深圳市常見園林植物滯塵效應(yīng)研究

殷卓君 沈小雪 李瑞利 高輝輝 于凌云 周琳 吳海輪 曹燁

深圳市常見園林植物滯塵效應(yīng)研究

殷卓君 沈小雪 李瑞利 高輝輝 于凌云 周琳 吳海輪 曹燁?

北京大學(xué)深圳研究生院環(huán)境與能源學(xué)院, 深圳 518055; ?通信作者, E-mail: cykaiyang@163.com

以深圳市 6 種常見的園林植物為對象, 研究其單位面積滯塵量及其粒徑組成特征, 探究植物葉片表面的微觀形貌結(jié)構(gòu)以及滯留顆粒物的組分和分布特征, 分析氣象因子對植物滯塵的影響。結(jié)果表明: 1)6 種園林植物的單位葉面積滯塵量排序為黃金榕(0.74±0.21g/m2)>鵝掌藤(0.42±0.26g/m2)>對葉榕(0.24±0.26g/m2)>龍船花(0.20±0.07g/m2)>沿階草(0.18±0.10g/m2)>雞蛋花(0.15±0.10g/m2); 2)6 種園林植物滯塵以粒徑>10μm的顆粒物為主, 質(zhì)量占比為 59.21%~88.92% (黃金榕除外), 鵝掌藤對>10μm 顆粒物的滯塵能力最強(0.34± 0.20g/m2), 黃金榕對 3μm<<10μm (0.51±0.15g/m2)和 0.15μm<<3μm (0.14±0.07g/m2)顆粒物的滯留能力最強; 3)6 種園林植物葉表面的氣孔、褶皺、溝槽、絮狀凸起和絨毛等微觀形貌有利于葉片對顆粒物的截留, 葉片滯留顆粒物的元素組成主要為 O, Si 和 Al; 4)6 種園林植物葉表滯留的大顆粒物(>10μm)易受風(fēng)速和溫度的影響。研究結(jié)果對深圳市園林植物配置具有指導(dǎo)意義, 并可為通過植物滯塵效應(yīng)改善空氣質(zhì)量提供一定的理論依據(jù)。

單位葉面積滯塵量; 園林植物; 葉表面微觀結(jié)構(gòu); 顆粒物徑級; 環(huán)境因子

目前, 空氣顆粒物(particulate matters, PMs)是大多數(shù)城市的主要空氣污染物[1]。其中, PM2.5污染成為中國城市化發(fā)展面臨的嚴(yán)重環(huán)境問題之一[2–3]。PM2.5可以在大氣中長時間懸浮, 并通過大氣環(huán)流大規(guī)模擴散[4]。同時, 因其較大的比表面積, PM2.5容易滯留重金屬和有毒有機化合物, 進入人體呼吸系統(tǒng), 并可以通過血液滲入肺泡, 引發(fā)各種疾病(如心肺疾病、肺癌、過敏和腦損傷), 嚴(yán)重影響人類健康[5–6]。因此, 控制PM2.5濃度已成為城市發(fā)展急需解決的重要環(huán)境問題之一。

城市綠地可以滯留PMs, 進而有效地降低大氣顆粒的濃度, 可為改善城市空氣質(zhì)量和緩解大氣污染壓力提供一種有效的方法[7–9]。當(dāng)前, 對植物滯塵的相關(guān)研究以植物葉片滯塵特征為主[10–13]。由于不同植物的葉片形態(tài)特征各異, 葉片保留PMs的能力也因植物種類而異[14], 植物的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征, 如葉片的形狀、類型以及葉片表面是否被毛, 直接影響植物滯塵[15–17]。Guerrero-Leiva等[18]發(fā)現(xiàn), 具有粗糙葉面的植物比光滑的葉片表面滯留PMs的能力更強。樹冠結(jié)構(gòu)、枝條密度、葉面傾角及葉片的形態(tài)結(jié)構(gòu)特征是影響植物單位葉面積滯塵量的主要因素, 外界環(huán)境因子(水、風(fēng)向和風(fēng)速等)也會影響植物滯塵量[19–21]。Xie等[22]通過人工降雨模擬實驗發(fā)現(xiàn), 降雨對闊葉樹木葉片表面滯留PM2.5的沖洗效率比針葉樹更高, 并且高降雨強度會縮短葉片表面滯留PM2.5的循環(huán)周期。Beckett等[23]通過風(fēng)洞試驗發(fā)現(xiàn), 10m/s的風(fēng)速對松、柏樹、楓樹、白木和白楊滯塵均有促進作用。

深圳市具有豐富的植物資源, 其中常用的園林植物有750余種[24]。隨著深圳經(jīng)濟快速發(fā)展, 城市規(guī)模不斷擴大, 常住人口汽車保有量迅速增加, 霾天氣等生態(tài)環(huán)境問題隨之而來。當(dāng)前, 深圳市園林植物滯塵能力的相關(guān)研究主要關(guān)注單位葉面積滯塵量以及滯塵方式, 對植物滯塵粒徑組成、組分特征以及滯塵能力差異形成原因的研究存在不足[25–26]。本研究以深圳市6種常見園林植物為對象, 通過水洗脫粒徑分級法, 研究不同植物單位面積滯塵量及滯塵粒徑組成特征, 探究葉片表面的微觀形貌結(jié)構(gòu)、滯留顆粒物的元素組成和分布特征, 分析環(huán)境因子(溫度、濕度、風(fēng)速、風(fēng)向、PM2.5和PM10濃度)對不同植物滯塵特征的影響, 以期為城市園林植物的選擇提供科學(xué)依據(jù), 有助于指導(dǎo)合理配置園林植物, 提升城市空氣質(zhì)量。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

深圳市為亞熱帶海洋性氣候, 夏季高溫, 冬季溫暖, 氣溫年較差小。降水年際變化小, 季節(jié)變化大[27]。多年平均降雨量為1830mm, 每年4—9月的降雨量約占全年的85%。受地形影響, 降水量空間分布不均勻。地帶性植被代表類型為熱帶常綠季雨林型, 園林綠化植物多為常綠闊葉植物, 植物群落基本上是喬木、灌木與草本植物的組合[28]。本研究采樣地點位于深圳市南山區(qū)北京大學(xué)深圳研究生院校園內(nèi)(22°35′43.70″N, 113°58′21.11″E), 周圍5km內(nèi)無高污染行業(yè), 校園內(nèi)植被覆蓋率高, 車流量較小。

1.2 植物選擇和采樣方法

根據(jù)張哲等[29]對深圳市園林植物使用頻度的調(diào)查研究結(jié)果, 選取使用頻度大于50%的喬木、灌木和草本共6種常見園林植物。其中, 喬木包括對葉榕()和雞蛋花(), 灌木包括龍船花()、黃金榕()和鵝掌藤(), 草本為沿階草()。

采樣時間為2019年6月16, 20和27日, 3個日期采集的植物分別為龍船花和沿階草、黃金榕和鵝掌藤以及對葉榕和雞蛋花。喬木采取不同方位分層采樣方法, 每株喬木共12個采集點, 每個采集點獲取20片葉片。灌木采樣根據(jù)實際情況, 每株/叢灌木隨機選取4個采集點, 每個采集點獲取20片葉片。草本用等距采樣方法, 在1m×1m樣方內(nèi)均勻地分布9個采集點, 每個采集點獲取20片葉片。采樣日期的同步氣象數(shù)據(jù)來源于校內(nèi)E棟樓頂氣象監(jiān)測站, 空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)來源于距離研究樣地最近的華僑城監(jiān)測站(http://kqzl.meeb.sz.gov.cn/pages/szepb/ kqzl/TGzfwHjKqzlz sMain1.jsp)。

1.3 單位葉面積滯塵量測定

采用水洗脫法測量單位葉面積滯留的顆粒物質(zhì)量[30], 步驟如下。

1)通過水洗脫法粒徑分級測量, 得到樣品不同粒徑總滯塵量。將采集的完整葉片放入有蒸餾水的燒杯內(nèi)浸泡, 靜置2小時后, 用鑷子取出葉片并用洗瓶沖洗, 將洗液并入浸泡液中, 葉片自然晾干。對比預(yù)實驗中操作前后葉片表面掃描電子顯微鏡圖像, 發(fā)現(xiàn)經(jīng)2小時靜置浸泡和沖洗后, 葉片表面無顆粒物附著, 效果理想, 且未造成葉片結(jié)構(gòu)的物理損傷。沖洗液分別用已稱重的不同孔徑(10, 3和0.15μm)濾紙, 依次過濾, 然后將濾紙置于60℃烘箱24小時, 烘干后采用精度為 1/10000 的電子分析天平稱重。

式中,B1和B2分別表示空白實驗濾紙抽濾前后的質(zhì)量(g)。

式中,T1和T2分別表示實驗組濾紙抽濾前后的質(zhì)量(g)。

4)葉面積測定采用紙稱量法。取一張規(guī)則的面積1(m2)已知的 A4 紙, 稱取其重量1, 將葉片置于紙上, 用筆描出其輪廓, 然后沿著輪廓剪下, 稱取其重量, 通過計算質(zhì)量比得到待測葉面積(m2), 計算公式如下:

=/1×1, (3)

5)根據(jù)葉片面積計算單位葉面積對不同粒徑顆粒物的滯塵量C(g/m2):

C=/。 (4)

1.4 葉面形貌特征與組分分析

在收集好的葉子上, 避開主葉脈, 隨機從上、下表面切下 5mm×5mm 的樣片。將樣片置于 60℃的烘箱中 48 小時至其完全干燥。將樣片用導(dǎo)電粘合劑粘在樣品臺上, 用離子濺射儀(JEC-3000FC, 日本 JEOL 公司)濺射涂覆 Pt。在掃描電子顯微鏡SEM(7800F, 日本 JEOL 公司)下觀察葉子的表面形貌以及操作前后葉片表面滯留顆粒物的變化。

同步地, 對樣片進行 X 射線能譜(EDS)(INCA X-MAX, 英國 OXFORD 公司)掃描。通過面掃描, 分析葉片表面顆粒物的分布特征; 通過點掃描; 分析葉片上、下表面顆粒物的元素組成, 進而分析滯塵的來源。

1.5 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)均為平均值±標(biāo)準(zhǔn)差。使用 SPSS 17.0 軟件進行數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析。采用單因素方差分析法(One way-ANOVA)和多重比較法(DUNCAN), 分析常見園林植物單位葉面積滯塵量的差異顯著性以及不同植物滯塵粒徑組成的差異顯著性(<0.05)。采用Pearson 相關(guān)分析法, 分析環(huán)境因子對單位葉面積滯塵以及不同粒徑滯塵的影響。用 Origin 2017 軟件制圖。

2 結(jié)果與討論

2.1 深圳 6 種園林植物單位葉面積滯塵量及其粒徑組成特征

如表 1 所示, 深圳市 6 種常見園林植物單位葉面積滯塵量從大到小排序為黃金榕(0.74±0.21g/m2)>鵝掌藤(0.42±0.26g/m2)>對葉榕(0.24±0.26g/m2)>龍船花(0.20±0.07g/m2)>沿階草(0.18±0.10g/m2)>雞蛋花 (0.15±0.10g/m2)。黃金榕葉片單位面積滯塵量顯著高于其他植物, 大約為雞蛋花的 5 倍。在張麗華[31]對福州市主要綠地植物滯塵能力的研究中, 黃金榕滯塵能力(≥10g/m2)較強, 他們建議將黃金榕等灌木用于廊道綠化。因此, 黃金榕可以作為深圳市滯塵植物配置的候選園林植物。江勝利等[32]和Cai 等[33]發(fā)現(xiàn), 單位葉面積滯塵量常表現(xiàn)為灌木較高, 喬木次之, 草本最低, 本文單位葉面積滯塵量灌木(0.45g/m2)>喬木(0.20g/m2)>草本(0.18g/m2)的研究結(jié)果與此一致。原因可能是灌木整體上冠層葉片較密集, 且灌木的高度易于揚塵的阻滯[34–35]。并且, 與喬木和草本相比, 灌木滯塵量整體上相對穩(wěn)定, 受環(huán)境因素的影響較小[36]。

同種植物對不同粒徑顆粒物的單位葉面積滯塵量差異顯著(圖 1,<0.05)。植物滯塵以粒徑>10 μm 的顆粒物為主, 質(zhì)量占比為 59.21%~88.92% (黃金榕除外, 其對粒徑>10μm 顆粒物滯留的質(zhì)量占比為 14.72%, 見圖 1)。王琴等[37]研究表明, 武漢市15 種闊葉喬木滯留的顆粒物粒徑分布以大于 10μm的粗顆粒為主。這種現(xiàn)象可能是由不同粒徑顆粒物受氣象因子影響程度不同、葉片不同形貌特征滯塵能力有異以及粗顆粒物單位面積質(zhì)量更高等原因所致[38–39]。通常將 3μm<<10μm 的顆粒物劃歸為PM10, 0.15μm<<3μm 的顆粒物劃歸為 PM2.5[37–39]。本研究中, 龍船花、黃金榕、鵝掌藤和對葉榕更容易滯留 PM2.5, 沿階草和雞蛋花更容易滯留 PM10, 可能與其葉表面結(jié)構(gòu)[23]以及不同粒徑級別顆粒物的垂直分布相關(guān)[40]。其中, 黃金榕的 0.15μm<<3μm 單位葉面積滯塵量占其單位葉面積總滯塵量的67.23%, 大于其他兩個粒徑組分。段嵩嵐等[40]發(fā)現(xiàn)黃金榕對 PM2.5的滯塵量(1.77±0.80mg/片)可達(dá)到總滯塵量(2.71±0.87mg/片)的 65.33%, 說明黃金榕更容易滯留PM2.5。

表1 6種常見園林植物的單位葉面積滯塵量

說明: 上角標(biāo)不同的字母表示單位葉面積滯塵量差異顯著(< 0.05), 字母相同表示無顯著性差異。

不同植物對同粒徑級別顆粒物的單位面積滯塵量差異顯著(圖 1,<0.05)。6 種園林植物中, 黃金榕的 3μm<<10μm 和 0.15μm<<3μm 單位葉面積滯塵量最大值分別為 0.14±0.07 和 0.51±0.14g/m2, 而鵝掌藤對大粒徑顆粒物(>10μm)的滯塵能力最強。劉璐等[36]通過研究廣州市的園林植物, 發(fā)現(xiàn)鵝掌藤具有較明顯的滯留大粒徑顆粒物能力, 單位葉面積滯塵量為 0.25g/m2(>4.5μm)。這可能是因為鵝掌藤葉片表面的褶皺增大了葉片表面的粗糙度, 有利于粗顆粒物的附著[37]。

2.2 葉表形貌及其滯塵特征

深圳市 6 種園林植物的葉表形貌特征見圖 2 和表 2。6 種植物的葉表面均無氣孔分布。對葉榕葉片下表面有絨毛, 附著大量顆粒物。雞蛋花和龍船花葉表面結(jié)構(gòu)相似, 上表面具有深溝槽和絮狀凸起, 溝槽內(nèi)滯留較多顆粒物。沿階草葉片的上表面有條形凸起, 且凸起之間具有深槽; 下表面結(jié)構(gòu)較簡單, 呈現(xiàn)清晰的滯留顆粒物的包絡(luò)槽。黃金榕下表面具有氣孔密、氣孔開口大的形貌特征, 利于細(xì)顆粒物的滯留[35], 因此更容易滯留 0.15 μm<<3μm 的細(xì)顆粒物。鵝掌藤下表面有密集的褶皺和較深的溝槽間隙, 有利于大顆粒物附著[40], 因此對>10μm 大粒徑顆粒物滯塵能力較強。

綜上所述, 植物滯塵能力受葉表形貌影響, 葉表面的氣孔、褶皺、溝槽、絮狀凸起和絨毛有利于顆粒物的截留和滯留[21]。因此, 上述葉片微觀形貌特征可作為空氣顆粒物污染改善功能園林植物篩選的重要依據(jù)。此外, 密集的氣孔分布和較大的氣孔開口有利于細(xì)顆粒物的截留和滯留[12,36]。葉片表面褶皺密集以及較深的溝槽間隙利于粗顆粒物的附著, 絮狀凸起可以形成復(fù)雜的微結(jié)構(gòu), 容易滯留不同尺寸的小顆粒, 小顆粒可以容易地聚集成大顆粒[38]。因此, 可基于不同粒徑級別顆粒物的污染特征來配置適用的園林植物, 以期提高植物滯塵效果。例如, 將葉片表面氣孔密且氣孔開口大的植物種植于城市道路旁 PM2.5濃度較高的區(qū)域, 有利于改善該區(qū)域的空氣質(zhì)量[40]; 在以大粒徑顆粒物污染為主的區(qū)域, 可選用具有較深溝槽間隙且褶皺密集的植物。

2.3 葉片表面滯塵的元素組成

為了探明表面滯留顆粒物的元素組成及其分布特征, 對葉片的上下表面進行 X 射線能譜掃描分析, 結(jié)果見圖 3 和 4。對葉榕、雞蛋花和沿階草葉片的上表面褶皺中有較多的滯塵顆粒物, 龍船花、黃金榕和鵝掌藤葉片的上表面溝槽中有大量的滯塵顆粒物, 滯塵顆粒物主要聚集在鵝掌藤和黃金榕的氣孔以及氣孔間的溝槽中, 龍船花絮狀凸起和對葉榕絨毛中滯留大量的顆粒物, 沿階草下表面的褶皺中有部分滯塵顆粒物, 進一步說明葉表面的氣孔、褶皺、溝槽、絮狀凸起和絨毛有利于顆粒物的滯留。

表2 6種園林植物葉片表面微觀形貌特征

Kang[41]等發(fā)現(xiàn), 近年來珠江三角洲區(qū)域的大氣顆粒物污染主要來源為總懸浮顆粒物(total sus-pended particulate, TSP)。大氣顆粒物污染中, TSP的粒徑范圍為 10μm<<100μm[42]。本研究中, 深圳主要園林植物葉片滯塵以>10μm 的顆粒物為主, 質(zhì)量占比為 59.21%~88.92% (黃金榕除外), 說明園林植物滯塵粒徑與該區(qū)域大氣顆粒污染物的粒徑組成一致, 滯塵主要來源為 TSP (黃金榕除外)。同時, 能譜分析結(jié)果顯示, O, Si 和 Al 為園林植物滯塵的主要元素, 與 Bonifacio 等[43]TSP 金屬元素組成主要為Al, Fe, Mg, Zn 和 Cu (其中 Al 為首要組成元素)的結(jié)論一致。

此外, 我們發(fā)現(xiàn)只有黃金榕滯塵顆粒物的粒徑以 0.15μm<<3μm(0.14±0.07g/m2)為主, 質(zhì)量占比達(dá)到 67.14%。6 種園林植物葉片表面的能譜分析結(jié)果顯示, 黃金榕葉片的上下表面 K 含量最高, 分別為 0.43%和 0.39%。根據(jù) Huang 等[44]對深圳市 PM2.5顆粒物的分析結(jié)果, 金屬元素為主要污染成分之一, 其中 K 占比最高, 占總成分的 1.46%。本文研究結(jié)果與之有較好的一致性。

如圖 5 所示, 深圳市 6 種園林植物葉片上表面顆粒物元素組成的排序為 C(72.91%±12.72%)>O(21.82%±8.04%)>Si (2.62%±4.93%)>Ca (1.32%±1.80%)>K (0.82%±0.54%)>Cl (0.33%±0.32%)>Al (0.21%±0.11%)>S (0.12%±0.14%), 下表面顆粒物元素組成排序為 C (71.72%±13.02%)>O (23.74%±8.63%)>Si(2.21%±3.22%)>K (1.00%±0.82%)>Ca (0.62%±0.61%)>Al(0.52%±1.23%)>Cl (0.21%±0.32%)>S (0.13%±0.14%)。其中, C 和 O 含量最高, 其次是 Si, Al, Ca和 K。與上表面相比, 葉片下表面 O, K 和 Al 的占比相對增加, C, Si, Ca 和 Cl 的占比相對減少, S 的占比保持穩(wěn)定, 說明深圳市 6 種園林植物葉片上下表面對不同組分顆粒物的滯留存在差異。

植物葉片表面滯留顆粒物的物質(zhì)成分主要為石英(SiO2)、方解石(CaCO3)、白云石(CaMg(CO3)2)、食鹽(NaCl)、生石膏(CaSO4·2H2O)、熟石膏(2CaSO4·H2O)和赤鐵礦(Fe2O3)等[45]以及其他的污染物[46]。本研究中, 不同植物滯留顆粒物的元素組成與比例均存在差異(圖 5)。與其他植物相比, 對葉榕葉片表面滯留顆粒物中 Si 和 Cl 元素占比最高, 上表面 Si 和 Cl 占比分別為 9.12%和 0.82%, 下表面Si 和 Cl 含量占比分別為 13.62%和 0.73%。與上表面相比, 對葉榕葉片的下表面具有易滯留細(xì)顆粒物的絨毛, 石英、黏土礦物、方解石、鹽分等可能是其滯留細(xì)顆粒物的主要組分。沿階草葉片的上表面滯留顆粒物中 Ca 占比(5.32%)最高, 下表面滯留顆粒物中 Al 占比(3.62%)最高, 原因可能是沿階草接近地面, 易受地面揚塵的影響, 滯留來自土壤的顆粒物, 如黏土礦物等[47]。雞蛋花滯留顆粒物中 K 占比最高, 且上表面(2.42%)高于下表面(1.93%)。在雞蛋花和鵝掌藤葉片的上表面以及龍船花葉片的下表面檢測到 S。Kulmala 等[48]發(fā)現(xiàn)細(xì)顆粒物中硫酸鹽含量較高, 主要為來自揚塵的 K2Fe(SO4)2。據(jù)此推測, 本研究中雞蛋花的滯塵顆粒物可能主要來自揚塵。

2.4 環(huán)境因子對深圳 6 種園林植物滯塵的影響

植物葉片滯塵能力受當(dāng)時當(dāng)?shù)貧庀髼l件和空氣質(zhì)量的影響[36]。同步氣象參數(shù)(表 3)顯示, 本研究中植物滯塵采樣時降雨較多, 空氣濕度較大, 空氣質(zhì)量良好。環(huán)境因子與園林植物單位葉面積總滯塵量以及各粒徑級別單位葉面積滯塵量的相關(guān)性分析結(jié)果(表 4)顯示, 僅>10μm 的粗顆粒物單位葉面積滯塵量與溫度和風(fēng)速顯著負(fù)相關(guān)(<0.05), 說明葉表滯留粗顆粒物易受風(fēng)速和溫度的影響。賈彥等[38]發(fā)現(xiàn), 通過氣孔等結(jié)構(gòu)滯塵的葉片, 滯塵能力受環(huán)境因素的影響較小; 通過葉表面和纖毛滯塵的葉片, 滯塵能力受環(huán)境因素的影響較大。本研究中, 除黃金榕外, 其余植物易滯塵>10μm 的粗顆粒物, 且主要分布在葉表面絨毛和褶皺處, 因此容易受到風(fēng)速影響?？諝鉁囟扰c植物滯塵量間也存在顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系, 可能是由于空氣升溫會降低濕度, 進而導(dǎo)致滯塵量下降[49]。

表3 6種園林植物滯塵采樣時的氣象和空氣質(zhì)量參數(shù)

說明: 氣象數(shù)據(jù)來源于校內(nèi) E 棟樓頂氣象監(jiān)測站, 空氣質(zhì)量數(shù)據(jù)來源于距研究樣地較近的華僑城監(jiān)測站, 均為采樣前24小時內(nèi)數(shù)據(jù)。

表4 環(huán)境因子及園林植物滯塵特征的相關(guān)性分析

注: *表示在0.05水平(雙側(cè))上顯著相關(guān), **表示在0.01水平(雙側(cè))上顯著相關(guān)。

3 結(jié)論

本文通過野外采樣、實驗分析、顯微觀測和數(shù)據(jù)分析, 研究深圳市 6 種常見園林植物的滯塵能力, 分析污染物顆粒的粒徑和元素組成以及環(huán)境因子對植物滯塵的影響, 得到如下結(jié)論。

1)深圳市 6 種園林植物的滯塵能力排序為黃金榕>鵝掌藤>對葉榕>龍船花>沿階草>雞蛋花。

2)6 種園林植物的滯塵以>10μm 的粗顆粒物為主, 質(zhì)量占比為 59.21%~88.92% (黃金榕除外)。鵝掌藤對粗顆粒物的滯塵能力最強(0.34±0.20g/m2), 黃金榕對粒徑為 3μm<<10μm (0.51±0.15g/m2)以及 0.15<<3μm (0.14±0.07g/m2)顆粒物的滯留能力最強。

3)6 種園林植物葉片表面的氣孔、褶皺、溝槽、絮狀凸起和絨毛有利于顆粒物的滯留, 滯塵顆粒物的主要元素組成為 O, Si 和 Al。

4) 6 種園林植物葉片表面滯留的大顆粒物(>10μm)易受風(fēng)速和溫度的影響, 較小粒徑(3μm<<10μm 和 0.15μm<<3μm)的顆粒物受環(huán)境因子的影響較小。

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Study on the Dust Retention Effect of Common Garden Plants in Shenzhen

YIN Zhuojun, SHEN Xiaoxue, LI Ruili, GAO Huihui, YU Lingyun, ZHOU Lin, WU Hailun, CAO Ye?

School of Environment and Energy, Peking University Shenzhen Graduate School, Shenzhen 518055; ? Corresponding author, E-mail:cykaiyang@163.com

Taking six most common garden plants in Shenzhen were used as research objects,the amount of dust retention per unit leaf area and the particle size composition of dust were studied. The microscopic morphology and the structure of leaf surface as well as the composition and distribution characteristics of the retained particles were investigated. The influence of meteorological factors on the dust retention characteristics of plants was clarified. The results showed that: 1) The dust retention amount per unit leaf area of different plant types was(0.74±0.21 g/m2) >(0.42±0.26 g/m2) >(0.24±0.26 g/m2) >(0.20±0.07 g/m2) >(0.18±0.10 g/m2) >(0.15±0.10 g/m2). 2) The six types of garden plants were mainly composed of particles with particle size>10 μm. The weight of particles with size>10 μm accounts for 59.21%~88.92% (except for.) of the total weight..had the strongest dust-retaining ability for particles with size>10 μm (0.34±0.20 g/m2)..had the strongest dust-retaining ability for particles with size 3 μm<<10 μm (0.51±0.15 g/m2) and 0.15 μm<<3 μm (0.14±0.07 g/m2). 3) Stoma, fold, groove, flocculent protuberance and villi on the surface were conducive to the retention of dust. The main elements of the retained particles were O, Si and Al. 4) The large particles (>10 μm) detained by the leaves of the six garden plants were susceptible to wind speed and temperature. The results of this study can be used to guide the arrangement of garden plants in Shenzhen and provide a scientific evidence for the plant dust retention effect to improve air quality.

amount of dust retention per leaf area; garden plants; leaf morphological characteristic; particle size; environmental factor

10.13209/j.0479-8023.2020.096

深圳市科技創(chuàng)新委員會學(xué)科布局項目(JCYJ20170412150910443)資助

2019–12–03;

2020–02–21