城市森林植被对PM2doc修改过

城市森林植被对PM2.5的调控研究作者：平顶山学院11级生态学一班张莹莹摘要：近些年来，由于我国经济的高速发展与工业化进程的加快，城市大气环境污染尤其是以PM2.5为主的颗粒物污染问题已经成为人们最为关切的话题，了解PM2.5的特征，找到致使其含量增加的污染源，从而寻求减少其排放的途径，减少其对人类健康的威胁，是目前亟需解决的问题。本文通过分析国内外关于PM2.5的研究成果，总结了森林植被对PM2.5的调控，并对城市森林该如何发展提出了相关的建议，以此达到更好的调控PM2.5的目的。关键词：城市森林植被、PM2.5、调控中图分类号：X513RegulationofurbanforestvegetationinPM2.5Abstract:Inrecentyears,duetotheaccelerationofChina'srapideconomicdevelopmentandindustrializationprocess,especiallyinurbanairpollutionparticulatematterPM2.5pollutionproblemsmainlyhasbecomeatopicofconcernformostpeopletounderstandthecharacteristicsofPM2.5,findthecauseoftheirincreasedlevelsofpollution,andthusseekwaystoreducetheiremissionsandreducetheirthreattohumanhealth,istheneedtosolvetheproblem.ThispaperanalyzesthedomesticandforeignresearchresultsonPM2.5,summeduptheforestonPM2.5regulation,andhowtodeveloptheurbanforestthatputforwardrelevantproposals,inordertoachievebetterregulationofPM2.5purposes.Keywords:forestvegetationincities,PM2.5,regulation引言近些年来，由于迫于经济发展的需要，城市工业发展迅速，工厂林立，随之而至的便是各种粉尘、颗粒物等污染物；此外，汽车尾气也成为主要的空气污染源之一。我国城镇化进程加快，工业发展也是日新月异，但伴随而来的大气污染也日益严重，尤其是近5年内，雾霾天气已成为我国多个地区和城市的共有天气特征。2011年10月底，沈阳、北京、石家庄、太原、郑州、长沙、武汉、重庆，从北到南很多地区都被雾霾天气笼罩。北京、辽宁，上海等多个地区气象台发布大雾黄色预警信号。北京部分地区能见度不足500m，唐山、廊坊甚至不足20m[1]。由此可见，以PM2.5为主要成分的颗粒物污染已经严重影响到了人们的生活，如何有效控制及减少其对大气的污染，已经成为亟待解决的问题。城市森林植被对PM2.5具有很好的阻挡、过滤和吸附作用，对PM2.5的净化及阻止其蔓延有着至关重要的作用。1、PM2.5特征及其研究PM2.5是指大气中直径小于或等于2.5μm的固体颗粒或液滴的总称，也称为可入肺颗粒物。一般来讲，PM2.5主要来自生物质(秸秆、柴火)、化石燃料(汽油、煤、柴油、天然气)的燃烧和各类垃圾焚烧。PM2.5的大小大约是头发丝的1/20，它会直接干扰肺部气体交换，引发哮喘、支气管炎和心血管病等多种疾病。PM2.5也是病毒和细菌的载体，促进呼吸道传染病的传播。与较粗的大气颗粒物相比，PM2.5粒径小，富含大量的有害、有毒物质，在大气中的停留时间较长、输送距离较远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大[2]。国内外对PM2.5的特征研究主要集中在时间变化规律(日、月和季节变化)、空间变化规律(水平和垂直方向)、PM2.5组成成分和来源分析等方面。对国内该方面的主要文献进行统计分析可以看出，PM2.5的时间变化规律主要是由于季节性气候条件和居民生活习惯导致。气候条件如风、降水以及沙尘天气等，不同时间段风向风速不同，对该地区大气中颗粒物会产生不同的影响。居民生活习惯主要体现为冬春季节居民燃煤和汽车尾气的排放，尤其是北方地区，冬春季节采暖期PM2.5会急剧上升，到非采暖期就会降低，上下班高峰期PM2.5也会出现峰值[3]。2、城市植被的特征城市森林是指在城市区域内以各种树木为主体的植被及其所在的环境所构成的森林生态系统，它是城市生态系统的重要组成部分，狭义上讲是指城市区域内以森林绿地为主的各种树木总和[4]。城市森林是森林的一种特殊类型，隶属于森林的范畴，但又与自然森林有所区别，区域内稀疏种植的单株林木或者小面积的人工绿化群落是城市森林的主要特性[5]。城市森林对改善城市生态环境、促进人与自然的协调发展和提高城市居民的生活品质有着积极而重要的作用。3、城市森林植被对PM2.5的调控作用3.1城市森林对PM2.5的直接与间接净化作用城市森林对PM2.5具有很好的阻挡、过滤和吸附作用［6］，这是城市森林对PM2.5调控的主要途径。当PM2.5通过城市森林时，树木叶片凹凸不平、部分树叶长有茸毛以及从树叶气孔中分泌出的粘性叶浆和油脂等均能拦截住大量的微尘，有明显的阻挡、过滤和吸附作用。大气颗粒物主要附着在叶片上表面,叶片表面滞留大气颗粒物能力由高到低的微形态结构依次是绒毛沟槽小室条状突起.这些微形态结构越密集、深浅差别越大,越有利于滞留大气颗粒物.深度清洗后叶片表面仍能滞留小粒径的颗粒物[7].研究证明,尽管测试环境条件差异很大,但植物叶片的颗粒物附着密度排序基本一致.说明植物叶片滞尘能力主要与其叶表面的微型态结构等密切相关,受其他因素影响较小,颗粒物的附着能力具有一定的稳定性[8]。树木可以通过直接和间接去除污染物的方式对空气进行净化。直接方式是指树木通过叶面气孔的主要途径吸收去除气体污染物，而对于空气携带性颗粒物质则主要通过截留的方式清除。间接去除方式是指树木能够通过荫蔽和蒸发散降低大气温度，从而减少相关污染物的排放，同时，降低空气温度能够降低化学反应活动，减少由此产生的次级污染物［9］。据测算，一片垂柳树叶一年滞尘13.2毫克，一片国槐树叶一年滞尘21.6毫克，一片银杏树叶一年滞尘39.6毫克，一片毛白杨树叶一年滞尘205.2毫克，一公顷森林每年滞尘1.5吨。3.2干湿沉降对PM2.5的调控实践证明，不下雨时，大气中PM2.5可被植被吸附或因重力而沉降到地面，被城市森林的枯枝落叶层和腐殖质层吸收。干沉降没有湿沉降集中，但其具有地域广和持续时间长的特性，对清除空气中PM2.5有良好的作用。据估计，许多地区的干沉降总量与湿沉降总量基本相当［10］。于常向学等［11］研究表明，森林对雨水有明显的截流作用。下雨时，雨水中的PM2.5等颗粒物首先会进入枯落层和腐殖层，最终变成森林土壤的一部分，避免了PM2.5的二次污染。3.3空气负离子消除PM2.5由于PM2.5等颗粒物一般都是正离子，所以空气中的负氧离子具有主动吸收PM2.5的能力。负氧离子浓度与空气中可吸入颗粒物PM2.5的浓度呈负相关关系，PM2.5的浓度越低，负氧离子浓度则越高［12］，当室内空气中负氧离子的浓度超过每立方厘米2.5万个时，空气中的含尘量会减少一倍以上。健康的成熟的森林就是负氧离子的主要制造者，森林的木材、叶枝尖端放电及植物光合作用形成的光电效应能产生大量的负氧离子，森林覆盖率越高，负氧离子含量越高［13］，对PM2.5的消除能力越强。3.4城市森林对PM2.5的蔓延有阻碍作用PM2.5会借助风的力量扩大污染范围，风速越大，PM2.5漂浮越快，污染范围也越大。由于城市森林的树干、枝叶对风的阻挡和摩擦消耗，进入林区后的风速会明显减弱［14］，从而对PM2.5的蔓延起到良好的阻碍作用。3．5不同植被对PM.5的调控作用不同贾宗锴等［15］研究表明，不同类型树种的滞尘能力存在较大差异，但都具有滞尘能力，其由小到大的顺序为:地被植物、落叶灌木、落叶乔木、常绿灌木、常绿乔木。不同树种单位叶面积吸尘效果也不近相同。乔木在去除大气污染物以及截留携带性污染物上的能力明显强于其它矮小树种，乔木的叶面面积大，比其它植被类型更能产生湍流[16]城市树木能够显著去除空气污染物，并提高环境质量。因此，森林的建设可有效遏制PM2.5的危害[17]。鲁敏等的研究表明，树木对二氧化硫的吸收具有选择性，吸收量高的树种有:加杨、花曲柳、臭椿、刺槐、卫矛、丁香、旱柳、枣树、玫瑰、水曲柳、新疆杨、水榆;吸硫量中等的树种有:沙松、赤杨、白桦、枫杨、暴马丁香、连翘;吸硫量低的树种有:白皮松、银杏、樟子松[18]。植物除了具有很强的绿化观赏性外，对空气的净化能力超乎我们的想象，对于人类的健康有重要影响，它们能够吸收有毒气体如：氮氧化物、甲烷、甲醛、苯类、一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、过氧化氯等，因此，植物是减少PM2.5含量有效途径之一。这样的植物种类有很多，像月季、玫瑰、紫薇、玉兰、桂花、丁香、芦荟、仙人掌、虎尾兰、龙舌兰、仙人球、令箭荷花、昙花、宝石花、紫花景天、常青藤、铁树、菊花、石榴花、白芷花等不但观赏性强，而且都具有很强的净化空气的能力。离我们生活最近的乔木类，净化空气的能力也很强。研究成果表明，垂柳的净化能力排在第一位，随后依次是榆树、国槐、刺槐、云杉白、白蜡、法桐、臭椿树、旱柳、卫茅等[19]。根据在美国的大面积进行模拟研究的得出的小时气象数据和污染物浓度数据等结果显示，城市树木对于大量去除空气中的污染物十分有效，能够提升空气质量，清除多达70万吨的年度污染物，大大降低了政府治理空气污染和空气污染本身带来的财政支出，城市树木对空气的净化产生的经济效益十分显著。而利用模型模拟研究树木对PM2.5的去除效果也十分显著。另外，也有相关研究证实，森林在吸收大气中的细小污染物的能力强于草地。相关人士对城市绿地环境下空气中PM2.5的浓度变化进行了研究，研究发现，春季、秋季和冬季，绿地内有乔木的空气中PM2.5浓度较低，而在夏季，草地内的空气PM2.5浓度较低。通过先进技术对大漠上空的气溶胶进行探测，结果不出意料地表明，植被覆盖率高的地区上空PM2.5小于大漠上空PM2.5。也有相关研究表明，公园内部空气PM2.5小于公园外公路上的空气PM2.5。以上研究都为植被对PM2.5具有调控作用提供了证据，另外，不同的树种对空气污染物的截留效果也不同，因此，要达到提高净化空气的效能的目的，就要科学合理地选择城市植被类型。4、总结与展望PM2.5直接影响着人们的身体健康，如何从根源上控制和减少其排放量是我们最终的研究目的。森林植被作为地球上重要的组成部分，对调节生物圈生态环境有着不可替代的作用。到目前为止，关于植被对PM2.5的阻滞和吸收作用仍没有定量化的研究，只有少量的关于不同植被对PM2.5等颗粒物的阻滞和吸附的定性研究。这些研究明确了一点，即森林植被能够有效降低空气中PM2.5等颗粒物，但具体什么树种能最有效地降低PM2.5等颗粒物，森林如何配置，在城市中如何合理布局等还急需进一步探讨。城市森林对PM2.5的调控作用是极为重要的，上述研究分别从其对现有的污染空气的净化作用、以及阻止污染空气的蔓延作用、不同植被类型对PM2.5的不同调控作用，干湿沉降对它的调控作用、空气负离子对PM2.5的消除作用等五个方面来进行陈述，为以后的研究指出较多的方向研究方向。如果单从以后的具体研究，我们可以单从不同植被对PM2.5的不同吸收作用进行具体的研究，先确定目标植物种，如柳杉、银杏、刺槐对二氧化硫的吸收，然后对其进行更加深入的研究，找到目标植物种对PM2.5不同成分的吸收机理与效果，从而更为有效的找到森林植被对PM2.5的调控作用。5、参考文献1.昌艳萍,耿超,李春蕾,武瑞兰,薛柳青.大气中PM2.5的现状分析及新的思考.环境科学与技术,2012,35(61):152