青州市8种行道树夏季叶滞尘能力的研究

赵玉翠，赵金辉

潍坊理工学院 现代农业与环境学院，山东青州 262500

随着科学技术的快速发展，人们生活水平的日益提高，环境污染也日趋严重，大气颗粒物所产生的污染也随之日益严峻。因此，大气颗粒物所造成的雾霾天气也备受人们关注，其不仅对人体的健康产生影响，导致呼吸系统疾病，还影响地面能见度和日照时间[1]。而绿色植物除了可以美化区域环境外，植物叶片还可以通过其表面特性和湿润性发挥着巨大的滞尘效应，在改善环境和空气质量方面具有重要作用，植物因其茸毛和表面蜡层又被称为“天然的空气过滤器”。Souch等[2]研究表明，植物的树冠能够对气流产生阻挡，从而使部分颗粒物被吸附在植物叶片的表面，起到一定的滞尘作用。近年来，利用道路绿化植物（行道树、绿篱、草本花卉或其他地被植物）作为清除大气颗粒物的重要途径已得到人们的普遍认可。配植优良的城镇中心区主干道和街区行道树种，使其既具有绿化、美化环境的功能，又具有降噪、遮阳、吸收大气污染物、降尘等多种生态功能，合理构建绿植是防治空气污染的一道重要防线，这也是城镇宜居环境建设需要着重考虑的问题。

青州市为古“九州”之一。因地处东海和泰山之间，位于中国东方，“东方属木，木色为青”，故名“青州”。该市位于山东省潍坊市，是连接潍坊市与山东省其他城市的枢纽，地处118°10′E～118°46′E，36°24′N～36°56′N范围内，总面积为1 569 km2。地貌类型主要有低山丘陵、河谷阶地、山前平原3种类型，其中低山丘陵占青州市总面积的52.6%、河谷阶地占8.9%、山前平原占38.5%[3]。青州市处于暖温带半湿润季风气候区，冬季寒冷干燥，夏季炎热多雨，春秋温暖适中，气候温和，四季分明。

青州市先后获得全国县域经济百强县、国家卫生城市、国家园林城市、中国优秀旅游城市、国家历史文化名城、全国双拥模范城、国家级生态建设示范区等17项国家级荣誉称号。以清新的空气、适宜的气候、整齐干净的街道、充满设计感的城市绿化吸引着无数游客，带动了整个经济社会的快速发展，也促进了城市旅游业的蓬勃发展。青州市的空气环境质量也在不断地发生变化，空气中的可吸入颗粒物的含量也随着人流量的增长而明显增加。

2.1 材料选择

青州市行道树种类很多，根据不同时期应用频率和观赏特性，选择6种乔木和2种灌木作为研究对象，列出8种行道树的学名、科属分类和叶片特征（表1）。

表1 青州市8种行道树分类及其植物学特征

2.2 采集地点

参考城市交通网，实地踏查青州市8种行道树主要干道分布及其生长状况，选定试验样树。采样地点选定青州市车流量较大的三大路段：云门山路、范公亭路、海岱路。因为这3个路段的繁华程度和车流量与其余路段相比较大，路面扬尘和车辆尾气排放量大，且行道树生长多年，粗长郁闭，所以选取三路段两侧行道树作为研究对象具有一定的代表性。通过系统调查青州市3个路段，确定了共有的悬铃木、国槐、紫叶李、大叶黄杨4种青州市常见绿化植株作为研究对象。另外，为了获得相同环境下不同植物间滞尘差异，选取人员密集的主干道范公亭路段悬铃木等8种行道树进行测定。范公亭路段悬铃木是最早的绿化树种，基本在10 m以上，国槐树高约7 m，银杏树后期栽植，树龄较短，树高5 m左右，紫叶李、海棠、樱花树高集中在2 m左右，大叶黄杨和女贞属于灌木，树高不足1 m。这些行道树符合常规绿化布局中高低错落布局。

2.3 叶片采集

绿化植物的滞尘量往往会受到当地天气气候的影响。因此应选取晴朗无雨时进行采集，且通过唐文莉等[4]研究已知，绝大多数低层植株在雨后第3天的叶片滞尘量基本饱和。2021年8月中旬，在雨后第10天选择于晴朗天气时进行样品的采集。3个路段每种行道树随机选择3株生长健壮的，大小形态相似的植株，每一树种设置3个重复，分别在每棵植株靠近马路一侧左、中、右3个部位，并选定高度在高大树木的下层树冠2～3 m处或低矮灌木的最上层树冠处（最接近马路的部分），随机采集健康、成熟、面朝街道且大小相近的叶片各1片。将采集的叶片小心封存于保留部分气体的自封袋中，操作过程中尽量不要震荡或触摸叶片，防止灰尘抖落或叶表绒毛被破坏对试验结果产生影响，最后每个样本做好标记带回实验室进行处理[5]。

2.4 测量滞尘量

滞尘量测量采样差重法。方法如下：将叶片放入烧杯中加入蒸馏水浸泡2 h后，用软毛刷轻轻刷掉叶片上残留的空气颗粒物，然后将浸泡液经由抽滤瓶和布氏漏斗组成的抽滤装置过滤后，将滤纸放入烘箱60℃干燥2 h，称取滤纸片重量m1；
由于滤纸片经过烘箱烘干后会出现质量变化，随机选取3张空白滤纸一同进行干燥，称取对照组滤纸片重量取平均值m2，用带有样品的滤纸片质量减去空白滤纸片质量，即m1-m2为植物叶片滞尘量[6]。

用叶面积仪测量所选植物的叶片面积，每次测量3次，取平均值得叶面积值S，并根据所测量的滞尘量，计算出样品单位面积的滞尘量为（m1-m2）/S，然后8种供试植物的单位面积滞尘量进行比较。

2.5 计算滞尘量

叶片单位面积滞尘量/（g/m2）＝（m1-m2）/S

通过数日观察得知，随着滞尘时间的不断增加，植物滞尘量增幅逐渐减小直至饱和，大雨过后洗刷使得植物重新滞尘[7]。青州市 2021年8月降雨后至下次降雨前（10 d）进行采样，计算其滞尘量。

3.1 相同植物不同路段滞尘分析

在云门山路、范公亭路、海岱路3条主干道选取共有的4种共有的行道树进行滞尘量测定。结果显示：同一种植物在不同环境条件下的其单位面积滞尘量各不相同，甚至某些树种差异较大。从总体滞尘量分析得出，海岱路单位叶面积滞尘量最大，范公亭路单位叶面积滞尘量次之，云门山路单位叶面积滞尘量最小。通过查阅文献吴彤彤等[8]指出没有车流量的地区明显小于车流量较大的区域，这充分表明了车辆行驶引起的粉尘再悬浮和汽车尾气产生的大气颗粒对单位叶面积滞尘量影响较大。这也印证实际，海岱路段为货车、重卡车多经过地，带动灰尘较多且车流量大，范公亭路为市民常经路，小型轿车和人流量较大，因而次之，最后的云门山路为通往大学城，车流量相对较少。

由于每条路段车流、人流和诸多误差的存在，进行综合分析三街道（云门山路、范公亭路、海岱路）数据的平均值，从表2分析得出，单位叶面积滞尘量大小为：大叶黄杨＞国槐＞紫叶李＞悬铃木，大叶黄杨作为四季常青的灌木，其单位叶面积滞尘量最大，单位叶面积滞尘量平均值为 3.446 1 g/m2。叶片滞尘通过3种方式：停着、附着和黏附。大叶黄杨革质较厚，且低矮靠近地面，灰尘颗粒悬浮浓度较高，所以其滞尘量相对较大。国槐、紫叶李、悬铃木离地面较高，灰尘颗粒悬浮浓度较低，且易受风力而摆动，其滞留的粉尘易被风再次刮走，其滞尘量相对较小。

表2 青州市4种行道树单位叶面积滞尘量平均值

3.2 同一路段不同植物滞尘分析

青州市范公亭道路分布博物馆、古街、市府及大型商场属于城市中心，对环境要求较高，根据绿化配置选取8种主要行道树种进行滞尘量测定。测量不同植株平均单位叶面积滞尘量的比较，结果表现为：单叶滞尘量为国槐＞紫叶李＞大叶黄杨＞银杏＞海棠＞悬铃木＞樱花＞女贞（图1）。

图1 8种行道树单位叶面积滞尘量

通过对潍坊市青州市云门街道3条街道4种常见行道树叶片形态特性观察，测定计算其单位叶面积滞尘量，分析得到：3条主干道的环境差异，单位叶面积滞尘量的大小顺序表现为：海岱路＞范公亭路＞云门山路，这充分表明了车辆行驶引起的粉尘再悬浮和汽车尾气对大气颗粒物有较大贡献率，即车流量影响了3条路段滞尘量的大小。行道树单位叶片滞尘量会受到车辆行驶量和人流量等严重影响。

单位叶面积的滞尘效果也表现在不同树种间的差异性上。不同树种由于树高、冠幅大小、叶片形态差异等因素，使不同树种间单位叶面积滞尘量出现较大差异。

对于气象因素的影响，已有不少研究，例如，潘瑞等[9]在对l0种观赏竹秋季滞尘效应的研究中发现，位于季风风向下风口的观赏竹，承接车速带来的二次扬尘量较高；
陈锦旋[10]的研究也表明，树种在不同方向上滞尘能力差异是由风向导致的，当风速较大时，各树种叶片滞尘量会有不同程度的减少。当空气湿度较大时，为叶面颗粒物累积创造了有利条件，因此空气湿度会对树种叶表滞留颗粒物的能力产生重要影响[11]。本研究是在夏季无风的天气进行试验，并没有根据气象、季节差异进行对照相关研究。

今后需进一步研究更多冠层不同季节、不同气象条件的滞尘量，以期获得最佳的道路滞尘效果。例如，根据每条道路的车流量不同，可以在车流量较大的路段，优先选择滞尘能力好的植物，如国槐、紫叶李、大叶黄杨等。植物的滞尘机理主要靠植物叶片，所以在行道树的选择方面还需要考虑季节因素，多数植物春季发芽，新叶生长，植物滞尘能力逐渐增强；
夏季植物叶片达到壮年时期，滞尘能力较好；
秋季树叶变黄，叶片滞尘能力逐渐减弱；
冬季植物叶片已凋谢，严重影响了植物的滞尘能力。在道路植物的选择方面，需要考虑不同植物的滞尘能力的同时，还需要考虑季节因素对植物滞尘能力的影响，可以选择一些四季常绿的植物，如冬青、大叶黄杨等，合理规划，营造一个四季有景可观的街景，同时提高空气质量。