细颗粒物(PM2.5)与植被关系的研究综述

细颗粒物即PM,2.5,粒径小,沉降困难,危害严重,植被在一定程度上有助于减轻颗粒物污染.本文从阐述PM2.5的沉降机理出发,分析PM2.5与植被之间的相互作用.植被的阻滞吸收作用对大气颗粒物移除存在积极影响,而过多的空气颗粒物滞留对植物生长起到一定的负面作用,但以植被对大气颗粒物的移除为主导作用.以此为基础,从林分尺度-环境特性、单木尺度-树种特性和叶片尺度-颗粒物种类和分布特性这3个角度出发,结合外界影响因素(气象学要素、空气动力学要素、大气颗粒浓度水平、植物物候变化)、气室实验以及滞留颗粒物特征等阐述植被林冠、枝干及叶片等对移除PM2.5的影响.最后,文章指出今后的研究应当向定量化方向发展,注重不同树种移除PM2.5能力的对比分析及系统研究,并针对研究区域确定防治大气PM2.5污染的优势树种.     

大气颗粒物致细胞损伤效应的分子机制

大气颗粒物(PM)是大气中各种具有不同化学组分的颗粒状物质的混合体。其中,空气动力学直径≤10μm和≤2.5μm的可吸入颗粒物(PM10和PM2.5)由于吸附有重金属、多环芳烃等有机物及细菌、病毒等有害成分,并能够通过呼吸系统进入体内,因此对人体健康具有极大的危害作用。流行病学研究数据显示,大气中PM含量增加会显著提高呼吸道和心血管疾病的发病率和致死率。因此,揭示PM诱导呼吸系统和心血管系统损伤的分子机制,对于制定相应防治策略、减低环境相关疾病的危害具有重要意义和医学价值。我们根据目前有限的研究线索,对PM诱导细胞损伤反应中涉及的氧化应激、内质网应激和炎性反应等机制做一综述。     

植物叶片吸滞PM_(2.5)等大气颗粒物定量研究方法初探——以毛白杨为例

以毛白杨为例,提出一种利用激光粒度仪和天平定量评估植物叶片吸滞细颗粒物(PM2.5,直径d≤2.5μm)等大气颗粒物能力的方法——洗脱称量粒度分析法(EWPA),实现了对植物叶片吸滞大气颗粒物质量和粒径分布的直接、准确测定,可操作性强.首先,进行预试验对试验方法的稳定性进行检验;其次,通过对叶片进行清洗、离心洗液、烘干等步骤收集其吸滞的颗粒物,然后对颗粒物称量,并采用激光粒度仪测定颗粒物的粒径分布;最后,利用叶面积和林分叶面积指数数据换算得到单位面积叶片和林分的各径级颗粒物吸滞量.在北京市奥林匹克森林公园内一片毛白杨林分(27 d未经历降雨)中应用该法,测得毛白杨叶片吸滞大气颗粒物的粒径均值为17.8μm,吸滞PM2.5、可吸入颗粒物(PM10,d≤10μm)和总悬浮颗粒物(TSP,d≤100μm)的体积百分比分别为13.7%、47.2%和99.9%;叶片的PM2.5、PM10、TSP和总颗粒物吸滞量分别为8.88×10-6、30.6×10-6、64.7×10-6和64.8×10-6g·cm-2;林分的PM2.5、PM10、TSP和总颗粒物吸滞量分别为0.963、3.32、7.01和7.02 kg·hm-2.     

城市公园大气颗粒物浓度的节假日特征

以杭州西湖风景区花港观鱼公园为研究对象,对比分析节假日与非节假日公园内大气颗粒物（PM2.5、PM10）浓度与游客量、气象因子、植物群落类型的相关性,并从宏观—中观—微观3个层次探究花港观鱼公园大气颗粒物浓度的节假日特征,为城市公园的科学建设提供参考和依据。研究发现：大气颗粒物浓度有明显的节假日效应。宏观方面,杭州主城区元旦节期间大气污染物主要是PM2.5和PM10,节日期间的平均浓度分别为102±41.51μg.m-3、155±64.86μg.m-3,分别是非节日的1.6倍、1.7倍。杭州主城各区受节日影响较大的是余杭区、萧山区和下城区。中观方面,花港观鱼公园节日期间PM2.5和PM10有波峰现象且振幅剧烈呈锯齿状;非节日期间午后出现波谷,上下振幅较小,其影响因子特征表现为：节日期间游客量与大气颗粒物浓度相关性较高,游客游览观光活动对PM10的贡献率更大;气象因子对PM10的影响比PM2.5显著。微观方面,公园内3种不同植物群落类型绿地的PM2.5浓度表现为：密林>纯林>草坪。     

林带内PM_(10)、PM_(2.5)污染特征及其与气象条件的关系

为了研究林带对颗粒物的阻滞作用,2013年5月在北京市北五环南侧奥林匹克森林公园南园生态廊道附近观测不同林带内PM10与PM2.5的浓度变化以及气象因素,分析林带内外的PM10和PM2.5的浓度变化特征,以及气温、相对湿度对其影响。结果表明:PM10与PM2.5的变化规律基本一致,7:00左右最高,17:00左右出现最低值;林带对PM10的阻滞作用明显;林带对PM2.5的阻滞作用比较复杂,榆树林带和混交林带内PM2.5浓度降低,但杨树林带情况完全相反,林带内PM10和PM2.5的浓度随气象因素变化而变化,二者与气温呈负相关,气温升高,大气垂直对流作用加剧,有利于颗粒物扩散,PM10和PM2.5浓度降低;PM10和PM2.5的浓度与相对湿度呈正相关。     

可吸入颗粒物和细颗粒物基本特征、监测方法及森林调控功能

可吸入颗粒物(PM10)和细颗粒物(PM2.5)既是造成空气污染的主要原因之一,也是大部分城市的首要污染物.本文在分析PM10和PM2.5对环境和人类健康影响的基础上,重点综述了PM10和PM2.5组成、来源、质量浓度变化规律及影响因素;介绍了PM10和PM2.5监测网络布局、分析方法的原理和特点;归纳了个体和区域尺度上森林去除PM10和PM25的研究方法、速率和影响机制.探讨了目前该领域研究中存在的问题:由于缺乏不同梯度和背景地区大气PM10和PM2.5比较观测研究,未能揭示各类因素对PM10和PM2.5的复合影响;合理布局PM10和PM2.5监测网络、正确选择监测方法,并以手工方法所获数据作为比对和校验,是保证监测数据有效性的基础;有关森林去除PM2.5研究较少,未能在细胞、组织、器官和个体水平上阐明其去除PM10和PM2.5的生理过程和生态学机理.     

园林植物吸附细颗粒物(PM_(2.5))效应研究进展

园林植物具有显著消减空气颗粒物(PM)污染的作用,能有效地改善城市环境质量。但迄今为止,国内外的大量研究都集中在园林植物对总悬浮颗粒物(TSP)或者粗颗粒物(PM10)的阻滞效应上,植物吸附空气细颗粒物(PM2.5)的研究尚处于探索阶段。本文概述了植物叶片吸附空气PM的方式,叶片PM2.5化学物质的转移过程以及植物吸附PM2.5的周期性,探讨了植物叶片对空气不同粒径颗粒物的吸附特征,园林植物吸附空气PM2.5的能力与机制,并从植物吸附PM2.5的测定方法、园林植物吸附PM2.5能力的测定和评价、高吸附PM2.5能力的园林植物筛选、园林植物吸附PM2.5的机制与影响因素等方面提出了园林植物吸附PM2.5的研究重点与趋势,以期为深化植物吸附PM2.5的机制研究及高吸附PM2.5能力的园林植物筛选提供依据。     

姜黄素通过抑制凋亡信号调节激酶1减弱PM2.5短期暴露致大鼠子宫损伤

细颗粒物(PM2.5)是空气动力学直径 ≤ 2.5 μm的颗粒物,能诱发多种疾病。已有大量的流行病学调查证实,PM2.5能够损伤生殖系统,但其致病机制不明确,相关的研究也非常有限。为研究PM2.5短期暴露对大鼠子宫的损伤,以及姜黄素（curcumin, CRC）对其保护作用,本研究将50只雌性SD大鼠随机分为生理盐水对照组、PM2.5暴露组、低剂量姜黄素组（PM2.5+CRC-L）、高剂量姜黄素组（PM2.5+CRC-H）和维生素E干预组（PM2.5+VE）,连续暴露30 d。经PM2.5短期暴露,暴露组雌鼠子宫内膜上皮细胞萎缩,组织结构模糊,内膜腺体细胞和基质细胞排列混乱。给予姜黄素和VE后,子宫内膜损伤明显降低。TUNEL检测凋亡结果显示,PM2.5暴露组子宫组织细胞凋亡率 (48.81±8.27)%明显高于对照组凋亡率（P<0.05）。与PM2.5暴露组相比,姜黄素能降低PM2.5诱发的子宫细胞凋亡,且PM2.5+CRC-H组细胞凋亡率(20.79±3.63)%明显低于暴露组（P<0.05）。与对照组相比,PM2.5暴露组子宫组织活性氧（ROS）含量明显升高（P<0.05）,总抗氧化能力（T-AOC）含量明显降低（P<0.05）;给予姜黄素和VE,能不同程度地缓解子宫氧化应激反应。Western印迹结果显示,与PM2.5暴露组相比,姜黄素和VE能够明显抑制因PM2.5暴露诱导的凋亡信号调节激酶1(ASK1)、c-Jun氨基末端激酶(JNK)、p38 蛋白激酶(p38)磷酸化,以及胱天蛋白酶-3（caspase-3）的活化 (P<0.05)。由此可见,姜黄素能够明显减轻PM2.5短期暴露诱发的子宫损伤,这可能与其抑制ASK1介导的JNK-p38-caspase-3细胞凋亡信号通路有关。     

淮南矿区大气及二球悬铃木叶片中重金属含量及其相关性分析

对淮南市污染区(矿区)和对照区(相对清洁区)空气中TSP、PM10-100、PM5-10、PM2.5-5和PM2.5的日均质量浓度进行了测定,并对TSP中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn的质量浓度和二球悬铃木〔Platanus×acerifolia(Ait.)Willd.〕叶片中Cd、Cr、Cu、Ni、Pb和Zn含量的动态变化进行了分析,同时对二球悬铃木叶片中重金属含量与TSP中重金属质量浓度和各类空气颗粒物日均质量浓度的相关性进行了分析。结果表明:在60 d采样期内,空气颗粒物日均质量浓度和叶片中重金属含量均呈波动的变化趋势,其中污染区空气中TSP和PM2.5的日均质量浓度均显著高于对照区,污染区PM10-100、PM5-10和PM2.5-5日均质量浓度总体上低于对照区;污染区空气TSP中6种重金属元素的质量浓度均高于对照区,污染区二球悬铃木叶片中的Cd、Cr、Cu、Ni和Zn含量均高于对照区但Pb含量低于对照区。相关性分析结果表明:污染区二球悬铃木叶片中重金属含量与空气TSP中重金属质量浓度多数呈正相关,叶片中重金属含量与空气中PM2.5日均质量浓度也均呈正相关,其中叶片中Cd含量与PM2.5日均质量浓度的相关性达显著水平。研究结果表明:在淮南矿区,可将二球悬铃木叶片中的重金属含量作为空气PM2.5污染状况的监测指标。     

春季典型天气下城市街头绿地内大气颗粒物浓度变化特征

以无锡市河埒口休闲广场街头绿地为对象,研究了典型天气条件(晴天、多云、雨后阴天)下绿地内4种粒径颗粒物(TSP、PM10、PM2.5和PM1)的质量浓度变化规律及其影响因素。结果表明:(1)绿地内TSP、PM10、PM2.5和PM1质量浓度日均值均为:晴天多云雨后阴天。雨后阴天的PM10、PM2.5和PM1浓度均极显著高于晴天和多云,多云天气的PM2.5和PM1浓度极显著高于晴天。多云和阴天天气下PM2.5和PM1质量浓度的增幅远高于TSP和PM10。(2)在观测时段内,晴天和多云4种粒径颗粒物的日变化曲线基本一致,上午浓度高于下午,7:00和13:00—15:00分别出现峰值和低谷;雨后阴天时,随时间推进颗粒物浓度呈递增趋势。晴天时小粒径颗粒物所占比例日变化与其浓度协同变化,多云和雨后阴天时则基本呈相悖状态。(3)3种天气条件下,街头绿地内仅晴天时PM2.5浓度达到国家二类功能区质量要求,其他均超出二级浓度限值。(4)晴天街头绿地内主要为粒径2.5~10μm的PM10污染,污染较轻;而多云和雨后阴天时TSP、PM10和PM2.5污染均较严重,TSP污染以粒径10μm的颗粒物为主,PM10以粒径2.5μm的为主,PM2.5主要为1~2.5μm范围内的颗粒物污染。(5)空气相对湿度是无锡高湿环境下影响颗粒物浓度的最主要因子。晴天,颗粒物浓度与风速、气温、光照强度呈显著负相关,与相对湿度、车流量呈显著正相关;多云天气大气颗粒物浓度与湿度呈显著正相关,与其他因素相关性均未达显著水平;雨后阴天时大气颗粒物浓度与湿度呈负相关,与其他指标相关性不显著。     

森林植被与大气颗粒物的关系

近年来,大气颗粒物成为我国城市大气的主要污染物,其中细颗粒物（PM_2.5）粒径小、沉降困难,对环境的危害已成为亟待解决的问题。森林植被可显著消减空气颗粒物,有效改善空气环境质量。本文概述了植被对颗粒物的移除过程和方法,探讨了大气颗粒物与森林植被的相互关系。从单叶、单木及群落3个尺度,结合气象因素讨论了植被对移除大气颗粒物的影响,分析了颗粒物的后续再悬浮过程及对植被的危害。最后,从植被吸附颗粒物的能力测定和评价、本土高吸附PM_2.5能力植被的筛选及综合研究不同植被配置结构的吸附效应等方面提出了植被吸附颗粒污染物,尤其是细颗粒物的研究重点与趋势。     

北京大兴南海子公园PM2.5 和PM10 质量浓度变化特征

对北京南海子公园PM2.5 和PM10 的浓度水平进行了研究, 并讨论了PM2.5 和PM10 的时间变化特征及其受气象因素的影响, 分析了南海子公园空气质量浓度差异。结果表明: 南海子公园PM2.5 和PM10 平均质量浓度分别为(110.22±19.19) μg·m3和(125.58±3.62) μg·m3, 南海子公园大气颗粒物主要是以细粒子为主, PM2.5 超标46.96 %, PM10 未超标; 南海子公园PM2.5 和PM10质量浓度的日变化以夜间低, 白天高为主, 呈现明显的双峰型, 南海子公园的PM2.5和PM10质量浓度变化幅度较大; 从不同月份来看, 南海子公园PM2.5 质量浓度6 月最大、8 月最低; 温度、风和降水与PM2.5 和PM10 质量浓度呈负相关关系, 湿度与PM2.5 和PM10 质量浓度呈正相关关系, 大风和降雨能有效的清除颗粒物, 特别是细颗粒物。     

PM_(2.5)致炎症作用及其机制研究进展

大气细颗粒物(PM2.5)能够深入下呼吸道,直达肺泡,并且能透过肺呼吸道屏障,进入循环系统,随血流而到达全身各靶器官,对其组织细胞造成伤害。除诱发呼吸系统疾病外,PM2.5还能致心血管疾病、糖尿病、恶性肿瘤等多种疾病的发生和发展。PM2.5致局部组织或系统的急性或慢性炎症、炎症细胞的浸润、炎症因子的异常表达与释放等,被认为是致人体健康损伤的重要机制。在综述PM2.5与炎症细胞的相互作用、炎症因子的表达与释放等致炎症效应新成果的基础上,概述了近年来人们对于PM2.5致炎症作用机制的新认识。     

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。     

大气细颗粒污染物 PM2.5 浓度及对肺上皮细胞炎性因子的影响

目的:研究大气细颗粒污染物(PM2.5)浓度及对肺上皮细胞(A549细胞)炎性因子的影响。方法:测定2013年1月至2013年12月北京市某城区PM2.5浓度,比较不同PM2.5浓度对A549细胞炎性因子IL-6、TNF-α表达水平的影响。结果:北京市细颗粒污染物PM2.5日均值春季、夏季、秋季、冬季分别为174.3μg/m3、143.5μg/m3、166.7μg/m3、189.6μg/m3,四季超标率差异无统计学意义(P>0.05);大气细颗粒污染物PM2.5对肺上皮细胞IL-6、TNF-α的影响,春季、夏季、秋季、冬季四季之间差异无统计学意义(P>0.05);随着PM2.5浓度升高IL-6、TNF-α表达水平升高,差异有统计学意义(P<0.05);随着染毒时间延长IL-6、TNF-α表达水平升高,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:大气细颗粒污染物浓度升高会使肺上皮细胞炎性因子表达增强。     

北京市湿地削减大气细颗粒物PM_(2.5)功能

基于野外观测与遥感反演相结合的方法,在点位和区域尺度上研究北京城区湿地在削减大气细颗粒物PM2.5中的作用。结果表明,北京城区湿地能够显著削减周边大气环境中的细颗粒物浓度,其中翠湖湿地附近的PM2.5浓度显著低于周边裸地(P0.05),可削减空气中17%的PM2.5,降低幅度最高可达50%。而且,湖库湿地在削减PM2.5浓度方面作用更加显著,优于河流湿地(P0.05)。北京市PM2.5浓度的空间分布格局表现出西北东南、郊区城区的空间分布规律。因此,在未来的湿地建设中应合理选择湿地类型,更多地考虑紧凑型湿地如湖库湿地的建设,科学配置湿地和植物资源,使湿地更加有效地发挥其增湿、促使局地流场发生变化的作用,最终改善局地微气象条件,削减大气细颗粒物,缓解城市雾霾天气。研究结果为北京市湿地保护管理、规划和布局以及及时制定控制PM2.5的政策和措施提供了科学依据。     

大气细颗粒物影响小鼠上、下呼吸道菌群结构

目的 探讨影响人类健康的大气细颗粒物干扰小鼠上呼吸道和下呼吸道菌群定植及可能机制。方法 建立大气细颗粒物暴露的小鼠模型。BALB/c小鼠随机分为PM2.5暴露组和对照组,每组10只。收集上呼吸道和下呼吸道灌洗液进行菌群测序分析,并进行肺组织HE染色,观察肺组织形态改变情况。结果 大气细颗粒物暴露小鼠,破坏肺组织气血屏障结构。16S rRNA测序证实了上、下呼吸道微生态的组成因大气细颗粒物暴露而发生改变。明确了与细颗粒物暴露组相比较,对照组的噬几丁质菌定植的丰度较高。结论 大气细颗粒物影响小鼠上、下呼吸道的微生态结构。研究发现的差异菌群改变将会成为新的肺损伤治疗的潜在菌群。     

细颗粒物对呼吸系统疾病的影响

大城市阴霾天气的频频出现,引起社会对其罪魁祸首——细颗粒物(即PM2.5)的广泛关注。PM2.5对健康的影响成为人们普遍担忧的问题。本文综述了PM2.5与呼吸系统疾病关系的流行病学研究进展。结果显示,短期暴露于较高浓度的PM2.5与哮喘急诊就诊率、慢性阻塞性肺病(COPD)患者急性加重住院率、肺炎急诊住院率的上升及COPD日死亡风险的增加均有关;长期暴露于较高浓度的PM2.5与肺癌及肺炎死亡风险增加、肺腺癌和哮喘发病风险增加有关。上述研究结果大部分来自西方发达国家,提示了我国有效控制PM2.5浓度及开展更多关于PM2.5流行病学研究的必要性和紧迫性。     

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)。     

城市绿地植物群落特征对亚微米颗粒物的影响

植物群落是构成城市绿地的基本单元之一,也是绿地发挥空气颗粒物调节功能的基础。亚微米级颗粒物,即PM1颗粒物对大气能见度、环境质量与人体健康等均存在严重的负面危害。为探究城市绿地植物群落对亚微米颗粒物水平的调节机制,本研究基于实地测量,针对不同类型植物群落内PM1颗粒物水平的差异,以及群落冠层结构对PM1浓度的影响开展定量研究。结果表明,植物群落对亚微米颗粒物具有一定的减滞效果。8种常见群落类型中,针阔-乔草型群落减滞PM1颗粒物的能力最优,阔叶-乔灌草群落次之,针叶-灌草型群落最弱,但不同类型植物群落内部的PM1浓度差异并不显著。植物群落的冠层结构同PM1颗粒物间存在明显的非线性响应关系,部分冠层指标存在关键的拐点阈值。当冠层郁闭度大于75%,疏透度小于55%左右时,植物群落减滞PM1颗粒物的效果最佳。