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摘 要:选择宿迁地区常見的6种园林绿化树种(龙柏、女贞、枇杷、桂花、木香、海桐)为研究对象,每隔3d、连续7次,监测叶片滞留可吸入量,对比分析树木单位叶面积滞留可吸入量(DPLA)、单叶滞留可吸入颗粒物量(DPL)以及单株滞留颗粒物量(DPP)。结果表明:6种园林绿化树种的单位叶面积滞留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)>龙柏(0.0936mg·cm-2)>大叶女贞(0.0702mg·cm-2)>木香(0.0340mg·cm-2);乔木中枇杷单叶滞留PM10颗粒量最大,灌木中海桐明显高于其他树种;6种园林绿化树种的单株滞留PM10量的能力表现为:大叶女贞(1153·28mg·plant-1)>枇杷(1145·96mg·plant-1)>龙柏(480.47mg·plant-1)>桂花(470.08mg·plant-1)>海桐(400.22mg·plant-1)>木香(100.78mg·plant-1)。说明冠幅较大,株体较高的乔木明显优于灌木的滞尘效果。
关键词:园林树种;滞留;PM10;宿迁市
中图分类号 X173 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2019)21-0078-03
近年来,随着现代工业的快速发展,城市内大气颗粒物浓度急速上升,导致雾霾天气频繁,城市环境问题日益严重。可吸入颗粒物(空气动力学直径小于10μm的空气颗粒物)是雾霾的主要成分之一,它能在空气中长期悬浮而不易沉降,并能诱发多种疾病[1],现已成为影响城市人居环境和居民身体健康的主要污染物之一。园林绿化树种具有改善环境、滞留空气悬浮颗粒物等多种功能[2-3],对减少可吸入颗粒物方面发挥着无法替代的重要作用[4]。目前,国内外许多城市已对滞留PM10开展了相关研究,主要集中在来源分析[5-6]、动态变化[7-8]、健康效益[9-10]等方面,而对于不同园林绿化树种滞留PM10能力差异的相关研究甚少,在苏北地区则几乎没有。为此,本研究对宿迁市常见的6种园林绿化树种滞留PM10能力进行了监测,重点对不同树种单位叶面积滞留PM10进行了定量定性分析,以期为科学指导绿地规划和缓解城市大气粉尘污染提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况 宿迁属于暖温带季风气候区,年均气温14.2℃,年均降水量910mm,年均日照总时数2291h。光热资源比较优越,四季分明,气候温和,太阳总辐射量约为117kJ·cm-2,全年日照数2271h。2019年1—3月,选择宿迁地区常见的6种园林绿化树种为研究对象,分别为龙柏、女贞、枇杷、桂花、木香、海桐(见表1),6种树种皆在宿迁学院内部,周边环境条件一致。
1.2 监测内容及记录指标 一般认为,15mm以上的降雨可将植物叶片上的灰尘淋洗干净[11]。如果进行实验时该地区没有自然降雨不足以冲洗叶面灰尘,可在采用装有蒸馏水的喷壶替代,使其达到零滞尘量。本研究每隔3d进行1次样本叶片的采集,共计7次。为保证样品采集尽量一致,采样时采取分层取样法,将树冠分为上、中、下3个部分,在各部位随机均匀取样,采集的叶片放于密封样品袋中带回实验室,避免震动。使用万分之一天平称取采摘的样品树种叶片以及样品袋的总重,采用C1-203手持式激光叶面积仪测量叶面积,重复3次取平均值。
1.3 数据处理
1.3.1 指标计算 采用质量差值法,利用既定的公式换算,得出树木单位叶面积滞留可吸入颗粒物量(DPLA)单叶滞留可吸入颗粒物量(DPL)及单株滞留可吸入颗粒物量(DPP)。计算公式如下:
式中:Y为叶面积总量(m2);H为树冠高度(m);D为树冠直径(m);S=D(H+D)/2,可根据表1中选树种的生态指标来求得,单位叶面积滞量用树种第21天的不同树种滞尘量。
1.3.2 统计分析 数据采用在SPSS 21.0软件分析,并用最小显著差数法(LSD)检测数据之间的差异性,图表采用EXCEL 2010软件绘制。
2 结果与分析
2.1 6种园林绿化树种滞留PM10时间变化规律 从图1可以看出,人工喷洗3d后,各树种滞留PM10的量较小,第2次采样以后,桂花、枇杷、龙柏的滞尘量变化明显,分别为第1次采样的358%、151%、246%,而大叶女贞、海桐和木香的变化较小,仅为前次采样的105%、126%、113%。这可能是由于桂花、枇杷、龙柏的叶表面有较多的凹槽,且枇杷有绒毛,在前期滞尘效果明显,而大叶女贞、海桐和木香叶片表面较为光滑,不易吸附空气颗粒物。随着采样次数的增加,6种园林绿化树种叶片的单位叶面积滞留PM10颗粒量都在不断上升,7次采样后,各树种的滞留量都趋于饱和。6种园林绿化树种的单位叶面积滞留PM10颗粒量的能力表现为:枇杷(0.1642mg·cm-2)>桂花(0.1249mg·cm-2)>海桐(0.1181mg·cm-2)>龙柏(0.0936mg·cm-2)>大叶女贞(0.0702mg·cm-2)>木香(0.0340mg·cm-2)。乔木枇杷滞留颗粒物量最大,大叶女贞和龙柏滞留量较小,灌木中桂花滞留颗粒物量最大,海桐和木香滞留量较小。
2.2 6种园林绿化树种单叶滞留PM10量 由图2可知,6种不同园林绿化树种单叶PM10的滞留量在0.33~10.06mg·leaf-1。其中,枇杷单叶滞留PM10的量大,达到了10.06μg·leaf-1,而木香单叶滞留PM10量最小,仅为0.33μg·leaf-1。6种绿化树种单叶滞留PM10颗粒量的能力表现为:枇杷(4.54mg·leaf-1)>桂花(2.96μg·leaf-1)>大叶女贞(2.20μg·leaf-1)>海桐(1.48μg·leaf-1)>龙柏(0.55μg·leaf-1)>木香(0.33μg·leaf-1)。乔木中枇杷单叶滞留PM10颗粒量最大,龙柏和大叶女贞滞留量相对较小,灌木中海桐明显高于其他树种。 2.4 6种绿化树种单株PM10滞留量 由图3可知,6种不同园林绿化树种单株PM10的滞留量在100.78~1153.28mg·plant-1。其中,大叶女贞单株滞留PM10量最大,达1153.28mg·plant-1,而木香单株滞留PM10颗粒量最小,仅为100.78mg·plant-1。6种绿化植物单株滞留PM2.5颗粒量的能力表现为:大叶女贞(1153.28mg·plant-1)>枇杷(1145.96mg·plant-1)>龙柏(480.47mg·plant-1)>桂花(470.08mg·plant-1)>海桐(400.22mg·plant-1)>木香(100.78mg·plant-1)。灌木中桂花单株PM10颗粒滞留量最大,海桐和木香滞留量较小。
3 结论与讨论
本研究对宿迁6种常见园林绿化树种滞留PM10能力进行了定性定量分析,结果表明:6种园林绿化树种单位叶面积滞留PM10颗粒量的能力表现为:枇杷(0.1642mg·cm-2)>桂花(0.1249mg·cm-2)>海桐(0.1181mg·cm-2)>龙柏(0.0936mg·cm-2)>大叶女贞(0.0702mg·cm-2)>木香(0.0340mg·cm-2);乔木中枇杷单叶滞留PM10颗粒量最大,龙柏和大叶女贞滞留量较小,灌木中海桐单叶滞留PM10颗粒量较大,桂花和木香滞留量较小,这与孙晓丹等的研究结果基本一致[13]。
6种园林绿化树种单株滞留PM10颗粒量的能力表现为:大叶女贞(1153·28mg·plant-1)>枇杷(1145·96mg·plant-1)>龙柏(480.47mg·plant-1)>桂花(470.08mg·plant-1)>海桐(400.22mg·plant-1)>木香(100.78mg·plant-1)。冠幅较大,株体较高的乔木单株滞尘量优于灌木的。这也说明,在滞尘效率方面还是应选择绿量大的乔木,特别在冬季,常绿阔叶乔林对降低绿地内PM10浓度的效果显著,同时在下层结合花灌木,能建立良好的生态微环境[14],对吸附空气颗粒物能到促进作用。本研究的时间段为1—3月,并非全年时间段,存在一定的局限性,还需今后进一步研究。
参考文献
[1]BECKETT K P,FREER-SMITH P H,TAYLOR G. Urban woodlands:their role in reducing the effects of particulate pollution[J].Environmental Pollution,1998,99:347-360.
[2]张衍燊,马国霞,於万,等.2013年1月灰霾污染事件期间京津冀地区PM2.5污染的人体健康损害评估[J].中华医学杂志,2013,93(34):2707-2710
[3]柴一新,祝宁,韩焕金.城市绿化树种的滞尘效应——以哈尔滨市为例[J].应用生态学报,2002,13(9):1121-1126.
[4]张桂芹,焦红云,齐鸣,等.济南市灰霾期大气复合污染特征分析[J].山东建筑大学学报,2012,27(1):84-87.
[5]屈海燕,陆秀君.沈阳市3条街道绿带PM10、PM2.5浓度特征及影响因素分析[J].西北林学院学报,2017,32(4):57-62.
[6]刘宇,王晓立,董蓉,等.采暖季4种结构的城市绿地对PM2.5和PM10的调控作用[J].生态环境学报,2017,26(12):2134-2139.
[7]陈玮,何兴元,张粤,等.东北地区城市针叶树冬季滞尘效应研究[J].应用生态学报,2003,14(12):2113-2116.
[8]徐伟嘉,李红霞,黄建彰,等.佛山市机动车尾气颗粒物PM2.5的排放特征研究[J].环境科学与技术,2014,37(3):152-158.
[9]王兵,张维康,牛香,等.北京10个常绿树种颗粒物吸附能力研究[J].环境科学,2015,(2):408-414.
[10]陈波,李少宁,鲁绍伟,等.北京西山冬季针叶树种叶片滞纳PM2.5功能研究[J].环境科学与技术,2018,41(6):28-33.
[11]王曉磊,王成.城市森林调控空气颗粒物功能研究进展[J].生态学报,2014,34(8):1910-1921.
[12]段嵩岚,闫淑君,吴艳芳,等.福州市11种绿化灌木春季滞留颗粒物效应研究[J].西南林业大学学报:自然科学版,2017,37(4):47-53.
[13]孙晓丹,李海梅,刘霞,等.不同绿地结构消减大气颗粒物的能力[J].环境化学,2017,36(2):289-295.
[14]吕铃钥,李洪远,杨佳楠.植物吸附大气颗粒物的时空变化规律及其影响因素的研究进展[J].生态学杂志,2016,35(2):524-533.
(责编:张宏民)
关键词:园林树种;滞留;PM10;宿迁市
中图分类号 X173 文献标识码 A 文章编号 1007-7731(2019)21-0078-03
近年来,随着现代工业的快速发展,城市内大气颗粒物浓度急速上升,导致雾霾天气频繁,城市环境问题日益严重。可吸入颗粒物(空气动力学直径小于10μm的空气颗粒物)是雾霾的主要成分之一,它能在空气中长期悬浮而不易沉降,并能诱发多种疾病[1],现已成为影响城市人居环境和居民身体健康的主要污染物之一。园林绿化树种具有改善环境、滞留空气悬浮颗粒物等多种功能[2-3],对减少可吸入颗粒物方面发挥着无法替代的重要作用[4]。目前,国内外许多城市已对滞留PM10开展了相关研究,主要集中在来源分析[5-6]、动态变化[7-8]、健康效益[9-10]等方面,而对于不同园林绿化树种滞留PM10能力差异的相关研究甚少,在苏北地区则几乎没有。为此,本研究对宿迁市常见的6种园林绿化树种滞留PM10能力进行了监测,重点对不同树种单位叶面积滞留PM10进行了定量定性分析,以期为科学指导绿地规划和缓解城市大气粉尘污染提供参考依据。
1 材料与方法
1.1 研究区概况 宿迁属于暖温带季风气候区,年均气温14.2℃,年均降水量910mm,年均日照总时数2291h。光热资源比较优越,四季分明,气候温和,太阳总辐射量约为117kJ·cm-2,全年日照数2271h。2019年1—3月,选择宿迁地区常见的6种园林绿化树种为研究对象,分别为龙柏、女贞、枇杷、桂花、木香、海桐(见表1),6种树种皆在宿迁学院内部,周边环境条件一致。
1.2 监测内容及记录指标 一般认为,15mm以上的降雨可将植物叶片上的灰尘淋洗干净[11]。如果进行实验时该地区没有自然降雨不足以冲洗叶面灰尘,可在采用装有蒸馏水的喷壶替代,使其达到零滞尘量。本研究每隔3d进行1次样本叶片的采集,共计7次。为保证样品采集尽量一致,采样时采取分层取样法,将树冠分为上、中、下3个部分,在各部位随机均匀取样,采集的叶片放于密封样品袋中带回实验室,避免震动。使用万分之一天平称取采摘的样品树种叶片以及样品袋的总重,采用C1-203手持式激光叶面积仪测量叶面积,重复3次取平均值。
1.3 数据处理
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式中:Y为叶面积总量(m2);H为树冠高度(m);D为树冠直径(m);S=D(H+D)/2,可根据表1中选树种的生态指标来求得,单位叶面积滞量用树种第21天的不同树种滞尘量。
1.3.2 统计分析 数据采用在SPSS 21.0软件分析,并用最小显著差数法(LSD)检测数据之间的差异性,图表采用EXCEL 2010软件绘制。
2 结果与分析
2.1 6种园林绿化树种滞留PM10时间变化规律 从图1可以看出,人工喷洗3d后,各树种滞留PM10的量较小,第2次采样以后,桂花、枇杷、龙柏的滞尘量变化明显,分别为第1次采样的358%、151%、246%,而大叶女贞、海桐和木香的变化较小,仅为前次采样的105%、126%、113%。这可能是由于桂花、枇杷、龙柏的叶表面有较多的凹槽,且枇杷有绒毛,在前期滞尘效果明显,而大叶女贞、海桐和木香叶片表面较为光滑,不易吸附空气颗粒物。随着采样次数的增加,6种园林绿化树种叶片的单位叶面积滞留PM10颗粒量都在不断上升,7次采样后,各树种的滞留量都趋于饱和。6种园林绿化树种的单位叶面积滞留PM10颗粒量的能力表现为:枇杷(0.1642mg·cm-2)>桂花(0.1249mg·cm-2)>海桐(0.1181mg·cm-2)>龙柏(0.0936mg·cm-2)>大叶女贞(0.0702mg·cm-2)>木香(0.0340mg·cm-2)。乔木枇杷滞留颗粒物量最大,大叶女贞和龙柏滞留量较小,灌木中桂花滞留颗粒物量最大,海桐和木香滞留量较小。
2.2 6种园林绿化树种单叶滞留PM10量 由图2可知,6种不同园林绿化树种单叶PM10的滞留量在0.33~10.06mg·leaf-1。其中,枇杷单叶滞留PM10的量大,达到了10.06μg·leaf-1,而木香单叶滞留PM10量最小,仅为0.33μg·leaf-1。6种绿化树种单叶滞留PM10颗粒量的能力表现为:枇杷(4.54mg·leaf-1)>桂花(2.96μg·leaf-1)>大叶女贞(2.20μg·leaf-1)>海桐(1.48μg·leaf-1)>龙柏(0.55μg·leaf-1)>木香(0.33μg·leaf-1)。乔木中枇杷单叶滞留PM10颗粒量最大,龙柏和大叶女贞滞留量相对较小,灌木中海桐明显高于其他树种。 2.4 6种绿化树种单株PM10滞留量 由图3可知,6种不同园林绿化树种单株PM10的滞留量在100.78~1153.28mg·plant-1。其中,大叶女贞单株滞留PM10量最大,达1153.28mg·plant-1,而木香单株滞留PM10颗粒量最小,仅为100.78mg·plant-1。6种绿化植物单株滞留PM2.5颗粒量的能力表现为:大叶女贞(1153.28mg·plant-1)>枇杷(1145.96mg·plant-1)>龙柏(480.47mg·plant-1)>桂花(470.08mg·plant-1)>海桐(400.22mg·plant-1)>木香(100.78mg·plant-1)。灌木中桂花单株PM10颗粒滞留量最大,海桐和木香滞留量较小。
3 结论与讨论
本研究对宿迁6种常见园林绿化树种滞留PM10能力进行了定性定量分析,结果表明:6种园林绿化树种单位叶面积滞留PM10颗粒量的能力表现为:枇杷(0.1642mg·cm-2)>桂花(0.1249mg·cm-2)>海桐(0.1181mg·cm-2)>龙柏(0.0936mg·cm-2)>大叶女贞(0.0702mg·cm-2)>木香(0.0340mg·cm-2);乔木中枇杷单叶滞留PM10颗粒量最大,龙柏和大叶女贞滞留量较小,灌木中海桐单叶滞留PM10颗粒量较大,桂花和木香滞留量较小,这与孙晓丹等的研究结果基本一致[13]。
6种园林绿化树种单株滞留PM10颗粒量的能力表现为:大叶女贞(1153·28mg·plant-1)>枇杷(1145·96mg·plant-1)>龙柏(480.47mg·plant-1)>桂花(470.08mg·plant-1)>海桐(400.22mg·plant-1)>木香(100.78mg·plant-1)。冠幅较大,株体较高的乔木单株滞尘量优于灌木的。这也说明,在滞尘效率方面还是应选择绿量大的乔木,特别在冬季,常绿阔叶乔林对降低绿地内PM10浓度的效果显著,同时在下层结合花灌木,能建立良好的生态微环境[14],对吸附空气颗粒物能到促进作用。本研究的时间段为1—3月,并非全年时间段,存在一定的局限性,还需今后进一步研究。
参考文献
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[12]段嵩岚,闫淑君,吴艳芳,等.福州市11种绿化灌木春季滞留颗粒物效应研究[J].西南林业大学学报:自然科学版,2017,37(4):47-53.
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[14]吕铃钥,李洪远,杨佳楠.植物吸附大气颗粒物的时空变化规律及其影响因素的研究进展[J].生态学杂志,2016,35(2):524-533.
(责编:张宏民)