景觀(guān)植物群落凈化能力對(duì)人體健康的研究

摘" " 要：為研究科學(xué)選擇和優(yōu)化植物群落布局在提高空氣質(zhì)量和促進(jìn)人體健康方面的重要性，以北京市C13G1地塊城市公園為例，對(duì)不同園林植物對(duì)總懸浮顆粒物（TSP）的凈化能力及其與植物表面特性的關(guān)系進(jìn)行研究，凸顯了植物群落在城市空氣凈化中的潛力，并提出了通過(guò)合理配置植物群落來(lái)改善城市空氣質(zhì)量和減少TSP污染的方法，為城市綠化和公共健康領(lǐng)域提供了新的視角和科學(xué)依據(jù)，有助于制定更全面的城市綠化策略。

關(guān)鍵詞：景觀(guān)植物；城市公園；葉片滯留顆粒物；TSP

中圖分類(lèi)號(hào)：X173" " " " " " " " " "文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A" " " " " " " 文章編號(hào)：1005-7897（2025）01-0178-03

0" 引言

在城市化進(jìn)程中，空氣污染，尤其是總懸浮顆粒物（TSP）的影響，已成為威脅城市居民健康的主要因素。鑒于此，探索自然且可持續(xù)的空氣凈化方法變得尤為重要。景觀(guān)植物群落可以通過(guò)其葉面捕捉空氣中的顆粒物，這為空氣凈化提供了一種有效的方式。然而，關(guān)于不同植物群落空氣凈化效果及其機(jī)制方面的研究還相對(duì)有限。

本研究評(píng)估了北京市C13G1地塊城市公園植物群落對(duì)TSP的凈化能力及其對(duì)人體健康的影響，對(duì)城市綠化和空氣質(zhì)量改善具有指導(dǎo)意義。本研究通過(guò)總結(jié)整理不同園林植物對(duì)TSP的凈化能力，以及其與表面特性之間的關(guān)系，并結(jié)合合理配置植物群落來(lái)改善城市空氣質(zhì)量，減少TSP污染，從而促進(jìn)人體健康和城市可持續(xù)發(fā)展。本研究旨在探究植物在降低城市大氣顆粒物濃度、改善空氣質(zhì)量方面的能力?？紤]到大氣顆粒物污染對(duì)人體健康的嚴(yán)重影響，本研究采用多種方法，如重量分析、顯微鏡觀(guān)察等，評(píng)估不同植物對(duì)大氣顆粒物的滯留能力。此外，本研究也關(guān)注植物對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)和環(huán)境可持續(xù)性的積極影響。研究結(jié)果將為改善空氣質(zhì)量及促進(jìn)人居環(huán)境提供科學(xué)依據(jù)，有助于解決城市大氣顆粒物污染問(wèn)題。

1" 空氣污染及景觀(guān)植物群落凈化作用概述

1.1" 空氣污染問(wèn)題突出

隨著我國(guó)城市化的發(fā)展和能源需求的增長(zhǎng)，大氣污染問(wèn)題尤其是TSP問(wèn)題日益凸顯，直接影響居民健康[1]。北京市通過(guò)工業(yè)排放標(biāo)準(zhǔn)升級(jí)、交通限行、清潔能源使用及城市綠化加強(qiáng)等措施，逐步改善了空氣質(zhì)量。然而，在季節(jié)變化尤其是秋冬季節(jié)，仍面臨PM2.5升高的風(fēng)險(xiǎn)。在這一背景下，研究和應(yīng)用不同植被對(duì)TSP的滯留能力，成為提升城市空氣質(zhì)量的關(guān)鍵手段。這不僅需要了解各樹(shù)種的滯留能力以?xún)?yōu)化綠化策略，還強(qiáng)調(diào)了選擇合適植物種類(lèi)的重要性，旨在改善空氣質(zhì)量和提高居民生活品質(zhì)，為今后的城市綠化工作提供科學(xué)指導(dǎo)。

1.2" 景觀(guān)植物群落凈化作用

由于葉片本身構(gòu)造有一定粗糙度和濕度，其表面可以吸附一部分空氣顆粒物[2]，世界上已經(jīng)有許多國(guó)家通過(guò)植樹(shù)造林的方式增加森林植被，提高地表覆蓋率，有效降低空氣中顆粒物濃度，以達(dá)到凈化大氣的目的。不同植物對(duì)空氣顆粒物的滯留能力不同，目前對(duì)植物TSP滯留能力的研究仍存在進(jìn)步空間。

2" 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

不同樹(shù)木、不同植被類(lèi)型單位葉片面積滯留顆粒物量存在明顯差異，這可能與其枝干結(jié)構(gòu)、葉面傾角、枝葉密度、樹(shù)冠總?cè)~面積、樹(shù)冠形狀以及枝干分枝角度有密切關(guān)系。由于南北方城市的氣候特征、污染源排放狀況不同，南北方樹(shù)木滯留顆粒物的能力表現(xiàn)出一定的差異性[3]。目前，國(guó)內(nèi)學(xué)者關(guān)于樹(shù)木滯留顆粒物的能力的研究大多集中在南方城市，對(duì)北方城市的研究偏少。

吳翠蓉等[4]的研究表明，這種差異性與植物的生長(zhǎng)特性、葉片結(jié)構(gòu)和表面積等因素密切相關(guān)。樹(shù)木通常具有較大的葉片表面積和更多的表面細(xì)胞，這使得其能夠更多地捕獲和儲(chǔ)存顆粒物，而草本植物的葉片較小，表面積有限，因此其吸附能力較弱。

多項(xiàng)研究結(jié)果強(qiáng)調(diào)通過(guò)合理選擇植物種類(lèi)和培育健康的植被，可以更有效地減少空氣顆粒物對(duì)人類(lèi)健康和環(huán)境的不良影響。未來(lái)的研究可以進(jìn)一步深入探討植物與大氣顆粒物之間的交互作用，以更好地指導(dǎo)城市規(guī)劃和環(huán)境管理決策。

3" 研究區(qū)域概況

3.1" 自然地理

（1）地理位置。北京市地處中華人民共和國(guó)華北地區(qū)，坐標(biāo)交匯于東經(jīng)115°25′～117°30′，北緯39°26′～41°03′。北京市的地理位置賦予其政治、經(jīng)濟(jì)和文化中心的重要性，同時(shí)，作為連接內(nèi)蒙古高原及東北平原的戰(zhàn)略通道，北京市在歷史上扮演著樞紐的角色。

（2）植被類(lèi)型。北京市的植被隨地形變化而變化。山區(qū)以溫帶落葉闊葉林和針葉林為主；山地植被覆蓋率較高，是北京市的重要水源涵養(yǎng)區(qū)；平原地區(qū)原來(lái)以溫帶草甸和草原為主，但由于長(zhǎng)期的耕作和城市化，自然植被較少，主要是人工種植的樹(shù)木和農(nóng)作物。

（3）氣候特點(diǎn)。北京市氣候明顯屬于溫帶季風(fēng)氣候，四季分明。春季多風(fēng)，夏季高溫且降水集中，秋季天氣晴朗、溫度適宜，冬季則干冷且少雪。這種氣候特點(diǎn)對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)周期、城市規(guī)劃以及居民生活有著深遠(yuǎn)的影響。

3.2" 研究樹(shù)種選擇

本研究選擇研究樹(shù)種時(shí)，依據(jù)《北京市主要鄉(xiāng)土樹(shù)種名錄（2021版）》，并結(jié)合試驗(yàn)地點(diǎn)園林樹(shù)木情況，共計(jì)篩選出7種植物進(jìn)行滯留顆粒物能力的研究，探索不同樹(shù)木及不同生長(zhǎng)型植物滯留顆粒物的能力差異，為城市園林植物選擇提供科學(xué)依據(jù)。

4" 數(shù)據(jù)來(lái)源及研究方法

4.1" 數(shù)據(jù)來(lái)源及分析

利用城市園林、葉面滯塵量等關(guān)鍵詞構(gòu)建檢索[5-7]，分別從作物和園藝、植物凈化、葉片滯塵量等相關(guān)的學(xué)科領(lǐng)域?qū)z索結(jié)果進(jìn)行限定，時(shí)間范圍從2001年1月至2021年12月[8-10]，以每5年為1個(gè)時(shí)間周期，最終通過(guò)excel分析，得到所選植物滯留顆粒物能力及差異，從而進(jìn)行優(yōu)化搭配，如圖1所示。

從圖1可看出，國(guó)槐滯留顆粒物能力較強(qiáng)，其葉片表面粗糙，具有較大的溝壑和蠟質(zhì)層，這些特征使其能夠有效的吸附和滯留顆粒物。雪松滯留顆粒物能力較弱，其葉片表面相對(duì)光滑，氣孔較少，這限制了其滯留顆粒物的能力。國(guó)槐不僅滯留顆粒物能力強(qiáng)，還能適應(yīng)多種土壤和氣候條件。因此，在污染較重的區(qū)域，優(yōu)先選擇國(guó)槐等滯留顆粒物能力強(qiáng)的植物。另外，合理配置植物群落結(jié)構(gòu)，采用多層次的植物配置，以增強(qiáng)整體滯留顆粒物的效果。在配置植物時(shí)，選擇葉片表面粗糙、有絨毛或褶皺、能分泌油脂的植物，這類(lèi)植物滯留顆粒物的能力較強(qiáng)。同時(shí)，根據(jù)不同區(qū)域的環(huán)境特點(diǎn)選擇合適的植物種類(lèi)，例如，在風(fēng)沙較大的地區(qū)，可以選擇抗風(fēng)沙能力強(qiáng)且滯留顆粒物效果好的植物。此外，在配置植物時(shí)，還要注重植物的多樣性和生態(tài)平衡，避免單一植物種類(lèi)的過(guò)度種植。

4.2" 研究方法

本研究采用了實(shí)地觀(guān)測(cè)和室內(nèi)模擬試驗(yàn)相結(jié)合的方法。結(jié)果表明，城市地區(qū)的植被對(duì)細(xì)顆粒物（PM2.5）的吸附效果尤為顯著，可以降低其濃度。7種植物單位葉片滯留顆粒物量的測(cè)定如表1所示。結(jié)果顯示，不同類(lèi)型的植被在吸附能力上存在一定差異，但總體上都可以有效地捕捉和存儲(chǔ)顆粒物。

此外，還研究了植被對(duì)不同顆粒物大小、形狀和化學(xué)成分的吸附效果。調(diào)查結(jié)果表明，植被對(duì)各種顆粒物都具有吸附潛力，不僅可以降低細(xì)顆粒物的濃度，還可以減少有害氣體的排放。數(shù)據(jù)采集分析如圖2所示。

5" 結(jié)果與分析

研究結(jié)果表明，不同樹(shù)種的葉片單位面積滯留顆粒物量存在差異，這一現(xiàn)象可能受到以下因素的影響：①葉片特征。樹(shù)種的葉片表面結(jié)構(gòu)、氣孔密度、葉片形狀等因素可能影響其滯留顆粒物能力，具有較大表面積和絨毛的樹(shù)種可能表現(xiàn)更佳。②環(huán)境因素。周?chē)h(huán)境的濕度、風(fēng)速和降雨量等因素，也可能對(duì)滯留顆粒物量產(chǎn)生影響。③樹(shù)種適應(yīng)性。樹(shù)種的生態(tài)適應(yīng)性和生長(zhǎng)狀態(tài)可能影響其滯留顆粒物能力，需要進(jìn)一步研究。

研究結(jié)果顯示，植被在凈化空氣中起關(guān)鍵作用，能有效吸附大氣顆粒物，改善空氣質(zhì)量。本研究揭示了不同樹(shù)種在城市綠化中的凈化潛力，不僅為城市規(guī)劃和生態(tài)系統(tǒng)管理提供重要信息，還為制定全面的城市綠化策略提供了有益指導(dǎo)，有助于城市環(huán)境改善和生態(tài)保護(hù)。

本研究首次在北京市城市公園中對(duì)比分析了不同植物群落的空氣凈化能力，同時(shí)本研究還通過(guò)量化植物表面特性與TSP凈化能力之間的關(guān)系，為植物群落的選擇和布局提供了科學(xué)依據(jù)。此外，本研究還創(chuàng)新性地將植物群落的健康益處與其空氣凈化功能相聯(lián)系，為城市綠化和公共健康研究領(lǐng)域提供了新視角。研究建議在不同城市環(huán)境下擴(kuò)大評(píng)估范圍，考慮氣象等因素，突出城市中綠色空間的必要性[11]。

6" 展望

（1）多樣性與適應(yīng)性研究。未來(lái)的研究應(yīng)聚焦于植物群落對(duì)氣候變化的適應(yīng)性，這將指導(dǎo)綠化策略的制定。植物多樣性對(duì)氣候變化的響應(yīng)方式表現(xiàn)為物種滅絕、適應(yīng)性進(jìn)化和改變分布格局。氣候變化直接或間接地改變植物-環(huán)境適應(yīng)關(guān)系以及植物-植物的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系。因此，了解植物多樣性的空間分布格局及生態(tài)適應(yīng)機(jī)制對(duì)于預(yù)測(cè)未來(lái)氣候變化下植物多樣性的地理格局具有重要意義，同時(shí)將為生物多樣性保護(hù)與可持續(xù)利用提供重要支撐[12]。

（2）凈化效能監(jiān)測(cè)。定期評(píng)估植物對(duì)空氣質(zhì)量的長(zhǎng)期影響，為城市綠化中植物的選擇和配置提供科學(xué)依據(jù)。

（3）健康效益定量研究。分析植物凈化效果與人體身心健康的關(guān)系。定量研究植物各器官、色彩、氣味等對(duì)人情緒、心理、生理方面的影響，以便更好地理解植物對(duì)公共健康的貢獻(xiàn)。

（4）政策制定與實(shí)踐應(yīng)用。將研究成果轉(zhuǎn)化為政策，以促進(jìn)城市可持續(xù)發(fā)展。《關(guān)于科學(xué)綠化的指導(dǎo)意見(jiàn)》從完善政策機(jī)制、健全管理制度、強(qiáng)化科技支撐、加強(qiáng)組織領(lǐng)導(dǎo)等方面，提出了引導(dǎo)和促進(jìn)科學(xué)綠化的政策制度措施。此外，美國(guó)科學(xué)院發(fā)布的《中美可持續(xù)城市研究進(jìn)展》報(bào)告中，海綿城市研究成果受到關(guān)注，顯示了研究成果在政策制定和實(shí)踐中的重要性。

綜上所述，未來(lái)的研究和實(shí)踐將在多樣性與適應(yīng)性、凈化效能監(jiān)測(cè)、健康效益定量研究以及政策制定與實(shí)踐應(yīng)用等方面展開(kāi)，以促進(jìn)城市綠化的科學(xué)發(fā)展和可持續(xù)城市的進(jìn)步。

7" 結(jié)語(yǔ)

本研究探討了北京市C13G1城市公園景觀(guān)植物群落的空氣凈化能力及其對(duì)健康的影響，發(fā)現(xiàn)特定植物群落能顯著限制TSP，減少空氣中的顆粒與有害氣體。本研究不僅揭示了不同樹(shù)種在滯留顆粒物能力上的差異，還強(qiáng)調(diào)了植被在城市空氣質(zhì)量改善中的重要作用。通過(guò)優(yōu)化植物配置，可以有效地改善城市空氣質(zhì)量，對(duì)居民健康產(chǎn)生積極影響。因此，城市綠化策略的制定應(yīng)綜合考慮樹(shù)種特性和環(huán)境因素，選擇合適植物和優(yōu)化群落布局，以實(shí)現(xiàn)生態(tài)效益和可持續(xù)性的最佳平衡。同時(shí)，建議未來(lái)研究應(yīng)關(guān)注植物群落多樣性與適應(yīng)性研究、植物群落長(zhǎng)期凈化效能監(jiān)測(cè)、健康效益定量研究以及政策制定與實(shí)踐應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]" 張金良，周瑾，謝紹東，等.北京市空氣質(zhì)量與每日居民死亡關(guān)系的研究[J].環(huán)境與健康雜志，2003（2）：75-78.

[2]" 張維康，王兵，牛香．北京市常見(jiàn)樹(shù)種葉片吸滯顆粒物能力時(shí)間動(dòng)態(tài)研究[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2016，36（10）：3840-3847.

[3]" 邵峰.園林樹(shù)木對(duì)PM2.5等大氣顆粒物濃度和成分的影響及滯塵效應(yīng)研究：以浙江農(nóng)林大學(xué)為例[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2020.

[4]" 吳翠蓉，江波，張露，等.杭州8種綠化樹(shù)種滯納TSP和PM1、PM2.5、PM10的效應(yīng)研究[J].浙江林業(yè)科技，2020，40（5）：13-20.

[5]" 祖詩(shī)原.沈陽(yáng)城市綠地群落及其配置方式對(duì)顆粒物濃度的影響研究[D].沈陽(yáng)：沈陽(yáng)農(nóng)業(yè)大學(xué)，2020.

[6]" 屈新運(yùn)，張?zhí)煲恚咛於?，? 10種常綠植物滯留大氣顆粒物能力與葉表面微結(jié)構(gòu)的關(guān)系[J].陜西師范大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2019，47（3）：84-90.

[7]" 李曉璐.葉表面微結(jié)構(gòu)對(duì)植物滯留顆粒物能力的影響研究[D].杭州：浙江農(nóng)林大學(xué)，2021.

[8]" 劉辰明.北京市典型樹(shù)種吸附PM2.5等顆粒物能力的差異性及機(jī)理研究[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2018.

[9]" 李冬梅.北京市常見(jiàn)綠化樹(shù)種滯塵能力的多尺度分析[D].北京：北京林業(yè)大學(xué)，2016.

[10] 楊佳，王會(huì)霞，謝濱澤，等.北京9個(gè)樹(shù)種葉片滯塵量及葉面微形態(tài)解釋[J].環(huán)境科學(xué)研究，2015，28（3）：384-392.

[11] 林海.未來(lái)城市的發(fā)展思路是公園與城市融合發(fā)展：林海談環(huán)境設(shè)計(jì)[J].設(shè)計(jì)，2020，33（16）：55-61.

[12] LEE J T， KIM H， HONG Y C， et al. Air pollution and daily mortality in seven major cities of Korea， 1991-1997[J]. Environmental research， 2000， 84（3）： 247-254.

基金項(xiàng)目：大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃基金、醫(yī)藝工融合交叉項(xiàng)目“景觀(guān)植物群落凈化能力研究——以北京市亦莊C13G1地塊城市公園設(shè)計(jì)項(xiàng)目為例”（R2023151）。

作者簡(jiǎn)介：蘆雨晶（2005— ），女，漢族，山西太原人，本科在讀，研究方向?yàn)樯镄畔W(xué)。

通信作者：辜娟（1982— ），女，漢族，湖北潛江人，碩士研究生，高級(jí)工程師，研究方向?yàn)槌鞘懈?、可持續(xù)景觀(guān)設(shè)計(jì)、公共藝術(shù)。