摘要為改善霧霾天氣，探究闊葉樹(shù)種滯納顆粒物能力，選擇張家口市常見(jiàn)的6種闊葉樹(shù)種，分析其生長(zhǎng)季葉片滯納PM10和PM2.5的差異。結(jié)果顯示：（1）PM10滯納量為1.31～1.58μg.cm-2，PM2.5滯納量為0.35～0.54μg.cm-2，五角楓PM10滯納量最大，垂柳PM2.5滯納量最大，銀杏均為最小，不同樹(shù)種之間差異不明顯。（2）不同月份相比，PM10滯納量9月最大（2.45μg.cm-2），8月最?。?.54μg.cm-2），9月滯納量顯著大于4-8月；PM2.5滯納量10月最大（0.73μg.cm-2），4月最?。?.20μg.cm-2），10月滯納量顯著大于其他月份。（3）每公頃每年P(guān)M10總滯納量排序?yàn)槲褰菞鳎景紫灒敬沽緡?guó)槐＞新疆楊＞銀杏；PM2.5滯納量排序?yàn)榇沽疚褰菞鳎景紫灒緡?guó)槐＞新疆楊＞銀杏。（4）樹(shù)種滯納能力與葉片粗糙度有關(guān)，銀杏葉片較光滑，毛孔及溝槽較少，其滯納顆粒物能力最弱。

關(guān)鍵詞闊葉樹(shù)種；滯納量；PM10；PM2.5；葉片形態(tài)

中圖分類號(hào)：S718.56;S725.1文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：Adoi：10.13601/j.issn.1005-5215.2023.03.018

ComparisonoftheAbilityofAbsorbingParticulateMatterinLeavesofSixBroad-leavedTreeSpeciesintheNorth

ZhangHe

（HebeiMulanPaddockState-ownedForestFarm，Chengde068450，China）

AbstractToimprovethehazeweather，theabilityofbroad-leavedtreespeciestoretainparticulatematterwasexploredinthisstudy.Sixcommonbroad-leavedtreespeciesinZhangjiakouCitywereselectedtoanalyzethedifferenceofPM10andPM2.5retentioninleavesduringgrowingseason.Theresultsshowedasthefollowingfouraspects.（1）ThePM10retentionofbroad-leavedtreespeciesrangedfrom1.31to1.58μg·cm-2，andthePM2.5retentionrangedfrom0.35to0.54μg·cm-2，thePM10retentionofAcermonowasthelargest，thePM2.5retentionofSalixbabylonicawasthelargest，andthePM10andPM2.5retentionofGinkgobilobawasthesmallest.Thedifferencesbetweendifferenttreespecieswerenotobvious.（2）Comparedwithdifferentmonths，thePM10retentionwasthelargestinSeptember（2.45μg·cm-2）andthesmallestinAugust（0.54μg·cm-2），whichshowedtheretentioninSeptemberobviouslylargerthanthatfromApriltoAugust.PM2.5retentionwasthehighestinOctober（0.73μg·cm-2）andthelowestinApril（0.20μg·cm-2），whichshowedtheretentioninOctoberwassignificantlyhigherthanthatinothermonths.（3）TheorderofPM10retentionamountperhectareperyearwasAcermono>Fraxinuschinensis>Salixbabylonica>Sophorajaponica>Populusalbavar.pyramidalis>Ginkgobiloba;PM2.5retainedorderwasSalixbabylonica>Acermono>Fraxinuschinensis>Sophorajaponica>Populusalbavar.pyramidalis>Ginkgobiloba.（4）Theretentioncapacityoftreespeciesisrelatedtoroughnessoftheleaves.Ginkgobilobaleavesaresmoothwithfewerporesandgrooves，anditsabilitytoretainparticulatematteristheweakest.

Keywordsbroad-leavedtreespecies;theamountofretention;PM10;PM2.5;leafmorphology

隨著工業(yè)化進(jìn)程加速，能源生產(chǎn)、運(yùn)輸、消費(fèi)等行業(yè)產(chǎn)生的大量空氣污染物，導(dǎo)致霧霾天氣增加，嚴(yán)重威脅人類健康安全[1]。研究表明，植被區(qū)大氣顆粒物質(zhì)量濃度低于非植被區(qū)，植被具有凈化大氣顆粒物的作用[2]；林木葉片表面微觀結(jié)構(gòu)有利于顆粒物的沉積[3]，葉片粗糙程度與樹(shù)種單位面積顆粒物滯納量呈正相關(guān)關(guān)系[4]。余新曉等認(rèn)為，森林對(duì)調(diào)控PM2.5等顆粒物具有阻滯、吸附、沉降和吸入等4種作用[5]。不同樹(shù)種滯塵量也存在一定的差異，吳翠蓉等[6]研究發(fā)現(xiàn)，杭州地區(qū)5月常見(jiàn)綠化樹(shù)種單位葉面積滯納PM10范圍為0.11～0.54μg.cm-2。由于不同城市的大氣污染特征不同，植物生長(zhǎng)狀況有差異，本研究選取河北省張家口市常見(jiàn)的銀杏（Ginkgobiloba）、垂柳（Salixbabylonica）、新疆楊（Populusalbavar.pyramidalis）、白蠟（Fraxinuschinensis）、國(guó)槐（Sophorajaponica）、五角楓（Acermono）6種闊葉綠化樹(shù)種，采集樹(shù)木生長(zhǎng)季4-10月的葉片，利用氣溶膠再發(fā)生器測(cè)定其PM10和PM2.5滯納量，分析葉片形態(tài)，揭示樹(shù)種滯納顆粒物能力差異，為抗霾減塵綠化樹(shù)種選擇提供科學(xué)依據(jù)。

1研究區(qū)概況

研究區(qū)位于張家口市，113°50′—116°30′E，39°30′—42°10′N。地勢(shì)西北高、東南低，陰山山脈橫貫中部，境內(nèi)洋河、桑干河橫貫。屬于溫帶大陸性季風(fēng)氣候，四季分明，年平均降水量461.2mm，平均氣溫為6.9℃；土壤類型以褐土、潮土、草甸土三類為主。主要樹(shù)種有油松（Pinustabuliformis）、銀杏、國(guó)槐、白蠟、新疆楊、垂柳、五角楓、金葉榆（Ulmuspumila）、金葉女貞（Ligustrumvicaryi）、紫葉小檗（Berberisthunbergii）等。

2研究方法

2.1采樣與顆粒物滯納量測(cè)定

試驗(yàn)選取北方綠化常用的銀杏、垂柳、新疆楊、白蠟、國(guó)槐、五角楓等6種闊葉樹(shù)種。樣樹(shù)的基本信息見(jiàn)表1。

在闊葉樹(shù)的生長(zhǎng)季4—10月，每個(gè)樹(shù)種選擇3株樣樹(shù)（遇見(jiàn)雨天，后延3天采樣），分別在樹(shù)冠的上、中、下3個(gè)部位，以及東、南、西、北4個(gè)方向各采集3片葉片，采樣后帶回實(shí)驗(yàn)室利用氣溶膠再發(fā)生器（QRJZFSQ—Ⅱ）對(duì)PM10和PM2.5滯納量進(jìn)行測(cè)定，每月3次重復(fù)。

葉片顆粒物滯納量計(jì)算公式如下：

Q=M×LAI×0.1×KM=m/A

式中：Q為林地顆粒物滯納量（kg.hm-2.a-1）；M為單位葉面積顆粒物滯納量（μg.cm-2）；LAI為葉面積指數(shù)；0.1為單位轉(zhuǎn)化系數(shù)；K為年洗脫次數(shù)；m為放入氣溶膠再發(fā)生器中葉片顆粒物滯納量（μg）；A為放入氣溶膠再發(fā)生器料盒中所測(cè)葉片的葉面積（cm2）。

2.2葉表面微形態(tài)結(jié)構(gòu)測(cè)定

試驗(yàn)選取PM2.5滯納量最大（垂柳）和最小（銀杏）的2個(gè)樹(shù)種，利用環(huán)境掃描電鏡觀察。以4月和10月兩個(gè)時(shí)間為代表，觀察葉表面特征差異。摘取試驗(yàn)樹(shù)種的部分葉片，將葉片包裹，防止擠壓，作為待測(cè)樣品。將樣品經(jīng)過(guò)噴金處理后，采用環(huán)境掃描電鏡觀察不同樹(shù)種的葉表面結(jié)構(gòu)和形態(tài)。

3結(jié)果與分析

3.1不同樹(shù)種葉片滯納PM10比較

不同樹(shù)種滯納PM10能力存在差異，由表2可知，4—10月單位面積平均每月PM10滯納量為1.31±0.68～1.58±0.55μg.cm-2，其中，五角楓滯納量最大，其次為白蠟和垂柳，銀杏最小。五角楓月平均PM10滯納量是銀杏的1.21倍。6種闊葉樹(shù)種月平均PM10滯納量之間差異不明顯。

從不同月份看，各月份平均PM10滯納量為1.12±0.56～4.43±0.66μg.cm-2，6種闊葉樹(shù)種滯納量為9月＞10月＞7月＞5月＞6月＞4月＞8月。9月和10月平均PM10滯納量顯著大于其他月份，9月是8月的4.54倍，10月是8月的4.30倍；5—7月PM10滯納量顯著大于8月，與4月差異不顯著；4月和8月之間無(wú)明顯差異。4月、5月、10月垂柳滯納量最大，6月、7月五角楓滯納量最大，8月白蠟滯納量最大，9月份新疆楊滯納量最大。

不同樹(shù)種每公頃每年P(guān)M10滯納量存在差異，由圖1可知，各樹(shù)種PM10滯納量為5.66±0.60～7.12±0.51kg.hm-2.a-1。其中，五角楓PM10滯納量最大，其次為白蠟，銀杏最小，五角楓是銀杏的1.28倍。

3.2不同樹(shù)種葉片滯納PM2.5比較

不同樹(shù)種PM2.5滯納量也存有一定的差異，由表3可知，單位面積平均每月PM2.5滯納量為0.35±0.21～0.54±0.21μg.cm-2，6種闊葉樹(shù)種PM2.5滯納量為垂柳＞五角楓＞白蠟＞國(guó)槐＞新疆楊＞銀杏，垂柳是銀杏的1.53倍，6種闊葉樹(shù)種之間差異不明顯。

從不同月份看，各月份平均PM2.5滯納量為0.20±0.08～0.73±0.07μg.cm-2，6種闊葉樹(shù)種滯納量為10月＞9月＞6月＞7月＞8月＞5月＞4月。其中10月PM2.5滯納量顯著大于4—9月，是最小的4月的3.65倍；9月顯著大于4-8月，是4月的2.90倍；6月、7月滯納量顯著大于4月、5月，與8月滯納量差異不顯著；4月、5月、8月之間無(wú)明顯差異。4月、5月、9月、10月PM2.5滯納量垂柳最大，6月五角楓滯納量最大，7月白蠟最大，8月白蠟與五角楓滯納量相同且最大，垂柳與新疆楊相同且最小。

不同樹(shù)種每公頃每年P(guān)M2.5滯納量也存在差異，由圖2可知，每公頃每年的PM2.5滯納量1.03±0.42～1.35±0.45kg.hm-2.a-1。其中，垂柳的PM2.5滯納量最大，銀杏最小，垂柳是銀杏的1.31倍。

3.3葉片滯納顆粒物與葉表形態(tài)特征的關(guān)系

葉片的微觀結(jié)構(gòu)包括氣孔密度、絨毛長(zhǎng)短、溝槽深淺等，這些因素能夠直接影響葉片表面滯納顆粒物能力[7]。試驗(yàn)選取PM2.5滯納量最大（垂柳）和最?。ㄣy杏）的兩個(gè)樹(shù)種，利用環(huán)境掃描電鏡觀察。由圖3可知，4月垂柳和銀杏的葉片表面有氣孔和溝槽分布，溝槽內(nèi)有顆粒物附著，銀杏葉片相比于垂柳更加光滑，氣孔分布較少；10月相比于4月，垂柳和銀杏葉片溝槽內(nèi)附著顆粒物數(shù)量均有所增加。垂柳相比于銀杏，葉片表面的氣孔密度較大，溝槽更多，粗糙程度更大，并且對(duì)比兩個(gè)月份及平均大氣顆粒物滯納量，垂柳滯納大氣顆粒物能力明顯優(yōu)于銀杏。

4討論

植物能夠有效滯納空氣中的顆粒物，凈化空氣，提高大氣質(zhì)量，但植物本身滯納大氣顆粒物的能力存在差異。本研究通過(guò)測(cè)定張家口4—10月6種常見(jiàn)闊葉樹(shù)種單位面積平均每月PM10滯納量為1.31±0.68～1.58±0.55μg.cm-2，平均每月PM2.5滯納量0.35±0.21～0.54±0.21μg.cm-2，其中PM10滯納量最大的是五角楓，PM2.5滯納量最大的是垂柳，滯納PM10能力最強(qiáng)的樹(shù)種和滯納PM2.5能力最強(qiáng)樹(shù)種并不完全一致，這與趙云閣等[8]研究北京常見(jiàn)綠化樹(shù)種滯納顆粒物能力所得出的樹(shù)種對(duì)不同粒級(jí)的顆粒物滯納能力存有差異這一結(jié)論相吻合，但是與趙云閣等[8]研究中相同闊葉樹(shù)種滯納顆粒物能力排序規(guī)律有所不同，這可能是因?yàn)椴杉瘏^(qū)域的海拔、顆粒物質(zhì)量濃度、樹(shù)種生長(zhǎng)狀況不同造成的差異。

葉片表面微結(jié)構(gòu)形態(tài)與大氣顆粒物附著程度有著對(duì)應(yīng)關(guān)系[9]。本研究通過(guò)掃描電鏡觀察植物葉片發(fā)現(xiàn)，銀杏葉片相比于其他闊葉樹(shù)種較為光滑，表面毛孔較少，溝槽起伏程度較小，其大氣顆粒物滯納量也為最??；垂柳葉片粗糙程度較大，其大氣顆粒物滯納量較大，因此得出植物葉片粗糙程度越大，其滯納大氣顆粒物能力越強(qiáng)的結(jié)論，這與魯紹偉等[3]、魏文俊等[10]觀點(diǎn)一致。

不同時(shí)間的樹(shù)木生長(zhǎng)狀況、天氣條件也會(huì)影響植物的顆粒物滯納量。本研究表明，闊葉樹(shù)種不同月份PM10滯納量為9月＞10月＞5月＞7月＞6月＞4月＞8月，PM2.5滯納量為10月＞9月＞6月＞7月＞8月＞5月＞4月?？梢钥闯?，4月、8月大氣顆粒物滯納量較小，9月、10月納量較大，這是因?yàn)?月時(shí)樹(shù)木處于展葉期，多為幼嫩枝葉，滯納顆粒物能力有限；8月是雨季，降雨頻繁，

沖刷掉葉片上滯納的顆粒物，故8月滯納量較少；9月、10月進(jìn)入秋季，大氣中PM10和PM2.5質(zhì)量濃度上升，故滯納量較大。這與孔令偉[11]研究發(fā)現(xiàn)秋季大氣顆粒物滯納量要大于春夏兩季的結(jié)論一致。

5結(jié)論

北方闊葉樹(shù)種4—10月單位面積平均每月PM10滯納量為1.31±0.68～1.58±0.55μg.cm-2，6種闊葉樹(shù)種PM10滯納量為五角楓＞白蠟＞垂柳＞國(guó)槐＞新疆楊＞銀杏，差異不顯著；PM2.5滯納量為0.35±0.21～0.54±0.21μg.cm-2，排序?yàn)榇沽疚褰菞鳎景紫灒緡?guó)槐＞新疆楊＞銀杏，差異不顯著。闊葉樹(shù)對(duì)大氣顆粒物滯納量9月、10月最大，4月、8月較小。每公頃不同樹(shù)種每年P(guān)M10滯納量以五角楓最大，PM2.5滯納量以垂柳最大，銀杏均為最小。從植物凈化大氣顆粒物角度出發(fā)，園林綠化闊葉樹(shù)種應(yīng)優(yōu)先選擇五角楓和垂柳。

參考文獻(xiàn)：

[1]BECKETTKP，F(xiàn)REER-SMITHPH，TAYLORG.Effectivetreespeciesforlocalairqualitymanagement[J].Arboricult，2000，26（1）：12-19

[2]王兵，王曉燕，牛香，等.北京市常見(jiàn)落葉樹(shù)種葉片滯納空氣顆粒物功能[J].環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)，2015，36（6）：2005-2009

[3]石輝，王會(huì)霞，李秧秧.植物葉表面的潤(rùn)濕性及其生態(tài)學(xué)意義[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2011，31（15）：4287-4298

[4]魯紹偉，蔣燕，李少寧，等.北京西山綠化樹(shù)種PM2.5吸附量及葉表面AFM特征分析[J].生態(tài)學(xué)報(bào)，2019，39（10）：3777-3786

[5]余新曉，倫小秀，張振明，等.森林植被對(duì)PM2.5等顆粒物的調(diào)控機(jī)制與評(píng)價(jià)[M].北京：科學(xué)出版社，2016

[6]吳翠蓉，江波，張露，等.杭州8種綠化樹(shù)種滯納TSP和PM1、PM2.5、PM10的效應(yīng)研究[J].浙江林業(yè)科技，2020，40（5）：13-20

[7]張維康，王兵，牛香.不同樹(shù)種葉片微觀結(jié)構(gòu)對(duì)其滯納空氣顆粒物功能的影響[J].生態(tài)學(xué)雜志，2017，36（9）：2507-2513

[8]趙云閣，魯笑穎，魯紹偉，等.北京市常見(jiàn)綠化樹(shù)種葉片秋季滯納不同粒徑顆粒物能力[J].生態(tài)學(xué)雜志，2017，36（1）：35-42

[9]李少寧，魯紹偉，劉斌，等.北京主要綠化樹(shù)種葉表面微形態(tài)與PM2.5吸滯能力[J].中南林業(yè)科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2017，37（8）：98-107

[10]魏文俊，王兵，牛香.葉片微觀結(jié)構(gòu)變化對(duì)其顆粒物滯納能力的影響[J].環(huán)境科學(xué)，2020，41（7）：3136-3147

[11]孔令偉.北京市大興區(qū)PM2.5質(zhì)量濃度變化特征及樹(shù)種阻滯功能[D].哈爾濱：東北林業(yè)大學(xué)，2015

收稿日期：2023-01-10

基金項(xiàng)目：國(guó)家林業(yè)和草原局“退耕還林工程生態(tài)效益監(jiān)測(cè)與評(píng)估”專項(xiàng)

作者簡(jiǎn)介：張鶴（1989-），男，河北圍場(chǎng)人，大學(xué)，工程師，從事森林經(jīng)營(yíng)與管理研究，E-mail：196704796@qq.com