宿遷市6種常見園林綠化樹種滯留PM10能力研究

劉宇 許純領(lǐng) 張楠

摘 要：選擇宿遷地區(qū)常見的6種園林綠化樹種（龍柏、女貞、枇杷、桂花、木香、海桐）為研究對(duì)象，每隔3d、連續(xù)7次，監(jiān)測(cè)葉片滯留可吸入量，對(duì)比分析樹木單位葉面積滯留可吸入量（DPLA）、單葉滯留可吸入顆粒物量（DPL）以及單株滯留顆粒物量（DPP）。結(jié)果表明：6種園林綠化樹種的單位葉面積滯留PM10量按大小排序：枇杷（0.1642mg·cm-2）>桂花（0.1249mg·cm-2）>海桐（0.1181mg·cm-2）>龍柏（0.0936mg·cm-2）>大葉女貞（0.0702mg·cm-2）>木香（0.0340mg·cm-2）;喬木中枇杷單葉滯留PM10顆粒量最大，灌木中海桐明顯高于其他樹種;6種園林綠化樹種的單株滯留PM10量的能力表現(xiàn)為：大葉女貞（1153·28mg·plant-1）>枇杷（1145·96mg·plant-1）>龍柏（480.47mg·plant-1）>桂花（470.08mg·plant-1）>海桐（400.22mg·plant-1）>木香（100.78mg·plant-1）。說明冠幅較大，株體較高的喬木明顯優(yōu)于灌木的滯塵效果。

關(guān)鍵詞：園林樹種;滯留;PM10;宿遷市

中圖分類號(hào) X173文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼 A文章編號(hào) 1007-7731（2019）21-0078-03

近年來，隨著現(xiàn)代工業(yè)的快速發(fā)展，城市內(nèi)大氣顆粒物濃度急速上升，導(dǎo)致霧霾天氣頻繁，城市環(huán)境問題日益嚴(yán)重。可吸入顆粒物（空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于10μm的空氣顆粒物）是霧霾的主要成分之一，它能在空氣中長期懸浮而不易沉降，并能誘發(fā)多種疾病[1]，現(xiàn)已成為影響城市人居環(huán)境和居民身體健康的主要污染物之一。園林綠化樹種具有改善環(huán)境、滯留空氣懸浮顆粒物等多種功能[2-3]，對(duì)減少可吸入顆粒物方面發(fā)揮著無法替代的重要作用[4]。目前，國內(nèi)外許多城市已對(duì)滯留PM10開展了相關(guān)研究，主要集中在來源分析[5-6]、動(dòng)態(tài)變化[7-8]、健康效益[9-10]等方面，而對(duì)于不同園林綠化樹種滯留PM10能力差異的相關(guān)研究甚少，在蘇北地區(qū)則幾乎沒有。為此，本研究對(duì)宿遷市常見的6種園林綠化樹種滯留PM10能力進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，重點(diǎn)對(duì)不同樹種單位葉面積滯留PM10進(jìn)行了定量定性分析，以期為科學(xué)指導(dǎo)綠地規(guī)劃和緩解城市大氣粉塵污染提供參考依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況 宿遷屬于暖溫帶季風(fēng)氣候區(qū)，年均氣溫14.2℃，年均降水量910mm，年均日照總時(shí)數(shù)2291h。光熱資源比較優(yōu)越，四季分明，氣候溫和，太陽總輻射量約為117kJ·cm-2，全年日照數(shù)2271h。2019年1—3月，選擇宿遷地區(qū)常見的6種園林綠化樹種為研究對(duì)象，分別為龍柏、女貞、枇杷、桂花、木香、海桐（見表1），6種樹種皆在宿遷學(xué)院內(nèi)部，周邊環(huán)境條件一致。

1.2 監(jiān)測(cè)內(nèi)容及記錄指標(biāo) 一般認(rèn)為，15mm以上的降雨可將植物葉片上的灰塵淋洗干凈[11]。如果進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)該地區(qū)沒有自然降雨不足以沖洗葉面灰塵，可在采用裝有蒸餾水的噴壺替代，使其達(dá)到零滯塵量。本研究每隔3d進(jìn)行1次樣本葉片的采集，共計(jì)7次。為保證樣品采集盡量一致，采樣時(shí)采取分層取樣法，將樹冠分為上、中、下3個(gè)部分，在各部位隨機(jī)均勻取樣，采集的葉片放于密封樣品袋中帶回實(shí)驗(yàn)室，避免震動(dòng)。使用萬分之一天平稱取采摘的樣品樹種葉片以及樣品袋的總重，采用C1-203手持式激光葉面積儀測(cè)量葉面積，重復(fù)3次取平均值。

1.3 數(shù)據(jù)處理

1.3.1 指標(biāo)計(jì)算 采用質(zhì)量差值法，利用既定的公式換算，得出樹木單位葉面積滯留可吸入顆粒物量（DPLA）單葉滯留可吸入顆粒物量（DPL）及單株滯留可吸入顆粒物量（DPP）。計(jì)算公式如下：

式中：Y為葉面積總量（m2）;H為樹冠高度（m）;D為樹冠直徑（m）;S=D（H+D）/2，可根據(jù)表1中選樹種的生態(tài)指標(biāo)來求得，單位葉面積滯量用樹種第21天的不同樹種滯塵量。

1.3.2 統(tǒng)計(jì)分析 數(shù)據(jù)采用在SPSS 21.0軟件分析，并用最小顯著差數(shù)法（LSD）檢測(cè)數(shù)據(jù)之間的差異性，圖表采用EXCEL 2010軟件繪制。

2 結(jié)果與分析

2.1 6種園林綠化樹種滯留PM10時(shí)間變化規(guī)律 從圖1可以看出，人工噴洗3d后，各樹種滯留PM10的量較小，第2次采樣以后，桂花、枇杷、龍柏的滯塵量變化明顯，分別為第1次采樣的358%、151%、246%，而大葉女貞、海桐和木香的變化較小，僅為前次采樣的105%、126%、113%。這可能是由于桂花、枇杷、龍柏的葉表面有較多的凹槽，且枇杷有絨毛，在前期滯塵效果明顯，而大葉女貞、海桐和木香葉片表面較為光滑，不易吸附空氣顆粒物。隨著采樣次數(shù)的增加，6種園林綠化樹種葉片的單位葉面積滯留PM10顆粒量都在不斷上升，7次采樣后，各樹種的滯留量都趨于飽和。6種園林綠化樹種的單位葉面積滯留PM10顆粒量的能力表現(xiàn)為：枇杷（0.1642mg·cm-2）>桂花（0.1249mg·cm-2）>海桐（0.1181mg·cm-2）>龍柏（0.0936mg·cm-2）>大葉女貞（0.0702mg·cm-2）>木香（0.0340mg·cm-2）。喬木枇杷滯留顆粒物量最大，大葉女貞和龍柏滯留量較小，灌木中桂花滯留顆粒物量最大，海桐和木香滯留量較小。

2.2 6種園林綠化樹種單葉滯留PM10量 由圖2可知，6種不同園林綠化樹種單葉PM10的滯留量在0.33～10.06mg·leaf-1。其中，枇杷單葉滯留PM10的量大，達(dá)到了10.06μg·leaf-1，而木香單葉滯留PM10量最小，僅為0.33μg·leaf-1。6種綠化樹種單葉滯留PM10顆粒量的能力表現(xiàn)為：枇杷（4.54mg·leaf-1）>桂花（2.96μg·leaf-1）>大葉女貞（2.20μg·leaf-1）>海桐（1.48μg·leaf-1）>龍柏（0.55μg·leaf-1）>木香（0.33μg·leaf-1）。喬木中枇杷單葉滯留PM10顆粒量最大，龍柏和大葉女貞滯留量相對(duì)較小，灌木中海桐明顯高于其他樹種。

2.4 6種綠化樹種單株P(guān)M10滯留量 由圖3可知，6種不同園林綠化樹種單株P(guān)M10的滯留量在100.78～1153.28mg·plant-1。其中，大葉女貞單株滯留PM10量最大，達(dá)1153.28mg·plant-1，而木香單株滯留PM10顆粒量最小，僅為100.78mg·plant-1。6種綠化植物單株滯留PM2.5顆粒量的能力表現(xiàn)為：大葉女貞（1153.28mg·plant-1）>枇杷（1145.96mg·plant-1）>龍柏（480.47mg·plant-1）>桂花（470.08mg·plant-1）>海桐（400.22mg·plant-1）>木香（100.78mg·plant-1）。灌木中桂花單株P(guān)M10顆粒滯留量最大，海桐和木香滯留量較小。

3 結(jié)論與討論

本研究對(duì)宿遷6種常見園林綠化樹種滯留PM10能力進(jìn)行了定性定量分析，結(jié)果表明：6種園林綠化樹種單位葉面積滯留PM10顆粒量的能力表現(xiàn)為：枇杷（0.1642mg·cm-2）>桂花（0.1249mg·cm-2）>海桐（0.1181mg·cm-2）>龍柏（0.0936mg·cm-2）>大葉女貞（0.0702mg·cm-2）>木香（0.0340mg·cm-2）;喬木中枇杷單葉滯留PM10顆粒量最大，龍柏和大葉女貞滯留量較小，灌木中海桐單葉滯留PM10顆粒量較大，桂花和木香滯留量較小，這與孫曉丹等的研究結(jié)果基本一致[13]。

6種園林綠化樹種單株滯留PM10顆粒量的能力表現(xiàn)為：大葉女貞（1153·28mg·plant-1）>枇杷（1145·96mg·plant-1）>龍柏（480.47mg·plant-1）>桂花（470.08mg·plant-1）>海桐（400.22mg·plant-1）>木香（100.78mg·plant-1）。冠幅較大，株體較高的喬木單株滯塵量優(yōu)于灌木的。這也說明，在滯塵效率方面還是應(yīng)選擇綠量大的喬木，特別在冬季，常綠闊葉喬林對(duì)降低綠地內(nèi)PM10濃度的效果顯著，同時(shí)在下層結(jié)合花灌木，能建立良好的生態(tài)微環(huán)境[14]，對(duì)吸附空氣顆粒物能到促進(jìn)作用。本研究的時(shí)間段為1—3月，并非全年時(shí)間段，存在一定的局限性，還需今后進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)

[1]BECKETT K P，F(xiàn)REER-SMITH P H，TAYLOR G. Urban woodlands：their role in reducing the effects of particulate pollution[J].Environmental Pollution，1998，99：347-360.

[2]張衍燊，馬國霞，於萬，等.2013年1月灰霾污染事件期間京津冀地區(qū)PM2.5污染的人體健康損害評(píng)估[J].中華醫(yī)學(xué)雜志，2013，93（34）：2707-2710

[3]柴一新，祝寧，韓煥金.城市綠化樹種的滯塵效應(yīng)——以哈爾濱市為例[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2002，13（9）：1121-1126.

[4]張桂芹，焦紅云，齊鳴，等.濟(jì)南市灰霾期大氣復(fù)合污染特征分析[J].山東建筑大學(xué)學(xué)報(bào)，2012，27（1）：84-87.

[5]屈海燕，陸秀君.沈陽市3條街道綠帶PM10、PM2.5濃度特征及影響因素分析[J].西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2017，32（4）：57-62.

[6]劉宇，王曉立，董蓉，等.采暖季4種結(jié)構(gòu)的城市綠地對(duì)PM2.5和PM10的調(diào)控作用[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2017，26（12）：2134-2139.

[7]陳瑋，何興元，張粵，等.東北地區(qū)城市針葉樹冬季滯塵效應(yīng)研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào)，2003，14（12）：2113-2116.

[8]徐偉嘉，李紅霞，黃建彰，等.佛山市機(jī)動(dòng)車尾氣顆粒物PM2.5的排放特征研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2014，37（3）：152-158.

[9]王兵，張維康，牛香，等.北京10個(gè)常綠樹種顆粒物吸附能力研究[J].環(huán)境科學(xué)，2015，（2）：408-414.

[10]陳波，李少寧，魯紹偉，等.北京西山冬季針葉樹種葉片滯納PM2.5功能研究[J].環(huán)境科學(xué)與技術(shù)，2018，41（6）：28-33.

[11]王曉磊，王成.城市森林調(diào)控空氣顆粒物功能研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2014，34（8）：1910-1921.

[12]段嵩嵐，閆淑君，吳艷芳，等.福州市11種綠化灌木春季滯留顆粒物效應(yīng)研究[J].西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)：自然科學(xué)版，2017，37（4）：47-53.

[13]孫曉丹，李海梅，劉霞，等.不同綠地結(jié)構(gòu)消減大氣顆粒物的能力[J].環(huán)境化學(xué)，2017，36（2）：289-295.

[14]呂鈴鑰，李洪遠(yuǎn)，楊佳楠.植物吸附大氣顆粒物的時(shí)空變化規(guī)律及其影響因素的研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)雜志，2016，35（2）：524-533.

（責(zé)編：張宏民）