论文部分内容阅读
我国的经济发展速度不断加快,对环境造成的不良影响却逐渐突显。其中,大气颗粒物的污染给城市居民的生活带来严重威胁,逐渐引起人们的重视,控制颗粒物污染迫在眉睫。国内外很多研究已经证明,以城市植被为载体的颗粒物污染去除方法效果显著。本文通过测定武汉市华中农业大学校园内常见绿化树种的滞尘量,分析了植物叶片上滞留的颗粒物在PM2.5、PM10和TSP三个粒径段的质量差异及其影响因素,综合评价了各个树种的滞尘效益,初步探讨了植物滞留颗粒物粒径谱图的分布特征,并利用扫描电镜研究了叶片表面的结构与颗粒物滞留量及其粒径分布的关系。结果如下:
1.各树种对TSP、PM10和PM2.5的滞留量
不同种类树种叶片对不同粒径颗粒物的滞留均具有显著性差异(P<0.05),且各树种叶片单位面积滞留PM2.5、PM10和TSP的能力大小排序不一致。各树种叶片对PM2.5滞留能力的大小顺序为:柿树>香樟>凌霄>大叶黄杨>桂花一(灌木)>腊梅>红叶石楠>八角金盘>二乔玉兰>榉树>金边黄杨>广玉兰>银杏>海桐>桂花二(乔木)>日本晚樱。其中柿树的滞留量为2.13μg/cm2,日本晚樱的滞留量为0.36μg/cm2,滞留量差异近6倍。各树种对PM10滞留能力的大小顺序为香樟>柿树>大叶黄杨>凌霄>二乔玉兰>桂花一>腊梅>金边黄杨>红叶石楠>八角金盘>榉树>广玉兰>日本晚樱>桂花二>银杏>海桐。其中香樟的滞留量为4.91μg/cm2,海桐的滞留量为1.69μg/cm2,滞留量差异近3倍。各树种对TSP滞留能力大小顺序为:大叶黄杨>二乔玉兰>广玉兰>柿树>香樟>八角金盘>腊梅>金边黄杨>红叶石楠>桂花一>榉树>桂花二>凌霄>日本晚樱>海桐>银杏。其中大叶黄杨的滞留量为33.80μg/cm2,银杏的滞留量为9.11μg/cm2,滞留量差异近4倍。
不同高度下各树种对不同粒径段颗粒物的单位叶面积滞留量不同,TSP的滞留量随着高度的增加而减少;与TSP相似,大多数树种在较高高度上的叶片对PM10的滞留量少于低矮的叶片。相对而言,PM2.5在叶片上的滞留随高度的变化没有显著规律。由于冠形的原因,灌木中的海桐和藤本凌霄在PM10和PM2.5的滞留上随着高度增加而增加。
考察离尘源不同距离的影响时发现,植物对TSP的滞留量随着距离的增加而减少。另一方面,叶片对PM10和PM2.5的滞留与离尘源的远近没有显著的规律。
单株树木对颗粒物的滞留量与叶片单位面积颗粒物滞留量大小排序存在较大差异,单株树木滞尘量主要受到叶片总数影响。各树种单株滞尘量在PM2.5、PM10和TSP的滞留顺序差别不大,滞留规律均为大乔木>小乔木>灌木。
通过综合指数法对各树种个体层面进行综合滞尘效益评级,得出如下结果:滞留效益较强的第一类有:榉树。滞尘效益居中的第二类有:乔木中的二乔玉兰、日本晚樱、香樟、广玉兰、桂花、以及灌木中的腊梅。滞尘效益较弱的第三类有:灌木中的海桐、大叶黄杨、桂花一、金边黄杨、红叶石楠、八角金盘、以及乔木中的柿树和银杏。
2.各树种叶片滞留颗粒物粒径谱的研究
大多数树种叶片上拦截的颗粒物体积分布在10-60μm的范围内出现最高峰值,叶片对此粒径段颗粒的吸附具有优势。桂花二对细颗粒物的滞留具有优势,香樟对大颗粒物的滞留具有优势。
在与尘源不同距离下,植物叶片滞留颗粒物的D10、D50和D90(小到大颗粒数累积达到总体积的10%、50%、90%时对应的粒径)的值都随着距离的增大而减小,而滞留颗粒的比表面积随着距离的增大而增大。距离尘源越远,叶片表面滞留的颗粒物粒径分布更偏向小颗粒物。
3.各树种叶片表面微观结构对颗粒物滞留的影响
树木叶片表面的微观结构滞留总颗粒物的能力强弱顺序为:皱褶/纤毛>沟槽(少量)>点状突起>条形突起/光滑,气孔大对颗粒物的滞留有优势。PM10和PM2.5的滞留受表面气孔密度的影响,气孔密度越大,叶片对PM10和PM2.5的滞留能力越强。
1.各树种对TSP、PM10和PM2.5的滞留量
不同种类树种叶片对不同粒径颗粒物的滞留均具有显著性差异(P<0.05),且各树种叶片单位面积滞留PM2.5、PM10和TSP的能力大小排序不一致。各树种叶片对PM2.5滞留能力的大小顺序为:柿树>香樟>凌霄>大叶黄杨>桂花一(灌木)>腊梅>红叶石楠>八角金盘>二乔玉兰>榉树>金边黄杨>广玉兰>银杏>海桐>桂花二(乔木)>日本晚樱。其中柿树的滞留量为2.13μg/cm2,日本晚樱的滞留量为0.36μg/cm2,滞留量差异近6倍。各树种对PM10滞留能力的大小顺序为香樟>柿树>大叶黄杨>凌霄>二乔玉兰>桂花一>腊梅>金边黄杨>红叶石楠>八角金盘>榉树>广玉兰>日本晚樱>桂花二>银杏>海桐。其中香樟的滞留量为4.91μg/cm2,海桐的滞留量为1.69μg/cm2,滞留量差异近3倍。各树种对TSP滞留能力大小顺序为:大叶黄杨>二乔玉兰>广玉兰>柿树>香樟>八角金盘>腊梅>金边黄杨>红叶石楠>桂花一>榉树>桂花二>凌霄>日本晚樱>海桐>银杏。其中大叶黄杨的滞留量为33.80μg/cm2,银杏的滞留量为9.11μg/cm2,滞留量差异近4倍。
不同高度下各树种对不同粒径段颗粒物的单位叶面积滞留量不同,TSP的滞留量随着高度的增加而减少;与TSP相似,大多数树种在较高高度上的叶片对PM10的滞留量少于低矮的叶片。相对而言,PM2.5在叶片上的滞留随高度的变化没有显著规律。由于冠形的原因,灌木中的海桐和藤本凌霄在PM10和PM2.5的滞留上随着高度增加而增加。
考察离尘源不同距离的影响时发现,植物对TSP的滞留量随着距离的增加而减少。另一方面,叶片对PM10和PM2.5的滞留与离尘源的远近没有显著的规律。
单株树木对颗粒物的滞留量与叶片单位面积颗粒物滞留量大小排序存在较大差异,单株树木滞尘量主要受到叶片总数影响。各树种单株滞尘量在PM2.5、PM10和TSP的滞留顺序差别不大,滞留规律均为大乔木>小乔木>灌木。
通过综合指数法对各树种个体层面进行综合滞尘效益评级,得出如下结果:滞留效益较强的第一类有:榉树。滞尘效益居中的第二类有:乔木中的二乔玉兰、日本晚樱、香樟、广玉兰、桂花、以及灌木中的腊梅。滞尘效益较弱的第三类有:灌木中的海桐、大叶黄杨、桂花一、金边黄杨、红叶石楠、八角金盘、以及乔木中的柿树和银杏。
2.各树种叶片滞留颗粒物粒径谱的研究
大多数树种叶片上拦截的颗粒物体积分布在10-60μm的范围内出现最高峰值,叶片对此粒径段颗粒的吸附具有优势。桂花二对细颗粒物的滞留具有优势,香樟对大颗粒物的滞留具有优势。
在与尘源不同距离下,植物叶片滞留颗粒物的D10、D50和D90(小到大颗粒数累积达到总体积的10%、50%、90%时对应的粒径)的值都随着距离的增大而减小,而滞留颗粒的比表面积随着距离的增大而增大。距离尘源越远,叶片表面滞留的颗粒物粒径分布更偏向小颗粒物。
3.各树种叶片表面微观结构对颗粒物滞留的影响
树木叶片表面的微观结构滞留总颗粒物的能力强弱顺序为:皱褶/纤毛>沟槽(少量)>点状突起>条形突起/光滑,气孔大对颗粒物的滞留有优势。PM10和PM2.5的滞留受表面气孔密度的影响,气孔密度越大,叶片对PM10和PM2.5的滞留能力越强。