4种灌木滞尘量及重金属富集能力的比较分析

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  摘要:城市绿化树木不仅能美化城市,也能对城市环境起到净化作用。本文通过对北方城市常见的几种绿化带内灌木对重金属富集和滞尘能力进行比较分析,结果可知,重金属富集方面,紫丁香对重金属Pb富集能力较好,东北连翘对重金属Cr富集能力较好,紫丁香叶部和东北连翘根部对重金属Cr富集能力较好;叶片滞尘量方面,紫丁香>东北连翘>金叶女贞>紫叶小檗。根据城市绿化需要,可对城市街道灌木结构进行适宜的调整。
  关键词:灌木;重金属富集;滞尘能力
  Abstract: Urban greening trees can not only beautify the city, but also purify the urban environment. This paper compares and analyzes the heavy metal accumulation and dust retention capacity of several common green belts in northern cities. The results show that in terms of heavy metal enrichment, lilac has a better ability to accumulate heavy metals Pb, while Forsythia suspense has a better ability to accumulate heavy metals Cr. The enrichment ability is better. The leaves of lilac and the roots of Forsythia suspensa have better ability to enrich heavy metal Cr. In terms of the dust retention capacity of the leaves, lilac> Forsythia suspensa> Ligustrum lucidum> Barberry. According to the needs of urban greening, the shrub structure of urban streets can be adjusted appropriately.
  Keywords: shrubs; heavy metal enrichment; dust retention capacity
  近年来随着全球对环境关注程度提升,人们逐渐意识到城市绿化对城市生态环境的重要性。城市的园林绿化是现代城市发展的一种重要组成部分,对构建生态文明、低碳可持续发展城市做出重要贡献。城市绿化带(行道树)不仅可以美化城市景观,还能调节城市小气候,降低空气粉尘和减少机动车排放尾气中重金属对环境的污染的作用[1]。在城市发展前期,城市绿化往往只考虑到城市美化作用,而忽略了绿化树种的生态效益。本文以几种常见绿化灌木为研究对象,通过对它们重金属的富集和叶片滞尘能力进行分析比较,为北方城市绿化生态效益最大化提供理论参考。
  1材料与方法
  1.1试验材料与地点
  辽宁省朝阳位于辽宁西部,地理坐标介于东经118°50′-121°17′和北纬40°25′-42°22′之间。气候属于北温带大陆性季风气候,尽管东南部受海洋暖湿气影响,但由于北部蒙古高原的干燥冷空气经常侵入,形成了半干燥半湿润易干燥地区,四季分明,雨热同季,日照充足,日温差较大,降水偏少。全年平均气温5.4℃—8.7℃;年均日照时数2850—2950小时;年降水量450—580毫米;无霜期120—155天。春秋两季多风易旱,风力一般2—3级,冬季盛行西北风,风力较强。地形大势由西北向东南倾斜。域内山峦起伏、河道纵横。地貌以低山丘陵为主。
  本试验地点选在朝阳市市中心主干道的朝阳大街两旁的绿化带为研究地点,采样点全长12.5km。选择城区绿化的常用的东北连翘(Forsythio mandshurica Uyeki)、金叶女贞(Ligustrum × vicaryi Hort)、紫叶小檗(Berberis thunbergii var. atropurpurea Chenault)和紫丁香(Syringa oblata Lindl)四种常见灌木作为试验树种。
  1.2 试验设计
  2018年辽宁省朝阳市对朝阳大街主干道旁绿化带的灌木进行结构更新,主要以1a的东北连翘、金叶女贞、紫叶小檗和紫丁香四种灌木为主。
  1.2.1植物重金属富集试验
  对三种灌木进行定点采样,进行重金属含量测定。方法如下:对每种灌木在大街主干道选择三处环境一致的小区域,选择健康长势一致的灌木10株,每株灌木随机取20个叶片和5根15cm以上新生枝条。将采回的叶片和枝条带回实验室,用去离子水清洗干净,放在105℃的烘箱进行30min杀青,然后在80℃温度下烘干,将烘干后的叶片和枝条粉碎过100目筛,4℃冰箱保存备用[1]。2019年9月(即移栽后1年后),对植物样品进行一次项目测定,作为对照处理,记为CK,重复三次。2020年9月(即移栽后2年后)对植物样品进行一次项目测定,重复三次。
  1.2.2植物滞尘能力试验
  选在植物生长旺季进行,在2020年8-9月间,在街道上选择三个采样点,在降雨量高于25mm,降雨时间高于6小時后的一周无降雨时间后进行采样,重复三次。选择成熟叶片,在灌木外侧每棵灌木随机选择20个叶片,带回实验室将叶片在蒸馏水中浸泡48小时,使叶片上的附着物充分脱落,将浸泡后的叶片放在滤纸上晾干,采用方格纸计算其叶面积记为S,再将叶片在滤纸上冲洗,并将之前浸泡的沉积物的水在滤纸上过滤,之后间过滤纸烘干至恒重记为W1,滤纸重量记为W2[3]。   1.3项目测定
  重金属含量:采用HNO3-HClO4法进行消解,然后采用原子吸收光度计测定重金属含量。
  滞尘量:采用万分之一天平进行称重。滞尘量=(W1-W2)/S,W1为沉积物和滤纸总重量(g)、W2为滤纸总重量(g)、S为叶片总面积(m2)。
  1.4 数据分析
  采用EXCEL和SPSS软件进行数据分析。
  2结果与分析
  2.1不同灌木对重金属富集能力分析根系
  有研究表明,木本植物吸收重金属主要是通过根系蒸腾拉力把重金属离子及养分一同输送到植物的各个器官和叶片气孔或者枝条吸收大气汇总的重金属颗粒的两种方式[2]。
  由表1可知,四种灌木的叶部和枝部对重金属Pb、Cr和Zn富集的能力村在差异性。不同灌木种类对重金属Pb富集能力方面,叶部重金属Pb富集量以紫丁香最高,在2019年重金属Pb富集量为8.35 mg/kg,2020年重金属Pb富集量为12.66 mg/kg,富集量增加了4.31 mg/kg,提升了51.62%;枝部重金属Pb富集量也以紫丁香最高,在2019年重金属Pb富集量为11.67 mg/kg,2020年重金属Pb富集量为15.69mg/kg,富集量增加了4.02 mg/kg,提升了34.45%。
  不同灌木种类对重金属Cr富集能力方面,叶部重金属Cr富集量以紫丁香最高,在2019年重金属Cr富集量为2.04 mg/kg,2020年重金属Cr富集量为2.19 mg/kg,富集量增加了0.15 mg/kg,提升了7.35%;枝部重金属Cr富集量以东北连翘最高,在2019年重金属Cr富集量为3.31 mg/kg,2020年重金属Cr富集量为5.28mg/kg,富集量增加了1.97mg/kg,提升了58.61%。
  不同灌木种类对重金属Zn富集能力方面,叶部重金属Zn富集量以东北连翘最高,在2019年重金属Zn富集量为12.32 mg/kg,2020年重金属Zn富集量为15.66 mg/kg,富集量增加了3.34 mg/kg,提升了27.11%;枝部重金属Zn富集量也以东北连翘最高,在2019年重金属Zn富集量为18.57 mg/kg,2020年重金属Zn富集量为23.34mg/kg,富集量增加了4.77mg/kg,提升了25.69%。
  
  2.2不同灌木叶片滞尘量分析
  城市行道树被称为空气的天然过滤器,能够有效的净化空气,通过植物叶片能够吸附大气中的有害物质和各种粉尘。植物叶片滞尘能力越大,对大气颗粒物的消减作用越强。植物的叶片和枝条所占面积比植物自身的占地面积要大二三十倍,且大部分植物的叶片表面都具有點液或续毛,能够有效的滞留空气中的粉尘颗粒,提高空气质量,改善人们的居住环境[4-5]。
  由表2可知,四种灌木的叶片滞尘能力存在不同的差异。东北连翘的叶片滞尘量在0.53-0.63 g/m2之间,平均滞尘量为0.58 g/m2;金叶女贞的叶片滯尘量在0.48-0.61 g/m2之间,平均滞尘量为0.54 g/m2;紫叶小檗的叶片滞尘量在0.38-0.45 g/m2之间,平均滞尘量为0.41 g/m2;紫丁香的叶片滞尘量在0.62-0.71g/m2之间,平均滞尘量为0.67 g/m2。在三个采样点,四种灌木的叶片滞尘量都以紫丁香最高,显著高于其他三种灌木叶片的滞尘量(P<0.05),在采样点1的叶片滞尘量最好,达到了0.11 g/m2。
  3结论
  对辽宁省朝阳市市区的几种常见绿化用灌木的重金属富集能力和滞尘能力进行分析。灌木重金属富集方面,四种灌木对重金属富集量对着时间的延长逐渐提升,对同一种重金属富集量的增长幅度不同,说明了植物根系分泌物对重金属的活化能力不同。紫丁香对重金属Pb富集能力较强,东北连翘重金属Zn富集能力较强,而紫丁香叶部和东北连翘根部对重金属Cr富集能力较强。灌木滞尘方面,四种灌木叶片的滞尘量以紫丁香最高,紫叶小檗最低,平均滞尘量紫丁香>东北连翘>金叶女贞>紫叶小檗。
  城市街道污染主要来自汽车尾气的重金属(Pb尾气主要成分)污染和空气粉尘沉降污染,选择适宜的街道绿化树种,对城市街道环境的改善十分必要。通过本文的试验结果分析,紫丁香有较好汽车尾气重金属Pb有较好的富集和粉尘滞尘能力效果,东北连翘效果次之,紫叶小檗效果最低,可以根据城市街道环境做出适宜的灌木结构调整。
  参考文献
  [1]李少宁,孔令伟, 鲁绍伟, 等,北京常见绿化树种叶片富集重金属能力研究[J].环境科学, 2014,35(5): 1891-1900.
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  [3]高金辉.北京市主要滞尘影响机制及其效果研究[D].北京林业大学图书馆,北京林业大学,2007.
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  [5]王赞红,李纪标. 城市街道常绿灌木植物叶片滞尘能力及滞尘颗粒物形态[J]. 生态环境, 2009,15, 327–330.
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