5种灌木的滞尘效益研究

林星宇+李海梅+李彦华+郑茗月

摘要 园林植物能滞留不同粒径的大气颗粒物，对净化空气、调节气候、改善环境具有重要作用。本文研究了青岛市城阳区道路绿地5种灌木的滞尘能力，结果表明，大叶黄杨单位叶面积滞尘量最高，蔷薇、榆叶梅、连翘单位叶面积滞尘量中等，紫荆单位叶面积滞尘量最低。进一步研究表明，对PM10的吸滞能力较强的为大叶黄杨、连翘、蔷薇，滞尘量均超过0.080 0 g/m2，紫荆最低，为0.901 3g/m2；对PM5吸附能力较强的有大叶黄杨和蔷薇，滞尘量分别为0.055 9 g/m2和0.053 0 g/m2，紫荆最低，为0.018 6 g/m2；对PM2.5吸附能力较强的是蔷薇，达到0.022 9 g/m2，是紫荆（最低）的3倍左右。叶表面微形态与滞尘能力有明显的对应关系：叶面上有密集沟状组织和较厚蜡质层的大叶黄杨，对总颗粒物和细颗粒物的滞尘量都较大；细胞间距小、沟槽明显，具有较密集气孔的蔷薇对PM2.5的滞尘量较大。

关键词 灌木树种；滞尘效益；PM2.5

中图分类号 X173 文献标识码 A 文章编号 1007-5739（2018）02-0150-02

Dust-retention Effects of Five Shrubs

LIN Xing-yu LI Hai-mei LI Yan-hua * ZHENG Ming-yue

（College of Landscape Architecture and Forestry，Qingdao Agriculture University，Qingdao Shandong 266109）

Abstract Garden plants can retain atmospheric particulates with different diameter，and play an important role in the field of air purification，climate regulation and environmental enhancement. In this paper，the dust-retention ability of five kinds of shrubs was studied in Chengyang District of Gingdao City. The results showed that the absorbing dust quantity in unit leaf area of Euonymus japonicus was the highest，and that of Rosa，flowering almond，Forsythia were medium，that of Bauhinia was the lowest. The results obtained from further study showed that Larix olgensis，Forsythia and Rosa had the stronger ability to absorb PM10，more than 0.080 0 g/m2，and that of Bauhinia was the lowest（0.901 3 g/m2）. The ability of Euonymus japonicus and Rosa to absorb PM5 was stronger，the number were 0.055 9 g/m2 and 0.053 0 g/m2，respectively. The adsorption ability of PM2.5 was stronger in Rosa，which reached 0.022 9 g/m2 and was about 3 times that of the lowest Bauhinia.There was a significant correlation between the micro-morphology of the leaf surface and the dust-retention ability.Euonymus japonicus had dense groove-like tissues and thicker waxy coat，it had higher capacity in absorption amount of total particulate matter and fine particles. Rose had small intervals between cells，obvious grooves and denser stomata，it had relatively stronger absorption capacity for PM2.5.

Key words shrub species；dust-retention effects；PM2.5

随着城市化和工业化的发展，城市环境问题日益严重，大气颗粒物已成为主要污染物，严重影响人们的健康和生活品质。园林植物可以吸附和固定大气颗粒物，对缓解城市污染和改善环境空气质量具有重要作用。

不同树种的滞尘能力会表现出明显的差异。宋丽华等[1]对银川市几种绿化树种的滞尘能力研究表明，其滞尘能力表现为金叶女贞>金银木>连翘>红瑞木。王亚军等[2]在对厦门市常见园林树种滞尘效应及生态特性研究表明，滞尘能力依次表现为腊肠树>樟树>菩提树，腊肠树的滞尘量是菩提树的2倍左右。进一步研究表明，腊肠树对PM2.5的滞尘能力较强，菩提树和樟树滯尘能力较弱。刘海荣等[3]在对天津市5种城市道路绿化常绿灌木滞尘效应研究中表明，5种常绿灌木滞尘能力较强的为小叶黄杨（7.81 mg/cm2）和小龙柏（5.80 mg/cm2），较低的为凤尾兰（2.18 mg/cm2），凤尾兰仅为小叶黄杨的28%。endprint

叶表面特征和植物滞留颗粒物的能力存在一定关系。周蕴薇等[4]在对树种叶表面形态与滞尘能力相关关系研究中表明，细胞排列不规则，形成的脊状或浅波状起伏、具有小室或沟槽等结构及曲折的细胞轮廓线有利于固定颗粒物，具有较深的纹饰、分布不均匀的蜡质层也有利于滞留颗粒物。张 桐等[5]研究表明，叶表微观性状对颗粒物滞留能力的影响排序为分泌物>沟状组织>凹槽>褶皱>条状突起。

近年来，大气颗粒物也越来越引起人们的重视。目前关于园林植物滞尘的研究多集中在植物滞留大气颗粒物总量方面，而对于植物吸滞更小颗粒物PM10、PM2.5的研究相对较少。灌木对空气中的降尘有较好的吸附作用，特别是其叶片位置处于行人呼吸层的范围，滞尘效果更加明显[6]。因此，本文以5种灌木为对象，研究其对不同粒径颗粒物的吸滞能力，以期为园林植物治理颗粒物污染研究提供科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

选取青岛市城阳区具有典型性和代表性的道路绿地为试验区域，选择健康的5种绿化植物为研究对象，分别为大叶黄杨（Euonymus japonicus）、蔷薇（Rosa multiflora）、榆叶梅（Amygdalus triloba）、连翘（Forsythia suspensa）、紫荆（Cercis chinensis）。

1.2 试验方法

1.2.1 样品的采集。一般认为当雨量达到15 mm以上、雨强达到10 mm/h时就可以冲刷掉叶片上的粉尘，然后植物重新滞尘。于3—5月雨后的4、8、12、16 d采集样本，在上、中、下部位进行多点采样，为了减少叶片上粉尘的脱落，尽量避免抖动，每种选择3株，小叶片采20片左右，大叶片则采集15片左右，3次重复。

1.2.2 单位葉面积总滞尘量测定。将采集的叶片用蒸馏水浸泡2 h，之后清洗叶片上附着物，随后用镊子将洗净的叶片小心夹出，用已烘干、置于漏斗内的滤纸（W1）过滤浸洗液，过滤后将滤纸置于干燥箱中烘24 h（设置温度为75 ℃），再用万分之一天平称质量（W2），2次质量之差即为滞尘量，3次重复。用便携式叶面积仪Yaxin-1241分别测定每种植物的叶表面积（S），则单位叶面积滞尘量Q=（W2-W1）/S[7]。

1.2.3 滞留不同粒径颗粒物能力测定。将植物叶片置于蒸馏水中浸泡2 h后，用蒸馏水清洗3次，将叶片夹出晾干。将10.0、5.0、2.5 μm孔径滤膜于65 ℃烘箱烘至恒重，称重得到初始重量，然后利用真空抽滤装置对植物叶片冲洗液依次通过10.0、5.0、2.5 μm孔径滤膜进行分级抽滤，得到载尘滤膜后烘干至恒重，滤膜2次烘干后称重得到的质量差Δm即为>10.0、5.0～10.0、2.5～5.0、<2.5 μm范围的颗粒物质量，用便携式叶面积仪Yaxin-1241测定植物的叶面积（S），则Δm/S即为单位叶面积吸附颗粒物质（g/m2）[8]。

1.2.4 叶表面微结构的观察。①样品固定：从树体上选择适量叶片，在叶脉两侧的中部将新鲜叶片切成边长约5 mm×5 mm的小方块，立即用2.5%戊二醛溶液进行固定4 h。②清洗：用0.1 mol的磷酸缓冲液冲洗4次，每次20 min。③脱水：梯度乙醇脱水，本试验采用30%（2次，每次10 min）、50%（2次，每次10 min）、70%（1次，浸泡过夜）、90%（1次，15 min）和100%（1次，15 min）的浓度。④置换：脱水后在乙酸异戊酯中置换2次，每次10～15 min。⑤干燥、粘台：置换后再临界点干燥3 h，待小瓶内的冰晶挥发后取出粘台。⑥在IBS型离子镀膜仪中溅射镀金膜，在JSM-7500F型扫描电镜上观察[9]。

2 结果与分析

2.1 灌木滞尘能力比较

由表1可以看出，在5种灌木中，单位叶面积的滞尘能力最强的为大叶黄杨，其次为蔷薇，滞尘量分别为2.417 9、1.754 5 g/m2，平均滞尘量都在1.500 0 g/m2以上；榆叶梅、连翘滞尘能力中等，滞尘量在1.000 0 g/m2以上；紫荆滞尘能力最低，为0.901 3 g/m2。具体表现为：大叶黄杨（2.417 9 g/m2）>蔷薇（1.754 5 g/m2）>榆叶梅（1.340 5 g/m2）>连翘（1.040 6 g/m2）>紫荆（0.901 3 g/m2），其中大叶黄杨的滞尘量能达到紫荆的2.7倍左右。随着时间的推移，植物的滞尘量一直处于上升状态，但上升速度逐渐变缓。

2.2 灌木滞留不同粒径颗粒物能力比较

植物对不同粒径的颗粒物的吸滞作用不同。由图1可以看出，不同灌木对PM10吸滞量在0.029 2～0.097 0 g/m2之间，其中大叶黄杨、连翘、蔷薇对PM10均有较强的吸滞作用，紫荆对PM10的吸滞能力较差，大叶黄杨能达到紫荆的3.3倍左右，总体表现为大叶黄杨（0.097 0 g/m2）>连翘（0.086 4 g/m2）>蔷薇（0.083 5 g/m2）>榆叶梅（0.068 2 g/m2）>紫荆（0.029 2 g/m2）；5种灌木对PM5吸滞能力表现为：大叶黄杨（0.055 9 g/m2）>蔷薇（0.053 0 g/m2）>榆叶梅（0.045 2 g/m2）>连翘（0.040 2 g/m2）>紫荆（0.018 6 g/m2），大叶黄杨、蔷薇对PM5有较强的吸滞能力，紫荆对PM5的吸滞能力较差；在5种灌木中，对PM2.5吸滞能力表现为：蔷薇（0.022 9 g/m2）>大叶黄杨（0.017 5 g/m2）>榆叶梅（0.016 8 g/m2）>连翘（0.015 4 g/m2）>紫荆（0.007 4 g/m2）。说明蔷薇对细小颗粒物的吸滞能力较强。

2.3 叶表面结构与滞尘能力关系分析

通过对5种灌木叶表面结构的观察，可以得到叶表面结构与其滞尘能力的相关性，如图2所示。endprint

大叶黄杨叶片上表面较平整，具有较厚的蜡质层和轻微疣状突起，下表面气孔开口较大且密集，可以滞留更多的大气颗粒物，滞尘量较大。蔷薇叶片上下表面均有颗粒状突起，细胞间距狭窄、具有明显的沟槽，气孔较密集，开口细长，对总滞尘量和PM5、PM2.5的滞尘量均较大。榆叶梅叶片上表面细胞轮廓呈明显多边形突起，有叶毛，下表面高低不平，具开口细长的气孔，对总滞尘量和细颗粒物的滞尘量均较高。连翘叶片上表面细胞为圆形或椭圆形，呈颗粒状突起，下表面气孔较少，具浅凹陷，对总滞尘量和PM5、PM2.5滞尘量均较低，但对PM5-10滞尘量较高。紫荆叶片上表面较平整，具密集颗粒状突起，下表面具颗粒状突起，气孔较少，开口较大，对总颗粒物和细颗粒物滞尘量均较低。

3 结论与讨论

（1）5种灌木单位叶面积滞尘能力表现为大叶黄杨（2.417 9 g/m2）>蔷薇（1.754 5 g/m2）>榆叶梅（1.340 5 g/m2）>连翘（1.040 6 g/m2）>紫荆（0.901 3 g/m2）。

（2）5种灌木对PM10的吸滞能力表现为：大叶黄杨（0.097 0 g/m2）>连翘（0.086 4 g/m2）>蔷薇（0.083 5 g/m2）>榆叶梅（0.068 2 g/m2）>紫荊（0.029 2 g/m2）；对PM5吸滞能力表现为：大叶黄杨（0.055 9 g/m2）>蔷薇（0.053 0 g/m2）>榆叶梅（0.045 2 g/m2）>连翘（0.040 2 g/m2）>紫荆（0.018 6 g/m2）；对PM2.5吸滞能力表现为：蔷薇（0.022 9 g/m2）>大叶黄杨（0.017 5 g/m2）>榆叶梅（0.016 8 g/m2）>连翘（0.015 4 g/m2）>紫荆（0.007 4 g/m2）。说明大叶黄杨对不同粒径颗粒物均有较强的吸附作用，蔷薇对细小颗粒物的吸附能力较强。

（3）研究表明，具有较好滞尘能力的植物往往表现为叶表面蜡质层较厚，气孔分布密集，叶表面粗糙，如大叶黄杨；叶表面光滑平整，气孔较少的植物滞尘能力较差，如紫荆；气孔较密集，沟壑密集，对细颗粒物PM2.5的吸滞量较大，如蔷薇，这与刘 颖等[10]的研究结果相一致。此外，本试验只对植物单位叶面积的滞尘量进行了研究，对于单位体积或单株植物对不同粒径颗粒物的吸滞能力还有待于进一步深入研究。

4 参考文献

[1] 宋丽华，李婷婷.银川市几种灌木绿化树种的滞尘能力比较[J].中国城市林业，2010，8（6）：48-50.

[2] 王亚军，郁珊珊.厦门市常见园林树种滞尘效应及生态特性研究[J].西南农业学报，2016，29（8）：1987-1992.

[3] 刘海荣，高一丹，王葳.五种城市道路绿化常绿灌木滞尘效应研究[J].北方园艺，2016（12）：49-54.

[4] 周蕴薇，苏欣.哈尔滨常见绿化树种叶表面形态与滞尘能力的关系[J].西北林学院学报，2017，32（1）：290-291.

[5] 张桐，洪秀玲，孙立炜，等.6种植物叶片的滞尘能力与其叶面结构的关系[J].北京林业大学学报，2017，39（6）：70-77.

[6] 孙晓丹，李海梅，孙丽，等.8种灌木滞尘能力及叶表面结构研究[J].环境化学，2016，35（9）：1815-1822.

[7] 江胜利，金荷仙，许小连.杭州市常见道路绿化植物滞尘能力研究[J].浙江林业科技，2011，31（6）：45-49.

[8] 高国军，徐彦森，莫莉，等.植物叶片对不同粒径颗粒物的吸附效果研究[J].生态环境学报，2016，25（2）：260-265.

[9] 刘璐，管东生，陈永勤.广州市常见行道树种叶片表面形态与滞尘能力[J].生态学报，2013，33（8）：2604-2614.

[10] 刘颖，李冬杰，李朝炜，等.绿化植物叶面特征对滞尘效应的影响[J].江苏农业科学，2016，44（8）：454-457.endprint