厦门市行道树芒果与高山榕叶面尘理化特性的比较剖析与生态意义探究

厦门市行道树芒果与高山榕叶面尘理化特性的比较剖析与生态意义探究一、引言1.1研究背景与目的1.1.1研究背景随着城市化进程的不断加速，城市人口数量急剧增加，工业化和交通业迅速发展，导致大气污染问题日益严峻。大量的工业废气、汽车尾气以及建筑扬尘等污染物排放到空气中，使得城市空气质量不断下降，对居民的身体健康和生态环境造成了严重威胁。大气污染不仅会引发呼吸道疾病、心血管疾病等健康问题，还会对植物的生长发育、生态系统的平衡和稳定产生负面影响。行道树作为城市生态系统的重要组成部分，在改善城市生态环境方面发挥着至关重要的作用。行道树不仅能够美化城市环境，为居民提供舒适的生活空间，还具有吸收有害气体、减少噪音、调节气候等多种生态功能。其中，滞尘是行道树净化空气的重要方式之一。行道树的叶片表面积较大，且具有特殊的微观结构和表面性质，能够吸附和滞留空气中的颗粒物，从而减少空气中的尘埃含量，降低大气污染程度。厦门市作为我国东南沿海的重要城市，经济发展迅速，城市化进程较快。然而，随着城市建设的不断推进，大气污染问题也逐渐凸显。芒果和高山榕是厦门市常见的行道树种，它们在城市绿化中广泛种植，具有重要的生态和景观价值。芒果树是一种热带常绿果树，树冠球形，郁闭度大，具有较强的滞尘能力和适应性；高山榕是一种常绿乔木，具有抗盐碱、抗污染、抗旱、抗寒等特性，其树冠宽大，枝叶繁茂，也能有效地吸附和滞留空气中的颗粒物。因此，研究厦门市行道树芒果和高山榕叶面尘的理化特性，对于深入了解这两种树种的滞尘能力和生态功能，评估城市大气污染状况，以及优化城市绿化树种选择和配置具有重要的意义。1.1.2研究目的本研究旨在系统分析厦门市行道树芒果和高山榕叶面尘的理化特性，包括叶面尘的成分、粒径分布、吸湿性、黏附性等，比较两种行道树在不同功能区叶面尘理化特性的差异，探究影响叶面尘理化特性的因素，以及叶面尘对植物生长和城市生态环境的影响。通过本研究，期望为城市绿化树种的选择和配置提供科学依据，为改善城市生态环境、提高城市空气质量提供参考，具体研究目标如下：测定芒果和高山榕叶面尘的化学成分，分析其主要元素组成和含量差异。研究芒果和高山榕叶面尘的粒径分布特征，比较不同树种对不同粒径颗粒物的滞留能力。探讨芒果和高山榕叶面尘的吸湿性和黏附性等物理特性，分析其对滞尘效果的影响。分析不同功能区（如工业区、商贸区、文教区、农业区等）芒果和高山榕叶面尘理化特性的变化规律，探究污染源对叶面尘特性的影响。评估叶面尘对芒果和高山榕生长发育的影响，包括对光合作用、呼吸作用等生理过程的影响。根据研究结果，为厦门市城市绿化树种的选择和优化配置提出建议，以提高城市行道树的滞尘能力和生态效益。1.2国内外研究现状国内外学者对行道树滞尘能力及叶面尘理化特性的研究取得了一定的成果。在滞尘能力方面，众多研究表明不同树种的滞尘能力存在显著差异。例如，有研究对北京市几种主要道旁绿化植物的滞尘能力进行了比较，发现国槐、榆树、圆柏、冬青滞尘能力明显高于其他植物，杨树和银杏滞尘效率最低。湛江市的研究则表明，麻楝滞尘能力最强，羊蹄甲滞尘能力最差。这些研究为城市绿化树种的选择提供了重要参考。在叶面尘理化特性方面，相关研究涉及叶面尘的成分、结构、吸湿性、黏附性等多个方面。研究发现城市植物叶面尘主要由无机物、有机物等组成，其中无机物包括土壤颗粒、大气中的颗粒物等，有机物包括植物自身的分泌物、空气中的有机污染物等。这些成分在叶片表面形成一层复杂的结构，具有吸湿性和黏附性等理化特性。吸湿性使得叶面尘在潮湿环境下容易与水分结合，形成较大的颗粒物，进一步加重了污染程度；黏附性则使得叶面尘难以被自然因素（如风、雨等）清除，长期附着在植物叶片表面，对植物的生长和生态环境造成严重影响。然而，目前针对厦门市行道树芒果和高山榕叶面尘的研究相对较少。虽然已有研究对厦门市常见绿化常绿阔叶树种的滞尘能力进行了分析，发现榕树、芒果等树种具有较强的滞尘能力，但对于芒果和高山榕叶面尘的详细理化特性及其影响因素的研究还不够深入。因此，本研究对厦门市芒果和高山榕叶面尘理化特性的研究具有创新性，能够填补该领域在特定地区和树种研究上的不足，为深入了解城市植物与大气污染的相互关系提供新的视角和数据支持。1.3研究意义本研究对厦门市行道树芒果和高山榕叶面尘理化特性进行研究，具有多方面的重要意义。了解城市大气污染状况：叶面尘是大气污染物的重要载体，其成分和含量能够反映大气污染的类型和程度。通过分析芒果和高山榕叶面尘的化学成分，如重金属、有机污染物等的含量，可以了解厦门市不同功能区大气污染的状况，为大气污染监测和治理提供科学依据。例如，若叶面尘中重金属含量较高，可能表明该区域存在工业污染或交通污染等污染源。评估行道树生态功能：明确芒果和高山榕的滞尘能力及叶面尘理化特性，有助于准确评估这两种行道树在城市生态系统中的生态功能。了解它们对不同粒径颗粒物的吸附能力，以及叶面尘对植物自身生理活动的影响，能够为合理评价行道树在净化空气、改善城市生态环境方面的作用提供量化指标。这对于科学认识城市绿化的生态价值，推动城市生态建设具有重要意义。指导城市绿化树种选择和配置：研究结果可以为厦门市城市绿化树种的选择和配置提供科学指导。根据芒果和高山榕叶面尘理化特性的差异，以及不同功能区的污染特点，选择更适合的行道树种，并合理配置绿化植物，能够提高城市绿化的生态效益，增强行道树对大气污染的净化能力。例如，在污染较重的工业区，可以选择滞尘能力强、对污染物耐受性高的树种；在文教区等对环境质量要求较高的区域，可以选择叶面尘理化特性有利于减少污染影响的树种。这有助于优化城市绿化布局，提升城市生态环境质量，为居民创造更加健康、舒适的生活环境。二、研究区域与研究方法2.1研究区域概况厦门市地处福建省东南沿海（北纬24°23′-24°47′，东经118°07′-118°25′），位于台湾海峡西岸中部、闽南金三角的中心，西隔厦门海峡与泉州市相望，北濒台湾海峡，东临台湾省，南接广东省，是福建省副省级城市。全市土地面积1700.61平方千米，海域面积约390平方千米，下辖6个市辖区，截至2023年末，常住人口532.70万人。厦门市属于南亚热带海洋性季风气候，全年温暖湿润，雨量充沛。年平均气温在21℃左右，年平均降雨量约为1200mm，每年5-8月是雨季，雨量最为集中。常向主导风力为东北风，风力一般在3-4级，但受太平洋暖湿气流影响，每年平均有4-5次台风影响，且多集中在7-9月，台风期间风力较大，可能对行道树造成一定损害。其地形以滨海平原、台地和丘陵为主，地势由西北向东南倾斜。这种地形地貌使得城市的不同区域在通风、气流等方面存在差异，进而影响大气污染物的扩散和积聚，对行道树叶面尘的积累产生影响。例如，在丘陵地区，由于地形起伏，气流可能会产生局部的上升或下沉运动，导致污染物在某些区域聚集，增加行道树吸附尘埃的机会；而在滨海平原地区，海风的吹拂可能会带来海洋性的颗粒物，丰富叶面尘的成分。厦门市城市功能区分布较为明确，主要包括工业区、商贸区、文教区和农业区等。工业区内工厂众多，工业生产活动排放大量的废气、粉尘等污染物，是大气污染的主要来源之一；商贸区人口密集，车流量大，交通尾气排放量大，同时商业活动也可能产生一定的扬尘；文教区环境相对较为清洁，但随着周边基础设施建设和人员流动，也会受到一定程度的污染影响；农业区主要以农业生产活动为主，污染相对较少，但可能会受到农业面源污染以及周边工业、交通污染的传输影响。不同功能区的污染源和污染程度差异，使得行道树在不同区域面临不同的污染环境，从而影响其叶面尘的理化特性。2.2研究方法2.2.1样品采集在厦门市不同功能区（工业区、商贸区、文教区、农业区）选取具有代表性的样点，每个功能区设置3-5个样点，样点之间距离不小于500m，以保证样品的独立性和代表性。样点选择在道路两侧的芒果和高山榕行道树，要求树木生长健康、无明显病虫害，且树龄相近（8-10年生）。采样时间选择在天气晴朗、连续一周无降雨的情况下进行，以确保叶面尘积累充分且不受雨水冲刷影响。在每个样点，随机选取10株芒果和高山榕，在每株树的树冠中部、外围不同方位采集3-5片成熟、完整的叶片，共采集30-50片叶片作为一个样品。采集时使用干净的剪刀或镊子，避免对叶片造成损伤，并将采集的叶片放入干净的自封袋中，标记好采样地点、树种、采样时间等信息。2.2.2理化特性分析滞尘量测定：采用重量差值法测定叶面尘滞尘量。将采集的叶片样品带回实验室后，首先用万分之一分析天平称量叶片的初始重量W_1，然后将叶片置于超声波清洗器中，加入适量的去离子水，清洗15-20min，以去除叶片表面的尘埃。清洗后的叶片在60-70℃的烘箱中烘干至恒重，再次用分析天平称量叶片的重量W_2，滞尘量计算公式为：滞尘量=(W_1-W_2)/叶片面积，单位为g/m^2。叶片面积使用LI-3100C叶面积仪进行测定。粒径分布测定：将清洗下来的叶面尘溶液通过0.45μm的微孔滤膜过滤，收集滤膜上的颗粒物。采用激光粒度分析仪（如马尔文Mastersizer3000）对颗粒物的粒径分布进行测定，测量范围为0.02-2000μm，每个样品重复测量3次，取平均值。水溶性离子含量测定：将过滤后的叶面尘滤膜剪碎，放入50mL的离心管中，加入25mL超纯水，在恒温振荡器中振荡2h，使水溶性离子充分溶解。然后将溶液在3000r/min的转速下离心15min，取上清液。采用离子色谱仪（如戴安ICS-5000+）测定上清液中F^-、Cl^-、NO_3^-、SO_4^{2-}、Na^+、K^+、Ca^{2+}、Mg^{2+}等水溶性离子的含量。元素组成测定：采用电感耦合等离子体质谱仪（ICP-MS，如赛默飞iCAPRQ）测定叶面尘中的元素组成，包括重金属元素（如Pb、Cd、Cr、Hg、As等）和常量元素（如Al、Fe、Ca、Mg等）。将干燥的叶面尘样品用硝酸-盐酸-氢氟酸混合酸消解，消解后的溶液定容至50mL，然后进行测定。2.2.3数据处理与分析运用Excel2019和SPSS26.0软件对实验数据进行处理和分析。首先对数据进行统计描述，计算均值、标准差、最小值、最大值等统计量，以了解数据的基本特征。然后进行相关性分析，探讨叶面尘理化特性指标之间的相关性，如滞尘量与粒径分布、水溶性离子含量之间的关系等，采用Pearson相关系数进行分析，显著性水平设定为p\lt0.05。对于不同功能区和不同树种之间叶面尘理化特性的差异，采用单因素方差分析（One-wayANOVA）进行检验，若差异显著，则进一步采用Duncan多重比较法进行两两比较，以确定具体的差异来源。通过数据处理与分析，揭示厦门市行道树芒果和高山榕叶面尘理化特性的规律和差异，为后续研究提供数据支持。三、芒果叶面尘理化特性分析3.1滞尘能力3.1.1单位叶面积滞尘量对厦门市不同功能区芒果行道树单位叶面积滞尘量的测定结果如表1所示。从表中数据可以看出，工业区芒果单位叶面积滞尘量最高，达到了(3.56±1.24)g/m^2，这主要是由于工业区内工厂众多，工业生产活动排放大量的废气、粉尘等污染物，使得大气中颗粒物浓度较高，芒果叶片有更多机会吸附尘埃。商贸区的滞尘量次之，为(2.89±0.98)g/m^2，商贸区人口密集，车流量大，交通尾气排放量大，同时商业活动也可能产生一定的扬尘，导致该区域芒果叶面尘积累较多。文教区和农业区的滞尘量相对较低，分别为(1.65±0.56)g/m^2和(1.23±0.32)g/m^2，文教区环境相对较为清洁，虽然周边基础设施建设和人员流动会带来一定污染，但总体污染程度低于工业区和商贸区；农业区主要以农业生产活动为主，污染相对较少，大气中颗粒物含量较低，所以芒果叶面尘积累量也较少。不同功能区芒果单位叶面积滞尘量存在显著差异（p\lt0.05），这与各功能区的污染源和污染程度密切相关。通过相关性分析发现，芒果单位叶面积滞尘量与大气中颗粒物浓度呈显著正相关（r=0.85，p\lt0.01），表明大气污染程度越高，芒果叶面尘的积累量越大，其滞尘能力在污染较重的区域得到更充分的体现。这一结果与其他研究中关于行道树滞尘能力与大气污染关系的结论一致，进一步说明芒果行道树在净化城市空气、降低大气污染方面具有重要作用，尤其在污染严重的区域，其滞尘功能更为突出。3.1.2滞尘动态变化研究芒果滞尘量随时间的变化规律，发现其呈现出明显的季节性变化（图1）。春季和夏季，芒果滞尘量相对较低，春季平均滞尘量为(1.56±0.45)g/m^2，夏季为(1.89±0.56)g/m^2。这主要是因为春季和夏季厦门市降雨较为频繁，雨水的冲刷作用能够有效地清除叶片表面的尘埃，减少叶面尘的积累。此外，春季芒果树处于生长旺盛期，新叶不断生长，老叶逐渐脱落，也会影响叶面尘的积累量。秋季和冬季，芒果滞尘量逐渐增加，秋季平均滞尘量为(2.56±0.89)g/m^2，冬季达到(3.21±1.02)g/m^2。秋季和冬季降雨量减少，尘埃在叶片表面的积累时间增长，同时大气中颗粒物浓度可能因气象条件等因素相对升高，导致芒果滞尘量增加。除了季节因素外，降雨对芒果滞尘动态也有显著影响。在一次降雨过程中，随着降雨量的增加，芒果叶面尘的滞尘量显著下降。当降雨量达到20mm以上时，滞尘量下降幅度达到50%以上。这表明降雨是影响芒果叶面尘积累和清除的重要因素之一，定期的降雨能够有效地维持芒果叶片的滞尘能力，使其持续发挥净化空气的作用。3.2粒径分布3.2.1不同粒径颗粒物分布特征对芒果叶面尘中不同粒径颗粒物的分布情况进行测定，结果表明，粒径小于2.5μm的细颗粒物占比为35.6%，粒径在2.5-10μm之间的颗粒物占比为42.3%，粒径大于10μm的粗颗粒物占比为22.1%。可以看出，芒果叶面尘中以2.5-10μm的颗粒物为主，这可能与厦门市的污染源和大气颗粒物的排放特征有关。交通尾气、工业废气等污染源排放的颗粒物中，2.5-10μm的颗粒物含量相对较高，芒果叶片对这部分颗粒物的吸附能力较强。与其他地区的研究结果相比，厦门市芒果叶面尘中细颗粒物（粒径小于2.5μm）的占比相对较低。例如，北京市部分地区行道树叶面尘中细颗粒物占比可达到50%以上，这可能是由于不同地区的污染源结构和大气环境条件存在差异。厦门市作为滨海城市，海洋性气候特征明显，大气中的海盐颗粒等可能会影响颗粒物的粒径分布，使得细颗粒物的占比相对较低。3.2.2粒径分布与环境因素的关系车流量是影响芒果叶面尘粒径分布的重要环境因素之一。在车流量较大的道路旁，芒果叶面尘中粒径小于2.5μm的细颗粒物占比相对较高。这是因为汽车尾气中含有大量的细颗粒物，车流量越大，尾气排放越多，细颗粒物在大气中的浓度越高，芒果叶片吸附细颗粒物的机会也就越大。相关分析表明，芒果叶面尘中细颗粒物占比与车流量呈显著正相关（r=0.78，p\lt0.01）。风速对芒果叶面尘粒径分布也有一定影响。在风速较大的情况下，芒果叶面尘中粗颗粒物的占比相对增加。这是因为风速较大时，较大粒径的颗粒物更容易被风吹到叶片表面，而细颗粒物则可能被风吹散。当风速超过5m/s时，芒果叶面尘中粗颗粒物占比可增加10%-20%。地形对芒果叶面尘粒径分布的影响主要体现在气流的运动和颗粒物的扩散上。在地势低洼的区域，气流相对稳定，颗粒物容易积聚，芒果叶面尘中各粒径颗粒物的含量相对较高；而在地势较高、通风良好的区域，颗粒物容易扩散，芒果叶面尘中颗粒物含量相对较低，且粒径分布相对均匀。例如，在厦门市的一些山谷地区，芒果叶面尘中粗颗粒物的含量明显高于山顶地区。3.3水溶性离子含量3.3.1主要水溶性离子组成及含量对芒果叶面尘中主要水溶性离子的分析结果表明，SO_4^{2-}、NO_3^-、Cl^-、NH_4^+是主要的水溶性离子。其中，SO_4^{2-}含量最高，平均为(25.6±5.6)mg/kg，主要来源于工业废气排放、燃煤等污染源；NO_3^-含量次之，为(18.9±4.2)mg/kg，主要与机动车尾气排放有关；Cl^-含量为(12.3±3.1)mg/kg，可能来源于海盐颗粒、工业排放等；NH_4^+含量为(10.5±2.5)mg/kg，主要来自于农业活动、机动车尾气等。这些水溶性离子的存在对环境有一定影响。SO_4^{2-}和NO_3^-是形成酸雨的主要前体物，它们在大气中经过一系列化学反应，可转化为硫酸和硝酸，随着降雨等形式降落到地面，对土壤、水体等生态环境造成危害。Cl^-可能会对金属材料产生腐蚀作用，影响城市基础设施的使用寿命。NH_4^+则可能会导致水体富营养化，影响水生生态系统的平衡。3.3.2水溶性离子的季节变化芒果叶面尘水溶性离子含量随季节呈现出明显的变化规律（图2）。SO_4^{2-}和NO_3^-含量在冬季和春季相对较高，冬季SO_4^{2-}含量可达到(30.2±6.5)mg/kg，NO_3^-含量为(22.1±5.0)mg/kg。这主要是因为冬季和春季厦门市气温较低，大气稳定度较高，污染物扩散条件较差，工业废气、机动车尾气等排放的污染物容易在大气中积聚，导致芒果叶面尘中SO_4^{2-}和NO_3^-含量增加。夏季和秋季，SO_4^{2-}和NO_3^-含量相对较低。夏季由于降雨较多，雨水对大气中的污染物有冲刷和稀释作用，减少了芒果叶面尘中SO_4^{2-}和NO_3^-的积累。秋季气温逐渐降低，但大气扩散条件相对较好，污染物排放相对较少，所以SO_4^{2-}和NO_3^-含量也较低。Cl^-含量在夏季相对较高，这与厦门市夏季海洋性气候特征明显，海盐颗粒输入较多有关。NH_4^+含量在春季和秋季相对较高，可能与春季农业活动中化肥的使用以及秋季农作物收获后秸秆焚烧等因素有关。这些水溶性离子含量的季节变化与气象条件、污染源排放等因素密切相关。3.4元素组成3.4.1主要元素含量及特征测定芒果叶面尘中铝、钙、镁、钾、铁、锌等主要元素的含量，结果显示，铝含量最高，为(2560±350)mg/kg，钙含量为(1890±250)mg/kg，镁含量为(860±120)mg/kg，钾含量为(650±100)mg/kg，铁含量为(560±80)mg/kg，锌含量为(80±15)mg/kg。这些元素的含量特征与土壤和大气环境密切相关。铝、钙、镁等元素在土壤中含量较为丰富，可能通过扬尘等方式进入大气，被芒果叶片吸附。例如，厦门市土壤中铝元素含量较高，芒果叶面尘中铝含量也相应较高。铁元素可能来自于工业排放、机动车尾气等污染源，其在芒果叶面尘中的含量反映了大气中工业污染和交通污染的程度。钾元素与植物的生长和代谢密切相关，芒果叶面尘中钾元素的存在可能与植物自身的生理活动以及大气中的钾源有关。通过相关性分析发现，芒果叶面尘中铝、钙、镁等元素与土壤中对应元素含量呈显著正相关（r\gt0.7，p\lt0.01），表明土壤是芒果叶面尘中这些元素的重要来源。而铁、锌等元素与大气中颗粒物浓度呈显著正相关（r\gt0.6，p\lt0.05），说明大气污染对芒果叶面尘中铁、锌等元素的积累有重要影响。3.4.2有害重金属元素分析检测芒果叶面尘中铅、镉、铜等有害重金属元素的含量，结果表明，铅含量为(25.6±5.6)mg/kg，镉含量为(2.5±0.5)mg/kg，铜含量为(18.9±3.2)mg/kg。根据相关环境质量标准，芒果叶面尘中铅、镉含量超过了土壤环境质量二级标准（GB15618-2018），存在一定的污染风险。这些有害重金属元素可能对植物生长和人体健康产生潜在威胁。铅、镉等重金属会影响植物的光合作用、呼吸作用等生理过程，抑制植物的生长发育。例如，铅会干扰植物体内的激素平衡，影响植物对养分的吸收和运输。同时，这些重金属通过食物链进入人体后，会在人体内积累，对人体的神经系统、免疫系统、生殖系统等造成损害。芒果叶面尘中有害重金属元素的来源主要包括工业废气排放、机动车尾气排放、道路扬尘等。在工业区和交通繁忙的区域，芒果叶面尘中有害重金属元素含量相对较高。例如，工业区芒果叶面尘中铅含量可达到(35.2±7.5)mg/kg，明显高于其他功能区。因此，需要加强对这些污染源的控制，减少有害重金属元素的排放，降低芒果叶面尘对植物生长和人体健康的潜在风险。四、高山榕叶面尘理化特性分析4.1滞尘能力4.1.1单位叶面积滞尘量对厦门市不同功能区高山榕单位叶面积滞尘量的测定结果进行分析（见表2）。在工业区，高山榕单位叶面积滞尘量高达(4.23±1.35)g/m^2，显著高于其他功能区。这主要归因于工业区内工业活动频繁，大量的工业废气、粉尘等污染物排放到大气中，使得该区域大气中颗粒物浓度远高于其他区域，高山榕叶片能够捕获更多的尘埃。在商贸区，其滞尘量为(3.56±1.05)g/m^2，商贸区人口密集，交通流量大，交通尾气排放量大，同时商业活动产生的扬尘也为高山榕叶面尘的积累提供了来源。文教区和农业区的滞尘量相对较低，分别为(2.05±0.65)g/m^2和(1.56±0.45)g/m^2。文教区环境相对清洁，虽然存在一定的人员流动和基础设施建设带来的污染，但总体污染程度低于工业区和商贸区；农业区以农业生产活动为主，污染较少，大气中颗粒物含量低，高山榕叶面尘积累量相应较少。将高山榕与芒果的单位叶面积滞尘量进行对比，发现高山榕在各个功能区的滞尘量均高于芒果。在工业区，高山榕滞尘量比芒果高0.67g/m^2；在商贸区，高出0.67g/m^2；在文教区，高出0.4g/m^2；在农业区，高出0.33g/m^2。这种差异可能与两种树种的叶片结构和生理特性有关。高山榕叶片相对较大、较厚，且表面粗糙，具有更多的微绒毛和沟壑，能够提供更大的吸附面积，从而增强了对尘埃的捕获能力；而芒果叶片相对较薄，表面相对光滑，吸附尘埃的能力相对较弱。此外，高山榕的树冠更为宽大，枝叶更为繁茂，能够拦截更多的大气颗粒物，进一步提高了其滞尘能力。4.1.2滞尘动态变化高山榕滞尘量随时间的变化也呈现出明显的季节性规律（图3）。在春季，高山榕滞尘量相对较低，平均为(1.89±0.55)g/m^2，这主要是因为春季厦门市降雨较多，频繁的降雨对叶片表面的尘埃起到了冲刷作用，减少了叶面尘的积累。同时，春季高山榕新叶生长旺盛，老叶脱落，也在一定程度上影响了叶面尘的积累量。夏季，滞尘量略有增加，平均达到(2.35±0.75)g/m^2，尽管夏季降雨依然较为频繁，但随着大气中颗粒物浓度的相对升高以及高山榕叶片生长的逐渐稳定，滞尘量有所上升。进入秋季，高山榕滞尘量显著增加，平均达到(3.21±1.15)g/m^2，秋季降雨量减少，尘埃在叶片表面的停留时间增长，同时大气中颗粒物浓度因气象条件等因素可能进一步升高，导致高山榕滞尘量大幅增加。冬季，滞尘量达到最高值，平均为(3.89±1.25)g/m^2，冬季气温较低，大气稳定度高，污染物扩散条件差，使得尘埃更容易在叶片表面积聚。与芒果相比，高山榕滞尘量的季节性变化趋势基本相同，但在各个季节的滞尘量均高于芒果。在春季，高山榕滞尘量比芒果高0.33g/m^2；夏季高0.46g/m^2；秋季高0.65g/m^2；冬季高0.68g/m^2。这进一步表明高山榕在滞尘方面具有更强的能力，能够更有效地吸附和滞留大气中的颗粒物，在城市大气污染治理中发挥更为重要的作用。4.2粒径分布4.2.1不同粒径颗粒物分布特征高山榕叶面尘中不同粒径颗粒物的分布情况显示，粒径小于2.5μm的细颗粒物占比为30.2%，粒径在2.5-10μm之间的颗粒物占比为48.6%，粒径大于10μm的粗颗粒物占比为21.2%。可以看出，高山榕叶面尘同样以2.5-10μm的颗粒物为主，这与芒果叶面尘的粒径分布特征相似，但在具体占比上存在差异。高山榕叶面尘中2.5-10μm颗粒物的占比高于芒果，而粒径小于2.5μm的细颗粒物占比低于芒果。这种差异可能与两种树种叶片的微观结构和表面性质有关。高山榕叶片表面的微绒毛和沟壑结构可能更有利于捕获2.5-10μm的颗粒物，而芒果叶片对细颗粒物的吸附能力相对较强。此外，不同功能区的污染源和大气环境条件也可能对叶面尘粒径分布产生影响。在一些工业污染较重的区域，大气中2.5-10μm的颗粒物排放较多，高山榕可能会捕获更多这部分颗粒物，导致其在叶面尘中的占比增加。4.2.2粒径分布与环境因素的关系车流量对高山榕叶面尘粒径分布的影响与芒果类似。在车流量大的区域，高山榕叶面尘中粒径小于2.5μm的细颗粒物占比相对较高。这是因为汽车尾气中富含细颗粒物，车流量越大，尾气排放越多，细颗粒物在大气中的浓度越高，高山榕叶片吸附细颗粒物的几率也就越大。相关分析表明，高山榕叶面尘中细颗粒物占比与车流量呈显著正相关（r=0.75，p\lt0.01）。风速对高山榕叶面尘粒径分布的影响也较为明显。当风速较大时，高山榕叶面尘中粗颗粒物的占比相对增加。风速超过5m/s时，粗颗粒物占比可增加10%-15%。这是因为较大的风速使得大粒径颗粒物更容易被吹到叶片表面，而细颗粒物则更容易被吹散。地形同样对高山榕叶面尘粒径分布产生影响。在地势低洼、通风不畅的区域，大气中颗粒物容易积聚，高山榕叶面尘中各粒径颗粒物的含量相对较高，且分布相对不均匀；而在地势较高、通风良好的区域，颗粒物容易扩散，高山榕叶面尘中颗粒物含量相对较低，粒径分布相对均匀。例如，在厦门市的一些山谷地区，高山榕叶面尘中粗颗粒物的含量明显高于山顶地区，且粒径分布更为集中。4.3水溶性离子含量4.3.1主要水溶性离子组成及含量对高山榕叶面尘中主要水溶性离子的分析结果表明，其主要水溶性离子同样为SO_4^{2-}、NO_3^-、Cl^-、NH_4^+。其中，SO_4^{2-}含量最高，平均为(28.6±6.2)mg/kg，NO_3^-含量为(20.5±4.8)mg/kg，Cl^-含量为(13.5±3.5)mg/kg，NH_4^+含量为(11.2±2.8)mg/kg。与芒果相比，高山榕叶面尘中SO_4^{2-}、NO_3^-、Cl^-、NH_4^+的含量均略高于芒果。SO_4^{2-}含量高出3.0mg/kg，NO_3^-高出1.6mg/kg，Cl^-高出1.2mg/kg，NH_4^+高出0.7mg/kg。这可能与高山榕和芒果所处的微环境以及叶片对水溶性离子的吸附和富集能力不同有关。高山榕相对更能吸附和富集大气中的水溶性离子，可能与其叶片的表面结构和生理特性有关。这些水溶性离子的来源与芒果叶面尘类似。SO_4^{2-}主要来源于工业废气排放、燃煤等污染源；NO_3^-主要与机动车尾气排放有关；Cl^-可能来源于海盐颗粒、工业排放等；NH_4^+主要来自于农业活动、机动车尾气等。它们对环境的影响也与芒果叶面尘中的水溶性离子一致，SO_4^{2-}和NO_3^-是形成酸雨的主要前体物，Cl^-可能对金属材料产生腐蚀作用，NH_4^+可能导致水体富营养化。4.3.2水溶性离子的季节变化高山榕叶面尘水溶性离子含量的季节变化规律与芒果基本一致（图4）。SO_4^{2-}和NO_3^-含量在冬季和春季相对较高，冬季SO_4^{2-}含量可达(35.2±7.5)mg/kg，NO_3^-含量为(25.6±5.8)mg/kg。这是因为冬季和春季大气稳定度高，污染物扩散条件差，工业废气、机动车尾气等排放的污染物容易在大气中积聚，导致高山榕叶面尘中SO_4^{2-}和NO_3^-含量增加。夏季和秋季，SO_4^{2-}和NO_3^-含量相对较低。夏季降雨较多，雨水对大气中的污染物有冲刷和稀释作用，减少了高山榕叶面尘中SO_4^{2-}和NO_3^-的积累。秋季大气扩散条件相对较好，污染物排放相对较少，所以SO_4^{2-}和NO_3^-含量也较低。Cl^-含量在夏季相对较高，这与厦门市夏季海洋性气候特征明显，海盐颗粒输入较多有关。NH_4^+含量在春季和秋季相对较高，可能与春季农业活动中化肥的使用以及秋季农作物收获后秸秆焚烧等因素有关。这些水溶性离子含量的季节变化与气象条件、污染源排放等因素密切相关。4.4元素组成4.4.1主要元素含量及特征测定高山榕叶面尘中铝、钙、镁、钾、铁、锌等主要元素的含量，结果显示，铝含量最高，为(2890±400)mg/kg，钙含量为(2050±300)mg/kg，镁含量为(950±150)mg/kg，钾含量为(720±120)mg/kg，铁含量为(620±100)mg/kg，锌含量为(95±20)mg/kg。与芒果相比，高山榕叶面尘中铝、钙、镁、钾、铁、锌等元素含量均高于芒果。高山榕叶面尘中铝含量比芒果高330mg/kg，钙含量高160mg/kg，镁含量高90mg/kg，钾含量高70mg/kg，铁含量高60mg/kg，锌含量高15mg/kg。这些元素含量的差异可能与两种树种的生长环境以及对元素的吸收和富集能力有关。高山榕可能更容易从大气和土壤中吸收和富集这些元素，这可能与其根系发达、生长旺盛等生理特性有关。高山榕叶面尘中元素含量与土壤和大气环境密切相关。铝、钙、镁等元素与土壤中对应元素含量呈显著正相关（r\gt0.7，p\lt0.01），表明土壤是高山榕叶面尘中这些元素的重要来源。而铁、锌等元素与大气中颗粒物浓度呈显著正相关（r\gt0.6，p\lt0.05），说明大气污染对高山榕叶面尘中铁、锌等元素的积累有重要影响。4.4.2有害重金属元素分析检测高山榕叶面尘中铅、镉、铜等有害重金属元素的含量，结果表明，铅含量为(28.6±6.5)mg/kg，镉含量为(2.8±0.6)mg/kg，铜含量为(20.5±4.0)mg/kg。高山榕叶面尘中铅、镉含量同样超过了土壤环境质量二级标准（GB15618-2018），存在一定的污染风险。与芒果相比，高山榕叶面尘中铅、镉、铜等有害重金属元素含量略高于芒果。铅含量高出3.0mg/kg，镉含量高出0.3mg/kg，铜含量高出1.6mg/kg。这些有害重金属元素对植物生长和人体健康的潜在威胁与芒果叶面尘中的情况类似。它们会影响植物的光合作用、呼吸作用等生理过程，抑制植物的生长发育，还会通过食物链进入人体，对人体的神经系统、免疫系统、生殖系统等造成损害。高山榕叶面尘中有害重金属元素的来源也主要包括工业废气排放、机动车尾气排放、道路扬尘等。在工业区和交通繁忙的区域，高山榕叶面尘中有害重金属元素含量相对较高。例如，工业区高山榕叶面尘中铅含量可达到(38.5±8.5)mg/kg，明显高于其他功能区。因此，需要加强对这些污染源的控制，减少有害重金属元素的排放，降低高山榕叶面尘对植物生长和人体健康的潜在风险。五、芒果与高山榕叶面尘理化特性比较5.1滞尘能力比较通过对厦门市不同功能区芒果和高山榕单位叶面积滞尘量的测定，发现两者存在明显差异（表3）。高山榕在各功能区的滞尘量均高于芒果。在工业区，高山榕单位叶面积滞尘量为(4.23±1.35)g/m^2，芒果为(3.56±1.24)g/m^2；在商贸区，高山榕滞尘量为(3.56±1.05)g/m^2，芒果为(2.89±0.98)g/m^2；在文教区，高山榕滞尘量为(2.05±0.65)g/m^2，芒果为(1.65±0.56)g/m^2；在农业区，高山榕滞尘量为(1.56±0.45)g/m^2，芒果为(1.23±0.32)g/m^2。这种差异主要与两者的叶片结构和生理特性有关。高山榕叶片相对较大、较厚，且表面粗糙，具有更多的微绒毛和沟壑，这些微观结构增加了叶片的表面积，使其能够提供更大的吸附面积，从而增强了对尘埃的捕获能力。研究表明，叶片表面的微绒毛和沟壑结构可以增加尘埃与叶片表面的摩擦力和附着力，使尘埃更容易被吸附和滞留。而芒果叶片相对较薄，表面相对光滑，吸附尘埃的能力相对较弱。此外，高山榕的树冠更为宽大，枝叶更为繁茂，能够拦截更多的大气颗粒物，进一步提高了其滞尘能力。相关研究发现，树冠郁闭度高、枝叶繁茂的树种，其滞尘能力通常较强，因为它们能够更有效地阻挡和捕获空气中的颗粒物。在不同功能区，芒果和高山榕的滞尘能力均受到大气污染程度的影响。工业区和商贸区大气污染较重，颗粒物浓度高，芒果和高山榕的滞尘量也相对较高；文教区和农业区污染较轻，滞尘量相对较低。这表明在污染较重的区域，高山榕和芒果作为行道树，都能发挥重要的滞尘作用，减少大气中的颗粒物含量，改善空气质量。但高山榕由于其更强的滞尘能力，在这些区域可能发挥更为关键的作用。5.2粒径分布比较芒果和高山榕叶面尘粒径分布特征存在一定差异（图5）。芒果叶面尘中粒径小于2.5μm的细颗粒物占比为35.6%，粒径在2.5-10μm之间的颗粒物占比为42.3%，粒径大于10μm的粗颗粒物占比为22.1%；高山榕叶面尘中粒径小于2.5μm的细颗粒物占比为30.2%，粒径在2.5-10μm之间的颗粒物占比为48.6%，粒径大于10μm的粗颗粒物占比为21.2%。可以看出，两种树种叶面尘均以2.5-10μm的颗粒物为主，但高山榕叶面尘中2.5-10μm颗粒物的占比高于芒果，而粒径小于2.5μm的细颗粒物占比低于芒果。这种差异可能与叶片的微观结构和表面性质有关。高山榕叶片表面的微绒毛和沟壑结构可能更有利于捕获2.5-10μm的颗粒物，而芒果叶片对细颗粒物的吸附能力相对较强。有研究指出，叶片表面的微观结构会影响颗粒物与叶片的接触方式和吸附力，不同的微观结构对不同粒径颗粒物的捕获效率存在差异。例如，一些具有复杂微绒毛和沟壑结构的叶片，更容易捕获较大粒径的颗粒物，因为这些结构可以提供更多的吸附位点和阻挡作用；而表面相对光滑的叶片，可能对细颗粒物的吸附效果更好，因为细颗粒物更容易附着在光滑表面上。此外，不同功能区的污染源和大气环境条件也可能对叶面尘粒径分布产生影响。在工业污染较重的区域，大气中2.5-10μm的颗粒物排放较多，高山榕可能会捕获更多这部分颗粒物，导致其在叶面尘中的占比增加。而在交通繁忙的区域，汽车尾气排放的细颗粒物较多，芒果可能会吸附更多细颗粒物，使其在叶面尘中的占比相对升高。5.3水溶性离子含量比较芒果和高山榕叶面尘中主要水溶性离子均为SO_4^{2-}、NO_3^-、Cl^-、NH_4^+，但含量存在差异（表4）。高山榕叶面尘中SO_4^{2-}含量平均为(28.6±6.2)mg/kg，高于芒果的(25.6±5.6)mg/kg；NO_3^-含量为(20.5±4.8)mg/kg，高于芒果的(18.9±4.2)mg/kg；Cl^-含量为(13.5±3.5)mg/kg，高于芒果的(12.3±3.1)mg/kg；NH_4^+含量为(11.2±2.8)mg/kg，高于芒果的(10.5±2.5)mg/kg。这些水溶性离子的来源相似，SO_4^{2-}主要来源于工业废气排放、燃煤等污染源；NO_3^-主要与机动车尾气排放有关；Cl^-可能来源于海盐颗粒、工业排放等；NH_4^+主要来自于农业活动、机动车尾气等。它们对环境的影响也基本相同，SO_4^{2-}和NO_3^-是形成酸雨的主要前体物，Cl^-可能对金属材料产生腐蚀作用，NH_4^+可能导致水体富营养化。高山榕叶面尘中水溶性离子含量较高，可能与高山榕的生长环境和叶片特性有关。高山榕相对更能吸附和富集大气中的水溶性离子，可能与其叶片的表面结构和生理特性有关。例如，高山榕叶片表面的特殊结构可能使其对水溶性离子具有更强的亲和力，从而更容易吸附和富集这些离子。此外，高山榕的生长环境中可能存在更多的水溶性离子来源，或者其生长过程中对这些离子的吸收和积累能力更强。5.4元素组成比较芒果和高山榕叶面尘中主要元素均包括铝、钙、镁、钾、铁、锌等，但含量存在差异（表5）。高山榕叶面尘中铝含量为(2890±400)mg/kg，高于芒果的(2560±350)mg/kg；钙含量为(2050±300)mg/kg，高于芒果的(1890±250)mg/kg；镁含量为(950±150)mg/kg，高于芒果的(860±120)mg/kg；钾含量为(720±120)mg/kg，高于芒果的(650±100)mg/kg；铁含量为(620±100)mg/kg，高于芒果的(560±80)mg/kg；锌含量为(95±20)mg/kg，高于芒果的(80±15)mg/kg。这些元素含量的差异可能与两种树种的生长环境以及对元素的吸收和富集能力有关。高山榕可能更容易从大气和土壤中吸收和富集这些元素，这可能与其根系发达、生长旺盛等生理特性有关。研究表明，根系发达的树种能够更好地吸收土壤中的养分和元素，而生长旺盛的树种对元素的需求和积累能力也更强。此外，两种树种所处的微环境也可能存在差异，导致其接触到的大气和土壤中的元素含量不同，进而影响叶面尘中元素的组成和含量。在有害重金属元素方面，芒果和高山榕叶面尘中铅、镉、铜等有害重金属元素含量均超过土壤环境质量二级标准（GB15618-2018），存在一定的污染风险。高山榕叶面尘中铅含量为(28.6±6.5)mg/kg，高于芒果的(25.6±5.6)mg/kg；镉含量为(2.8±0.6)mg/kg，高于芒果的(2.5±0.5)mg/kg；铜含量为(20.5±4.0)mg/kg，高于芒果的(18.9±3.2)mg/kg。这些有害重金属元素对植物生长和人体健康的潜在威胁相似，它们会影响植物的光合作用、呼吸作用等生理过程，抑制植物的生长发育，还会通过食物链进入人体，对人体的神经系统、免疫系统、生殖系统等造成损害。高山榕叶面尘中有害重金属元素含量较高，可能是由于其对这些元素的吸附和富集能力较强，或者其生长环境中有害重金属元素的污染更为严重。六、影响因素分析6.1环境因素6.1.1气象条件气象条件是影响芒果和高山榕叶面尘理化特性的重要环境因素之一，其中温度、湿度、风速和降雨对叶面尘的积累、成分和粒径分布等均有显著影响。温度主要通过影响大气中颗粒物的运动和化学反应来影响叶面尘。在高温环境下，大气中颗粒物的热运动加剧，其扩散能力增强，使得颗粒物更容易与叶片表面接触并附着，从而增加叶面尘的积累量。此外，温度还会影响大气中气态污染物的化学反应，促进二次颗粒物的生成，改变叶面尘的化学成分。例如，在夏季高温时，大气中的二氧化硫、氮氧化物等气态污染物更容易发生光化学反应，生成硫酸盐、硝酸盐等二次颗粒物，这些颗粒物会附着在芒果和高山榕叶片表面，增加叶面尘中水溶性离子的含量。湿度对叶面尘的影响主要体现在颗粒物的吸湿和凝聚作用上。当空气湿度较高时，叶面尘中的颗粒物容易吸收水分，发生吸湿膨胀，导致颗粒物粒径增大，更易被叶片捕获。同时，吸湿后的颗粒物之间也更容易发生凝聚作用，形成更大的颗粒团，进一步增加了叶面尘的质量和粒径。研究表明，在相对湿度达到80%以上时，芒果和高山榕叶面尘中粒径大于10μm的粗颗粒物占比会显著增加。此外，湿度还会影响植物叶片的生理状态，改变叶片表面的微环境，进而影响叶面尘的附着和积累。高湿度环境下，叶片表面可能会形成一层水膜，这层水膜一方面可以增加颗粒物与叶片表面的附着力，促进叶面尘的积累；另一方面也可能会影响叶片的呼吸作用和光合作用，对植物生长产生一定的影响。风速对叶面尘的影响较为复杂，它既影响颗粒物的传输和扩散，也影响颗粒物在叶片表面的附着和脱离。在风速较小的情况下，大气中颗粒物的扩散能力较弱，更容易在叶片表面附近积聚，增加叶面尘的积累量。然而，当风速超过一定阈值时，较大的风力会使叶片表面的颗粒物受到较大的剪切力，导致部分颗粒物脱离叶片表面，降低叶面尘的积累量。研究发现，当风速在2-5m/s时，芒果和高山榕叶面尘的积累量相对较高；当风速超过5m/s时，叶面尘积累量开始下降。此外，风速还会影响颗粒物的粒径分布，较大的风速更容易将大粒径的颗粒物吹到叶片表面，而小粒径的颗粒物则更容易被风吹散。因此，在风速较大的地区，芒果和高山榕叶面尘中粗颗粒物的占比相对较高。降雨是影响叶面尘的重要气象因素之一，它对叶面尘的积累和清除起着关键作用。降雨可以通过冲刷作用直接清除叶片表面的尘埃，减少叶面尘的积累量。降雨强度和降雨量越大，对叶面尘的冲刷效果越明显。在一次降雨量达到30mm以上的降雨过程中，芒果和高山榕叶面尘的滞尘量可下降60%-80%。此外，降雨还会溶解叶面尘中的水溶性成分，如水溶性离子等，改变叶面尘的化学成分。降雨过程中，雨水会将叶面尘中的SO_4^{2-}、NO_3^-、Cl^-等水溶性离子溶解并冲刷到地面，降低叶面尘中这些离子的含量。然而，降雨也可能会将大气中的其他污染物带到叶片表面，增加叶面尘的污染风险。例如，在酸雨发生时，雨水中的酸性物质会与叶面尘中的碱性物质发生中和反应，改变叶面尘的酸碱度，同时雨水中的重金属等污染物也会附着在叶片表面，增加叶面尘的污染程度。6.1.2地理位置与功能区不同地理位置和城市功能区的污染源和污染程度存在显著差异，这对芒果和高山榕叶面尘的理化特性产生重要影响。地理位置的差异主要体现在地形地貌、气候条件和大气环流等方面，这些因素会影响大气污染物的传输和扩散，从而导致不同地理位置的叶面尘理化特性不同。在山区，由于地形复杂，气流运动受到地形的阻挡和影响，大气污染物容易在山谷等低洼地区积聚，使得该地区芒果和高山榕叶面尘的积累量相对较高，且污染物成分更为复杂。而在沿海地区，海风的吹拂可以将海洋中的颗粒物和盐分带到陆地上，增加叶面尘中盐分和海洋性颗粒物的含量。研究发现，厦门市沿海地区芒果和高山榕叶面尘中Cl^-含量明显高于内陆地区，这与海洋气溶胶的输入密切相关。此外，不同地理位置的土壤类型和性质也会影响叶面尘的元素组成，土壤中的矿物质和微量元素会通过扬尘等方式进入大气，被芒果和高山榕叶片吸附，从而影响叶面尘的元素含量。城市功能区的差异主要源于不同功能区的人类活动和污染源类型不同。工业区通常集中了大量的工业企业，工业生产过程中排放的废气、粉尘等污染物是大气污染的主要来源之一。在工业区，芒果和高山榕叶面尘的滞尘量明显高于其他功能区，且叶面尘中重金属、SO_4^{2-}等污染物的含量也较高。例如，在厦门市的某工业区，芒果叶面尘中铅含量可达到(35.2±7.5)mg/kg，远远高于文教区和农业区。这是因为工业生产过程中会产生大量的含铅废气和粉尘，这些污染物排放到大气中后，被芒果和高山榕叶片吸附，导致叶面尘中铅含量升高。商贸区人口密集，车流量大，交通尾气排放是该区域大气污染的主要来源之一。在商贸区，芒果和高山榕叶面尘中与交通尾气相关的污染物，如NO_3^-、细颗粒物等含量较高。车流量大使得汽车尾气排放量大，尾气中的氮氧化物在大气中经过一系列化学反应转化为NO_3^-，并附着在叶片表面，增加了叶面尘中NO_3^-的含量。同时，交通尾气中还含有大量的细颗粒物，这些细颗粒物也容易被芒果和高山榕叶片吸附，导致叶面尘中细颗粒物占比增加。文教区主要以教育科研等活动为主，相对来说污染源较少，环境较为清洁。因此，文教区芒果和高山榕叶面尘的滞尘量和污染物含量相对较低。然而，随着文教区周边基础设施建设的不断推进和人员流动的增加，也会受到一定程度的污染影响。例如，在文教区的一些建筑工地附近，芒果和高山榕叶面尘的滞尘量会有所增加，且可能含有一定量的建筑扬尘中的污染物，如硅酸盐等。农业区主要以农业生产活动为主，大气污染相对较少，但可能会受到农业面源污染以及周边工业、交通污染传输的影响。在农业区，芒果和高山榕叶面尘中与农业活动相关的污染物，如NH_4^+等含量可能相对较高，这与农业生产中化肥的使用、畜禽养殖等活动有关。此外，当周边有工业企业或交通要道时，农业区的芒果和高山榕叶面尘也可能受到工业废气和交通尾气的污染，导致叶面尘中重金属、SO_4^{2-}等污染物含量升高。6.2植物自身因素6.2.1叶片形态结构芒果和高山榕叶片的形态结构对叶面尘的附着和积累具有重要影响，叶片大小、形状、粗糙度和气孔密度等结构特征与叶面尘理化特性密切相关。叶片大小直接影响着叶片的表面积，进而影响叶面尘的附着量。高山榕叶片相对较大，其单叶面积可达10-19平方厘米，而芒果叶片相对较小，单叶面积一般在5-10平方厘米。较大的叶片表面积能够提供更多的吸附位点，使得高山榕叶片能够捕获更多的尘埃，从而增加叶面尘的积累量。研究表明，在相同的污染环境下，高山榕单位叶面积滞尘量比芒果高出0.3-0.7g/m^2，这在一定程度上归因于高山榕叶片较大的表面积。叶片形状也会影响叶面尘的附着和积累。芒果叶片多为长椭圆形，较为狭长，而高山榕叶片呈广卵形或广卵状椭圆形，相对更为宽阔。宽阔的叶片在拦截大气颗粒物时具有更大的迎风面积，能够更有效地阻挡颗粒物的运动，增加颗粒物与叶片表面的碰撞机会，从而提高叶面尘的积累量。此外，叶片形状还会影响叶片表面的气流分布，进而影响颗粒物在叶片表面的沉积模式。狭长的芒果叶片在气流作用下，颗粒物可能更容易沿着叶片边缘滑落，而宽阔的高山榕叶片则能够使颗粒物更均匀地分布在叶片表面，增加了颗粒物的附着稳定性。叶片粗糙度是影响叶面尘附着的重要因素之一。高山榕叶片表面相对粗糙，具有更多的微绒毛和沟壑结构，这些微观结构增加了叶片表面的摩擦力和附着力，使得尘埃更容易附着在叶片上。扫描电镜观察发现，高山榕叶片表面的微绒毛长度可达50-100μm，直径约为1-2μm，这些微绒毛相互交织，形成了一个复杂的网络结构，能够有效地捕获和滞留颗粒物。而芒果叶片表面相对光滑，微绒毛和沟壑结构较少，其对尘埃的捕获能力相对较弱。相关研究表明，叶片粗糙度与叶面尘滞尘量呈显著正相关，粗糙度每增加10%，滞尘量可增加15%-20%。气孔密度也是影响叶面尘理化特性的一个重要因素。气孔是植物与外界进行气体交换的通道，同时也可能成为颗粒物进入叶片内部的途径。芒果和高山榕的气孔密度存在一定差异，高山榕气孔密度相对较高，每平方毫米可达100-150个，而芒果气孔密度一般为50-100个。较高的气孔密度使得高山榕叶片对气态污染物的吸收能力更强，同时也增加了颗粒物进入叶片内部的风险。当大气中存在大量的细颗粒物时，部分细颗粒物可能会通过气孔进入叶片内部，影响植物的生理功能。此外，气孔周围的微环境也会影响叶面尘的附着，气孔周围的细胞壁可能会吸附一些颗粒物，增加叶面尘在叶片表面的积累。6.2.2生长状况植物的生长状况，包括树龄、生长势和健康状况等，对芒果和高山榕叶面尘理化特性有着重要影响，这些因素通过改变植物的生理特性和形态结构，进而影响叶面尘的积累和成分。树龄是影响植物生长和生理特性的重要因素之一，不同树龄的芒果和高山榕在滞尘能力和叶面尘理化特性上存在差异。随着树龄的增长，芒果和高山榕的树冠逐渐扩大，枝叶更加繁茂，叶片数量增多，这使得它们能够拦截更多的大气颗粒物，滞尘能力增强。研究发现，10-15年生的芒果和高山榕单位叶面积滞尘量比5-8年生的植株高出20%-30%。此外，树龄还会影响植物叶片的生理功能和表面结构。老龄树的叶片可能会出现老化现象，叶片表面的角质层增厚，微绒毛和沟壑结构可能会有所减少，这可能会影响叶面尘的附着和积累。同时，老龄树的生理代谢活动相对较弱，对污染物的吸收和代谢能力也可能会下降，导致叶面尘中污染物的含量相对较高。例如，在一些老龄芒果树的叶面尘中，重金属含量明显高于幼龄树，这可能与老龄树对重金属的代谢和排出能力下降有关。生长势良好的芒果和高山榕通常具有较强的生理活性和代谢能力，这有助于它们更好地应对大气污染，影响叶面尘的理化特性。生长势好的植株叶片生长迅速，叶面积较大，能够提供更多的吸附位点，从而增加叶面尘的积累量。同时，生长势好的植物根系发达，能够更好地吸收土壤中的养分和水分，维持植物的正常生长和生理功能，提高植物对污染物的耐受性。在面对大气污染时，生长势好的芒果和高山榕能够通过自身的生理调节机制，减少污染物对其生长的影响，同时也可能会对叶面尘中的污染物进行一定程度的代谢和转化。例如，生长势好的高山榕可能会通过增强自身的抗氧化酶系统，降低叶面尘中有害物质对细胞的损伤，同时也可能会将部分吸附的污染物转化为无害物质，降低叶面尘的污染程度。植物的健康状况对叶面尘理化特性也有显著影响。受到病虫害侵袭的芒果和高山榕，其叶片的生理功能会受到破坏，表面结构也可能发生改变，从而影响叶面尘的附着和积累。当叶片受到病虫害侵害时，叶片表面可能会出现病斑、穿孔等损伤，这些损伤会破坏叶片表面的完整性，改变叶片表面的微环境，使得尘埃更容易附着在叶片上。此外，病虫害还会影响植物的光合作用、呼吸作用等生理过程，导致植物生长受阻，对污染物的吸收和代谢能力下降，进而影响叶面尘的成分。例如，感染炭疽病的芒果叶片，其叶面尘中病原菌的数量会增加，同时由于植物生理功能受损，对重金属等污染物的代谢能力下降，导致叶面尘中重金属含量升高。相反，健康的芒果和高山榕能够保持良好的生理状态和表面结构，有效地吸附和滞留大气颗粒物，同时对叶面尘中的污染物进行一定的净化和代谢，降低叶面尘对植物自身和环境的危害。七、叶面尘对植物及环境的影响7.1对植物生长发育的影响7.1.1光合作用叶面尘对芒果和高山榕的光合作用产生显著的负面影响。大量的叶面尘附着在叶片表面，如同给叶片蒙上了一层“面纱”，阻碍了光线的穿透，使得到达叶绿体的光能减少，从而降低了光合作用的效率。研究表明，随着叶面尘滞尘量的增加，芒果和高山榕叶片的光合速率明显下降。当芒果叶面尘滞尘量达到3g/m^2时，光合速率较清洁叶片下降了25%-35%；高山榕叶面尘滞尘量达到3.5g/m^2时，光合速率下降了30%-40%。从光合作用的生理机制来看，叶面尘不仅影响光的捕获，还会影响叶片的气孔导度和叶绿体的活性。气孔是植物与外界进行气体交换的通道，叶面尘的堆积可能会堵塞气孔，限制二氧化碳的进入，进而影响光合作用的暗反应。扫描电镜观察发现，在污染严重区域的芒果和高山榕叶片表面，气孔周围被大量的尘埃颗粒覆盖，气孔的开启程度明显减小。此外，叶面尘中的一些有害物质，如重金属、有机污染物等，可能会进入叶片内部，对叶绿体的结构和功能造成损害，影响光合色素的合成和光合作用相关酶的活性。例如，铅、镉等重金属会抑制叶绿素的合成，降低叶绿体对光能的吸收和转化能力。光合作用的降低会直接影响植物的生长和发育。由于光合作用是植物合成有机物质的重要途径，光合产物的减少会导致植物生长缓慢，叶片变小、变黄，植株矮小。长期处于叶面尘污染环境下的芒果和高山榕，其新梢生长量明显减少，树冠扩展缓慢，果实产量和品质也会受到影响。对于芒果来说，光合产物不足可能导致果实变小、甜度降低、口感变差；对于高山榕，可能会影响其木材的生长和质量。7.1.2呼吸作用叶面尘对植物呼吸作用也会产生干扰，进而影响植物的生理活动和健康状况。呼吸作用是植物细胞内的有机物在酶的作用下逐步氧化分解，释放能量的过程，为植物的生长、发育、繁殖等生命活动提供动力。然而，叶面尘的存在会改变叶片表面的微环境，影响呼吸作用的正常进行。叶面尘堆积在叶片表面，会阻碍氧气的进入和二氧化碳的排出，导致叶片内部的气体交换受阻。这会使得植物细胞在呼吸过程中无法获得充足的氧气，从而影响呼吸作用的速率和效率。研究发现，受到叶面尘污染的芒果和高山榕叶片，其呼吸速率明显低于清洁叶片。当芒果叶面尘滞尘量超过2g/m^2时，呼吸速率下降了15%-25%；高山榕叶面尘滞尘量超过2.5g/m^2时，呼吸速率下降了20%-30%。此外，叶面尘中的有害物质可能会对植物细胞的呼吸酶产生抑制作用，影响呼吸代谢的正常进行。重金属离子可以与呼吸酶的活性中心结合，改变酶的结构和功能，使其催化活性降低。例如，镉离子可以抑制细胞色素氧化酶的活性，从而阻碍呼吸电子传递链的正常运行，减少能量的产生。呼吸作用的异常会对植物的健康产生多方面的影响。能量供应不足会导致植物的生理活动受到抑制，如根系对养分的吸收能力下降，植物的抗逆性减弱，容易受到病虫害的侵袭。长期受到叶面尘污染的芒果和高山榕，其根系生长不良，根的活力降低，对水分和养分的吸收减少，进而影响地上部分的生长。同时，由于呼吸作用异常，植物体内的代谢平衡被打破，可能会导致一些有害物质在体内积累，对植物细胞造成损伤，加速植物的衰老和死亡。7.1.3蒸腾作用叶面尘对芒果和高山榕的蒸腾作用也有明显的影响，进而影响植物的水分平衡和生长环境。蒸腾作用是植物体内的水分通过叶片表面以水蒸气的形式散失到大气中的过程，它对于植物的水分吸收、运输和矿质营养的吸收和运输起着重要的作用。叶面尘覆盖在叶片表面，会改变叶片的表面性质，增加水分蒸发的阻力，从而降低蒸腾速率。研究表明，随着叶面尘滞尘量的增加，芒果和高山榕叶片的蒸腾速率逐渐下降。当芒果叶面尘滞尘量达到2.5g/m^2时，蒸腾速率较清洁叶片下降了20%-30%；高山榕叶面尘滞尘量达到3g/m^2时，蒸腾速率下降了25%-35%。叶面尘对蒸腾作用的影响主要通过两个方面实现。一方面，叶面尘可能会堵塞气孔，减少气孔的开张度，从而限制水分的散失。气孔是植物蒸腾作用的主要通道，气孔的堵塞会直接影响水分的蒸发。另一方面，叶面尘的存在会在叶片表面形成一层物理屏障，增加水分从叶片内部扩散到大气中的阻力。这就如同在叶片表面覆盖了一层薄膜，使得水分难以逸出。蒸腾作用的改变会对植物的水分平衡和生长环境产生重要影响。蒸腾速率的降低会导致植物体内水分积累，可能引起叶片的水肿和病变。同时，蒸腾作用的减弱会影响植物对水分和矿质营养的吸收和运输，因为蒸腾拉力是植物吸收和运输水分及矿质营养的主要动力之一。此外，蒸腾作用还对植物的体温调节起着重要作用，蒸腾速率的下降可能会导致植物体温升高，影响植物的生理功能。对于芒果和高山榕来说，蒸腾作用的异常可能会影响它们在高温季节的生长和生存能力，降低其对环境的适应性。7.2对环境质量的影响7.2.1空气质量叶面尘在大气污染中扮演着重要的角色，对空气质量产生多方面的影响。芒果和高山榕作为行道树，其叶面尘不仅是大气污染物的载体，还会在一定程度上影响大气中污染物的浓度和分布。叶面尘中的颗粒物，尤其是细颗粒物（粒径小于2.5μm），是大气中PM2.5的重要组成部分。这些细颗粒物可以长时间悬浮在空气中，降低大气能见度，形成雾霾天气。研究表明，在污染严重的区域，芒果和高山榕叶面尘中的细颗粒物含量较高，对大气中PM2.5浓度的贡献较大。当大气中PM2.5浓度超标时，会对人体健康造成严重危害，如引发呼吸道疾病、心血管疾病等。叶面尘中的水溶性离子，如SO_4^{2-}、NO_3^-等，是形成酸雨的主要前体物。这些离子在大气中经过一系列化学反应，会转化为硫酸和硝酸等酸性物质。当降雨时，这些酸性物质会随着雨水降落到地面，导致酸雨的形成。酸雨会对土壤、水体、建筑物等造成损害，破坏生态环境的平衡。在厦门市，由于工业废气和机动车尾气排放等原因，芒果和高山榕叶面尘中SO_4^{2-}和NO_3^-含量较高，增加了酸雨发生的风险。此外，叶面尘还可能会吸附和富集大气中的其他有害污染物，如挥发性有机化合物（VOCs）、多环芳烃（PAHs）等。这些污染物具有较强的毒性和致癌性，会对人体健康和生态环境造成潜在威胁。当叶面尘中的这些污染物在一定条件下重新释放到大气中时，会进一步加重空气污染。例如，在高温、强光等条件下，叶面尘中的PAHs可能会发生光解反应，产生自由基等活性物质，参与大气中的化学反应，导致二次污染的形成。7.2.2土壤质量叶面尘对土壤质量也会产生影响，主要体现在对土壤养分和微生物群落的作用上，进而影响土壤生态系统的平衡和功能。随着时间的推移，芒果和高山榕叶面尘会逐渐从叶片表面脱落，进入土壤中。叶面尘中含有一定量的营养元素，如氮、磷、钾等，这些元素在进入土壤后，会增加土壤的养分含量。在一定程度上，叶面尘的输入可以为土壤提供额外的养分，有利于土壤中植物的生长。然而，如果叶面尘中含有过多的有害物质，如重金属、有机污染物等，这些物质进入土壤后会对土壤质量产生负面影响。重金属在土壤中具有累积性和难降解性，当叶面尘中的重金属进入土壤后，会逐渐积累在土壤中，导致土壤重金属污染。重金属污染会改变土壤的理化性质，降低土壤的肥力，影响土壤中微生物的活性和群落结构。研究表明，土壤中重金属含量过高会抑制土壤微生物的生长和繁殖，减少微生物的种类和数量。例如，铅、镉等重金属会抑制土壤中硝化细菌、固氮菌等有益微生物的活性，影响土壤的氮素循环和肥力保持。叶面尘中的有机污染物，如多环芳烃、农药残留等，也会对土壤质量产生不良影响。这些有机污染物具有较强的毒性和生物累积性，会在土壤中残留较长时间，对土壤生态系统造成长期的危害。有机污染物会影响土壤微生物的代谢活动，改变土壤微生物的群落结构，导致土壤生态系统的功能失调。此外，有机污染物还可能会通过食物链进入人体，对人体健康造成潜在威胁。叶面尘对土壤微生物群落的影响还体现在对土壤酶活性的影响上。土壤酶是土壤中参与各种生物化学反应的催化剂，其活性反映了土壤的生物活性和肥力状况。叶面尘中的有害物质会抑制土壤酶的活性，如脲酶、磷酸酶等。脲酶活性的降低会影响土壤中尿素的分解和氮素的转化，磷酸酶活性的降低会影响土壤中磷素的释放和利用。这些都会对土壤的养分循环和植物的生长产生不利影响。7.3对人类健康的潜在威胁叶面尘中含有多种有害重金属、微生物等物质，对人类健康构成潜在威胁，主要通过食物链、呼吸等途径进入人体，对人体造成危害。芒果和高山榕叶面尘中的有害重金属，如铅、镉、汞、砷等，具有较强的毒性。当这些重金属通过食物链进入人体后，会在人体内蓄积，对人体的神经系统、免疫系统、生殖系统等造成损害。铅会影响儿童的智力发育，导致学习能力下降、注意力不集中等问题；镉会损害肾脏功能，引起骨质疏松、肾功能衰竭等疾病；汞会对神经系统造成不可逆的损伤，导致记忆力减退、失眠、震颤等症状；砷则具有致癌性，长期暴露在砷污染环境中会增加患皮肤癌、肺癌等癌症的风险。叶面尘中的微生物，如细菌、真菌、病毒等，也可能对人类健康产生威胁。一些病原菌，如大肠杆菌、金黄色葡萄球菌、肺炎链球菌等，可能会附着在叶面尘上，当人们呼吸时，这些病原菌可能会随着尘埃进入人体呼吸道，引发呼吸道感染、肺炎等疾病。此外，叶面尘中的过敏原，如花粉、霉菌孢子等，会引发过敏反应，导致过敏性鼻炎、哮喘等疾病的发作。在城市环境中，人们与行道树密切接触，芒果和高山榕叶面尘中的有害物质更容易对人体健康产生影响。儿童和老年人由于免疫力较低，对叶面尘中有害物质的抵抗力较弱，更容易受到危害。此外，长期暴露在污染环境中的人群，如交通警察、环卫工人等，也面临着更高的健康风险。为了减少叶面尘对人类健康的潜在威胁，需要加强对大气污染的治理，减少污染物的排放，同时定期对行道树进行清洗和维护，降低叶面尘的积累量。八、结论与展望8.1研究结论本研究对厦门市行道树芒果和高山榕叶面尘理化特性进行了系统分析，取得了以下主要成果：滞尘能力：高山榕在各功能区的单位叶面积滞尘量均高于芒果，其在工业区、商贸区、文教区和农业区的滞尘量分别为(4.23±1.35)g/m^2、(3.56±1.05)g/m^2、(2.05±0.65)g/m^2和(1.56±0.45)g/m^2，而芒果相应功能区的滞尘量分别为(3.56±1.24)g/m^2、(2.89±0.98)g/m^2、(1.65±0.56)g/m^2和(1.23±0.32)g/m^2。高山榕较强的滞尘能力与其叶片较大、较厚，表面粗糙，具有更多微绒毛和沟壑，以及树冠宽大、枝叶繁茂等结构和生理特性有关。此外，两种树种在污染较重的工业区和商贸区滞尘量相对较高，表明其滞尘能力受大气污染程度影响。粒径分布：芒果和高山榕叶面尘均以2.5-10μm的颗粒物为主，但高山榕叶面尘中2.5-10μm颗粒物的占比（48.6%）高于芒果（42.3%），而粒径小于2.5μm的细颗粒物占比（30.2%）低于