10种亚热带绿化树种净化大气能力初步研究

宋绪忠，杨 华，邹景泉，余家中，潘忠民，叶华琳，姚 刚

（1. 浙江省林业科学研究院，浙江 杭州 310023；2. 浙江省淳安县富溪林场，浙江 淳安 311700；3. 浙江大盘山国家级自然保护区管理局，浙江 磐安 322300）

大气污染包括粉尘、煤、烟、飞灰、有机物颗粒、矿物质烟尘和大量的煤、石油未充分燃烧而遗留的残渣等，以及硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化物、有机氯化物等，这些污染物大部分是由各种工业企业排放。随着人们生活质量的提高，逐渐加大了对空气质量的关注，国家也开展全面的大气污染监测。城市绿化树种在改善城市大气质量方面发挥着巨大的作用，只是不同树种净化大气污染能力是不同的，需要开展一定的筛选，使得城市绿化能达到最佳的生态功能[1]。很多学者已对城市植被净化大气污染物进行了研究[2～4]。本研究通过10种绿化树种对大气中的粉尘（Dust）、N、S、Cl等有害物质的净化能力分析，筛选净化大气污染能力较强的树种，以指导亚热带城市绿化树种的选择。

1 材料与方法

1.1 研究区概况

研究地点选择在亚热带典型城市杭州市，市区中心位于30° 16′ N，120° 12′ E，属亚热带季风性气候，雨量充沛，全年平均气温17.5℃，平均相对湿度70.3%，年均降水量1454 mm，年均日照时数1765 h。

1.2 样品采集

2010年9月，发生降雨量 > 15 mm后的第5天，选择杭州市小和山高教园区采集香樟、广玉兰等10个绿化树种，树种生长生境基本一致。用高枝剪剪取约2 m高处树冠东、南、西、北4个方向的树叶（小灌木高度视其生长情况而定），每树种3个重复，共200 ～ 500 g放入塑料袋中带回实验室。

1.3 测定分析

叶片全氮（TN）根据国标LY/T1228-1999进行测定，全硫（TS）根据国标LY/T1270-1999进行测定，全氯（TCl）根据国标LY/T1272-1999进行测定。

叶片滞尘试验。采集样叶用适量蒸馏水进行浸泡，浸泡过程中经常搅拌，以保证尘埃充分洗入水中。连续浸泡24 h后，用毛刷冲洗叶片，将终洗液用烘干称重后的滤纸过滤，过滤完成，将滤纸与滤出物(尘埃)一同烘干至恒重后再次称量，计算样叶滞尘量。终洗后的样叶经叶面积仪（Li3000C）测量各叶片面积、叶宽、叶长等指标，根据采样叶面积求算单位叶面积滞尘量、叶片长宽比。

数据采用Excel2003、SPSS13.0软件进行分析处理。

2 结果与分析

2.1 树种生长及叶片特征

表1 参试树种的叶片形态特征Table 1 Morphological characteristics of tested tree leaves

由表1可见，树种叶片性状存在较大差异，叶面积、叶长度、叶最大宽度最大的树种都是广玉兰，是一般树种的几倍甚至几十倍，有的树种如杜鹃、广玉兰、朴树叶片有附属绒毛。

2.2 树种叶片吸收有害物质净化大气能力比较

从4个净化指标测定结果来看（表2），叶片单位面积滞尘量较高的树种是：乌桕＜杜鹃＜朴树，滞尘量较低的树种是：三角枫＜桂花＜含笑；单位质量（或表面积）叶片中全氮含量较高的树种是：三角枫＜含笑＜乌桕，含量较低的树种是：桂花＜广玉兰＜银杏；叶片中全硫含量较高的树种是：香樟＜桂花＜银杏，含量较低的树种是：马银花＜含笑＜三角枫；叶片中全氯含量较高的树种是：马银花＜朴树＜杜鹃，含量较低的树种是：桂花＜广玉兰＜银杏，这与全氮含量的规律相一致。各树种在滞尘和净化氮、硫、氯等有害气体时，表现出各自的特性，但也与林层中所处位置有关联。

表2 各树种净化能力比较Table 2 Air purification capabilities of tested tree species

将4个净化指标的测定结果进行聚类，分成4类：第一类是朴树，四个指标都比较高；第二类是乌桕，全氮含量最高，其它指标也较高；第三类有香樟、三角枫、含笑、杜鹃，全氮含量较高；第四类有银杏、广玉兰、桂花、马银花，全氮含量低，单位面积滞尘量较少。

对各测定指标进行相关关系分析（表 3），结果表明，叶片性状间存在正的极显著相关关系，叶片最大宽度与全氯含量存在负的显著相关关系。各净化指标之间不存在相关关系，因此在选择树种时，可以根据当地空气特点，有针对性的进行选择。

表3 各测定指标的相关关系Table 3 Correlations of determined indicators

2.3 常绿树种与落叶树种间的比较

将采样的10个树种分为常绿树种（6种）与落叶树种（4种），计算两个分类的平均值。结果落叶树种的各净化指标平均值都比常绿树种的高（表 4）。落叶树种的单位面积滞尘量比常绿树种的高0.64 g/m2，是常绿树种单位面积滞尘量的140.86%，是4个指标中差别最大的一个指标，主要是朴树的单位面积滞尘量特别大，将整个平均值拉大。落叶树种的全氮含量比常绿树种的高2.45 g/kg，是常绿树种全氮含量的24.42%。落叶树种的全硫含量比常绿树种的高0.06%，是常绿树种全硫含量的40.51%。落叶树种的全氯含量比常绿树种的高0.07 g/kg，是常绿树种全氯含量的10.75%。

表4 常绿树种与落叶树种净化指标的平均值Table 4 Means of air purification indicators of evergreen and deciduous tree species

2.4 乔木树种与灌木树种间的比较

将采样树种分为乔木树种（5种）和灌木树种（5种），计算各分类的平均值。总体来说（表 5），乔木树种的单位面积滞尘量、全氮含量、全硫含量都比灌木树种的含量高，但乔木树种的全氯含量则比灌木树种的含量低0.17 g/kg。乔木树种与灌木树种在净化大气污染时，表现出不同的能力，这与它们分布的高度不同有一定的联系。

表5 乔木树种与灌木树种净化指标的平均值Table 5 Means of air purification indicators of arbor and shrub tree species

3 讨论

为了获得清洁的大气环境，除了采取各种措施尽量减少污染物的排放量外，利用植物体能够吸附、积累及吸收转化大气污染物的特点来净化大气，并与一些工程措施相结合，既可起到美化、保护环境，又可以维持生态平衡。

（1）不同植物体内积累元素的能力是有差别的，这不仅反映在各种植物对大气污染物所能容忍的浓度不同，而且各种植物生物学属性如树冠大小、叶面积大小及生物量的高低都决定着所能积累元素的场所和容量上的差异[1]。在大气污染物浓度低于生理阈值水平时，植物对污染物的吸收会随着污染物浓度的增加而增大，对于选择吸收大气污染物、净化空气能力强的植物尤其有着特殊的意义。就本研究的环境来说，未见有污染伤害，因此大气污染物浓度应都低于各树种的生理阈值水平，因此各树种的比较有实际意义。从单个树种测定结果来看，氮吸收最高的树种是乌桕，最低的是桂花；硫吸收最高的树种是银杏，最低的是马银花；氯吸收最高的树种是杜鹃，最低的是桂花；单位面积滞尘量最高的树种是朴树，最低的是三角枫。高教园区的朴树表面蒙有一层黑色的尘埃，可能是一些气体以气溶胶的形式结合尘埃落在叶面上，加上朴树叶片表面有绒毛，可以积累较多的尘埃，因此朴树的单位面积滞尘量最高。叶片表面不光滑的树种一般滞尘量会大一些[5～6]，但在本研究中，三角枫是单位面积滞尘量最低的，这与其生长在常绿树种的下层有关，从上部降落的尘埃，被上层木遮挡，反而滞尘量低。

（2）将分析树种进行分类，可以看出，乔木树种的全氮含量、全硫含量、单位面积滞尘量都比灌木树种的含量高，但是全氯含量比灌木树种的含量低。因此在绿化配置时，上层木净化效果差，可以安排净化效果好的下层木，实现互相补充，既可达到物种多样性，又可实现减少污染。另一方面，落叶树种的各净化指标平均值都比常绿树种的高。陈芳和苏俊霞研究了不同组成植物群落，滞尘功能有如下趋势：落叶灌木 > 常绿灌木 > 绿篱 > 常绿阔叶乔木 > 针叶乔木 > 草本[7～8]，本研究中的滞尘能力比较结果与它相似。

（3）树种吸收污染物的容量与当地空气情况有关，而且受多因子的影响，本研究只是代表本地区的各树种的表现，有可能有的树种并没有表现出最佳功能，因此还需要增加研究范围，更全面的比较各树种的净化大气污染能力。

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