洛陽(yáng)市6種行道樹(shù)對(duì)大氣顆粒物的滯留能力探究

摘 要 為探究河南省洛陽(yáng)市行道植物對(duì)大氣顆粒物的滯留能力，以石楠、烏桕、夾竹桃、南天竹、山櫻花及女貞為研究對(duì)象，測(cè)定其對(duì)粒徑在0.22～0.45 μm的大氣顆粒物（PM0.22～0.45）和粒徑在0.45～100.00 μm的大氣顆粒物（PM0.45～100.00）的單位葉面積滯塵量，并考察交通量對(duì)植物葉片滯留能力的影響。結(jié)果表明，不同植物單位葉面積滯塵量存在顯著差異，南天竹對(duì)PM0.22～0.45的滯留效率最高，夾竹桃最低；而石楠對(duì)PM0.45～100.00的滯留效率最高，女貞最低。同時(shí)，植物單位葉面積滯塵量與交通量整體呈顯著正相關(guān)。

關(guān)鍵詞 行道植物；顆粒物；交通量；滯塵效率；河南省洛陽(yáng)市

中圖分類號(hào)：X173 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A DOI：10.19415/j.cnki.1673-890x.2024.19.028

隨著城市化進(jìn)程迅速推進(jìn)，大氣污染問(wèn)題日益嚴(yán)重，尤其是大氣中的顆粒物對(duì)環(huán)境安全和人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。大氣中的顆粒物含多種有害物質(zhì)，可到達(dá)人體肺部，甚至通過(guò)肺泡進(jìn)入血液循環(huán)，引發(fā)各種疾病，如哮喘和肺癌等[1]。大氣中的顆粒物可以根據(jù)其粒徑進(jìn)行分類，通常分為總懸浮顆粒物（粒徑小于等于100.00 μm）、可吸入顆粒物（PM10.00，粒徑小于等于10.00 μm）、細(xì)顆粒物（PM2.5，粒徑小于等于2.50 μm）、超細(xì)顆粒物（PM0.10，粒徑小于等于0.10 μm）。

現(xiàn)階段，通過(guò)城市綠化降低大氣中的顆粒物濃度的方法獲得廣泛關(guān)注[2]。然而，傳統(tǒng)研究多集中在植物對(duì)PM2.5及PM10.00的滯留效率，針對(duì)粒徑在0.22～0.45 μm顆粒物（PM0.22～0.45）和粒徑為0.45～100.00 μm的顆粒物（PM0.45～100.00）的研究較少。同時(shí)，河南省洛陽(yáng)市作為熱門(mén)旅游城市，關(guān)于行道植物滯塵能力的研究較少。因此，筆者以洛陽(yáng)市常見(jiàn)的6種行道植物為研究對(duì)象，分析不同植物對(duì)PM0.22～0.45和PM0.45～100.00的滯留差異，并探討不同交通量下的植物滯塵能力差異，從而為洛陽(yáng)市綠色城市建設(shè)和空氣污染防治植物的篩選提供理論依據(jù)。

1 "材料與方法

1.1 "研究區(qū)概況

洛陽(yáng)市地理?xiàng)l件優(yōu)越，位于暖溫帶南緣向北亞熱帶過(guò)渡地帶，屬暖溫帶大陸性季風(fēng)氣候和亞熱帶季風(fēng)氣候，四季分明，夏熱多雨，秋季溫和，冬季寒冷。截至2021年，洛陽(yáng)市綠地率38.51%，綠化覆蓋率44.34%，人均公園綠地面積15.42 m2。

1.2 "試驗(yàn)設(shè)計(jì)

選取洛陽(yáng)市古城路（見(jiàn)圖1）6種行道植物作為試驗(yàn)對(duì)象（見(jiàn)表1），比較其對(duì)PM0.22～0.45和PM0.45～100.00的滯留能力。此外，根據(jù)交通量監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)（見(jiàn)表2）的明顯差異選定3處采樣區(qū)（見(jiàn)圖2）。其中，洛陽(yáng)市洛龍區(qū)開(kāi)元大道為高交通量，河南科技大學(xué)開(kāi)元校區(qū)為中交通量，隋唐植物園為低交通量。然后，以3處采樣區(qū)內(nèi)的共有植物（紫葉李、女貞、石楠）為試驗(yàn)對(duì)象，考察交通量對(duì)植物葉片滯留能力的影響。

1.3 "樣品采集

每種植物選取3株，從樹(shù)冠的東、西、南、北4個(gè)方向采集無(wú)病蟲(chóng)害、大小適中、位置一致、無(wú)缺口的葉片各20片。采集葉片后，放入真空袋密封并標(biāo)記時(shí)間、地點(diǎn)、樹(shù)種。據(jù)研究，15 mm的降水量就可洗去葉片降塵，故試驗(yàn)前5 d需要清洗葉片，使葉片恢復(fù)潔凈，重新滯塵[3]。

1.4 "指標(biāo)測(cè)定

將采集的葉片放入200 mL蒸餾水燒杯中浸泡5 min，然后用玻璃棒攪拌葉片，使粉塵脫落。取出葉片，用洗瓶沖洗，洗液并入浸泡液中。取兩種孔徑濾紙（0.22 μm、0.45 μm），放置60 ℃烘箱烘2 h后，置于真空干燥器中降至室溫。取出濾紙編號(hào)、稱質(zhì)量并記錄數(shù)據(jù)。

首先，使用孔徑為100 μm的濾網(wǎng)對(duì)浸泡液進(jìn)行過(guò)濾，以去除粒徑大于100.00 μm的顆粒物。其次，用孔徑為0.45 μm的濾紙對(duì)濾液進(jìn)行抽濾，并將使用過(guò)的濾紙取出。再次，用孔徑為0.22 μm的濾紙對(duì)濾液進(jìn)行抽濾，同樣將濾紙取出。最后，分別將濾紙烘干、稱質(zhì)量，并記錄數(shù)據(jù)。兩次質(zhì)量之差即為葉片上所滯留顆粒物的總質(zhì)量[4]。

將上述浸洗后的葉片用毛巾擦干，使用葉面積測(cè)量?jī)x對(duì)已擦干的樣品葉片進(jìn)行拍照處理，得到葉片圖像數(shù)據(jù)后配合Image J圖像處理軟件，得到采樣葉片葉面積[5]。

植物單位葉面積滯塵量計(jì)算公式為

[Q=W2-W1S] （1）

式中：Q為單位葉面積滯塵量，g·m-2；W1為過(guò)濾前濾紙的質(zhì)量，g；W2為過(guò)濾后濾紙的質(zhì)量，g；S為葉片面積，m2。

1.5 "數(shù)據(jù)處理

利用Excel整理試驗(yàn)數(shù)據(jù)，通過(guò)SPSS 26.0軟件進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。運(yùn)用單因素方差分析評(píng)估相同條件下不同植物滯塵能力的種間差異，并檢測(cè)不同交通量下不同植物單位葉面積滯塵量的顯著性差異。采用皮爾遜相關(guān)性分析探討植物滯塵效率與交通量的相關(guān)性。

2 "結(jié)果與分析

2.1 "不同種類行道植物滯塵能力比較

由圖3（a）可知，6種行道植物對(duì)PM0.22～0.45的捕獲量存在顯著差異，整體呈現(xiàn)為南天竹＞石楠＞山櫻花＞女貞＞烏桕＞夾竹桃。其中，南天竹單位葉面積滯塵量?jī)H比石楠高0.001 g·m-2，且差異不顯著，但兩者顯著高于山櫻花、女貞、烏桕及夾竹桃，但這4種植物間不存在顯著差異。南天竹單位葉面積滯塵量是夾竹桃的3.82倍。

由圖3（b）可知，6種行道植物對(duì)PM0.45～100.00的捕獲量存在顯著差異，整體呈現(xiàn)為石楠＞烏桕＞夾竹桃＞南天竹＞山櫻花＞女貞。其中，石楠單位葉面積滯塵量最高，并顯著高于其他植物。烏桕單位葉面積滯塵量?jī)H次于石楠，且與夾竹桃不存在顯著差異，但顯著高于南天竹、山櫻花、女貞。然而，夾竹桃單位葉面積滯塵量與南天竹、山櫻花、女貞無(wú)顯著差異。

綜上所述，不同植物對(duì)于不同粒徑顆粒物的捕獲量存在顯著差異，且這種差異在不同粒徑范圍內(nèi)有所不同。從生長(zhǎng)型來(lái)看，灌木對(duì)兩種粒徑顆粒物的滯塵能力普遍高于喬木。

2.2 "不同交通量下行道植物滯塵能力比較

由圖4（a）可知，不同交通量下石楠和紫葉李對(duì)PM0.22～0.45的滯留量有顯著差異。石楠在中、高交通量下的滯塵量均大于低交通量，其中中交通量下的石楠單位葉面積滯塵量是低交通量的1.39倍，高交通量下的石楠單位葉面積滯塵量是低交通量的1.57倍，差異顯著。紫葉李在中交通量下的單位葉面積滯塵量顯著高于低交通量和高交通量，但其在低、高交通量下的滯塵量差異不顯著。女貞在各交通量下單位葉面積滯塵量無(wú)顯著差異。此外，僅石楠的滯塵效率與交通量呈顯著正相關(guān)（見(jiàn)表3）。

由圖4（b）可知，女貞在高交通量下對(duì)PM0.45～100的滯塵量顯著高于低、中交通量，分別為其2.65倍、2.34倍，但中交通量與低交通量下女貞單位葉面積滯塵量差異不顯著。在3種交通量下，石楠單位葉面積滯塵量存在顯著差異，高交通量下石楠單位葉面積滯塵量分別是中、低交通量的1.72倍、2.89倍，中交通量下石楠單位葉面積滯塵量是低交通量的1.68倍。紫葉李單位葉面積滯塵量雖低于石楠，但在3種交通量下也有顯著差異?？傮w上，3種植物對(duì)PM0.45～100.00的滯留效率與交通量呈極顯著正相關(guān)（見(jiàn)表3）。

3 "結(jié)論與討論

研究發(fā)現(xiàn)，不同行道植物對(duì)顆粒物的捕獲量有顯著差異，與王書(shū)恒等的研究結(jié)果相似[6]。其中，南天竹和石楠對(duì)PM0.22～0.45的捕獲量較高，石楠對(duì)PM0.45～100.00的捕獲量最高，這種情況可能與行道植物葉表面微結(jié)構(gòu)特征相關(guān)[7]。研究結(jié)果中，灌木的單位葉面積滯塵量大于喬木，與胡雪等的研究結(jié)果一致[8]。這可能因?yàn)楣嗄镜拇怪备叨缺葐棠镜停蛊鋵?duì)地面揚(yáng)塵的吸滯能力更強(qiáng)，且灌木的葉片著生角度通常在45°～60°，這個(gè)角度有利于顆粒物的附著。

此次研究發(fā)現(xiàn)，交通量是影響行道植物滯留PM0.22～0.45和PM0.45～100.00的重要因素，且普遍隨交通量增加而增大。究其原因，交通量增加意味著更多的車(chē)輛在路上行駛，這直接導(dǎo)致排放到空氣中的顆粒物總量增加[9]。值得注意的是，雖然此次試驗(yàn)結(jié)果與翟盼盼等和黃月明等的結(jié)論相似，但是兩者在交通量監(jiān)測(cè)方面并無(wú)直接數(shù)據(jù)展現(xiàn)[10-11]。另外，紫葉李在不同交通量下對(duì)PM0.22～0.45的捕獲量，由低交通量到中交通量有明顯提升，但由中交通量到高交通量不升反降，這可能因?yàn)樵谝欢m時(shí)間內(nèi)，葉片滯塵能力隨時(shí)間累積而增強(qiáng)，但滯塵飽和后，滯塵能力又隨時(shí)間累積會(huì)減弱[12]。

洛陽(yáng)市6種行道植物對(duì)PM0.22～0.45和PM0.45～100.00的滯塵能力存在顯著差異，對(duì)PM0.22～0.45整體表現(xiàn)為南天竹＞石楠＞山櫻花＞女貞＞烏桕＞夾竹桃，對(duì)PM0.45～100.00表現(xiàn)為石楠＞烏桕＞夾竹桃＞南天竹＞山櫻花＞女貞?？傮w而言，灌木對(duì)兩種粒徑顆粒物的滯塵能力普遍高于喬木。不同交通量下行道植物對(duì)兩種粒徑顆粒物的滯塵能力存在顯著差異，且與交通量整體呈顯著正相關(guān)，其中石楠對(duì)交通量的變化最為敏感。

綜上所述，在洛陽(yáng)市綠色化發(fā)展進(jìn)程中，綠化部門(mén)要考慮不同植物的滯塵能力，同時(shí)需要考慮不同道路車(chē)流量對(duì)植物滯塵能力的影響。可以選擇一些四季常綠的植物，如石楠、南天竹等，結(jié)合合理的植物配置，充分發(fā)揮植物的生態(tài)效應(yīng)，進(jìn)一步打造洛陽(yáng)市的旅游名片，為游客提供一個(gè)美麗、健康、具有文化內(nèi)涵的旅游環(huán)境。

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（責(zé)任編輯：劉寧寧）