青島市六種常綠灌木的滯塵效益分析

林星宇，李海梅，李彥華，吳玉梅

近年來，隨著城市化進(jìn)程的加快，城市環(huán)境質(zhì)量持續(xù)下降。在一系列的環(huán)境問題中，日益嚴(yán)重的霧霾天氣表現(xiàn)尤為突出，主要表現(xiàn)為可吸入顆粒物的污染，其主要成分是PM2.5，這些顆粒物含有大量細(xì)菌、病毒、致癌物質(zhì)和重金屬，對(duì)人們的健康和生活造成了極大危害。

眾所周知，園林植物可以滯留大氣顆粒物，提高空氣質(zhì)量，利用園林植物滯留大氣顆粒物是提高空氣質(zhì)量的有效方法之一。研究結(jié)果表明，無論是喬木、灌木還是草本植物，不同綠化植物滯塵能力存在顯著差異［1－4］。植物的滯塵能力主要與植物葉表面特性因素有關(guān)［5－10］，在北方城市中，常綠闊葉樹種較少，但對(duì)于綠化美化城市特別是豐富冬季景觀起到了非常重要的作用，目前對(duì)于園林植物滯塵的研究多集中在植物滯留總的大氣顆粒物方面，而對(duì)于植物特別是常綠闊葉灌木吸滯不同粒徑顆粒物的研究甚少，對(duì)不同葉表面結(jié)構(gòu)與不同粒徑顆粒物間的關(guān)系研究也處于探索階段，為此，試驗(yàn)對(duì)青島市6種常綠灌木的滯塵效益進(jìn)行了分析，以期為植物滯塵效益的進(jìn)一步量化提供依據(jù)。

1　材料與方法

1.1　材料

選取青島市城陽區(qū)具有代表性的道路（長城路、華城路、春陽路、明陽路、正陽路）綠地為試驗(yàn)區(qū)域，選擇生長良好的6種常綠灌木為研究對(duì)象，分別為大葉黃楊（Euonymus japonicus Thunb.）、金葉女貞（Ligustrum×Vicaryi Hort）、海 桐 ［Pittosporum tobira（Thunb.） Ait］、火棘［Pyracantha fortuneana（Maxim.）Li］、紅葉石楠（Photiniax fraseri）、日本女貞（Ligustrum japonicum Thunb.）。

1.2　方法

1.2.1樣品的采集 一般認(rèn)為，雨量達(dá)到15 mm以上，降雨強(qiáng)度在10 mm／h的降水，就可以沖刷掉葉片上的粉塵，然后植物重新滯塵［8］。分別從植物四周的上、中、下部隨機(jī)剪取植物葉片，每種植物選擇3株樣株，大葉30片左右，小葉40片左右，3次重復(fù)。于 3-5 月雨后每隔 4 d（即 4、8、12、16 d）采集一次葉子。

1.2.2滯塵量的測定 將植物葉片置于去離子水中浸泡2 h后，用軟毛刷刷洗葉片，并用蒸餾水清洗3次，將葉片夾出，放紙上晾干。將 10、5、2.5 μm 孔徑濾膜置于65℃烘箱烘干至恒重，將其用萬分之一分析天平稱重得到初始質(zhì)量，然后利用真空抽濾裝置對(duì)植物葉片沖洗液依次通過10、5、2.5μm孔徑濾膜進(jìn)行分級(jí)抽濾，得到載塵濾膜后烘干至恒重，濾膜兩次烘干后稱重得到的質(zhì)量差Δm即為不同粒徑范圍的顆粒物質(zhì)量，TSP為不同粒徑范圍顆粒物質(zhì)量之和。將晾干的葉片用便攜式葉面積儀Yaxin－1241分別測量每種植物的葉表面積（S），則△m/S即為該濾膜對(duì)應(yīng)粒徑范圍內(nèi)單位葉面積吸附顆粒物質(zhì)量（g／m2）［11］。

1.2.3葉表面結(jié)構(gòu)的測定 從樹體上剪取正常葉片，并立即將葉片封存于干凈塑封袋中以防擠壓或葉毛被破壞；用刀片沿著葉脈兩側(cè)的中部取5 mm×5 mm的組織塊，用2.5%戊二醛溶液固定4 h以上，抽真空。用pH 6.8的磷酸緩沖液沖洗2次，每20 min沖洗一次；配制50%、70%、80%、90%、100%的乙醇溶液進(jìn)行梯度脫水，每次10 min，最后用乙酸異戊酯進(jìn)行置換，共置換2次，每次10 min。將樣品放入干燥機(jī)進(jìn)行臨界點(diǎn)干燥，完全干燥后取出樣品進(jìn)行粘臺(tái)；鍍金，用掃描電子顯微鏡（JSM－7500F型）進(jìn)行觀察拍攝不同放大倍數(shù)下植物葉表面結(jié)構(gòu)照片［12］。

2　結(jié)果與分析

2.1　植物單位葉面積滯塵量研究

由表1可以看出，在6種灌木中，單位葉面積的滯塵能力為：大葉黃楊＞火棘＞金葉女貞＞日本女貞＞海桐＞紅葉石楠，單位葉面積的滯塵能力大葉黃楊能達(dá)到紅葉石楠的3.5倍左右。隨著時(shí)間的推移，單位葉面積的滯塵量在不斷增加，但日本女貞已達(dá)到了最大滯塵量。

表1　青島市6種常綠灌木滯塵能力 （單位：g/m2）

2.2　植物對(duì)不同粒徑大氣顆粒物滯塵能力研究

2.2.1灌木對(duì)PM10滯塵能力研究 由圖1可以看出，6種灌木葉片單位葉面積PM10吸附量不同，不同灌木對(duì) PM10吸附量在 0.095 4～0.245 4 g／m2，其中大葉黃楊、火棘、金葉女貞對(duì)PM10均有很強(qiáng)的吸附作用，海桐和紅葉石楠對(duì)PM10的吸附能力較差，大葉黃楊能達(dá)到紅葉石楠的2.5倍左右。總體表現(xiàn)為：大葉黃楊＞火棘＞金葉女貞＞日本女貞＞海桐＞紅葉石楠。

圖1　6種灌木PM 10單位葉面積滯塵量

2.2.2灌木對(duì)PM5滯塵能力研究 由圖 2可以看出，在6種灌木中，對(duì)PM5吸附能力表現(xiàn)為：大葉黃楊＞日本女貞＞火棘＞金葉女貞＞海桐＞紅葉石楠。不同灌木對(duì) PM5吸附量在 0.056 0～0.150 9 g／m2，大葉黃楊、日本女貞對(duì)PM5有較強(qiáng)的吸附能力，海桐和紅葉石楠對(duì)PM5的吸附能力較差。

圖2　6種灌木PM 5單位葉面積滯塵量

2.2.3灌木對(duì)PM2.5滯塵能力研究 由圖 3可以看出，在6種灌木中，對(duì)PM2.5吸附能力表現(xiàn)為：大葉黃楊＞海桐＞火棘＞金葉女貞＞日本女貞＞紅葉石楠。說明海桐對(duì)細(xì)小顆粒物的吸附能力較強(qiáng)。

圖3　6種灌木PM 2.5單位葉面積滯塵量

2.3　葉表面結(jié)構(gòu)與滯塵能力的關(guān)系

通過對(duì)6種灌木葉表面結(jié)構(gòu)的觀察，對(duì)其結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行分析，可以得到葉表面結(jié)構(gòu)與其滯塵能力的相關(guān)性，如圖4所示。大葉黃楊上表面較平整，具有較厚的蠟質(zhì)層和較小的疣狀突起，下表面氣孔開口較大且密集，可以滯留更多的大氣顆粒物，對(duì)總滯塵量和細(xì)顆粒物的滯塵量均較大；火棘上表面具線狀突起，下表面有葉毛，氣孔較大較密集，滯塵能力也較強(qiáng)；金葉女貞葉表面較光滑，氣孔密集，平整，對(duì)PM5～10的吸附量較大；海桐上表皮具有較厚蠟質(zhì)層，溝壑密集，下表皮氣孔較密集，開口較小，對(duì)細(xì)顆粒物PM2.5的吸附量較大；日本女貞葉表面粗糙，下表皮氣孔橢圓形較密集，開口較大，更容易吸附PM2.5～5的顆粒物；紅葉石楠上表皮較平整，具較淺線狀突起，下表皮氣孔較小，對(duì)總顆粒物和細(xì)顆粒物的吸附量均較低［13，14］。

圖4　6種常綠灌木葉表面掃描圖像

3　小結(jié)與討論

試驗(yàn)結(jié)果表明，6種灌木單位葉面積滯塵能力表現(xiàn)為：大葉黃楊＞火棘＞金葉女貞＞日本女貞＞海桐＞紅葉石楠。

6種灌木對(duì)PM10的滯塵能力表現(xiàn)為：大葉黃楊＞火棘＞金葉女貞＞日本女貞＞海桐＞紅葉石楠；對(duì)PM5的滯塵能力表現(xiàn)為：大葉黃楊＞日本女貞＞火棘＞金葉女貞＞海桐＞紅葉石楠；對(duì)PM2.5的滯塵能力表現(xiàn)為：大葉黃楊＞海桐＞火棘＞金葉女貞＞日本女貞＞紅葉石楠。說明大葉黃楊和火棘對(duì)不同粒徑的顆粒物均具有較強(qiáng)的吸滯能力，海桐對(duì)細(xì)小的顆粒物具有較好的吸滯作用。

研究表明，具有較好滯塵能力的植物往往表現(xiàn)為葉表面蠟質(zhì)層較厚，氣孔分布密集，葉表面粗糙，如大葉黃楊和火棘；葉表面光滑平整，氣孔較少的植物滯塵能力較差，如紅葉石楠；氣孔較密集，溝壑密集，開口較小，對(duì)細(xì)顆粒物PM2.5的吸滯量較大，這與孫曉丹等［15］的研究結(jié)果一致。試驗(yàn)只對(duì)植物單位葉面積的滯塵量進(jìn)行了研究，對(duì)單株滯塵量及其影響因素還有待進(jìn)一步研究。

參考文獻(xiàn)：

［1］戴希剛，張 振，曾長立，等.武漢市主城區(qū)綠化植物滯塵效應(yīng)研究［J］.湖北農(nóng)業(yè)科學(xué)，2016，55（9）：2279－2282，2286.

［2］楊靜慧.天津市10種常綠植物冬季滯塵量分析［J］.天津農(nóng)學(xué)院學(xué)報(bào)，2016，23（3）：86－89.

［3］李艷梅，陳奇伯，李艷芹，等.昆明10個(gè)綠化樹種對(duì)不同污染區(qū)的滯塵及吸凈效應(yīng)［J］.西南林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2016，36（3）：80－83.

［4］史琛媛，張玉梅，路亞星，等.保定市幾種常見綠化樹種葉片滯塵能力研究［J］.河北林果研究，2015，30（3）：289－294.

［5］陸錫東，李萍嬌，賀慶梅，等.宜州城區(qū)5種行道樹葉表面特征及滯塵效果比較［J］.河池學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，34（5）：37－43.

［6］劉 璐，管東生，陳永勤.廣州市常見行道樹種葉片表面形態(tài)與滯塵能力［J］.生態(tài)學(xué)報(bào)，2013，33（8）：2604－2614.

［7］李 辰.社區(qū)散生林木葉片滯留大氣顆粒物能力研究［D］.北京：北京林業(yè)大學(xué)，2014.

［8］么旭陽，胡耀升，劉艷紅.北京市常見綠化樹種滯塵效應(yīng)［J］.西北林學(xué)院學(xué)報(bào)，2014，29（3）：92－95.

［9］孫曉丹，李海梅，郭 霄，等.10種灌木樹種滯留大氣顆粒物的能力［J］.環(huán)境工程學(xué)報(bào)，2017，11（2）：1048－1049.

［10］王 兵，牛 香.北京10個(gè)常綠樹種顆粒物吸附能力研究［J］.環(huán)境科學(xué)，2015，36（2）：408－414.

［11］趙松婷，李新宇，李延明.北京市29種園林植物滯留大氣細(xì)顆粒物能力研究［J］.生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)，2015，24（6）：1004－1012.

［12］ 洪秀玲，楊雪媛，楊夢堯，等.測定植物葉片滯留PM2.5等大氣顆粒物質(zhì)量的方法［J］.北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2015，37（5）：147－154.

［13］劉 鵬.青島常見園林樹種葉表面結(jié)構(gòu)觀察［D］.山東青島：青島農(nóng)業(yè)大學(xué)，2016.

［14］ 朱 穎.武漢市南湖大道南側(cè)PM10、PM2.5及其重金屬污染特征［D］.武漢：華中農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014.

［15］孫曉丹，李海梅，孫 麗，等.8種灌木滯塵能力及葉表面結(jié)構(gòu)研究［J］.環(huán)境化學(xué)，2016，35（9）：1815－1822.