黄山市5 种常见灌木对大气颗粒物的滞尘效应比较研究

高 云,汪小飞，陈 健

(黄山职业技术学院，安徽 黄山 245000)

近年来，随着城市化和工业化的飞速发展，环境污染问题愈发严重，如何控制和治理环境成为当今世界急需解决的关键问题之一[1]。大气颗粒物污染是环境污染主要方式之一[2]，其来源主要是化石燃料燃烧、汽车尾气等[3]，大量聚集不仅会降低大气能见度、产生光化学烟雾，而且削弱近地层紫外线，致使大气中病菌活性增强，易引发支气管及呼吸道等疾病，严重影响人类健康[4,5]。

大量研究表明，城市园林绿化植物具有明显的净化功能，通过过滤、阻挡和吸附可有效降低大气中的颗粒悬浮物（TSP）含量，从而起到城市粉尘过滤器的作用[6-9]。植物滞尘能力往往与自身的生长特性密切相关（如叶片大小、毛被、气孔等），不同园林绿化植物因生物学特性存在明显差异，所以滞尘能力往往存在较大差异，能否正确、合理地选择和配置园林绿化树种已成为城市绿化建设和改善环境质量的关键所在[10,11]。近年来，黄山市工业发展和汽车数量的迅猛增加，大气污染已成为城市污染的主要问题之一，尤其是可吸入颗粒物含量较高，严重影响城市生态环境和居民的身心健康[12]。目前，我国对园林绿化树种的滞尘能力进行了大量研究，但是主要集中于北方城市，而南方城市绿化树种滞尘能力研究较少，尤其尚未见关于黄山市园林绿化树种滞尘能力研究方面的相关报道。

鉴于此，本研究以黄山市滨江路5 种常见灌木为研究对象，对其滞尘能力和生理生化响应进行了比较研究，以期为黄山市园林绿化植物选择及生态景观配置提供一定的科学依据。

1 材料与方法

1.1 试验材料

供试材料为黄山市5 种常见灌木：黄山杜鹃（Rhododendron maculiferum subsp.anwheiense）、桂花（Osmanthus fragrans(Thunb.)Lour.）、紫叶小蘖（Berberisthunbergiicv.atropurpurea）、茶树（Camellia sinensis(L.)O.Ktze.）和小叶黄杨（Buxus sinica var.parvifolia M.Cheng）。

1.2 试验方法

1.2.1 样品采集

样品采集地点选在黄山市绿化树木种类丰富，车流量相对较大的滨江路，采集日期分别为2017年9 月5 日（雨后0d）、9 月8 日（雨后3d）、9 月11 日（雨后6d）、9 月14 日（雨后9d）、9 月17 日（雨后12d）、9月20 日（雨后15d）、9 月25 日（雨后20d）。采样时，从同一植株上、中、下三部位各采取叶片10 张装入自封袋并标记，同时在采摘及携带过程中尽量减少震动以避免颗粒物脱落对实验结果造成影响。每种类型灌木选长势一致的植株5株，进行5次重复。

1.2.2 测定指标及方法

滞尘量、滞尘粒径及比叶重测定参照周旭丹等[13]方法进行；相对电导率测定采用浸泡法进行测定；丙二醛（MDA）含量采用硫代巴比妥酸比色法测定；脯氨酸（Pro）、可溶性糖（SS）、可溶性蛋白（SP）含量分别采用磺基水杨酸提取法、蒽酮比色法和考马斯亮蓝G-250法进行测定。

1.2.3 数据分析

采用Excel2007 软件进行数据整理、计算及作图，用SPSS18.0软件进行差异性分析。

2 结果与分析

2.1 5种常见灌木叶片的滞尘能力比较

滞尘量指单位叶片面积在单位时间内滞留粉尘的重量，是衡量滞尘能力的重要指标。如图1 所示，随着滞尘时间的延长，5 种常见灌木叶片的滞尘量均呈现逐渐上升的趋势，当雨后滞尘时间达到15d 时，滞尘量不再发生明显变化。不同灌木叶片的滞尘量存在显著差异，滞尘量从大到小依次为紫叶小蘖>茶树>桂花>小叶黄杨>黄山杜鹃，在雨后滞尘时间达到15d时，黄山杜鹃叶片的滞尘量为4.06g/m2，小叶黄杨、桂花、茶树和紫叶小蘖的滞尘量分别较黄山杜鹃提升12.32%、23.65%、34.24%和43.6%，其中桂花的滞尘量较黄山杜鹃达到显著差异水平（P<0.05），茶树和紫叶小蘖的滞尘量均较黄山杜鹃达到极显著差异水平（P<0.01）。这说明，5 种常见灌木叶片的滞尘能力存在显著差异，其中紫叶小蘖滞尘能力最强，依次为茶树、桂花和小叶黄杨，黄山杜鹃滞尘能力最弱。

图1 5种常见灌木的滞尘量

2.2 5种常见灌木叶片的滞尘粒径

大量研究表明，大气颗粒物种PM10(<10µm)是危害人类健康的最主要颗粒物，而PM2.5(<2.5µm)则常引起人体肺泡发炎。由表1 可知，黄山市5 种常见灌木叶片的PM2.5、PM10、TSP 及>100µm 颗粒物的相对含量均以紫叶小蘖最高，依次为茶树、桂花、小叶黄杨和黄山杜鹃，其中，紫叶小蘖和茶树的PM2.5相对含量较桂花达到显著差异水平（P<0.05），较小叶黄杨和黄山杜鹃达到极显著差异水平（P<0.01）；紫叶小蘖的PM10相对含量较桂花达到显著差异水平（P<0.05），较小叶黄杨和黄山杜鹃达到极显著差异水平（P<0.01）；5 种常见灌木叶片的TSP 相对含量均达到99%以上，彼此间含量差异均未达到显著差异水平（P>0.05）；5 种常见灌木叶片>100µm 颗粒物的相对含量均较小，且紫叶小蘖和茶树相对含量较小叶黄杨和黄山杜鹃达到显著差异水平（P<0.05）；5 种常见灌木叶片滞尘颗粒物的平均粒径范围为9.32-10.98µm，其中紫叶小蘖和茶树平均粒径较桂花和小叶黄杨达到显著差异水平（P<0.05），较黄山杜鹃达到极限著差异水平（P<0.01）。上述结果表明，黄山市5 种常见灌木叶片的滞尘粒径主要集中于2.5-100µm，叶片滞尘颗粒物的粒径小于100µm 的含量达到99%以上，降尘物主要以在大气中经一定距离漂移的TSP为主。

表1 5种常见灌木叶片的滞尘粒径

2.3 滞尘对5种常见灌木比叶重的影响

比叶重是指单位叶片面积的干重，是反映叶片质地厚薄与轻重的重要指标。由图2 可知，随着滞尘时间的延长，5 种常见灌木叶片的比叶重均呈现先上升后下降的趋势。滞尘时间达到15d 时，黄山杜鹃叶片的比叶重达到115.82g/m2，桂花、紫叶小蘖、茶树及小叶黄杨叶片的比叶重分别较其提升11.72%、24.38%、17.71%和6.92%，其中桂花较黄山杜鹃达到显著差异水平（P<0.05），茶树和紫叶小蘖较黄山杜鹃达到极显著差异水平（P<0.01）。这说明，5 种常见灌木叶片的比叶重存在显著差异，其中紫叶小蘖比叶重最高，依次为茶树、桂花和小叶黄杨，黄山杜鹃比叶重最低，其原因可能是由于紫叶小蘖受滞尘的影响较小，因此生长状况优于其他4种灌木所致。

图2 滞尘对5种常见灌木比叶重的影响

2.4 5种灌木对滞尘的生理生化响应

2.4.1 滞尘对5种灌木叶片细胞膜透性的影响

相对电导率和丙二醛（MDA）含量是衡量细胞膜透性的重要指标。由图3-a可知，5种常见灌木叶片的相对电导率随着滞尘时间的延长均呈现逐渐上升的趋势。滞尘时间达到20d 时，黄山杜鹃的电导率为55.16%，桂花、紫叶小蘖、茶树及小叶黄杨叶片的相对电导率分别较其降低8.28%、15.13%、13.08%和5.35%，其中紫叶小蘖和茶树较桂花达到显著差异水平（P<0.05），较小叶黄杨和黄山杜鹃均达到极显著差异水平（P<0.01）。滞尘对5 种常见灌木叶片MDA含量的影响如图3-b所示，随着滞尘时间的延长，5 种常见灌木叶片的MDA 含量均呈现逐渐上升的趋势。滞尘时间达到20d 时，黄山杜鹃的MDA 含量达到42.83nmol/g，桂花、紫叶小蘖、茶树及小叶黄杨叶片的MDA 含量分别较其降低12.58%、21.11%、16.39%和7.05%，其中紫叶小蘖较茶树和桂花达到显著差异水平（P<0.05），较小叶黄杨和黄山杜鹃均达到极显著差异水平（P<0.01）。上述结果表明，滞尘会明显增加5 种常见灌木叶片的细胞膜透性，且紫叶小檗和茶树的细胞膜透性显著低于桂花、小叶黄杨和黄山杜鹃。

图3 滞尘对5种常见灌木细胞膜透性的影响

2.4.2 滞尘对灌木叶片渗透调节物质含量的影响

脯氨酸、可溶性糖及可溶性蛋白是植物抵御逆境胁迫下的主要渗透调节物质。滞尘对5种常见灌木叶片脯氨酸含量的影响如表2所示，5种常见灌木叶片的脯氨酸含量均随着滞尘时间的延长而呈现逐渐上升的趋势。滞尘时间达到20d时，黄山杜鹃、桂花、紫叶小蘖、茶树及小叶黄杨的脯氨酸含量分别达到36.33、39.08、45.73、42.33 和37.83µg/g，分别较0d 提升356.98%、387.28%、473.06%、421.95%和369.95%，其中紫叶小蘖较茶树达到显著差异水平（P<0.05），较桂花、小叶黄杨和黄山杜鹃均达到极显著差异水平（P<0.01）；由表2 可知，随着滞尘时间的延长，5 种常见灌木叶片的可溶性糖及可溶性蛋白含量均呈现先上升后下降的趋势。滞尘时间达到15d 时，5 种常见灌木叶片的可溶性糖均达到最大，分别为60.06、66.22、80.16、69.69 和63.23ug/g，分别较0d 提 升62.9%、73.71%、115.19%、85.2% 和68.39%，其中紫叶小蘖较茶树、桂花和小叶黄杨达到显著差异水平（P<0.05），较黄山杜鹃均达到极显著差异水平（P<0.01）；滞尘时间达到15d 时，5 种常见灌木叶片的可溶性蛋白含量均达到最大，分别为45.23、51.06、68.89、64.28 和48.09µg/g，分别较0d 提升170.03%、206.48%、302.16%、282.16%和186.42%，其中紫叶小蘖和茶树均较桂花和小叶黄杨达到显著差异水平（P<0.05），较黄山杜鹃均达到极显著差异水平（P<0.01）。上述结果表明，滞尘会显著增加5 种常见灌木叶片的渗透调节物质含量，且紫叶小檗和茶树的渗透调节物质含量显著高于桂花、小叶黄杨和黄山杜鹃。

表2 滞尘对5种灌木叶片渗透调节物质含量的影响

3 结论与讨论

本次研究表明，植物具有明显的净化功能，可有效降低大气中的颗粒悬浮物（TSP）含量，植物滞尘能力往往与自身特征特性密切相关（如叶片大小、毛被、气孔等），不同园林绿化植物间滞尘能力往往存在较大差异[7-11]。本实验研究结果表明，随着滞尘时间的延长，黄山市5 种常见灌木叶片的滞尘量均呈现逐渐上升后趋于平稳的趋势；不同灌木叶片的滞尘量存在显著差异，滞尘量依次为紫叶小蘖>茶树>桂花>小叶黄杨>黄山杜鹃。雨后滞尘时间达到15d时，各植株的滞尘量不再发生明显变化，黄山杜鹃叶片的滞尘量达到4.06g/m2，小叶黄杨、桂花、茶树和紫叶小蘖的滞尘量分别较黄山杜鹃提升12.32%、23.65%、34.24%和43.6%，其中桂花的滞尘量较黄山杜鹃达到显著差异水平（P<0.05），茶树和紫叶小蘖的滞尘量均较黄山杜鹃达到极显著差异水平（P<0.01）。大量研究表明，大气颗粒物种PM10(<10µm)是危害人类健康的最主要颗粒物，而PM2.5(<2.5µm)则常引起人体肺泡发炎。本实验研究结果表明，黄山市5 种常见灌木叶片的滞尘颗粒物均以PM2.5、PM10和TSP 为主，含量均达到99%以上，这说明降尘物主要以在大气中经一定距离漂移的TSP为主；紫叶小蘖的PM2.5、PM10和TSP 相对含量均最高且平均粒径最小，依次为茶树、桂花、小叶黄杨和黄山杜鹃。

比叶重是反映叶片之地厚薄与轻重的重要指标，常将其作为选择滞尘植物的重要指标之一[14]。本实验研究结果表明，随着滞尘时间的延长，5 种常见灌木叶片的比叶重表现为先上升后下降，且不同灌木叶片的比叶重存在显著差异，其中紫叶小蘖比叶重最高，依次为茶树、桂花和小叶黄杨，黄山杜鹃比叶重最低。本研究的植物比叶重变化趋势与滞尘能力变化趋势完全相同，与前人研究结果完全一致。

相对电导率和MDA 含量是衡量植物细胞膜受伤害程度的重要指标[11]。本实验研究结果表明，随着滞尘时间的延长，黄山市5 种常见灌木叶片的相对电导率和MDA 含量均表现为逐渐上升的趋势，且不同植物间的相对电导率和MDA 含量存在显著差异（P<0.05），其中紫叶小蘖细胞膜受伤害程度最轻，依次为茶树、桂花和小叶黄杨，黄山杜鹃细胞膜受伤害程度最重。

脯氨酸、可溶性糖及可溶性蛋白是植物细胞重要的渗透调节物质，通过自身积累可使植物对逆境产生一定的忍耐力[15]。本实验研究结果表明，随着滞尘时间的延长，5 种常见灌木叶片的脯氨酸含量呈逐渐上升趋势，可溶性糖及可溶性蛋白含量则表现为先升高后下降趋势，且不同植物间的上升幅度存在显著差异（P<0.05），其中紫叶小蘖叶片的脯氨酸、可溶性糖及可溶性蛋白含量均最高，依次为茶树、桂花和小叶黄杨，黄山杜鹃含量最低。这说明，黄山市区5种常见灌木对滞尘的抗性由强到弱依次为：紫叶小蘖>茶树>桂花>小叶黄杨>黄山杜鹃。