不同園林闊葉植物的不同滯霾效果初探

　　目前經濟的快速發展對環境也造成了嚴重威脅，城市霧霾也逐漸加重，尋求對應的滯霾方法已經成為重要研究的手段。通過種植植物是有效的滯霾方式，本文通過采用顯微計數法對園林闊葉植物滯霾效果進行分析，尋找有效的滯霾植物。其中，灌木植物呈現出強、弱分化的現象，迎春滯霾數量最多，月季滯霾量較少;從吸附灰霾顆粒直徑大小來看，紫葉李對 PM10 以下的灰霾顆粒吸附率比較高;從灰霾數量和直徑綜合來看，滯霾效果表現最好的是榆樹。另外，植物滯霾能力的大小也和多種因素有關，需要相關學者做進一步研究。

　　關鍵詞：園林闊葉植物,PM10,邢臺滯霾

　　邢臺市地處河北南部，西靠太行，北接石家莊，南連邯鄲。邢臺的霧霾污染嚴重，在全國重點城市空氣質量監測排行榜中常居榜尾。究其原因，地理地勢特質、工業布局結構不合理和市區汽車高承載量是 3 大…緣由。邢臺背靠太行山，市區海拔比石家莊、邯鄲低20…m 左右，由此形成簸箕形地勢，易滯留周邊霧霾而難以擴散。此外，邢臺工業圍城現象突出，周邊分布著興泰發電、邢臺鋼鐵、建滔焦化、中煤旭陽、邢東熱電、西郊熱電等多家重污染企業。這些企業消耗大量燃煤，排放大量廢氣。加上市區大量的汽車尾氣和民用燃煤，邢臺霧霾頻發，污染嚴重，急需治理。

　　傳統的霧霾治理方法無法消除已經進入到環境中的灰霾顆粒[1]。而加速顆粒物沉降，減少其在空氣中的流動時間則是降低空氣中顆粒污染物的重要手段。植物因其葉片表面特性如表面茸毛及黏液、油脂等分泌物，能夠有效滯留灰霾顆粒[2]，因此可以減少灰霾顆粒物在空氣中的滯留時間，對灰霾具有一定治理作用。現有的相關研究結果表明，植物滯霾效果明顯，但不同植物之間滯霾效果存在較大差異，與植物的生活型、葉片結構等因素有關[3]。

　　本研究對邢臺市區常見園林闊葉植物葉片的滯霾效果進行探討，篩選灰霾顆粒吸附量較大、吸附顆粒直徑較小的植物，為霧霾天氣的綜合治理提供依據。

　　1 材料與方法

　　1.1 樣品采集

　　秋冬季是霧霾天氣最嚴重的季節，試驗選擇在10月…初~ 11 月末進行。采樣地點選擇交通干道 ( 團結東大街 ) 和公園 ( 達活泉公園 ) 兩種生境。植物形態群包括喬木、小喬木、灌木和草本地被，選取植物種類及葉片特點見表 1。因空氣流動速度是植物滯霾的重要影響因子，故選取植物時要避開十字路口和公園主干道。每種植物選取 5 株進行采樣。對選好的植株從高、中、低 3 個高度，按照東、西、南、北 4 個方向分別選取成熟的功能葉片進行標記，每株標記葉片 30 片左右。將葉片原有滯留灰霾顆粒物清洗干凈，7…d 后對標記葉片進行采集，并記錄這 1 周的 AQI 指數。試驗共進行…3 次，途中如遇到雨雪天氣試驗數據作廢。

　　1.2 試驗方法

　　1.2.1 滯塵量測定 采用洗脫法測定不同植物葉片附著的灰霾顆粒數。將采集的葉片樣本在去離子水中浸泡 2。5…h，每隔 15…min 震蕩 1 次，然后將葉片取出，將含有灰霾的洗脫懸濁液滴入細胞計數板中，置于 400 倍光學顯微鏡下鏡檢，用目鏡尺對灰霾粒徑進行測量并計數。

　　1.2.2 葉面積的測量及單位滯霾(塵)量的計算 在 26…cm×19…cm 的繪圖紙上畫下葉片輪廓。先在0。01% 天平上稱取整塊繪圖紙的重量，然后按照葉片輪廓把繪圖紙剪下，稱出剪下的繪圖紙的重量。用繪圖紙總面積乘以剪下繪圖紙的重量與整塊繪圖紙的重量的比值就是所測樣品的葉面積 S[4]。單位葉面積滯霾量 = 葉片吸霾總量/葉面積

　　1.2.3 數據處理 所有數據均采用 SPSS…20 軟件進行統計分析。不同生活型滯霾量與不同植物種類滯霾量均采用 Duncan 分析法進行單因素方差分析，差 異顯著性水平為 0。05。用 OriginPro…8 進行繪圖。

　　2 結果與分析

　　2.1 不同生活型植物滯霾量與AQI指數

　　第1次試驗于2014年10月26日對葉片進行標記，11月2日10∶00對葉片進行回收。其間重度污染4…d，輕度污染 2…d，空氣質量良 2…d。第 2 次試驗于 11 月6 日進行標記，11 月 13 日對葉片進行回收，其間嚴重污染 1…d，重度污染 1…d，輕度污染 2…d，空氣質量良 4…d。第 3 次試驗于 11 月 15 日進行葉片標記，11 月 22 日回收，其間嚴重污染 3…d，重度污染 1…d，中度污染 1…d，輕度污染 1…d，空氣質量良 2…d。

　　結果顯示，滯霾量隨著 AQI 指數的變化而變化。污染指數越高，植物滯霾量越大。由圖 1 可知，3 次試驗中灌木的滯霾量均最大，草本地被植物滯霾量最少，喬木與小喬木滯霾能力介于二者之間。進一步用Duncan分析法對 4 種不同生活型的植物滯霾能力進行單因素方差分析 ( 見表 2)，結果表明灌木與小喬木滯霾量無顯著差異、與喬木和草本地被型植物的滯霾能力存在顯著性差異，喬木與小喬木滯霾能力無明顯差異，草本地被滯霾能力顯著弱于其他 3 種生活型植物。

　　2.2 不同種類園林闊葉植物單位葉面積滯霾量

　　20種不同園林闊葉植物單位葉面積滯霾量見圖2，范圍為 6.33 ~ 49.34 萬個 /cm2。其中迎春的滯霾量最大，垂柳滯霾量最少。灌木中各種植物滯霾量范圍為 16.46 ~ 49.34 萬個 /cm2。滯霾量較大 ( > 35.00 萬個 /cm2) 的有迎春、紫葉小檗、大葉黃楊、金葉女貞，其中迎春與除紫葉小檗之外的 18 種植物滯霾能力存在顯著差異，表明其具有較強的滯霾能力，這 4 種植物葉片具絨毛、乳突、蠟質或葉脈凸出或凹陷特征;其次為連翹和劍麻 (20.00 ~ 35.00 萬個 /cm2);月季的滯霾量最少，顯著低于灌木中其他植物滯霾效果，為 15。21 萬個 /cm2。該結果與鄭少文等的研究結果一致[5]。可見灌木滯霾能力呈現出強、弱分化的現象，這也是導致灌木與喬木之間滯霾能力無明顯差異的原因。

　　小喬木中各植物滯霾量范圍為 25。06 ~ 34。49 萬個 /cm2。滯霾量由高到底依次為大葉女貞、碧桃、紫葉李、西府海棠和日本晚櫻。其中前 4 種植物之間滯霾量均無明顯差異，可見小喬木中各植物間滯霾量較接近。

　　喬木中各植物滯霾量范圍為 6。33 ~ 39。73 萬個 /cm2。其中滯霾量相對較大的有榆樹、欒樹、國槐、英桐，4 種植物之間滯霾量較接近、無明顯差異。滯霾量較少的為垂柳和毛白楊，垂柳吸附灰霾的能力不及榆樹的 1/6，這與鄭宗鍇等[6]的試驗結果吻合。

　　草本地被中，鳶尾與白三葉滯霾量分別為 14。52、19。32 萬個 /cm2，滯霾量均較低。

　　2.3 園林闊葉植物葉片滯霾顆粒直徑分布情況

　　從被測的綠化植物葉片吸附灰霾顆粒直徑的分布情況 ( 見表 3) 來看，紫葉李表現最好，直徑小于 10…μm…的灰霾顆粒率滯留率 71。4%，這與賈彥等[5]的試驗結果一致。但從單位面積吸附直徑小于 10…μm 的粉塵顆粒數目來看，榆樹吸附的灰霾顆粒基數比較大，而且對直徑小于 10…μm 的灰霾顆粒吸附率也比較高，所以榆樹的綜合滯霾效果在被測植物中最好。大葉黃楊、欒樹、紫葉小檗等緊隨其后。吸附灰霾顆粒最多的迎春，對直徑小于 10…μm 的灰霾顆粒吸附率不是很高，因此綜合滯霾效果一般。

　　3 討論

　　植物的滯霾能力受葉片形態、葉表結構、氣孔分布、環境條件等多種因素影響[7]。從生活型來看，本試驗中灌木植物滯霾效果最好，這可能與灌木葉片所處的生長環境有關。邱洪斌等[8]研究發現，灌木葉片所處高度中空氣顆粒物數量在距地 10…m 范圍內最大。草本植物白三葉、鳶尾等相對矮小，露水對葉片有一定的沖刷效果。此外，園林工人對植物進行灌溉、灑水車灑水，都可能對草本植物葉片起到刷洗作用，故測得葉片滯霾量不大。在本研究中草本植物選取種類有限，因此其滯霾效果還有待進一步研究。

　　從葉片形態看，具有葉片較小、密集、具有一定硬度、葉柄較短等特點的植物滯霾效果較強。如灌木中的紫葉小檗、大葉黃楊等;喬木中的榆樹、欒樹、國槐等;小喬木中的大葉女貞等，這些植物滯霾效果明顯。這可能是由于灰霾顆粒在經過密集的葉片時，即便發生吸附后脫落，脫落下的灰霾也極有可能被相鄰的其他葉片所重新吸附。由此推斷，觀賞石榴(Punica granatum)、金銀木 (Lonicera maackii) 等樹種也是良好的滯塵植物。蘇俊霞、紀惠芳[9，10]的研究結果已證實這一推斷。

　　從葉表結構來看，葉片具絨毛、蠟質及表面分泌物的植物滯霾效果均較好。李海梅等[11，12]和本文持有相同理論。英桐葉片布滿細小絨毛。大葉黃楊表面具有蠟質表層，在電鏡下可以觀察到葉片表面成魚鱗狀突起，布滿溝狀組織。碧桃植株能產生桃膠，并且葉片表面濕潤性較好，對灰霾顆粒具有一定的沾粘作用。3 種植物滯霾量相對較大。此外，研究中發現葉續表 片具乳突、葉脈凸出或凹陷等結構特點的植物滯霾效果也較好，如迎春、紫葉小檗、金葉女貞等。

　　從環境情況來看，相同植物在不同環境中滯霾量明顯不同。生長在交通干道邊的植物明顯比生長在公園中的植物滯霾量大。而且從第 2 次試驗結果總體來看植物的滯霾量明顯下降，原因是當時恰逢 APEC北京峰會，邢臺地區實施工廠停工、車輛限制單雙號通行等政策，使空氣質量大幅提升。植物對灰霾的吸附作用強弱與環境中的灰霾量相關，環境中灰霾顆粒數目越多，植物對灰霾的吸附量也越大。

　　小于 10…μm 的顆粒物 (PM10) 可以進入支氣管和肺泡，引發呼吸道疾病、鼻腔炎癥等疾病。試驗結果表明，植物葉片對直徑小于 10…μm 的灰霾吸附率隨著植物生長高度而增加，這主要跟不同高度空氣中灰霾顆粒的大小分布差異有關。直徑較大的灰霾顆粒揚起后受自身重力的影響，飄離地面的高度較低，故比較容易吸附到低矮的灌木草本植物上。當然，相同高度上的植物葉片對直徑小于 10…μm 灰霾顆粒的吸附率也有一定差異，這與葉片表面結構有關。如紫葉李，電子顯微鏡下觀察葉片表面密布放射狀的極細的絲狀溝組織，這為灰霾顆粒在葉片上吸附起到篩選作用[13]。

　　從植物對灰霾的治理作用來看，應該推廣種植對灰霾吸附作用良好的植物，如榆樹、大葉黃楊等。通過試驗研究發現，相同土地面積上種植滯霾效果好的植物和滯霾效果差的植物的滯霾效應能相差 6 倍以上。發展喬灌草結合種植模式，既可以在園林綠化中增加層次感，提高綠化的美感，又可以提高土地的利用率，讓城市中有限的綠化土地發揮出最大的效應。發展立體化種植，在墻壁、屋頂等空間種植合適的植物，在空間上做到不浪費，加大植物密植程度，增加葉片數量，擴大葉總面積。王贊紅等[14]研究發現植物對灰霾的吸附量不能隨著時間推移一直增長無限下去，最終會達到飽和。因此，定期對園林植物葉片噴水沖洗，能增強植物葉片連續滯霾能力。

　　4 結論

　　總體上來看，不同植物之間滯霾量存在差異。從單位葉面積滯霾數量上來看，迎春、紫葉小檗、大葉黃楊、榆樹等植物表現較好。從 PM10 以下灰霾的吸附數量來看，榆樹、大葉黃楊、欒樹、紫葉小檗等植物表現優異。植物滯霾量不是由單一因素決定的，而是由多方面因素共同作用的結果。相同植物在不同環境下滯霾量不同，灰霾顆粒濃度大的環境滯霾量就越多。植物葉片表面具有特定性溝壑結構對吸附灰霾顆粒大小具有篩選作用。枝條茂密緊促、葉片小而硬、數量多、密集，葉柄短小不易搖動，葉表面有絨毛，多褶皺突起，或者濕潤性好和能產生粘性液體的植物滯霾效果較好。

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