悬铃木对大气污染物的净化能力研究

郭晖

摘 要：通过对悬铃木（Platanus）在新乡污染区和相对无污染区生长的叶片中多种元素含量进行测定，分析了悬铃木对大气污染物的净化能力。结果表明，悬铃木在重度污染情况下能存活并且生长比较旺盛，与对照点相比，平均地径生长量下降了116.58%，高生长量下降了67.21%，冠幅生长量下降了213.43%。对含氯元素和氟元素的有害气体具有极强的抗性和净化能力，对Cl和F的吸收分别比对照高出237.14% 和 2 233.30%；对 As、Hg、Pb、Cd 和 Cr 等重金属具有较佳的吸收能力，分别比对照高出 97.11%、1 72.727%、733.918%、162.626%、174.176% 。

关键词：悬铃木；大气污染；有害气体；重金属元素；净化能力

中图分类号 S79 文献标识码 A 文章编号 1007-7731（2015）23-29-03

Study on Air Pollution Purification Function of Platanus

Guo Hui

（School of Life Science and Technology，Xinxiang University，Xinxiang 453003，China）

Abstract：In our study，we analyzed the purification capacity with Platanus between polluted areas and unpolluted areas in Xinxiang city by investigating a variety of element content in Platanus leaves.Our results indicated that Platanus could survive and grew in heavy contaminated areas vigorously. Compared with the control，average ground diameter growth decreased by 116.58%，and plant height declined by 67.21%.At the same time，crown growth was also lower by 213.43%. In the other hand，Platanus had a very strong resistance and purification to harmful chlorine and fluorine gases，which absorbed higher 237.14% chlorine and 2 233.30% fluorine than control. The absorptive capacities to heavy metals，such as As，hg，Pb，Cd，Cr and so on，were higher by 97.11%，1 172.727%，733.918%，1 162.626%，174.176%，respectively.

Key words：Platanus acerifolia；Air pollution；Harmful gas；Heavy metal element；Purification ability

悬铃木（Platanus）为悬铃木科悬铃木属树种，在我国栽培已有超过100a的历史，从北至南均有栽培，以上海、杭州、南京、青岛、武汉、郑州、西安等城市栽培的数量较多，生长较好。悬铃木枝叶繁茂，树形优美，无毒无害，病虫害少，为变色叶树种，四季季相变化明显，寿命长，具有较高的景观利用价值和生态价值，在城市绿化建设、园林设计中应用普遍，深受人们喜爱，常作为庭荫树、行道树或者孤植树使用。

近年来，随着城市人口的不断增加，以及城镇化建设步伐的不断加快，城市大气污染的问题日益突出。大气污染中危害较大的气体污染物主要有一氧化碳、氮化物、碳氢化合物、二氧化硫、氟化氢、氯气，重金属成分主要有镉、汞、铅、砷、镍等，这些有害物质一旦超标，严重影响人类健康，大气污染的治理已经引起了各级政府及科研工作者重视[1]。园林植被是城市生态环境的重要组成部分，对于一定浓度范围内的大气污染物，不同植物的抵抗能力有所差异，而且也有相当程度的吸收净化能力[2]。植物对逆境的适应能力或吸收有害物质并对其利用的过程被称之为植物的抗性（plant resistance）。植物的抗性有2层含义，一是植物在具有污染的环境中的生存能力；二是吸收利用或降低环境中有毒物浓度的能力[3]。植物的抗性机理主要表现在植物外部保护层吸收有毒物质并将其将其转化为无毒物质，富集有害物质和分泌杀菌素等方面。近年来，国内外学者对悬铃木的研究不少，归纳起来主要体现在对悬铃木的苗木培育及栽培、病虫害防治、生物学特性、园林用途及修剪、移植和组培等8个方面研究，而对其抗污染能力研究则相对较少。为此，本研究通过选取新乡市有大量悬铃木生长的2个对比试验区域（空气严重污染和未污染），并通过对悬铃木生长情况、抗性机理中对毒害气体和重金属的反应及富集能力等指标上进行对比研究，总结归纳出悬铃木对大气污染的抗性与净化能力，为城市绿化中对悬铃木的选择和配置提供科学依据。

1 观测地点概况

本研究选取2个观测点，其中污染观测点设于新乡市凤泉区潞王坟村旁，该村周边分布着较多的水泥厂、铁矿厂，还有一条通往山西的主要干道，经常有运输石头、水泥、煤炭的大车从此经过，污染物主要是粉尘、烟尘、SO2、NO、BaP、CO、HS和一些重金属元素。该地处北纬35°18′，东经113°54′，属暖温带大陆性季风气候，四季分明，冬寒夏热，秋凉春早，年平均气温14℃，7月最热，平均27.3℃，1月最冷，平均0.2℃，最高气温42.7℃，最低气温-21.3℃，年均湿度68%，最大冻土深度260mm。对照观测点设于新乡学院新校区内，校区周边植被丰富，绿化带达10m多宽，周边无厂矿，距离京广高速公路较远，约3km，离乡镇公路约5km，基本属于无污染的清洁区。该地属平原地带，气候特征为冷而不寒、暖而不热、干湿分明、降水集中，全年多风。年平均风速为4.3m/s，年平均气温23.70℃，年降雨量840.9mm，年相对湿度61%，3～4月易发生“倒春寒”，年平均日照2 234h，年平均无霜期212d。基地内土壤基质为山地黄土壤。

2 研究方法

2.1 取样 所选择的2个测试区悬铃木均来自获嘉金碧园园林苗木基地2008年5月定植的同一批苗，每个测试区各确定20株，株行距均为2.5m×2.5m，确定的这20株由专人负责保护和观察，不采取追肥、修剪等措施。2014年10月落叶前，在每株悬铃木的上、中、下3个部位随机采集发育正常的老叶片各10片。回到实验室后将采回的新鲜叶片用蒸馏水进行冲洗，滤出灰尘，烘干，将其称重，粉碎后密闭保存，以备分析。

2.2 测定方法 2个测试点各选取样树15株进行定植观测，定植后第一次测定样树的树高、地径和冠幅，采摘树叶样品时再一次对树高、地径和冠幅进行测定，然后计算2次平均值为测定结果，并观察污染测试区的植株健康状况。（1）氮（N）含量测定：凯氏定氮法；（2）氯（Cl）含量测定：沉淀滴定法；（3）氟（F）含量测定：离子选择性电极法；（4）硫（S）含量测定：微库仑法；（5）锌（Zn）、铜（Cu）、锰（Mn）、磷（P）、钾（K）、铁（Fe）、钙（Ca）、镁（Mg）含量测定：电感耦合等离子体发射光谱法，试样经酸和高温消解后，在6 000～10 000K高温的等离子炬中激发，待测元素激发出特征谱线的光，经分光后测量其强度；（6）铅（Pb）、镉（Cd）含量测定：石墨炉原子吸收光谱法；（7）砷（As）含量测定：氢化物原子荧光光度法；（8）汞（Hg）含量测定：冷原子吸收光谱法；（9）铬（Cr）含量测定：分光光度法。

3 结果与分析

3.1 大气污染对悬铃木生长的影响分析 污染测试点的悬铃木当初定植时平均地径、平均冠幅、平均树高分别为1.45cm、0.54m、1.35m，而采样时平均地径、平均冠幅、平均树高分别达到2.07cm、1.46m、1.67m，增幅分别为0.62cm、0.92m、0.32m；对照观测点的悬铃木当初定植时平均地径、平均冠幅、平均树高分别为1.47cm、0.61m、1.35m，采样时平均地径、平均冠幅、平均树高分别为3.85cm、1.85m、2.58m，增幅分别为2.38cm、1.24m、1.23m。从以上调查所得到的生长指标可以看出，污染观测点悬铃木3个生长因子的平均值均明显低于对照观测点，说明环境污染影响了植物的生长。另外，由于污染观测点各种污染物较多，导致悬铃木叶片表面上降尘沉积较多，尽管叶片没有枯黄，没有脱落，叶尖也没有焦枯等受害症状，但相对对照点明显表现出叶色偏黄少绿，新梢较短，叶面较小，枝条生长不良、畸形叶多等状况。由此可见，污染明显抑制了植物的正常生长，影响了植物的生长机理，使悬铃木同化速率明显降低。与对照点相比，污染观测点的悬铃木平均地径的生长量降低116.55%，平均冠幅的生长量降低204.33%，平均树高的生长量降低66.31%。再者也明显看出，大气中过量的一氧化碳、氮化物、碳氢化合物、二氧化硫、氟化氢、氯气等对植物影响最大的部位是叶面、叶片及嫩枝，最终对树冠冠幅的影响。从调查的生长指标和健康状况可以看出，悬铃木在重度污染情况下虽然能正常生长，但生长受到明显抑制，长势不佳。

3.2 悬铃木对有害气体的净化能力分析 通过对悬铃木叶片中5种元素含量在2个测试点的测定结果（表1）来看，污染点N、S、P这3种元素的含量比对照点低一些。综合各方面情况，出现这种差异原因可能是由于对照点学校用地6a前都是农田、耕地，在种植农作物时曾经施肥较为频繁，土壤中N（碱解氮76.9mg/kg）、S（速效硫76.9mg/kg）和P（速效磷9.16mg/kg）含量水平较高导致的，悬铃木对N、S和P的吸收净化能力到底如何，在后续研究中有待进一步分析验证。而Cl和F的污染点明显比对照点高，分别高出237.14%和2 233.30%，由此可以看出悬铃木对Cl和F有极强的净化能力。

3.3 悬铃木对重金属元素的吸收能力分析 通过对2个观测点悬铃木叶片中5种重金属元素含量的测定对比分析（表2），各元素在污染点的含量均明显高于对照点，其中Hg、Pb和Cd的增值相对比较大，分别比对照值高出了1 172.727%、733.918%和1 162.626%，（下转56页）（上接30页）As和Cr的增量相比Hg、Pb和Cd相对比较小，但分别也达97.110%和174.176%。根据悬铃木处理后叶片中As、Hg、Pb、Cd、Cr等5种重金属元素富集量测定结果来看，明显污染点凤泉区潞王坟悬铃木叶片的重金属污染比较高，尽管这样，悬铃木对这5种重金属元素仍具有较佳的吸收净化能力，特别对Hg、Pb和Cd这3种具很好的净化功能。

4 结论

通过对比试验结果表明，悬铃木在重度污染情况下虽然长势受到明显抑制，但是依然能存活并能继续生长，长势相对在该区生长的其他树种要好得多；悬铃木对Cl和F这2种有害气体具有极强的抗性和净化能力，对 As、Hg、Pb、Cd和Cr等重金属具有较佳的吸收和净化能力。因此，悬铃木对缓解和净化大气污染有较好的效果，是一个抗大气污染能力比较强，净化重金属能力比较优良的园林绿化树种，在城市园林绿化中，特别在环境污染较为严重的区域可作为改善和美化生态环境的常用植物。

参考文献

[1]中国科学院中国植物志编辑委员会.中国植物志（第二十二卷）[M].北京：科学出版社，1999.

[2]张德强，褚国伟，余清发，等.园林绿化植物对大气二氧化硫和氟化物污染的净化能力及修复功能[J].热带亚热带植物学报，2003，11（4）：336-340.

[3]张云峰.城市环境保护[M].北京：中国科技出版社，1994.

[4]毕波，刘云彩，陈强，等.榉树对大气污染物的净化能力研究[J].西部林业科学，2011，12（15）：234-236.

[5]汪灵丹，张日清.榉树的研究进展[J].广西林业科学，2005（4）：188-191. （责编：张宏民）