城市园林植物滞尘效应研究进展

苏海燕 李 丽 胡程婷 路 艳

（潍坊学院生物与农业工程学院 山东潍坊 261061）

随着科技的快速发展和城市化逐渐加快，城市上空大气的污染，已经变为各领域密切关注人类发展生存的重大问题。空气颗粒物（particulate matters，PMs）成为诸多城市的大气环境污染物之一。其中，悬浮污染物PM2.5是空气中的主要污染物。现如今，中国城市化发展过程中遇到的比较严重的环境问题就是PM2.5污染，它能够长时间悬浮在空气中，并随着大气环流逐步扩散到更大的范围。同时，由于PM2.5的表面积较大，因此有毒有机化合物和重金属非常容易吸附在其上，进而进入人的呼吸道，随呼吸道再到血液流动进入肺泡，引发如肺癌、过敏和脑损伤心肺疾病等各种疾病。可想而知，人类健康正在受到PM2.5的威胁[1]。此外，TSP（总悬浮颗粒物Total Suspended Particulate）大量存在城市上空，会使大气能见度减低；而且粒径颗粒物较小的则可能产生光化学烟雾现象和区域性尘霾现象，从而导致温室效应[2]。因此利用绿色植物的吸滞作用来滞留空气中的颗粒物，是降低大气悬浮物的密度、有效改善空气质量的显著方法之一。

本文旨在通过综述园林植物滞尘效应的研究现状及进展，为城市园林植物的选种和植物造景给予一定的帮助，为减少城市大气中悬浮颗粒物、创建更为科学系统的空气治理方案作参考。

一、城市园林植物滞尘能力研究现状

（一）不同植物种类滞尘能力研究

园林植物种类不同，其单位滞尘量同时也存在差异，影响城市园林植物的滞留大气颗粒物能力的因素很多，除植物叶片表面微观结构和滞尘时间外，植物的叶片距地面高度、叶面倾角、枝叶密度等本身性质因素以及刮风、降尘量等外界环境影响要素对不同城市园林植物的滞留大气颗粒物能力同样也有很大的影响[3]。洪秀玲等[4]对重庆市7个绿化树种的叶片滞留大气颗粒物进行了质量的测定，其研究结果表明7个树种滞尘能力的顺序是：小叶榕（333.4808μg/cm2）＞桂树（271.1753μg/cm2）＞广玉兰（196.8376μg/cm2）＞黄葛树（191.6022μg/cm2）＞孝顺竹（115.3661μg/cm2）＞海桐（89.0527μg/cm2）＞重阳木（85.5243μg/cm2)，其中，滞留能力最强的是小叶榕。王珍珍等[5]对164条南昌市一环线内共的绿化道路进行调查，其研究显示：滞留总悬浮颗粒物〈Total Suspended Particulate（TSP）〉的能力最强的植物是山茶、杜鹃以及红叶石楠，滞留可吸入颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5）的能力最强的植物是杜英、香樟、桂花以及红花木。李果等[6]选择浙江农林大学校园中较多栽植的植物广玉兰、香樟、枇杷、日本晚樱、山茶、珊瑚树、红叶石楠、蜡梅、洒金桃叶珊瑚以及垂柳进行试验，研究表明，10种园林植物对于TSP（Total Suspended Particulate，总悬浮颗粒物）的滞留量排序为：垂柳＜日本晚樱＜腊梅＜山茶＜洒金桃叶珊瑚＜红叶石楠＜珊瑚树＜香樟＜枇杷＜广玉兰。党亚玲等[7]利用4种较为常见的垂直绿化攀援类植物进行研究，研究显示，4种植物的滞尘大小顺序为：五叶地锦＞葡萄＞圆叶牵牛＞打碗花。杨帆等[3]选择合肥市五种道路常绿灌木作为调查对象，研究显示，法国冬青的滞尘能力最强，单位叶面积滞尘量为2.1366g/m，红叶石楠和红花木的滞尘能力最强，单位叶面积平均滞尘量分别为1.6791g/m、1.8612g/m，海桐的单位叶面积平均滞尘量为0.8365g/m，滞尘能力最低的是金边黄杨，单位叶面积滞尘量平均为0.6583g/m。其中，受环境影响最大的是法国冬青的滞尘量，紧接着是海桐以及红叶石楠。殷卓君等[1]利用深圳市6种园林植物进行研究，结果表明，单位叶面积滞尘量从大到小排序为黄金榕（0.74+0.21g/m2）＞鹅掌滕（0.42+0.26g/m2）＞对叶榕（0.24+0.26g/m2）＞龙船花（0.20+0.07g/m2）＞沿阶草（0.18+0.10g/m2）＞鸡蛋花（0.15+0.10g/m2）。单位面积滞尘量中最大的园林植物是黄金榕。杨静慧等[8]选择10个园林植物作为研究对象，研究表明，单位叶面积滞尘能力的顺序为：龙柏＜雪松＜沙地柏＜凤尾兰＜油松＜黑松＜小叶黄杨＜圆柏＜白皮松＜大叶黄杨，大叶黄杨的单位叶面积滞尘能力最大，龙柏的单位叶面积滞尘能力最小。

（二）不同季节对园林植物滞尘能力的影响

春秋两季对园林植物的同种粒径颗粒物滞尘量影响不同，并且滞尘量差异可达数十倍[9]。王黎华等[9]对杭州市8种城市园林植物进行研究，其中春季滞留TSP的单位叶面积滞尘能力最小、最大分别是合欢、八角金盘；在秋季的研究中，滞留TSP 单位叶面积滞尘能力最小、最大分别是香樟、大叶冬青；并发现春季滞留TSP的能力相对都比秋季弱。而段蒿岚等[10]的研究则指出，城市园林植物滞尘能力明显受到季节的影响；大多数植物春季或冬季总滞尘能力和滞留2.5μm≤粒径≤10μm颗粒物能力最强，秋季则最弱。因为不同植物之间的特点不同，所以15个园林植物树种单位叶面积平均滞留大气颗粒物能力最强的是冬季，夏季、春季次之，最弱的是秋季。金叶假连翘在总滞尘量、滞留2.5μm≤粒径≤10μm颗粒物的量方面冬季明显大于秋季。其研究显示：四季变换对红花槛木、小叶黄杨、花叶假连翘、夹竹桃、红绒球、锦绣杜鹃等园林植物总滞尘量和滞留2.5μm≤粒径≤10μm 颗粒物的量差异显著，四季中滞留量最小的是秋季，小叶黄杨、黄金榕、花叶假连翘、金叶假连翘、龙船花等园林植物2.5μm≤粒径≤10μm颗粒物的滞尘量受四季变换的影响比较弱。林星宇等[11]对下雨后的12天内的八种园林树木进行试验，研究表明滞留大气颗粒物能力受四季变换的影响，毛白杨、女贞和绦柳的平均单位叶面积滞留量在四季中春季最大，秋季和夏季次之；其他5种园林植物的平均单位叶面积滞留量在四季中秋季最大，春季和夏季次之。八种园林植物之间的季节变化滞尘能力明显不同，紫叶李、毛白杨、栾树、洋白蜡、绦柳的滞尘能力受季节变化影响较小，其余三种园林植物受季节变化影响较大。八种园林植物季节滞留量中秋季是1.4108g/m2，夏季是1.1070g/m2，春季是1.3763g/m2，其结果显示：八种园林植物季节滞尘能力从小到大的顺序为：夏季＜春季＜秋季。孙应都等[12]的研究表明园林植物受季节变化影响，其滞留大气颗粒物能力表现出明显不同，锦绣杜鹃和红花木各个季节间均存在明显差异（P＜0.05），其他园林植物树种都有两个及以上明显的不同季节差异（P＜0.05）。春季是法国梧桐滞留大气颗粒物能力最强的季节，另外五种园林植物在秋季或冬季时其滞留大气颗粒物能力最强，在秋季研究中锦绣杜鹃和广玉兰的滞留大气颗粒物能力最弱，香樟、红花木以及桂花滞留大气颗粒物能力最弱。园林植物树种的滞尘能力在不同季节表现出明显的差异性（P＜0.05），秋季或冬季时园林植物的滞留大气颗粒物能力最强，六个园林植物滞留大气颗粒物能力最强的季节与滞留大气颗粒物能力最弱的两个季节之间的滞尘量相差较大。

（三）植物滞留不同粒径颗粒物的研究结果

邱峰等[13]在春秋两季对21种园林植物进行了研究，春秋季植物叶表单位叶面积滞留TSP（总悬浮颗粒物，TotalSuspendedParticulate）的总量分别为526.08μg/cm2、566.56μg/cm2；滞留PM10质量总量分别为93.53μg/cm2、84.25μg/cm2；滞留PM2.5质量总量分别是46.35μg/cm2、36.16μg/cm2。21种园林植物叶片表面滞留不同粒径的颗粒物的占比情况，大部分树木叶表面粒径＞10μm的颗粒物比重都大于50%，只有春季羽毛枫、金钱松两种比重不超过50%，平均粒径＞10μm颗粒物的比重为75.9%，厚皮香是其中最高的一种，可达96%，金钱松是38%，是园林植物中最低的一种。秋季粒径＞10μm的颗粒物比重都大于65%，有84.7%的平均值，金边胡颓子是95%，是当中最高的一种植物，十大功劳是69%，是其中最低的一种植物。春秋季占比较高的是粒径＞10μm的颗粒物，表明21种园林植物滞留＞10μm的颗粒物能力都比较强。春季滞留2.5μm≤粒径≤10μm颗粒物的比重平均值是12.7%，羽毛枫是47%，为所有当中最高，其次是蜡梅和黄山栾树，分别为24%、25%，厚皮香、杨梅和金边胡颓子都是2%，相对较低。秋季2.5μm≤粒径≤10μm颗粒物的比重平均值为9.1%，其中厚叶石斑木、枫杨、金钱松和十大功劳比重较高，分别为17%、17%、22%、23%。梧桐、蜡梅和朴树相对比较低，分别为1%、2%、2%。春季粒径小于2.5μm颗粒物比重平均值是11.4%，其中香花槐和金钱松的比重较高，分别是30%、46%；其次是宁波溲疏、蜡梅和香樟，分别是16%、18%、19%；梧桐、厚叶石斑木、厚皮香只有2%，为其中最低。秋季粒径小于2.5μm颗粒物的比重平均值是6.2%，香樟、枫杨和梧桐分别为11%、13%、16%，金边胡颓子、厚叶石斑木和香花槐比重都是2%，是其中最低。

二、不同植物的叶表微观结构对滞尘能力的影响

孙应都等[12]对园林植物叶片表面的微观结构研究表明，叶片表面的微观结构特征不同园林植物的滞尘能力也存在明显差异。具体表现为沟槽较深、叶面粗糙、沟壑宽度适中、褶皱不规则分布，气孔开口大且密集，叶片表面生长着许多缠绕型绒毛的园林植物树种的滞尘能力较强。段蒿岚等[10]认为滞留能力受园林植物叶片自身形状以及叶片表面的微结构的影响较显著，如腺点数、光泽度、绒毛密度、沟壑深度，具有丛生、轮生、簇生以及聚生叶序，复叶或叶片有深裂，叶缘有缺刻，变色叶以及叶边缘卷曲有皱褶，狭倒卵形、长椭圆形等狭长型叶形等性状的形态都对滞留大气颗粒物有很大影响。王黎华等[9]认为园林植物叶片表面越是粗糙，沟壑皱褶深浅的差别越大，蜡质黏液越多、着生绒毛越多，拦截、附着颗粒物的能力越强，滞尘能力则越强；而植物叶片表面越光滑、叶片气孔排列规律有致，叶表面沟槽越浅且不密集的滞尘能力越弱。植物叶片表面的微观结构影响着叶片滞留悬浮颗粒物的量，同时对悬浮颗粒物在叶片表面上停滞的程度有关。林星宇等[11]的研究显示，悬铃木和紫叶李因有较多的褶缩叶片，叶表面也较粗糙，且皱缩轮廓也较大，绦柳和栾树因有较少的皱缩叶片，叶表面相对较平滑，皱缩轮廓高度相对也较小，八种园林植物叶片表面粗糙程度与植物叶片的滞尘量正相关关系显著，表示叶片表面滞留大气颗粒物能力越大，进而叶片表面的滞留量就越大。由植物上下叶片表面微观结构特征分析并结合滞尘量分析得到：叶片表面越粗糙、网状结构越明显、褶皱越多、着生绒毛和沟槽越多，气孔越多、开口越大，则园林植物的滞尘能力越强。悬铃木和紫叶李的粗糙程度较大，滞尘能力较强，绦柳和栾树粗糙度较小，滞尘能力较弱。八种园林植物叶片表面的粗糙程度、叶表气孔的大小、密度以及叶毛数量与园林植物滞留大气颗粒物总质量之间正相关关系显著，说明园林植物叶片表面气孔的大小、气孔的粗糙程度、密度越大时，加之叶片表面绒毛数量越大时，园林植物的叶片表面滞留大气颗粒物的能力越强。[14]

三、结束语

城市园植物的滞尘效应研究处在初级阶段的情况仍没有变，目前关于滞尘能力受不同树种影响的因素探索尚未完整，大多是几个影响因素的组合研究，很少做综合性对比影响因素的分析定量研究；关于叶片表面的微观结构对大气中颗粒物滞尘效应的研究尚处于探索阶段，各影响因素之间的关系研究还不够深入，定量的单位叶面积滞尘量研究也不多见；但相对来说较之前有所发展：研究方法得以改进，研究形式、仪器等多样化。今后的研究方向更应创新实验方法，运用大数据的优势，将诸多因素综合起来分析，建立完整的分析模型，方能提高研究结果的准确性和说服力，寻找更为精确的方法测量滞尘量降低系统误差等不可控因素对研究结果的影响[15]。