园林植物滞尘效益研究进展

林星宇，李海梅，李彦华，徐 萌

(青岛农业大学 园林与林学院，山东 青岛 266109)

近年来，随着城市化进程的加快，城市环境质量持续下降。在一系列的环境问题中，日益严重的雾霾天气表现尤为突出，主要是可吸入颗粒物的污染，其主要成分为PM2.5，这些颗粒物含有大量细菌、病毒、致癌物质和重金属，对人们的健康和生活造成了极大危害[1]。在城市园林绿化中，园林植物具有美化环境、保护环境和改善环境的作用，具有自净能力和调节城市小气候的能力。大量研究表明：植物的滞尘能力较强，能有效消除空气中粉尘等颗粒物，对改善空气质量、维护城市生态平衡等起着无可替代的作用[2]。因此利用园林植物滞留大气颗粒物是提高空气质量的有效方法之一。本文综述了园林植物的滞尘能力及对不同粒径颗粒物的吸附作用，以期为园林绿化植物的选择与配置提供科学依据。

1 园林植物滞尘能力研究

目前，在对园林植物单位叶面积的滞尘能力研究中，一般从植物个体、不同类型植物和不同植物群落3个方面进行研究。但同种植物种类在不同的位点内的滞尘能力大小不同，这与周围的环境条件有关。但是，在园林绿化时，除了应考虑植物种类的滞尘能力外，还应注意绿地结构包括乔、灌、草的搭配设计等因素，与植物个体滞尘能力研究相比，探索绿地结构整体对大气颗粒物的消减能力具有重要意义。

1.1 不同植物滞尘能力的研究

不同植物的滞尘能力存在差异，范舒欣等[3]研究表明：8种常绿阔叶树种的平均单位叶面积滞尘量为0.56～1.36 g/m2，均值为0.78 g/m2，具体表现为冬青卫矛>早园竹>胶东卫矛>碧竹>小叶女贞>小叶黄杨>金叶女贞>黄槽竹，且差异显著。黄月明等[4]对南宁市14种常见道路绿化植物滞尘能力的研究表明：不同树种的滞尘能力存在较大的差异，具体表现为朱瑾>扁桃>黄金榕>夹竹桃>小叶榕>垂叶榕>三角梅>黄素梅>黄槐>红合欢>红叶乌桕>木棉>红花檵木>红珊瑚。胡雪等[5]对通州区东郊森林公园不同树种叶片滞尘能力的研究表明：乔木的滞尘能力表现为洋白蜡>国槐>香花槐>垂柳，灌木表现为玫瑰>榆叶梅>黄刺玫>金叶女贞，其中玫瑰的滞尘能力最高，金叶女贞的最低。张启尧等[6]对校园内6种不同树种的单位叶面积滞尘量的调查表明：其滞尘量由大到小表现为紫叶小檗>毛白杨>国槐>垂柳>黄刺玫>白丁香。李恩宝等[7]对临安市8种绿化植物滞尘能力的研究表明：广玉兰、木荷的单位叶面积滞尘量较大，香樟、雷竹的滞尘能力相对较小。凯丽比努尔·努尔麦麦提等[8]研究了阿克苏市街道绿地主要树种的滞尘能力，结果表明：不同绿化树种的单位叶面积滞尘量差异显著，具体表现为二球悬铃木>国槐>桑树>新疆杨>圆冠榆>葡萄>梨树>沙枣>樱桃李>天山梣>垂柳，二球悬铃木的滞尘量(9.15 g/m2)约为垂柳(3.29 g/m2)的3倍。

1.2 不同类型植物滞尘能力的研究

不同植物类型的滞尘能力存在较大差异，韩敬等[9]通过对临沂市滨河大道主要绿化植物滞尘能力的研究表明：乔木>灌木>草本。但江胜利等[10]的研究结果则不同，认为灌木>草本>乔木。张家洋等[11]比较了20种城市道路绿地植物的滞尘能力，结果表明，阔叶灌木>常绿阔叶乔木>落叶阔叶乔木。高丹丹等[12]的研究表明：同一尘源不同树种滞尘能力差异显著(P<0.05)，其滞尘能力表现为：常绿灌木>落叶灌木>草本植物>常绿乔木>落叶乔木。郭晖等[13]与高丹丹的研究结果不同，认为常绿乔木>常绿灌木>落叶灌木>落叶乔木>草坪植物。

1.3 不同植物群落的滞尘能力的研究

罗曼[14]研究了绿地对大气污染物的消减作用，结果表明：不同群落结构的绿地对大气颗粒污染物的消减作用存在显著差异，具有多层结构的乔-灌-草型绿地的消减效果最好；层次稍弱的乔-草结构、灌-草结构绿地的消减效果次之，之后为单一结构的乔木结构绿地，草坪的最差。陈博[15]研究表明：不同植物群落对大气颗粒物的消减能力不同，具体表现为林地>草坪；针阔混交林>阔叶混交林和针叶混交林；乔灌草与乔草的配置方式差异不显著。郑少文等[16]对山西农业大学校园内的3种绿地类型对大气颗粒物的消减作用表现为：乔-灌-草型绿地>灌-草型>单一草坪。李上志等[17]研究表明，交通绿地结构因素对城市滞尘能力差异明显，交通绿化滞尘能力表现为：乔灌草>乔灌或灌草或乔草>单一类型的绿化。因此，在园林绿化中植物选择除了考虑滞尘能力较强的植物种类之外，还应注重乔、灌、草的搭配，以便更好地发挥植物的生态效益。

1.4 不同位点植物滞尘能力的研究

于志会等[18]研究表明：同种植物在不同位点的滞尘能力表现为水泥厂>解放大路>鸿博御园>吉林农业科技学院>江南公园，这与植物所处的环境有着密切的关系，江南公园的绿化覆盖率高，绿地管理养护到位，植物生长状况较好，环境中粉尘含量较少；而水泥厂、吉林市解放大路的绿化覆盖率较低，且车流量较大，环境中粉尘含量较多。王建辉等[19]对永川城区主要绿化植物的滞尘能力研究表明：不同功能区同种植物的滞尘量差异显著，具体表现为：街道绿地>新兴绿地>居住区>对照区。吴玉德等[20]对佳木斯市绿化树种滞尘能力的比较表明：在道路上的滞尘能力高于其在校园内的滞尘能力；施工重地的滞尘能力远高于其他功能区。阿丽亚·拜都热拉等[21]对阿克苏市5种常见绿化树种滞尘规律的研究表明，同一树种在城市不同功能区的滞尘能力不同，具体表现为：工业区>交通枢纽区>居民区>清洁区。阿衣古丽·艾力亚斯等[22]研究表明：13种试验树种的滞尘量都呈现污染区高于对照区的特征，由于水泥厂内粉尘排放量大，较大粒径的颗粒物都较难扩散到高空而在本区域或附近区域沉降，只有粒径较小的颗粒物能够随气流迁移，沉降在清洁区等城市其他区域，由此可以推断，树种叶片的滞尘量都随着空气中粉尘含量的增多而增大。吕桂菊[23]对济南市常用园林植物滞尘能力的研究表明：黄山栾在城市交通干道上单位叶面积滞尘量为12.35 g/m2，而在较为封闭的大学校园内黄山栾的单位叶面积滞尘量仅为4.23 g/m2，滞尘能力相差近3倍，形成差异的原因主要与植物周围的环境条件有关。因此，在比较同种植物滞尘能力时，应考虑植物所处的环境是否相同，确保环境的统一。

2 园林植物对不同粒径颗粒物的吸滞能力的研究

目前，在对园林植物对不同粒径颗粒物单位叶面积的滞尘能力研究中，一般从不同粒径颗粒的数量、质量、体积3个方面进行研究。以往对于不同粒径颗粒物的研究多在其组成上，对于不同粒径颗粒物的定量研究甚少，因此，从数量、质量、体积的多尺度对比研究对于园林绿化具有重要意义。

2.1 园林植物对不同粒径颗粒物吸滞作用的质量对比研究

程雨萌等[24]对北京市5种典型植物的滞尘能力研究表明，不同植物对颗粒物的滞留能力有较大差异。滞留总悬浮颗粒物(TSP)的能力表现为：五叶地锦(42.93 μg/cm2)>紫薇(34.74 μg/cm2)>榆叶梅(20.10 μg/cm2)>月季(11.93 μg/cm2)>大叶黄杨(11.44 μg/cm2)。滞留PM5～10的能力大小顺序为：月季(6.20 μg/cm2)>榆叶梅(5.36 μg/cm2)>紫薇(2.52 μg/cm2)>大叶黄杨(2.07 μg/cm2)>五叶地锦(1.52 μg/cm2)。滞留PM5的能力大小顺序为：大叶黄杨(5.20 μg/cm2)>月季(4.50 μg/cm2)>紫薇(2.31 μg/cm2)>榆叶梅(1.48 μg/cm2)>五叶地锦(1.00 μg/cm2)。段嵩岚等[25]研究表明：红花檵木总滞尘、滞留粒径小于10 μm和粒径小于2.5 μm颗粒的量均最大，分别可达2.7484、2.1072、1.9805 g/m2；小腊最小，分别仅为0.5841、0.3969、0.2489 g/m2，两者的极值分别相差4.2、5.3、8.0倍；不同树种间总滞尘、滞留粒径小于10 μm和粒径小于2.5 μm颗粒的能力差异显著(P<0.05)；在总滞尘方面，红花檵木、洒金桃叶珊瑚、福建茶、黄金榕显著高于其他树种，滞留粒径小于10 μm和粒径小于2.5 μm颗粒方面，红花檵木均显著高于其他树种，鹅掌柴和小腊的滞留能力均较弱，显著低于其他9个树种。吴艳芳等[26]对15种草本植物春季滞留颗粒物效应的研究表明：单位叶面积总颗粒物滞留量为0.7405～3.0838 g/m2，平均为1.5122 g/m2，其中麦冬最大，为3.0838 g/m2；其次为沟叶结缕草和海芋，分别为2.3621和2.2393 g/m2；芭蕉最小，为0.7405 g/m2；麦冬的滞留总颗粒物量是芭蕉的4.2倍；单位叶面积滞留粒径<10 μm的颗粒物量为0.5887～2.3997 g/m2，平均为1.2354 g/m2；单位叶面积滞留粒径<2.5 μm的颗粒物量为0.4602～2.1493 g/m2，平均为1.1303 g/m2；其中沟叶结缕草最大，为2.1493 g/m2；鹤望兰最小，为0.4602 g/m2，差异显著。

2.2 园林植物对不同粒径颗粒物吸滞作用的体积对比研究

通过对不同植物对不同粒径颗粒物滞留量的体积对比研究，可以进一步反映不同树种滞留颗粒物能力的大小。园林植物对不同粒径颗粒物的体积-粒度测定一般用粒度分析仪进行。赵松婷等[27]对北京市29种园林植物滞留大气细颗粒物能力的研究表明：29种树种滞留粗颗粒物(Dp>10 μm)的体积百分比平均为28.7%，一般在2.0%～70.3%之间，其中沙地柏滞留粗颗粒物的百分比最高，达到了70.32%；雪松次之，为60.58%，说明沙地柏和雪松滞留粗颗粒物的能力较强；而PM2.5对颗粒物体积的贡献最小，29种树种的滞留体积比在4.22%～26.14%之间，平均为15.0%。魏进华等[28]对吉林市6种道路绿化树种叶片滞尘特性的研究表明：叶片滞留总颗粒物的体积由大到小依次为杏>金焰绣线菊>玫瑰>紫叶李>辽东丁香>紫丁香；树种叶片滞留PM10体积由大到小依次为金焰绣线菊>杏>玫瑰>紫叶李>辽东丁香>紫丁香；树种叶片滞留PM2.5体积由大到小依次为金焰绣线菊>杏>玫瑰>紫叶李>辽东丁香>紫丁香，说明植物对不同粒径颗粒物的吸滞作用不同。彭丹等[29]对厦门市行道树芒果和高山榕叶面尘理化特性的研究表明：高山榕叶面尘平均粒径小于芒果，且叶面尘中PM2.5和PM2.5～10的体积分数大于芒果，表明高山榕比芒果更易吸附粒径较小的颗粒物。

2.3 园林植物叶片对不同粒径颗粒物吸滞作用的数量对比研究

园林植物对不同粒径颗粒物的数量测定一般用图像分析软件进行扫描测定。孙晓丹等[30]对10种灌木树种滞留大气颗粒物的能力研究表明：PM10数量占颗粒物总数量的80%以上，其中PM2.5占颗粒物总数量的比例均在60%以上，说明PM2.5为PM10的主要成分。赵松婷等[31]对园林植物滞留不同粒径大气颗粒物的特征及规律研究得出：绦柳叶表面颗粒物数量显著低于除银杏之外的其他7种树种，大叶黄杨、小叶黄杨和国槐叶表面滞留颗粒物的数量较多，并且显著高于月季、银杏和绦柳叶表面滞留的颗粒物数量。贾彦等[32]对7种绿化植物滞尘的微观测定研究表明：植物滞留的粉尘主要是粒径在0～10 μm范围内的粉尘，其中粒径在0～2.5 μm范围内的粉尘颗粒数量约占50%，7种植物滞留粒径小于2.5 μm的颗粒数量最多的是红桎木，约占其叶表面粉尘颗粒数量的72%；最小的为女贞，约占42%。

3 研究展望

目前，对于园林植物的滞尘能力研究多集中在单位叶面积或者单株植物总的滞尘量的研究方面，对于更细小颗粒物如PM5、PM2.5的研究、滞纳颗粒物的能力定量与定性研究、宏观与微观相结合的研究、不同群落结构(“乔-灌-草”、“乔-灌”、“灌-草”)对颗粒物的消减的测定研究较少；以往对于不同粒径颗粒物的研究多在其组成上，因此在今后植物滞尘量的研究方面，应继续深入研究，以期为园林植物的选择与配置提供更合理的科学依据[33-35]。

园林植物对不同粒径颗粒物的吸滞能力研究主要采用质量、数量和体积3种对比方法，体积和数量的观测很难直观和量化地评价植物的吸附效果，质量的对比更能直观和量化地评价植物的吸尘效果，因此，研究方法和技术手段还有待进一步提高。在今后的研究中，可以将质量对比和体积分布结合起来进行分析，以便更准确地评价植物的滞尘能力[36-37]。