青岛市六种常绿灌木的滞尘效益分析

林星宇，李海梅，李彦华，吴玉梅

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，主要表现为可吸入颗粒物的污染，其主要成分是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。

众所周知，园林植物可以滞留大气颗粒物，提高空气质量，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。研究结果表明，无论是乔木、灌木还是草本植物，不同绿化植物滞尘能力存在显著差异［1－4］。植物的滞尘能力主要与植物叶表面特性因素有关［5－10］，在北方城市中，常绿阔叶树种较少，但对于绿化美化城市特别是丰富冬季景观起到了非常重要的作用，目前对于园林植物滞尘的研究多集中在植物滞留总的大气颗粒物方面，而对于植物特别是常绿阔叶灌木吸滞不同粒径颗粒物的研究甚少，对不同叶表面结构与不同粒径颗粒物间的关系研究也处于探索阶段，为此，试验对青岛市6种常绿灌木的滞尘效益进行了分析，以期为植物滞尘效益的进一步量化提供依据。

1　材料与方法

1.1　材料

选取青岛市城阳区具有代表性的道路（长城路、华城路、春阳路、明阳路、正阳路）绿地为试验区域，选择生长良好的6种常绿灌木为研究对象，分别为大叶黄杨（Euonymus japonicus Thunb.）、金叶女贞（Ligustrum×Vicaryi Hort）、海 桐 ［Pittosporum tobira（Thunb.） Ait］、火棘［Pyracantha fortuneana（Maxim.）Li］、红叶石楠（Photiniax fraseri）、日本女贞（Ligustrum japonicum Thunb.）。

1.2　方法

1.2.1样品的采集 一般认为，雨量达到15 mm以上，降雨强度在10 mm／h的降水，就可以冲刷掉叶片上的粉尘，然后植物重新滞尘［8］。分别从植物四周的上、中、下部随机剪取植物叶片，每种植物选择3株样株，大叶30片左右，小叶40片左右，3次重复。于 3-5 月雨后每隔 4 d（即 4、8、12、16 d）采集一次叶子。

1.2.2滞尘量的测定 将植物叶片置于去离子水中浸泡2 h后，用软毛刷刷洗叶片，并用蒸馏水清洗3次，将叶片夹出，放纸上晾干。将 10、5、2.5 μm 孔径滤膜置于65℃烘箱烘干至恒重，将其用万分之一分析天平称重得到初始质量，然后利用真空抽滤装置对植物叶片冲洗液依次通过10、5、2.5μm孔径滤膜进行分级抽滤，得到载尘滤膜后烘干至恒重，滤膜两次烘干后称重得到的质量差Δm即为不同粒径范围的颗粒物质量，TSP为不同粒径范围颗粒物质量之和。将晾干的叶片用便携式叶面积仪Yaxin－1241分别测量每种植物的叶表面积（S），则△m/S即为该滤膜对应粒径范围内单位叶面积吸附颗粒物质量（g／m2）［11］。

1.2.3叶表面结构的测定 从树体上剪取正常叶片，并立即将叶片封存于干净塑封袋中以防挤压或叶毛被破坏；用刀片沿着叶脉两侧的中部取5 mm×5 mm的组织块，用2.5%戊二醛溶液固定4 h以上，抽真空。用pH 6.8的磷酸缓冲液冲洗2次，每20 min冲洗一次；配制50%、70%、80%、90%、100%的乙醇溶液进行梯度脱水，每次10 min，最后用乙酸异戊酯进行置换，共置换2次，每次10 min。将样品放入干燥机进行临界点干燥，完全干燥后取出样品进行粘台；镀金，用扫描电子显微镜（JSM－7500F型）进行观察拍摄不同放大倍数下植物叶表面结构照片［12］。

2　结果与分析

2.1　植物单位叶面积滞尘量研究

由表1可以看出，在6种灌木中，单位叶面积的滞尘能力为：大叶黄杨＞火棘＞金叶女贞＞日本女贞＞海桐＞红叶石楠，单位叶面积的滞尘能力大叶黄杨能达到红叶石楠的3.5倍左右。随着时间的推移，单位叶面积的滞尘量在不断增加，但日本女贞已达到了最大滞尘量。

表1　青岛市6种常绿灌木滞尘能力 （单位：g/m2）

2.2　植物对不同粒径大气颗粒物滞尘能力研究

2.2.1灌木对PM10滞尘能力研究 由图1可以看出，6种灌木叶片单位叶面积PM10吸附量不同，不同灌木对 PM10吸附量在 0.095 4～0.245 4 g／m2，其中大叶黄杨、火棘、金叶女贞对PM10均有很强的吸附作用，海桐和红叶石楠对PM10的吸附能力较差，大叶黄杨能达到红叶石楠的2.5倍左右。总体表现为：大叶黄杨＞火棘＞金叶女贞＞日本女贞＞海桐＞红叶石楠。

图1　6种灌木PM 10单位叶面积滞尘量

2.2.2灌木对PM5滞尘能力研究 由图 2可以看出，在6种灌木中，对PM5吸附能力表现为：大叶黄杨＞日本女贞＞火棘＞金叶女贞＞海桐＞红叶石楠。不同灌木对 PM5吸附量在 0.056 0～0.150 9 g／m2，大叶黄杨、日本女贞对PM5有较强的吸附能力，海桐和红叶石楠对PM5的吸附能力较差。

图2　6种灌木PM 5单位叶面积滞尘量

2.2.3灌木对PM2.5滞尘能力研究 由图 3可以看出，在6种灌木中，对PM2.5吸附能力表现为：大叶黄杨＞海桐＞火棘＞金叶女贞＞日本女贞＞红叶石楠。说明海桐对细小颗粒物的吸附能力较强。

图3　6种灌木PM 2.5单位叶面积滞尘量

2.3　叶表面结构与滞尘能力的关系

通过对6种灌木叶表面结构的观察，对其结构特征进行分析，可以得到叶表面结构与其滞尘能力的相关性，如图4所示。大叶黄杨上表面较平整，具有较厚的蜡质层和较小的疣状突起，下表面气孔开口较大且密集，可以滞留更多的大气颗粒物，对总滞尘量和细颗粒物的滞尘量均较大；火棘上表面具线状突起，下表面有叶毛，气孔较大较密集，滞尘能力也较强；金叶女贞叶表面较光滑，气孔密集，平整，对PM5～10的吸附量较大；海桐上表皮具有较厚蜡质层，沟壑密集，下表皮气孔较密集，开口较小，对细颗粒物PM2.5的吸附量较大；日本女贞叶表面粗糙，下表皮气孔椭圆形较密集，开口较大，更容易吸附PM2.5～5的颗粒物；红叶石楠上表皮较平整，具较浅线状突起，下表皮气孔较小，对总颗粒物和细颗粒物的吸附量均较低［13，14］。

图4　6种常绿灌木叶表面扫描图像

3　小结与讨论

试验结果表明，6种灌木单位叶面积滞尘能力表现为：大叶黄杨＞火棘＞金叶女贞＞日本女贞＞海桐＞红叶石楠。

6种灌木对PM10的滞尘能力表现为：大叶黄杨＞火棘＞金叶女贞＞日本女贞＞海桐＞红叶石楠；对PM5的滞尘能力表现为：大叶黄杨＞日本女贞＞火棘＞金叶女贞＞海桐＞红叶石楠；对PM2.5的滞尘能力表现为：大叶黄杨＞海桐＞火棘＞金叶女贞＞日本女贞＞红叶石楠。说明大叶黄杨和火棘对不同粒径的颗粒物均具有较强的吸滞能力，海桐对细小的颗粒物具有较好的吸滞作用。

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，如大叶黄杨和火棘；叶表面光滑平整，气孔较少的植物滞尘能力较差，如红叶石楠；气孔较密集，沟壑密集，开口较小，对细颗粒物PM2.5的吸滞量较大，这与孙晓丹等［15］的研究结果一致。试验只对植物单位叶面积的滞尘量进行了研究，对单株滞尘量及其影响因素还有待进一步研究。

参考文献：

［1］戴希刚，张 振，曾长立，等.武汉市主城区绿化植物滞尘效应研究［J］.湖北农业科学，2016，55（9）：2279－2282，2286.

［2］杨静慧.天津市10种常绿植物冬季滞尘量分析［J］.天津农学院学报，2016，23（3）：86－89.

［3］李艳梅，陈奇伯，李艳芹，等.昆明10个绿化树种对不同污染区的滞尘及吸净效应［J］.西南林业大学学报，2016，36（3）：80－83.

［4］史琛媛，张玉梅，路亚星，等.保定市几种常见绿化树种叶片滞尘能力研究［J］.河北林果研究，2015，30（3）：289－294.

［5］陆锡东，李萍娇，贺庆梅，等.宜州城区5种行道树叶表面特征及滞尘效果比较［J］.河池学院学报，2014，34（5）：37－43.

［6］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.

［7］李 辰.社区散生林木叶片滞留大气颗粒物能力研究［D］.北京：北京林业大学，2014.

［8］么旭阳，胡耀升，刘艳红.北京市常见绿化树种滞尘效应［J］.西北林学院学报，2014，29（3）：92－95.

［9］孙晓丹，李海梅，郭 霄，等.10种灌木树种滞留大气颗粒物的能力［J］.环境工程学报，2017，11（2）：1048－1049.

［10］王 兵，牛 香.北京10个常绿树种颗粒物吸附能力研究［J］.环境科学，2015，36（2）：408－414.

［11］赵松婷，李新宇，李延明.北京市29种园林植物滞留大气细颗粒物能力研究［J］.生态环境学报，2015，24（6）：1004－1012.

［12］ 洪秀玲，杨雪媛，杨梦尧，等.测定植物叶片滞留PM2.5等大气颗粒物质量的方法［J］.北京林业大学学报，2015，37（5）：147－154.

［13］刘 鹏.青岛常见园林树种叶表面结构观察［D］.山东青岛：青岛农业大学，2016.

［14］ 朱 颖.武汉市南湖大道南侧PM10、PM2.5及其重金属污染特征［D］.武汉：华中农业大学，2014.

［15］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.