景觀植物群落凈化能力對人體健康的研究

摘" " 要：為研究科學選擇和優化植物群落布局在提高空氣質量和促進人體健康方面的重要性，以北京市C13G1地塊城市公園為例，對不同園林植物對總懸浮顆粒物（TSP）的凈化能力及其與植物表面特性的關系進行研究，凸顯了植物群落在城市空氣凈化中的潛力，并提出了通過合理配置植物群落來改善城市空氣質量和減少TSP污染的方法，為城市綠化和公共健康領域提供了新的視角和科學依據，有助于制定更全面的城市綠化策略。

關鍵詞：景觀植物；城市公園；葉片滯留顆粒物；TSP

中圖分類號：X173" " " " " " " " " "文獻標識碼：A" " " " " " " 文章編號：1005-7897（2025）01-0178-03

0" 引言

在城市化進程中，空氣污染，尤其是總懸浮顆粒物（TSP）的影響，已成為威脅城市居民健康的主要因素。鑒于此，探索自然且可持續的空氣凈化方法變得尤為重要。景觀植物群落可以通過其葉面捕捉空氣中的顆粒物，這為空氣凈化提供了一種有效的方式。然而，關于不同植物群落空氣凈化效果及其機制方面的研究還相對有限。

本研究評估了北京市C13G1地塊城市公園植物群落對TSP的凈化能力及其對人體健康的影響，對城市綠化和空氣質量改善具有指導意義。本研究通過總結整理不同園林植物對TSP的凈化能力，以及其與表面特性之間的關系，并結合合理配置植物群落來改善城市空氣質量，減少TSP污染，從而促進人體健康和城市可持續發展。本研究旨在探究植物在降低城市大氣顆粒物濃度、改善空氣質量方面的能力。考慮到大氣顆粒物污染對人體健康的嚴重影響，本研究采用多種方法，如重量分析、顯微鏡觀察等，評估不同植物對大氣顆粒物的滯留能力。此外，本研究也關注植物對城市生態系統和環境可持續性的積極影響。研究結果將為改善空氣質量及促進人居環境提供科學依據，有助于解決城市大氣顆粒物污染問題。

1" 空氣污染及景觀植物群落凈化作用概述

1.1" 空氣污染問題突出

隨著我國城市化的發展和能源需求的增長，大氣污染問題尤其是TSP問題日益凸顯，直接影響居民健康[1]。北京市通過工業排放標準升級、交通限行、清潔能源使用及城市綠化加強等措施，逐步改善了空氣質量。然而，在季節變化尤其是秋冬季節，仍面臨PM2.5升高的風險。在這一背景下，研究和應用不同植被對TSP的滯留能力，成為提升城市空氣質量的關鍵手段。這不僅需要了解各樹種的滯留能力以優化綠化策略，還強調了選擇合適植物種類的重要性，旨在改善空氣質量和提高居民生活品質，為今后的城市綠化工作提供科學指導。

1.2" 景觀植物群落凈化作用

由于葉片本身構造有一定粗糙度和濕度，其表面可以吸附一部分空氣顆粒物[2]，世界上已經有許多國家通過植樹造林的方式增加森林植被，提高地表覆蓋率，有效降低空氣中顆粒物濃度，以達到凈化大氣的目的。不同植物對空氣顆粒物的滯留能力不同，目前對植物TSP滯留能力的研究仍存在進步空間。

2" 國內研究現狀

不同樹木、不同植被類型單位葉片面積滯留顆粒物量存在明顯差異，這可能與其枝干結構、葉面傾角、枝葉密度、樹冠總葉面積、樹冠形狀以及枝干分枝角度有密切關系。由于南北方城市的氣候特征、污染源排放狀況不同，南北方樹木滯留顆粒物的能力表現出一定的差異性[3]。目前，國內學者關于樹木滯留顆粒物的能力的研究大多集中在南方城市，對北方城市的研究偏少。

吳翠蓉等[4]的研究表明，這種差異性與植物的生長特性、葉片結構和表面積等因素密切相關。樹木通常具有較大的葉片表面積和更多的表面細胞，這使得其能夠更多地捕獲和儲存顆粒物，而草本植物的葉片較小，表面積有限，因此其吸附能力較弱。

多項研究結果強調通過合理選擇植物種類和培育健康的植被，可以更有效地減少空氣顆粒物對人類健康和環境的不良影響。未來的研究可以進一步深入探討植物與大氣顆粒物之間的交互作用，以更好地指導城市規劃和環境管理決策。

3" 研究區域概況

3.1" 自然地理

（1）地理位置。北京市地處中華人民共和國華北地區，坐標交匯于東經115°25′～117°30′，北緯39°26′～41°03′。北京市的地理位置賦予其政治、經濟和文化中心的重要性，同時，作為連接內蒙古高原及東北平原的戰略通道，北京市在歷史上扮演著樞紐的角色。

（2）植被類型。北京市的植被隨地形變化而變化。山區以溫帶落葉闊葉林和針葉林為主；山地植被覆蓋率較高，是北京市的重要水源涵養區；平原地區原來以溫帶草甸和草原為主，但由于長期的耕作和城市化，自然植被較少，主要是人工種植的樹木和農作物。

（3）氣候特點。北京市氣候明顯屬于溫帶季風氣候，四季分明。春季多風，夏季高溫且降水集中，秋季天氣晴朗、溫度適宜，冬季則干冷且少雪。這種氣候特點對農業生產周期、城市規劃以及居民生活有著深遠的影響。

3.2" 研究樹種選擇

本研究選擇研究樹種時，依據《北京市主要鄉土樹種名錄（2021版）》，并結合試驗地點園林樹木情況，共計篩選出7種植物進行滯留顆粒物能力的研究，探索不同樹木及不同生長型植物滯留顆粒物的能力差異，為城市園林植物選擇提供科學依據。

4" 數據來源及研究方法

4.1" 數據來源及分析

利用城市園林、葉面滯塵量等關鍵詞構建檢索[5-7]，分別從作物和園藝、植物凈化、葉片滯塵量等相關的學科領域對檢索結果進行限定，時間范圍從2001年1月至2021年12月[8-10]，以每5年為1個時間周期，最終通過excel分析，得到所選植物滯留顆粒物能力及差異，從而進行優化搭配，如圖1所示。

從圖1可看出，國槐滯留顆粒物能力較強，其葉片表面粗糙，具有較大的溝壑和蠟質層，這些特征使其能夠有效的吸附和滯留顆粒物。雪松滯留顆粒物能力較弱，其葉片表面相對光滑，氣孔較少，這限制了其滯留顆粒物的能力。國槐不僅滯留顆粒物能力強，還能適應多種土壤和氣候條件。因此，在污染較重的區域，優先選擇國槐等滯留顆粒物能力強的植物。另外，合理配置植物群落結構，采用多層次的植物配置，以增強整體滯留顆粒物的效果。在配置植物時，選擇葉片表面粗糙、有絨毛或褶皺、能分泌油脂的植物，這類植物滯留顆粒物的能力較強。同時，根據不同區域的環境特點選擇合適的植物種類，例如，在風沙較大的地區，可以選擇抗風沙能力強且滯留顆粒物效果好的植物。此外，在配置植物時，還要注重植物的多樣性和生態平衡，避免單一植物種類的過度種植。

4.2" 研究方法

本研究采用了實地觀測和室內模擬試驗相結合的方法。結果表明，城市地區的植被對細顆粒物（PM2.5）的吸附效果尤為顯著，可以降低其濃度。7種植物單位葉片滯留顆粒物量的測定如表1所示。結果顯示，不同類型的植被在吸附能力上存在一定差異，但總體上都可以有效地捕捉和存儲顆粒物。

此外，還研究了植被對不同顆粒物大小、形狀和化學成分的吸附效果。調查結果表明，植被對各種顆粒物都具有吸附潛力，不僅可以降低細顆粒物的濃度，還可以減少有害氣體的排放。數據采集分析如圖2所示。

5" 結果與分析

研究結果表明，不同樹種的葉片單位面積滯留顆粒物量存在差異，這一現象可能受到以下因素的影響：①葉片特征。樹種的葉片表面結構、氣孔密度、葉片形狀等因素可能影響其滯留顆粒物能力，具有較大表面積和絨毛的樹種可能表現更佳。②環境因素。周圍環境的濕度、風速和降雨量等因素，也可能對滯留顆粒物量產生影響。③樹種適應性。樹種的生態適應性和生長狀態可能影響其滯留顆粒物能力，需要進一步研究。

研究結果顯示，植被在凈化空氣中起關鍵作用，能有效吸附大氣顆粒物，改善空氣質量。本研究揭示了不同樹種在城市綠化中的凈化潛力，不僅為城市規劃和生態系統管理提供重要信息，還為制定全面的城市綠化策略提供了有益指導，有助于城市環境改善和生態保護。

本研究首次在北京市城市公園中對比分析了不同植物群落的空氣凈化能力，同時本研究還通過量化植物表面特性與TSP凈化能力之間的關系，為植物群落的選擇和布局提供了科學依據。此外，本研究還創新性地將植物群落的健康益處與其空氣凈化功能相聯系，為城市綠化和公共健康研究領域提供了新視角。研究建議在不同城市環境下擴大評估范圍，考慮氣象等因素，突出城市中綠色空間的必要性[11]。

6" 展望

（1）多樣性與適應性研究。未來的研究應聚焦于植物群落對氣候變化的適應性，這將指導綠化策略的制定。植物多樣性對氣候變化的響應方式表現為物種滅絕、適應性進化和改變分布格局。氣候變化直接或間接地改變植物-環境適應關系以及植物-植物的競爭關系。因此，了解植物多樣性的空間分布格局及生態適應機制對于預測未來氣候變化下植物多樣性的地理格局具有重要意義，同時將為生物多樣性保護與可持續利用提供重要支撐[12]。

（2）凈化效能監測。定期評估植物對空氣質量的長期影響，為城市綠化中植物的選擇和配置提供科學依據。

（3）健康效益定量研究。分析植物凈化效果與人體身心健康的關系。定量研究植物各器官、色彩、氣味等對人情緒、心理、生理方面的影響，以便更好地理解植物對公共健康的貢獻。

（4）政策制定與實踐應用。將研究成果轉化為政策，以促進城市可持續發展。《關于科學綠化的指導意見》從完善政策機制、健全管理制度、強化科技支撐、加強組織領導等方面，提出了引導和促進科學綠化的政策制度措施。此外，美國科學院發布的《中美可持續城市研究進展》報告中，海綿城市研究成果受到關注，顯示了研究成果在政策制定和實踐中的重要性。

綜上所述，未來的研究和實踐將在多樣性與適應性、凈化效能監測、健康效益定量研究以及政策制定與實踐應用等方面展開，以促進城市綠化的科學發展和可持續城市的進步。

7" 結語

本研究探討了北京市C13G1城市公園景觀植物群落的空氣凈化能力及其對健康的影響，發現特定植物群落能顯著限制TSP，減少空氣中的顆粒與有害氣體。本研究不僅揭示了不同樹種在滯留顆粒物能力上的差異，還強調了植被在城市空氣質量改善中的重要作用。通過優化植物配置，可以有效地改善城市空氣質量，對居民健康產生積極影響。因此，城市綠化策略的制定應綜合考慮樹種特性和環境因素，選擇合適植物和優化群落布局，以實現生態效益和可持續性的最佳平衡。同時，建議未來研究應關注植物群落多樣性與適應性研究、植物群落長期凈化效能監測、健康效益定量研究以及政策制定與實踐應用。

參考文獻

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基金項目：大學生創新創業訓練計劃基金、醫藝工融合交叉項目“景觀植物群落凈化能力研究——以北京市亦莊C13G1地塊城市公園設計項目為例”（R2023151）。

作者簡介：蘆雨晶（2005— ），女，漢族，山西太原人，本科在讀，研究方向為生物信息學。

通信作者：辜娟（1982— ），女，漢族，湖北潛江人，碩士研究生，高級工程師，研究方向為城市更新、可持續景觀設計、公共藝術。