不同园林阔叶植物的不同滞霾效果初探

　　目前经济的快速发展对环境也造成了严重威胁，城市雾霾也逐渐加重，寻求对应的滞霾方法已经成为重要研究的手段。通过种植植物是有效的滞霾方式，本文通过采用显微计数法对园林阔叶植物滞霾效果进行分析，寻找有效的滞霾植物。其中，灌木植物呈现出强、弱分化的现象，迎春滞霾数量最多，月季滞霾量较少;从吸附灰霾颗粒直径大小来看，紫叶李对 PM10 以下的灰霾颗粒吸附率比较高;从灰霾数量和直径综合来看，滞霾效果表现最好的是榆树。另外，植物滞霾能力的大小也和多种因素有关，需要相关学者做进一步研究。

　　关键词：园林阔叶植物,PM10,邢台滞霾

　　邢台市地处河北南部，西靠太行，北接石家庄，南连邯郸。邢台的雾霾污染严重，在全国重点城市空气质量监测排行榜中常居榜尾。究其原因，地理地势特质、工业布局结构不合理和市区汽车高承载量是 3 大…缘由。邢台背靠太行山，市区海拔比石家庄、邯郸低20…m 左右，由此形成簸箕形地势，易滞留周边雾霾而难以扩散。此外，邢台工业围城现象突出，周边分布着兴泰发电、邢台钢铁、建滔焦化、中煤旭阳、邢东热电、西郊热电等多家重污染企业。这些企业消耗大量燃煤，排放大量废气。加上市区大量的汽车尾气和民用燃煤，邢台雾霾频发，污染严重，急需治理。

　　传统的雾霾治理方法无法消除已经进入到环境中的灰霾颗粒[1]。而加速颗粒物沉降，减少其在空气中的流动时间则是降低空气中颗粒污染物的重要手段。植物因其叶片表面特性如表面茸毛及黏液、油脂等分泌物，能够有效滞留灰霾颗粒[2]，因此可以减少灰霾颗粒物在空气中的滞留时间，对灰霾具有一定治理作用。现有的相关研究结果表明，植物滞霾效果明显，但不同植物之间滞霾效果存在较大差异，与植物的生活型、叶片结构等因素有关[3]。

　　本研究对邢台市区常见园林阔叶植物叶片的滞霾效果进行探讨，筛选灰霾颗粒吸附量较大、吸附颗粒直径较小的植物，为雾霾天气的综合治理提供依据。

　　1 材料与方法

　　1.1 样品采集

　　秋冬季是雾霾天气最严重的季节，试验选择在10月…初~ 11 月末进行。采样地点选择交通干道 ( 团结东大街 ) 和公园 ( 达活泉公园 ) 两种生境。植物形态群包括乔木、小乔木、灌木和草本地被，选取植物种类及叶片特点见表 1。因空气流动速度是植物滞霾的重要影响因子，故选取植物时要避开十字路口和公园主干道。每种植物选取 5 株进行采样。对选好的植株从高、中、低 3 个高度，按照东、西、南、北 4 个方向分别选取成熟的功能叶片进行标记，每株标记叶片 30 片左右。将叶片原有滞留灰霾颗粒物清洗干净，7…d 后对标记叶片进行采集，并记录这 1 周的 AQI 指数。试验共进行…3 次，途中如遇到雨雪天气试验数据作废。

　　1.2 试验方法

　　1.2.1 滞尘量测定 采用洗脱法测定不同植物叶片附着的灰霾颗粒数。将采集的叶片样本在去离子水中浸泡 2。5…h，每隔 15…min 震荡 1 次，然后将叶片取出，将含有灰霾的洗脱悬浊液滴入细胞计数板中，置于 400 倍光学显微镜下镜检，用目镜尺对灰霾粒径进行测量并计数。

　　1.2.2 叶面积的测量及单位滞霾(尘)量的计算 在 26…cm×19…cm 的绘图纸上画下叶片轮廓。先在0。01% 天平上称取整块绘图纸的重量，然后按照叶片轮廓把绘图纸剪下，称出剪下的绘图纸的重量。用绘图纸总面积乘以剪下绘图纸的重量与整块绘图纸的重量的比值就是所测样品的叶面积 S[4]。单位叶面积滞霾量 = 叶片吸霾总量/叶面积

　　1.2.3 数据处理 所有数据均采用 SPSS…20 软件进行统计分析。不同生活型滞霾量与不同植物种类滞霾量均采用 Duncan 分析法进行单因素方差分析，差 异显着性水平为 0。05。用 OriginPro…8 进行绘图。

　　2 结果与分析

　　2.1 不同生活型植物滞霾量与AQI指数

　　第1次试验于2014年10月26日对叶片进行标记，11月2日10∶00对叶片进行回收。其间重度污染4…d，轻度污染 2…d，空气质量良 2…d。第 2 次试验于 11 月6 日进行标记，11 月 13 日对叶片进行回收，其间严重污染 1…d，重度污染 1…d，轻度污染 2…d，空气质量良 4…d。第 3 次试验于 11 月 15 日进行叶片标记，11 月 22 日回收，其间严重污染 3…d，重度污染 1…d，中度污染 1…d，轻度污染 1…d，空气质量良 2…d。

　　结果显示，滞霾量随着 AQI 指数的变化而变化。污染指数越高，植物滞霾量越大。由图 1 可知，3 次试验中灌木的滞霾量均最大，草本地被植物滞霾量最少，乔木与小乔木滞霾能力介于二者之间。进一步用Duncan分析法对 4 种不同生活型的植物滞霾能力进行单因素方差分析 ( 见表 2)，结果表明灌木与小乔木滞霾量无显着差异、与乔木和草本地被型植物的滞霾能力存在显着性差异，乔木与小乔木滞霾能力无明显差异，草本地被滞霾能力显着弱于其他 3 种生活型植物。

　　2.2 不同种类园林阔叶植物单位叶面积滞霾量

　　20种不同园林阔叶植物单位叶面积滞霾量见图2，范围为 6.33 ~ 49.34 万个 /cm2。其中迎春的滞霾量最大，垂柳滞霾量最少。灌木中各种植物滞霾量范围为 16.46 ~ 49.34 万个 /cm2。滞霾量较大 ( > 35.00 万个 /cm2) 的有迎春、紫叶小檗、大叶黄杨、金叶女贞，其中迎春与除紫叶小檗之外的 18 种植物滞霾能力存在显着差异，表明其具有较强的滞霾能力，这 4 种植物叶片具绒毛、乳突、蜡质或叶脉凸出或凹陷特征;其次为连翘和剑麻 (20.00 ~ 35.00 万个 /cm2);月季的滞霾量最少，显着低于灌木中其他植物滞霾效果，为 15。21 万个 /cm2。该结果与郑少文等的研究结果一致[5]。可见灌木滞霾能力呈现出强、弱分化的现象，这也是导致灌木与乔木之间滞霾能力无明显差异的原因。

　　小乔木中各植物滞霾量范围为 25。06 ~ 34。49 万个 /cm2。滞霾量由高到底依次为大叶女贞、碧桃、紫叶李、西府海棠和日本晚樱。其中前 4 种植物之间滞霾量均无明显差异，可见小乔木中各植物间滞霾量较接近。

　　乔木中各植物滞霾量范围为 6。33 ~ 39。73 万个 /cm2。其中滞霾量相对较大的有榆树、栾树、国槐、英桐，4 种植物之间滞霾量较接近、无明显差异。滞霾量较少的为垂柳和毛白杨，垂柳吸附灰霾的能力不及榆树的 1/6，这与郑宗锴等[6]的试验结果吻合。

　　草本地被中，鸢尾与白三叶滞霾量分别为 14。52、19。32 万个 /cm2，滞霾量均较低。

　　2.3 园林阔叶植物叶片滞霾颗粒直径分布情况

　　从被测的绿化植物叶片吸附灰霾颗粒直径的分布情况 ( 见表 3) 来看，紫叶李表现最好，直径小于 10…μm…的灰霾颗粒率滞留率 71。4%，这与贾彦等[5]的试验结果一致。但从单位面积吸附直径小于 10…μm 的粉尘颗粒数目来看，榆树吸附的灰霾颗粒基数比较大，而且对直径小于 10…μm 的灰霾颗粒吸附率也比较高，所以榆树的综合滞霾效果在被测植物中最好。大叶黄杨、栾树、紫叶小檗等紧随其后。吸附灰霾颗粒最多的迎春，对直径小于 10…μm 的灰霾颗粒吸附率不是很高，因此综合滞霾效果一般。

　　3 讨论

　　植物的滞霾能力受叶片形态、叶表结构、气孔分布、环境条件等多种因素影响[7]。从生活型来看，本试验中灌木植物滞霾效果最好，这可能与灌木叶片所处的生长环境有关。邱洪斌等[8]研究发现，灌木叶片所处高度中空气颗粒物数量在距地 10…m 范围内最大。草本植物白三叶、鸢尾等相对矮小，露水对叶片有一定的冲刷效果。此外，园林工人对植物进行灌溉、洒水车洒水，都可能对草本植物叶片起到刷洗作用，故测得叶片滞霾量不大。在本研究中草本植物选取种类有限，因此其滞霾效果还有待进一步研究。

　　从叶片形态看，具有叶片较小、密集、具有一定硬度、叶柄较短等特点的植物滞霾效果较强。如灌木中的紫叶小檗、大叶黄杨等;乔木中的榆树、栾树、国槐等;小乔木中的大叶女贞等，这些植物滞霾效果明显。这可能是由于灰霾颗粒在经过密集的叶片时，即便发生吸附后脱落，脱落下的灰霾也极有可能被相邻的其他叶片所重新吸附。由此推断，观赏石榴(Punica granatum)、金银木 (Lonicera maackii) 等树种也是良好的滞尘植物。苏俊霞、纪惠芳[9，10]的研究结果已证实这一推断。

　　从叶表结构来看，叶片具绒毛、蜡质及表面分泌物的植物滞霾效果均较好。李海梅等[11，12]和本文持有相同理论。英桐叶片布满细小绒毛。大叶黄杨表面具有蜡质表层，在电镜下可以观察到叶片表面成鱼鳞状突起，布满沟状组织。碧桃植株能产生桃胶，并且叶片表面湿润性较好，对灰霾颗粒具有一定的沾粘作用。3 种植物滞霾量相对较大。此外，研究中发现叶续表 片具乳突、叶脉凸出或凹陷等结构特点的植物滞霾效果也较好，如迎春、紫叶小檗、金叶女贞等。

　　从环境情况来看，相同植物在不同环境中滞霾量明显不同。生长在交通干道边的植物明显比生长在公园中的植物滞霾量大。而且从第 2 次试验结果总体来看植物的滞霾量明显下降，原因是当时恰逢 APEC北京峰会，邢台地区实施工厂停工、车辆限制单双号通行等政策，使空气质量大幅提升。植物对灰霾的吸附作用强弱与环境中的灰霾量相关，环境中灰霾颗粒数目越多，植物对灰霾的吸附量也越大。

　　小于 10…μm 的颗粒物 (PM10) 可以进入支气管和肺泡，引发呼吸道疾病、鼻腔炎症等疾病。试验结果表明，植物叶片对直径小于 10…μm 的灰霾吸附率随着植物生长高度而增加，这主要跟不同高度空气中灰霾颗粒的大小分布差异有关。直径较大的灰霾颗粒扬起后受自身重力的影响，飘离地面的高度较低，故比较容易吸附到低矮的灌木草本植物上。当然，相同高度上的植物叶片对直径小于 10…μm 灰霾颗粒的吸附率也有一定差异，这与叶片表面结构有关。如紫叶李，电子显微镜下观察叶片表面密布放射状的极细的丝状沟组织，这为灰霾颗粒在叶片上吸附起到筛选作用[13]。

　　从植物对灰霾的治理作用来看，应该推广种植对灰霾吸附作用良好的植物，如榆树、大叶黄杨等。通过试验研究发现，相同土地面积上种植滞霾效果好的植物和滞霾效果差的植物的滞霾效应能相差 6 倍以上。发展乔灌草结合种植模式，既可以在园林绿化中增加层次感，提高绿化的美感，又可以提高土地的利用率，让城市中有限的绿化土地发挥出最大的效应。发展立体化种植，在墙壁、屋顶等空间种植合适的植物，在空间上做到不浪费，加大植物密植程度，增加叶片数量，扩大叶总面积。王赞红等[14]研究发现植物对灰霾的吸附量不能随着时间推移一直增长无限下去，最终会达到饱和。因此，定期对园林植物叶片喷水冲洗，能增强植物叶片连续滞霾能力。

　　4 结论

　　总体上来看，不同植物之间滞霾量存在差异。从单位叶面积滞霾数量上来看，迎春、紫叶小檗、大叶黄杨、榆树等植物表现较好。从 PM10 以下灰霾的吸附数量来看，榆树、大叶黄杨、栾树、紫叶小檗等植物表现优异。植物滞霾量不是由单一因素决定的，而是由多方面因素共同作用的结果。相同植物在不同环境下滞霾量不同，灰霾颗粒浓度大的环境滞霾量就越多。植物叶片表面具有特定性沟壑结构对吸附灰霾颗粒大小具有筛选作用。枝条茂密紧促、叶片小而硬、数量多、密集，叶柄短小不易摇动，叶表面有绒毛，多褶皱突起，或者湿润性好和能产生粘性液体的植物滞霾效果较好。

　　参考文献：

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　　[2]季静，王罡，杜希龙等。京津冀地区植物对灰霾空气中PM2。5等细颗粒物吸附能力分析[J]。中国科学，2013，43(8):694-699。

　　[3]江胜利，金荷仙，许小连。园林植物滞尘功能研究概述[J]。中国园林，2011，25(6):5-9。

　　[4]曾燕荣，朱方容，林强等。几种桑树叶面积测量方法及叶片大小与叶片质量相关性分析[J]。蚕业科学，2013，39(50):868-876。

　　[5]刘任涛，毕润成，赵哈林。北方常见绿化树种的滞尘效应[J]。山西农业大学学报(自然科学版)，2008，28(4):1879-1886。

　　[6]郑宗锴，孙晓光，张晓曼。石家庄城市绿化植物滞尘能力初探[J]。河北科技林业，2010，12(6):14-18。

　　[7]林鑫涛，叶诺楠，王彬等。亚热带常绿树种对不同粒径颗粒物的滞留能力[J]。广西植物，2016，36(2):170-176。

　　[8]邱洪斌，祝丽玲，张凤。城市街道大气颗粒物污染特征及影响因素的研究[J]。黑龙江医药科学，2002，25(3):3-4。

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