城市植物滞尘的研究现状与展望_庞博

收稿日期:2009-01-03

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基因项目:本文属于国家自然科学基金项目5城市典型绿化树种叶面尘特性及生理生态响应6(30771710)部分成果。

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通讯作者

文章编号:1002-2724(2009)02-0126-05

城市植物滞尘的研究现状与展望*

庞 博,张银龙**,王 丹

(南京林业大学森林资源与环境学院,江苏南京210037)

摘要:粉尘污染已成为影响城市环境的主要问题之一。城市绿化对区域粉尘污染有较好的净化作用,绿化植物更是有粉尘过滤器之称。本文主要从植物滞尘能力、粉尘对植物生理生态影响以及叶面尘研究三个方面,系统阐述了城市植物滞尘研究的现状,并对今后的研究方向进行了展望。

关键词:城市植物;粉尘污染;植物滞尘

中图分类号:X173 文献标识码:A

The present and further research of dust -retention by unban plants

P ang Bo ,Zhang Y inlo ng *,W ang Dan

(College o f Fo rest Resources and Env ir onment,Nanjing Fo rest U niv ersity ,N anjing210037,China)

Abstract:Dust po llut ion has become o ne of the major pr oblems that impact unban enviro nment.U r ban gr eening hav e a go od purification effect on reg ional dust pollutio n,g reen plants ar e ev en being called dust filter.T his paper summar ized the pr esent status of dust-retentio n research from three aspects,plants-retentio n ability,the phy siolog ical and eco log ical influence of dust on plant and the foliar dust study,then bro ug ht for war d the key points and dir ect ions of further resea rch.

Keywords:ur ban plants,dust pollutio n,dust-r et entio n

一直以来,大气污染都是许多国家和地区面临的重要环境问题[1]。伴随城市化进程的加快,大气污染中的粉尘污染日益被人们所重视。城市粉尘来源广泛,成分复杂,是在大气飘尘、降尘、地面扬尘等各种尘源的共同作用下形成的。在各种粉尘颗粒物中,PM10(空气动力学直径Dp <10L m 的颗粒物)已被证实是危害人类健康的最主要物质;PM 2.5(Dp < 2.5L m)因能够进入人体肺部导致肺泡发炎

而被认为具有更大的危害性[2~3]

,而当粉尘颗粒中含有铅、汞、镉等金属元素及其氧化物时,其生物有效性则更高。鉴于粉尘极大的危害性,如何有效控制粉尘污染已成为改善城市空气质量急需解决的一个问题。

城市绿化是城市生态系统中具有重要自净功能的组成部分,在改善环境质量,维护城市生态平衡和美化景观方面的作用十分突出。植物作为城市绿化的主体,对一定范围内空气中粉尘有净化作用,植物叶片不仅因其表面特性对颗粒物有吸附或附着作用,而且经过雨淋会重新滞尘,因此通过城市绿化降低粉尘,减弱粉尘对人体健康的危害具有重要意义[4~5]。

根据植物滞尘能力、粉尘对植物的生理生态影

响以及叶面尘研究三个方向,本文首先综述了近几

十年来国内外关于植物滞尘的研究进展,然后经过论证分析,就植物滞尘今后的研究提出建议。

1 植物滞尘能力研究

植物滞尘能力研究是目前国内学者研究植物滞尘的主体部分,也是研究相对较成熟的部分。植物滞尘能力最初被定义为单位叶面积在单位时间内滞留的粉尘量,顾名思义,有关植物滞尘能力的研究大都围绕滞尘量而展开,不同的主要是滞尘量的主体、所选择的影响滞尘量的因素。

1.1 不同研究主体下的滞尘量研究

环境科研人员通常以单叶滞尘量为基础,进而推算整株树木、小范围绿地乃至整座城市的植物滞尘量。

刘艳等[6]

对石河子市绿化适生树种滞尘能力进行了研究,采用重量法计算了单叶滞尘量。齐淑艳等[7]

对沈阳市有代表性的24种绿化树种的滞尘能力进行了研究,得出云杉林每年每公顷可滞尘32t,松林36.4t,山毛样68t 。柴一新等[8]对哈尔滨市28个树种进行滞尘测定,发现常绿针叶树种中,红皮云杉、杜松是优良的滞尘树种;落叶阔叶树种中,银中

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126#山东林业科技 2009年第2期 总181期 SHA NDON G FOREST RY SCIEN CE AN D T ECH NOL OGY 2009.No.2

杨、金银忍冬、山桃稠李是优良的阔叶滞尘树种。

周志祥等[9]应用景观生态学原理和对比分析方法,不仅分析了不同层片的滞尘能力,而且结合绿量,对武钢厂区绿地的日/年滞尘量分别进行了估算。张新献[10]估算出北京近郊区居住区绿地总滞尘量为2170t。赵勇[11]通过计算得出郑州全市植物年滞尘量达到9846.38t,并采用相关指标和评价分级方法,将植物的滞尘能力划分为5级。

通过分析发现,伴随滞尘量研究主体由叶到树再到区域绿地的变化,并且由于城市绿地的总滞尘能力是城市绿地生态效益的主要体现,有关城市绿地滞尘总量的估算将成为今后研究的主方向,这对城市合理绿化及发展具有重要意义。

1.2不同影响因素下的滞尘量研究

影响植物滞尘的因素非常多,如不同时间季节、不同地点、不同气象条件、植物的不同配置方式、树木的不同高度都会改变植物的滞尘能力。

陈玮等[12]研究发现在东北地区一年中,针叶树种以冬季和春季两季的滞留污染物的质量浓度最大,秋季的最小,并且变化的趋势很明显。王蕾等[13]研究表明,春季叶面颗粒物附着密度大多数时间低于冬季,且随降雨、大风、沙尘等天气状况交替出现密度随之变化,此外,树种叶面部分颗粒物附着牢固,不能被中等强度15m m降雨冲掉,5~6级大风也不会使叶面颗粒物附着密度减少。粟志峰等[14]采集降尘样品,同时监测大气颗粒物,以此说明不同绿化形式的减尘效果,且研究表明街道绿地应以稠密乔木型和乔木加灌木加花草型为首选,同时树木郁闭度,覆盖率也影响减尘效果。高金辉等[15]比较了开敞环境与封闭环境下植物的滞尘量,并对同株植物叶片进行纵向不同高度滞尘量比较,发现由于树木位于道路两旁,车辆行人繁多,造成路面较大程度的二次扬尘,导致/低0位滞尘量明显高于/高0和/中0位。

目前,叶表面微观结构也逐渐成为影响植物滞尘能力的重点考虑因素。王蕾等[16]测定了北京市11种园林植物叶面颗粒物附着密度,利用环境扫描电镜观察比较了各测试树种叶表面微形态,结果表明,植物主要通过叶片上表面滞留大气颗粒物,上表面滞留的大气颗粒物数量约为下表面的5倍;叶片上表面滞留大气颗粒物能力由高到低的微形态结构依次是沟槽>叶脉+小室>小室>条状突起。李寒娥等[17]测定了佛山市15种主要城市绿化植物滞尘能力,研究发现,不同植物滞尘能力的差异与叶片的表面特性(皱纹、粗糙、绒毛、油脂等)及其湿润性有密切关系,滞尘量的多少与树冠总叶面积、枝干分枝角度、树冠形状等也有关。

对以上研究进行论证,发现环境科研人员对影响植物滞尘量因素的关注,逐渐由宏观向微观转化。其中,结合叶表面微观结构分析植物的滞尘能力,已成为深入研究植物滞尘机理的一个重要途径。并且,在实际的城市绿化工作中,我们注意到植物种类的不同以及其所处环境的差异,导致滞尘量各不相同,因此,因地制宜地选取并优化适合当地的滞尘树种,合理配置,形成良好的绿化层次,才能使植物的滞尘能力发挥出最佳效果。

2粉尘对植物的生理生态影响研究

研究粉尘对植物生理生态的影响,是回答植物怎样滞尘这个问题的前提,它从植物对粉尘的响应这个角度,分析植物通过哪些生理活动参与了滞尘,探寻植物叶片对粉尘的耐受点,这也为如何优化选择城市树种提供了依据。可以说研究粉尘对植物生理生态的影响,是利用植物控制颗粒物污染研究的重要组成部分,同时也是植物滞尘研究难度较大的部分,因为城市绿化树种处于一个开敞环境之中,包括粉尘颗粒在内的各种污染物都会对其生长产生影响,所以很难建立起独立的植物与颗粒物之间的影响机制。

国外学者该领域开展研究较多,国内研究几乎处于空白。上世纪70年代,国外就开始了颗粒物污染对植物生理生态影响的研究。这个时期侧重于研究石灰石粉尘对植物叶子、生长高度和群落[18]的影响,也涉及到植物生理生化的日光合作用、气孔扩散阻力等。Jeffrey[19]第一次评估了粉尘沉积对树林群落结构与组成的长期影响,Gale[20]则运用航片对照研究实际树种分布,并指出22年间,树种的数量、分布及其树种类型的分布都没有变化,而Gyala Borka[21]研究发现路尘使植物叶温升高,且影响预期植物生产力。

在80年代进行的颗粒物污染对植物生理生态的影响研究中,除了延续了70年代对植物生长、高度的研究,更深入进行了叶表面结构和形态特征[22]、花穗、种子产量[23]等研究。重点侧重于粉尘对植物生理生化的研究,包括叶片色素含量、呼吸作用、水利用、蒸腾作用、气孔导度和过氧化氢酶活性等。T ho mpson等[24]测得上叶面粉尘污染呈现阴影效应,下叶面粉尘污染为扩散阻力,二者共同降低植物光合作用。

自上世纪90年代以来,国外研究者对该领域开展了更加细致的研究,并发表一些研究成果。如叶片上的粉尘会堵塞气孔[25],降低光合活性辐射[26],

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山东林业科技庞博等:城市植物滞尘的研究现状与展望2009年第2期