青州市8種行道樹夏季葉滯塵能力的研究

趙玉翠，趙金輝

濰坊理工學院 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)與環(huán)境學院，山東青州 262500

隨著科學技術(shù)的快速發(fā)展，人們生活水平的日益提高，環(huán)境污染也日趨嚴重，大氣顆粒物所產(chǎn)生的污染也隨之日益嚴峻。因此，大氣顆粒物所造成的霧霾天氣也備受人們關(guān)注，其不僅對人體的健康產(chǎn)生影響，導(dǎo)致呼吸系統(tǒng)疾病，還影響地面能見度和日照時間[1]。而綠色植物除了可以美化區(qū)域環(huán)境外，植物葉片還可以通過其表面特性和濕潤性發(fā)揮著巨大的滯塵效應(yīng)，在改善環(huán)境和空氣質(zhì)量方面具有重要作用，植物因其茸毛和表面蠟層又被稱為“天然的空氣過濾器”。Souch等[2]研究表明，植物的樹冠能夠?qū)饬鳟a(chǎn)生阻擋，從而使部分顆粒物被吸附在植物葉片的表面，起到一定的滯塵作用。近年來，利用道路綠化植物（行道樹、綠籬、草本花卉或其他地被植物）作為清除大氣顆粒物的重要途徑已得到人們的普遍認可。配植優(yōu)良的城鎮(zhèn)中心區(qū)主干道和街區(qū)行道樹種，使其既具有綠化、美化環(huán)境的功能，又具有降噪、遮陽、吸收大氣污染物、降塵等多種生態(tài)功能，合理構(gòu)建綠植是防治空氣污染的一道重要防線，這也是城鎮(zhèn)宜居環(huán)境建設(shè)需要著重考慮的問題。

1 研究區(qū)概況

青州市為古“九州”之一。因地處東海和泰山之間，位于中國東方，“東方屬木，木色為青”，故名“青州”。該市位于山東省濰坊市，是連接濰坊市與山東省其他城市的樞紐，地處118°10′E～118°46′E，36°24′N～36°56′N范圍內(nèi)，總面積為1 569 km2。地貌類型主要有低山丘陵、河谷階地、山前平原3種類型，其中低山丘陵占青州市總面積的52.6%、河谷階地占8.9%、山前平原占38.5%[3]。青州市處于暖溫帶半濕潤季風氣候區(qū)，冬季寒冷干燥，夏季炎熱多雨，春秋溫暖適中，氣候溫和，四季分明。

青州市先后獲得全國縣域經(jīng)濟百強縣、國家衛(wèi)生城市、國家園林城市、中國優(yōu)秀旅游城市、國家歷史文化名城、全國雙擁模范城、國家級生態(tài)建設(shè)示范區(qū)等17項國家級榮譽稱號。以清新的空氣、適宜的氣候、整齊干凈的街道、充滿設(shè)計感的城市綠化吸引著無數(shù)游客，帶動了整個經(jīng)濟社會的快速發(fā)展，也促進了城市旅游業(yè)的蓬勃發(fā)展。青州市的空氣環(huán)境質(zhì)量也在不斷地發(fā)生變化，空氣中的可吸入顆粒物的含量也隨著人流量的增長而明顯增加。

2 材料與方法

2.1 材料選擇

青州市行道樹種類很多，根據(jù)不同時期應(yīng)用頻率和觀賞特性，選擇6種喬木和2種灌木作為研究對象，列出8種行道樹的學名、科屬分類和葉片特征（表1）。

表1 青州市8種行道樹分類及其植物學特征

2.2 采集地點

參考城市交通網(wǎng)，實地踏查青州市8種行道樹主要干道分布及其生長狀況，選定試驗樣樹。采樣地點選定青州市車流量較大的三大路段：云門山路、范公亭路、海岱路。因為這3個路段的繁華程度和車流量與其余路段相比較大，路面揚塵和車輛尾氣排放量大，且行道樹生長多年，粗長郁閉，所以選取三路段兩側(cè)行道樹作為研究對象具有一定的代表性。通過系統(tǒng)調(diào)查青州市3個路段，確定了共有的懸鈴木、國槐、紫葉李、大葉黃楊4種青州市常見綠化植株作為研究對象。另外，為了獲得相同環(huán)境下不同植物間滯塵差異，選取人員密集的主干道范公亭路段懸鈴木等8種行道樹進行測定。范公亭路段懸鈴木是最早的綠化樹種，基本在10 m以上，國槐樹高約7 m，銀杏樹后期栽植，樹齡較短，樹高5 m左右，紫葉李、海棠、櫻花樹高集中在2 m左右，大葉黃楊和女貞屬于灌木，樹高不足1 m。這些行道樹符合常規(guī)綠化布局中高低錯落布局。

2.3 葉片采集

綠化植物的滯塵量往往會受到當?shù)靥鞖鈿夂虻挠绊?。因此?yīng)選取晴朗無雨時進行采集，且通過唐文莉等[4]研究已知，絕大多數(shù)低層植株在雨后第3天的葉片滯塵量基本飽和。2021年8月中旬，在雨后第10天選擇于晴朗天氣時進行樣品的采集。3個路段每種行道樹隨機選擇3株生長健壯的，大小形態(tài)相似的植株，每一樹種設(shè)置3個重復(fù)，分別在每棵植株靠近馬路一側(cè)左、中、右3個部位，并選定高度在高大樹木的下層樹冠2～3 m處或低矮灌木的最上層樹冠處（最接近馬路的部分），隨機采集健康、成熟、面朝街道且大小相近的葉片各1片。將采集的葉片小心封存于保留部分氣體的自封袋中，操作過程中盡量不要震蕩或觸摸葉片，防止灰塵抖落或葉表絨毛被破壞對試驗結(jié)果產(chǎn)生影響，最后每個樣本做好標記帶回實驗室進行處理[5]。

2.4 測量滯塵量

滯塵量測量采樣差重法。方法如下：將葉片放入燒杯中加入蒸餾水浸泡2 h后，用軟毛刷輕輕刷掉葉片上殘留的空氣顆粒物，然后將浸泡液經(jīng)由抽濾瓶和布氏漏斗組成的抽濾裝置過濾后，將濾紙放入烘箱60℃干燥2 h，稱取濾紙片重量m1；由于濾紙片經(jīng)過烘箱烘干后會出現(xiàn)質(zhì)量變化，隨機選取3張空白濾紙一同進行干燥，稱取對照組濾紙片重量取平均值m2，用帶有樣品的濾紙片質(zhì)量減去空白濾紙片質(zhì)量，即m1-m2為植物葉片滯塵量[6]。

用葉面積儀測量所選植物的葉片面積，每次測量3次，取平均值得葉面積值S，并根據(jù)所測量的滯塵量，計算出樣品單位面積的滯塵量為（m1-m2）/S，然后8種供試植物的單位面積滯塵量進行比較。

2.5 計算滯塵量

葉片單位面積滯塵量/（g/m2）＝（m1-m2）/S

3 結(jié)果與分析

通過數(shù)日觀察得知，隨著滯塵時間的不斷增加，植物滯塵量增幅逐漸減小直至飽和，大雨過后洗刷使得植物重新滯塵[7]。青州市 2021年8月降雨后至下次降雨前（10 d）進行采樣，計算其滯塵量。

3.1 相同植物不同路段滯塵分析

在云門山路、范公亭路、海岱路3條主干道選取共有的4種共有的行道樹進行滯塵量測定。結(jié)果顯示：同一種植物在不同環(huán)境條件下的其單位面積滯塵量各不相同，甚至某些樹種差異較大。從總體滯塵量分析得出，海岱路單位葉面積滯塵量最大，范公亭路單位葉面積滯塵量次之，云門山路單位葉面積滯塵量最小。通過查閱文獻吳彤彤等[8]指出沒有車流量的地區(qū)明顯小于車流量較大的區(qū)域，這充分表明了車輛行駛引起的粉塵再懸浮和汽車尾氣產(chǎn)生的大氣顆粒對單位葉面積滯塵量影響較大。這也印證實際，海岱路段為貨車、重卡車多經(jīng)過地，帶動灰塵較多且車流量大，范公亭路為市民常經(jīng)路，小型轎車和人流量較大，因而次之，最后的云門山路為通往大學城，車流量相對較少。

由于每條路段車流、人流和諸多誤差的存在，進行綜合分析三街道（云門山路、范公亭路、海岱路）數(shù)據(jù)的平均值，從表2分析得出，單位葉面積滯塵量大小為：大葉黃楊＞國槐＞紫葉李＞懸鈴木，大葉黃楊作為四季常青的灌木，其單位葉面積滯塵量最大，單位葉面積滯塵量平均值為 3.446 1 g/m2。葉片滯塵通過3種方式：停著、附著和黏附。大葉黃楊革質(zhì)較厚，且低矮靠近地面，灰塵顆粒懸浮濃度較高，所以其滯塵量相對較大。國槐、紫葉李、懸鈴木離地面較高，灰塵顆粒懸浮濃度較低，且易受風力而擺動，其滯留的粉塵易被風再次刮走，其滯塵量相對較小。

表2 青州市4種行道樹單位葉面積滯塵量平均值

3.2 同一路段不同植物滯塵分析

青州市范公亭道路分布博物館、古街、市府及大型商場屬于城市中心，對環(huán)境要求較高，根據(jù)綠化配置選取8種主要行道樹種進行滯塵量測定。測量不同植株平均單位葉面積滯塵量的比較，結(jié)果表現(xiàn)為：單葉滯塵量為國槐＞紫葉李＞大葉黃楊＞銀杏＞海棠＞懸鈴木＞櫻花＞女貞（圖1）。

圖1 8種行道樹單位葉面積滯塵量

4 結(jié)論

通過對濰坊市青州市云門街道3條街道4種常見行道樹葉片形態(tài)特性觀察，測定計算其單位葉面積滯塵量，分析得到：3條主干道的環(huán)境差異，單位葉面積滯塵量的大小順序表現(xiàn)為：海岱路＞范公亭路＞云門山路，這充分表明了車輛行駛引起的粉塵再懸浮和汽車尾氣對大氣顆粒物有較大貢獻率，即車流量影響了3條路段滯塵量的大小。行道樹單位葉片滯塵量會受到車輛行駛量和人流量等嚴重影響。

單位葉面積的滯塵效果也表現(xiàn)在不同樹種間的差異性上。不同樹種由于樹高、冠幅大小、葉片形態(tài)差異等因素，使不同樹種間單位葉面積滯塵量出現(xiàn)較大差異。

對于氣象因素的影響，已有不少研究，例如，潘瑞等[9]在對l0種觀賞竹秋季滯塵效應(yīng)的研究中發(fā)現(xiàn)，位于季風風向下風口的觀賞竹，承接車速帶來的二次揚塵量較高；陳錦旋[10]的研究也表明，樹種在不同方向上滯塵能力差異是由風向?qū)е碌?，當風速較大時，各樹種葉片滯塵量會有不同程度的減少。當空氣濕度較大時，為葉面顆粒物累積創(chuàng)造了有利條件，因此空氣濕度會對樹種葉表滯留顆粒物的能力產(chǎn)生重要影響[11]。本研究是在夏季無風的天氣進行試驗，并沒有根據(jù)氣象、季節(jié)差異進行對照相關(guān)研究。

今后需進一步研究更多冠層不同季節(jié)、不同氣象條件的滯塵量，以期獲得最佳的道路滯塵效果。例如，根據(jù)每條道路的車流量不同，可以在車流量較大的路段，優(yōu)先選擇滯塵能力好的植物，如國槐、紫葉李、大葉黃楊等。植物的滯塵機理主要靠植物葉片，所以在行道樹的選擇方面還需要考慮季節(jié)因素，多數(shù)植物春季發(fā)芽，新葉生長，植物滯塵能力逐漸增強；夏季植物葉片達到壯年時期，滯塵能力較好；秋季樹葉變黃，葉片滯塵能力逐漸減弱；冬季植物葉片已凋謝，嚴重影響了植物的滯塵能力。在道路植物的選擇方面，需要考慮不同植物的滯塵能力的同時，還需要考慮季節(jié)因素對植物滯塵能力的影響，可以選擇一些四季常綠的植物，如冬青、大葉黃楊等，合理規(guī)劃，營造一個四季有景可觀的街景，同時提高空氣質(zhì)量。