北京市常见落叶树种叶片滞纳空气颗粒物功能

为了探求北京市常见落叶乔木树种滞纳空气颗粒物的功能,选取了6种典型落叶乔木树种(杨树、刺槐、栾树、垂柳、元宝枫、银杏),利用空气气溶胶再发生器(QRJZFSQ-I)测定了不同树种单位面积叶片对空气总悬浮颗粒物(TSP)、粗颗粒物和细颗粒物的滞纳量.结果表明:16个树种的叶片对不同粒径空气颗粒物均能起到一定的滞纳作用,且不同树种滞纳量表现出较大差异,栾树和刺槐单位面积叶片对不同粒径颗粒物的滞纳量最高,杨树的滞纳量最小;2不同树种单位面积叶片对不同粒径颗粒物的滞纳量并不完全随着取样时间的延长而增加,在雨后8 d和雨后5 d,不同树种单位面积叶片对TSP和粗颗粒物的滞纳量差异较大,但不同树种单位面积叶片对细颗粒物的滞纳量在不同取样时间下没有明显差异.在北京以空气污染的生态治理为目标选择落叶树种时,与银杏、垂柳、元宝枫、杨树相比,应优先选择栾树,其次为刺槐.     

北京9个树种叶片滞尘量及叶面微形态解释

不同树种叶片对PM(颗粒物)的滞留能力存在较大差别,并与其表面特性密切相关. 在北京市选择空气相对清洁的植物园和污染严重的国贸桥2个地点,测定了9个常见绿化树种——白蜡、大叶黄杨、垂柳、国槐、毛白杨、玉兰、紫叶李、元宝枫和银杏的单位叶面积滞尘量及其粒径组成,并观测了各树种叶面微形态结构. 结果表明,国贸桥和北京植物园9个树种PM、PM>10、PM_2.5~10和PM_2.5平均滞留量之比分别为1.64、1.60、1.89和2.50,该比值随PM粒径减小呈增大的趋势. 环境污染会改变树木叶片表面结构与性质,从而改变其滞尘能力. 叶面沟槽深且间距大、润湿性好、气孔密度(>189 N/mm2)(以单位面积气孔数计)较大有利于滞尘;气孔密度(>217 N/mm2)更大的叶片有利于滞留PM_2.5~10. 此外,叶面绒毛数量直接影响PM_2.5滞留量,在不同污染程度下均表现为有绒毛树叶的PM_2.5滞留能力更强.      

北京大兴6种常见绿化树种吸附PM_(2.5)能力研究

该文以北京大兴南海子公园6种常见园林绿化树种为研究对象,应用气溶胶再发生器对植物叶片PM_(2.5)吸附量进行了定量研究,分析了叶表面微形态特征。结果表明:单位叶面积PM_(2.5)吸附量油松和白皮松最大,其次为柳树、五角枫,杨树和银杏最小,且针叶树种PM_(2.5)吸附能力强于阔叶树种;不同树种单位叶面积PM_(2.5)吸附量均值:4月在(0.008±0.002)~(0.053±0.008)μg/cm2之间、5月在(0.010±0.001)~(0.067±0.017)μg/cm2之间、6月在(0.014±0.001)~(0.328±0.073)μg/cm2之间,从不同月份看,表现为6月(0.093±0.124)μg/cm25月(0.031±0.023)μg/cm24月(0.027±0.019)μg/cm2;油松、白皮松叶表面凹凸不平,粗糙度较大,且气孔密集,开度较大,从而致使其吸附PM_(2.5)能力最强;而杨树、银杏、五角枫叶表面光滑,气孔较少,颗粒物不易附着,且因蜡质的疏水特性,对植物表面具有一定的清洁作用,其吸附PM_(2.5)能力较弱;此外,叶表面存在绒毛有利于植物叶片吸附PM_(2.5)等颗粒物。因此,在绿化造林时可优先考虑种植叶表面粗糙、有绒毛存在的针叶树种,将更有利于PM_(2.5)等颗粒物的吸收,从而提高植物的环保效益。     

燃煤飞灰中细颗粒物(PM2.5)的物理化学特性

研究了小龙潭电厂燃煤飞灰中细颗粒物的粒径分布、显微结构、颗粒类型以及As,Se,Cd,Pb,Cr和Be等6种微量重金属在不同粒径中的分布规律。结果表明:燃煤排放的PM_2.5以球形颗粒为主,但随着颗粒物粒径的减小,非球形颗粒的数量有所增加;多数PM_2.5的表面并不光滑,不同粒径颗粒之间存在逐级吸附的现象;微量重金属As,Se,Cd,Pb和Cr大部分富集在粒径小于2 1μm的细颗粒上,高钙飞灰对As有强烈的吸附作用。      

北京常见绿化树种叶表面形态与PM_(2.5)吸滞能力关系

文章以北京大兴南海子公园常见绿化树种为研究对象,应用气溶胶再发生器对植物叶片在自然状态和饱和状态下PM_(2.5)吸滞量进行定量分析,分析叶表面微形态特征。结果表明:不同树种自然状态下单位面积PM_(2.5)吸滞量存在显著差异,整体表现为针叶树种显著高于阔叶、灌木树种,其中桧柏、油松PM_(2.5)吸滞量较大,银杏、杨树吸滞量较小;饱和状态下,PM_(2.5)吸滞量显著增加,但其吸滞能力排序与自然状态下基本保持一致。叶表面存在气孔、细密沟状组织等,有利于叶片吸滞PM_(2.5)等细颗粒物;叶表面光滑,无明显起伏,存在较宽沟壑,不利于叶片吸滞细颗粒物。为合理选择滞尘能力强的绿化树种提供理论依据,从而提高城市绿化植被的环保效益。     

城市道路下垫面粗糙度对街尘累积分布与污染特征的影响

道路下垫面是街尘累积-冲刷这一城市地表径流发生核心过程的重要场所,研究道路下垫面粗糙度对街尘及其负载污染物的持留分布与污染特征将对估算地表径流负荷及控制策略提供重要科学依据.本文以典型沥青和混凝土路面的街尘为研究对象,采样配对法试验设计并结合分形理论,对比分析粗糙度对街尘单位面积含量、颗粒物粒径组成、负载的氮磷及重金属污染的影响.结果表明,相比沥青路面,粗糙度较小的水泥路面所持留的颗粒物单位面积含量较少,颗粒物粒径较细,分选性较好.氮、磷含量与2种下垫面的粗糙度并无显著的相关关系,主要受环境因素影响较大,各粒径的氮、磷含量负荷比与其质量比一致,细粒径颗粒物对氮、磷的吸附作用并不明显.而重金属污染则受2种下垫面的粗糙度影响较大,水泥路面重金属含量高于沥青路面,且细粒径颗粒物的重金属污染负荷比较大,高于其质量比2.4%~24.1%.不同下垫面街尘样品各粒径段颗粒物微观形态相似.破损路面对街尘累积过程的单位面积含量及粒径组成有着较大的影响,可能对街尘累积冲刷过程及污染物富集存在不同程度的影响.     

西北某电子垃圾拆解厂室内外重金属污染特征及暴露风险

本研究利用ICP-OES对西北干旱区某规模化电子垃圾拆解厂拆解车间内外空气不同粒径的颗粒物(PM1.0、PM2.5、PM10)及上风向对照点PM2.5中的6种重金属(Cd、Cr、Cu、Ni、Pb、Zn)的浓度进行了分析测定,基于该数据对拆解车间内外颗粒物中重金属污染浓度水平、粒径分布特征、职业暴露风险以及呼吸系统沉积特征进行了研究。结果表明,拆解车间内外颗粒物中重金属Zn(室内4890 ng·m-3,室外1245 ng·m-3)、Pb(室内1201 ng·m-3,室外240 ng·m-3)、Cu(室内1200 ng·m-3,室外110 ng·m-3)均表现出较高的污染水平,且室内浓度远高于室外数倍,表明拆解活动是造成较室内空气高浓度重金属的主要原因,室内外空气环境污染特征与电子垃圾拆解种类密切相关。粒径分布特征为:车间内空气环境中重金属主要吸附于PM2.5中,车间外主要是赋存于PM10中。职业暴露风险评估显示:Cr的非致癌与致癌风险最高;拆解厂车间室内外6种重金属总非致癌危害指数为1.62×10-3和3.60×10-4,远低于U.S.EPA规定的限定值(1.0);车间室内外致癌总风险值为2.69×10-7和2.59×10-9,小于可接受范围(1×10-6),表明由重金属所导致的职业健康风险相对较小;评估结果表明按国家环保要求规模化建厂的电子垃圾拆解厂空气环境颗粒物中重金属对公共健康造成的风险处于相对安全的水平。颗粒态重金属在人体呼吸系统的不同器官的沉积特征表现为粒径越小,在呼吸系统的深处的沉积比重越大,建议企业应针对细颗粒物给职业工人造成的呼吸健康风险采取相应的减排对策。     

污泥焚烧细颗粒物中重金属赋存形态的研究

以沈阳市某污水处理厂剩余污泥为原料,采用小型流化床对污泥进行焚烧,利用布袋和荷电低压颗粒物撞击器（ELPI+）对细颗粒物进行收集,研究焚烧温度、污泥粒径、CaO的添加量对重金属赋存特性和细颗粒物微观形貌的影响,利用热力学软件FactSage7.2研究焚烧过程中重金属化学形态的变化.结果表明,随着焚烧温度的升高,残渣态变化最为明显,Cd、Cr、Cu、Pb和Zn 5种重金属的残渣态增幅均在15%以上,其中重金属Cd的变化最为明显,残渣态增幅高达29%.随着污泥粒径的增大,矿物质和焦炭颗粒的破碎程度减小,最终以矿物质和焦炭破碎为来源的一些粒径较大的细颗粒物数量增加.此外,总体上重金属的赋存形态随着粒径的增加向着稳定的趋势发展.在焚烧过程中CaO是可以作为颗粒之间良好的粘合剂,促进细颗粒物之间的成长和团聚.随着CaO的添加,细颗粒物聚并成了一个更大的球状颗粒整体.     

沈阳市环境空气颗粒物分布特征及重金属污染状况分析

研究了沈阳市环境空气中不同颗粒物的污染程度、分布特征及颗粒物组成,研究结果表明沈阳市TSP、PM10和PM2.5整体污染水平较高,PM10以下颗粒比例较高;重金属主要吸附在细小颗粒物上。     

3条风沙进京路径植物吸附颗粒物能力

在3条风沙进京路径上选取10个城市(北线:二连浩特—苏尼特右旗—张家口—北京;中线:额济纳旗—呼和浩特—北京;西线:哈密—张掖—银川—太原—北京)的植物为研究对象,应用气溶胶再发生器对植物叶片颗粒物吸附量进行了定量测定,同时应用环境扫描电镜观察了不同城市树木叶表面微形态特征结构,阐释了不同城市树木叶表面结构与吸滞颗粒物的关系。结果表明:3条线路的PM_(10)吸附量表现为中线(1.57±0.24)μg/cm~2西线(1.51±0.18)μg/cm~2北线(1.50±0.76)μg/cm~2,PM_(2.5)吸附量表现为西线(0.15±0.06)μg/cm~2北线(0.12±0.03)μg/cm~2中线(0.11±0.04)μg/cm~2;不同风沙进京路径植物吸附颗粒物在3-4月和11月是植物吸附颗粒物较高的月份,7月和9月是植物吸附颗粒物较低的月份,植物吸附PM_(2.5)和PM_(10)量均不在风沙源头和终点城市最大,而是在风沙传输路径的中间城市最大;3条风沙进京路径植物吸附PM_(10)约为1.53μg/cm~2,吸附PM_(2.5)约为0.13μg/cm~2;在叶面粗糙、凹凸不平的时期,颗粒物的吸附量均较大,叶片光滑、粗糙度较低的月份,植物颗粒物吸附量均较低。可见,风沙进京路径植物吸附PM_(10)主要来源于新疆和蒙古高原以西的沙漠区域,吸附PM_(2.5)主要来源于新疆和蒙古高原北部,在风沙运移过程中植物吸附颗粒物主要以PM_(10)为主,处于风沙频繁、污染严重、沙尘较大的时间和地区在叶面形态上更有利于吸附颗粒物。研究结果可为政府部门决策和造林治沙工程的实施提供依据。     

叶片微观结构变化对其颗粒物滞纳能力的影响

叶片作为植物滞留大气颗粒物最主要的载体,其表面微观结构特征和粗糙度的差异是颗粒物滞纳能力的重要决定因素.叶片微观结构会随着生长(内部因素)以及环境污染强度(外部因素)发生变化,然而现有的粉尘喷洒模拟实验,一般持续时间较短,而微观结构变化响应具有明显的滞后性,其结果无法客观反映由内外因素作用引起的微观结构变化对颗粒物滞纳能力的影响.本研究利用新叶和老叶研究叶片生长,并选择自然状态下不同污染源条件研究污染强度,分析叶片表面微观结构的变化及其对颗粒物滞纳能力的影响.研究得到3种常绿树种(矮紫杉Taxus cuspidata var.、侧柏Platycladus orientalis和油松Pinus tabuliformis)的老叶滞纳TSP、 PM_(10)、 PM_(2.5)和PM_1量均高于新叶,随着叶片的生长其颗粒物滞纳量在增大,且新叶与老叶对不同粒径颗粒物的滞纳量间均存在极显著的差异.生长中叶片粗糙度Rq值的增大是老叶颗粒物滞纳能力增大的主要原因. 5个树种(侧柏、油松、国槐Sophora japonica、毛白杨Populus tomentosa和银杏Ginkgo biloba)TSP和PM_(10)滞纳量为重度污染区高于相对清洁区.而PM_(2.5)和PM_1滞纳量则是油松、银杏和侧柏为重度污染区高于相对清洁区,国槐和毛白杨为相对清洁区高于重度污染区.不同污染强度区域间叶片TSP、PM_(10)和PM_(2.5)滞纳量存在着极显著的差异,PM_1滞纳量也存在着差异.主要归因于与相对清洁区相比,重度污染区叶片的气孔指数降低,蜡质层退化,表面纹理和细胞边界更加不规则,绒毛变长,变硬,叶片微观结构的这些变化使得重度污染区叶片粗糙度Rq值高于相对清洁区,且叶片背面的增加较正面更明显.研究结果将为深入揭示叶片颗粒物滞纳能力的驱动因素,以及提出更科学地提升净化颗粒物功能的城市森林管理措施提供数据支持.     

模拟酸雨对亚热带三个树种凋落叶分解速率及分解酶活性的影响

利用凋落物袋法研究了模拟酸雨对中国亚热带地区3个典型树种杉木(Cunninghamia lanceolata)、香樟(Cinnamomum camphora)、银杏(Ginkgo biloba)凋落叶分解速率及酶活性的影响.酸雨分别设置为重度酸雨(pH=2.5)、中度酸雨(pH=4.0)、对照处理(pH =5.6)3个梯度.试验结果表明:酸雨胁迫会抑制凋落叶的分解,且随着酸雨强度的增强,抑制作用更明显.杉木、香樟、银杏3个树种对照处理下周转期分别比中度酸雨短33％、43％、14％,比重度酸雨短44％、52％、17％.3种分解酶对酸雨胁迫的表现不同,脲酶和纤维素酶表现为一定的抑制作用,基本呈现为对照处理(pH=5.6)＞中度酸雨(pH=4.0)＞重度酸雨(pH=2.5),与凋落物的分解速率排列情况一致,蔗糖酶在酸雨胁迫下反而有激活的趋势,表现为重度酸雨(pH=2.5)＞中度酸雨(pH =4.0)＞对照处理(pH=5.6).不同树种对酸雨胁迫的影响有一定的差异性,针叶树种杉木受影响最大,阔叶树种香樟和银杏受影响较小,银杏的抗酸性较强,且针叶树种的分解速率比阔叶树种慢.脲酶和纤维素酶对凋落叶的分解贡献较大,而蔗糖酶的影响相对较小.酶活性与季节有较大的关系,夏季活性相对偏高,冬季活性相对偏低.     

镉在3种乔木中的积累及其亚细胞分布和化学形态研究

研究不同镉（Cd）浓度（0、25、50、100、200 mg·kg^-1）处理下,栾树（Koelreuteria paniculata）、臭椿（Ailanthus altissima）、银杏（Ginkgo biloba）3种乔木叶、枝、根中Cd的含量与积累特征,并分析Cd对其叶片超微结构的影响,探讨Cd在3种乔木叶片与根系中的亚细胞分布和化学形态特征.结果表明,3种乔木体内的Cd含量随着土壤Cd处理浓度的增加而增加,且主要积累在根部.栾树和臭椿各器官中的Cd含量显著高于银杏,表明栾树和臭椿对Cd的积累能力强于银杏.高浓度Cd处理下,栾树和臭椿叶片细胞结构损伤明显,细胞内出现大量黑色絮状物,且附着在细胞壁及细胞器的表面.而银杏叶片细胞无明显损伤特征,说明银杏对Cd的耐受性强于栾树和臭椿.3种乔木叶片中的Cd多存在于细胞壁或可溶性组分中,根系中的Cd多存在于细胞壁中,Cd在各组织的叶绿体、线粒体和细胞核等细胞器中分布较少.3种乔木叶片和根系中分别以移动性和毒性相对较低的HAc、NaCl提取态Cd分配比例最大.3种乔木各器官对Cd的积累能力与其叶片细胞中叶绿体与线粒体组分Cd占比有显著负相关关系,与叶片中HAc提取态Cd分配比例呈显著正相关性.     

厦门市大气PM_(2.5)中重金属污染特征及健康风险评价

用ICP-MS对厦门市夏冬两季城区和郊区PM_(2.5)(当量直径≤2.5 μm的颗粒物)及其中10种重金属(V、Cr、Mn、Co、Ni、Zn、As、Cd、Pb和Cu)含量进行测定,分析其污染特征,并对重金属的健康风险进行评价。结果表明,采样期间厦门市PM_(2.5)中重金属含量水平表现为ZnPbCuMnVAsNiCrCdCo,其中Zn、Pb、As、Cd和Cu富集因子远远大于10,受人为影响较严重。健康风险评价结果表明,PM_(2.5)中重金属的非致癌健康风险可以忽略;几乎所有重金属的致癌健康风险都高于最大可接受风险值10~(-6)。     

Relationship between types of urban forest and PM2.5 capture at three growth stages of leaves

Particulate matter diameter ≤ 2.5 μm (PM_2.5) causes direct harm to human health. Finding forms of urban forest systems that with the ability to reduce the amount of particulate matter in air effectively is the aim of this study. Five commonly cultivated kinds of urban forest types were studied in Beijing city at three stages of leaf growth. Results show that the urban forest system is capable of storing and capturing dust from the air. The types of shrubs and broadleaf trees that have the ability to capture PM_2.5 from the air are most effective when leaves have fully developed. In the leafless season, the conifer and mixed tree types are the most effective in removing dust from the air. For all kinds of forest types and stages of leaf growth, the PM_2.5 concentration is highest in the morning but lower in the afternoon and evening. Grassland cannot control particles suspended in the air, but can reduce dust pollution caused by dust from the ground blown by the wind back into the air.     

太原市采暖季PM2.5中元素特征及重金属健康风险评价

通过采集太原市采暖季环境空气PM2.5样品,经等离子体发射光谱仪对19种元素进行测定,运用富集因子和主因子法揭示其来源,并对重金属的潜在生态风险、人体暴露和健康风险进行评价.结果表明,元素Si、Ca、Al、Na、Mg、K、Fe为PM2.5的主要元素;土壤风沙尘、煤烟尘、机动车车尾气、工业粉尘和建筑尘是元素的主要排放源,贡献率分别为43.46%、15.69%、13.41%、9.89%和9.03%.重金属潜在生态风险指数为1 953.82,具有极强的潜在生态危害程度;环境空气重金属暴露途径以手口摄食暴露为主,呼吸吸入暴露最小,皮肤接触暴露居中,儿童重金属暴露风险高于成人;PM2.5中重金属存在非致癌风险,不具有致癌风险,儿童非致癌风险值为2.94,是成人的1.39倍.     

叶片大气颗粒物滞纳能力评估方法的定量对比

为探究基于相同实验材料和叶面积测定方法的前提下,5种评估叶片滞尘能力方法的差异,并在此基础上归纳总结各方法的优缺点,本研究以北京市常见、叶片特征区别较大的4个城市绿化树种油松（Pinus tabuliformis）、侧柏（Platycladus orientalis）、银杏（Ginkgo biloba）和一球悬铃木（Platanus occidentalis）为研究对象,采集叶样后,分别用质量差减法（MS）、滤膜法（MF）、气溶胶再发生器法（AR）、电镜扫描法（SEM）和基于超声清洗的洗脱称量粒度分析法（ultrasonic-EWPA）对4个树种叶片的PM滞纳能力及特征进行评估.评估的同时测定每种方法评估所需总时间,并计算其所需总成本.结果表明,虽然不同方法得到的叶面滞尘效率数值的差异巨大,但得到的叶面滞尘效率的树种排序存在重合部分,其中,评估原理相同或类似的方法得到的结果重合部分更多（最多的为AR和SEM）.各方法得到的针对同一指标的相同树种排序中,有89%的排序为侧柏 > 油松 > 一球悬铃木 > 银杏,其余排序为一球悬铃木 > 银杏 > 侧柏 > 油松.5种方法中,得到指标数量最多、成本最高的均为ultrasonic-EWPA,得到指标数量最少、成本最低的均为MS;耗时最长的为MF,最短的为AR.ultrasonic-EWPA和SEM是高投入高产出型方法,即虽然需要较多的实验耗时及成本,但能得到更丰富的评估信息;MS则属于低投入低产出型,得到的信息量较少,适用于只需粗略评估树木总滞尘能力的情况;MF所得信息量中等,成本较低,但耗时过长,使用前需进行权衡;AR对设备和参数的要求严格,需谨慎使用.本研究结果可为今后研究人员选择用于评估植物滞尘能力的具体方法提供全面详实的科学依据.     

废弃尾矿库15种植物对重金属Pb、Zn的积累和养分吸收

在废弃的铅锌尾矿库进行人工植被恢复试验.对3年生15种植物重金属积累和养分吸收特性的研究表明,植物对土壤重金属和养分的吸收积累因植物种类、部位、金属种类和种植时间的不同而有显著差异.树木不同器官Pb质量浓度高低的总趋势为根〉叶〉茎,部分树种Zn质量浓度表现为叶〉根和茎;在15种参试植物中,加拿大紫荆根系Pb和Zn质量浓度均处于最高水平（分别为1 803 mg.kg-1和2 120 mg.kg-1）,盐肤木具有最高的茎枝Pb、叶片Pb和Zn质量浓度（分别为280、546和1 507 mg.kg-1）,旱柳具有最高的茎枝Zn质量浓度（729 mg.kg-1）和较高的叶片Zn质量浓度（1 153 mg.kg-1）.枫香、紫花苜蓿对Pb,旱柳、盐肤木、紫花苜蓿对Zn的转移系数TF值均〉1.植物Pb的富集系数BCF值均小于0.17,旱柳、盐肤木、紫花苜蓿Zn的BCF值达0.37～0.43.固氮植物体内N含量显著高于其它植物,火炬树、臭椿对P和夹竹桃对K的吸收积累能力强.随着种植时间的增加,植株体内有重金属质量浓度增加、营养元素含量下降的趋势.盐肤木、旱柳等重金属积累树种及紫穗槐、紫花苜蓿、截叶胡枝子、桤木等固氮植物在铅锌尾矿治理中具有应用前景.