園林植物滯塵效益研究進展

林星宇，李海梅，李彥華，徐 萌

(青島農業大學 園林與林學院，山東 青島 266109)

近年來，隨著城市化進程的加快，城市環境質量持續下降。在一系列的環境問題中，日益嚴重的霧霾天氣表現尤為突出，主要是可吸入顆粒物的污染，其主要成分為PM2.5，這些顆粒物含有大量細菌、病毒、致癌物質和重金屬，對人們的健康和生活造成了極大危害[1]。在城市園林綠化中，園林植物具有美化環境、保護環境和改善環境的作用，具有自凈能力和調節城市小氣候的能力。大量研究表明：植物的滯塵能力較強，能有效消除空氣中粉塵等顆粒物，對改善空氣質量、維護城市生態平衡等起著無可替代的作用[2]。因此利用園林植物滯留大氣顆粒物是提高空氣質量的有效方法之一。本文綜述了園林植物的滯塵能力及對不同粒徑顆粒物的吸附作用，以期為園林綠化植物的選擇與配置提供科學依據。

1 園林植物滯塵能力研究

目前，在對園林植物單位葉面積的滯塵能力研究中，一般從植物個體、不同類型植物和不同植物群落3個方面進行研究。但同種植物種類在不同的位點內的滯塵能力大小不同，這與周圍的環境條件有關。但是，在園林綠化時，除了應考慮植物種類的滯塵能力外，還應注意綠地結構包括喬、灌、草的搭配設計等因素，與植物個體滯塵能力研究相比，探索綠地結構整體對大氣顆粒物的消減能力具有重要意義。

1.1 不同植物滯塵能力的研究

不同植物的滯塵能力存在差異，范舒欣等[3]研究表明：8種常綠闊葉樹種的平均單位葉面積滯塵量為0.56～1.36 g/m2，均值為0.78 g/m2，具體表現為冬青衛矛>早園竹>膠東衛矛>碧竹>小葉女貞>小葉黃楊>金葉女貞>黃槽竹，且差異顯著。黃月明等[4]對南寧市14種常見道路綠化植物滯塵能力的研究表明：不同樹種的滯塵能力存在較大的差異，具體表現為朱瑾>扁桃>黃金榕>夾竹桃>小葉榕>垂葉榕>三角梅>黃素梅>黃槐>紅合歡>紅葉烏桕>木棉>紅花檵木>紅珊瑚。胡雪等[5]對通州區東郊森林公園不同樹種葉片滯塵能力的研究表明：喬木的滯塵能力表現為洋白蠟>國槐>香花槐>垂柳，灌木表現為玫瑰>榆葉梅>黃刺玫>金葉女貞，其中玫瑰的滯塵能力最高，金葉女貞的最低。張啟堯等[6]對校園內6種不同樹種的單位葉面積滯塵量的調查表明：其滯塵量由大到小表現為紫葉小檗>毛白楊>國槐>垂柳>黃刺玫>白丁香。李恩寶等[7]對臨安市8種綠化植物滯塵能力的研究表明：廣玉蘭、木荷的單位葉面積滯塵量較大，香樟、雷竹的滯塵能力相對較小。凱麗比努爾·努爾麥麥提等[8]研究了阿克蘇市街道綠地主要樹種的滯塵能力，結果表明：不同綠化樹種的單位葉面積滯塵量差異顯著，具體表現為二球懸鈴木>國槐>桑樹>新疆楊>圓冠榆>葡萄>梨樹>沙棗>櫻桃李>天山梣>垂柳，二球懸鈴木的滯塵量(9.15 g/m2)約為垂柳(3.29 g/m2)的3倍。

1.2 不同類型植物滯塵能力的研究

不同植物類型的滯塵能力存在較大差異，韓敬等[9]通過對臨沂市濱河大道主要綠化植物滯塵能力的研究表明：喬木>灌木>草本。但江勝利等[10]的研究結果則不同，認為灌木>草本>喬木。張家洋等[11]比較了20種城市道路綠地植物的滯塵能力，結果表明，闊葉灌木>常綠闊葉喬木>落葉闊葉喬木。高丹丹等[12]的研究表明：同一塵源不同樹種滯塵能力差異顯著(P<0.05)，其滯塵能力表現為：常綠灌木>落葉灌木>草本植物>常綠喬木>落葉喬木。郭暉等[13]與高丹丹的研究結果不同，認為常綠喬木>常綠灌木>落葉灌木>落葉喬木>草坪植物。

1.3 不同植物群落的滯塵能力的研究

羅曼[14]研究了綠地對大氣污染物的消減作用，結果表明：不同群落結構的綠地對大氣顆粒污染物的消減作用存在顯著差異，具有多層結構的喬-灌-草型綠地的消減效果最好；層次稍弱的喬-草結構、灌-草結構綠地的消減效果次之，之后為單一結構的喬木結構綠地，草坪的最差。陳博[15]研究表明：不同植物群落對大氣顆粒物的消減能力不同，具體表現為林地>草坪；針闊混交林>闊葉混交林和針葉混交林；喬灌草與喬草的配置方式差異不顯著。鄭少文等[16]對山西農業大學校園內的3種綠地類型對大氣顆粒物的消減作用表現為：喬-灌-草型綠地>灌-草型>單一草坪。李上志等[17]研究表明，交通綠地結構因素對城市滯塵能力差異明顯，交通綠化滯塵能力表現為：喬灌草>喬灌或灌草或喬草>單一類型的綠化。因此，在園林綠化中植物選擇除了考慮滯塵能力較強的植物種類之外，還應注重喬、灌、草的搭配，以便更好地發揮植物的生態效益。

1.4 不同位點植物滯塵能力的研究

于志會等[18]研究表明：同種植物在不同位點的滯塵能力表現為水泥廠>解放大路>鴻博御園>吉林農業科技學院>江南公園，這與植物所處的環境有著密切的關系，江南公園的綠化覆蓋率高，綠地管理養護到位，植物生長狀況較好，環境中粉塵含量較少；而水泥廠、吉林市解放大路的綠化覆蓋率較低，且車流量較大，環境中粉塵含量較多。王建輝等[19]對永川城區主要綠化植物的滯塵能力研究表明：不同功能區同種植物的滯塵量差異顯著，具體表現為：街道綠地>新興綠地>居住區>對照區。吳玉德等[20]對佳木斯市綠化樹種滯塵能力的比較表明：在道路上的滯塵能力高于其在校園內的滯塵能力；施工重地的滯塵能力遠高于其他功能區。阿麗亞·拜都熱拉等[21]對阿克蘇市5種常見綠化樹種滯塵規律的研究表明，同一樹種在城市不同功能區的滯塵能力不同，具體表現為：工業區>交通樞紐區>居民區>清潔區。阿衣古麗·艾力亞斯等[22]研究表明：13種試驗樹種的滯塵量都呈現污染區高于對照區的特征，由于水泥廠內粉塵排放量大，較大粒徑的顆粒物都較難擴散到高空而在本區域或附近區域沉降，只有粒徑較小的顆粒物能夠隨氣流遷移，沉降在清潔區等城市其他區域，由此可以推斷，樹種葉片的滯塵量都隨著空氣中粉塵含量的增多而增大。呂桂菊[23]對濟南市常用園林植物滯塵能力的研究表明：黃山欒在城市交通干道上單位葉面積滯塵量為12.35 g/m2，而在較為封閉的大學校園內黃山欒的單位葉面積滯塵量僅為4.23 g/m2，滯塵能力相差近3倍，形成差異的原因主要與植物周圍的環境條件有關。因此，在比較同種植物滯塵能力時，應考慮植物所處的環境是否相同，確保環境的統一。

2 園林植物對不同粒徑顆粒物的吸滯能力的研究

目前，在對園林植物對不同粒徑顆粒物單位葉面積的滯塵能力研究中，一般從不同粒徑顆粒的數量、質量、體積3個方面進行研究。以往對于不同粒徑顆粒物的研究多在其組成上，對于不同粒徑顆粒物的定量研究甚少，因此，從數量、質量、體積的多尺度對比研究對于園林綠化具有重要意義。

2.1 園林植物對不同粒徑顆粒物吸滯作用的質量對比研究

程雨萌等[24]對北京市5種典型植物的滯塵能力研究表明，不同植物對顆粒物的滯留能力有較大差異。滯留總懸浮顆粒物(TSP)的能力表現為：五葉地錦(42.93 μg/cm2)>紫薇(34.74 μg/cm2)>榆葉梅(20.10 μg/cm2)>月季(11.93 μg/cm2)>大葉黃楊(11.44 μg/cm2)。滯留PM5～10的能力大小順序為：月季(6.20 μg/cm2)>榆葉梅(5.36 μg/cm2)>紫薇(2.52 μg/cm2)>大葉黃楊(2.07 μg/cm2)>五葉地錦(1.52 μg/cm2)。滯留PM5的能力大小順序為：大葉黃楊(5.20 μg/cm2)>月季(4.50 μg/cm2)>紫薇(2.31 μg/cm2)>榆葉梅(1.48 μg/cm2)>五葉地錦(1.00 μg/cm2)。段嵩嵐等[25]研究表明：紅花檵木總滯塵、滯留粒徑小于10 μm和粒徑小于2.5 μm顆粒的量均最大，分別可達2.7484、2.1072、1.9805 g/m2；小臘最小，分別僅為0.5841、0.3969、0.2489 g/m2，兩者的極值分別相差4.2、5.3、8.0倍；不同樹種間總滯塵、滯留粒徑小于10 μm和粒徑小于2.5 μm顆粒的能力差異顯著(P<0.05)；在總滯塵方面，紅花檵木、灑金桃葉珊瑚、福建茶、黃金榕顯著高于其他樹種，滯留粒徑小于10 μm和粒徑小于2.5 μm顆粒方面，紅花檵木均顯著高于其他樹種，鵝掌柴和小臘的滯留能力均較弱，顯著低于其他9個樹種。吳艷芳等[26]對15種草本植物春季滯留顆粒物效應的研究表明：單位葉面積總顆粒物滯留量為0.7405～3.0838 g/m2，平均為1.5122 g/m2，其中麥冬最大，為3.0838 g/m2；其次為溝葉結縷草和海芋，分別為2.3621和2.2393 g/m2；芭蕉最小，為0.7405 g/m2；麥冬的滯留總顆粒物量是芭蕉的4.2倍；單位葉面積滯留粒徑<10 μm的顆粒物量為0.5887～2.3997 g/m2，平均為1.2354 g/m2；單位葉面積滯留粒徑<2.5 μm的顆粒物量為0.4602～2.1493 g/m2，平均為1.1303 g/m2；其中溝葉結縷草最大，為2.1493 g/m2；鶴望蘭最小，為0.4602 g/m2，差異顯著。

2.2 園林植物對不同粒徑顆粒物吸滯作用的體積對比研究

通過對不同植物對不同粒徑顆粒物滯留量的體積對比研究，可以進一步反映不同樹種滯留顆粒物能力的大小。園林植物對不同粒徑顆粒物的體積-粒度測定一般用粒度分析儀進行。趙松婷等[27]對北京市29種園林植物滯留大氣細顆粒物能力的研究表明：29種樹種滯留粗顆粒物(Dp>10 μm)的體積百分比平均為28.7%，一般在2.0%～70.3%之間，其中沙地柏滯留粗顆粒物的百分比最高，達到了70.32%；雪松次之，為60.58%，說明沙地柏和雪松滯留粗顆粒物的能力較強；而PM2.5對顆粒物體積的貢獻最小，29種樹種的滯留體積比在4.22%～26.14%之間，平均為15.0%。魏進華等[28]對吉林市6種道路綠化樹種葉片滯塵特性的研究表明：葉片滯留總顆粒物的體積由大到小依次為杏>金焰繡線菊>玫瑰>紫葉李>遼東丁香>紫丁香；樹種葉片滯留PM10體積由大到小依次為金焰繡線菊>杏>玫瑰>紫葉李>遼東丁香>紫丁香；樹種葉片滯留PM2.5體積由大到小依次為金焰繡線菊>杏>玫瑰>紫葉李>遼東丁香>紫丁香，說明植物對不同粒徑顆粒物的吸滯作用不同。彭丹等[29]對廈門市行道樹芒果和高山榕葉面塵理化特性的研究表明：高山榕葉面塵平均粒徑小于芒果，且葉面塵中PM2.5和PM2.5～10的體積分數大于芒果，表明高山榕比芒果更易吸附粒徑較小的顆粒物。

2.3 園林植物葉片對不同粒徑顆粒物吸滯作用的數量對比研究

園林植物對不同粒徑顆粒物的數量測定一般用圖像分析軟件進行掃描測定。孫曉丹等[30]對10種灌木樹種滯留大氣顆粒物的能力研究表明：PM10數量占顆粒物總數量的80%以上，其中PM2.5占顆粒物總數量的比例均在60%以上，說明PM2.5為PM10的主要成分。趙松婷等[31]對園林植物滯留不同粒徑大氣顆粒物的特征及規律研究得出：絳柳葉表面顆粒物數量顯著低于除銀杏之外的其他7種樹種，大葉黃楊、小葉黃楊和國槐葉表面滯留顆粒物的數量較多，并且顯著高于月季、銀杏和絳柳葉表面滯留的顆粒物數量。賈彥等[32]對7種綠化植物滯塵的微觀測定研究表明：植物滯留的粉塵主要是粒徑在0～10 μm范圍內的粉塵，其中粒徑在0～2.5 μm范圍內的粉塵顆粒數量約占50%，7種植物滯留粒徑小于2.5 μm的顆粒數量最多的是紅桎木，約占其葉表面粉塵顆粒數量的72%；最小的為女貞，約占42%。

3 研究展望

目前，對于園林植物的滯塵能力研究多集中在單位葉面積或者單株植物總的滯塵量的研究方面，對于更細小顆粒物如PM5、PM2.5的研究、滯納顆粒物的能力定量與定性研究、宏觀與微觀相結合的研究、不同群落結構(“喬-灌-草”、“喬-灌”、“灌-草”)對顆粒物的消減的測定研究較少；以往對于不同粒徑顆粒物的研究多在其組成上，因此在今后植物滯塵量的研究方面，應繼續深入研究，以期為園林植物的選擇與配置提供更合理的科學依據[33-35]。

園林植物對不同粒徑顆粒物的吸滯能力研究主要采用質量、數量和體積3種對比方法，體積和數量的觀測很難直觀和量化地評價植物的吸附效果，質量的對比更能直觀和量化地評價植物的吸塵效果，因此，研究方法和技術手段還有待進一步提高。在今后的研究中，可以將質量對比和體積分布結合起來進行分析，以便更準確地評價植物的滯塵能力[36-37]。