基于扫描电镜定量评价植物滞留大气颗粒物能力

选择适合城市发展的、滞留颗粒物能力强的树种,可以为城市绿地规划、设计、建设提供重要依据。利用扫描电镜观测的图片定量评价园林植物滞留细颗粒物能力的方法,并对北京市常用园林乔木滞留颗粒物能力进行评价。结果表明:乔木单位叶面积滞尘量差异较大,落叶乔木银杏(1.619g·m~(-2))为绦柳(0.079 g·m~(-2))的20倍,常绿乔木雪松(3.405 g·m~(-2))是油松(0.663g·m~(-2))的5倍;比较植物整株滞尘量,单周滞尘量较多的植物有元宝枫、圆柏、银杏、臭椿、国槐、小叶朴、家榆、毛白杨、雪松、栾树和刺槐;比较植物单位叶面积每周滞留PM_(2.5)的质量,落叶乔木中,元宝枫(0.606 g·m~(-2))滞留PM_(2.5)的能力最强,滞留PM_(2.5)的质量是绦柳(0.016g·m~(-2))的38倍,常绿乔木中,雪松(0.144g·m~(-2))单位叶面积滞留PM_(2.5)的能力最强,是油松(0.077g·m~(-2))的20倍;对比整株植物每周滞留PM_(2.5)的质量,滞留PM_(2.5)质量较多的植物有元宝枫、柿树、国槐、银杏、臭椿、白玉兰、楸树、小叶朴、圆柏、杜仲、家榆、毛白杨、栾树、刺槐,整株树每周滞留PM_(2.5)质量均在10g以上,最弱的为紫叶李、碧桃、北京丁香、绦柳、山桃、丝绵木。     

北京市常用园林植物滞留PM_(2.5)能力的研究

为了研究常用园林植物滞留颗粒物的能力,选择北京市常用的园林植物种类作为研究对象,应用直接采样、电镜分析和统计分析的方法,对选定园林植物滞留颗粒物尤其是细颗粒物PM2.5的能力进行系统分析。结果表明:1)9种园林植物叶表面PM2.5的数量比占90%以上,体积比占20%以下。2)5种乔木单位叶面积滞留PM2.5的体积比较:国槐(Sophora japonica)钻石海棠(Malus yunnanensis cv.sparkler)银杏(Ginkgo biloba)杂交马褂木(Liriodendron chinense×L.tulipifera)绦柳(Salix matsudana f.pendula);4种灌木比较:大叶黄杨(Euonymus japonicus)小叶黄杨(Buxus microphylla)金叶女贞(Ligustrum×vicaryi)月季(Rosa chinensis)。通过方差分析发现,绦柳单位叶面积滞留PM2.5的体积显著低于其他8种树种,小叶黄杨、大叶黄杨、金叶女贞和国槐单位叶面积滞留PM2.5的体积显著高于其他几种树种。3)比较园林植物在不同高度单位叶面积滞留颗粒物的体积时,除绦柳以外,其余8种园林树种均呈现出下层叶片单位叶面积滞留颗粒物的体积要高于顶层叶片。4)与滞尘5d相比,滞留10d后9种园林植物单位叶面积滞留PM2.5的体积和数量均呈增加状态,增幅最大的是小叶黄杨,大叶黄杨次之,至于叶片持续滞留颗粒物多少天后达到饱和状态仍需进一步研究。5)结合植物滞留细颗粒物能力大小分析得出,植物叶表面不论是通过细胞之间的排列形成的沟槽还是通过各种条状突起、波状突起和脊状突起形成的沟槽,只要沟槽越密集、深浅差别越大,越有利于滞留细颗粒物,且叶表面有蜡质、腺毛等结构也有利于细颗粒物的滞留。     

15种草本植物春季滞留颗粒物效应研究

为了探讨城市草本植物在降低大气颗粒物(PM)的作用,选取福州市白马路常见的15种草本植物,采用滤膜分级过滤的方法,对其单位叶面积滞留总颗粒物量、粒径<10μm和粒径<2.5μm的颗粒物量进行测定,并结合叶面结构分析其滞留颗粒物的机制。结果表明:不同草本植物春季滞留颗粒物量的差异较大,相差3倍以上,其中麦冬的单位叶面积总颗粒物滞留量最大,为3.083 8 g·m~(-2),芭蕉最少,仅为0.740 5 g·m~(-2);草本植物叶表面颗粒物主要是细颗粒物;叶表面结构直接影响植物滞留颗粒物的量。     

城市环境中毛白杨和油松叶片表面颗粒污染物的观察

本文旨在观察北京地区不同环境中毛白杨和油松叶片表面颗粒污染物状况。选择毛白杨和油松分别代表阔叶乔木和针叶常绿树种。在2014年6、10月分别采集样品,利用环境扫描电镜和X-射线能谱仪对2个采样点2种树种叶表滞留的颗粒物进行了粒径与数量统计及来源解析。结果表明:PM2.5是毛白杨和油松叶表总颗粒物的主要成分,颗粒物主要滞留在毛白杨叶片的上表面和油松针叶的平面;在单位叶面积上,油松叶表面的颗粒物较毛白杨多;西直门样地叶表的PM2.5数量多于奥林匹克森林公园,10月份叶表滞留的颗粒物数量多于6月份。西直门样品除硅铝酸盐颗粒外还包括烟尘集合体和飞灰颗粒,且含有较多的S元素;与奥林匹克森林公园相比,PM2.5污染较重的西直门地区样品气孔较小、密度较大。      

6种植物叶片的滞尘能力与其叶面结构的关系

为研究不同绿化树种在单位叶面积上对于不同粒径颗粒物的滞留能力及叶表颗粒物粒度分布特性,分析叶表微观结构与滞尘能力的关系,以期为绿化植物选择及降低社区颗粒物污染提供依据。本实验以北京林业大学校园内社区绿化树种为研究对象,定量测量了6个常见树种的单位叶表面滞尘能力,并利用Mastersizer 2000对叶表滞留颗粒物的粒度分布特征进行分析,采用扫描电镜分析比较了各树种叶表面微观结构。结果表明:对于不同树种,在单位叶面积上所滞留颗粒物的能力方面有较大差异,滞留量由大到小依次为:油松>金银忍冬>大叶黄杨>暴马丁香>洋白蜡>元宝枫,油松的滞留颗粒物能力为元宝枫的44倍。在叶表颗粒物滞留粒径的分布方面,颗粒物主要粒径分布在10~50 μm,按照平均粒径(D50)从小到大的顺序为:元宝枫＜暴马丁香＜大叶黄杨＜洋白蜡＜金银忍冬＜油松。在比表面积大小方面,植物叶面滞留颗粒物从大到小的顺序为:元宝枫>暴马丁香>大叶黄杨>洋白蜡>油松>金银忍冬。植物叶表的滞尘能力与叶表气孔的数目及气孔是否开放无显著关系,而与植物叶表的气孔大小有关:对于气孔大的树种,滞尘能力相对较强。叶表微观性状对颗粒物滞留能力的影响排序为:分泌物>沟状组织>凹槽>褶皱>条状突起。依据不同绿化树种滞尘能力,提出树种选择建议,为科学合理的选择抗颗粒物污染树种提供基础。      

北京通州不同树种滞纳大气颗粒物的能力

【目的】研究不同树种在单位叶面积上对空气中PM10、PM2.5等颗粒物的吸滞量,可为挑选出更利于吸滞大气颗粒物的树种,降低大气污染程度提供借鉴参考。【方法】以北京通州大运河森林公园内7种常见园林绿化树种为研究对象,应用气溶胶再发生器(QRJZFSQ-I)对植物叶片在自然状态下的PM10、PM2.5的吸滞量进行定量研究,并对叶表面微形态特征进行分析。【结果】在不同试验树种中,对PM2.5的吸滞量均小于对PM10的吸滞量,且单位叶面积吸滞量较小的是毛白杨、榆叶梅,较大的是桧柏、油松。【结论】叶表较粗糙、气孔较多、开度较大的植物吸附颗粒物能力较强。而叶表面光滑、气孔较少或有特殊疏水结构的叶片,颗粒物不易附着,因而吸滞颗粒物的能力较弱。     

测定植物叶片滞留PM2.5等大气颗粒物质量的方法

以7种重庆市绿化基调树种为例,将滤膜过滤称质量优化为滤膜分级(10、2.5 μm)过滤称质量,并与数学比例关系换算相结合,建立了一种新的测定植物叶片滞留细颗粒物(PM2.5,直径≤2.5 μm)等大气颗粒物质量的方法。该方法不直接进行PM2.5的收集和称量,回避了单独采用滤膜过滤称质量时,由于PM10或PM2.5中粒径、质量极其微小的颗粒被滤掉而导致PM10或PM2.5不能完全被收集和准确称量的缺点。该方法所需仪器设备简单,普通实验室便具备,同时也克服了利用显微仪器观察并量算植物叶片滞留颗粒物的局限性。用通过120目筛的土壤样品进行准确性和稳定性检验,该方法准确可靠,具有可操作性。应用该方法测定了7种重庆市绿化基调树种叶片滞留PM2.5等大气颗粒物质量,为评价不同树种和林分结构的滞尘功能差别奠定了技术基础。      

北京城市森林公园不同树种吸附大气颗粒物能力

【目的】为了了解北京城市森林公园内不同树种对大气颗粒物的吸附能力,筛选出对大气颗粒物有较强吸附能力的绿化造林树种。【方法】选取奥林匹克森林公园内的10个树种,应用气溶胶再发生器测算单位叶面积对不同粒径颗粒物(TSP、PM10、PM2.5和PM1.0)的吸附量,并用扫描电镜获取各树种的叶片表面形态特征。【结果】不同树种单位叶面积对颗粒物的吸附能力存在显著差异,整体表现为针叶树种高于阔叶树种。其中对TSP的吸附能力较强的是油松和白杄,较小的是紫丁香和毛白杨;对PM10吸附能力较强的是白杄、油松,较小的是紫丁香和毛白杨;对PM2.5吸附能力较强的是白杄、油松,较小的是毛白杨和榆叶梅;对PM1.0吸附能力较强的是白杄、油松,较小的是毛白杨和榆叶梅。【结论】针叶树种中,叶表面存在深浅差异明显的细密沟壑以及密集的气孔、绒毛等更有利于叶片对颗粒物的吸附;反之叶表面较为平滑,无明显起伏,不利于吸附颗粒物。总体而言,叶表面具有大量沟槽、气孔的针叶树种较阔叶树种具有更高的吸附量和吸附能力。对大气颗粒物的吸附作用的绿化造林可以优先考虑针叶树种如白杄、油松等。研究结果为揭示不同树种吸附大气颗粒物的机理及合理选择公园绿化树种提供参考。     

中亚热带绿化植物滞留颗粒物效应

为了探究中亚热带地区绿化植物滞留空气颗粒物的能力,选取8种绿化树种,利用空气气溶胶再发生器（QRJZFSQ-Ⅱ）和便携式叶面积仪（LI-3000C）测定不同树种单位叶面积对空气总悬浮颗粒物（TSP）、PM₁₀、PM_2.5、PM₁的滞留量。结果表明:1）8种绿化植物单位叶面积对不同粒径颗粒物的滞纳量存在较大差异,南天竺、观音草和麦冬单位叶面积颗粒物滞留量较大,桂花、香樟、红花檵木和小叶女贞滞留量中等,广玉兰滞留量较小。2）供试植物叶片滞留的颗粒物以PM₁₀为主,占TSP组分的34.27%~78.58%;PM_2.5次之,占TSP组分的9.8%~35.78%;PM₁最小,占TSP组分的0.88%~13.63%。3）不同生活型的植物单位面积滞留TSP、PM₁₀、PM_2.5量存在显著差异,灌木与草本植物单位叶面积TSP、PM₁₀滞留量平均值均大于乔木,其中草本TSP滞留量的平均值比乔木高出65%,PM₁₀滞留量的平均值比乔木高出73%。4）广玉兰叶片的蜡质结构不利于大粒径颗粒物的滞留。植物叶表面的瘤状或条状突起形成的沟槽沟壑的粗糙表面有利于颗粒物滞留,如麦冬对TSP、PM₁₀滞留量最大,分别为9.62 g·m^-2和7.47 g·m^-2。     

9个园林树种叶片表面吸附颗粒物特点及其滞留重金属能力

【目的】分析常见园林树种叶片表面的微形态结构、吸附颗粒物的粒径分布及滞留重金属能力,为选择和配置园林树种以改善我国空气环境质量提供科学依据。【方法】对垂柳(Salix babylonica)、油松(Pinus tabulaeformis)、紫叶李(Prunus cerasifea)、榆树(Ulmus pumila)、紫荆(Cercis racemosa)、国槐(Sophora japonica)、银杏(Ginkgo biloba)、大叶黄杨(Euonymus japonicus)和白蜡(Fraxinus americana)9个园林树种的叶片进行低温冷冻干燥处理后,采用扫描电镜扫描其表面及滞留颗粒物的形态,以能谱仪测定叶片表面滞留的重金属成分,分析叶片表面微形态结构与滞留颗粒物的关系。【结果】在北京市六郎庄桥区域,大气中的颗粒物主要附着在绿化带园林树种叶片上表面,且以吸附可吸入颗粒物(PM10)为主;不同园林树种单位叶面积滞留大气颗粒物总数排序为大叶黄杨白蜡紫荆国槐油松银杏榆树垂柳紫叶李;银杏、紫荆和油松叶片表面具有较深且宽的沟槽,大叶黄杨和白蜡叶片表面具有蜡质结构,国槐叶片上表面具有较浅的波浪状突起和较短而稀疏分布的表皮毛,有利于大气颗粒物滞留;除紫荆和油松外,其他树种叶片上表面滞留细颗粒物(PM2.5)的能力明显高于下表面;9个树种叶片上表面的PM2.5/PM10平均值高于下表面。各树种叶片上表面吸附铝、铜、锌、砷和镉等重金属元素较多,吸附钛、铬、镍和铅等重金属元素较少。相关性分析结果表明,叶片表面滞留的锌含量与铜和砷含量呈显著正相关(P0.05)。【结论】银杏、紫荆和油松叶片表面具有大量较深且宽的沟槽,大叶黄杨和白蜡叶片表面具有蜡质结构,国槐叶片上表面具有较浅的波浪状突起和较短而稀疏分布的表皮毛,均有利于吸附大气颗粒物,可作为滞尘能力较强的绿化树种选用。     

持续低温胁迫对园林树木电导率和丙二醛含量的影响

以4种彩叶植物休眠枝为材料,测定其在-10℃低温下15天的电导率及丙二醛含量变化规律。结果表明,在整个试验期间,紫叶矮樱和元宝枫电导率升高不显著,美国红栌和鸡爪槭显著;紫叶矮樱和美国红栌丙二醛含量表现为先降低后升高的趋势,紫叶矮樱升高不显著,元宝枫和鸡爪槭表现为逐渐升高趋势,差异显著。综合比较两项生理指标可以看出,紫叶矮樱抗寒性最强,鸡爪槭最差,其它两种树种居中,不同树种在持续低温下丙二醛的变化规律表现不同。     

紫叶矮樱·美国红栌·日本红枫·金叶水杉等彩叶苗木生长规律研究

[目的]研究紫叶矮樱、美国红栌、日本红枫、金叶水杉的生长规律。[方法]连续2年对4种彩叶树种的株高和冠幅进行测量,并对其形态和适应性进行观察。[结果]4个彩叶树种的生长高峰均为5～6月和9～10月,金叶水杉、美国红栌早期生长快,而日本红枫、紫叶矮樱生长相对缓慢;金叶水杉、美国红栌株高的生长量明显大于冠幅生长量。[结论]为苏州市引种彩叶植物,美化城市环境提供重要借鉴。     

不同PM2.5污染区常见树种叶片对PAHs的吸收特征分析

采集了北京市奥林匹克森林公园和西直门北大街2个不同PM2.5污染区的6种植物叶片样品,应用高效液相色谱法测定叶片中多环芳烃(PAHs)的含量,比较6种常见树种叶片对PAHs的吸收特征,并对PAHs的成分具体分析。结果表明:不同树种吸收PAHs的能力有差异。在2个采样点,圆柏、油松针叶树种叶片对PAHs的吸收含量均高于阔叶树种;阔叶树种中碧桃叶片对PAHs的吸收含量最高,其次是毛白扬。此外,随着污染的加重,树种能够增强其吸收PAHs的能力以适应环境污染。6种树种叶片对PAHs的吸收含量均表现为污染较重的西直门高于污染较轻的森林公园。对6种树种叶片的PAHs成分分析表明,叶片中PAHs的主要成分为3环化合物,其次是2环、4环和5~6环化合物,叶片对不同环数化合物的吸收含量也表现为西直门高于森林公园。西直门样品中3环化合物的组分略多于森林公园样品,且组分的含量也高于森林公园样品。6种树种叶片对PAHs吸收含量的主成分分析指出,树种吸收PAHs能力大小依次为圆柏碧桃油松毛白杨榆树紫叶李。      

冬季苏北8种常绿乔木吸滞颗粒物能力与叶表微结构关系

以冬季苏北地区8种常绿乔木（枇杷、石楠、龙柏、桂花、广玉兰、雪松、大叶女贞、香樟）为对象,采用水洗-滤膜法测定叶片对不同粒径颗粒物（PM、PM_>10、PM_2.5~10、PM_2.5）吸滞量,并用S-3000N型扫描电镜观察叶表微结构特征。结果表明,8种常绿乔木单位叶面积的PM、PM_>10、PM_2.5~10、PM_2.5吸滞量分别为0.553 1～3.839 6、0.468 3～3.486 7、0.063 1～0.255 8、0.021 8～0.181 0 g·m^-2;PM_>10、PM_2.5~10、PM_2.5吸滞量分别占PM质量的85.68%、9.22%、5.10%;叶片有多条线状突起,皱褶较多,气孔较密集的枇杷、石楠、龙柏单位叶面积滞留颗粒物能力较强;叶面光滑平整的大叶女贞、香樟吸滞颗粒物能力较弱;叶面有较厚蜡质层、沟壑较少、气孔密集的雪松对粒径越小的颗粒物吸滞能力表现越优;沟壑投影面积增大能显著提高叶片对不同粒径颗粒物的吸滞量;保卫细胞面积与PM和PM_>10吸滞量呈极显著正相关;气孔密度与PM_2.5~10和PM_2.5吸滞量呈极显著正相关;沟壑投影面积、保卫细胞面积、气孔密度等叶片微结构是调控冬季8种常绿乔木叶片颗粒物吸滞能力的主要因素。     

北京城市绿化树种的水力结构特征

为了更好地了解城市绿化树种的水分生理特性,在北京林业大学校园内,选择8个正常管理、正常生长的乔木和灌木树种为研究对象,在夏、秋季(5—10月)选择天气晴朗之日,用压力室法和改良的冲洗法测定小枝的水势和水力结构参数.实验结果表明:阔叶树种的水势和导水率变幅大于针叶树种,水势和比导率的日变化趋势并非完全一致.所测树种中导水率变幅的大小为国槐>女贞>黄栌>旱柳>油松>侧柏>沙地柏>小叶黄杨.木质部栓塞程度大小和树种有关,环孔材树种比导率的昼夜变幅高于散孔材,其大小为黄栌>国槐>旱柳>小叶黄杨,月均木质部栓塞程度为环孔材树种>散孔材树种>针叶树种,即无孔材.阔叶树木质部栓塞季节变化规律明显:夏季>秋季,最小的木质部栓塞出现在秋季降水最多的月份.     

北京道边银杏叶片大气颗粒物滞纳量冠层变异

为研究树木叶片大气颗粒物滞纳量在冠层内的空间变异性,以城市道路边银杏单木为例,对单木冠层的不同高度、不同方向及不同位置共48个位点进行采样、测定分析其单位面积叶片细颗粒物( PM2.5)、可吸入颗粒物( PM10)和总悬浮颗粒物(TSP)滞纳量。结果显示：在0－2级风且大气污染等级为轻度污染以内的天气下,单位面积叶片PM2.5、 PM10和TSP滞纳量在冠层内的空间分布无明显规律,单位面积叶片PM2.5和PM10滞纳量分布状况较为相似,低处叶片PM2.5、PM10滞纳量更大,高处叶片TSP滞纳量更大;三因素方差分析结果表明,除了高度对单位面积叶片PM2.5滞纳量有显著影响(P<0.05),其余各因子及交互作用对树冠单位面积叶片PM2.5、 PM10和TSP滞纳量均无显著影响(P>0.05)。针对不同研究目的,对树木冠层大气颗粒物滞纳量研究的采样方法提出建议,为城市植被对大气颗粒物吸滞作用的相关研究提供一定科学依据。     

不同植物恢复措施对采石矿废弃地土壤物理性质的改良效果及评价

为揭示不同植物恢复措施对采石矿废弃地土壤物理性质的改良效果,选取白杨Populus tomentosa,侧柏Platycladus orientalis,油松Pinus tabulaeformis,黄栌Cotinus coggygria和油松+黄栌5种典型植物恢复措施,采用方差分析和主成分分析法对采用措施后的土壤物理性质进行综合评价。结果表明:①通过5种植物恢复措施对采石矿进行修复后的土壤粒径均主要分布在0.25~10.00 mm;②相比较于白杨、油松、黄栌、油松+黄栌4种恢复措施,侧柏恢复措施下土壤容重降低了2.51%~29.83%、土壤孔隙度增大了7.49%~24.16%、土壤持水量升高了3.74%~24.03%;③5种不同植物恢复措施治理后的表层土壤田间持水量比深层提高1.36%~24.30%;④运用主成分分析法对5种不同植物恢复措施下的土壤容重、田间持水率、土壤孔隙度等指标分析得出:矿区土壤物理性质质量从高到低排序为侧柏、油松+黄栌、油松、黄栌、白杨,其中侧柏、油松+黄栌、油松3种植物恢复措施最后综合得分无显著差异,即在采石矿的生态恢复中优先依次推荐。     

百色市右江区冬春季节大气PM_(10)中主要水溶性无机离子分析

[目的]分析百色市右江区冬春季大气PM10中主要水溶性无机离子。[方法]于2010年11月至2011年4月,采集百色市城区大气可吸入颗粒物PM10样品,研究其水溶性无机离子的化学特征。[结果]百色市城区冬季PM10平均浓度为163.45μg/m3,春季PM10平均浓度为148.59μg/m3,略低于冬季。水溶性无机离子浓度的大小次序为SO24-Cl-NO3-NH4+K+Na+Mg2+F-,其中SO24-、NO3-和Cl-分别占水溶性组分质量的52.4%、18.2%和12.6%。PM10呈较强酸性,可能是高含量的SO24-所致。NO3-和SO24-的当量比值为0.73,表明固定源是大气N、S污染重要来源。NH4+和SO24-的当量比值为0.75,表明PM10中的NH4+主要以NH4HSO4形式存在。海盐对大气颗粒物中离子来源的贡献很小。[结论]可吸入颗粒物成为百色市大气首要污染物之一。