京津冀地区植物对灰霾空气中PM2.5等细颗粒物吸附能力分析

本研究分析了京津冀地区种植的部分植物对灰霾空气中PM2.5等细颗粒物的吸附能力,结果表明,雾霾严重的冬季冬绿植物凤尾兰吸附细颗粒物质能力最强,单位面积附尘量比大叶黄杨高4.4倍,鲜重比大叶黄杨多吸附近2倍,干重多吸附2.8倍,但是,从叶片数目观察,大叶黄杨的叶片数明显占有优势.进一步探索了植物吸收同化灰霾空气中PM2.5等细颗粒物的分子机制,研究了玉米吸收空气中的氮氧化合物经同化作用合成自身所需物质的相关代谢途径及基因表达情况,发现玉米杂种后代F1与亲本相比有6个基因在吸收NOx后的相关代谢途径中上调,杂种优势育种符合这一定向选择,可以提高植物叶片表面积、提高氮代谢能力,是提高植物对灰霾空气中PM2.5等细颗粒物吸附的有效方法,对降低灰霾空气中对人体毒害大的NOx具有非常重要意义.     

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.     

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。     

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.     

树皮对空气颗粒物的吸附能力

植物树叶对去除空气颗粒物有重要作用,树皮也能吸附颗粒物,但植物的生物调节功能对树皮表面颗粒物的敏感性相对较低。本文对北京市常见的10种不同植物树皮的吸附能力进行了研究,测定了不同季节树皮对0.2~2.5、2.5~10和10~100μm 3种粒径悬浮颗粒物的单位面积吸附量,并对不同树皮的吸附能力进行分类。结果表明:树皮整体吸附颗粒物量较大,平均达2182.07μg·cm-2,其中10~100μm大颗粒物起到主要作用,占到88%左右;0.2~2.5μm和2.5~10μm的小颗粒物吸附量各占6%。对于不同气象和污染条件,大颗粒物吸附量变化较大,小颗粒物则较小。主要表现为多雾霾、少风雨的季节吸附量较大,多降雨、多大风的季节吸附量较小。树皮表面吸附的颗粒物会有部分二次悬浮,部分被降雨去除,部分继续在树皮表面积累。不同树皮表面颗粒物吸附能力具有显著差异,其受树皮表面的结构和性质影响,主要分为4类:(1)强吸附能力、低水分、少脂质的较粗糙树皮;(2)弱吸附能力、高水分、多脂质的光滑树皮;(3)中等吸附能力、有裂纹或浅纵裂树皮;(4)对不同粒径颗粒物差异性吸附的开裂树皮。本研究证明了树皮可减少空气颗粒物,为今后通过城市绿地规划、减少空气颗粒物对人体的危害提供了相关的理论基础。     

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。     

欧美杨对PM_(2.5)中重金属铅的吸附、吸收及适应性变化

针对PM2.5中重金属铅污染的日益加重问题,本文利用气溶胶发生系统模拟PM2.5含铅颗粒的发生,研究欧美杨107(Populus euramericana‘Neva’)叶片在不同浓度含铅颗粒物污染处理下对铅的吸附、吸收和转运,以及叶片气孔和相应生理指标的变化。结果表明:欧美杨叶片表面能够吸附含铅颗粒物,重度污染处理的叶片吸附的颗粒物数量多于轻度污染处理。2种铅污染浓度处理的欧美杨均是叶片中的铅含量最高,茎和根中的铅含量较少。但不同污染处理下叶中的铅向茎和根中的运输存在差异。轻度污染处理第3天时,叶中的铅仅运输至茎部,到第7天时运输至根,而在重度污染处理的第3天,叶中的铅已运输至根部。超微结构观察显示,叶片表皮细胞中的铅仅在细胞壁中出现,通过质外体向内运输至叶肉细胞,而叶肉细胞中的铅主要分布在细胞壁和细胞质,液泡中有少量分布。2种污染浓度处理后,随处理时间的延长,欧美杨叶片气孔的开度变小,叶片中的丙二醛(MDA)和脯氨酸(Pro)含量逐渐升高以及超氧化物歧化酶(SOD)活性逐渐增强。研究表明,欧美杨叶片具有吸附、吸收PM2.5中铅的能力,同时通过降低气孔开度、渗透调节、提高抗氧化能力等生理过程来应对大气中的铅污染。     

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。     

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、...     

大气颗粒物对健康的影响

<正>近年来研究发现,大气颗粒物严重影响人体健康,PM2.5每年造成80万人死亡,排在所有致死因素的第13位[1].大气颗粒物是悬浮于空气中颗粒的总称,按照其空气动力学粒径分为总悬浮颗粒物(TSP空气动力学直径小于100μm,下同)、可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)和超细颗粒物(PM0.1)[2].不     

植物吸附大气颗粒物的时空变化规律及其影响因素的研究进展

植物可以吸附大气颗粒物,对降低大气颗粒物污染具有重要作用,能有效改善空气质量,植被对颗粒物的吸附功能研究已成为当前城市生态学和环境科学研究的热点。本文从植物叶片吸附大气颗粒物的方式和途径出发,概述了植物叶片对颗粒物的吸附特征及其时空变化规律。以此为基础,从植物叶表面属性、植物种类及其物理属性、植物群落特征等植物内部因素,颗粒物的粒径组成和污染程度等外界环境因素,大风、降水、温湿度等气象因素这些方面来阐述植物对不同粒径颗粒物吸附能力的影响因素。最后,文章指出今后应在植物吸附大气颗粒物的机制、定量化分析以及更加科学系统的测定方法等方面加强研究,以期为能高效吸附颗粒物的植物种类和植物配置方式的选择提供参考依据。     

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。     

亚热带常绿树种对不同粒径颗粒物的滞留能力

可吸入颗粒物和细颗粒物是大部分城市的首要污染物,对人体健康和环境都有重要影响;而城市植物能吸附大气颗粒物,进而有效降低大气颗粒物浓度。为了深入探究不同树种叶表面特征与自身滞尘效益之间的关系,该研究以浙江省三种常见城市绿化树种(青冈、冬青、红花檵木)为对象,采用重量法提取各样本在3个粒径上(8~100,2.5~8,0.45~2.5μm)的单位叶面积滞尘量(μg·cm~(-2)),并结合叶面积指数估测全株滞尘量。结果表明:三种供试植物叶片对颗粒物平均单位叶面积滞留量在30.4~63.7μg·cm~(-2)之间,而平均单木滞尘量每株在1.36-9.36 g之间。红花檵木因其叶表粗糙、具有绒毛等特征,对颗粒物(0.45~100μm)有最大的吸附能力(63.74±12.0μg·cm~(-2));对于大颗粒物(8~100μm)和细颗粒物(0.45~2.5μm),三种植物叶片均对其分别具有最大(40.9%~57.5%)、最小(15.6%~20.6%)的吸附能力;对于单木滞尘量,青冈因其具有较大叶面积指数等特征,对颗粒物总吸附效果更佳(每株9.36g)。该研究结果表明城市绿化树种对减缓大气颗粒物污染起到重要作用。     

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。     

基于超声清洗的树木叶面颗粒物粒径分布与吸滞效率研究——以银杏和油松为例

明确在常规叶片清洗方法(泡洗或泡洗+刷洗)上增加超声清洗对叶面各径级颗粒物滞纳量定量评估的影响,并在此基础上研究叶面颗粒物的粒径分布和吸滞效率,可进一步提高城市树木大气颗粒物吸滞能力的定量评估精度。该文以城市森林建设常用阔叶树种银杏(Ginkgo biloba)和针叶树种油松(Pinus tabuliformis)为研究对象,于雨后(降水量15 mm)4天(短滞尘时长)和14天(长滞尘时长)分别采集叶样,并依次对其进行泡洗(WC)、刷洗(BC)、超声清洗(UC)等洗脱程序,然后对每个清洗步骤下叶片洗脱液中颗粒物的质量和粒径分布进行测试,并依此估算叶片各径级颗粒物的吸滞效率。结果表明,以"泡洗+刷洗+超声清洗"清洗流程的测试结果为参照,若只对叶片进行泡洗,则银杏和油松对大气颗粒物(PM1,粒径d≤1μm)、PM2.5(d≤2.5μm)、PM5(d≤5μm)、PM10(d≤10μm)吸滞量会分别被低估约一半(54%、53%、53%和53%)和40%(42%、42%、42%和42%);若只进行"泡洗+刷洗",则银杏和油松对相应径级颗粒物的吸滞量仍会分别被低估约15%(17%、16%、15%和15%)和20%(21%、20%、20%和20%)。油松叶面颗粒物粒径分布呈双峰曲线,而银杏叶面颗粒物粒径则呈单峰分布,且银杏叶面颗粒物平均粒径在短、长滞尘时长下均大于油松。油松叶片对PM1、PM2.5、PM5、PM10和总悬浮颗粒物的吸滞效率分别为8.96、23.92、23.96、23.96和23.96 mg·m–2·d–1,分别比银杏叶片高112%、73%、34%、37%和42%。     

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。     

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。     

北京市11种园林植物滞留大气颗粒物能力研究

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,测量统计了滞留颗粒物的粒径分布.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,并且结构越密集、深浅差别越大,越有利于滞留大气颗粒物;测试树种叶片上、下表面PM_2.5和PM₁₀平均百分含量分别为66.7％和98.3％与 43.4％和92.9％.     

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。     

陕西省关中地区主要造林树种大气颗粒物滞纳特征

应用气溶胶再发生器(QRJZFSQ-I),结合关中地区2010—2012年造林工程实际情况和降水数据,研究主要造林树种叶片对不同粒径颗粒物的饱和滞纳量,并量化造林工程的年颗粒物滞纳能力。结果表明,各树种对单位面积叶片的TSP、PM10、PM2.5和PM1.0的饱和滞纳量分别在4.02~36.46、1.22~27.70、0.11~3.71和0.04~0.83μg·cm-2。其中针叶树种高于阔叶树种;针叶树种中,柏类的饱和滞纳量高于松类;阔叶树种中常绿阔叶树种高于落叶阔叶树种。关中地区2010—2012年造林工程每年能够滞纳TSP、PM10、PM2.5和PM1.0分别为455.99×104、368.70×104、70.09×104和18.59×104kg·a-1。