基于有效降低PM2.5的園林植物選種對策研究

嚴有光

摘要：指出了PM_2.5超標(biāo)的新聞時常撥動人們敏感的神經(jīng)，全國190座城市的PM_2.5年均濃度平均為60.8μg/m³，其中PM_2.5年均濃度達到“國標(biāo)”35 μg/m³的城市僅18座，超標(biāo)城市占90%以上。多個省市因各種原因，導(dǎo)致PM_2.5嚴重超標(biāo)，其中保定、石家莊、菏澤、聊城等城市問題尤其突出。如何應(yīng)對日益突出的環(huán)境問題，成為擺在人類面前的刻不容緩課題，提出了利用園林植物有效降低大氣中的PM_2.5的對策，這既是園林部門的工作，也是園林人不可推卸的責(zé)任。

關(guān)鍵詞：細微顆粒物;園林植物;降低

中圖分類號：TU986

文獻標(biāo)識碼：A

文章編號：1674-9944（2018）04-0022-03

1 PM_2.5概述

1.1PM_2.5的含義

PM，是英文particulate matter（顆粒物）的縮寫。PM_2.5是由美國在1997年提出的，主要是為了更有效地監(jiān)測隨著工業(yè)化日益發(fā)達而出現(xiàn)的、在舊標(biāo)準(zhǔn)中被忽略的對人體有害的細小顆粒物。它指環(huán)境空氣中空氣動力學(xué)當(dāng)量直徑小于等于2.5μm的顆粒物，又稱可入肺顆粒物.能較長時間懸浮于空氣中，其在空氣中含量濃度越高，就代表空氣污染越嚴重。它對空氣質(zhì)量和能見度等有重要的影響。與大氣中其它粒徑較大的顆粒物相比，PM_2.5粒徑小，量大，活性強，易附帶有毒、有害物質(zhì)（例如有害氣體、有毒重金屬、有害微生物等）。PM_2.5在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，因而對人體健康和大氣環(huán)境質(zhì)量的影響更大。PM_2.5指數(shù)已經(jīng)成為一個重要的測控空氣污染程度的指數(shù)。

1.2

PM_2.5的來源

PM_2.5的來源主要通過兩種途徑，一種是自然源。自然界中的災(zāi)害事件，如火山爆發(fā)向大氣中排放了大量的火山灰;森林大火，燃燒物向大氣中排放的煙霧會將大量細顆粒物輸送到大氣層中。還包括植物花粉、孢子、細菌等。另一種是人為源。人為源包括各種燃料燃燒源，如發(fā)電、冶金、石油、紡織印染等各種工業(yè)過程，供熱、烹調(diào)過程中燃煤與燃氣或燃油排放的煙塵;各類交通工具在運行過程中使用燃料時向大氣中排放的尾氣和道路揚塵。

PM_2.5可以由硫和氮的氧化物轉(zhuǎn)化而成。人類對化石燃料（煤、石油等）和垃圾的燃燒造成這些氣體污染物的產(chǎn)生。有些國家，煤炭燃燒是家庭取暖和能源供應(yīng)的主要方式。經(jīng)常相對落后國家的柴油汽車也是顆粒物的來源。在室內(nèi)，二手煙是顆粒物最主要的來源。顆粒物的來源是不完全燃燒、因此只要是靠燃燒的煙草產(chǎn)品，一定會產(chǎn)生具有嚴重危害的顆粒物;焚燒冥紙和香、點燃蚊香都會產(chǎn)生有害的PM_2.5。

1.3 PM_2.5的危害

PM_2.5能被吸人人體，不易被阻擋。它通過鼻腔進入，經(jīng)過支氣管，再到達肺部，從而干擾肺部的氣體交換，引發(fā)哮喘、心血管病等方面的疾病。這些顆粒還可以進入人體血液當(dāng)中，部分有害氣體、重金屬等會溶解在血液中.對人體健康的影響就更可怕。而PM_2.5還可成為病毒和細菌的載體，為呼吸道傳染病的傳播推波助瀾。研究顯示，大氣中粒徑在2. 5μm以下的顆粒物.75%停留在肺泡內(nèi)。而人體呼吸系統(tǒng)是一個敏感并且復(fù)雜的環(huán)境系統(tǒng).顆粒物長期停留在呼吸系統(tǒng)內(nèi)，會讓呼吸系統(tǒng)不適，當(dāng)超過人體自身的免疫幅度就會引發(fā)炎癥。有害微生物、多環(huán)芳烴、油煙等致癌物質(zhì)被一起帶人體內(nèi)，造成更嚴重的危害。細顆粒物可以自由進入呼吸系統(tǒng).其他致病的物質(zhì)如細菌、病毒，來到呼吸系統(tǒng)的深處.造成感染。另一個間接的方式是，細顆粒物刺激呼吸道產(chǎn)生炎癥后，呼吸道釋放細胞因子引起血管損傷，最終導(dǎo)致血栓的形成。流行病學(xué)的調(diào)查發(fā)現(xiàn)，城市大氣顆粒物中的多環(huán)芳烴與居民肺癌的發(fā)病率和死亡率相關(guān)。

2 能降低PM_2.5植物種類的性狀

在大氣中的PM_2.5、PM₁₀， PM₁₀₀等顆粒物污染中，PM_2.5是影響最為突出的一個因素。實踐證明，人類單一依賴污染源治理的方法來解決環(huán)境問題.效果不顯著，而綜合利用各種手段，能更有效地治理PM2.-等造成的環(huán)境問題。其中借助自然界的綠肺一園林植物是緩解當(dāng)前大氣中PM_2.5污染壓力的有效途徑。

研究表明，一株植物的所有葉片表面積之和是它冠幅面積的20倍以上，這些葉片表面直接跟空氣接觸.一方面通過光合作用吸收大氣當(dāng)中的二氧化碳放出氧氣，另一方面能吸附灰塵;喬灌木能降低風(fēng)速，攔截顆粒物;葉面上生長的茸毛，能吸收、阻滯和過濾PM_2.5等污染物。植物葉片由表皮和葉肉兩部分組成。表皮細胞扁平，排列緊密，形成氣孔或向外突出形成毛茸。葉肉由柵欄組織、海綿組織和葉脈構(gòu)成。柵欄組織緊密排列呈柵欄狀，內(nèi)含較多的葉綠體。海綿組織細胞形狀多不規(guī)則，排列疏松，狀如海綿。葉脈為貫穿于葉肉間的維管束。這些組織，在主脈下方凸出部分通常較多而特別發(fā)達。因其表面這種結(jié)構(gòu)的特殊性，葉片可以有效吸收和凈化大氣中PM_2.5。植物葉片滯塵量越大.對大氣顆粒物的消減作用越強，降低PM_2.5作用越明顯。因此.葉片上有茸毛、產(chǎn)生分泌物、表面凹凸不平的樹種，吸附作用更明顯，降低大氣中的PM_2.5效果更好;葉片數(shù)量多、表面積大的品種，吸塵效果更好;常綠喬灌木由于一年四季葉片常在，吸附效果更好;闊葉喬灌木植物葉片表面積較大.滯塵量較好。

此外，就單個葉片而言，闊葉灌木與闊葉喬木幾乎滯塵效果相同。因此，常綠灌木植被的葉片滯塵效應(yīng)降低PM_2.5在城市環(huán)境污染研究中有重要意義，應(yīng)得到一定重視。如武漢市常見的綠籬樹種大葉黃楊，其葉片表面平滑、具厚層臘質(zhì)、氣孔凹陷.具備吸收大氣中PM_2.5的植被特征，但目前對其葉片降低PM_2.5效應(yīng)的認識仍較為粗淺。

3有利于降低城市大氣中PM_2.5植物種植結(jié)構(gòu)分析

PM_2.5作為一項城市環(huán)境監(jiān)測指標(biāo)，在我們國家提出來不久，所以它在學(xué)術(shù)領(lǐng)域的研究才開始起步，尤其在城市園林植物方面，可以說在我國城市植物對PM的影響還沒有形成專門的研究方向。那么目前主要是借鑒植物的滯塵效應(yīng)研究成果。盡管PM粒徑很?。ㄐ∮诨虻扔?.5 μm），但是它仍屬于大氣中的顆粒物.同樣具有顆粒物的性質(zhì).所以此借鑒有一定的應(yīng)用意義。

3.1 植物選擇的原則

3.1.1 堅持本土樹種和外來樹種相結(jié)合

只有自己生長良好的植物.才能發(fā)揮其生態(tài)效應(yīng)，吸收大氣中的PM_2.5顆粒物。在本地長期的生長過程中，逐漸適應(yīng)本地環(huán)境，會出現(xiàn)一批適應(yīng)性強、優(yōu)良性狀明顯、抗逆性好的主要樹種，這些樹種應(yīng)成為城市園林綠化的骨干樹種。除了大量應(yīng)用這些樹種外，還要嘗試引種一些已經(jīng)在外地被證明過對PM_2.5有明顯抑制作用的樹種.只有這樣的結(jié)合，才能豐富品種.穩(wěn)定樹木結(jié)構(gòu)，才能更有效地減少大氣中的PM_2.5顆粒物。

3.1.2 堅持常綠樹種與落葉樹種相結(jié)合

城市植物降低PM_2.5，凈化城市空氣的主要途徑是依賴植物葉片對PM_2.5吸收，對于落葉樹種，到了冬季，葉片枯黃脫落，發(fā)揮的生態(tài)作用會大大地減弱，尤其是吸收PM_2.5。所以綠化的主體應(yīng)該是常綠喬木。

3.1.3 堅持喬木、灌木、草坪相結(jié)合

不同的植物，在降低PM_2.5濃度方面能發(fā)揮不同的作用。像草坪在對付揚塵方面.效果就比喬木要好。

由北京林業(yè)大學(xué)環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院王毅力教授提供的實驗研究數(shù)據(jù)顯示，如果是喬木、灌木、草坪相結(jié)合的復(fù)層綠地，每年的滯塵量是公園式綠地的1. 52倍，是草灌木林的6.9倍，更是地被的39倍多。

3.2有利于降低PM_2.5的園林措施

3.2.1 豐富植物種類

PM_2.5的貢獻主體之一為城市，與自然園林生態(tài)系統(tǒng)相比，城市園林生態(tài)系統(tǒng)屬于人工生態(tài)，結(jié)構(gòu)簡單，生物鏈單一，屬于非常脆弱的一種生態(tài)系統(tǒng)，容易受外界環(huán)境的影響。每年要使用大量的化肥農(nóng)藥來維持城市園林植物正常生長，這種簡單粗暴的管理方式帶來的后果是養(yǎng)護成本高和增加環(huán)境的負擔(dān)。豐富城市種植的種類能夠提高城市園林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。植物生長穩(wěn)定.對環(huán)境的生態(tài)作用會更明顯，對PM_2.5的吸收作用更顯著。

3.2.2 增設(shè)道路綠化帶

道路綠化帶具有美化城市，消除道上司機視覺疲勞的作用，種植喬木綠化帶還可以改變道路的空間尺度，使道路空間具有良好的寬高比。此外，還有凈化環(huán)境作用，能滯塵，減弱噪聲。在車道之間建立大量的立體綠化帶，增加道路兩邊的綠化，可種植夾竹桃、黃馨、楊柳，冬季增加常綠樹種龍柏、爬地柏等，這些植物吸收二氧化硫和機動車尾氣的效果好，也有助于吸收PM_2.5。此外，將柏油路逐漸改成滲水的瀝青路也十分有利，在下雨天尤其有利于吸附PM_2.5。

道路綠化帶種植原則應(yīng)滿足以下要求：①道路綠化應(yīng)以喬木為主，喬木、灌木、地被立體種植。②道路綠化必須滿足行車視線和行車凈空要求。③種植應(yīng)適地適樹，優(yōu)先選擇本土樹種。④道路綠地應(yīng)根據(jù)需要配備灌溉設(shè)施;并與城市排水系統(tǒng)結(jié)合，防止綠地內(nèi)積水和水土流失。

3.2.3 充分利用立體空間

世界園林綠化建設(shè)的趨勢是向立體空間發(fā)展。不僅可以美化環(huán)境，更主要是可以立體地吸收PM_2.5，極大降低其在空氣中的含量。例如德國、日本，在地面上利用喬、灌、草的搭配進行立體種植，另外，還在房屋頂部、墻體周邊和高架橋立柱也進行了植物的種植。

每種植物都其生物學(xué)特性，因此處在不同生態(tài)的位置，占據(jù)一定的空間。因此，將喬、灌、草和地被等植物搭配種植，可以充分發(fā)揮植物的生態(tài)作用.同時合理利用空間。

除了將喬、灌、草、藤和地被植物搭配種植外，利用屋頂和墻體，也是很好的降低PM_2.5的種植形式。植物能有效地是吸附大氣中PM_2.5等有害顆粒物，起到凈化空氣的作用。大多數(shù)城市特別是特大型城市，中心區(qū)所缺少的正是植物。立體綠化是解決城市綠量不足.讓城市擁有更多的綠色。例如屋頂綠化，日本、新加坡在2000年后的新建建筑已做到100%的覆蓋率，相比之下，我國屋頂綠化只是城市少見的一道風(fēng)景。我國被譽為“世界園林之母”，有豐富植物資源，特別是藤木植物和地被植物，這些都是很好的立體綠化材料。如用來進行墻體、坡面和廊架綠化的植物有爬山虎、五葉地錦、金銀花、藤本月季、紫藤等多種;用來進行林間和坡面綠化的地被植物有花葉曼長春、白三葉、迎春花、鉆石月季。完全可以在樓頂進行屋頂綠化，形成空中花園、草坪等;墻體也可以種植一些藤類植物，尤其是在環(huán)路及主干道兩側(cè)。

目前，武漢市的常見城市綠化樹種中，應(yīng)用較多的有樟樹、桂花等常綠喬木，法桐、楊樹等落葉樹，杜鵑、小葉梔子等色塊植物，白三葉、美女櫻等地被植物，因吸收粉塵能力強，都能夠在一定程度上降低大氣中的PM_2.5，但其個體滯塵能力到底有多大，喬、灌、草結(jié)合模式如何搭配才能達到最佳效果.還有待通過進一步監(jiān)測和比對，對樹木花草治理PM_2.5的能力進行細化研究，優(yōu)選更多治理PM_2.5的植物高手。