城市園林植物滯塵效應研究進展

蘇海燕 李 麗 胡程婷 路 艷

（濰坊學院生物與農業(yè)工程學院 山東濰坊 261061）

隨著科技的快速發(fā)展和城市化逐漸加快，城市上空大氣的污染，已經(jīng)變?yōu)楦黝I域密切關注人類發(fā)展生存的重大問題?？諝忸w粒物（particulate matters，PMs）成為諸多城市的大氣環(huán)境污染物之一。其中，懸浮污染物PM2.5是空氣中的主要污染物?，F(xiàn)如今，中國城市化發(fā)展過程中遇到的比較嚴重的環(huán)境問題就是PM2.5污染，它能夠長時間懸浮在空氣中，并隨著大氣環(huán)流逐步擴散到更大的范圍。同時，由于PM2.5的表面積較大，因此有毒有機化合物和重金屬非常容易吸附在其上，進而進入人的呼吸道，隨呼吸道再到血液流動進入肺泡，引發(fā)如肺癌、過敏和腦損傷心肺疾病等各種疾病?？上攵?，人類健康正在受到PM2.5的威脅[1]。此外，TSP（總懸浮顆粒物Total Suspended Particulate）大量存在城市上空，會使大氣能見度減低；而且粒徑顆粒物較小的則可能產(chǎn)生光化學煙霧現(xiàn)象和區(qū)域性塵霾現(xiàn)象，從而導致溫室效應[2]。因此利用綠色植物的吸滯作用來滯留空氣中的顆粒物，是降低大氣懸浮物的密度、有效改善空氣質量的顯著方法之一。

本文旨在通過綜述園林植物滯塵效應的研究現(xiàn)狀及進展，為城市園林植物的選種和植物造景給予一定的幫助，為減少城市大氣中懸浮顆粒物、創(chuàng)建更為科學系統(tǒng)的空氣治理方案作參考。

一、城市園林植物滯塵能力研究現(xiàn)狀

（一）不同植物種類滯塵能力研究

園林植物種類不同，其單位滯塵量同時也存在差異，影響城市園林植物的滯留大氣顆粒物能力的因素很多，除植物葉片表面微觀結構和滯塵時間外，植物的葉片距地面高度、葉面傾角、枝葉密度等本身性質因素以及刮風、降塵量等外界環(huán)境影響要素對不同城市園林植物的滯留大氣顆粒物能力同樣也有很大的影響[3]。洪秀玲等[4]對重慶市7個綠化樹種的葉片滯留大氣顆粒物進行了質量的測定，其研究結果表明7個樹種滯塵能力的順序是：小葉榕（333.4808μg/cm2）＞桂樹（271.1753μg/cm2）＞廣玉蘭（196.8376μg/cm2）＞黃葛樹（191.6022μg/cm2）＞孝順竹（115.3661μg/cm2）＞海桐（89.0527μg/cm2）＞重陽木（85.5243μg/cm2)，其中，滯留能力最強的是小葉榕。王珍珍等[5]對164條南昌市一環(huán)線內共的綠化道路進行調查，其研究顯示：滯留總懸浮顆粒物〈Total Suspended Particulate（TSP）〉的能力最強的植物是山茶、杜鵑以及紅葉石楠，滯留可吸入顆粒物（PM10）和細顆粒物（PM2.5）的能力最強的植物是杜英、香樟、桂花以及紅花木。李果等[6]選擇浙江農林大學校園中較多栽植的植物廣玉蘭、香樟、枇杷、日本晚櫻、山茶、珊瑚樹、紅葉石楠、蠟梅、灑金桃葉珊瑚以及垂柳進行試驗，研究表明，10種園林植物對于TSP（Total Suspended Particulate，總懸浮顆粒物）的滯留量排序為：垂柳＜日本晚櫻＜臘梅＜山茶＜灑金桃葉珊瑚＜紅葉石楠＜珊瑚樹＜香樟＜枇杷＜廣玉蘭。黨亞玲等[7]利用4種較為常見的垂直綠化攀援類植物進行研究，研究顯示，4種植物的滯塵大小順序為：五葉地錦＞葡萄＞圓葉牽牛＞打碗花。楊帆等[3]選擇合肥市五種道路常綠灌木作為調查對象，研究顯示，法國冬青的滯塵能力最強，單位葉面積滯塵量為2.1366g/m，紅葉石楠和紅花木的滯塵能力最強，單位葉面積平均滯塵量分別為1.6791g/m、1.8612g/m，海桐的單位葉面積平均滯塵量為0.8365g/m，滯塵能力最低的是金邊黃楊，單位葉面積滯塵量平均為0.6583g/m。其中，受環(huán)境影響最大的是法國冬青的滯塵量，緊接著是海桐以及紅葉石楠。殷卓君等[1]利用深圳市6種園林植物進行研究，結果表明，單位葉面積滯塵量從大到小排序為黃金榕（0.74+0.21g/m2）＞鵝掌滕（0.42+0.26g/m2）＞對葉榕（0.24+0.26g/m2）＞龍船花（0.20+0.07g/m2）＞沿階草（0.18+0.10g/m2）＞雞蛋花（0.15+0.10g/m2）。單位面積滯塵量中最大的園林植物是黃金榕。楊靜慧等[8]選擇10個園林植物作為研究對象，研究表明，單位葉面積滯塵能力的順序為：龍柏＜雪松＜沙地柏＜鳳尾蘭＜油松＜黑松＜小葉黃楊＜圓柏＜白皮松＜大葉黃楊，大葉黃楊的單位葉面積滯塵能力最大，龍柏的單位葉面積滯塵能力最小。

（二）不同季節(jié)對園林植物滯塵能力的影響

春秋兩季對園林植物的同種粒徑顆粒物滯塵量影響不同，并且滯塵量差異可達數(shù)十倍[9]。王黎華等[9]對杭州市8種城市園林植物進行研究，其中春季滯留TSP的單位葉面積滯塵能力最小、最大分別是合歡、八角金盤；在秋季的研究中，滯留TSP 單位葉面積滯塵能力最小、最大分別是香樟、大葉冬青；并發(fā)現(xiàn)春季滯留TSP的能力相對都比秋季弱。而段蒿嵐等[10]的研究則指出，城市園林植物滯塵能力明顯受到季節(jié)的影響；大多數(shù)植物春季或冬季總滯塵能力和滯留2.5μm≤粒徑≤10μm顆粒物能力最強，秋季則最弱。因為不同植物之間的特點不同，所以15個園林植物樹種單位葉面積平均滯留大氣顆粒物能力最強的是冬季，夏季、春季次之，最弱的是秋季。金葉假連翹在總滯塵量、滯留2.5μm≤粒徑≤10μm顆粒物的量方面冬季明顯大于秋季。其研究顯示：四季變換對紅花檻木、小葉黃楊、花葉假連翹、夾竹桃、紅絨球、錦繡杜鵑等園林植物總滯塵量和滯留2.5μm≤粒徑≤10μm 顆粒物的量差異顯著，四季中滯留量最小的是秋季，小葉黃楊、黃金榕、花葉假連翹、金葉假連翹、龍船花等園林植物2.5μm≤粒徑≤10μm顆粒物的滯塵量受四季變換的影響比較弱。林星宇等[11]對下雨后的12天內的八種園林樹木進行試驗，研究表明滯留大氣顆粒物能力受四季變換的影響，毛白楊、女貞和絳柳的平均單位葉面積滯留量在四季中春季最大，秋季和夏季次之；其他5種園林植物的平均單位葉面積滯留量在四季中秋季最大，春季和夏季次之。八種園林植物之間的季節(jié)變化滯塵能力明顯不同，紫葉李、毛白楊、欒樹、洋白蠟、絳柳的滯塵能力受季節(jié)變化影響較小，其余三種園林植物受季節(jié)變化影響較大。八種園林植物季節(jié)滯留量中秋季是1.4108g/m2，夏季是1.1070g/m2，春季是1.3763g/m2，其結果顯示：八種園林植物季節(jié)滯塵能力從小到大的順序為：夏季＜春季＜秋季。孫應都等[12]的研究表明園林植物受季節(jié)變化影響，其滯留大氣顆粒物能力表現(xiàn)出明顯不同，錦繡杜鵑和紅花木各個季節(jié)間均存在明顯差異（P＜0.05），其他園林植物樹種都有兩個及以上明顯的不同季節(jié)差異（P＜0.05）。春季是法國梧桐滯留大氣顆粒物能力最強的季節(jié)，另外五種園林植物在秋季或冬季時其滯留大氣顆粒物能力最強，在秋季研究中錦繡杜鵑和廣玉蘭的滯留大氣顆粒物能力最弱，香樟、紅花木以及桂花滯留大氣顆粒物能力最弱。園林植物樹種的滯塵能力在不同季節(jié)表現(xiàn)出明顯的差異性（P＜0.05），秋季或冬季時園林植物的滯留大氣顆粒物能力最強，六個園林植物滯留大氣顆粒物能力最強的季節(jié)與滯留大氣顆粒物能力最弱的兩個季節(jié)之間的滯塵量相差較大。

（三）植物滯留不同粒徑顆粒物的研究結果

邱峰等[13]在春秋兩季對21種園林植物進行了研究，春秋季植物葉表單位葉面積滯留TSP（總懸浮顆粒物，TotalSuspendedParticulate）的總量分別為526.08μg/cm2、566.56μg/cm2；滯留PM10質量總量分別為93.53μg/cm2、84.25μg/cm2；滯留PM2.5質量總量分別是46.35μg/cm2、36.16μg/cm2。21種園林植物葉片表面滯留不同粒徑的顆粒物的占比情況，大部分樹木葉表面粒徑＞10μm的顆粒物比重都大于50%，只有春季羽毛楓、金錢松兩種比重不超過50%，平均粒徑＞10μm顆粒物的比重為75.9%，厚皮香是其中最高的一種，可達96%，金錢松是38%，是園林植物中最低的一種。秋季粒徑＞10μm的顆粒物比重都大于65%，有84.7%的平均值，金邊胡頹子是95%，是當中最高的一種植物，十大功勞是69%，是其中最低的一種植物。春秋季占比較高的是粒徑＞10μm的顆粒物，表明21種園林植物滯留＞10μm的顆粒物能力都比較強。春季滯留2.5μm≤粒徑≤10μm顆粒物的比重平均值是12.7%，羽毛楓是47%，為所有當中最高，其次是蠟梅和黃山欒樹，分別為24%、25%，厚皮香、楊梅和金邊胡頹子都是2%，相對較低。秋季2.5μm≤粒徑≤10μm顆粒物的比重平均值為9.1%，其中厚葉石斑木、楓楊、金錢松和十大功勞比重較高，分別為17%、17%、22%、23%。梧桐、蠟梅和樸樹相對比較低，分別為1%、2%、2%。春季粒徑小于2.5μm顆粒物比重平均值是11.4%，其中香花槐和金錢松的比重較高，分別是30%、46%；其次是寧波溲疏、蠟梅和香樟，分別是16%、18%、19%；梧桐、厚葉石斑木、厚皮香只有2%，為其中最低。秋季粒徑小于2.5μm顆粒物的比重平均值是6.2%，香樟、楓楊和梧桐分別為11%、13%、16%，金邊胡頹子、厚葉石斑木和香花槐比重都是2%，是其中最低。

二、不同植物的葉表微觀結構對滯塵能力的影響

孫應都等[12]對園林植物葉片表面的微觀結構研究表明，葉片表面的微觀結構特征不同園林植物的滯塵能力也存在明顯差異。具體表現(xiàn)為溝槽較深、葉面粗糙、溝壑寬度適中、褶皺不規(guī)則分布，氣孔開口大且密集，葉片表面生長著許多纏繞型絨毛的園林植物樹種的滯塵能力較強。段蒿嵐等[10]認為滯留能力受園林植物葉片自身形狀以及葉片表面的微結構的影響較顯著，如腺點數(shù)、光澤度、絨毛密度、溝壑深度，具有叢生、輪生、簇生以及聚生葉序，復葉或葉片有深裂，葉緣有缺刻，變色葉以及葉邊緣卷曲有皺褶，狹倒卵形、長橢圓形等狹長型葉形等性狀的形態(tài)都對滯留大氣顆粒物有很大影響。王黎華等[9]認為園林植物葉片表面越是粗糙，溝壑皺褶深淺的差別越大，蠟質黏液越多、著生絨毛越多，攔截、附著顆粒物的能力越強，滯塵能力則越強；而植物葉片表面越光滑、葉片氣孔排列規(guī)律有致，葉表面溝槽越淺且不密集的滯塵能力越弱。植物葉片表面的微觀結構影響著葉片滯留懸浮顆粒物的量，同時對懸浮顆粒物在葉片表面上停滯的程度有關。林星宇等[11]的研究顯示，懸鈴木和紫葉李因有較多的褶縮葉片，葉表面也較粗糙，且皺縮輪廓也較大，絳柳和欒樹因有較少的皺縮葉片，葉表面相對較平滑，皺縮輪廓高度相對也較小，八種園林植物葉片表面粗糙程度與植物葉片的滯塵量正相關關系顯著，表示葉片表面滯留大氣顆粒物能力越大，進而葉片表面的滯留量就越大。由植物上下葉片表面微觀結構特征分析并結合滯塵量分析得到：葉片表面越粗糙、網(wǎng)狀結構越明顯、褶皺越多、著生絨毛和溝槽越多，氣孔越多、開口越大，則園林植物的滯塵能力越強。懸鈴木和紫葉李的粗糙程度較大，滯塵能力較強，絳柳和欒樹粗糙度較小，滯塵能力較弱。八種園林植物葉片表面的粗糙程度、葉表氣孔的大小、密度以及葉毛數(shù)量與園林植物滯留大氣顆粒物總質量之間正相關關系顯著，說明園林植物葉片表面氣孔的大小、氣孔的粗糙程度、密度越大時，加之葉片表面絨毛數(shù)量越大時，園林植物的葉片表面滯留大氣顆粒物的能力越強。[14]

三、結束語

城市園植物的滯塵效應研究處在初級階段的情況仍沒有變，目前關于滯塵能力受不同樹種影響的因素探索尚未完整，大多是幾個影響因素的組合研究，很少做綜合性對比影響因素的分析定量研究；關于葉片表面的微觀結構對大氣中顆粒物滯塵效應的研究尚處于探索階段，各影響因素之間的關系研究還不夠深入，定量的單位葉面積滯塵量研究也不多見；但相對來說較之前有所發(fā)展：研究方法得以改進，研究形式、儀器等多樣化。今后的研究方向更應創(chuàng)新實驗方法，運用大數(shù)據(jù)的優(yōu)勢，將諸多因素綜合起來分析，建立完整的分析模型，方能提高研究結果的準確性和說服力，尋找更為精確的方法測量滯塵量降低系統(tǒng)誤差等不可控因素對研究結果的影響[15]。