北京市主要树种滞纳空气颗粒物功能研究
: 近几年,空气污染已成为我国主要的环境问题,对国民生产生活造成了严重危害。
在我国许多大中城市,如何防治和治理雾霾已成为科技人员、政府官员、公众最为关心的环境问题。
目前,关于如何防治、治理雾霾以及降低空气颗粒浓度,成为科学研究的热点和难点。
其中主要一条途径是通过植物的滞纳作用来防治和治理雾霾,植物不仅可以增加地表粗糙度、降低风速,加快空气中颗粒物沉降速率,而且还可以凭借其硕大的叶冠层、巨大的叶表面及其表面结构滞纳空气中的颗粒物,特别是PM25颗粒物,以致减少空气中颗粒物浓度,起到治污减霾,净化空气,提高环境质量的功能。
本文通过颗粒物再悬浮法、分布式测算方法,利用气溶胶再放生器、冠层分析仪、扫描电镜、原子力显微镜,分析了北京市主要树种在不同时间段、不同地点下滞纳空气颗粒物功能,特别是对TSP、PM10、PM2.5的滞纳能力,同时研究了北京森林植被对空气颗粒物的净化功能。
主要研究结果如下:1)利用颗粒物再悬浮法,对北京市主要树种叶片滞纳空气颗粒物能力大小进行了定量化,结果发现检测树种中,针叶树种的叶片平均滞纳颗粒物(TSP、PM10和PM25)的能力大于阔叶树种,在针叶树种侧柏(Platycladus orientalis)油松(Pinus tabuliformis)、雪松(Cedrus deodara)的滞纳能力最大。
在阔叶树种,银杏、栾树、蒙栎、刺槐、毛白杨叶片滞纳量最小。
在树种叶片所滞纳的颗粒物种,主要滞纳粒径小于PM1o的颗粒物,占总颗粒物(TSP)的58.74%~92.82%。
而在PM1o颗粒物中,叶片表面滞纳的细颗粒物(Dp2.5μm)对粗颗粒物(Dp≤10μm)的贡献率则因树种而异,细颗粒物(即PM25)所占的比例为16.90%-63.75%,其中油松、圆柏、旱柳、五角枫和蒙栎较高,而毛白杨、银杏等树种最低。
但是观测树种滞纳PM25能力随时间变化而没有出现规律性;通过对叶片表面AFM结构观测发现,叶片表面微结构(绒毛长短、气孔密度、有无分泌油脂、粗糙度等因素)对叶片滞纳颗粒物能力有着至关重要的影响。
3)在不同的地点(五环和植物园),相同树种的滞纳颗粒物能力存在显著区别,五环周围的树种叶片单位叶面积滞纳PM10能力要高于植物园的,而相同树种叶片单位叶面积滞纳PM2.5则无明显差异;通过扫描电镜发现,在不同地点下,叶片结构发生了重要的适应性变化,相对于植物园,在五环周边植物叶片外表皮细胞收缩,叶片表皮纹理变的更加粗糙,气孔频度和绒毛长度增加。
4)根据北京市第七次森林资源调查数据,在现有森林面积的情况下,北京市森林总共能够滞纳TSP为451.28万kg/a,其中滞纳PM10为274.13万kg/a,PM2.5为107.60万kg/a,PM1.0为15.99万kg/a。
在计算不同林龄单位面积滞尘量中发现,针叶树种中,成、过熟林滞尘量大于中龄、成熟林,大于幼龄林,而阔叶树种,中、成熟林滞尘量大于成、过林、大于幼龄林。
最后并根据研究结果与北京市森林资源特点,提出了北京市树种优化及造林建议。