呼和浩特煉油廠5種主要綠化植物生態(tài)效益研究

金姍姍 王建光 呂小東 內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學生態(tài)環(huán)境學院 010019

工業(yè)區(qū)的綠地在吸收大氣污染物、提高空氣環(huán)境質(zhì)量上起著重要作用[1]。綠地的面積、規(guī)模、結(jié)構(gòu)、布局直接影響各種生態(tài)效益的發(fā)揮，是企業(yè)在綠地建設(shè)過程中應重視的問題[2-3]。當前，已經(jīng)有一些研究表明綠地生態(tài)效益可改善周圍大氣環(huán)境質(zhì)量[4-6]，中國石油呼和浩特石化公司廠區(qū)內(nèi)種植了大量植被，但其具體的環(huán)境效應和主要植被吸收SO2和滯塵效應并不清楚。針對這一問題，本文測定了廠區(qū)主要植物的光合效應，考察了其吸收SO2和滯塵的能力。

1 研究對象概況

中國石油呼和浩特石化公司位于內(nèi)蒙古自治區(qū)呼和浩特市賽罕區(qū)金橋經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)東南7.1km處，屬于燃料型煉化企業(yè)。廠區(qū)內(nèi)包括有各個工廠車間、辦公區(qū)和食堂等。其所處的呼和浩特市屬中溫帶大陸性季風氣候，四季氣候變化明顯，差異較大，其特點是冬季漫長嚴寒，夏季短暫炎熱，春秋兩季氣候變化劇烈。

2 研究材料和方法

2.1 研究材料

本研究于2011年6月對中國石油呼和浩特石化公司（簡稱為呼和浩特煉油廠）廠區(qū)內(nèi)數(shù)量最多的5種綠化植物進行了光和效應、蒸騰速率、SO2吸收率和滯塵能力的測試調(diào)研。5種植物分別為紫丁香（Syringa oblata）、旱柳（Salix matsudana）、新疆楊（Populus bolleana Lauche）、垂榆（Ulmus pumila var.pendula）、側(cè)柏（Platycladus orientalis）。

2.2 研究方法

（1）光合效應

在植物生長期利用LI-6400XT OPEN6.1型便攜式光合測定系統(tǒng)，選擇各層片的代表樹種(共5種)測定單位葉面積的凈光合速率和蒸騰速率。同一樹種選定3-5株長勢良好的標準木。由于樹體不同位置葉片所受光照強度不同，統(tǒng)一選擇樹冠外圍南側(cè)中部的同一位置葉片進行光合測定。每天7∶00-19∶00每間隔1h測定1次。根據(jù)各層片代表樹種測得的凈光合速率和光合作用方程式計算其單位葉面積每天的固碳釋氧量。

（2）SO2吸收

對廠區(qū)內(nèi)主要的植物進行采樣分析，采樣時間定在植物落葉前的9月進行，用BaSO4比濁法測定葉片含硫量[7-8]，同時在遠離園區(qū)的相對未污染處采集同類植被的葉片進行對比分析。

（3）滯塵量

一般認為15mm的雨量即可沖掉植物葉片的降塵，然后重新滯塵。因此采用重量法在植物完全展葉后的6月份，于大雨后的連續(xù)晴天從樹冠的內(nèi)外上下多點采樣。其中，闊葉樹種采20-30片葉(大葉10片左右)，針葉樹種采標準小枝250-300g，裝于自封袋中。樣品帶回實驗室用蒸餾水洗凈蒸干稱重。

3 結(jié)果與討論

3.1 CO2的消耗特性

廠區(qū)綠化帶植被的光合作用可以改善周圍大氣環(huán)境，降低大氣中的CO2的濃度。選擇廠區(qū)內(nèi)5種主要植物進行光合測試，結(jié)果如圖1所示。

由圖1可知，5種植物的凈光合速率日變化呈現(xiàn)出雙峰變化趨勢，午前的光合效率比午后的高。其中紫丁香、新疆楊和側(cè)柏的光合能力明顯高于垂榆和旱柳。上午11∶00和下午16∶00時，紫丁香出現(xiàn)了兩個峰值，分別為 11.36μmolom-2os-1和7.94μmolom-2os-1，上午的凈光合速率最大值比下午的高出3.42μmolom-2os-1。同時新疆楊、側(cè)柏、垂榆和旱柳也表現(xiàn)出同樣規(guī)律，上午新疆楊、側(cè)柏、垂榆和旱柳的最大光合效率值分別高于下午的最大值，分別高出0.76μmolom-2os-1、0.57μmolom-2os-1、4.41μmolom-2os-1和2.20μmolom-2os-1。其原因可能是因為光強度低于光飽和強度時，植被的凈光合效率逐步增加，但光強度高于光飽和強度時，植被的凈光合效率沒有增高，反而降低，而午后產(chǎn)生了一個新的凈光合效率最大值的原因是因為溫度等地表層各因素與植物自身對周圍環(huán)境適應性等的綜合影響。

3.2 氣孔導度和蒸騰速率變化

氣孔是植物葉片與外界進行氣體交換的主要通道，O2、CO2和水蒸汽等都通過氣孔擴散傳質(zhì)實現(xiàn)物質(zhì)的交換。植物在光照下進行光合作用，氣孔必須張開吸收CO2，但氣孔開張會加強蒸騰作用。因此，氣孔能根據(jù)環(huán)境條件的變化來調(diào)節(jié)自己開度的大小而使植物在損失水分較少的條件下獲取最多的CO2。而氣孔開度對蒸騰速率有著直接的影響。選擇呼和浩特市工業(yè)廠區(qū)綠化帶5種植物進行了氣孔導度與蒸騰速率的測定，結(jié)果如圖2和圖3。

由圖2和圖3可以看出，所選擇的廠區(qū)內(nèi)5種植物的氣孔導度和蒸騰速率變化規(guī)律基本相似，兩者之間有明顯的正相關(guān)性。其中紫丁香和側(cè)柏的氣孔導度和蒸騰速率變化均有明顯的雙峰特性，第一個峰值都出現(xiàn)在上午11∶00，第二個峰值分別出現(xiàn)在15∶00和16∶00，垂榆的第二個峰值比紫丁香的提前1h，這主要原因是不同種類的植物特性和對環(huán)境因素的應變有差異。旱柳和側(cè)柏的變化規(guī)律也基本相同，中午12∶00時，氣孔導度和蒸騰速率出現(xiàn)了唯一的最高峰值。新疆楊的氣孔導度和蒸騰速率變化規(guī)律較為相似，但不同于其他樹種的變化規(guī)律。新疆楊沒有明顯的峰值，10：00到13∶00時的氣孔導度和蒸騰速率都處于較高的峰值，且相對變化不大，同時在其他時間段內(nèi)，其凈光合速率能保持在較高的值。這說明新疆楊在該段時間內(nèi)，環(huán)境因子和葉片光合酶系綜合作用效果處于最佳狀態(tài)。

3.3 SO2環(huán)境效應影響

SO2是無色具有強烈刺激性氣味的氣體，SO2氣體的全球排放量已經(jīng)占全球排放有毒氣體總量的1/4，它是衡量大氣是否遭到污染的重要標志 。SO2被人體吸入后，在呼吸道黏膜表面與水作用生成亞硫酸，再經(jīng)氧化而成硫酸。因此，它對呼吸道黏膜具有強烈的刺激作用。此外，SO2還是造成酸雨的主要原因。采用廠區(qū)內(nèi)植被葉片進行SO2含量分析，可以獲得廠區(qū)植被對SO2的吸收凈化效應，結(jié)果如表1。

表1：廠區(qū)植被吸收SO2

如表1可見，廠區(qū)內(nèi)5種植物葉片中都檢測出S素，這說明在廠區(qū)內(nèi)合理種植植物不僅能美化環(huán)境，還可以凈化大氣環(huán)境中的SO2。在廠區(qū)內(nèi)布點監(jiān)測大氣中的SO2，6、7、8三個月的平均值為0.062ppm，這說明植物吸收大氣中的SO2后部分硫素轉(zhuǎn)化為了植物自身組織。從表1中還可以看出，紫丁香、旱柳、新疆楊、垂榆對大氣SO2的吸收能力相對更強，廠區(qū)近6000株樹可每年減少SO2約143.1kg。

3.4 滯塵環(huán)境效益影響

空氣TSP(懸浮顆粒物)的污染直接威脅著人類的健康。綠色植物可吸收空氣中的SO2等有害氣體，同時對粉塵有阻擋、吸附和過濾作用，能很好地凈化空氣。植物的滯塵能力已經(jīng)成為綠化樹種選擇的一個重要指標。對廠區(qū)內(nèi)的植被進行了滯塵分析，結(jié)果如圖4。

由圖4可以看出，廠區(qū)內(nèi)每類植物都有滯塵的能力，但滯塵量不同。其中新疆楊和側(cè)柏的滯塵量最大，分別為10.27g/m2和9.45g/m2，垂榆的滯塵能力相對較弱，為2.87g/m2。廠區(qū)內(nèi)新疆楊和國槐種植量最大，為4700株，其平均滯塵量為7.75g/m2。廠區(qū)內(nèi)每年至少可減少飄塵387.5kg，這將大大改善廠區(qū)內(nèi)大氣環(huán)境質(zhì)量，減少飄塵引發(fā)的疾病。

4 結(jié)論

（1）紫丁香、新疆楊、側(cè)柏、垂榆、旱柳等5種植物的光合效應、氣孔導度及蒸騰速率隨時間的變化規(guī)律基本一致，紫丁香、新疆楊和側(cè)柏的光合能力高于垂榆和旱柳，紫丁香上午的凈光合速率最大值比下午的高出3.42μmolom-2os-1；

（2）廠區(qū)內(nèi)5種植物中新疆楊、紫丁香、旱柳對大氣SO2的吸收能力更強，廠區(qū)近6000株樹每年可減少約 143.1kg SO2，減少粉塵約 387.5kg，這將大大改善廠區(qū)內(nèi)大氣環(huán)境質(zhì)量，預防疾病的發(fā)生。

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