自然花卉

面对雾霾种什么植物能够吸附PM2.5?

近年来大范围的雾霾污染频繁发生,有效调控和消除PM2.5等颗粒物成了呼声最高、最亟待解决的重大环境问题。
2013年1月,国家林业局适时应急启动了国家林业公益性行业重大科研专项,开展了森林对PM2.5等颗粒物的调控功能与技术研究。这样的应急科研项目的设立,在林业科技史上并不多见。经过四年攻关,项目组全面完成了项目的预期目标和研究任务——科研人员构建了首都圈森林大气环境监测网络,科学地揭示和评价了森林调控PM2.5等颗粒物的机理和功能,筛选出了具有防霾治污功能的适宜树种,提出了针对城市典型区域高效滞尘的森林优化配置技术,集成了城市森林调控PM2.5等颗粒物的技术体系并开展示范。

到森林公园晨练应改为下午
该项目由北京林业大学负责,联合中国林业科学研究院、中国科学院生态环境研究中心、中国环境监测总站、北京市农林科学院、北京市园林绿化局、广东省林业科学研究院等单位的100多名研究人员协同开展项目研究工作。
项目主持人、北京林业大学教授余新晓教授告诉记者,2016年北京市PM2.5平均浓度较2013年下降18.4%。森林作为生态系统的主体,在防霾治污方面有其独特不可替代的作用。
科研人员建立了覆盖首都圈的森林环境监测网络。研究发现,北京市森林植被对PM2.5的调控作用年均量为每年每平方公里309.03公斤。其中沉降作用占比最大,为43.57%;其次为阻滞作用,为34.80%;吸附作用为21.50%,吸入作用占比最小,仅为0.13%。在北京地区混交林调控PM2.5作用能力最强,其次顺序为阔叶林、针叶林和灌木林,草地调控作用能力最低。

一是沉降作用。大气颗粒物通过重力沉降和湍流扩散等空气动力作用降落到森林等下垫面中。研究发现,白天PM2.5的沉降量大于晚上的沉降量。这主要是由于白天人为活动使得大气层扰动程度比夜里大,颗粒物更容易通过碰撞吸附等过程沉降在植物体上。同一时间,鹫峰公园的沉降速度大于奥体公园的沉降速度,主要是因为鹫峰公园的植被覆盖类型更有利于颗粒物的沉降。从日沉降量来看,一天中10时至14时大气颗粒物沉降量最大,早上的沉降量大于下午。从季节来看,夏季大气颗粒物在森林内沉降量最大。
二是阻滞作用。林带具有复杂的枝叶结构,通过改变林带内部大气颗粒物的运动形态,使其运动能量和方式发生变化,从而导致颗粒物在林带内滞留。研究发现,人工林对PM2.5等细颗粒物的阻滞效率,下午高于早上。因此研究人员建议,人们在城市森林的晨练应变成下午的锻炼。
三是吸附作用。科研人员称,植物个体捕集到大气颗粒物,是植物的叶、枝、茎干等各器官表面与颗粒物相互作用的结果,主要依靠植物叶表面结构和特殊的分泌物沾粘降尘。这种方式最稳定。树种间滞尘能力的差异,由叶表面的特性、树冠结构、枝条密度等决定。
四是吸入作用。大气颗粒物可以经植物叶片气孔进入植物体内参与植物代谢反应。

北京绿化最宜种雪松白皮松
科研人员按植物叶表面的吸附能力对植物进行了排序。
第一类单位叶面积吸附颗粒物能力最强的植物,有悬铃木、构树、栓皮栎和杜仲;第二类吸附能力较强的植物,有紫叶李、紫叶桃和山楂;第三类吸附能力中等的植物,有栾树、银杏、水杉、黄檗、暴马丁香、七叶树、火炬树和核桃;第四类吸附能力较弱的植物,有白玉兰、白榆、旱柳、元宝枫、龙爪槐、丝棉木、椴树、加拿大杨和皂荚;第五类吸附能力弱的植物,有白蜡、毛白杨、鹅掌楸、香椿、黄金树、臭椿、刺槐、国槐和水曲柳。科研人员认为,植物叶片吸附颗粒物的能力,受到植物叶表面微观结构的影响,植物叶片结构随季节发生变化,影响对颗粒物的吸附。
根据北京市的地理气候特点,经过对北京市绿化植物种类和生长状况进行全面调查,科研人员选择了最为常见的60种植物作为滞留PM2.5等颗粒物量测定的研究对象。研究得出的结论是,针叶树种的滞尘量要高于阔叶树种。滞尘能力较强的前十种树种:雪松、白皮松、油松、圆柏、侧柏、红松、栾树、丁香、山桃、刺槐。
科研人员还分南方、北方两种地域情况,分别筛选出了不同污染环境下的建议树种、社区不同功能区的建议树种,具有较高的实用价值。

不同污染环境下建议树种

北方
粗颗粒 重度污染区 侧柏、西府海棠、黄金树、油松、大叶黄杨、千头椿
中度污染区 构树、暴马丁香、碧桃、元宝枫、银杏、金银木
轻度污染区 连翘、龙爪槐、法桐、旱柳、洋白蜡
细颗粒 重度污染区 油松、暴马丁香、连翘、银杏、法桐、侧柏
中度污染区 西府海棠、龙爪槐、黄金树、大叶黄杨、旱柳、金银木
轻度污染区 碧桃、构树、千头椿、洋白蜡、元宝枫
南方
粗颗粒 重度污染区 小叶榕、桂树、荷花玉兰
中度污染区 黄角树、孝顺竹
轻度污染区 重阳木、海桐
细颗粒 重度污染区 黄角树、荷花玉兰、海桐
中度污染区 小叶榕、重阳木
轻度污染区 孝顺竹、桂树

社区不同功能区建议树种

北方

社区与外界污染源之间 侧柏、西府海棠、黄金树、油松、大叶黄杨、暴马丁香
道路两旁 千头椿、连翘、龙爪槐、法桐、旱柳、洋白蜡
休闲娱乐区 洋白蜡、构树、碧桃、元宝枫、银杏、金银木
住宅区旁 构树、碧桃、元宝枫、银杏、金银木
南方

社区与外界污染源之间 小叶榕、桂树、黄角树、海桐
道路两旁 小叶榕、桂树、黄角树、海桐
休闲娱乐区 荷花玉兰、黄角树、孝顺竹
住宅区旁 重阳木、孝顺竹

社区绿地配置应遵循5条原则

关于社区的绿地配置,科研人员研究后提出了5条具体建议。
一是选择滞尘能力高、耐瘠薄、耐干旱、寿命长、病虫害少的树种作为居住区绿化的主调树种。
二是将楼体四周统一成整块绿地加以设计配置。绿地具有一定规模后,能更有效地发挥生态功能。
三是居住区主道两侧应定距种植滞尘能力强、分枝较高的乔木乡土树种,能够有效降低大气颗粒物浓度、减少噪声。高大乔木林下空间比较宽敞的位置可种植大叶黄杨、紫叶小檗等低矮绿篱,增强道路绿地对地面扬尘的净化作用。道路峡谷的绿化首先应考虑通风问题,可在道路一侧列植树冠水平伸展的阔叶乔木作为行道树。

四是楼旁近窗不宜种植高大乔木,多以小乔木、花灌木及宿根花卉布置;山墙及围墙可选用美国凌霄、五叶地锦等藤本植物进行垂直绿化,增加绿量的同时起到夏季降温的效果。楼前高大乔木与楼之间应保持大于8米的范围,以减轻对低楼层采光及通风的影响。
五是应将居住区广场绿地、中心绿地等开放活动空间,布置在颗粒物污染较轻或颗粒物不易滞留的区域,并根据污染扩散的途径及方式合理配置绿地植物。

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