張家洋

(新鄉(xiāng)學院生命科學與技術(shù)系，河南 新鄉(xiāng) 453003)

隨著工業(yè)化的發(fā)展和城市規(guī)模的擴大，排放于大氣中的污染物日益增多，嚴重制約著城市的環(huán)境質(zhì)量和社會經(jīng)濟的可持續(xù)發(fā)展，也引起了越來越廣泛的重視。氯氣是一種具有強烈臭味、令人窒息的黃綠色氣體，它是大氣環(huán)境中的主要污染物之一，對植物的危害往往比硫化物和氟化物等更為嚴重[1－2]。在自然條件下，植物不但對氯具有一定的吸收能力，而且還具有抗性[3]。綠化樹種在降低城市環(huán)境污染方面發(fā)揮著極其重要的作用，它們既是生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分，也是改善環(huán)境的重要載體，對于一定濃度范圍內(nèi)大氣污染物，不僅具有一定的抵抗能力，而且也有相當程度的吸收同化能力[4]，因此，綠化樹種不同器官的污染物含量可以作為城市環(huán)境污染程度的指示劑[5－7]。

近些年來，國內(nèi)一些學者對特定區(qū)域內(nèi)的城市綠化樹種開展了大氣污染物的吸收凈化能力研究，篩選出了一些具有代表性的抗染、吸污能力強的樹種，并對城市綠化樹種的環(huán)境效益進行了評估[8－13]。然而針對新鄉(xiāng)市開展綠化樹種葉片氯污染物的研究少見報道。鑒于此，通過對新鄉(xiāng)城市不同區(qū)域的污染狀況進行調(diào)查，選擇26種綠化樹種并對其葉片氯含量進行分析，一方面為城市園林綠化樹種的篩選提供科學依據(jù);另一方面也為新鄉(xiāng)及華北地區(qū)大氣環(huán)境污染的治理提供參考，并對實現(xiàn)城市的可持續(xù)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實意義。

表1 所選樹木和分類Tab.1 Tree species and its branches

1 材料與方法

1.1 綠化樹種材料的選擇

根據(jù)新鄉(xiāng)市污染程度的不同，選擇3個不同的功能區(qū)，即工業(yè)區(qū)(化工路和北站工業(yè)區(qū))、鬧市區(qū)(平原路及人民路)和校園(新鄉(xiāng)學院)，分別于2011年5月10—12日、7月9—11日和10月5—7日選取常見的綠化樹種26種，其中落葉喬木14種，常綠喬木4種，灌木8種。綠化樹種葉片綜合氯含量的測定選擇秋季采集的較老葉片(3功能區(qū)的均值)，因其氯含量相對較穩(wěn)定，不同季節(jié)綠化樹種葉片氯含量的測定選擇在鬧市區(qū)。綠化樹種的選擇是基于葉面形態(tài)結(jié)構(gòu)特征而進行篩選的，所選樹木的具體情況見表1。

1.2 樣品采集與制備

分別于2011年的春、秋兩季，在不同的功能區(qū)，選擇生長健康的綠化樹種，所選擇同一樹種胸徑、樹高、生長情況等基本保持一致，在各采樣點對每個樹種采集3～4株，采樣位置選擇樹冠外圍東西南北4個方向，同時考慮上、中、下部位，多點采樣，將采集后的葉片小心封存于自封塑料袋中并帶回實驗室處理，具體操作過程:采集回的樣品先用自來水沖洗，之后，用蒸餾水浸泡葉片6 h，然后戴上手套洗凈葉片上的滯塵等雜物，放在烘箱中殺青0.5 h，并設置溫度為105℃，最后在溫度75℃下烘干至恒重，將烘干的樣品用電動粉碎機粉碎，過60目篩，得到粉末狀樣品，即為分析樣品，置于干燥器內(nèi)備用。

1.3 樣品的測定與數(shù)據(jù)處理

綠化樹種葉片氯含量的測定采用氧化鈣干灰化－硝酸銀滴定法。文中數(shù)據(jù)的處理采用Microsoft Excel、SPSS17.0和Word2003軟件進行統(tǒng)計、分析及圖表制作，表中數(shù)據(jù)以平均數(shù)與標準誤來體現(xiàn)。

表2 不同季節(jié)26種樹種葉片含氯量比較Tab.2 The variation of chlorine content by 26 tree species among different seasons

2 結(jié)果與分析

2.1 樹種葉片氯含量的季節(jié)變化

由于季節(jié)更替，綠化樹種的生理活動也相應地發(fā)生了變化，導致葉片氯含量呈一定的變化規(guī)律，由表2可見，除大葉女貞之外，其他綠化樹種葉片氯含量均隨春、夏、秋季節(jié)呈現(xiàn)遞增趨勢，在秋季達極大值，一些綠化樹種葉片氯含量季節(jié)變化非常明顯，如毛白楊、紫荊、紫葉李、榆樹、衛(wèi)矛和構(gòu)樹葉片氯含量秋季分別是春季的9.9、8.6、6.3、6.2、5.6 和5.3 倍，而臭椿、欒樹、鳳尾蘭和大葉女貞季節(jié)變化幅度較小。綠化樹種不同生長階段其葉片氯含量的變化可能與生理活動密切相關，春季正是綠化樹種開始生長的時期，葉片組織內(nèi)的氯化物迅速擴散，導致其相對含量減少;隨著夏季的到來，其葉片體積在不斷而又緩慢地擴增，氯化物漸漸積累了起來，相對含量增多;然而在秋季，綠化樹種葉片開始慢慢衰老，氯化物在組織內(nèi)擴散漸漸停止而迅速積累起來以至于達到極大值。大葉女貞葉片氯含量夏季略低于春季。

表3 不同功能區(qū)26種樹種葉片含氯量比較(p＜0.05)Tab.3 The variation of chlorine content by 26 tree species among different functional areas at p ＜0.05

2.2 樹種葉片氯含量的功能區(qū)變化

表3呈現(xiàn)了春、秋季節(jié)2個功能區(qū)26種綠化樹種葉片氯含量的變化，所有的樹種葉片氯含量在2個功能區(qū)具有相似的變化規(guī)律，即工業(yè)區(qū)＞校園。在春季，如毛泡桐、欏木石楠、枇杷、連翹、白玉蘭、紫荊、銀杏、臭椿和毛白楊工業(yè)區(qū)分別是校園的 22.1、19.1、15.5、14.2、12.8、11.3、9.6、8.8 和 7.1 倍，而國槐、構(gòu)樹、欒樹、衛(wèi)矛、鳳尾蘭和大葉女貞葉片氯含量在兩功能區(qū)之間差異顯著(0.01＜P＜0.05)，其余各種綠化樹種表現(xiàn)為極顯著(P＜0.01)。在秋季，所有綠化樹種葉片氯含量工業(yè)區(qū)是校園的1.5～4.1倍，國槐、構(gòu)樹、白蠟、枇杷、銀杏、鳳尾蘭、白玉蘭、紫丁香、榆葉梅、大葉黃楊和欏木石楠葉片氯含量在兩功能區(qū)之間差異顯著(0.01＜P＜0.05)，其余樹種表現(xiàn)為極顯著(P＜0.01)。綠化樹種葉片氯含量的高低可能與不同功能區(qū)污染程度相關，在工業(yè)區(qū)，由于工廠等大氣污染源的存在，含有氯化物的大氣污染物排放于空氣中，大量的污染物(包括氯化物)被綠化樹種吸收，最終這些氯化物在樹體及葉片內(nèi)迅速擴散后富集。校園作為相對較清潔環(huán)境的場所，其大氣污染程度較輕，因此，綠化樹種葉片中氯化物含量也相對較低。

表4 26種樹種葉片氯含量聚類結(jié)果Tab.4 The cluster of chlorine content by 26 tree species

2.3 樹種葉片氯含量的綜合比較

綜合分析新鄉(xiāng)26種綠化樹種葉片的含氯量，通過運用K－均值聚類法(K－Means Cluster)對其進行分類(設置最大迭代次數(shù)為10)，結(jié)果得到如下:若分成3類，最終聚類中心之間的距離d＜2的個數(shù)占總數(shù)的0%，2＜d＜4的占66.7%，d＞4的占33.3%;若分成4類，最終聚類中心之間的距離d＜2的個數(shù)占總數(shù)的33.3%，2＜d＜4的占50%，d＞4的占16.7%;若分成5類，最終聚類中心之間的距離d＜2的個數(shù)占總數(shù)的40%，2＜d＜4的占30%，d＞4的占30%。由此可得，分成4類和5類中心之間相對距離較短的所占比例大，故分成3類較佳。由表4可得，大葉黃楊、紫丁香、衛(wèi)矛、楊樹和大葉女貞氯含量較高，歸為第1類;臭椿、榆樹、五角楓、榆葉梅、欒樹、小葉黃楊、銀杏和構(gòu)樹氯含量居中，歸為第2類;連翹、毛泡桐、毛白楊、紫荊、國槐、欏木石楠、枇杷、白玉蘭、紅葉石楠、鳳尾蘭、垂柳、紫葉李和白蠟氯含量相對較低，歸為第3類。

3 結(jié)論與討論

對不同季節(jié)和不同功能區(qū)26種綠化樹種葉片氯含量進行比較分析，其葉片氯含量隨春、夏、秋季節(jié)的變化呈現(xiàn)遞增趨勢，部分綠化樹種葉片氯含量春、秋季節(jié)差異明顯;所有的樹種葉片氯含量均表現(xiàn)為工業(yè)區(qū)＞校園，在春季，如毛泡桐、欏木石楠、枇杷、連翹、白玉蘭、紫荊、銀杏、臭椿和毛白楊葉片氯含量在兩功能區(qū)之間差異極顯著(P＜0.01)，而國槐、構(gòu)樹、欒樹、衛(wèi)矛、鳳尾蘭和大葉女貞差異顯著(0.01＜P＜0.05)，在秋季，所有綠化樹種葉片氯含量在兩功能區(qū)之間變化幅度不大。運用K－均值聚類法對綠化樹種葉片氯含量進行排序，結(jié)果表明，大葉黃楊＞紫丁香＞衛(wèi)矛＞楊樹＞大葉女貞＞臭椿＞榆樹＞五角楓＞榆葉梅＞欒樹＞小葉黃楊＞銀杏＞構(gòu)樹＞連翹＞毛泡桐＞毛白楊＞紫荊＞國槐＞欏木石楠＞枇杷＞白玉蘭＞紅葉石楠＞鳳尾蘭＞垂柳＞紫葉李＞白蠟。

有學者[13]認為葉片表面覆蓋有大量絨毛和具有深溝組織的植物吸收污染物的能力強，而本文所研究的綠化樹種臭椿、構(gòu)樹、紫葉李、枇杷和毛泡桐等葉片表面覆蓋有密集的絨毛甚至深溝組織，其葉片氯含量并不高，然而葉片表面較光滑的大葉黃楊、大葉女貞和衛(wèi)矛葉片氯含量卻相對較高。誠然，綠化樹種對大氣中氯化物的吸收積累是一個比較復雜的問題，研究工作具有一定的難度，本文結(jié)合新鄉(xiāng)市綠化樹種的實際狀況，考察其葉片氯化物的含量變化與季節(jié)、功能區(qū)之間的關系，只是希望在這方面做一些探索。

文中所測試的綠化樹種葉片氯含量隨季節(jié)變化而增加，有學者[14]研究認為樹種葉片氯含量隨季節(jié)的延長而不斷積累，這與本文結(jié)論一致。魯敏等[6]關于綠化樹種對大氣氯污染物的吸滯能力研究發(fā)現(xiàn)，綠化樹種衛(wèi)矛葉片吸滯氯能力較強，與本文研究結(jié)果相似，赫延齡等[3]關于綠化樹種葉片氯含量與抗性的研究顯示，榆樹葉片氯含量較垂柳高，這些與本文結(jié)果相似。另外，綠化樹種吸收積累氯化物是處在一個范圍內(nèi)波動的，經(jīng)過定期的測定綠化樹種葉片氯化物的含量，只是從總體趨勢上來說明問題，因此，采用模糊概念理解更為合適;綠化樹種不僅從大氣中吸收積累氯化物，還可以從土壤中吸收積累，但是在同一個較小的采樣區(qū)域內(nèi)，二者之間應該存在一個相對穩(wěn)定的比例關系，各種綠化樹種由于其生物學特性的不同，導致其葉片對大氣污染物的吸收積累能力存在差異，因此，可以采用葉片總氯含量來分析不同綠化樹種對大氣污染物吸收積累的相對能力，從而篩選出凈化污染最優(yōu)良的綠化樹木種類。

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