城市園林植物滯納顆粒物研究

王婉清,樊蓓莉,蔡飛

(北京東方園林生態(tài)股份有限公司,北京 100015)

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城市園林植物滯納顆粒物研究

王婉清,樊蓓莉,蔡飛

(北京東方園林生態(tài)股份有限公司,北京 100015)

摘要：指出了空氣顆粒物是導(dǎo)致城市環(huán)境空氣質(zhì)量降低的重要污染物,城市中的植物在美化環(huán)境的同時,也能夠通過滯納顆粒物來改善城市空氣質(zhì)量。闡述了植物葉片通過滯留、附著和粘附作用清除空氣顆粒物的機理,分析了園林植物滯納顆粒物的效果與植物種類、群落類型、污染源遠近及季節(jié)的關(guān)系,并總結(jié)了植物葉片的微觀結(jié)構(gòu)、高度、傾斜角、冠層構(gòu)型以及葉綠素含量等因素對植物的顆粒物滯納能力的影響,以期為城市園林植物滯納顆粒物的研究提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：園林植物;顆粒物滯納量;滯納能力;影響因素

1引言

城鎮(zhèn)化建設(shè)的加快、長期粗放型的經(jīng)濟發(fā)展模式導(dǎo)致了城市空氣質(zhì)量的急劇下降。空氣顆粒物形成大氣溶膠的重要組分,其形式包括固體顆粒和液體顆粒。工業(yè)化、城鎮(zhèn)化進程導(dǎo)致植被面積急劇縮減,工業(yè)廢氣、尾氣以及建筑揚塵和農(nóng)業(yè)活動造成城市空氣顆粒物濃度增加,這些空氣顆粒物同時帶有重金屬、致癌物、細菌病毒等,威脅人體健康。由于植物葉片表面的特殊結(jié)構(gòu)(絨毛、蠟質(zhì)表皮等)可以滯納空氣中大多數(shù)的有害顆粒物,因此植物在城市空氣凈化過程中扮演著重要角色。

2植物滯納顆粒物作用機理

植物滯納顆粒物主要有3種方式,分別是滯留、附著和粘附,同時,植物在滯納顆粒物過程中,這3種方式常同時作用,但3種方式的滯納機理卻不同。

2.1滯留

受污染的固體顆粒物在傳播過程中需要通過風(fēng)的作用,而植物具有的茂盛枝葉則可以阻擋氣流,從而達到降低風(fēng)速的效果,當(dāng)風(fēng)速降低后,空氣中攜帶的顆粒物則會降落于葉片表面。Sharma等[1]研究指出,滯留或停著是植物滯納顆粒物的主要方式,但滯留于葉片表面的顆粒物會在風(fēng)力的作用下被再次吹起而重新進入空氣中。

2.2附著

由于植物葉片表面具有表皮纖毛、鉤狀或脊?fàn)铖薨櫟冉Y(jié)構(gòu),可使空氣中的顆粒物被截取并附著于葉片表面。劉璐等[2]研究發(fā)現(xiàn)葉片表面具有的細密茸毛會有利于植物滯納顆粒物。Freer-Smith等[3]研究發(fā)現(xiàn)葉表粗糙、表面具褶皺或呈溝狀的植物,其滯納顆粒物的能力更強。

2.3粘附

植物枝葉等組織可分泌出多種黏性液體,這些黏性液體能粘附空氣中的顆粒物,達到降低空氣中顆粒物含量的效果。房瑤瑤等[4]研究認為,除了蠟質(zhì)層、氣孔密度等葉片表面結(jié)構(gòu)對空氣顆粒物有滯納作用,松樹分泌的粘性物質(zhì)也對顆粒物有粘附作用。

3園林植物滯納顆粒物變化規(guī)律

3.1不同植物滯納顆粒物的規(guī)律

無論是喬木(闊葉樹或針葉樹)、灌木、草本植物,不同的植物個體之間滯納顆粒物的能力都存在較大的差異。李寒娥等[5]對佛山市15種綠化植物滯納顆粒物能力進行分析,發(fā)現(xiàn)不同植物間的顆粒物滯納能力差異顯著,其顆粒物滯納量相差高達3～5倍。

植物生活型不同,其顆粒物滯納量也存在差異,這主要是因為植物生活型不同導(dǎo)致植物顆粒物滯納能力及葉面積綠量不同。就年際滯納顆粒物量來說,喬木植物滯納顆粒物效應(yīng)最為良好,灌木植物次之,草本植物最小。

3.2不同類型綠地滯納顆粒物的規(guī)律

城市綠地植物群落結(jié)構(gòu)對綠地滯納顆粒物產(chǎn)生巨大的影響。研究表明,采用喬灌草相結(jié)合的復(fù)合型結(jié)構(gòu)綠地,其滯納顆粒物效率最大,而草坪由于結(jié)構(gòu)單一、立體綠量較少,其顆粒物滯納效果較差[6,7]。同時,在城市綠地面積明顯不足的情況下,采用垂直綠化對改善人居生態(tài)環(huán)境有著重要作用。呂東蓬等[8]發(fā)現(xiàn)爬山虎、云南黃馨和野薔薇三種垂直綠化植物具有較好的滯納顆粒物效果。

3.3隨污染源距離的變化規(guī)律

在不同的環(huán)境條件下,植物顆粒物滯納總量會發(fā)生明顯變化。Liu Rentao等[9]研究不同污染情況下植物滯納顆粒物效果,發(fā)現(xiàn)在中重度污染下,植物滯納顆粒物量明顯高于低污染情況下;而在距污染源距離上,距離污染源近的植物顆粒物滯納量明顯高于距離污染源遠的植物滯納顆粒物量。

3.4隨季節(jié)的變化規(guī)律

由于植物的生長態(tài)勢和葉片的密集程度受到了季節(jié)因素的影響,這直接導(dǎo)致了在不同季節(jié)植物的滯納顆粒物效應(yīng)存在差異。楊周敏[10]研究了不同綠化植物的滯納顆粒物效應(yīng)季節(jié)變化規(guī)律,發(fā)現(xiàn)植物在春季和夏季的平均滯納顆粒物量大于秋季和冬季的滯納顆粒物量,這可能是由于春夏季節(jié)空氣含塵量較多。

4影響植物滯納顆粒物能力的因素

4.1植物葉片表面結(jié)構(gòu)對其滯納顆粒物的影響

植物葉片表面含有表皮細胞、表皮毛、蠟質(zhì)層等結(jié)構(gòu),此類形態(tài)結(jié)構(gòu)決定著植物滯納顆粒物能力大小。房瑤瑤等對4個樹種葉片的顆粒物滯納量研究表明,具有形態(tài)結(jié)構(gòu)規(guī)則的蠟質(zhì)層和不具有表皮毛的葉片顆粒物飽和滯納量較低。

4.2植株高度對其滯納顆粒物的影響

葉片處于植物的不同高度、葉片的傾斜角會影響植物的顆粒物滯納效應(yīng)。高金暉等[11]對同株植物葉片不同高度滯納顆粒物量的比較發(fā)現(xiàn),處于低位的植物葉片其顆粒物滯納量明顯高于處于高、中位的植物葉片。Franke等[12]對城市街道草本植物顆粒物滯納作用進行研究,發(fā)現(xiàn)草本的高度對顆粒物數(shù)量有顯著影響,高于采樣高度中值的樣本的顆粒物數(shù)量高于低于中值高度的樣本。Beckett等[13]研究表明,各種植物由于葉表面特性、樹冠結(jié)構(gòu)、枝葉密度和葉面傾角不同,對大氣顆粒物的滯留能力存在很大差異。

4.3植物株型結(jié)構(gòu)對顆粒物滯納量的影響

植物株型結(jié)構(gòu)的不同會導(dǎo)致植物滯納顆粒物能力存在差異。樹冠茂密,枝葉適度緊密且葉量大的樹種,其植株滯納顆粒物能力一般大于葉量較小的植物,這種通過葉量積累實現(xiàn)的整體滯納顆粒物效應(yīng),甚至可以使一些葉片滯納顆粒物能力微弱的樹種借助充足的葉量表現(xiàn)出較強的植株滯納顆粒物能力[14]。

4.4葉綠素含量對滯納顆粒物能力的影響

葉綠素是光合作用中重要的光能吸收色素,其含量直接影響著植物的生長發(fā)育。黃宇軒[15]研究南方21種綠色植物葉綠素含量與滯納顆粒物能力關(guān)系發(fā)現(xiàn),葉綠素含量高的植物其滯納顆粒物能力相應(yīng)較強。

5結(jié)語

在生態(tài)園林城市建設(shè)過程中,園林植物作為其主體占據(jù)著無可替代的作用。而植物滯納顆粒物的功能僅是其中一個方面。植物滯納空氣顆粒物可有效改善空氣質(zhì)量,提升人居生態(tài)環(huán)境。

然而,目前對于植物滯納顆粒物的研究多集中于植物個體或群落,但是,城市總體顆粒物滯納效果與其植物系統(tǒng)有關(guān),因此,我們必須結(jié)合植物特性、PM2.5等顆粒物特性、氣象等因素,建立系統(tǒng)的城市園林植物顆粒物滯納能力評價模型,構(gòu)建城市園林植物滯納顆粒物體系,有效發(fā)揮植物滯納顆粒物效應(yīng),真正改善城市生態(tài)環(huán)境。

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[3] Freer-Smith P H,Holloway S,Goodman A.The uptake of particulates by an urban woodland:site description and particulate composition[J].Environmental Pollution,1997,95(1):27～35.

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[15] 黃宇軒.南方地區(qū)21種綠色植物葉綠素含量與滯塵能力關(guān)系試驗研究[J].湖南交通科技,2015(1):49.

中圖分類號：TU986

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-9944(2016)03-0085-02

通訊作者：蔡飛(1987—),男,湖北咸寧人,碩士,主要從事生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究工作。

作者簡介：王婉清(1990—)，女，山西太原人,主要從事生態(tài)修復(fù)技術(shù)研究工作。

收稿日期：2016-01-11