10種亞熱帶綠化樹種凈化大氣能力初步研究

宋緒忠，楊 華，鄒景泉，余家中，潘忠民，葉華琳，姚 剛

（1. 浙江省林業科學研究院，浙江 杭州 310023；2. 浙江省淳安縣富溪林場，浙江 淳安 311700；3. 浙江大盤山國家級自然保護區管理局，浙江 磐安 322300）

大氣污染包括粉塵、煤、煙、飛灰、有機物顆粒、礦物質煙塵和大量的煤、石油未充分燃燒而遺留的殘渣等，以及硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氫化物、有機氯化物等，這些污染物大部分是由各種工業企業排放。隨著人們生活質量的提高，逐漸加大了對空氣質量的關注，國家也開展全面的大氣污染監測。城市綠化樹種在改善城市大氣質量方面發揮著巨大的作用，只是不同樹種凈化大氣污染能力是不同的，需要開展一定的篩選，使得城市綠化能達到最佳的生態功能[1]。很多學者已對城市植被凈化大氣污染物進行了研究[2～4]。本研究通過10種綠化樹種對大氣中的粉塵（Dust）、N、S、Cl等有害物質的凈化能力分析，篩選凈化大氣污染能力較強的樹種，以指導亞熱帶城市綠化樹種的選擇。

1 材料與方法

1.1 研究區概況

研究地點選擇在亞熱帶典型城市杭州市，市區中心位于30° 16′ N，120° 12′ E，屬亞熱帶季風性氣候，雨量充沛，全年平均氣溫17.5℃，平均相對濕度70.3%，年均降水量1454 mm，年均日照時數1765 h。

1.2 樣品采集

2010年9月，發生降雨量 > 15 mm后的第5天，選擇杭州市小和山高教園區采集香樟、廣玉蘭等10個綠化樹種，樹種生長生境基本一致。用高枝剪剪取約2 m高處樹冠東、南、西、北4個方向的樹葉（小灌木高度視其生長情況而定），每樹種3個重復，共200 ～ 500 g放入塑料袋中帶回實驗室。

1.3 測定分析

葉片全氮（TN）根據國標LY/T1228-1999進行測定，全硫（TS）根據國標LY/T1270-1999進行測定，全氯（TCl）根據國標LY/T1272-1999進行測定。

葉片滯塵試驗。采集樣葉用適量蒸餾水進行浸泡，浸泡過程中經常攪拌，以保證塵埃充分洗入水中。連續浸泡24 h后，用毛刷沖洗葉片，將終洗液用烘干稱重后的濾紙過濾，過濾完成，將濾紙與濾出物(塵埃)一同烘干至恒重后再次稱量，計算樣葉滯塵量。終洗后的樣葉經葉面積儀（Li3000C）測量各葉片面積、葉寬、葉長等指標，根據采樣葉面積求算單位葉面積滯塵量、葉片長寬比。

數據采用Excel2003、SPSS13.0軟件進行分析處理。

2 結果與分析

2.1 樹種生長及葉片特征

表1 參試樹種的葉片形態特征Table 1 Morphological characteristics of tested tree leaves

由表1可見，樹種葉片性狀存在較大差異，葉面積、葉長度、葉最大寬度最大的樹種都是廣玉蘭，是一般樹種的幾倍甚至幾十倍，有的樹種如杜鵑、廣玉蘭、樸樹葉片有附屬絨毛。

2.2 樹種葉片吸收有害物質凈化大氣能力比較

從4個凈化指標測定結果來看（表2），葉片單位面積滯塵量較高的樹種是：烏桕＜杜鵑＜樸樹，滯塵量較低的樹種是：三角楓＜桂花＜含笑；單位質量（或表面積）葉片中全氮含量較高的樹種是：三角楓＜含笑＜烏桕，含量較低的樹種是：桂花＜廣玉蘭＜銀杏；葉片中全硫含量較高的樹種是：香樟＜桂花＜銀杏，含量較低的樹種是：馬銀花＜含笑＜三角楓；葉片中全氯含量較高的樹種是：馬銀花＜樸樹＜杜鵑，含量較低的樹種是：桂花＜廣玉蘭＜銀杏，這與全氮含量的規律相一致。各樹種在滯塵和凈化氮、硫、氯等有害氣體時，表現出各自的特性，但也與林層中所處位置有關聯。

表2 各樹種凈化能力比較Table 2 Air purification capabilities of tested tree species

將4個凈化指標的測定結果進行聚類，分成4類：第一類是樸樹，四個指標都比較高；第二類是烏桕，全氮含量最高，其它指標也較高；第三類有香樟、三角楓、含笑、杜鵑，全氮含量較高；第四類有銀杏、廣玉蘭、桂花、馬銀花，全氮含量低，單位面積滯塵量較少。

對各測定指標進行相關關系分析（表 3），結果表明，葉片性狀間存在正的極顯著相關關系，葉片最大寬度與全氯含量存在負的顯著相關關系。各凈化指標之間不存在相關關系，因此在選擇樹種時，可以根據當地空氣特點，有針對性的進行選擇。

表3 各測定指標的相關關系Table 3 Correlations of determined indicators

2.3 常綠樹種與落葉樹種間的比較

將采樣的10個樹種分為常綠樹種（6種）與落葉樹種（4種），計算兩個分類的平均值。結果落葉樹種的各凈化指標平均值都比常綠樹種的高（表 4）。落葉樹種的單位面積滯塵量比常綠樹種的高0.64 g/m2，是常綠樹種單位面積滯塵量的140.86%，是4個指標中差別最大的一個指標，主要是樸樹的單位面積滯塵量特別大，將整個平均值拉大。落葉樹種的全氮含量比常綠樹種的高2.45 g/kg，是常綠樹種全氮含量的24.42%。落葉樹種的全硫含量比常綠樹種的高0.06%，是常綠樹種全硫含量的40.51%。落葉樹種的全氯含量比常綠樹種的高0.07 g/kg，是常綠樹種全氯含量的10.75%。

表4 常綠樹種與落葉樹種凈化指標的平均值Table 4 Means of air purification indicators of evergreen and deciduous tree species

2.4 喬木樹種與灌木樹種間的比較

將采樣樹種分為喬木樹種（5種）和灌木樹種（5種），計算各分類的平均值。總體來說（表 5），喬木樹種的單位面積滯塵量、全氮含量、全硫含量都比灌木樹種的含量高，但喬木樹種的全氯含量則比灌木樹種的含量低0.17 g/kg。喬木樹種與灌木樹種在凈化大氣污染時，表現出不同的能力，這與它們分布的高度不同有一定的聯系。

表5 喬木樹種與灌木樹種凈化指標的平均值Table 5 Means of air purification indicators of arbor and shrub tree species

3 討論

為了獲得清潔的大氣環境，除了采取各種措施盡量減少污染物的排放量外，利用植物體能夠吸附、積累及吸收轉化大氣污染物的特點來凈化大氣，并與一些工程措施相結合，既可起到美化、保護環境，又可以維持生態平衡。

（1）不同植物體內積累元素的能力是有差別的，這不僅反映在各種植物對大氣污染物所能容忍的濃度不同，而且各種植物生物學屬性如樹冠大小、葉面積大小及生物量的高低都決定著所能積累元素的場所和容量上的差異[1]。在大氣污染物濃度低于生理閾值水平時，植物對污染物的吸收會隨著污染物濃度的增加而增大，對于選擇吸收大氣污染物、凈化空氣能力強的植物尤其有著特殊的意義。就本研究的環境來說，未見有污染傷害，因此大氣污染物濃度應都低于各樹種的生理閾值水平，因此各樹種的比較有實際意義。從單個樹種測定結果來看，氮吸收最高的樹種是烏桕，最低的是桂花；硫吸收最高的樹種是銀杏，最低的是馬銀花；氯吸收最高的樹種是杜鵑，最低的是桂花；單位面積滯塵量最高的樹種是樸樹，最低的是三角楓。高教園區的樸樹表面蒙有一層黑色的塵埃，可能是一些氣體以氣溶膠的形式結合塵埃落在葉面上，加上樸樹葉片表面有絨毛，可以積累較多的塵埃，因此樸樹的單位面積滯塵量最高。葉片表面不光滑的樹種一般滯塵量會大一些[5～6]，但在本研究中，三角楓是單位面積滯塵量最低的，這與其生長在常綠樹種的下層有關，從上部降落的塵埃，被上層木遮擋，反而滯塵量低。

（2）將分析樹種進行分類，可以看出，喬木樹種的全氮含量、全硫含量、單位面積滯塵量都比灌木樹種的含量高，但是全氯含量比灌木樹種的含量低。因此在綠化配置時，上層木凈化效果差，可以安排凈化效果好的下層木，實現互相補充，既可達到物種多樣性，又可實現減少污染。另一方面，落葉樹種的各凈化指標平均值都比常綠樹種的高。陳芳和蘇俊霞研究了不同組成植物群落，滯塵功能有如下趨勢：落葉灌木 > 常綠灌木 > 綠籬 > 常綠闊葉喬木 > 針葉喬木 > 草本[7～8]，本研究中的滯塵能力比較結果與它相似。

（3）樹種吸收污染物的容量與當地空氣情況有關，而且受多因子的影響，本研究只是代表本地區的各樹種的表現，有可能有的樹種并沒有表現出最佳功能，因此還需要增加研究范圍，更全面的比較各樹種的凈化大氣污染能力。

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