武汉市15种阔叶乔木滞尘能力与叶表微形态特征

以武汉市15种常见的阔叶乔木为研究对象,通过3级滤膜过滤法测定了各乔木单位叶面积滞留不同粒径颗粒物(TSP、PM_(10)、PM_(10)、PM_(2.5))的质量,并通过扫描电镜观察比较了15种乔木的叶表面微形态结构,分析了微形态对植物滞尘能力的影响。结果表明:15种乔木单位叶面积的滞尘量存在显著差异(P0.05),综合滞尘能力最强的植物为二球悬铃木、桂花和石楠,除以上3者外,女贞和广玉兰分别具有较强的滞留PM_(10)和PM_(2.5)的能力;加杨滞留TSP和PM_(10)的能力最弱,玉兰滞留PM_(10)和PM_(2.5)的能力最弱。各乔木单位叶面积滞留PM_(2.5)和PM_(10)的质量分别占总粉尘量的0.7%—8.9%和3.6%—33.9%。叶表面微结构观察表明,叶表面粗糙、褶皱较多,或被有蜡质层的植物有利于粉尘颗粒物的附着。相关性分析表明,植物单位叶面积的滞尘量与叶表面沟槽的宽度呈显著相关,上下表面沟槽宽度越小,越有利于细微颗粒物(PM_(2.5))的滞留,下表面沟槽宽度增加,有利于粉尘总颗粒物(TSP)的滞留。由此可见,叶表面粗糙度、蜡质含量和沟槽宽度等微形态结构是调控绿化树种叶片滞尘能力的重要因素,在武汉以治理大气粉尘污染为目标进行城市绿化时,可考虑选择二球悬铃木、桂花和石楠等滞尘能力强的树种。     

北京常见阔叶绿化植物滞留PM2.5能力与叶面微结构的关系

叶片是植物滞留大气颗粒物的主要载体,对城市环境质量的改善发挥着巨大作用。该文用洗脱法测定了北京市20种常见阔叶绿化植物单位叶面积滞留总悬浮颗粒物(TSP)及PM2.5(颗粒直径≤2.5μm)的质量,并利用扫描电子显微镜观察了叶表面的微结构,分析比较了20种道路绿化植物叶片去除TSP与PM2.5的能力,以探讨典型植物叶表面微结构特征对大气颗粒物拦截效果的影响机理。结果显示:(1)不同植物单位叶面积滞留TSP和PM2.5的量均存在显著差异,变化范围分别为0.40~3.44g/m2和0.04~0.39g/m2。(2)叶表面沟槽宽度的不同可能是不同植物滞留TSP和PM2.5差异的主要原因,沟槽宽度过宽和过窄均不利于叶片捕集颗粒物,且颗粒物滞留量随沟槽深度增加而增大。(3)气孔密度较大的叶片表面颗粒物滞留量较大。研究表明,灌木与藤本植物单位叶面积对TSP和PM2.5的平均滞留量均大于乔木;叶表面沟槽宽度为5μm左右时对PM2.5滞留量较大;悬铃木(Platanus acerifolia)、木槿(Hibiscus syriacus)和大叶黄杨(Buxus sinica)单位叶面积滞留TSP与PM2.5量与其他供试植物相比均较大。     

北京西山不同海拔油松林PM2.5浓度及叶片吸附量变化规律

以北京西山不同海拔梯度油松人工林为研究对象,对油松林PM_(2.5)浓度变化和叶片PM_(2.5)吸附量进行分析,并应用电子显微镜对不同海拔油松叶表面微形态特征进行观察,阐释叶片吸附PM_(2.5)差异。结果表明:随着海拔升高PM_(2.5)质量浓度逐渐降低,不同海拔油松林PM_(2.5)质量浓度日变化均呈典型的双峰曲线,7:00和19:00是一天的两个峰值,最小值出现在13:00—15:00左右;从不同月份看,不同海拔油松林PM_(2.5)质量浓度最高值出现在冬季的2月,最低值在8月;不同海拔油松林PM_(2.5)质量浓度全年均值为84 m((102.28±18.44)μg/m~3)110 m((94.18±18.34)μg/m~3)160 m((81.53±19.23)μg/m~3)230 m((75.39±15.71)μg/m~3);随着海拔升高单位叶面积PM_(2.5)吸附量逐渐减小,每升高50 m,单位叶面积PM_(2.5)吸附量降低23.25%,每公顷PM_(2.5)吸附量下降26.43%,不同海拔油松林每公顷PM_(2.5)吸附量全年均值为84 m((8.61±1.08)kg/hm~2)110 m((7.30±0.94)kg/hm~2)160 m((6.35±0.99)kg/hm~2)230 m((4.34±1.14)kg/hm~2);处于低海拔的油松叶表面较粗糙,气孔内部和周围聚集大量颗粒物,在叶面形态上更有利于吸附PM_(2.5),高海拔则相反。高海拔空气质量优于低海拔,低海拔的植物吸附颗粒物多于高海拔。研究结果可为城市造林和森林净化大气提供数据支持。     

不同径级白皮松滞留空气中颗粒物的特征

城市园林植物是去除大气PM_(2.5)等颗粒物的有效途径之一,但目前的研究主要集中于以单叶为主的微观尺度上,对于绿化树种选择和环境效益评价具有重要意义的单株尺度研究不足。本文以北京市3个不同污染环境中的白皮松为研究对象,通过叶面尘收集、叶微结构电镜观察、叶面积测定等方法,研究了不同胸径下的白皮松在单叶尺度和单株尺度上的滞尘特征。结果表明:白皮松单位叶面积的滞纳PM_(2.5)、PM_(10)和TSP的最大数量分别为0.15、0.29和0.97 g·m~(-2);胸径对单位叶面积滞留PM_(2.5)等颗粒物的影响不显著(P0.05);不同胸径白皮松叶表面的气孔大小较一致,气孔分布密度相近,且沟状突起分布均匀,没有显著差异;胸径对植物单株滞留量影响较大(P0.05),3个研究点的白皮松滞纳颗粒物水平较高的胸径多集中于12.7~25.5 cm;且单株植物对于PM_(2.5)、PM_(10)和TSP的最大滞尘量分别为5.77、12.88和43.08 g。白皮松的胸径对其叶的微结构影响较小,但显著影响冠幅半径、叶面积指数,使得胸径对单叶尺度上单位叶面积滞尘量的影响不显著,而在单株尺度上具有显著影响。     

大气颗粒物(PM2.5、PM10)对地表景观结构的响应研究进展

颗粒物PM_(2.5)、PM_(10)是近年来我国大气首要污染物,威胁环境和人类健康。地表景观结构直接或间接影响PM_(2.5)、PM_(10)浓度,了解其影响过程和机理对于改善生态环境具有重要意义。系统总结了国内外关于PM_(2.5)、PM_(10)对地表景观结构响应的研究成果,指出研究中出现不确定性的可能影响因素,并对今后的发展方向进行展望。得出基本结论:(1)地表景观类型的构成及其格局显著影响大气颗粒物浓度,对PM_(2.5)、PM_(10)起到"源"和"汇"的作用。(2)地表景观结构引起局地气候变化并影响颗粒物的迁移转化,但其影响过程和机理复杂,研究结论并不明确。(3)颗粒物浓度和地表景观数据主要通过实际监测或遥感处理方法获得,但因为获取方法、监测点微观环境及遥感影像等因素影响,导致数据具有不确定性,加上时空尺度相对应的复杂性,大大限制了地表景观结构与PM_(2.5)、PM_(10)响应关系的研究进展,是未来要突破的难点。(4)PM_(2.5)、PM_(10)对地表景观结构响应的区域时空差异及过程,局地小气候变化对颗粒物浓度的影响过程和强度,主要景观类型尤其是水体、湿地景观对大气颗粒物浓度的影响过程、机理与贡献程度等是未来需要关注的方向。     

基于城市绿地滞尘模型的上海市绿色空间滞留PM2.5功能评估

绿色空间对大气颗粒物有一定吸收滞留作用,是改善空气环境质量与维护城市生态安全的重要区域。该文基于高分2号卫星影像识别2017年上海市绿色空间,并利用城市绿地滞尘模型,结合上海市降水、风速等气象数据与空气质量监测数据,评估了绿色空间滞留PM_(2.5)功能及其差异。结果表明:2017年上海市绿色空间面积3354 km~2,可滞留PM_(2.5) 3533 t,约合单位面积滞留PM_(2.5) 10.5 kg hm~(-2) a~(-1)。从绿色空间类型来看,林地滞留PM_(2.5)能力最强,可达20.2 kg hm~(-2) a~(-1),远高于草地9.1 kg hm~(-2) a~(-1)和农田8.7 kg hm~(-2) a~(-1)的滞留能力。从季节差异来看,绿色空间夏季滞留PM_(2.5)能力最高,然后依次为秋季、春季和冬季。从植被分布格局来看,林草地和农田吸滞PM_(2.5)的能力随植被盖度的增加而提高。在区域差异上,崇明区绿色空间滞留PM_(2.5)能力最高,其余地区呈现出中心城区低、周边高的趋势。为此建议上海市重点优化中心城区的绿色空间格局,增植立体绿化与高滞尘能力树种。     

模拟降雨对常绿植物叶表面滞留颗粒物的影响

降雨能够冲洗植物表面滞留的颗粒物并将其带入土壤中,使植物表面恢复滞尘能力。本文采用人工模拟降雨,以木犀(Osmanthus fragrans)、海桐(Pittosporum tobira)、女贞(Ligustrum lucidum)、石楠(Photinia serrulata)、荷花玉兰(Magnolia grandiflora)和白皮松(Pinus bungeana) 6种常绿植物为研究对象,选取60和90 mm·h~(-1)两个雨强,历时60 min,从不同粒径颗粒物(被孔径10μm滤膜截留的颗粒物,标记为PM_(10);通过孔径10μm滤膜而被2.5μm截留的颗粒物标记为PM_(2.5～10);通过孔径2.5μm滤膜的颗粒物标记为PM_(2.5))的洗脱率、滞留颗粒物阈值、建立拟合关系3个方面阐述了降雨和颗粒物之间的动态关系。结果表明:降雨对叶面各粒径颗粒物均有明显的洗脱作用,PM、PM_(10)、PM_(2.5～10)和PM_(2.5)的洗脱率分别为54.55%～95.07%、49.83%～96.00%、63.15%～93.63%和75.80%～91.84%;且90mm·h~(-1)雨强对PM和PM_(10)的洗脱率较60 mm·h~(-1)高(P0.05);降雨强度对PM_( 10)的洗脱率影响显著,对于PM_(2.5～10)和PM_(2.5)的影响不明显; 6种植物滞留PM和PM_(10)的阈值由大到小为白皮松女贞荷花玉兰石楠海桐木犀;降雨初期,叶表面颗粒物洗脱率随降雨历时先急剧上升,随后趋于平稳;降雨量与颗粒物洗脱率有良好的拟合关系,随着降雨量的增大,颗粒物的洗脱率呈对数升高,并且在降雨初期30 min内颗粒物洗脱率上升较快,随后上升趋势趋于平缓。     

贵州某燃煤电厂周边春季大气颗粒物的汞污染特征

为分析燃煤电厂周边不同粒径大气颗粒物及其中汞的污染特征,于2017年春季对贵州某燃煤电厂周边TSP、PM_(10)、PM_(2.5)进行样品采集,应用冷原子荧光汞分析仪对颗粒物中汞的浓度进行测定。结果表明:TSP、PM_(10)、PM_(2.5)的体积浓度范围分别为83.7~162、65.2~130、43.6~87.1μg·m-3,超标率分别为0、5.63%、25.7%。汞的体积浓度(Cv(Hg))分别为68.5~102、58.9~84.9、51.4~80.9 pg·m~(-3);汞的质量浓度(Cm(Hg))分别为571~810、627~913、693~1083 ng·g~(-1);从空间分布看,上风向颗粒物样品中汞浓度低于下风向,主导风向高于非主导风向,主要受当地风向和采样点位置影响。汞在颗粒物中的PM_(2.5)/PM_(10)和PM_(10)/TSP值分别为67.5%~95.2%、83.1%~98.8%,明显高于其相应的颗粒物质量浓度比值,表明汞主要在细颗粒物中富集。     

基于ENVI-met的城市道路绿地植物配置对PM2.5的影响研究

随着城市化的快速发展,大气污染尤其细颗粒物(PM_(2.5))已成为制约城市环境的重要因素,相关研究表明,在众多的PM_(2.5)来源中道路交通是在其中的重要来源之一,而道路绿地植物群落能够消减来自道路的PM_(2.5)。运用场地观测和ENVI-met模拟相结合的方法探讨城市道路绿地植物群落对PM_(2.5)的影响,分析仅有乔木(i)、乔木+树篱(ii)、乔木+树篱+灌木(iii)3种模式下的植物群落配置对PM_(2.5)的影响,揭示绿地植物群落的长度、宽度、高度和LAI对PM_(2.5)的影响。结果表明:(1)场地观测中的道路绿地植物群落的3种配置模式对PM_(2.5)的消减率分别是iii(14.2%)ii(12.9%)i(9.2%)。(2)绿地中植物的种类、绿地宽度、绿地植物的叶面指数等要素对消减作用起正面作用,高度和长度起负面作用。(3)绿地的长度的一定量的减少可以在绿地后方形成一个宽度约为绿地长度80%的、随着与绿地的距离的增加而宽度递减的较绿地长度更长环境PM_(2.5)浓度更低的低谷区,但其他没有绿地的空间的PM_(2.5)浓度会加重。(4)绿地高度的增加会迫使PM_(2.5)向更高的空间运动。     

降雨对北方城市5种典型城市绿化树种叶面滞尘的影响

城市树木和森林植被净化大气颗粒污染物的功能受到了广泛的重视,但由于受多种植被特征与环境因素的影响,定量评价城市植被净化大气颗粒污染物功能非常困难。研究了不同降雨条件下大叶黄杨、银杏、栾树、五角枫、杜仲5种我国北方城市绿化典型树种叶面滞尘量的变化特征。在选定的样树冠层分上、中、下3层和东、南、西、北4个方向,采集成熟叶片,采用刷洗样本叶表,抽取水样及分级抽滤并烘干称重的方法,测定这5种树种降雨后12d(夏季累积滞尘量)、14mm降雨后(小雨)、29mm降雨后(中雨)以及室内模拟降雨30mm/h(15mm雨量)后叶片表面不同粒径大气颗粒污染物的滞留量。研究结果表明:降雨对不同粒径颗粒物去除能力有较大差异,除银杏以外,PM10以上颗粒物更容易去除;小雨对颗粒物的冲刷能力有限;中雨可以冲刷掉50%以上总颗粒物;室内模拟强降雨可以冲刷掉90%以上颗粒物,随着降雨增大,各粒径颗粒物随之冲刷量增加;同时叶表结构对抗冲刷能力有显著影响,革质叶片更容易滞尘及冲刷,绒毛结构滞尘能力较低,抗冲刷能力较强;北方大叶黄杨具有综合去除空气中颗粒物优势(小雨TSP冲刷量为(775.06±33.99)mg/m~2),银杏具有去除细颗粒物优势(中雨PM_(2.5)冲刷量为(426.55±40.83.99)mg/m~2)。     

基于实地监测的城市林木调控PM2.5能力研究

随着城市的不断扩张,PM_(2.5)污染凸显,引起广泛关注。研究表明,城市林木为城市环境提供了重要的生态保障,在调控、缓解、降低城市PM_(2.5)污染危害等方面发挥极其重要的作用,通过筛选树种、优化配置结构、提高林木质量等方面进行城市林木前瞻性布局。然而,结合前期研究基础如何进一步深入研究并研究突破城市林木调控PM_(2.5)污染机制与机理,实现调控PM_(2.5)效应的最大化、最优化,依然是一个亟待解决的难题,这迫切需要在多尺度、多维度进行调控PM_(2.5)效应研究,并在不同尺度、不同维度进一步进行结合、延伸。对基于实地监测的城市林木调控PM_(2.5)能力研究现状相关文献进行归纳总结,并从林木单位叶面积与形态特征、配置结构特征、气象条件以及其他因素等方面归纳城市林木调控PM_(2.5)机制,同时从城市林木调控PM_(2.5)效应的时间变化特征、水平距离和垂直变化特征、内外变化特征等方面总结城市林木调控PM_(2.5)时空特征。最终提出研究城市林木调控PM_(2.5)效应目前存在的主要问题以及未来研究展望。     

寒地校园植物群落对大气细颗粒物浓度的消减作用

近年来随着我国城市的快速发展，空气污染作为城市生态环境破坏的首要问题日益严重。因此探究城市绿地中的植物群落是否能够消减大气细颗粒物浓度及其变化特征成为公众和学者广泛关注的焦点。选取位于寒地城市哈尔滨的东北林业大学作为研究对象，通过对校园PM_2.5浓度进行测定和校园植物群落进行调查，定量地分析不同植物群落对PM_2.5浓度的消减作用、PM_2.5浓度的时间变化规律、PM_2.5浓度与温度和空气相对湿度之间的关系。结果显示：（1）PM_2.5浓度日变化呈"双峰单谷"型，早晚偏高；季节变化是夏季PM_2.5浓度最低，秋季PM_2.5浓度最高。（2）不同结构的植物群落对大气细颗粒物的削减效果略有差异，乔灌草配置型绿地的PM_2.5消减率为30.30%，消减效果最佳；乔草和灌草的PM_2.5消减率分别为14.30%和7.77%，消减效果较差。（3）PM_2.5浓度与温度呈负相关关系，与空气相对湿度呈正相关关系。     

大庆市6种绿化树种对SO2、NO2的消减及滞尘效应

城市森林在吸收、滞留大气污染物,改善城市生态环境方面具有重要意义。以大庆市6种常见绿化树种为研究对象,采用水洗-滤膜法和熏气试验探究不同树种对总悬浮颗粒物(TSP)、大颗粒物(PM_>10)、粗颗粒物(PM_3—10)和细颗粒物(PM_1—3)的滞留规律以及对大气中SO₂、NO₂的消减效果。研究结果表明：(1)不同树种的滞尘能力差异显著(P<0.05),对TSP的滞留量从大到小依次为：油松(3.82±0.40)g/m²>红瑞木(1.45±0.12)g/m²>紫丁香(1.22±0.17)g/m²>梣叶槭(1.21±0.13)g/m²>大叶杨(0.93±0.17)g/m²>旱柳(0.54±0.14)g/m²;(2)树种间对不同颗粒物的滞留量具有显著差异(P<0.05),供试树种对不同粒径颗粒物滞留的质量占比表现...     

粤港澳大湾区PM2.5时空分布特征及其与气象要素的关系

细颗粒物（PM_2.5）污染不仅是现代社会城市化进程中的痛点,也是城市大气环境研究不可忽略的重要焦点。粤港澳大湾区作为世界级城市群,既是城市区域经济社会文化发展的重要体现,更是国家区域发展战略的重要构成与政策实施落脚点,其生态环境的优劣尤其受瞩目。对1999-2016年大湾区地表PM_2.5浓度栅格数据集进行了时空分布特征分析,其中空间自相关分析选取莫兰指数（Moran''I指数）作为度量;并利用多元线性回归模型探讨研究区内PM_2.5与气象要素之间关系。结果表明：粤港澳大湾区1999-2016年历年PM_2.5浓度呈先增加后减小的趋势,2008年为时间拐点,该时间节点之后空气质量显著提高,且1999、2009、2016三年,年平均PM_2.5浓度相似值趋于聚集分布。冷热点分析结果表明：热点区域集中于湾区行政核心区域范围内;冷点集中于核心边缘区域,空气质量较优。利用皮尔森相关分析最终筛选出实际蒸散量（aet）、太阳辐射（srad）、最低温度（tmmn）、蒸汽压（vap）、饱和水汽压差（vpd）、风速（ws）等6个气象因子,利用回归分析判断影响PM_2.5浓度时空分布的显著因子。结果表明：本研究区太阳辐射与PM_2.5浓度关系呈负相关,该结果与其他城市相关研究有较大差异,最小温度与PM_2.5浓度呈正相关,风速与PM_2.5浓度呈负相关,饱和水气压差与PM_2.5浓度呈正相关。     

Heavy Metal Content in PM2.5 Air Samples Collected in the Metropolitan Area of Monterrey,México

The air PM_2.5 concentration and its heavy metal content (Fe, Pb, Mn, Ni, As) were measured in the Metropolitan Area of Monterrey, Méxicoin Mexico, an area that is characterized by both very active and diverse industrial activity and intense highway traffic and industrial activity. The 24-h PM_2.5 samples were collected in two different zones during a 1-year-long measurement program (February 2008–February 2009). The year PM_2.5 average was above 15 μg/m³ exceeding Mexican and international standards. The difference of PM_2.5 in each zone was not statistically significant. The greatest metal content was for iron, followed by lead, manganese, nickel and arsenic. The difference in metal content for Pb, Mn, and As was statistically significant.     

No heat-stimulated germination found in herbaceous species from burned subtropical grassland

The inverse relationship between numbers of stomata (stomatal frequency) on tree leaves and ambient CO₂ concentration is increasingly applied for reconstructing past atmospheric CO₂ levels. The abundance of leaf remains of Quercus robur in Holocene peat and lake deposits in Europe makes this species potentially suitable for high-resolution stomatal frequency analysis. In order to quantify the CO₂ responsiveness of the species, the behavior of the stomatal index for Q. robur during the current anthropogenic CO₂ increase is determined on the basis of buried, herbarium and modern leaf material from the Netherlands. The stomatal index (SI), expressing the ratio of the number of stomata in a given area divided by the total number of stomata and other epidermal cells in that same area, is used in order to minimize influences on stomatal frequency of environmental conditions other than CO₂. The sigmoid SI response pattern recorded for Q. robur resembles that of the closely related species Q. petraea, although there is a difference in the timing of the response limitation of the two species to increasing atmospheric CO₂. For calibration purposes only the linear phase of the sigmoidal response curve is taken into consideration in the presented CO₂ response model, which allows confident combination of Q. robur and Q. petraea over the interval from 290 to 325 ppmv CO₂. The model is conservative in reconstructing past CO₂ mixing ratios outside the range of monitored response. As a result of the observed SI response limit, the model predicts CO₂ levels below 325 ppmv with a mean error of 10.2 ppmv, whereas higher CO₂ levels are underestimated.     

Lateral diffusion of CO<Subscript>2</Subscript> in leaves of the crassulacean acid metabolism plant<Emphasis Type="Italic"> Kalanchoë daigremontiana</Emphasis> Hamet et Perrier

Dynamic patchiness of photosystem II (PSII) activity in leaves of the crassulacean acid metabolism (CAM) plant Kalanchoë daigremontiana Hamet et Perrier, which was independent of stomatal control and was observed during both the day/night cycle and circadian endogenous oscillations of CAM, was previously explained by lateral CO₂ diffusion and CO₂ signalling in the leaves [Rascher et al. (2001) Proc Natl Acad Sci USA 98:11801–11805; Rascher and Lüttge (2002) Plant Biol 4:671–681]. The aim here was to actually demonstrate the importance of lateral CO₂ diffusion and its effects on localized PSII activity. Covering small sections of entire leaves with silicone grease was used for local exclusion of a contribution of atmospheric CO₂ to internal CO₂ via transport through stomata. A setup for combined measurement of gas exchange and chlorophyll fluorescence imaging was used for recording photosynthetic activity with a spatiotemporal resolution. When remobilization of malic acid from vacuolar storage and its decarboxylation in the CAM cycle caused increasing internal CO₂ concentrations sustaining high PSII activity behind closed stomata, PSII activity was also increased in adjacent leaf sections where vacuolar malic acid accumulation was minimal as a result of preventing external CO₂ supply due to leaf-surface greasing, and where therefore CO₂ could only be supplied by diffusion from the neighbouring malic acid-remobilizing leaf tissue. This demonstrates lateral CO₂ diffusion and its effect on local photosynthetic activity.