徐州主要落叶绿化树种滞尘能力研究

徐州主要落叶绿化树种滞尘能力研究

0党政干部滞尘能力与城市大气污染的关系随着各国工业的发展，污染日益严重。煤烟污染是中国大气污染的主要问题。据中国《2008年环境统计年报》报告,全国全年烟尘排放量为901.6万t,比上年减少8.6%。其中,工业烟尘和工业粉尘排放量比上年均有所减少,生活烟尘排放量比上年增加7.1%。城市大气中的粉尘可引发各种呼吸道疾病,对人类健康危害极大。植物叶片因其表面性能可以截取和固定大气颗粒物,城市绿化树种是消减城市大气污染的重要过滤体。目前,国内外研究表明,不同绿化树种的滞尘能力存在显著性差异,该能力的强弱与多种因素有关,包括树种叶片表面积(皱纹、粗糙、绒毛等)、本身的湿润性(油脂)、树冠总面、植物高度以及大气中粉尘含量等。根据江苏省统计局2010年徐州市国民经济和社会发展统计公报表明,徐州市工业废气排放总量3362亿标m3,工业粉尘排放量1.97万t。徐州市大气污染类型仍以煤烟型污染为主。徐州位于南北交界处,其气候特征与南、北方气候特征均不相同,树种的滞尘方式亦异于南方和北方。因此,本研究针对徐州市煤烟型污染和特殊的气候特征,选取工业污染区、交通污染区和清洁区的6种树种,开展对徐州市区主要落叶树种叶片的滞尘能力进行研究,以期为未来城区绿化结构调整与改造提供科学依据。1材料和方法1.1徐州附气候区试验样品于2011年5月在徐州市工业污染区、交通污染区和清洁区3个地区采集后,带回实验室进行滞尘量测定。徐州市位于江苏省西北部,域内大部皆为平原,地处沂、沭、泗水系和濉、安河水系。徐州属暖温带半湿润季风气候,年气温14℃,日照率52%~57%,年均无霜期200~220天,年均降水量800~930mm,雨季降水量占全年的56%。依照不同功能区和污染程度划分,选取北三环路口作为工业区、茶棚作为交通干道,淮海战役烈士纪念塔园内作为清洁区,对3个地区主要落叶绿化树种的滞尘能力进行研究。1.2选择杨树,b杨树,聚乳酸树,聚枝选择在3个地区均有生长的6种主要落叶绿化树种,对其进行滞尘能力的测定。其中,包括落叶乔木5种:法国梧桐(Platanus×acerifolia)、枫杨(PterocaryastenopteraC.)、毛白杨(PopulustomentosaCarr.)、构树(Broussonetiapapyrifera)和意大利杨(Populuseuramevicanacv.);落叶灌木1种:紫薇(Lagerstroemiaindica)。1.3测试方法1.3.1样品采集1.3.2总防尘量的测定1.3.3试验设备1.3.4统计分析2结果与分析2.1不同树种滞尘能力由表1可知,在北三环路口不同树种的滞尘能力差异较大。其中滞尘能力最强的为紫薇,可达2.5509g/m2,其次为法国梧桐和枫杨,滞尘量分别为2.2777、1.8799g/m2;意大利杨的滞尘能力最弱,为0.8447g/m2。紫薇的滞尘能力约为意大利杨的3倍。对北三环路口所有树种的滞尘能力进行方差分析可知(见表2),在显著性水平为0.05时,P≤0.001,不同树种间滞尘能力差异显著。采用系统聚类法中的最邻近元素法,以平方Euclidean距离对北三环路口树种的滞尘能力进行聚类分析。由图1可知,在距离为5时,树种的滞尘能力被分为3类:第Ⅰ类包括构树、意大利杨和毛白杨,滞尘能力较弱;第Ⅱ类为枫杨,滞尘能力较强;第Ⅲ类包括紫薇和法国梧桐,滞尘能力强。2.2不同树种滞尘能力比较由表3可知,在茶棚处和淮海战役烈士纪念塔园内处,紫薇与意大利杨的滞尘能力相差约2.9~3.6倍。采用相同方法对两地树种的滞尘能力进行单因素方差分析和系统聚类分析可得(见表4、5,图2、3),在显著性水平为0.05时,P≤0.001,不同树种滞尘能力差异均显著;在距离约为5时,紫薇、法国梧桐和枫杨均分为滞尘能力较强的一类,毛白杨、构树和意大利杨分为滞尘能力较弱的一类。就单位叶面积而言,滞尘能力为灌木大于乔木,该结论与程政红等的研究结果一致。由测定结果可知,同种树种在不同地区的滞尘能力差异显著,且都基本表现出:北三环路口>茶棚>淮海战役烈士纪念塔园内的趋势。北三环路口处为工业密集区,靠近堆煤场,车辆流通量大,大气粉尘污染严重;茶棚位于G311与金山南路交叉路口,车流量较大,地势开阔,附近有大量绿化树木和小南湖自然风景区;淮海战役烈士纪念塔园内为人文名胜保护区,位于市区,整体结构较封闭,远离车辆带来的扬尘,园内种植大量植物。由此可知,树种的滞尘能力不仅与本身特性有关,可能还受外界尘源条件影响,与当地大气粉尘污染程度存在相关性。2.3叶片表面状况叶面滞留大气颗粒物主要附着在叶片上表面。植物由于其叶表面特性(皱纹、粗糙、绒毛、油脂等)和本身的湿润性影响着叶片的滞尘能力。柴一新等通过电镜观察发现,叶表皮具沟状组织、密集纤毛的树种滞尘能力强,叶表皮具瘤状或疣状突起的树种滞尘能力差。法国梧桐和枫杨叶片表面均密生星状短绒毛,绒毛可帮助尘埃附着于叶片表面,不易被风吹落。枫杨叶片较法国梧桐叶片小,细长,叶片薄,易随风摆动使附着的尘埃掉落。紫薇叶表面无毛或沿主脉上有毛,靠绒毛附着尘埃的能力较小,但叶片湿润且存在沟状组织,对粉尘的粘附作用强,粉尘等污染物与叶片表面的接触面积较大,滞留的粉尘不易从叶面脱落。因此,法国梧桐、枫杨和紫薇的滞尘能力较强,与李海梅等和谭志海等的研究结果一致。王会霞等的研究表明,绒毛密度较小且呈较长的针状时,不利于颗粒物的滞留。毛白杨和构树叶表面都有较长的绒毛,尤其是构树绒毛长度可达1~2mm。根据王会霞的研究结果推断,叶片表面绒毛过长,颗粒物可能只停留在绒毛表面而不易到达叶片表面,易脱落,导致滞尘能力降低。意大利杨叶质较厚而干燥,且表面光滑几乎无绒毛,粉尘等颗粒物无法附着在叶片表面,导致其滞尘能力较低。3不同季节滞尘能力研究对徐州市3个地区6种常见落叶绿化树种滞尘量的测定结果表明,在同一地区,不同树种间的滞尘能力存在显著性差异。滞尘能力最强与最弱树种间的滞尘量相差可达2.9~3.6倍。在3个地区,紫薇滞尘量的平均值为1.6926g/m2,而意大利杨滞尘量平均值仅为0.5412g/m2。6种常见落叶树种的滞尘能力由强到弱依次为:紫薇>法国梧桐>枫杨>毛白杨>构树>意大利杨。紫薇和法国梧桐是适合作为徐州市大气颗粒物消减的良好树种,而构树、意大利杨等滞尘能力弱,不宜栽种在大气颗粒物污染严重的地方。绿化树种的滞尘能力与叶表面特性密切相关。叶片表面湿润(紫薇)、长有短而密的绒毛(法国梧桐)的树种往往具有较强的滞尘能力,而叶表面光滑(意大利杨)、绒毛疏而长(构树)的树种滞尘能力较弱。落叶树种发挥滞尘功能的时间主要集中在春夏季节。在秋冬季节,落叶树种由于叶片脱落,滞尘能力几乎丧失。随着季节变化,落叶树种的滞尘能力具有周期性。对落叶绿化树种在不同季节的滞尘能力进行研究,将为大气颗粒物浓度变化研究提供一定的理论依据。而目前,国内外针对落叶树种的滞尘能力研究较为缺乏。为进一步研究绿化树种对城市大气颗粒物污染变化的影响,应将采样时间分布于多个季节中。一般认为15mm的雨量就可以冲掉植物叶片上的降尘,然后重新滞尘。根据降雨特点,在雨后5天进行样品采集。分别在每个样地内选取3棵长势良好的树种,从树冠四周及上、中、下各部位有代表性地、均匀地采集样叶,一般采集30~50片叶为宜。叶片的滞尘量采用重量差值法进行分析测定:样品用蒸馏水浸泡2h,浸洗下叶片上的附着物,用镊子将叶片夹出。浸洗液用已烘干称量(W1)的滤纸过滤,将滤纸于60℃下烘24h后再称量(W2),2次质量之差(W2-W1)即为采集样叶的滞尘量。用Yaxin-1241叶面积仪测定叶片面积A。(W2-W1)/A即可得到单位叶面积的滞尘量,单位为g/m2。Ya