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叶表面微结构对植物滞留颗粒物能力的影响研究

李晓璐  
【摘要】:大气颗粒物是重要的环境空气污染物之一,植物叶片能够有效滞留大气颗粒物。本研究通过量化杭州市10种乔木叶片滞留颗粒物质量和数量密度来评估其滞留颗粒物的能力。利用扫描电子显微镜(SEM)观察叶表面微结构,并与Image J软件结合测量气孔和沟槽结构的数据;同时分别采用真实色共聚焦显微镜(CLSM)和接触角测量仪检测叶片表面的粗糙度和接触角,定量分析叶表面微结构与滞留颗粒物能力之间的关系。利用X射线能谱仪(EDS)分析叶表面颗粒物元素组成和含量,并探讨颗粒物可能的来源。主要研究结论如下:(1)10种乔木叶片单位叶面积滞留不同粒径颗粒物的能力均有差异,三季叶片单位叶面积滞留TSP总质量排序为秋季(731.74μg/cm2)夏季(507.46μg/cm2)春季(270.31μg/cm2)。三季叶片单位叶面积滞留TSP总质量从大到小的排序为:水杉二球悬铃木无患子桂花桃榔榆杜仲玉兰银杏木荷。三季叶片单位叶面积滞留PM_(2.5)质量总体呈现为夏季秋季春季。水杉、桂花和二球悬铃木滞留PM_(10)和PM_(2.5)的能力均较强,而玉兰和木荷均较弱。同一植物叶表面和蜡质层滞留颗粒物质量也存在差异,大部分植物叶表面滞留颗粒物质量高于蜡质层。夏秋两季二球悬铃木和桃叶片滞留总数量密度较高,而木荷和玉兰均较低。叶片滞留PM_(2.5)的质量较低,但数量密度较高。对比叶片滞留颗粒物质量与数量密度发现,两者的排序并不完全一致。(2)植物叶片表面微观形貌(沟槽、气孔、褶皱、蜡质等)、粗糙度、润湿性共同影响滞留颗粒物能力。表面有较多密集且较窄的沟槽、长枝条状结构、粗糙度和润湿性较高的叶片有很强的滞留颗粒物能力。叶片上表面的粗糙度与其滞留颗粒数量密度呈显著正相关,叶片上表面接触角与叶片滞留PM_(2.5)、TSP质量呈显著负相关。(3)不同植物之间单株滞留颗粒物质量有较大差异,二球悬铃木、榔榆单株滞留TSP、PM_(10)和PM_(2.5)的质量均较高,杜仲、木荷和桃均较低。单株滞留颗粒物的能力不仅与叶片单位叶面积滞留颗粒物质量有关,还与单株总叶面积、树冠结构以及叶片密度有关。(4)夏季和秋季叶片表面颗粒物元素组成分别有19、24种,颗粒物元素主要来源是交通污染和土壤扬尘。研究结果可为城市园林绿化建设中优良滞尘植物材料选择提供理论依据。


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