（生态学专业论文）道路大气颗粒物的分布特征及绿化带的滞留作用.pdf

捅要 大气颗粒物，特别是细颗粒物能进入人的肺部，对人体健康造成危害，还可导致城市大气能 见度的降低。因此，研究大气颗粒物的浓度、粒径、时空变化、产生的影响，成为国内当前城市 大气环境研究的热点。道路景观植物作为消除大气颗粒污染物的重要方法正受到越来越广泛的 重视，绿地、林带对减少大气降尘量和飘尘量的效果显著。本研究主要对郑州市交通要道的绿化 林带两侧的大气颗粒物浓度进行测定，分析大气颗粒物的分布特征及绿化林带的净化作用，为 道路大气颗粒物的污染治理研究提供支持。 在郑州市三条主要交通道路上对大气颗粒物浓度( 包括t s p 、p l d 。、p m 2 s 和p m 。) 进行测定， 对大气颗粒物的日变化，垂直空间中的变化，不同天气条件下和不同季节中的变化及距离道路 不同距离采样点大气颗粒物浓度的变化进行分析，结果如下：( 1 ) 4 种粒径大气颗粒物的日变化 曲线均呈“l ”形，大气颗粒物浓度上午高，下午低。在2 0 c m 4 0 0 c m 的高度内，大气颗粒物的 浓度随着高度的升高而降低。t s p 的浓度跟p m o 的浓度呈明显的线性关系，p l d 2 5 的浓度和p m l 的浓度呈明显的线性关系。( 2 ) 在测定的四种天气条件下，雨后第一天的4 种粒径大气颗粒物 的浓度是最高的，其次是风后晴天。冬、春两季大气颗粒物浓度比夏、秋两季的浓度高，冬季 大气颗粒物的浓度是最高。( 3 ) 2 0 m 宽和4 5 m 宽绿化林带在距离道路6 m 处的采样点的t s p 和 p m l o 的浓度明显降低，在绿化林带内，距离道路越远，t s p 的浓度越低。绿化林带内各个采样 点的p m l o 的浓度持平，下降趋势不明显。2 0 m 宽和4 5 m 宽绿化林带的各个采样点的p m 25 的浓 度和p m 的浓度基本持平，未呈现明显的下降趋势。 对道路两侧宽度相同和宽度不同的绿化林带对t s p 、p m - o 、p m z s 、p m t 以及对降尘和扬尘的净 化能力进行测定，结果表现为：( 1 ) 宽度相同、配置不同的三个绿化林带对t s p 、p m - o 、p m z s 、 p m - 以及对降尘和扬尘的净化能力没有显著差异。( 2 ) 宽度不同的5 个绿化林带对眦s 、p m 。以及 对降尘和扬尘的净化能力没有显著差异，对t s p 和p m 。的净化能力存在显著差异，表现为5 m 宽 绿化林带对t s p 和p m ，o 的净化能力最差，1 5 m 宽、2 5 m 宽、3 5 m 宽、4 5 m 宽的绿化林带对t s p 和 p m 。o 的净化能力没有显著差异。 对道路两侧绿化林带内的植物的滞尘能力进行测定，结果表现为：不同植物的滞尘能力不 同，其中滞尘能力较强的是迎春、金钟、枇杷和棣棠，较差的是白蜡和栾树。单株植物滞尘量 较大的是白蜡、红叶李、垂柳和枇杷，较差的是棣棠和金钟。单株植物滞尘量表现为乔木大于 灌木。由于绿化林带植物配置的不同，绿化林带的滞尘总量也有明显的差异。 用电镜观察叶片表面的微型态，发现叶片滞留人气颗粒物的能力与叶片的微型态结构有关， 滞留人气颗粒物能力由高到低的微形态结构依次是绒毛 沟槽 小室 条状突起：并且这些微形态 结构越密集、深浅差别越大，越有利丁滞留大气颗粒物。叶片的着生角度也影响植物叶片的滞尘 能力。 关键词：大气颗粒物；绿化林带；屏障；净化能力 河南农业人学硕上兰垡笙苎 茎茎塑墅一一 _ - - _ - _ - _ _ _ _ _ - _ i 一一一 d i s t r i b u t i o nc h a r a c t e r i s t i c so fa t m o s p h e r i cp a r t i c l e sf r o m h i g h w a y sa n dt h er e t a i n i n g e f f e c to fg r e e n b e l t s s u p e r v i s o r ：p r o f f a nw e i ，z h a oy o n g m a s t e rc a n d i d a t e ：q if e i y a n a b s t r a c t ：a t m o s p h e r i cp a r t i c u l a t e s ，s p e c i a l l yf i n ep a r t i c u l a t e ，c a ne n t e rt h e h u m a n s l u n g sw h i c hc a nc a u s ei n j u r yt ot h eh e a l t ha n dc a u s eu r b a na t m o s p h e r i cv i s i b i l i t yt og o d o w n s ot h es t u d yi n c l u d e dt h ed e n s i t i e sa n dp a r t i c l es i z eo fa t m o s p h e r i cp a r t i c u l a t e s ， t e m p o r a la n ds p a t i a lv a r i a t i o na n dt h ei n f l u e n c eb e c a m et h eh o ts p o t so ft h es t u d yo f d o m e s t i cu r b a na t m o s p h e r i ce n v i r o n m e n t r o a dp l a n t s w e r eu s e dt oe l i m i n a t et h e p o l l u t i o no fa t m o s p h e r i cp a r t i c u l a t e s ，a n dt h i sw a y w a sa p p r e c i a t e dm o r ea n dm o r e t h e e f f e c to fg r e e n b e l t sa n df o r e s tb e l t st or e d u c et h ed u s t - f a l l i n ga n da i r b o r n ed u s tw a s r e m a r k a b l e t h i ss t u d ym a i n l yt e s t e dt h ed e n s i t i e so fa t m o s p h e r i cp a r t i c u l a t e so nt h et w o s i d e so fg r e e n b e l t sw h i c hl o c a t e do nt h et r a f f i ca r t e r yo fz h e n g z h o uc i t y , a n da n a l y z e d d i s t r i b u t i o nf e a t u r eo fa t m o s p h e r i cp a r t i c u l a t e sa n dp u r i f y i n ge f f e c to fg r e e n b e l t s ，a n d p r o v i d es u p p o r tt o 。p o l l u t i o na b a t e m e n t o fr o a da t m o s p h e r i cp a r t i c u l a t e s t h ed e n s i t i e so fa t m o s p h e r i cp a r t i c l e si n c l u d e df o u rk i n d so fg r a i nd i a m e t e r ( t s p 、 p m l o j p m 2 5 和p m l ) w e r et e s t e do nt h r e em a i nr o a d si nz h e n g z h o uc i t y , a n dt h ed e n s i t i e s o fa t m o s p h e r i cp a r t i c l e so nd a y , i nv e r t i c a ls p a c e ，i nd i f f e r e n tw e a t h e ra n ds e a s o n sa n di n d i f f e r e n ts a m p l i n ga r e a sw e r ea n a l y z e d ，a n dt h er e s u l t sw e r et h a t ：( 1 ) t h ev a r i a t i o no f p a r t i c l e sc o n c e n t r a t i o no ff o u rk i n d so fp a r t i c l es i z e sf r o m8 ：0 0t o 18 ：0 0s h o wo n l ” p a r t i c l e sc o n c e n t r a t i o ni sh i g hi nt h em o r n i n g ，l o wi nt h ea f t e r n o o n t h ed e n s i t i e so f a t m o s p h e r i cp a r t i c l e sd e c r e a s e dw i t ht h ei n c r e a s eo f v e r t i c a lh e i g h tf r o m2 0 c mt o4 0 0 c m t h et s pc o n c e n t r a t i o n ss h o w e do b v i o u sl i n e a r l yc o r r e l a t i o nw i t hp m l 0c o n c e n t r a t i o n ，a s f o rp m 2 5a n dp mli n d i c a t e ds a m et e n d e n c y ( 2 ) i nt h ef o u rk i n d so f d i f f e r e n tw e a t h e r ，t h e d e n s i t i e so fa t m o s p h e r i cp a r t i c l e sw e r eh i g h e s ti nt h ef i r s td a ya f t e rr a i n ；t h en e x tw a s s u n n yd a ya f t e rw i n d t h ed e n s i t i e so fa t m o s p h e r i cp a r t i c l e sw e r eh i g h e s ti nw i n t e r ，a n d t h ed e n s i t i e si nw i n t e ra n ds p r i n gw e r eh i g h e rt h a ni ns u m m e ra n da u t u m n ( 3 ) t h e d e n s i t i e so ft s pa n dp m l oi nt h es a m p l i n gp o i n t so f2 0 m - w i d t hg r e e n b e l ta n d4 5 m - w i d t h g r e e n b e l tw h e r ew a ss i xm i l e sd i s t a n tf r o mt h er o a dr e d u c e do b v i o u s l y a n di n t h e g r e e n b e l t ，t h es a m p l i n gp o i n tw a s f a rf r o mt h er o a d ，i nw h e r et h et s pd e n s i t yw a s l o w e r p m l od e n s i t yi ne v e r ys a m p l i n gp o i n ti nt h eg r e e n b e l tc h a n g e di n d i s t i n c t l y , t h ed o w n n e n d i n gw a sn o to b v i o u s t h ed e n s i t i e so fp m 2 5a n dp m li ne v e r ys a m p l i n gp o i n t so f 4 1 河南农业大学硕士学位论文 英文摘要 2 0 m w i d t hg r e e n b e l ta n d4 5 m w i d t hg r e e n b e l tc h a n g e di n d i s t i n c t l y , t h ed o w nt r e n d i n g w a sn o to b v i o u s t h ep u r i f y i n ga b i l i t i e so ft h eg r e e n b e l t sa l o n gr o a d sw h o s ew i d t h sw e r ee q u a lo f d i f f e r e n tt ot s p ，p m l o ，p m 2 5a n dp m ia n dd u s t - f a l l i n gw e r et e s t e d t h er e s u l t ss h o w e d t h a t ：( 1 ) t h ep u r i f y i n ga b i l i t i e so ft h et h r e ek i n d so fg r e e n b e l t sw h o s e w i d t h sw e r ee q u a l a n dl a y o u t sw e r ed i f f e r e n tt ot s p ，p m l 0 ，p m 2 5 ，p m la n dd u s t - f a l l i n gh a dn om a r k e d q u a l i t a t i v ed i f f e r e n c e ( 2 ) t h ep u r i f y i n ga b i l i t i e so ft h ef i v e k i n d so fg r e e n b e l t sw h o s e w i d t h sw e r ed i f f e r e n tt op m 2 5 ，p m la n dd u s t - f a l l i n gh a dn om a r k e dq u a l i t a t i v ed i f f e r e n c e ， b u tt h ep u r i f y i n ga b i l i t i e st ot s pa n dp m i oh a dm a r k e dq u a l i t a t i v ed i f f e r e n c e a n dt h a t s h o w e dt h ep u r i f y i n ga b i l i t i e so ft h e5 m w i d t hg r e e n b e l tt ot s p a n dp m l 0w e r ew o r s t ，a n d t h ep u r i f y i n ga b i l i t i e so ft h e15 m w i d t hg r e e n b e l t ，2 5m - w i d t hg r e e n b e l t ，35m - w i d t h g r e e n b e l ta n d4 5 m w i d t hg r e e n b e l tt ot s pa n dp m i oh a dn om a r k e dq u a l i t a t i v e d i f f e r e n c e t h ed u s t h o l d i n gc a p a c i t i e so ft h ep l a n t si ng r e e n b e l t sa l o n gr o a d sw e r et e s t e d ，t h e r e s u l t ss h o w e dt h a t ：t h ed u s t h o l d i n gc a p a c i t i e so fd i f f e r e n tp l a n t sw e r ed i f f e r e n t a n dt h e d u s t h o l d i n gc a p a c i t i e so fj a s m i n u mn u d i f l o r u m ，f o r s y t h i a v i r i d i s s i m a , e r i o b o t r y a j a p o n i c aa n dk e r r i aj a p o n i c aw e r eb e t t e r , a n df r a x i n u sc h i n e n s i s a n dk o e l r e u t e r i a p a n i c u l a t a ，p 陀l o w e r t h ed u s t h o l d i n gc a p a c i t i e s o fi n d i v i d u a lp l a n to ff r a x i n u s c h i n e n s i s p r u n u sc e r a s i f e r a c y , s a l i xb a b v l o n i c aa n de r i o b o t r y a j a p o n i c aw e r eb e t t e r , a n d k e r r i aj a p o n i c aa n df o r s y t h i av i r i d i s s i m aw e r ew o r s e t h ed u s t h o l d i n gc a p a c i t yo f i n d i v i d u a lp l a n ts h o w e dt h a ta r b o r sw e r eh i g h e rt h a ns h r u b t h et o t a ld u s t h o l d i n ga m o u n t w a sd i f f e r e n tf o r t h ed i f f e r e n tl a y o u to fg r e e n b e l t s t h em i c r o c o n f i g u r a t i o n so fl e a fe p i d e r m i sa r eo b s e r v e dt h r o u g hs c a n n i n ge l e c t r o n m i c r o s c o p e ( s e m ) ，t h er e s u l t ss h o w e dt h a tt h ep a r t i c l e - r e t a i n i n gc a p a c i t yw a s r e l a t e dt o t h em i c r o c o n f i g u r a t i o n so fl e a fe p i d e r m i s t h ep a r t i c l e - r e t a i n i n gc a p a c i t i e so ft h e m i c r o c o n f i g u r a t i o n s o fl e a f e p i d e r m i s w e r ed e c r e a s e di nt h eo r d e r o f v i l l u s g r o o v e c e l l s t r i pp r o t u b e r a n c e ，a n dt h ep a r t i c l e r e t a i n i n gc a p a c i t yw a sh i g h e r w h e nt h em i c r o c o n f i g u r a t i o n sw e r ed e n s e ra n dt h ef a l lb e t w e e nt h e mw a sl a r g e r t h e a n g l eo ft h el e a v e sa f f e c t e dt h ep a r t i c l e r e t a i n i n gc a p a c i t y k e yw o r d s ：a t m o s p h e r i cp a r t i c u l a t e s ；g r e e n b e l t ；s c r e e ne f f e c t ：p u r i f y i n ga b i l i t y 4 2 河南农业大学学位论文独创性声明、使用授权及知识产权归属承诺书 学位论道路大气颗粒物的分布特征及绿化带的 学位 文题目滞留作用 级别 硕士 学生 齐飞艳 学科导师 姓名专业 生态学 樊巍，赵勇 姓名 学位论文 是否保密否 如需保密，解密时间年月日 独创性声明 本人呈交论文是在导师指导下进行的研究工作及取得研究成果，除了文中 特别加以标注和致谢的地方外，文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成 果，也不包括为获得河南农业大学或其他教育机构的学位或证书而使用过的材 料，指导教师对此进行了审定。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献 均已在论文中做了明确的说明，并表示了谢意。 特此声明。 研究生虢私鞋一导师躲嬲 日期：加刁年6 月日日期：p 年月彩日 。 f 学位论文使用授权及知识产权归属承诺 本人完全了解河南农业大学关于保存、使用学位论文的规定，即学生必须 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本；学校有权保存提交论文的印 刷本和电子版本，并提供目录检索和阅览服务，可以采用影印、缩印或扫描等 复制手段保存、汇编学位论文。本人同意河南农业大学可以用不同方式在不同 媒体上发表、传播学位论文的全部或部分内容。 本人完全了解河南农业大学知识产权保护办法的有关规定，在毕业离 开河南农业大学后，就在校期间从事的科研工作发表的所有论文，第一署名单 位为河南农业大学，试验材料、原始数据、申报的专利等知识产权均归河南农 业大学所有，否则，承担相应的法律责任。 研究生签轹膏番手色刷币答名：周童学院领导签轹! 印松j 同期：2 呻年( 月6 日日期：2 。四年占月6 同同期：加a 降 3 9 m 的粒 子通常是海绵状或层状的含碳富硫颗粒；粒径为0 5 3 岬的颗粒通常是矿物球粒或晶体；粒径 叶脉+ 小室 小室 条 状突起，并且结构越密集、深浅差别越人，越有利丁滞留人气颗粒物。现在的研究表明，并非所有的 6 河南农业大学硕十学位论文 文献综述 滞尘都能通过降水被洗出叶表。王蕾等1 5 7 j 对北京市部分针叶树种叶面颗粒物附着密度进行了观 测：侧柏和圆柏叶表面密集的脊状突起间的沟槽可深藏许多颗粒物，且颗粒物i 古| 着牢同，不易被中 等强度1 5m m 的降水冲掉。王赞红等【5 8 j 对大叶黄杨叶片上表皮的滞尘颗粒物进行电镜扫描，图像 显示：叶片滞尘颗粒物形态特征受清洗作用影响较大，简单清洗并不能去除大多数叶片滞尘颗粒 物，p m i o 颗粒物可以滞留在大叶黄杨叶片上；深度清洗仍不能彻底清除叶片表面颗粒物，更细小的 粒子被固定在叶片表皮。冲洗作用会导致颗粒物形态变化，这种形貌差异是否由流水的机械磨蚀 和颗粒物中可溶性成分溶解作用造成尚有待于进一步确定。 1 2 2 植物滞留大气颗粒物能力的研究 1 2 2 1 不同植物个体滞尘能力的研究 大量研究资料表明，无论是灌木还是乔木，个体之间滞尘能力存在较大的差异。张新献等 5 9 】 在北京城市居住区绿地的滞尘效益研究中表明：丁香的滞尘能力( 5 7 5 7g m 2 ) 是紫叶小檗( 0 9 3 8 g m 2 ) 6 倍多；落叶乔木毛白杨( 3 8 2 2g m 2 ) 为垂柳( 1 0 4 8g m 2 ) 的3 倍多。陈玮等5 5 】的研究结果显示： 槐树、杨树等阔叶树的过滤效果大于松、杉等针叶树；针叶树种滞尘能力为：沙松冷杉 地云杉 红皮云杉 东北红豆杉 白皮松 华山松 油松。康博文掣6 0 】对陕西2 0 种主要绿化树种进行了滞尘 效应的研究：在灌木树种中石楠、大叶黄杨和海桐滞尘能力强，连翘和贴梗海棠滞尘能力弱。各树 种滞尘能力大小与树冠总叶面积有密切关系，因此，一般情况下阔叶乔木大于针叶树，乔木大于灌 木【6 。 1 2 2 2 不同绿地类型滞尘能力研究 园林绿地在城市生态系统的平衡调控中起着重要作用，特别是在吸滞大气污染物，提高空气 环境质量上具有显著效果t 5 1 6 2 】，园林绿地的生态功能与绿地景观类型及其空间布局有密切的关系， 国内外通过对城市绿地环境效应的分析发现，当绿化覆盖率小于4 0 时，绿地的内部结构和空间 布局状况更显示出其重要1 生 6 3 , 6 4 】。在城市绿地系统中，乔木树种构成的绿地其滞尘量要高于草本 植物十倍至几十倍，乔木树种是滞尘的主体，约占总滞尘量的8 7 0 ，灌木为1 1 3 ，草坪植被滞尘量 最小，仅占总滞尘量的1 7 t 6 5 】。在绿地的不同结构和空间布局中，乔灌草型的减尘作用最显著，减 尘率为4 0 ；灌草型次之，减尘率为2 l ；草坪相对较差，减尘率仅为8 ；非绿地空气含尘量是乔灌 草的1 7 倍【如l 。 周志祥等【6 6 i 在武钢厂区绿地景观类型空间结构及滞尘效应研究表明：多行复层绿带的滞尘 效果最好，滞尘率达4 6 2 6 0 8 ；其次为防护林地，滞尘率为3 8 9 - - 4 6 1 ；专类园和观赏草坪 是厂区职工休息、游憩之地，主要作用在于丰富绿地景观类型、提高景观观赏效果，因而植物由低 矮的花灌木和草坪草组成，绿地结构较简单、绿量也相对较小，在滞尘效果上远不如防护林斑块和 多行复层绿带，其滞尘率分别为4 0 6 0 和1 0 9 1 7 6 。 不同的绿地类型之间大气污染程度不同，火气污染物含量具有明显的筹异性，这与不同绿地 类型的植物组成、立体结构及其绿量有密切关系，具有乔、灌、草垂直结构、绿体含量高的绿地 类型表现出较好的滞尘效麻利吸收人气有害气体的效应，如乔灌草林、乔小混交林、灌木林等； 7 河南农业大学颀十学位论文文献综述 而结构单一或绿量低的绿地类型净化大气的功能则明显下降【6 7 】。孙淑萍等【6 8 1 在总结北京城区不 同绿地类型与p m l o 质量浓度之间的联系时也得出了类似的结果：复合结构( 乔灌型、灌草型、乔 灌草型、乔草型) 减少p m l o 的作用大于单一类型的绿地。 1 2 2 3 不同功能区绿地滞尘效应研究 由于在城市中不同功能区绿地对植被的生态效益要求是不同的，在各种功能绿地中工业区绿 地、防护绿地、居住区绿地和风景区绿地更加重视植被的滞尘能力，因此各学者对这几类功能区 园林植被的滞尘效应研究相对较多。在工业区绿地方面，陈芳等针对武钢工业区污染较严重的情 况，测定了武钢工业区园林植被的滞尘能力，并定量研究了武钢厂区园林绿地的滞尘效应【55 1 。在防 护绿地方面，张华等对科尔沁沙地人工杨树林生态服务效能进行研列6 9 1 。在居住区绿地方面，梁立 军等以杭州丹桂公寓为例对居住区园林绿化的生态效益进行研究，并对绿地年滞尘量进行了定量 的测定7 0 1 。在风景区绿地方面，贾智明等从景区生态功能角度出发测定了环成吉思汗陵绿地的滞 尘能力以及绿地的减噪作用1 7 。 1 2 2 4 滞尘效应评价 目前对园林植被滞尘效应的评价还是处于初步阶段，主要侧重于不同植被类型环境效益综合 评价和同林绿化树种枝叶滞尘效果分类研究。赵勇等对河南省郑州市不同绿化植被的滞尘量进