趙云閣，魯紹偉 ，李利學(xué) ，谷建才 ，陳 波 ，李少寧

（1. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，河北 保定 071000；2. 北京市農(nóng)林科學(xué)院 林業(yè)果樹(shù)研究所，北京 100093；3.北京林果業(yè)生態(tài)環(huán)境功能提升協(xié)同創(chuàng)新中心，北京 100093；4.五道河林場(chǎng)，河北 承德 067407）

北京秋季不同樹(shù)種吸附PM2.5研究

趙云閣1，魯紹偉2，3，李利學(xué)4，谷建才1，陳 波2，李少寧2，3

（1. 河北農(nóng)業(yè)大學(xué) 林學(xué)院，河北 保定 071000；2. 北京市農(nóng)林科學(xué)院 林業(yè)果樹(shù)研究所，北京 100093；3.北京林果業(yè)生態(tài)環(huán)境功能提升協(xié)同創(chuàng)新中心，北京 100093；4.五道河林場(chǎng)，河北 承德 067407）

在南海子公園、北京植物園、西山森林公園和松山自然保護(hù)區(qū)四個(gè)園林綠化區(qū)內(nèi)以油松、白皮松、國(guó)槐、柳樹(shù)和楊樹(shù)等常見(jiàn)典型綠化樹(shù)種為研究對(duì)象，于秋季采集各樹(shù)種葉片，應(yīng)用氣溶膠再發(fā)生器獲得不同樹(shù)種葉片表面PM2.5吸附量，并用電鏡掃描葉表面特征。結(jié)果表明：南海子公園和松山自然保護(hù)區(qū)中均是檜柏和白皮松的吸附量最大，分別為 0.26±0.003 8、0.18±0.022 7 μg/cm2和 0.252±0.228 1、0.162±0.016 7 μg/cm2，北京植物園中則是以油松（0.33±0.122 μg/cm2）和雪松（0.43±0.099 μg/cm2）最為突出，而西山森林公園中油松吸附量明顯高于其它樹(shù)種同一樹(shù)種，其吸附量為1.078±0393 4 μg/cm2，是最小值（五角楓）的9.6倍，說(shuō)明不同樹(shù)種在相同地點(diǎn)對(duì)PM2.5的吸附量基本表現(xiàn)為針葉樹(shù)種高于闊葉樹(shù)，且針葉樹(shù)種間吸附量差異較闊葉樹(shù)種間差異顯著；不同地點(diǎn)PM2.5的吸附量，基本表現(xiàn)為西山森林公園＞北京植物園＞南海子公園＞松山自然保護(hù)區(qū)，樹(shù)種吸附量與大氣顆粒物濃度均呈正相關(guān)性，其中柳樹(shù)、楊樹(shù)（P＜0.05）和油松（P＜0.01）葉表面PM2.5吸附量與大氣顆粒物濃度成呈顯著正相關(guān)，即在一定范圍內(nèi)，樹(shù)種葉片PM2.5吸附量隨空氣污染的加重而增加。

綠化樹(shù)種；PM2.5；葉表面微形態(tài)；吸附量

隨著城市化進(jìn)程的快速推進(jìn)和工業(yè)化的迅猛發(fā)展，我國(guó)頻繁出現(xiàn)霧霾天氣，城市空氣污染日益嚴(yán)重,迫使人們對(duì)空氣質(zhì)量關(guān)注度不斷提高[1]。城市近地面的物質(zhì)與能量平衡發(fā)生了重大變化，導(dǎo)致大氣顆粒物成為了城市空氣環(huán)境污染的首要污染物[2-3]，尤其是以PM2.5為主的細(xì)顆粒物污染。PM2.5因其粒徑小，可直接被吸入呼吸系統(tǒng)，且與粗粒子相比，較容易富集有毒有害物質(zhì)，對(duì)人體健康、大氣能見(jiàn)度及全球氣候造成了嚴(yán)重影響[4]。為此，對(duì)其進(jìn)行有效防治變得至關(guān)重要。

植物的滯塵作用可以有效降低大氣顆粒物濃度，凈化大氣環(huán)境[5-8]。例如，Nriague等[9]的研究表明植物可以滯納空氣中的顆粒污染物，且利用植物葉片可以監(jiān)測(cè)顆粒物污染。王贊紅等[10]對(duì)城市街道常綠灌木植物葉片進(jìn)行滯塵能力研究，結(jié)果表明晴朗微風(fēng)條件下，大葉黃楊葉片平均滯塵量為0.861 4 g/(m2·d-1)，單葉最大飽和滯塵量為11.619 7 g/m2，且滯塵粒徑為小于10 μm 的顆粒物，深度清洗后葉片表面仍滯留粒徑小于5 μm的顆粒物，這說(shuō)明大葉黃楊可以固定空氣中的懸浮顆粒物達(dá)到凈化大氣環(huán)境的作用。王兵等[11]進(jìn)行了北京市10種常綠針葉樹(shù)種滯塵能力分析研究，得出葉片附著顆粒物最強(qiáng)的是雪松（18.95±0.71 μg/cm2）和油松（14.61±0.78 μg/cm2），且不同樹(shù)種葉片對(duì)不同顆粒物附著力存在差異，附著PM10最強(qiáng)的是油松和雪松，附著PM2.5和PM1最強(qiáng)的是雪松和鋪地柏。盡管植物滯塵方面已經(jīng)取得了一定成果，但不同地區(qū)進(jìn)行樹(shù)種滯塵能力的對(duì)比研究稀少，因此，本研究在北京市不同區(qū)域園林綠化區(qū)開(kāi)展不同樹(shù)種吸滯PM2.5顆粒物的研究，同時(shí)對(duì)測(cè)試林區(qū)內(nèi)大氣中PM2.5濃度進(jìn)行了監(jiān)測(cè)，并利用環(huán)境掃描電鏡對(duì)油松和柳樹(shù)進(jìn)行葉片表面微形態(tài)觀測(cè)。為城市不同區(qū)域的綠化樹(shù)種選擇與配置提供了科學(xué)指導(dǎo)意見(jiàn)。

1 研究方法

1.1 研究地概況

南海子公園、北京植物園、西山森林公園和松山自然保護(hù)區(qū)均是北京典型園林綠化區(qū)，區(qū)內(nèi)植被豐富，林木覆蓋率較大，區(qū)內(nèi)常見(jiàn)綠化樹(shù)種有油松Pinus tabuliformis、側(cè)柏Platycladus orientalis、雪松Cedrus atlantica、檜柏Sabina chinensis、銀杏Ginkgo biloba、國(guó)槐Sophora japonica、白皮松Pinus bungeana、五角楓Acer mono、柳樹(shù)Salix babylonica、白蠟Fraxinus chinensis、楊樹(shù)Populus等。其中，南海子公園地處大興新城、亦莊新城與中心城區(qū)之間，是北京四大郊野公園之一，它既為工業(yè)區(qū)，又是城鄉(xiāng)結(jié)合部以及人流、物流、車流的交匯地；北京植物園位于北京西北郊，在香山公園和玉泉山之間；西山森林公園位于北京西郊小西山，距城區(qū)僅20 km，是距北京市區(qū)最近的國(guó)家級(jí)森林公園，年降雨量和相對(duì)濕度較大；松山自然保護(hù)區(qū)位于北京市延慶縣海坨山南麓，隸屬于燕山山脈，距北京市區(qū)約90 km，最高海拔可達(dá)2 199.6 m，是典型的山地氣候，是北京市西北方向保存最完好的山地森林生態(tài)系統(tǒng)。

1.2 樹(shù)種選擇

以北京市園林綠化樹(shù)種調(diào)查為基礎(chǔ)，依據(jù)各樹(shù)種在北京市的應(yīng)用廣泛性和典型性，分別在南海子公園、北京植物園、西山森林公園和松山自然保護(hù)區(qū)選取了幾種常見(jiàn)綠化樹(shù)種，詳見(jiàn)表1。

表1 不同地點(diǎn)樹(shù)種選擇Table 1 Selection of tree species in different locations

1.3 葉片采集

2014年的秋季，在各采樣點(diǎn)選擇生長(zhǎng)良好，且其生長(zhǎng)情況（包括胸徑、樹(shù)高、林齡等）基本一致的樹(shù)木作為樣樹(shù)，用清水清洗待測(cè)樹(shù)種葉片，待一個(gè)月后，在各樣樹(shù)的東、西、南、北4個(gè)方向的上、中、下3個(gè)層次均勻進(jìn)行葉片采集，封存于朔料袋中帶回實(shí)驗(yàn)室。

1.4 葉片PM2.5的測(cè)定和計(jì)算

1.4.1 單位葉面積PM2.5吸附量測(cè)算

應(yīng)用氣溶膠再發(fā)生器（QRJZFSQ-I），將放入發(fā)生器中待測(cè)樹(shù)種葉片上滯納的顆粒物制成氣溶膠，再結(jié)合Dustmate手持PM2.5監(jiān)測(cè)儀獲得所制成的氣溶膠中PM2.5的質(zhì)量濃度，再利用葉面積掃描儀和葉面積軟件計(jì)算所測(cè)葉片的面積（S/cm2），通過(guò)公式（1）計(jì)算單位葉面積PM2.5的吸附量（m/μg·cm-2）：

式(1)中：m為單位面積PM2.5吸附量（μg·cm-2），m1為放入氣溶膠再發(fā)生器葉片的PM2.5吸附量（μg），S為所測(cè)葉片的葉面積（cm2）。

1.4.2 各樹(shù)種葉表面細(xì)微結(jié)構(gòu)觀測(cè)

摘取適量葉片，為防止擠壓造成葉表面結(jié)構(gòu)損壞，摘取后立即放入塑料袋封存，帶回實(shí)驗(yàn)室。將葉片用蒸餾水清洗，并用吸水紙小心除去葉表面水分，在葉脈兩側(cè)的中部將葉片切成邊長(zhǎng)約5 mm的小立方塊，用2.5%（體積分?jǐn)?shù)）戊二醛溶液進(jìn)行固定；用磷酸緩沖溶液沖洗3次；用70%、80%、90%、95%和100%5個(gè)梯度乙醇脫水；樣品再經(jīng)過(guò)噴金處理后，利用荷蘭FEI公司的FEI-Quanta-200環(huán)境掃描電子顯微鏡觀察葉片表面結(jié)構(gòu)特征，選擇合適比例進(jìn)行拍攝[12]。

1.4.3 大氣環(huán)境中PM2.5濃度數(shù)據(jù)來(lái)源

南海子公園、西山森林公園及北京植物園的大氣PM2.5濃度值均是由各點(diǎn)的林內(nèi)監(jiān)測(cè)站實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)得到，松山自然保護(hù)區(qū)由于沒(méi)有林內(nèi)監(jiān)測(cè)站，因此數(shù)據(jù)采用了延慶鎮(zhèn)PM2.5濃度值（北京市環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)中心信息提供）。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同樹(shù)種葉片在同一地點(diǎn)PM2.5吸附量差異

2.1.1 南海子公園不同樹(shù)種葉片PM2.5吸附量差異

秋季南海子公園不同樹(shù)種葉片PM2.5單位葉面積吸附量差異極其顯著，如圖1所示，各測(cè)試樹(shù)種單位葉面積PM2.5吸附量在（0.001±0.000 6）～（0.260±0.003 8）μg/cm2之間，供試的9種樹(shù)種中單位葉面積PM2.5吸附量前三位均為針葉樹(shù)種，最大的是檜柏，吸附量達(dá)到0.26±0.003 8 μg/cm2，其次是白皮松（0.18±0.022 7 μg/cm2）、油松（0.074±0.091 μg/cm2），吸附量最小的是銀杏，僅0.001±0.000 6 μg/cm2，其吸附量與最大值檜柏相差130倍左右，明顯闊葉樹(shù)種單位葉面積吸附量小于針葉樹(shù)種。由上述數(shù)據(jù)說(shuō)明，在南海子公園中，9種測(cè)試樹(shù)種葉片單位面積吸附PM2.5的能力整體上是針葉常綠樹(shù)種大于闊葉落葉樹(shù)種，且不同針葉樹(shù)種間葉片單位面積吸附PM2.5的能力差異明顯高于闊葉樹(shù)種間的差異。

2.1.2 北京植物園不同樹(shù)種葉片PM2.5吸附量差異

圖1 南海子公園不同樹(shù)種葉片PM2.5吸附量Fig. 1 PM2.5 adsorption of different tree species’s leaf in Nanhaizi Park

圖2 北京植物園不同樹(shù)種葉片PM2.5吸附量Fig. 2 PM2.5 adsorption of different tree species’s leaf in Beijing Botanical Garden

由圖2可知，北京植物園內(nèi)各樹(shù)種葉片單位面積PM2.5吸附量整體上為針葉樹(shù)種＞闊葉樹(shù)種，其排序?yàn)檠┧桑?.43±0.099 μg/cm2）＞油松（0.33±0.122 μg/cm2） ＞ 國(guó) 槐（0.24±0.009 μg/cm2） ＞ 側(cè) 柏（0.14±0.052 μg/cm2） ＞ 柳 樹(shù)（0.12±0.007 μg/cm2）＞白皮松（0.063±0.008 3 μg/cm2）＞五角楓（0.062±0.016 μg/cm2）＞檜柏（0.053±0.007 μg/cm2） ＞ 銀 杏（0.043±0.007 μg/cm2）＞楊樹(shù)（0.026±0.005 μg/cm2），其中，吸附量最大的雪松是吸附量最小楊樹(shù)16倍。

從針闊葉樹(shù)種來(lái)看，針葉樹(shù)種間不同樹(shù)種葉片單位面積PM2.5的吸附量不同，其中，雪松吸附量最大，其次為油松，最小的是檜柏，其吸附量?jī)H為雪松吸附量的12%；不同闊葉樹(shù)種葉片PM2.5吸附量也存在一定差異性，其中，最大吸附量的國(guó)槐是最小楊樹(shù)的9倍。

2.1.3 西山森林公園不同樹(shù)種葉片PM2.5吸附量差異

西山森林公園內(nèi)各樹(shù)種葉片單位面積吸附PM2.5能力存在一定差異（圖3），針闊葉樹(shù)種PM2.5平均吸附量為針葉＞闊葉。由圖可見(jiàn)，測(cè)試樹(shù)種中油松明顯高于其它樹(shù)種，其葉片單位面積 PM2.5吸附量高達(dá) 1.078±0.393 4 μg/cm2，是最小的五角楓的吸附量9.6倍；其余樹(shù)種中，5種闊葉樹(shù)種間吸附量差異較為明顯，其中，國(guó)槐與五角楓吸附量相差最大，差異達(dá)到0.308 μg/cm2，而針葉樹(shù)種白皮松和側(cè)柏差異較小，吸附量分別為0.254±0.113 μg/cm2、0.269±0.049 μg/cm2。

圖3 西山森林公園不同樹(shù)種葉片PM2.5吸附量Fig. 3 PM2.5 adsorption of different tree species’s leaf in Xishan Forest Park

2.1.4 松山自然保護(hù)區(qū)不同樹(shù)種葉片PM2.5吸附量差異

如圖4所示，松山自然保護(hù)區(qū)中各測(cè)試樹(shù)種葉片單位面積PM2.5吸附量存在顯著差異。各樹(shù)種PM2.5的吸附量前兩位分別是檜柏和白皮松，吸附量為 0.252±0.228 1 μg/cm2和 0.162±0.016 7 μg/cm2，其中，檜柏葉片單位面積PM2.5吸附量誤差較大，這主要是因?yàn)闄u柏葉片表面較為光滑，且松山自然保護(hù)區(qū)隸屬燕山山脈，具有山地氣候特點(diǎn)，風(fēng)力較大，致使顆粒物在其葉片表面附著量不穩(wěn)定。除檜柏和白皮松外，其余樹(shù)種間PM2.5吸附量差異較小，最大差距僅0.009 8 μg/cm2。

綜上所述，不同樹(shù)種在同一地點(diǎn)葉片對(duì)PM2.5的吸附量情況為：依據(jù)針闊葉樹(shù)種來(lái)劃分，葉片對(duì)PM2.5吸附量基本上表現(xiàn)為針葉樹(shù)種大于闊葉樹(shù)種，這主要是由針闊葉樹(shù)種的自身生態(tài)學(xué)特性決定的。針葉樹(shù)的葉片相對(duì)于闊葉樹(shù)的葉片，具有較多的絨毛和油脂，粘附性較強(qiáng)，且針葉樹(shù)一般為常綠樹(shù)種，可一年四季吸附污染物。

圖4 松山自然保護(hù)區(qū)不同樹(shù)種葉片PM2.5吸附量Fig. 4 PM2.5 adsorption of different tree species’s leaf in Songshan Nature Reserve

2.2 兩種典型針、闊葉樹(shù)種葉表面結(jié)構(gòu)特征

圖5為選取的兩種典型樹(shù)種（針葉油松和闊葉柳樹(shù)）葉片表面的微形態(tài)電鏡掃描，由圖可以清晰的看到油松葉片（A1～A3）氣孔呈圓形緊密排列，開(kāi)口度較大，且周圍細(xì)胞凹凸不平，氣孔周圍有不規(guī)則顆粒物，葉表面有條形突起，較為粗糙，雖無(wú)絨毛（A2），但紋理結(jié)構(gòu)整齊清晰可見(jiàn)，具凹槽（A3），易于貯存顆粒物；柳樹(shù)葉片（B1～B3）表面整體較為光滑，紋理無(wú)明顯起伏，表面毛體柔軟，呈短圓柱形稀疏排列（B3），氣孔大而平滑，且開(kāi)口度較?。˙2），氣孔周圍密集分布著線形紋飾但較淺，不易貯藏顆粒物。

圖5 兩種典型樹(shù)種葉表面微形態(tài)電鏡掃描圖像Fig. 5 SEM image of the surface of the leaves of two species of typical tree specie

2.3 相同樹(shù)種葉片在不同地點(diǎn)PM2.5吸附量差異

同一樹(shù)種在不同地點(diǎn)吸附PM2.5的能力具有一定差異性，由表2可知，柳樹(shù)葉片單位面積PM2.5吸附量排序?yàn)槲魃缴止珗@（0.286±0.054 4 μg/cm2）＞北京植物園（0.114±0.049 7 μg/cm2）＞南海子公園（0.0137±0.000 6 μg/cm2）＞松山自然保護(hù)區(qū)（0.0130±0.008 8 μg/cm2），其在西山森林公園對(duì)PM2.5的吸附量是在松山地區(qū)的22倍；其它樹(shù)種（國(guó)槐、五角楓、楊樹(shù)、白皮松和油松）葉片PM2.5吸附量最大值與柳樹(shù)相同，均出現(xiàn)在西山森林公園，但最小值卻不同，闊葉樹(shù)種國(guó)槐、五角楓和楊樹(shù)及針葉樹(shù)油松最小值均出現(xiàn)在南海子公園，吸附量為0.0144±0.008 8 μg/cm2、0.006±0.000 7 μg/cm2、0.004±0.0005 8 μg/cm2和0.074±0.009 1 μg/cm2，唯獨(dú)白皮松最小值出現(xiàn)在植物園（0.064±0.008 3 μg/cm2），最小吸附量?jī)H為西山森林公園吸附量的35%。

表2 各樹(shù)種葉片在不同地點(diǎn)單位葉面積PM2.5吸附量Table 2 Each tree species in different locations per unit leaf area of PM2.5 adsorption capacity μg/cm2

圖6為不同地區(qū)秋季大氣PM2.5含量動(dòng)態(tài)變化曲線圖，采用了林內(nèi)氣象實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)。由圖可知，秋季各采樣點(diǎn)的大氣中PM2.5顆粒物平均含量為西山公園（108.238 μg/m3）＞植物園（76.905 μg/m3）＞南海子公園（74.153 μg/m3），引起這種變化最主要的原因是城市熱島效應(yīng)。利用SPSS軟件將大氣PM2.5濃度與林木葉片進(jìn)行相關(guān)性分析（見(jiàn)表3），測(cè)試的6種樹(shù)種葉片吸附PM2.5的含量與大氣PM2.5濃度均呈正相關(guān)關(guān)系，其中柳樹(shù)和楊樹(shù)在0.05水平上呈顯著相關(guān)，油松在0.01水平上顯著相關(guān)。綜合上述結(jié)論并結(jié)合表2、表3和圖6可充分說(shuō)明，樹(shù)種葉片對(duì)PM2.5的吸附量與其所處生長(zhǎng)環(huán)境下大氣顆粒物含量有著密切聯(lián)系，且在一定范圍內(nèi)，葉片對(duì)PM2.5單位面積吸附量會(huì)隨空氣污染的加重而增加。

圖6 不同地區(qū)大氣PM2.5濃度動(dòng)態(tài)變化Fig.6 Dynamic changes of atmospheric PM2.5 concentration in different regions

表3 樹(shù)種葉片PM2.5吸附量與大氣PM2.5濃度相關(guān)性?Table 3 Correlation between PM2.5 adsorption of leaf capacity and atmospheric PM2.5 concentration

3 討論與結(jié)論

3.1 討 論

3.1.1 不同樹(shù)種葉片在相同地點(diǎn)對(duì)PM2.5吸附特征

由于植物能夠有效捕捉空氣中的顆粒物，尤其是林木葉片是吸附顆粒物的主要部分，因此，利用林木凈化大氣中顆粒物污染已成為眾多國(guó)家治理空氣環(huán)境的普遍方法[13-15]。大量的研究表明，植物葉片作為顆粒物污染的主要受體，其吸附顆粒物的特征不僅取決于顆粒物的物理特性、植物種類的生理特性和空氣污染狀況等因素，更為重要的是葉片表面特征[16-17]。Hwang H J等[18]的研究表明針葉樹(shù)種PM2.5等顆粒物吸附能力高于闊葉樹(shù)種，這與本研究中各樹(shù)種葉片單位面積吸附PM2.5含量整體表現(xiàn)出針葉樹(shù)＞闊葉樹(shù)的規(guī)律結(jié)果一致。Chamberlain[19]的研究認(rèn)為葉片滯納細(xì)小顆粒物的能力與葉表面粗糙度有顯著的關(guān)系；王蕾等[13]和賈彥等[20]的研究均表明表面粗糙程度越大、微形態(tài)結(jié)構(gòu)越密集和溝槽深淺差別越大的葉面，越能夠增加葉片對(duì)顆粒物的滯留量，本研究中觀察油松葉片和柳樹(shù)葉片表面結(jié)構(gòu)并結(jié)合兩種樹(shù)木葉片對(duì)PM2.5吸附量特征，即在南海子公園、北京植物園、西山森林公園和松山自然保護(hù)區(qū)油松PM2.5的吸附量為 0.074±0.009 1、0.334±0.122 4、1.078±0.393 4 和 0.015 9±0.011 4 μg/cm2， 柳樹(shù)則分別為 0.013 7±0.000 6、0.114±0.049 7、0.286±0.054 4 和 0.013 0±0.008 8 μg/cm2， 油 松PM2.5吸附量均大于柳樹(shù)的結(jié)果與其基本相符。此外，研究中還發(fā)現(xiàn)不同針葉樹(shù)種間對(duì)PM2.5等顆粒物的吸附量差異較闊葉樹(shù)種間差異較大，這可能是因?yàn)椴糠轴樔~樹(shù)種葉片不僅葉表面粗糙，而且具有粘性分泌物等特征，能夠滯納更多顆粒物，且不易被雨水或大風(fēng)等現(xiàn)象去除，而部分針葉樹(shù)種，例如檜柏，雖然葉片中有較多隆起部位，但卻較光滑，滯納顆粒物的能力易受到降雨或大風(fēng)等自然現(xiàn)象的影響。因此導(dǎo)致測(cè)試的針葉樹(shù)種中其葉片滯納PM2.5等顆粒物能力差異較大。

3.1.2 同一樹(shù)種葉片在不同地點(diǎn)對(duì)PM2.5吸附特征

樹(shù)木可以在污染環(huán)境中持續(xù)吸收顆粒物等污染物，從而達(dá)到減少空氣中粉塵濃度，凈化空氣的作用[21]。但其滯塵能力的大小不僅受植物自身生理特征、葉表面大小及結(jié)構(gòu)、時(shí)間季節(jié)等因素的影響，還與生長(zhǎng)的環(huán)境情況密不可分。大量研究表明，環(huán)境中粉塵污染程度及塵源距離均與植物滯塵能力密切相關(guān)[22]。邱媛等[23]和馬曉龍等[24]的研究均表明同種植物在污染程度較大的區(qū)域其滯塵量通常高于輕度污染區(qū)。本研究中測(cè)試6種樹(shù)木在不同點(diǎn)PM2.5吸附量并做了相關(guān)性分析，得出樹(shù)種PM2.5吸附量與大氣顆粒物濃度呈正相關(guān)關(guān)系，其中，柳樹(shù)（P＜0.05）、楊樹(shù)（P＜0.05）和油松（P＜0.01）均呈顯著相關(guān)，這一研究結(jié)果同樣說(shuō)明在一定范圍內(nèi)隨空氣污染的加重樹(shù)種對(duì)PM2.5的吸附量呈上升趨勢(shì)。可見(jiàn)，林木葉片的滯塵量隨環(huán)境中粉塵顆粒物含量的增加而增大，尤其是同類植物更為明顯。除此以外，不同地點(diǎn)由于距離相距較遠(yuǎn)，因此各區(qū)域溫度、濕度、太陽(yáng)輻射以及降雨量等環(huán)境氣候因子也具有差異性，而這些環(huán)境因子均對(duì)林木滯塵能力有一定的影響[25-26]。本研究中西山森林公園相較與其他公園濕度較大，因此，大氣中顆粒物含量較高（平均含量為108.238 μg/m3），而松山自然保護(hù)區(qū)因其獨(dú)特的山地氣候，雖溫度較低，但風(fēng)速很大，有利于顆粒物的擴(kuò)散，因此該區(qū)大氣顆粒物濃度（平均含量為80.522 μg/m3）低于西山森林公園，且區(qū)內(nèi)林木滯納PM2.5顆粒物的含量相對(duì)較低,其中，闊葉樹(shù)柳樹(shù)、楊樹(shù)、五角楓、國(guó)槐和白蠟吸附量分別為0.013±0.008 8、0.018 2±0.006 7、0.019 8±0.014 4、0.020 8±0.010 3 和 0.011±0.002 5 μg/cm2；針葉樹(shù)油松和白皮松吸附量分別為0.016±0.011 4 μg/cm2和0.016 2±0.016 7 μg/cm2，這一結(jié)果與吳志萍[27]的研究結(jié)果一致。

本研究只對(duì)林木葉片單位面積吸附PM2.5進(jìn)行了研究，不能夠全面反應(yīng)樹(shù)種對(duì)PM2.5的吸附能力，且在不同地點(diǎn)缺乏多因素多重比較，使研究結(jié)果具有一定局限性。因此，今后應(yīng)進(jìn)一步根據(jù)環(huán)境因子差異性在不同區(qū)域多方面、多角度的開(kāi)展宏觀和微觀相結(jié)合的林木吸附PM2.5特征變化研究，全面系統(tǒng)的確定不同區(qū)域的主要影響因子，為各地綠化樹(shù)種選擇配置提供更多的科學(xué)參考依據(jù)。

3.2 結(jié) 論

園林綠化區(qū)內(nèi)秋季不同樹(shù)種葉片滯納PM2.5的能力差異顯著，但表現(xiàn)出的基本規(guī)律為針葉樹(shù)大于闊葉樹(shù)；同一樹(shù)種在不同地點(diǎn)PM2.5的吸附量具有規(guī)律性變化，整體基本表現(xiàn)為西山森林公園＞北京植物園＞南海子公園＞松山自然保護(hù)區(qū)，且利用林內(nèi)監(jiān)測(cè)站的數(shù)據(jù)得到秋季各區(qū)域內(nèi)大氣顆粒物含量的動(dòng)態(tài)變化，說(shuō)明在一定闕值范圍內(nèi)，樹(shù)種葉片對(duì)PM2.5單位面積吸附量會(huì)隨空氣污染的加重而增加。

[1]賀江華,譚益民,周蘭芳. 室內(nèi)空氣負(fù)離子濃度與 PM2.5、PM10濃度的關(guān)系[J]. 中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào), 2014, 34(5):96-100.

[2]莫 莉,余新曉,趙 陽(yáng),等.北京市區(qū)域城市化程度與顆粒物污染的相關(guān)性分析[J].生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào),2014,23(5):806-811.

[3]Nowak DJ, Hirabayashi S, Bodine A,et al. Tree and forest effects on air quality and human health in the United States[J].Environmental Pollution, 2014,193:119-129.

[4]楊洪斌,鄒旭東,汪宏宇,等.大氣環(huán)境中PM2.5的研究進(jìn)展與展望[J].氣象與環(huán)境學(xué)報(bào),2012,28(3):77-82.

[5]Paoletti E, Bardelli T, Giovannini G,et al.Air quality impact of an urban park over time[J].Procedia Environmental Sciences,2011, 4:10-16.

[6]蘇泳嫻,黃光慶,陳修治,等.城市綠地的生態(tài)環(huán)境效應(yīng)研究進(jìn)展[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2011,23(31):7287-7300.

[7]Beckett KP,Freer-Smith PH,Taylor G.Urban woodlands:Their role in reducing the effects of particulate pollution[J].Environmental Pollution,1998,99:347-360.

[8]Tallis M, Taylor G, Sinnett D,et al. Estimating the removal of atmospheric particulate pollution by the urban tree canopy of London, under current and future environments[J]. Landscape and Urban Planning, 2011, 103: 129-138.

[9]Nriague J O. A global assessment of natural sources of atmospheric trace metals[J]. Nature, 1989,338:47-49.

[10]王贊紅,李紀(jì)標(biāo).城市街道常綠灌木植物葉片滯塵能力及滯塵顆粒物形態(tài)[J].生態(tài)環(huán)境,2006,15(2):327-330.

[11]王 兵,張維康,牛 香,等.北京10個(gè)常綠樹(shù)種顆粒物吸附能力研究[J].環(huán)境科學(xué),2015,36(2):408-414.

[12]王 蕾,高尚玉,劉連友,等.北京市11種園林植物滯留大氣顆粒物能力研究[J].應(yīng)用生態(tài)學(xué)報(bào),2006,17(4):597-601.

[13]PH Freer-Smith, Holloway S, Goodman A.The uptake of particulates by an urban woodland:Site description and particulate composition[J]. Environmental Pollution, 1997, 95(1):27-35.

[14]KulshreshthaK, Rai A, MohantyCS, et al.Particulate Pollution Mitigating Ability of Some Plant Species[J]. International Journal of Environmental Research, 2009, 3(1): 137-142.

[15]李海梅,王珂.青島市城陽(yáng)區(qū)5種綠化植物滯塵能力研究[J].山東林業(yè)科技,2009,(3):34-36.

[16]Li H M,Liu X.Relationships between leaf epidermal morphology and dust-retaining capability of main garden trees in Chengyang District of Qingdao City[J].Chinese Journal of Ecology,2008,27(10):1659-1662.

[17]Chai Y X, Zhu N, Han H J. Dust removal effect of urban tree species in Harbin[J].Chinese Journal of Applied Ecology, 2002,13(9):1121-1126.

[18]Hwang H J, Yook S J, Ahn K H. Experimental investigation of submicron and ultra fine soot particle removal by tree leaves[J].Atmospheric Environment, 2011,45(38):6987-6994.

[19]ChamberlainAC.The movement of particles in plant communities.In: J. L. Monteith (ed.), Vegetation and the Atmosphere[M].London: Academic Press, 1975.

[20]賈 彥,吳 超,董春芳,等.7種綠化植物滯塵的微觀測(cè)定[J].中南大學(xué)學(xué)報(bào):自然科學(xué)版,2012,43(11):2362-2366.

[21]NeinhuisC, Barthlott W. Seasonal changes of leaf surface contamination in beech, oak and ginkgo in relation to leaf micro morphology and wettability[J].New Phytologist, 1998, 138(1):91-98.

[22]張靈藝,秦 華.城市園林綠地滯塵研究進(jìn)展及發(fā)展方向[J].風(fēng)景園林植物,2015,64(5):64-68.

[23]邱 媛,管東生,宋巍巍.惠州城市植被的滯塵效應(yīng)[J].生態(tài)學(xué)報(bào),2008,28(6):2455-2462.

[24]馬曉龍,賈媛媛,趙 榮.城市綠地系統(tǒng)效益評(píng)價(jià)模型的構(gòu)架與應(yīng)用[J].城市環(huán)境與城市生態(tài),2003,16(5):28-30.

[25]Tomasevic M, Vukmirovic Z, Rajsic S,et al.Characterization of trace metal particles deposited on some deciduous tree leaves in an urban area[J].Chemosphere,2005,61(6):753-760.

[26]Kretinin V M, Selyanina Z M. Dust retention by tree and shrub leaves and its accumulation in light chestnut soils under forest shelterbelts[J].Eurasian Soil Science,2006,39(3):334-338.

[27]吳志萍.城市不同類型綠地空氣顆粒物濃度變化規(guī)律的研究[D].北京:中國(guó)林業(yè)科學(xué)研究院,2007.

Study on PM2.5adsorption of different tree species in autumn in Beijing

ZHAO Yun-ge1, LU Shao-wei2,3, LI Li-xue4, GU Jian-cai1, CHEN Bo2, LI Shao-ning2,3
(1. College of Forestry, Agricultural University of Hebei, Baoding 071000, Heibei, China; 2. Forestry and Pomology Institute, Beijing Academy of Agricultural and Forestry Sciences Beijing 100093, China; 3.Beijing Collaborative Innovation Center for Eco-environmental Improvement with Forestry and Fruit Trees, Beijing 100093, China; 4. Five River Forest Farm, Chengde 067407, Heibei, China)

In the Nanhaizi Park, Beijing Botanical Garden, Xishan Forest Park and Songshan Nature Reserve, taking pine,Pinus bungeana,Sophora japonica, willow and poplar typical greening tree species as the research object. In autumn, the leaf of each tree species was collected, and the PM2.5adsorption capacity of the leaf surface of different tree species was obtained by using aerosol generator. The results showed that the Nanhaizi Park and Songshan Nature Reserve are cypress and pine, the maximum adsorption capacity, adsorption capacity respectively: 0.26±0.0038 μg/cm2, 0.18±0.022 7 μg/cm2and 0.252±0.228 1 μg/cm2, 0.162±0.016 7 μg/cm2, Beijing botanical garden is the most prominent with pine (0.33±0.122 μg/cm2) and cedar(0.43±0.099 μg/cm2), The Xishan Forest Park pine adsorption amount was higher than that of other species of the same species, the adsorption capacity was1.078±0393 4 μg/cm2. It is the minimum value(acer monoes) 9.6 times, The adsorption capacity of PM2.5in the same location of different tree species was significantly higher than that of coniferous tree species, and the difference of adsorption capacity between the coniferous species was signi ficant; The adsorption capacity of PM2.5in a different place, the basic performance for sea son Park Botanical Gardens in Beijing Xishan Forest Park ＞ Beijing Botanical Garden＞ Nanhaizi Park ＞ Songshan Nature Reserve, species adsorption amount and concentration of atmospheric particulates were positively correlated, The willow, poplar (P＜ 0.05) and Pinustabulaeformis (P＜ 0.01) leaf surface PM2.5adsorption amount and atmospheric particulate matter concentration into showed a signi ficant positive correlation，namely in a certain range, leaf tree species in PM2.5adsorption amount according to the severity of air pollution.

greening tree species; PM2.5; micro morphology of leaf surface; adsorption capacity

S719

A

1673-923X(2016)10-0027-07

10.14067/j.cnki.1673-923x.2016.10.006

2016-01-14

國(guó)家林業(yè)局林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)“森林生態(tài)服務(wù)功能分布式定位觀測(cè)與模型模擬”（201204101）；科技創(chuàng)新服務(wù)能力建設(shè)-協(xié)同創(chuàng)新中心-林果業(yè)生態(tài)環(huán)境功能提升協(xié)同創(chuàng)新中心（2011協(xié)同創(chuàng)新中心）（市級(jí)）（PXM2016_014207_ 000038）

趙云閣，碩士研究生

李少寧，博士，副研究員；E-mail：lishaoning@126.com

趙云閣，魯紹偉，李利學(xué)，等.北京秋季不同樹(shù)種吸附PM2.5研究[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2016, 36(10): 27-33.

[本文編校：吳 彬]