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摘要：随着城市化进程的快速推进，城市生态环境的形势日益严峻，其中最突出的问题是由大气颗粒物形成的粉尘污染。空气颗粒物不仅对环境造成污染，还严重威胁了人体的健康。绿色植物作为天然的空气净化器，在阻滞颗粒物、改善城市空气质量、保护人体健康中起着不可替代的作用。
本论文通过实验测定北京市昌平区沙河水库湿地公园中六种主要树种暨北京市常见绿化树种在当地时间2月份（冬季）树皮吸附PM2.5的能力。并通过测量单棵树木树皮面积并通过计算得出整个湿地公园六种树木吸附PM2.5质量总和。结果表明：①不同树种树木的树皮吸附大气污染物的能力在冬季有显著差别，能力从强到弱依次排列：银杏>玉兰>柳树>油松>悬铃木>毛白杨。②六种树种吸附的颗粒物中粒径为10～100μm的颗粒物较多。③公园中六种树木滞尘能力总和约为11.6千克。
测定树木的滞尘能力可以为公园绿化树木种植数量及比例的设计提供依据，通过平衡高观赏价值树种和高滞尘能力树种，因地制宜的进行合理的结构设计，改善人居环境、促进社会经济协调发展。
关键词：PM2.5，湿地公园，绿化树种，滞尘能力，冬季
1、绪论
1.1 总悬浮颗粒物简介
现在大气中的可吸入颗粒物已成为北京乃至全中国最为关注的空气污染物之一，虽然它在大气中的含量不多，但对环境和人体的危害都很大，包括生物多样性降低、人体健康问题、区域性气候变化、历史文明古迹受损等。大气颗粒物有着极宽的粒径变化范围，其粒径从几个纳米至一百微米，相差4-5个数量级，空气动力学直径小于100μm悬浮在空气中的颗粒物称为总悬浮颗粒物（TSP），其中小于10μm的称为可吸入颗粒物（PM10），小于2.5μm的称为可吸入肺颗粒物（PM2.5）[1]。大气中的颗粒物能够使空气污染变得错综复杂，其作为大气中一些化学反应的反应床，通过吸收和散射太阳辐射致使气候发生变化。
近年来，PM2.5更是被推向了风口浪尖，PM2.5，是指大气中直径小于或等于2.5微米的顆粒物，也称为可入肺颗粒物，它对空气质量和能见度等有重要的影响。PM2.5颗粒物的粗细不足头发的三十分之一从而能够穿越呼吸道防御结构甚至穿透肺泡进入人体血液循环，其比表面积大，表面极易富集有害金属和有机致癌物，可刺激、腐蚀肺泡壁，引发哮喘、肺气肿甚至肺癌。[2-3]
PM2.5对于社会经济亦会造成严重的影响：1、大气颗粒物尤其是粒径小于1μm的颗粒物、气溶胶等都具有对光的散射和吸收等消光作用，造成物体与环境背景之间的对比度缺失，致使大气能见度降低[4-5]。2、颗粒物浓度升高使云凝结核或冰核增加会影响大气的光化学效应和热辐射平衡，影响区域的温度和降水，直接与间接地导致中国稻米和小麦的产量下降5%～30%。3、还会造成光化学烟雾、热岛效应、生物多样性降低、文物古迹受损等。
大气污染问题已引起了人们的广泛关注。
由上图[6]可得知，PM2.5的主要来源为化工厂及重工厂所排放出的未清洁达标的废气及城镇中居民过冬取暖时燃烧煤炭排放出的废气。而树木的叶片、树皮均具有较强的滞尘能力，可以滞留空气中大量粉尘。树木显著的滞尘能力已被很多研究证实。很多城市已经将利用滞尘能力良好的树木营建城市绿地景观应用到城市绿地设计和道路防护设计中通过植被吸附颗粒物治理大气污染的研究意义重大。植物对空气中细颗粒物的阻滞吸附作用研究也成为近年来的热点。
1.2 对于植物滞尘作用的基本认识
而我所居住的北京市昌平区沙河镇冬季空气污染问题尤为严重，为了更好地分析植物在吸附PM2.5中的不同作用，我阅读了相关资料并制作了如下表格[7-8]：
1.3 研究目的
早在2011年，针对市民关注的北京空气治理问题，北京市政府经常谈及PM2.5治理，提出本市将出台八大措施应对PM2.5，改善空气质量，其中植树造林位居首位[9]。为了更深入的了解我所居住的北京市昌平区沙河镇生活区附近的沙河水库湿地公园中的绿化及观赏性植被在吸附以TSP为代表的污染物缓解恶劣天气所带来的负面影响中的作用，我也进行了一些研究和实验旨在加强自身对于生物学及环境科學相关知识的了解，并通过合理运用所学知识对实际进行解决，在此过程中锻炼探究能力、对简单社会问题的理解和解决能力、培养创新意识并增加对周围环境及社会的了解，为今后从事专业研究和创新培养基础。
2、研究内容与方法
2.1 研究内容
本实验旨在探究公园中树木在冬季对PM2.5的降解作用，所以选取主要研究对象为树皮，对树木树皮进行采样得出数据，并通过计算分析得出：
1、 沙河水库湿地公园中主要绿化树木的树皮在冬季对TSP的吸附能力。
2、 沙河水库湿地公园中各绿化树木对不同粒径大气污染物的吸附效果。
3、沙河水库湿地公园中选取树木在冬季对TSP的吸附量之和。
2.2 实验准备
经过调查和比较，我选取了公园中六种树木：
实验选取树木名录
选择理由如下：
1、 以上六种数目为沙河水库湿地公园重要绿化树种
2、以上树种中银杏、油松、柳树、毛白杨为北京市乃至整个华北地区主要道路及园林绿化树种，具有代表性。
2.3 实验过程
2.3.1 实验对象
树皮直接暴露在空气中，与空气颗粒物长期连续接触，是颗粒物的直接接受体。树皮作为空气污染监测器具有许多优点：
① 树皮具有足够大的表面积，可以连续多年每天都稳定暴露在空气中，在长期连续对污染监测研究具有重要意义；
② 在自然界，树皮分布广泛容易获取，在野外收集也很容易；
③ 在树皮冲刷收集颗粒物对树木健康影响不大，不会破坏树木本身[10]； ④ 随着树干和树枝的生长，树皮表面积的增长速度远远高于叶面积的增长速度[10]。
2.3.2 采样地点信息
采样地点为北京市昌平区沙河水库湿地公园，大致位置为40.22°N，116.23°E， 气候为暖温带半湿润半干旱季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥。
选取原因：1、位于居民区附近方便采样。
2、为代表北京市典型公园，且公园中种植树木品种较全。
2.3.3 采样时间
选取空气质量状况较为平均、避开大风、降雨等极端天气的日子进行采样，为保证采纳样本所得数据的准确性及客观性，共进行四次采样，每次选取同一品种不同树木，当地季节为冬季：
第一次：2017年2月4日，晴
第二次：2017年2月8日，晴
第三次：2017年2月14日，晴
第四次：2017年2月15日，霾
其中2月10日沙河镇局部地区降雨，2月12日至2月13日有雾霾
2.3.4 实验原理
采用洗脱称重法[10]得到单位面积树皮吸附的颗粒物量，用以表示悬浮颗粒物的滞纳能力：其中颗粒物干重为非水溶性物质质量，树皮面积为刷洗区域面积。用保鲜膜、密封胶泥、透明胶带、铝箔胶带等材料制作防水层漏斗，下方用PVC导管连接承接冲刷液体的瓶子，制作过程尽量不要触碰冲刷区，避免树皮吸附的颗粒物脱落。用去离子水和软毛刷不停地冲洗冲刷区，同时应避免冲刷液体溅出，直到导管流出洁净、清澈的液体为止，将收集浸洗液的瓶子密封并标记。浸洗液样品应尽快放入4℃的干净稳定环境的冰箱中存放。将收集的树皮表面滞尘的悬浮液，首先使用 0.1 mm 网筛，再利用真空泵过滤装置依次采用由大到小不同孔径的亲水性滤膜对洗液进行抽滤。分别可以得到的是 10 ～ 100 μm 大颗粒、2.5 ～ 10 μm 粗颗粒物和 0.2 ～ 2.5 μm 细颗粒物。其中，粗颗粒和细颗粒组分合称为 0.2 ～ 10 μm 小颗粒物，大颗粒物和小颗粒物的总和看作为总悬浮颗粒物。在电热鼓风干燥箱中 60 ℃ 烘干濾膜后静置 24小时，用十万分之一的电子天平称重，减去滤膜本身初始重量得到颗粒物干重。以下即为实验原理示意图[10]：
通过如上操作，可以取得其他影响颗粒较少的树皮中吸附的TSP的悬浊液。
2.3.5 采样方法
1、因测量植物对PM2.5的吸附作用，所以此次试验中只测量0.2～2.5μm的细颗粒物的质量。在采集树皮表面颗粒物时均保持在同一高度，可以有效减小颗粒物浓度随高度变化而造成的差异。研究发现，在一定高度范围内，空气中颗粒物的浓度随高度的增加而递减[11]，而且树木在距离地面1.5米以下的高度测得的滞尘量差异显著，而1.5米以上的滞尘量变化较稳定[12]，且经过观察，该高度树皮上的地面扬尘附着较少，对实验结果影响较小，所以选择树高1.5米作为采样高度。使用洗脱称重法首先取得树皮冲洗液，将冲洗液用自重已知的孔径分别为100μm、10μm、2.5μm、0.2μm的滤膜过滤，将100μm以上大颗粒物去除，将滤膜放在十万分之一的电子天平称重，所得滤渣即为直径为0.2～2.5μm、2.5～10μm、10～100μm的颗粒物，所得重量减去滤膜的自重即为相应面积树皮中各种颗粒物的重量。
2、为了取得树皮面积的信息，我对公园中的六种树木的树高、树干周长、标准枝长度、标准枝周长进行了测量。在实验中，我取在每个树种中取十棵进行测量，对主干部分使用卷尺测量，并在树干的中部用卷尺测量树干周长。为了测量标准枝，我在每棵树上截取一个中等大小的树枝并测量其长度、周长并估算数量。结果中所有数据均为平均值。
3、结果与分析
3.1 不同树木的树皮在冬季对TSP的吸附情况
对四次取样进行计算，因为四次结果浮动较小，可得到四次测量时樹皮皆接近饱和状态，取四次平均值，结果如下：
由图可得知：在六种树木中，银杏树的树皮在冬季对TSP的吸附能力最强，可达到3423.21μg/cm2，而毛白杨的吸附效果相对较差，仅有974.52μg/cm2。
3.2 公园中六种树木对不同粒径大气污染物吸附效果
由图可知：六种树木所吸附的TSP主要为直径在10μm至100μm之间的颗粒物，且对此种颗粒物的吸附质量，远远大于吸附的其他两种颗粒物的质量。
3.3 公园中六种树木的吸附总量
为了计算公园中树木对TSP的吸附总值，我对不同品种成年的树的基本信息如树宽和树高进行了测量，并通过多方面取得了树木的数量。将树木看成圆柱体，则计算其树干树皮表面积即为计算圆柱体侧面积（公式详见注解）
注：1、计算数据采用四舍五入法保留两位小数。
2、计算公式：
公式1：s1=h×C
公式2：s2=l×c×y
公式3：S= s1+s2
公式4：公园中该种树木对TSP吸附总量=S×树皮在冬季对TSP的吸附情况×株树
六种树木吸附总量之和：9653.45+2757.67+22560.07+450.30+79667.01+1015.41≈116104（g）≈11.6（千克）
3.4 分析
3.4.1 结果分析
1、树皮吸附空气颗粒物的作用与树皮表面形态各异的结构有很大的关系，银杏的滞尘量明显高于其他树种，通过观察发现银杏的树皮皆粗糙且呈较深的细纵裂状[13]，银杏树干部分裂沟相交而呈现深交叉纵裂，且由于侧枝挤压等作用会产生瘤状突起[14]，大气中颗粒物极易深入滞留于裂纹中，且风吹造成的小幅度震荡不会使颗粒物轻易震落。毛白杨的树皮平滑、无明显纵裂，纹理平滑过渡，而且树皮具有明显分布的菱形皮孔，皮孔在主干上一般是呈横向排列，但其分布并非是排列整齐的，皮孔排列的疏密也有所不同，随着主干的生长，皮孔上下两端逐渐延伸相连，老树树干下部甚至会形成纵裂[15]。由于毛白杨树干表面较为光滑，大气中颗粒物难以附着，并且易因风吹震动而抖落，因此其滞尘能力相对其他树种较弱。 2、虽然颗粒物可附着于皮孔中，但由于皮孔分布不均、采样的冲刷区位置选取较为随机，因此我们根据树干整体及本次实验人为确定的“冲刷区”的皮孔分布状况，估算出损失系数1～1.5不等以减小误差。其余植物的树干外表有的呈不规则潜裂，有的具纵裂纹，有的粗糙开裂，有的呈鳞片块开裂，有的呈片状、块状脱落，整体看来糙度介于银杏与毛白杨之间。树干单位面积滞尘量用以衡量树干的滞尘能力，主要与树皮的综合糙度相关，同时也受外界环影响。
3.4.2 误差分析
研究结果显示树皮吸附的颗粒主要是粒径为10-100μm的大颗粒，吸附的数量约为粒径为0.2-2.5μm和2.5-10μm的细颗粒的16倍。可能由于树干相比于树叶更接近于近地面，吸附的颗粒物更多来自于地面扬尘，地面扬尘主要组成是大颗粒。粒径较小的颗粒物通常悬浮在空气中而被树冠截滞也是可能的原因之一。还可能由于树皮的结构特性，不同于树叶有沟槽、细绒毛等结构以及分泌的树脂便于吸附细颗粒，树皮表面较为粗糙，对细颗粒吸附能力不强。而且因为树皮表面较为粗糙，冲刷的过程不易冲洗干净，会产生一定的误差。
本文研究的校园内十种树木的树皮吸附颗粒物的效果发现，毛白杨的效果是最弱的，研究其树皮发现较为光滑，有皮孔随机分布，所以颗粒物不易附着并且容易被风刮落。王爱霞的研究发现，该树种的树皮较为粗糙，有深交叉纵裂，中等数量皮孔，吸附空气污染物的效果优于银杏和悬铃木[10]，与本文所得结果不一致，原因可能是由于毛白杨的纵裂多出现在较低高度的树干上，而本研究的冲刷区选定高度统一所以代表性有所欠缺。
4、结论
1、沙河水库湿地公园中六种主要绿化树木单棵树木在冬季吸附PM2.5能力为银杏>玉兰>柳树>油松>悬铃木>毛白杨，吸附能力分别为3423.21、2164.88、2124.30、1767.74、1372.17、974.52μg/cm2
2、在六种树木所吸附的大气污染颗粒物中，粒径为10～100μm的颗粒物所占比例普遍较大；在银杏、油松、柳树、玉兰、毛白杨吸附总量中，粒径为0.2～2.5μm的颗粒物所占比例为第二。
3、公园中种植数量较多且单棵树木平均树皮面积最大的毛白杨树吸附总能力为六种树木中第一，玉兰吸附总能力较差。公园中六种树木吸附总能力约为11.6千克。
5、讨论
公园观赏性及绿化树种种植比例如下：
由图可得知公园中种植柳树的数量最多且占据六种不同植株之和的比例较大，考慮到园区规划、土壤养分、种植成本等因素，公园的种植比例相对有利于冬季对TSP的净化。
沙河水库湿地公园面积约为20000平方米，公园树木覆盖率约为50%，即树覆盖面积约为10000平方米，在冬天用树干便可吸附将近12.4kg的PM2.5，；北京市面积为1.6万平方公里，森林覆盖率约为40%[16]，及覆盖面积为0.64万平方公里，约为公园覆盖面积的640000倍，可吸附PM2.5大约740吨，使得沙河镇、昌平区、北京市乃至整个中国成千上万的市民免受可吸入颗粒物困扰经过雨水冲刷，树木便可多次沉降PM2.5，对治理空气污染贡献极大，而植树造林的却成本极低，所以，种树不啻为缓解空气污染的一个可行的方法。而考虑到沙河水库湿地公园是以涵养水源、美化环境及为附近居民提供休憩娱乐场所为目的的由昌平区园林绿化局组织开发的游乐性质的公园。我建议采取多加种植银杏树及柳树的措施，并在公園外围增加种植毛白杨树。
古语云：金无足赤，人无完人。看似思虑周全的实验实际也会多有不周。首先，本次实验仅探究并讨论了公园中暨北京市六种较常见的绿化树种的吸附能力，并未能对整个北京市上百种绿化树木进行实验，故得出的植物对于TSP吸附总能力可能只是不确切的估计；其次，本次实验仅选用二月进行实验，故对于树木不同季节的吸附能力没有考虑。今后若还有时间和机会，我会再进行规模更大，设计更周全，涵盖树种更多且包含月份较全的实验进一步探究整个公园甚至整个北京市树木对于TSP的吸附情况和对空气的净化能力。
参考资料
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[14] 崔颖. 单轴分枝乔木分枝处的树皮纹理合成[D]. 北京： 北京林业大学，2012.
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[16] 北京市园林绿化局. 2017年全市将新增城市绿地600公顷[N/OL]. 首都园林绿化政务网，2017-01-24
致谢：
在此感谢北京林业大学贾国栋先生对实验方法进行介绍和指导、提供部分实验仪器并说明操作方法和对本篇文章进行建议与指导。
指导老师： 李万成 崔胜男
本论文通过实验测定北京市昌平区沙河水库湿地公园中六种主要树种暨北京市常见绿化树种在当地时间2月份（冬季）树皮吸附PM2.5的能力。并通过测量单棵树木树皮面积并通过计算得出整个湿地公园六种树木吸附PM2.5质量总和。结果表明：①不同树种树木的树皮吸附大气污染物的能力在冬季有显著差别，能力从强到弱依次排列：银杏>玉兰>柳树>油松>悬铃木>毛白杨。②六种树种吸附的颗粒物中粒径为10～100μm的颗粒物较多。③公园中六种树木滞尘能力总和约为11.6千克。
测定树木的滞尘能力可以为公园绿化树木种植数量及比例的设计提供依据，通过平衡高观赏价值树种和高滞尘能力树种，因地制宜的进行合理的结构设计，改善人居环境、促进社会经济协调发展。
关键词：PM2.5，湿地公园，绿化树种，滞尘能力，冬季
1、绪论
1.1 总悬浮颗粒物简介
现在大气中的可吸入颗粒物已成为北京乃至全中国最为关注的空气污染物之一，虽然它在大气中的含量不多，但对环境和人体的危害都很大，包括生物多样性降低、人体健康问题、区域性气候变化、历史文明古迹受损等。大气颗粒物有着极宽的粒径变化范围，其粒径从几个纳米至一百微米，相差4-5个数量级，空气动力学直径小于100μm悬浮在空气中的颗粒物称为总悬浮颗粒物（TSP），其中小于10μm的称为可吸入颗粒物（PM10），小于2.5μm的称为可吸入肺颗粒物（PM2.5）[1]。大气中的颗粒物能够使空气污染变得错综复杂，其作为大气中一些化学反应的反应床，通过吸收和散射太阳辐射致使气候发生变化。
近年来，PM2.5更是被推向了风口浪尖，PM2.5，是指大气中直径小于或等于2.5微米的顆粒物，也称为可入肺颗粒物，它对空气质量和能见度等有重要的影响。PM2.5颗粒物的粗细不足头发的三十分之一从而能够穿越呼吸道防御结构甚至穿透肺泡进入人体血液循环，其比表面积大，表面极易富集有害金属和有机致癌物，可刺激、腐蚀肺泡壁，引发哮喘、肺气肿甚至肺癌。[2-3]
PM2.5对于社会经济亦会造成严重的影响：1、大气颗粒物尤其是粒径小于1μm的颗粒物、气溶胶等都具有对光的散射和吸收等消光作用，造成物体与环境背景之间的对比度缺失，致使大气能见度降低[4-5]。2、颗粒物浓度升高使云凝结核或冰核增加会影响大气的光化学效应和热辐射平衡，影响区域的温度和降水，直接与间接地导致中国稻米和小麦的产量下降5%～30%。3、还会造成光化学烟雾、热岛效应、生物多样性降低、文物古迹受损等。
大气污染问题已引起了人们的广泛关注。
由上图[6]可得知，PM2.5的主要来源为化工厂及重工厂所排放出的未清洁达标的废气及城镇中居民过冬取暖时燃烧煤炭排放出的废气。而树木的叶片、树皮均具有较强的滞尘能力，可以滞留空气中大量粉尘。树木显著的滞尘能力已被很多研究证实。很多城市已经将利用滞尘能力良好的树木营建城市绿地景观应用到城市绿地设计和道路防护设计中通过植被吸附颗粒物治理大气污染的研究意义重大。植物对空气中细颗粒物的阻滞吸附作用研究也成为近年来的热点。
1.2 对于植物滞尘作用的基本认识
而我所居住的北京市昌平区沙河镇冬季空气污染问题尤为严重，为了更好地分析植物在吸附PM2.5中的不同作用，我阅读了相关资料并制作了如下表格[7-8]：
1.3 研究目的
早在2011年，针对市民关注的北京空气治理问题，北京市政府经常谈及PM2.5治理，提出本市将出台八大措施应对PM2.5，改善空气质量，其中植树造林位居首位[9]。为了更深入的了解我所居住的北京市昌平区沙河镇生活区附近的沙河水库湿地公园中的绿化及观赏性植被在吸附以TSP为代表的污染物缓解恶劣天气所带来的负面影响中的作用，我也进行了一些研究和实验旨在加强自身对于生物学及环境科學相关知识的了解，并通过合理运用所学知识对实际进行解决，在此过程中锻炼探究能力、对简单社会问题的理解和解决能力、培养创新意识并增加对周围环境及社会的了解，为今后从事专业研究和创新培养基础。
2、研究内容与方法
2.1 研究内容
本实验旨在探究公园中树木在冬季对PM2.5的降解作用，所以选取主要研究对象为树皮，对树木树皮进行采样得出数据，并通过计算分析得出：
1、 沙河水库湿地公园中主要绿化树木的树皮在冬季对TSP的吸附能力。
2、 沙河水库湿地公园中各绿化树木对不同粒径大气污染物的吸附效果。
3、沙河水库湿地公园中选取树木在冬季对TSP的吸附量之和。
2.2 实验准备
经过调查和比较，我选取了公园中六种树木：
实验选取树木名录
选择理由如下：
1、 以上六种数目为沙河水库湿地公园重要绿化树种
2、以上树种中银杏、油松、柳树、毛白杨为北京市乃至整个华北地区主要道路及园林绿化树种，具有代表性。
2.3 实验过程
2.3.1 实验对象
树皮直接暴露在空气中，与空气颗粒物长期连续接触，是颗粒物的直接接受体。树皮作为空气污染监测器具有许多优点：
① 树皮具有足够大的表面积，可以连续多年每天都稳定暴露在空气中，在长期连续对污染监测研究具有重要意义；
② 在自然界，树皮分布广泛容易获取，在野外收集也很容易；
③ 在树皮冲刷收集颗粒物对树木健康影响不大，不会破坏树木本身[10]； ④ 随着树干和树枝的生长，树皮表面积的增长速度远远高于叶面积的增长速度[10]。
2.3.2 采样地点信息
采样地点为北京市昌平区沙河水库湿地公园，大致位置为40.22°N，116.23°E， 气候为暖温带半湿润半干旱季风气候，夏季高温多雨，冬季寒冷干燥。
选取原因：1、位于居民区附近方便采样。
2、为代表北京市典型公园，且公园中种植树木品种较全。
2.3.3 采样时间
选取空气质量状况较为平均、避开大风、降雨等极端天气的日子进行采样，为保证采纳样本所得数据的准确性及客观性，共进行四次采样，每次选取同一品种不同树木，当地季节为冬季：
第一次：2017年2月4日，晴
第二次：2017年2月8日，晴
第三次：2017年2月14日，晴
第四次：2017年2月15日，霾
其中2月10日沙河镇局部地区降雨，2月12日至2月13日有雾霾
2.3.4 实验原理
采用洗脱称重法[10]得到单位面积树皮吸附的颗粒物量，用以表示悬浮颗粒物的滞纳能力：其中颗粒物干重为非水溶性物质质量，树皮面积为刷洗区域面积。用保鲜膜、密封胶泥、透明胶带、铝箔胶带等材料制作防水层漏斗，下方用PVC导管连接承接冲刷液体的瓶子，制作过程尽量不要触碰冲刷区，避免树皮吸附的颗粒物脱落。用去离子水和软毛刷不停地冲洗冲刷区，同时应避免冲刷液体溅出，直到导管流出洁净、清澈的液体为止，将收集浸洗液的瓶子密封并标记。浸洗液样品应尽快放入4℃的干净稳定环境的冰箱中存放。将收集的树皮表面滞尘的悬浮液，首先使用 0.1 mm 网筛，再利用真空泵过滤装置依次采用由大到小不同孔径的亲水性滤膜对洗液进行抽滤。分别可以得到的是 10 ～ 100 μm 大颗粒、2.5 ～ 10 μm 粗颗粒物和 0.2 ～ 2.5 μm 细颗粒物。其中，粗颗粒和细颗粒组分合称为 0.2 ～ 10 μm 小颗粒物，大颗粒物和小颗粒物的总和看作为总悬浮颗粒物。在电热鼓风干燥箱中 60 ℃ 烘干濾膜后静置 24小时，用十万分之一的电子天平称重，减去滤膜本身初始重量得到颗粒物干重。以下即为实验原理示意图[10]：
通过如上操作，可以取得其他影响颗粒较少的树皮中吸附的TSP的悬浊液。
2.3.5 采样方法
1、因测量植物对PM2.5的吸附作用，所以此次试验中只测量0.2～2.5μm的细颗粒物的质量。在采集树皮表面颗粒物时均保持在同一高度，可以有效减小颗粒物浓度随高度变化而造成的差异。研究发现，在一定高度范围内，空气中颗粒物的浓度随高度的增加而递减[11]，而且树木在距离地面1.5米以下的高度测得的滞尘量差异显著，而1.5米以上的滞尘量变化较稳定[12]，且经过观察，该高度树皮上的地面扬尘附着较少，对实验结果影响较小，所以选择树高1.5米作为采样高度。使用洗脱称重法首先取得树皮冲洗液，将冲洗液用自重已知的孔径分别为100μm、10μm、2.5μm、0.2μm的滤膜过滤，将100μm以上大颗粒物去除，将滤膜放在十万分之一的电子天平称重，所得滤渣即为直径为0.2～2.5μm、2.5～10μm、10～100μm的颗粒物，所得重量减去滤膜的自重即为相应面积树皮中各种颗粒物的重量。
2、为了取得树皮面积的信息，我对公园中的六种树木的树高、树干周长、标准枝长度、标准枝周长进行了测量。在实验中，我取在每个树种中取十棵进行测量，对主干部分使用卷尺测量，并在树干的中部用卷尺测量树干周长。为了测量标准枝，我在每棵树上截取一个中等大小的树枝并测量其长度、周长并估算数量。结果中所有数据均为平均值。
3、结果与分析
3.1 不同树木的树皮在冬季对TSP的吸附情况
对四次取样进行计算，因为四次结果浮动较小，可得到四次测量时樹皮皆接近饱和状态，取四次平均值，结果如下：
由图可得知：在六种树木中，银杏树的树皮在冬季对TSP的吸附能力最强，可达到3423.21μg/cm2，而毛白杨的吸附效果相对较差，仅有974.52μg/cm2。
3.2 公园中六种树木对不同粒径大气污染物吸附效果
由图可知：六种树木所吸附的TSP主要为直径在10μm至100μm之间的颗粒物，且对此种颗粒物的吸附质量，远远大于吸附的其他两种颗粒物的质量。
3.3 公园中六种树木的吸附总量
为了计算公园中树木对TSP的吸附总值，我对不同品种成年的树的基本信息如树宽和树高进行了测量，并通过多方面取得了树木的数量。将树木看成圆柱体，则计算其树干树皮表面积即为计算圆柱体侧面积（公式详见注解）
注：1、计算数据采用四舍五入法保留两位小数。
2、计算公式：
公式1：s1=h×C
公式2：s2=l×c×y
公式3：S= s1+s2
公式4：公园中该种树木对TSP吸附总量=S×树皮在冬季对TSP的吸附情况×株树
六种树木吸附总量之和：9653.45+2757.67+22560.07+450.30+79667.01+1015.41≈116104（g）≈11.6（千克）
3.4 分析
3.4.1 结果分析
1、树皮吸附空气颗粒物的作用与树皮表面形态各异的结构有很大的关系，银杏的滞尘量明显高于其他树种，通过观察发现银杏的树皮皆粗糙且呈较深的细纵裂状[13]，银杏树干部分裂沟相交而呈现深交叉纵裂，且由于侧枝挤压等作用会产生瘤状突起[14]，大气中颗粒物极易深入滞留于裂纹中，且风吹造成的小幅度震荡不会使颗粒物轻易震落。毛白杨的树皮平滑、无明显纵裂，纹理平滑过渡，而且树皮具有明显分布的菱形皮孔，皮孔在主干上一般是呈横向排列，但其分布并非是排列整齐的，皮孔排列的疏密也有所不同，随着主干的生长，皮孔上下两端逐渐延伸相连，老树树干下部甚至会形成纵裂[15]。由于毛白杨树干表面较为光滑，大气中颗粒物难以附着，并且易因风吹震动而抖落，因此其滞尘能力相对其他树种较弱。 2、虽然颗粒物可附着于皮孔中，但由于皮孔分布不均、采样的冲刷区位置选取较为随机，因此我们根据树干整体及本次实验人为确定的“冲刷区”的皮孔分布状况，估算出损失系数1～1.5不等以减小误差。其余植物的树干外表有的呈不规则潜裂，有的具纵裂纹，有的粗糙开裂，有的呈鳞片块开裂，有的呈片状、块状脱落，整体看来糙度介于银杏与毛白杨之间。树干单位面积滞尘量用以衡量树干的滞尘能力，主要与树皮的综合糙度相关，同时也受外界环影响。
3.4.2 误差分析
研究结果显示树皮吸附的颗粒主要是粒径为10-100μm的大颗粒，吸附的数量约为粒径为0.2-2.5μm和2.5-10μm的细颗粒的16倍。可能由于树干相比于树叶更接近于近地面，吸附的颗粒物更多来自于地面扬尘，地面扬尘主要组成是大颗粒。粒径较小的颗粒物通常悬浮在空气中而被树冠截滞也是可能的原因之一。还可能由于树皮的结构特性，不同于树叶有沟槽、细绒毛等结构以及分泌的树脂便于吸附细颗粒，树皮表面较为粗糙，对细颗粒吸附能力不强。而且因为树皮表面较为粗糙，冲刷的过程不易冲洗干净，会产生一定的误差。
本文研究的校园内十种树木的树皮吸附颗粒物的效果发现，毛白杨的效果是最弱的，研究其树皮发现较为光滑，有皮孔随机分布，所以颗粒物不易附着并且容易被风刮落。王爱霞的研究发现，该树种的树皮较为粗糙，有深交叉纵裂，中等数量皮孔，吸附空气污染物的效果优于银杏和悬铃木[10]，与本文所得结果不一致，原因可能是由于毛白杨的纵裂多出现在较低高度的树干上，而本研究的冲刷区选定高度统一所以代表性有所欠缺。
4、结论
1、沙河水库湿地公园中六种主要绿化树木单棵树木在冬季吸附PM2.5能力为银杏>玉兰>柳树>油松>悬铃木>毛白杨，吸附能力分别为3423.21、2164.88、2124.30、1767.74、1372.17、974.52μg/cm2
2、在六种树木所吸附的大气污染颗粒物中，粒径为10～100μm的颗粒物所占比例普遍较大；在银杏、油松、柳树、玉兰、毛白杨吸附总量中，粒径为0.2～2.5μm的颗粒物所占比例为第二。
3、公园中种植数量较多且单棵树木平均树皮面积最大的毛白杨树吸附总能力为六种树木中第一，玉兰吸附总能力较差。公园中六种树木吸附总能力约为11.6千克。
5、讨论
公园观赏性及绿化树种种植比例如下：
由图可得知公园中种植柳树的数量最多且占据六种不同植株之和的比例较大，考慮到园区规划、土壤养分、种植成本等因素，公园的种植比例相对有利于冬季对TSP的净化。
沙河水库湿地公园面积约为20000平方米，公园树木覆盖率约为50%，即树覆盖面积约为10000平方米，在冬天用树干便可吸附将近12.4kg的PM2.5，；北京市面积为1.6万平方公里，森林覆盖率约为40%[16]，及覆盖面积为0.64万平方公里，约为公园覆盖面积的640000倍，可吸附PM2.5大约740吨，使得沙河镇、昌平区、北京市乃至整个中国成千上万的市民免受可吸入颗粒物困扰经过雨水冲刷，树木便可多次沉降PM2.5，对治理空气污染贡献极大，而植树造林的却成本极低，所以，种树不啻为缓解空气污染的一个可行的方法。而考虑到沙河水库湿地公园是以涵养水源、美化环境及为附近居民提供休憩娱乐场所为目的的由昌平区园林绿化局组织开发的游乐性质的公园。我建议采取多加种植银杏树及柳树的措施，并在公園外围增加种植毛白杨树。
古语云：金无足赤，人无完人。看似思虑周全的实验实际也会多有不周。首先，本次实验仅探究并讨论了公园中暨北京市六种较常见的绿化树种的吸附能力，并未能对整个北京市上百种绿化树木进行实验，故得出的植物对于TSP吸附总能力可能只是不确切的估计；其次，本次实验仅选用二月进行实验，故对于树木不同季节的吸附能力没有考虑。今后若还有时间和机会，我会再进行规模更大，设计更周全，涵盖树种更多且包含月份较全的实验进一步探究整个公园甚至整个北京市树木对于TSP的吸附情况和对空气的净化能力。
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致谢：
在此感谢北京林业大学贾国栋先生对实验方法进行介绍和指导、提供部分实验仪器并说明操作方法和对本篇文章进行建议与指导。
指导老师： 李万成 崔胜男