點采樣，為了減少葉片上粉塵的脫落，盡量避免抖動，每種選擇3株，小葉片采20片左右，大葉片則采集15片左右，3次重復(fù)。

1.2.2 單位葉面積總滯塵量測定。將采集的葉片用蒸餾水浸泡2 h，之后清洗葉片上附著物，隨后用鑷子將洗凈的葉片小心夾出，用已烘干、置于漏斗內(nèi)的濾紙（W1）過濾浸洗液，過濾后將濾紙置于干燥箱中烘24 h（設(shè)置溫度為75 ℃），再用萬分之一天平稱質(zhì)量（W2），2次質(zhì)量之差即為滯塵量，3次重復(fù)。用便攜式葉面積儀Yaxin-1241分別測定每種植物的葉表面積（S），則單位葉面積滯塵量Q=（W2-W1）/S[7]。

1.2.3 滯留不同粒徑顆粒物能力測定。將植物葉片置于蒸餾水中浸泡2 h后，用蒸餾水清洗3次，將葉片夾出晾干。將10.0、5.0、2.5 μm孔徑濾膜于65 ℃烘箱烘至恒重，稱重得到初始重量，然后利用真空抽濾裝置對植物葉片沖洗液依次通過10.0、5.0、2.5 μm孔徑濾膜進行分級抽濾，得到載塵濾膜后烘干至恒重，濾膜2次烘干后稱重得到的質(zhì)量差Δm即為>10.0、5.0～10.0、2.5～5.0、<2.5 μm范圍的顆粒物質(zhì)量，用便攜式葉面積儀Yaxin-1241測定植物的葉面積（S），則Δm/S即為單位葉面積吸附顆粒物質(zhì)（g/m2）[8]。

1.2.4 葉表面微結(jié)構(gòu)的觀察。①樣品固定：從樹體上選擇適量葉片，在葉脈兩側(cè)的中部將新鮮葉片切成邊長約5 mm×5 mm的小方塊，立即用2.5%戊二醛溶液進行固定4 h。②清洗：用0.1 mol的磷酸緩沖液沖洗4次，每次20 min。③脫水：梯度乙醇脫水，本試驗采用30%（2次，每次10 min）、50%（2次，每次10 min）、70%（1次，浸泡過夜）、90%（1次，15 min）和100%（1次，15 min）的濃度。④置換：脫水后在乙酸異戊酯中置換2次，每次10～15 min。⑤干燥、粘臺：置換后再臨界點干燥3 h，待小瓶內(nèi)的冰晶揮發(fā)后取出粘臺。⑥在IBS型離子鍍膜儀中濺射鍍金膜，在JSM-7500F型掃描電鏡上觀察[9]。

2 結(jié)果與分析

2.1 灌木滯塵能力比較

由表1可以看出，在5種灌木中，單位葉面積的滯塵能力最強的為大葉黃楊，其次為薔薇，滯塵量分別為2.417 9、1.754 5 g/m2，平均滯塵量都在1.500 0 g/m2以上；榆葉梅、連翹滯塵能力中等，滯塵量在1.000 0 g/m2以上；紫荊滯塵能力最低，為0.901 3 g/m2。具體表現(xiàn)為：大葉黃楊（2.417 9 g/m2）>薔薇（1.754 5 g/m2）>榆葉梅（1.340 5 g/m2）>連翹（1.040 6 g/m2）>紫荊（0.901 3 g/m2），其中大葉黃楊的滯塵量能達到紫荊的2.7倍左右。隨著時間的推移，植物的滯塵量一直處于上升狀態(tài)，但上升速度逐漸變緩。

2.2 灌木滯留不同粒徑顆粒物能力比較

植物對不同粒徑的顆粒物的吸滯作用不同。由圖1可以看出，不同灌木對PM10吸滯量在0.029 2～0.097 0 g/m2之間，其中大葉黃楊、連翹、薔薇對PM10均有較強的吸滯作用，紫荊對PM10的吸滯能力較差，大葉黃楊能達到紫荊的3.3倍左右，總體表現(xiàn)為大葉黃楊（0.097 0 g/m2）>連翹（0.086 4 g/m2）>薔薇（0.083 5 g/m2）>榆葉梅（0.068 2 g/m2）>紫荊（0.029 2 g/m2）；5種灌木對PM5吸滯能力表現(xiàn)為：大葉黃楊（0.055 9 g/m2）>薔薇（0.053 0 g/m2）>榆葉梅（0.045 2 g/m2）>連翹（0.040 2 g/m2）>紫荊（0.018 6 g/m2），大葉黃楊、薔薇對PM5有較強的吸滯能力，紫荊對PM5的吸滯能力較差；在5種灌木中，對PM2.5吸滯能力表現(xiàn)為：薔薇（0.022 9 g/m2）>大葉黃楊（0.017 5 g/m2）>榆葉梅（0.016 8 g/m2）>連翹（0.015 4 g/m2）>紫荊（0.007 4 g/m2）。說明薔薇對細小顆粒物的吸滯能力較強。

2.3 葉表面結(jié)構(gòu)與滯塵能力關(guān)系分析

通過對5種灌木葉表面結(jié)構(gòu)的觀察，可以得到葉表面結(jié)構(gòu)與其滯塵能力的相關(guān)性，如圖2所示。endprint

大葉黃楊葉片上表面較平整，具有較厚的蠟質(zhì)層和輕微疣狀突起，下表面氣孔開口較大且密集，可以滯留更多的大氣顆粒物，滯塵量較大。薔薇葉片上下表面均有顆粒狀突起，細胞間距狹窄、具有明顯的溝槽，氣孔較密集，開口細長，對總滯塵量和PM5、PM2.5的滯塵量均較大。榆葉梅葉片上表面細胞輪廓呈明顯多邊形突起，有葉毛，下表面高低不平，具開口細長的氣孔，對總滯塵量和細顆粒物的滯塵量均較高。連翹葉片上表面細胞為圓形或橢圓形，呈顆粒狀突起，下表面氣孔較少，具淺凹陷，對總滯塵量和PM5、PM2.5滯塵量均較低，但對PM5-10滯塵量較高。紫荊葉片上表面較平整，具密集顆粒狀突起，下表面具顆粒狀突起，氣孔較少，開口較大，對總顆粒物和細顆粒物滯塵量均較低。

3 結(jié)論與討論

（1）5種灌木單位葉面積滯塵能力表現(xiàn)為大葉黃楊（2.417 9 g/m2）>薔薇（1.754 5 g/m2）>榆葉梅（1.340 5 g/m2）>連翹（1.040 6 g/m2）>紫荊（0.901 3 g/m2）。

（2）5種灌木對PM10的吸滯能力表現(xiàn)為：大葉黃楊（0.097 0 g/m2）>連翹（0.086 4 g/m2）>薔薇（0.083 5 g/m2）>榆葉梅（0.068 2 g/m2）>紫荊（0.029 2 g/m2）；對PM5吸滯能力表現(xiàn)為：大葉黃楊（0.055 9 g/m2）>薔薇（0.053 0 g/m2）>榆葉梅（0.045 2 g/m2）>連翹（0.040 2 g/m2）>紫荊（0.018 6 g/m2）；對PM2.5吸滯能力表現(xiàn)為：薔薇（0.022 9 g/m2）>大葉黃楊（0.017 5 g/m2）>榆葉梅（0.016 8 g/m2）>連翹（0.015 4 g/m2）>紫荊（0.007 4 g/m2）。說明大葉黃楊對不同粒徑顆粒物均有較強的吸附作用，薔薇對細小顆粒物的吸附能力較強。

（3）研究表明，具有較好滯塵能力的植物往往表現(xiàn)為葉表面蠟質(zhì)層較厚，氣孔分布密集，葉表面粗糙，如大葉黃楊；葉表面光滑平整，氣孔較少的植物滯塵能力較差，如紫荊；氣孔較密集，溝壑密集，對細顆粒物PM2.5的吸滯量較大，如薔薇，這與劉 穎等[10]的研究結(jié)果相一致。此外，本試驗只對植物單位葉面積的滯塵量進行了研究，對于單位體積或單株植物對不同粒徑顆粒物的吸滯能力還有待于進一步深入研究。

4 參考文獻

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