景观植物群落净化能力对人体健康的研究

摘" " 要：为研究科学选择和优化植物群落布局在提高空气质量和促进人体健康方面的重要性，以北京市C13G1地块城市公园为例，对不同园林植物对总悬浮颗粒物（TSP）的净化能力及其与植物表面特性的关系进行研究，凸显了植物群落在城市空气净化中的潜力，并提出了通过合理配置植物群落来改善城市空气质量和减少TSP污染的方法，为城市绿化和公共健康领域提供了新的视角和科学依据，有助于制定更全面的城市绿化策略。

关键词：景观植物；城市公园；叶片滞留颗粒物；TSP

中图分类号：X173" " " " " " " " " "文献标识码：A" " " " " " " 文章编号：1005-7897（2025）01-0178-03

0" 引言

在城市化进程中，空气污染，尤其是总悬浮颗粒物（TSP）的影响，已成为威胁城市居民健康的主要因素。鉴于此，探索自然且可持续的空气净化方法变得尤为重要。景观植物群落可以通过其叶面捕捉空气中的颗粒物，这为空气净化提供了一种有效的方式。然而，关于不同植物群落空气净化效果及其机制方面的研究还相对有限。

本研究评估了北京市C13G1地块城市公园植物群落对TSP的净化能力及其对人体健康的影响，对城市绿化和空气质量改善具有指导意义。本研究通过总结整理不同园林植物对TSP的净化能力，以及其与表面特性之间的关系，并结合合理配置植物群落来改善城市空气质量，减少TSP污染，从而促进人体健康和城市可持续发展。本研究旨在探究植物在降低城市大气颗粒物浓度、改善空气质量方面的能力。考虑到大气颗粒物污染对人体健康的严重影响，本研究采用多种方法，如重量分析、显微镜观察等，评估不同植物对大气颗粒物的滞留能力。此外，本研究也关注植物对城市生态系统和环境可持续性的积极影响。研究结果将为改善空气质量及促进人居环境提供科学依据，有助于解决城市大气颗粒物污染问题。

1" 空气污染及景观植物群落净化作用概述

1.1" 空气污染问题突出

随着我国城市化的发展和能源需求的增长，大气污染问题尤其是TSP问题日益凸显，直接影响居民健康[1]。北京市通过工业排放标准升级、交通限行、清洁能源使用及城市绿化加强等措施，逐步改善了空气质量。然而，在季节变化尤其是秋冬季节，仍面临PM2.5升高的风险。在这一背景下，研究和应用不同植被对TSP的滞留能力，成为提升城市空气质量的关键手段。这不仅需要了解各树种的滞留能力以优化绿化策略，还强调了选择合适植物种类的重要性，旨在改善空气质量和提高居民生活品质，为今后的城市绿化工作提供科学指导。

1.2" 景观植物群落净化作用

由于叶片本身构造有一定粗糙度和湿度，其表面可以吸附一部分空气颗粒物[2]，世界上已经有许多国家通过植树造林的方式增加森林植被，提高地表覆盖率，有效降低空气中颗粒物浓度，以达到净化大气的目的。不同植物对空气颗粒物的滞留能力不同，目前对植物TSP滞留能力的研究仍存在进步空间。

2" 国内研究现状

不同树木、不同植被类型单位叶片面积滞留颗粒物量存在明显差异，这可能与其枝干结构、叶面倾角、枝叶密度、树冠总叶面积、树冠形状以及枝干分枝角度有密切关系。由于南北方城市的气候特征、污染源排放状况不同，南北方树木滞留颗粒物的能力表现出一定的差异性[3]。目前，国内学者关于树木滞留颗粒物的能力的研究大多集中在南方城市，对北方城市的研究偏少。

吴翠蓉等[4]的研究表明，这种差异性与植物的生长特性、叶片结构和表面积等因素密切相关。树木通常具有较大的叶片表面积和更多的表面细胞，这使得其能够更多地捕获和储存颗粒物，而草本植物的叶片较小，表面积有限，因此其吸附能力较弱。

多项研究结果强调通过合理选择植物种类和培育健康的植被，可以更有效地减少空气颗粒物对人类健康和环境的不良影响。未来的研究可以进一步深入探讨植物与大气颗粒物之间的交互作用，以更好地指导城市规划和环境管理决策。

3" 研究区域概况

3.1" 自然地理

（1）地理位置。北京市地处中华人民共和国华北地区，坐标交汇于东经115°25′～117°30′，北纬39°26′～41°03′。北京市的地理位置赋予其政治、经济和文化中心的重要性，同时，作为连接内蒙古高原及东北平原的战略通道，北京市在历史上扮演着枢纽的角色。

（2）植被类型。北京市的植被随地形变化而变化。山区以温带落叶阔叶林和针叶林为主；山地植被覆盖率较高，是北京市的重要水源涵养区；平原地区原来以温带草甸和草原为主，但由于长期的耕作和城市化，自然植被较少，主要是人工种植的树木和农作物。

（3）气候特点。北京市气候明显属于温带季风气候，四季分明。春季多风，夏季高温且降水集中，秋季天气晴朗、温度适宜，冬季则干冷且少雪。这种气候特点对农业生产周期、城市规划以及居民生活有着深远的影响。

3.2" 研究树种选择

本研究选择研究树种时，依据《北京市主要乡土树种名录（2021版）》，并结合试验地点园林树木情况，共计筛选出7种植物进行滞留颗粒物能力的研究，探索不同树木及不同生长型植物滞留颗粒物的能力差异，为城市园林植物选择提供科学依据。

4" 数据来源及研究方法

4.1" 数据来源及分析

利用城市园林、叶面滞尘量等关键词构建检索[5-7]，分别从作物和园艺、植物净化、叶片滞尘量等相关的学科领域对检索结果进行限定，时间范围从2001年1月至2021年12月[8-10]，以每5年为1个时间周期，最终通过excel分析，得到所选植物滞留颗粒物能力及差异，从而进行优化搭配，如图1所示。

从图1可看出，国槐滞留颗粒物能力较强，其叶片表面粗糙，具有较大的沟壑和蜡质层，这些特征使其能够有效的吸附和滞留颗粒物。雪松滞留颗粒物能力较弱，其叶片表面相对光滑，气孔较少，这限制了其滞留颗粒物的能力。国槐不仅滞留颗粒物能力强，还能适应多种土壤和气候条件。因此，在污染较重的区域，优先选择国槐等滞留颗粒物能力强的植物。另外，合理配置植物群落结构，采用多层次的植物配置，以增强整体滞留颗粒物的效果。在配置植物时，选择叶片表面粗糙、有绒毛或褶皱、能分泌油脂的植物，这类植物滞留颗粒物的能力较强。同时，根据不同区域的环境特点选择合适的植物种类，例如，在风沙较大的地区，可以选择抗风沙能力强且滞留颗粒物效果好的植物。此外，在配置植物时，还要注重植物的多样性和生态平衡，避免单一植物种类的过度种植。

4.2" 研究方法

本研究采用了实地观测和室内模拟试验相结合的方法。结果表明，城市地区的植被对细颗粒物（PM2.5）的吸附效果尤为显著，可以降低其浓度。7种植物单位叶片滞留颗粒物量的测定如表1所示。结果显示，不同类型的植被在吸附能力上存在一定差异，但总体上都可以有效地捕捉和存储颗粒物。

此外，还研究了植被对不同颗粒物大小、形状和化学成分的吸附效果。调查结果表明，植被对各种颗粒物都具有吸附潜力，不仅可以降低细颗粒物的浓度，还可以减少有害气体的排放。数据采集分析如图2所示。

5" 结果与分析

研究结果表明，不同树种的叶片单位面积滞留颗粒物量存在差异，这一现象可能受到以下因素的影响：①叶片特征。树种的叶片表面结构、气孔密度、叶片形状等因素可能影响其滞留颗粒物能力，具有较大表面积和绒毛的树种可能表现更佳。②环境因素。周围环境的湿度、风速和降雨量等因素，也可能对滞留颗粒物量产生影响。③树种适应性。树种的生态适应性和生长状态可能影响其滞留颗粒物能力，需要进一步研究。

研究结果显示，植被在净化空气中起关键作用，能有效吸附大气颗粒物，改善空气质量。本研究揭示了不同树种在城市绿化中的净化潜力，不仅为城市规划和生态系统管理提供重要信息，还为制定全面的城市绿化策略提供了有益指导，有助于城市环境改善和生态保护。

本研究首次在北京市城市公园中对比分析了不同植物群落的空气净化能力，同时本研究还通过量化植物表面特性与TSP净化能力之间的关系，为植物群落的选择和布局提供了科学依据。此外，本研究还创新性地将植物群落的健康益处与其空气净化功能相联系，为城市绿化和公共健康研究领域提供了新视角。研究建议在不同城市环境下扩大评估范围，考虑气象等因素，突出城市中绿色空间的必要性[11]。

6" 展望

（1）多样性与适应性研究。未来的研究应聚焦于植物群落对气候变化的适应性，这将指导绿化策略的制定。植物多样性对气候变化的响应方式表现为物种灭绝、适应性进化和改变分布格局。气候变化直接或间接地改变植物-环境适应关系以及植物-植物的竞争关系。因此，了解植物多样性的空间分布格局及生态适应机制对于预测未来气候变化下植物多样性的地理格局具有重要意义，同时将为生物多样性保护与可持续利用提供重要支撑[12]。

（2）净化效能监测。定期评估植物对空气质量的长期影响，为城市绿化中植物的选择和配置提供科学依据。

（3）健康效益定量研究。分析植物净化效果与人体身心健康的关系。定量研究植物各器官、色彩、气味等对人情绪、心理、生理方面的影响，以便更好地理解植物对公共健康的贡献。

（4）政策制定与实践应用。将研究成果转化为政策，以促进城市可持续发展。《关于科学绿化的指导意见》从完善政策机制、健全管理制度、强化科技支撑、加强组织领导等方面，提出了引导和促进科学绿化的政策制度措施。此外，美国科学院发布的《中美可持续城市研究进展》报告中，海绵城市研究成果受到关注，显示了研究成果在政策制定和实践中的重要性。

综上所述，未来的研究和实践将在多样性与适应性、净化效能监测、健康效益定量研究以及政策制定与实践应用等方面展开，以促进城市绿化的科学发展和可持续城市的进步。

7" 结语

本研究探讨了北京市C13G1城市公园景观植物群落的空气净化能力及其对健康的影响，发现特定植物群落能显著限制TSP，减少空气中的颗粒与有害气体。本研究不仅揭示了不同树种在滞留颗粒物能力上的差异，还强调了植被在城市空气质量改善中的重要作用。通过优化植物配置，可以有效地改善城市空气质量，对居民健康产生积极影响。因此，城市绿化策略的制定应综合考虑树种特性和环境因素，选择合适植物和优化群落布局，以实现生态效益和可持续性的最佳平衡。同时，建议未来研究应关注植物群落多样性与适应性研究、植物群落长期净化效能监测、健康效益定量研究以及政策制定与实践应用。

参考文献

[1]" 张金良，周瑾，谢绍东，等.北京市空气质量与每日居民死亡关系的研究[J].环境与健康杂志，2003（2）：75-78.

[2]" 张维康，王兵，牛香．北京市常见树种叶片吸滞颗粒物能力时间动态研究[J].环境科学学报，2016，36（10）：3840-3847.

[3]" 邵峰.园林树木对PM2.5等大气颗粒物浓度和成分的影响及滞尘效应研究：以浙江农林大学为例[D].北京：北京林业大学，2020.

[4]" 吴翠蓉，江波，张露，等.杭州8种绿化树种滞纳TSP和PM1、PM2.5、PM10的效应研究[J].浙江林业科技，2020，40（5）：13-20.

[5]" 祖诗原.沈阳城市绿地群落及其配置方式对颗粒物浓度的影响研究[D].沈阳：沈阳农业大学，2020.

[6]" 屈新运，张天翼，高天娥，等. 10种常绿植物滞留大气颗粒物能力与叶表面微结构的关系[J].陕西师范大学学报（自然科学版），2019，47（3）：84-90.

[7]" 李晓璐.叶表面微结构对植物滞留颗粒物能力的影响研究[D].杭州：浙江农林大学，2021.

[8]" 刘辰明.北京市典型树种吸附PM2.5等颗粒物能力的差异性及机理研究[D].北京：北京林业大学，2018.

[9]" 李冬梅.北京市常见绿化树种滞尘能力的多尺度分析[D].北京：北京林业大学，2016.

[10] 杨佳，王会霞，谢滨泽，等.北京9个树种叶片滞尘量及叶面微形态解释[J].环境科学研究，2015，28（3）：384-392.

[11] 林海.未来城市的发展思路是公园与城市融合发展：林海谈环境设计[J].设计，2020，33（16）：55-61.

[12] LEE J T， KIM H， HONG Y C， et al. Air pollution and daily mortality in seven major cities of Korea， 1991-1997[J]. Environmental research， 2000， 84（3）： 247-254.

基金项目：大学生创新创业训练计划基金、医艺工融合交叉项目“景观植物群落净化能力研究——以北京市亦庄C13G1地块城市公园设计项目为例”（R2023151）。

作者简介：芦雨晶（2005— ），女，汉族，山西太原人，本科在读，研究方向为生物信息学。

通信作者：辜娟（1982— ），女，汉族，湖北潜江人，硕士研究生，高级工程师，研究方向为城市更新、可持续景观设计、公共艺术。