街道绿色植物滞尘及吸收粉尘能力研究进展

边廷廷，夏德美

（芜湖职业技术学院，安徽 芜湖 241003）

0 引言

街道绿化不仅可以起到美化居住环境，提升市民幸福感的作用，还有重要的生态价值。随着国民经济水平的提升，城市空气中颗粒污染物增多，如何合理规划城市街道的绿化建设，发挥植物的生态价值已经成为城市可持续发展面临的重要课题。在城市绿化中常见的园林植被由于表面微结构特征存在差异，因此滞尘及吸收粉尘能力略有不同，不同的地理环境和气候特征也会影响植物的滞尘、吸尘能力，因此在城市生态建设中应该选择与本地环境相契合的绿色植物，达到事半功倍的环境治理效果[1]。

1 绿色植物的滞尘、吸尘机理

植物单位叶面积的在特定时间内吸附的颗粒污染物数量就是绿色植物的滞尘和吸尘能力[2]。街道栽植的绿色植物的叶片表面大多可以将空气中漂浮的粉尘颗粒物进行截取、固定和吸附，进而形成良好的滞尘、吸尘效应，是城市净化的主要过滤体。一般绿色植物的滞尘、吸尘机理分为3 种方式：①滞留或停着形式。②附着形式。③粘附形式[3]。

1.1 滞留或停着机理

滞留或停着是绿色植物的主要滞尘吸尘形式，通过植物对空气气流的流通产生阻碍的效果，进而使污染物下沉至植被叶片表面[4]。但是受到外部因素的影响，此形式的滞尘吸尘效果会有波动性。如植株较为矮小的植物在风速和降雨的影响下，附着在上面的粉尘极易被吹起或冲刷掉。灌木树种适应性强、生长速度快而且栽培管理简单，是城市街道绿化建设的重要植物群落，以灌木树种为例，由于灌木树种大多呈丛生状态比较矮小，因此污染物一般为机动车尾气排放的颗粒，是大气中污染物的主要来源。若树木的树冠生长茂密，则会对污染物形成良好的阻挡效果，继而附着在植物的叶片表面上，因此灌木树种是街道绿化建设中的常见植被。

1.2 附着机理

与停着机理相比，街道种植的绿色植物对污染物的附着滞尘和吸尘效应更加稳定，由于植物的附着机理主要受植物叶片性状影响，因此不易受外部因素影响，滞留物保持性强[5]。一般来说，植物叶片粗糙程度越深、叶片表面绒毛越浓密、叶脉越突出的植株更容易使空气中的粉尘污染物附着在叶片表面，如三叶草、小龙柏等。受到不同颗粒污染物的粒径不同的影响，绿色植物对其的附着能力也不同，总的来说，乔木的滞尘吸尘能力强于灌木树种，雪松和龙柏对于TSP 和PM＞10 的颗粒污染物附着能力最强，对于能较长时间悬浮于空气中直径小于等于2.5μm 的颗粒物，杉木、马尾松、石楠的滞留效果最强，其中常绿树种的叶片单位吸附能力远强于落叶树种[6]。根据此机理，我们可以在城市道路两旁种植小龙柏，三叶草等地被植物，街旁行道树可以选择法国梧桐、香樟、女贞等乔木。

1.3 粘附机理

在3 种滞留吸附机理中，滞尘吸尘效应最稳定的是粘附形式，主要与植物的叶片表面可以分泌粘性油脂，以及叶片的蜡质含量有关[7]。植物叶片的分泌物具有极强的粘附力，即使在外力的作用下也可以将颗粒污染物牢牢地粘附在叶片表面，使颗粒物得以在空气中消除。以常见的街道绿化植物常绿灌木大叶黄杨为例，大叶黄杨叶面光亮，叶片蜡质含量高，表面气孔下陷，对尾气排放物具有良好的滞尘吸尘效果，因此在街道两旁种植大叶黄杨可以有效的对来往车辆排放的尾气进行降解[8]。在叶片上滞留的污染物会经过外力而降落、扩散或经过雨水冲洗等作用而下沉。其中，清洗对颗粒污染物的粘附效果影响更大，不同程度的清洗会对叶片表面粘附的颗粒物形成相应的影响效果。如图所示，图1 只是对大叶黄杨叶片表面进行了简单的清洗，在电镜图像显示下，发现其表皮组织结构已经被粉尘污染物完全遮盖，经过简单的清理使滞留在叶片表面的颗粒物多为颗粒直径小于等于10μm 的颗粒物，这类污染物由于自然降落的速度较慢，主要通过雨水冲刷机制进行消除，大叶黄杨叶片对细小颗粒物的粘附机理为PM10 消除机制提供了新的发展方向。图2 是对大叶黄杨叶片表面进行了深度清洗的电镜图像，其叶片表面依旧存在颗粒直径小的粘附物，叶片的表皮组织结构清晰可见。由此可见粘附机理对滞留物的滞尘吸尘效果最为稳定。

图1 简单清洗的叶片表面

图2 深度清洗的叶片表面

2 街道绿色植物滞尘及吸收粉尘能力研究

滞尘量是在单位时间内植物叶片表面可滞留粉尘数量的多少，在城市街道的绿化建设中，一般以乔木、灌木、草本、藤本等植被类型为主[9]。在不同的时间和空间限制下，植物的滞尘能力会有所差异，因此在进行城市街道绿化建设时，一定要根据因地制宜的原则，选取适合当地生态环境的植物，发挥出绿色植物最大的生态价值。以芜湖市街道绿化常见的几种乔木和灌木为例，进行不同绿化树种滞尘能力比较分析研究。

2.1 材料与方法

不同绿化树种滞尘能力测定的材料与方法如表1 所示。

表1 不同绿化树种滞尘能力测定的材料与方法

2.2 结果与分析

结合表2、表3 可见：不同绿化树种滞尘能力差异较大，同一树种在不同地点的滞尘能力也各有不同。产生差异的原因是多方面的，受植物叶片表面特性、植被结构特征影响较大，根据同一树种在不同功能区滞尘能力，可以反映出采样地点的环境质量，公共休闲场所的空气质量优于城市干道，经济技术开发区由于工厂的聚集，重金属工业集中，导致大气中的污染物的含量超标，影响绿化植被的滞尘能力。根据表中的信息可以得出落叶乔木树种的滞尘能力最弱，常绿乔木树种次之，灌木树种的滞尘能力最强。一般情况下，植被丛生面积大的植物对于粉尘的滞留吸附能力较强，如灌木树种对颗粒物的滞留能力就强于乔木树种。其中常绿乔木树种对粉尘颗粒物的滞留时间久，由于其多为硬叶树种，受风力的影响较小，而且其叶片表面粗糙程度深且分泌物的黏稠度高，更利于颗粒污染物的滞留，比起落叶乔木滞尘吸尘效果更好。

表2 不同绿化树种滞尘能力比较

表3 同一树种在不同功能区滞尘量比较 单位：g/m2

目前PM2.5 是大气污染中较为严重的问题，汽车尾气排放是PM2.5 产生的主要流动源，在街道两旁种植滞尘吸尘能力强的植被或植物群落可以在污染物产生之初就对其进行有效的吸附和降解，缓解城市汽车尾气排放给生态环境带来的压力。PM2.5 由于颗粒直径较小，因此可以长时间的存留在大气环境中，不易下沉，而且活性强，易附带有毒、有害物质，对人体健康和生态环境都有较为严重的影响[10]。在相同单位面积下，不同植被间进行混合搭配对PM2.5 的滞尘吸尘效应更加显著，远远强于单一植被结构。其中乔草型植物群落的滞尘效果强于灌草型植物群落，乔草型植物群落又强于草坪型、乔灌型、乔灌草型植物群落，灌草型植物群落的滞尘效果最弱[11]。同样，在相同的外部条件以及同一单位时间和植物单位面积环境下，不同的树种对于PM2.5 的滞尘能力强弱也不同，其中阔叶乔灌草树种对PM2.5的滞尘吸尘能力最强，其次是针叶乔灌草树种，顺位第三是阔叶乔草树种，草坪对PM2.5 的滞尘吸尘能力最弱，灌木草坪略强于普通草坪[12]。根据以上结论，在与当地生态环境相契合的条件下，在街道绿化建设中，尽量选取滞尘能力较强的植被，或植被间搭配效果显著的植物群落，在最大程度上缓解城市空气污染情况，降解大气中PM2.5 的含量，为建设生态宜居环境提供保障。

3 绿色植物滞尘和吸尘能力的影响因素

3.1 植物叶片表面特性

3.1.1 叶片表面的粗糙程度

根据研究发现，叶片表面的粗糙程度越大的植物对于颗粒污染物的吸附能力越强。如主要分布在北方地区的针叶林，作为在北方寒冷冬季依旧可以保持绿色的植被，是北方冬季滞尘降尘的过滤主体。针叶树种的滞尘能力主要是由于其自身叶片表面有瘤状突起，且分布毫无规律，使其叶片表面粗糙。因此与叶片表面光滑的植物相比，植被叶片表面凹槽越多，绒毛分布越多，植物表面粗糙程度越大的植物粉尘颗粒物的吸附能力越强。因此在一些纬度较高，气温寒冷的城市，街道绿化建设可以优先选择针叶林树种，如侧柏就是常见的集绿化、水土保护和美化环境的于一体的树种。

3.1.2 叶片表面的湿润性

叶片表面的湿润性也是影响植物滞尘能力的关键因素。叶片表面的湿润性体现是植物叶片的接触角，接触角的大小与植物叶片表面的粗糙程度间相互关联。叶片表面的湿润度没有固定的界限值，一般在90°～100°上下波动的范围中，接触角小于100°为湿润，大于100°则为不湿润。由于不同植物叶片表面的湿润性不同，因此植物自身的“自我清洁”能力也存在差异。亲水性强的植物，滞尘作用效果明显，如山毛榉叶片由于其叶片表面无蜡质含量，叶片表面湿润度高，使其滞尘能力较强。植物接触角较小的叶片表面湿润性更强，亲水性明显，其叶片表面大多凹凸不平，沟痕明显，褶皱较多，加大颗粒物与植物的接触面，对于污染物的滞留和吸附能力更显著。增加植被叶片表面湿润度有利于绿色植物发挥自身吸尘滞尘功能，因此在干燥少雨的季节可以通过定期向街道两旁的绿色植物洒水来保持其湿润性，使街道两旁的绿色植被更好的滞留和吸附大气中的颗粒污染物，发挥街道绿化的生态价值。

3.1.3 叶片表面的分泌物

叶片表面的分泌物是影响植物滞尘吸尘的重要因素，是粘附机理形成的主要原因。由于部分植物的叶片表面会分泌大量具有黏着特性的分泌物，会对大气中漂浮的粉尘颗粒物进行有效的粘附，而且不容易受到外力的作用而导致粉尘颗粒物再次漂浮到空中，叶片表面的分泌物为植物的滞尘能力提供了强有力的支持，是固定和消除空气中颗粒污染物的有效形式。大部分的松科类型树种具有分泌粘性物质的特性，分泌物包括树脂、挥发油以及一些胶状的黏稠性液体等，这些分泌物对于空气中的粉尘颗粒物有极强的粘附效果，可以有效对其进行降解，加速颗粒污染物在大气中的消除进程。除却松科植物外，小叶黄杨、黄金榕、夹竹桃等树种由于叶片表面蜡质含量较高，因此也可以将污染物牢牢地黏着在植物叶片表面。在灌木树种中，山茶也具有分泌粘性物质的特性，对粉尘的滞留和吸附效果更强。基于此、小叶黄杨，黄金榕等具有分泌特性的灌木和乔木树种成为部分城市街道绿化的主要植被。

3.2 植物结构特征

首先，植物的滞尘吸尘能力会受到叶片面积的影响。叶片单位面积越大的植物对于粉尘的吸附能力越强，滞尘作用越明显，在外部条件相同时，植物的叶片面积越大，在滞留和吸附颗粒物过程中就更占优势。其次，植物的叶片倾角也会对滞尘能力产生影响。叶片倾角不仅会促进植物的光合作用，还在一定程度上对其滞尘吸尘能力产生影响。如野迎春的枝叶虽然比较密集，但是由于其叶片倾角较为单一，与爬山虎枝叶稀疏，叶片倾角多向化不同，野迎春对于污染物的滞留和吸附能力就远远弱于爬山虎。再次，影响植物滞尘能力的还有植物叶片的高度。相同的植被在外部条件也相同的情况下，叶片高度与滞尘量成反相关。产生此现象的主要影响因素有两点：①悬浮的颗粒物会受自身重力的影响，加速下沉过程。②叶片高度越高，受到风力的影响越大，使植物对污染物的吸附具有不稳定性。最后，植物的树冠结构也会对其滞尘能力产生影响，植物树冠的大小和植株整体生长状态与植物的滞尘吸尘能力成正比。以白蜡、国槐以及香花槐树种为例，植物的树冠层次结构越紧密，枝叶越繁茂，其对粉尘颗粒物的吸附和稳定效果越明显。因此在街道墙体绿化工程中，生命力顽强易成活的爬山虎是首要选择，在绿化和美化环境的同时，作为屏障还发挥着增氧、降温、减尘、降噪等作用，是街道垂直绿化的优良植被类型。

4 结语

街道的绿化建设不仅起到美化城市的效果，还应该从城市生态环境建设的角度出发，与当地实际情况相结合，选取滞尘和吸收粉尘能力强的植被，如在吸附粉尘过程中具有优势的水蜡、忍冬、连翘、紫丁香等。在街道绿化建设中，优先选择植物叶片可以产生分泌物、具有亲水特性、叶片表面粗糙程度明显以及植物叶片面积大、叶片的高度低、植株生长态势茂密、叶片呈分散形状发展的植物，更有助于发挥绿色植物的生态价值。在选择树种栽种时，除却考虑植物的滞尘及吸收粉尘能力，也可以同时考虑植物净化环境的其他功能，如吸收其他有毒有害的物质和气体的特性，使街道绿化生态效益达到最大化。