绿化植物对环境空气的净化效应研究

绿化植物对环境空气的净化效应研究

太原市是污染严重的城市之一。大气颗粒是环境污染的主要污染物。环境空气中的颗粒来源复杂。由于不同的城市在不同的工业组织、能源结构、地理环境和气象条件下，颗粒的物理和化学性质也不同。城市的绿化植物中不同树种对环境空气中的颗粒物污染有不同的净化能力,但树木的净化效益并不是固定不变的,它与树木的生长地区、当地条件、生态因子均有一定的关系,对同一树种的抗性与净化效益,不同的地区研究成果相差很大。笔者对长期生长在太原市区污染环境中的绿化植物的滞尘能力进行了分析研究。在2000年工业污染源达标排放之后,环境空气质量仍然不能达标,在这种情况下改善环境空气质量的主要手段就是增加绿化,因地制宜的选择绿化树种对增加城市大气环境容量,进一步改善环境空气质量有很重要的现实意义。因此笔者在《太原市城市中心区大气污染物垂直分布情况及其对应的绿化研究》课题研究的基础上,对城市污染环境中适生树种滞尘能力进行了研究探讨。1太原市目前的污染1.1地理位置与环境太原市是一个能源重化工城市,工业能源结构以煤为主,全市耗煤占总能耗的99%以上,且工业能耗高、能源消费强度大,万元工业产值能耗为6.8吨标准煤,比全国平均水平2.2吨高出2倍;全市每平方公里耗能421吨标准煤,为全国平均水平123吨标准煤的3.4倍。加之太原市地处黄土高原,周边自然植被面积小,生态屏障作用孱弱,城市人均绿地面积小于全国平均水平。太原市地理位置是三面环山,市区属于半封闭式的盆地,年静风频率占20-30%,年平均风速不大(2.4-2.5m/s),冬、春季的逆温日数每月近20天,逆温层厚度冬季平均为490米,夏季平均为247米,逆温强度为0.9℃/100m,特殊的地理位置与不利的气象条件使得大气污染物水平输送不畅,垂直扩散受抑,造成大气污染物不宜扩散,自然净化能力十分有限。以上种种原因导致了太原市环境空气颗粒物污染严重的现象。1.2环境标准状态近十年来太原市总悬浮颗粒物年均值虽然呈下降趋势,但以最低值1999年的平均值0.416毫克/立方米(标准状态)计算,仍然超过《环境空气质量标准》GB3095-1996二级标准年均值的1.08倍。近十年来总悬浮颗粒物年均值及浓度范围见表1。2植物污染对树木生长的影响以及树木对空气中的影响2.1含ca的尘2.1.1叶面蒙尘,部分气孔可能被阻塞,气孔阻力加大,阻碍了正常的气体交换,也阻碍了蒸腾作用和散热作用;2.1.2含Ca的尘在水分存在(如雾或小雨)时,易在植株的叶片、枝条以及花朵上形成一层外壳,阻碍了光合作用所需要的光线与CO2,光合作用速率下降,淀粉形成减少;2.1.3颗粒物中的一些可溶性毒物或是较多的可溶性盐分,与水作用后从气孔浸入叶组织,使细胞受害,发生类似“腐蚀”的情况,使植株形成坏死斑点,降低光合作用面积和光合作用速率。2.2叶表面活性剂2.2.1由于树木的枝冠茂密,具有较强的降低风速的作用,随着风速的降低,空气中携带的大颗粒尘便下降到树木的叶片或地面;2.2.2另一方面是植物叶表面的滞尘作用,由于不同树木叶子表面的结构不同,有的植物叶片多茸毛,有的植物叶片还能分泌粘性的油脂和汁浆,植物叶片在进行光合作用和呼吸作用过程中,能吸收、阻滞、过滤灰尘,空气中的颗粒物在经过树木时,便被附着于叶面及枝丫上。无论以哪种方式蒙尘的植物经过雨水冲洗,又能恢复其吸尘的能力,由于植物的叶表面积通常为植物本身占地面积的20倍以上,因而树木的滞尘能力是很大的,从这种意义上讲,树木就好像是空气的天然过滤器。3适宜树种的防尘能力研究方法3.1叶片面积的测定用打孔称重法测定。采集每种树种的叶片10-20片。在实验室用打孔器打孔,打孔器是圆形,直径固定,打下叶片的小圆片即面积是定值。将10-20个小圆片称重,再将10-20片全部叶称量,用小圆处的重量和面积与全部叶的重量与面积的比例关系,计算出全部叶面积。求出单叶面积,单叶面积乘以全株叶量为单株叶面积。3.2标准枝条标准株叶量的计算调查叶量采用分层取样法,先用目测法将所调查的植株进行分区、分层。其中可先按枝划分,也可把几个大枝归为几等分,接着再对各主枝或一等分进行继续等分分级,一直到可以容易计数叶片的标准小枝为止,标准小枝一般阔叶树30cm长,当调查记数出标准小枝的叶片数量后,再计算全株叶量。3.3叶吸附尘重的测定树木叶片滞尘量的分析目前尚无统一的标准方法,常用称重法进行叶片滞尘的分析测定。本研究将采取树叶用硫酸纸包装好,带回实验室用万分之一天平称重。第一次称重包括树叶、尘及包装纸,然后用毛刷轻轻刷掉包装与叶子上吸附的尘,将干净的包装纸与树叶进行第二次称重,再次重量之差为叶子吸附的尘重。对于一些吸附力较强,不易脱落尘的叶子,可放置一段时间,待叶子自然干燥失水后,尘会自然落下,将落下的尘进行第三次称量,称量值与前两次称量之差值相加为最终叶子吸附尘重。经过换算计算出树木叶片单位面积滞尘量与整株树滞尘量。3.4采样树种的选择采样地区选取太原市尘污染较严重的区域太原钢铁集团公司厂区及市区车流量大的主要街道旁,选择采样树木的原则主要考虑到长期生长在污染环境中的绿化植物本身与环境已形成一种相对平衡的状态,重点研究在该环境中生长15年以上的树种。在大雨后20天,对太原市十五年树龄以上的适生树种随机采取树木叶片进行分析测定。4结果与分析太原市适生主要绿化树种叶量、叶面积、滞尘量研究结果统计见表24.1有典型的树种树木叶片滞尘量的大小与叶片的形状、性质及滞尘方式有关。植物叶片蒙尘的方式有停着、附着和粘着。叶片狭小、小枝开张度小、叶片较光滑者多为停着,如柳树、白蜡、刺槐、银杏等。叶片宽大平展、小枝开张度大,叶片粗糙、有绒毛,则表现为附着,如臭椿、卫茅、红叶李、毛白杨、核桃等。另一类枝叶能分泌树脂、粘液等表现为粘着,如侧柏、圆柏以及其他松柏类植物多属于此类,停着的尘易被风吹走,附着的尘经较大的风或雨淋亦被带走,粘着的尘要在大雨冲击下才被部分清洗。对太原市主要适生树种研究结果表明,树木叶片单位面积的滞尘能力在50g/m2以上的阔叶树木有泡桐、红叶李、榆叶梅、卫茅,滞尘在10-30g/m2范围内的树木有臭椿、国槐、山荞麦、小叶黄杨、紫叶小檗、大叶黄杨、火炬树,滞尘量在10g/m2以下的树种有银杏、白蜡、垂柳、法国梧桐、榆树、刺槐、毛白杨、海棠、连翘、丁香、绣线菊、珍株梅、桃树、皂荚、五角枫、滦树、忍冬等。详见表2。4.2滞尘量在10kg以上的树种单株树木的滞尘能力与其叶片的滞尘量及单株树木的总叶量有关。单株树木的滞尘量在10kg以上的树种有法国梧桐、臭椿、泡桐,单株树木的滞尘量在5-10kg的树种有白蜡、国槐,单株树木的滞尘量在1-5kg的树种有卫茅、火炬树、忍冬、丁香等。详见表2。5