雅瑪里克山榆樹林葉片滯納PM2.5的能力研究

張凱迪 何秉宇 凱麗比努爾?努爾買買提 李惠玲

摘要：自執(zhí)行荒山綠化項(xiàng)目以來，烏魯木齊空氣質(zhì)量得到了明顯改善。本文以烏魯木齊荒山綠化典型雅瑪里克山榆樹人工林為研究對(duì)象，探索植物葉片大氣顆粒物滯納量在不同海拔樹木冠層內(nèi)的差異。研究結(jié)果可為干旱區(qū)城市森林凈化大氣顆粒物污染方面提供數(shù)據(jù)支撐。

關(guān)鍵詞：冠層;榆樹;PM2.5

Abstract：Since the implementation of the barren mountain greening project，Urumqis air quality has been significantly improved.In this paper，we studied the typical plantation of elm trees in Yamali Mountain in Urumqi barren mountains，and explored the differences in the amount of atmospheric particulate matter in plant leaves in the canopy of trees at different altitudes.The research results can provide data support for urban forests to purify atmospheric particulate pollution in arid areas.

Keywords：Canopy;Elm （Ulmus pumila）;PM2.5

隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速的發(fā)展、城市化進(jìn)程的加快以及能源消耗的不斷攀升，顆粒物已成為我國(guó)城市大氣的首要污染物。大氣顆粒物PM2.5由于其較大的比表面積極易附著大量有毒有害物質(zhì)，特別是重金屬元素和芳香烴類化合物，并且可以通過呼吸進(jìn)入肺泡，故而會(huì)對(duì)人體呼吸系統(tǒng)和心血管系統(tǒng)造成較為嚴(yán)重的傷害[1-2]。所以細(xì)顆粒物污染（PM2.5和PM10）因易引發(fā)居民呼吸道系統(tǒng)疾病而逐漸公眾日益關(guān)注的焦點(diǎn)[3]。陳瑋等[4]對(duì)東北地區(qū)城市同一降塵條件不同種針葉樹和不同降塵條件同種針葉樹的滯塵能力進(jìn)行研究。植物葉片表面特性和本身的濕潤(rùn)性具有很大的滯塵能力，當(dāng)含塵氣流經(jīng)過樹冠時(shí)，一部分顆粒較大的灰塵被樹葉阻擋而降落[5]。利用園林植物消減大氣顆粒物污染是提高空氣質(zhì)量的有效方法之一。

1 材料與方法

1.1 葉片采集

為了避免雨水對(duì)葉表面滯納大氣顆粒物的含量所造成的誤差，采樣時(shí)間開始為降雨后4d，之后每隔4d采樣觀測(cè)一次，連續(xù)采樣20d，共計(jì)5次。每次采樣至少采集3株胸徑、樹齡、樹高、生長(zhǎng)情況等基本一致的植株葉片。于樣樹樹冠2m、4m、6m部位及東、南、西、北 4個(gè)方向各采集健康成熟葉片20～40片，將采集的葉片迅速裝入保鮮袋中，并標(biāo)記采樣時(shí)間、冠層，樣品帶回實(shí)驗(yàn)室處理。由歷年雅瑪里克山各月氣候數(shù)據(jù)得知，7月的氣候條件最適合測(cè)定葉片的滯塵量。因此，本試驗(yàn)開展時(shí)間為2019-07-04～07-24。

1.2 單位葉面積顆粒物滯留量測(cè)定

將植物葉片置于盛有蒸餾水的500mL燒杯中，浸泡30min，然后用軟毛刷輕輕刷洗掉葉片上的附著物，最后用鑷子將葉片小心地夾出，放置在A4紙上晾干。用60℃下已烘干稱重的孔徑為2.5?m的微孔濾膜（M1）抽濾浸洗液，將過濾后的濾膜放入60℃的烘箱中烘干至恒重，在用萬分之一電子秤稱重（M2），2次質(zhì)量之差（M2-M1）即為各粒徑段的葉面滯留顆粒物量[6]。孔徑為2.5的微孔濾膜上的顆粒物分別視為PM2.5。將晾干的植物葉片放入掃描儀中掃描，再利用Image J軟件分析測(cè)定葉面積，記作A。

1.3 數(shù)據(jù)處理

運(yùn)用IBM SPSS Statistic 19軟件對(duì)榆樹在不同冠層的單位葉面積滯塵量進(jìn)行多重比較，采用Originpro 2018C軟件繪圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 樹冠不同部位高度葉片PM2.5滯納量

榆樹不同冠層部位葉片吸附PM2.5變化特征如圖1所示。整體而言，榆樹不同部位單位葉面積對(duì)PM2.5滯納量隨冠層的增加，其變化趨勢(shì)呈現(xiàn)一致性，即冠層2m處葉片對(duì)PM2.5的滯納量顯著高于4m和6m處葉片（P<0.05），而距地面4m和6m高度之間葉片對(duì)PM2.5滯納量沒有顯著差異。在樹冠不同高度2m、4m、6m處，南向樹冠單位葉面積PM2.5滯納量均較大;在樹冠高度2m和6m處，北向樹冠單位葉面積PM2.5滯納量則最小;而在樹冠高度4m處，西向北向樹冠單位葉面積PM2.5滯納量為較小值。

2.2 葉面PM2.5滯納量隨時(shí)間變化

不同冠層葉面PM2.5滯納量隨時(shí)間遞增表現(xiàn)出相似的變化規(guī)律（圖2）。各冠層高度葉片PM2.5滯納量均在雨后4d為最低值，雨后20d達(dá)到最高值。在雨后第4天不同冠層單位葉面積PM2.5的滯納量為2m>6m>4m，隨時(shí)間的推移其后不同冠層單位葉面積PM2.5的滯納量均為2m>4m>6m。雨后20d時(shí)，不同冠層單位葉面積PM2.5的滯納量增為最高值，表現(xiàn)為2m（2.62?m）>4m（2.41?m）>6m（2.37?m）?？梢?，隨時(shí)間變化，單位葉面積PM2.5滯納量逐步增多，在采樣最后階段達(dá)最高值。

3 討論

葉片對(duì)PM2.5的滯納量受樹冠不同部位的影響[7]。由數(shù)據(jù)直觀可知，樹冠單位葉面積PM2.5最大值為2m處，最小值集中在4m、6m處。造成該現(xiàn)象的原因可能是低層葉片距污染源較近容易受到地面揚(yáng)塵的影響，而高處葉片更容易受到強(qiáng)風(fēng)及其他外界因素的干擾，使已滯留的灰塵降落于地面，降低其滯塵量[8]。且東南向樹冠葉片對(duì)PM2.5的滯納量普遍高于西北向樹冠葉片對(duì)PM2.5的滯納量，這可能是因?yàn)檠篷R里山常年風(fēng)向?yàn)楸憋L(fēng)和西北風(fēng)的原因所致。張志丹等[9]研究發(fā)現(xiàn)，冠層的3個(gè)高度和東西南北4個(gè)方向的單位葉面積PM2.5的滯納量無明顯規(guī)律，但植物較低處葉片滯留的PM2.5量較大。本文在前人的研究基礎(chǔ)上針對(duì)單位葉面積對(duì)PM2.5的滯納量得出較為全面的結(jié)論，即由文中分析結(jié)果可知單位葉面積PM2.5的滯納量受冠層高度的影響達(dá)到顯著水平（P<0.05）。

4 結(jié)論

（1）隨著時(shí)間的推移，樹冠不同高度PM2.5滯納量逐漸增高，在雨后20d時(shí)達(dá)最高值。但樹冠不同高度PM2.5滯納量程度不同。距地面2m處榆樹葉片對(duì)PM2.5滯納量顯著高于4m和6m處，有顯著性差異（P<0.05）。（2）樹冠不同部位單位面積葉片PM2.5滯納量中，南向樹冠葉片對(duì)PM2.5的滯納效果最好，而北向樹冠葉片對(duì)PM2.5的滯納效果較差。這些結(jié)果可為荒山綠化建設(shè)和干旱半干旱地區(qū)的城市林業(yè)發(fā)展提供理論和實(shí)踐依據(jù)。

參考文獻(xiàn)

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收稿日期：2020-06-24

作者簡(jiǎn)介：張凱迪（1994-），女，漢族，碩士，研究方向?yàn)榄h(huán)境評(píng)價(jià)和城市園林對(duì)大氣顆粒物的調(diào)控機(jī)制。

責(zé)任作者：何秉宇（1961-），男，副教授，研究方向?yàn)榄h(huán)境科學(xué)方面研究。