第 36 卷 第 24 期 2016 年 12 月 生 态 学 报 ACTA ECOLOGICA SINICA Vol.36,No.24 Dec.,2016 DOI: 10.5846 / stxb201506111180 张 羚, 陈 沅 江. 基 于 红 外 热 像 检 测 的 粉 尘 环 境 植 物 适 生 性 评 价. 生 态 学 报,2016,36(24):. Zhang L, Chen Y J.Evaluation of plant tolerance to environmental dust pollution based on infrared thermography. Acta Ecologica Sinica,2016,36( 24):. 基 于 红 外 热 像 检 测 的 粉 尘 环 境 植 物 适 生 性 评 价 张 羚, 陈 沅 江 中 南 大 学 资 源 与 安 全 工 程 学 院, 长 沙 410083 摘 要 : 植 物 防 尘 是 一 类 多 功 能 复 合 有 很 高 环 保 经 济 价 值 的 防 尘 技 术, 其 关 键 是 要 优 选 出 在 不 同 粉 尘 污 染 环 境 中 具 强 适 生 性 的 优 势 树 种 为 此, 以 我 国 南 方 某 工 业 园 区 内 4 种 常 见 灌 木 为 研 究 对 象, 在 室 内 仿 真 模 拟 的 工 业 粉 尘 污 染 环 境 中, 对 盆 栽 植 物 样 本 的 滞 尘 能 力 及 其 引 起 的 叶 表 温 度 变 化 进 行 跟 踪 监 测 和 适 生 性 分 析 实 验 结 果 表 明, 叶 片 滞 尘 会 普 遍 引 起 叶 表 温 度 升 高, 不 同 粉 尘 环 境 中 的 叶 表 温 度 变 化 存 在 明 显 差 异, 含 碱 性 物 质 和 重 金 属 元 素 的 粉 尘 对 植 物 的 影 响 较 为 显 著 所 研 究 的 4 种 样 本 植 物 在 实 验 粉 尘 环 境 中 的 适 生 性 大 小 顺 序 为 : 桂 花 鹅 掌 柴 红 继 木 茶 树 在 工 业 园 区 绿 化 建 设 规 划 设 计 时, 应 在 充 分 考 虑 粉 尘 污 染 环 境 特 点 的 基 础 上, 对 计 划 引 进 植 物 进 行 适 生 性 评 价, 选 择 粉 尘 阻 滞 吸 附 能 力 强 且 滞 尘 后 叶 片 温 度 变 化 平 缓 的 树 种, 从 而 更 有 效 的 利 用 绿 色 植 物 防 治 大 气 颗 粒 物 污 染 关 键 词 : 粉 尘 污 染 环 境 ; 滞 尘 能 力 ; 叶 表 温 度 ; 植 物 防 尘 ; 适 生 性 评 价 Evaluation of plant tolerance to environmental dust pollution based on infrared thermography ZHANG Ling, CHEN Yuanjiang School of Resources and Safety Engineering, Central South University, Changsha 410083, China Abstract: The effects of dust pollution on plant species depends largely on the plant s natural dustproofing ability, which is a kind of multifunctional composite dust control technology that has great value for both the environment and economy. Our study intended to determine which dominant tree species showed the greatest tolerance and adaptability in different dust pollution environments. We conducted long term monitoring and an adaptability analysis on four kinds of shrubs ( osmanthus fragrans, schefflera octophylla, loropetalum chinense var.rnbrum and camellia sinensis) commonly found in industrial parks in southern China. Our study used potted plant samples in an indoor environment where we simulated industrial dust pollution. We measured the dust retaining capability and leaf temperature of our potted plants using biological microscopic image analysis and a thermal infrared imager. Our results showed that leaf temperature increased as leaves were covered in dust, and this varied according to the amount of dust in the environment. Dust that contained alkaline matter and heavy metal elements had a stronger influence on our test plants. Thus, we suggest that any adaptability analysis of plants should take the specific characteristics of dust pollution into full consideration. Our results suggest that osmanthus fragrans was most tolerant to dust pollution, followed by schefflera octophylla, loropetalum chinense var.rnbrum, and finally camellia sinensis. Selecting plant species that have high dust retaining capability, and low physiological and ecological responses to dust pollution is important for industrial parks. However, planners and designers of green spaces in industrial parks also need to consider the composition and quantity of dust pollution within each site, as this varies by type and frequency of business enterprises within each industrial park and will help inform plant selection decisions. Our results show that leaf surface 收 稿 日 期 :2015 06 11; 网 络 出 版 日 期 :2015 00 00 通 讯 作 者 Corresponding author.e mail:891780664@ qq.com
2 生 态 学 报 36 卷 temperature is an important predictor of a plant s physiological and ecological response to dust pollution, and further research should investigate how variation in leaf surface temperature could be used to develop an index of plant tolerance to environmental dust pollution. For existing industrial parks containing plants with relatively poor adaptability to dust pollution, we suggest implementing regular watering, cleaning and other manual dust removal methods to reduce the negative effects of dust particulate matter on plants. Meanwhile, the effects of dust ( especially heavy metal dust), on plant root systems should be investigated. To ensure implementation of scientific management of green spaces in industrial parks, we advise creating a temperature alert and maintenance schedule that includes regular protective cleaning of plants. Key Words: environmental dust pollution; dust retaining capability; leaf temperature; plant dustproof; adaptability analysis; industrial park landscaping 植 物 防 尘 投 入 成 本 低, 抑 尘 效 果 好, 且 兼 有 净 化 空 气 保 持 水 土 改 善 生 态 坏 境 调 节 小 气 候 促 进 人 的 身 心 健 康 等 生 态 效 益 和 社 会 价 值, 是 治 理 大 气 颗 粒 污 染 物 的 有 效 措 施 近 年 来, 国 内 外 学 者 以 不 同 地 区 不 同 气 候 类 型 的 代 表 植 物 为 研 究 对 象, 通 过 现 场 采 样 和 实 验 模 拟, 对 植 物 叶 片 对 不 同 粒 径 颗 粒 物 的 阻 滞 吸 附 量 [1 5] [6 12] 植 物 滞 尘 机 理 及 其 影 响 因 素 等 方 面 进 行 了 比 较 分 析, 确 定 了 不 同 环 境 条 件 下 吸 滞 颗 粒 物 的 优 势 树 种 针 对 部 分 植 物 在 粉 尘 环 境 中 失 绿 坏 死 等 现 象, 研 究 人 员 通 过 测 试 分 析, 发 现 植 物 在 滞 留 粉 尘 颗 粒 的 同 时, 粉 尘 的 遮 蔽 阻 塞 会 改 变 植 物 的 光 谱 特 征 [13 16], 降 低 光 合 效 率 和 蒸 腾 速 率 [17 24], 抑 制 正 常 生 理 代 谢 反 应, 对 植 物 生 长 造 成 不 良 影 响, 甚 至 引 发 病 理 危 害 因 此, 为 了 更 有 效 地 利 用 绿 色 植 物 防 治 大 气 颗 粒 物 污 染, 需 要 将 植 物 滞 留 与 耐 受 粉 尘 的 能 力 相 结 合, 找 出 特 定 环 境 下 滞 尘 能 力 强 且 抗 逆 性 高 的 植 物 工 业 生 产 粉 尘 是 城 市 大 气 颗 粒 污 染 物 的 主 要 来 源 之 一, 且 由 于 具 有 复 杂 的 物 理 化 学 性 质, 对 生 物 体 的 破 坏 作 用 远 大 于 普 通 颗 粒 物 粉 尘 研 究 表 明, 对 比 商 贸 区 文 教 区 等 其 他 区 域, 工 业 区 内 的 植 物 光 合 生 理 指 标 下 降 幅 度 最 多, 生 长 受 限 最 为 明 显 [19] 因 此, 在 工 业 园 区 绿 化 景 观 规 划 设 计 时, 需 要 对 植 物 的 适 生 防 尘 性 质 进 行 评 估, 择 优 选 出 在 该 环 境 中 滞 尘 能 力 强 且 适 生 性 好 的 优 势 树 种, 对 城 市 大 气 颗 粒 物 污 染 起 到 有 效 的 源 头 防 治 作 用 当 前, 国 内 外 研 究 人 员 主 要 针 对 粉 尘 污 染 环 境 下 植 物 光 谱 特 征 和 生 理 生 态 反 应 的 变 化 进 行 了 研 究 分 析 [25] 研 究 结 果 表 明, 粉 尘 会 改 变 植 物 在 可 见 光 波 段 和 红 外 波 段 的 反 射 率 [13,15], 叶 片 只 吸 收 小 部 分 太 阳 辐 射 进 行 正 常 光 合 生 理 反 应, 大 部 分 热 能 被 叶 片 吸 收, 导 致 叶 面 温 度 升 高 [26] ; 粉 尘 的 遮 蔽 阻 塞 导 致 植 物 气 体 交 换 受 阻, 使 长 波 辐 射 热 对 流 和 水 分 蒸 腾 等 散 热 机 制 受 到 抑 制, 无 法 对 叶 片 温 度 变 化 进 行 调 节, 若 无 雨 水 大 风 等 外 界 环 境 干 扰, 叶 片 温 度 会 持 续 升 高 [27] 由 此 可 见, 叶 片 叶 表 温 度 的 升 高 是 叶 面 尘 对 植 物 反 射 光 谱 和 生 理 生 态 反 应 影 响 的 综 合 结 果 以 叶 片 滞 尘 前 后 的 叶 面 温 度 变 化 作 为 植 物 生 理 反 应 指 标, 可 以 全 面 反 应 粉 尘 颗 粒 物 对 植 物 的 影 响, 同 时 温 度 异 常 可 以 在 植 物 发 生 明 显 的 失 绿 坏 死 等 病 理 危 害 前 及 时 检 测 出 来, 以 采 取 必 要 措 施, 防 止 或 减 缓 粉 尘 对 植 物 的 影 响 因 此, 本 文 即 以 叶 片 叶 表 温 度 变 化 情 况 作 为 粉 尘 环 境 中 植 物 的 适 生 性 评 价 指 标, 考 虑 到 灌 木 滞 尘 能 力 较 强 且 高 度 位 于 行 人 呼 吸 范 围 内 [28], 选 择 长 沙 主 要 工 业 园 区 内 4 种 典 型 灌 木 作 为 研 究 对 象, 在 模 拟 环 境 中 利 用 实 地 采 集 的 粉 尘 样 对 室 内 盆 栽 植 物 样 本 进 行 滞 尘 实 验, 应 用 红 外 热 像 仪 对 叶 面 温 度 变 化 进 行 非 接 触 式 测 量, 以 避 免 破 坏 被 测 植 物 叶 表 粉 尘 分 布 及 温 度 场, 同 时 应 用 显 微 图 像 分 析 系 统 对 叶 片 滞 尘 能 力 进 行 分 析, 综 合 植 物 滞 尘 能 力 和 叶 片 叶 表 温 度 变 化, 对 植 物 在 粉 尘 污 染 环 境 下 的 适 生 性 进 行 评 估, 为 城 市 工 业 园 区 绿 化 建 设 和 维 护 提 供 一 定 的 参 考 和 建 议 1 研 究 方 案 的 确 定 1.1 研 究 地 点 和 被 测 植 物 的 选 择 本 文 的 目 的 在 于 通 过 模 拟 滞 尘 实 验 评 估 工 业 粉 尘 污 染 环 境 中 植 物 的 适 生 性, 为 了 保 证 实 验 结 果 与 实 际 情 况 尽 可 能 相 吻 合, 需 要 有 针 对 性 地 选 择 生 产 现 场 有 代 表 性 的 工 业 粉 尘 环 境 作 为 实 验 背 景, 进 行 实 地 粉 尘 采 样
24 期 张 羚 等 : 基 于 红 外 热 像 检 测 的 粉 尘 环 境 植 物 适 生 性 评 价 3 及 相 关 环 境 因 素 的 测 量 调 查 发 现, 长 沙 市 长 年 PM 10 年 平 均 浓 度 超 过 国 家 二 级 标 准 (100μg / m 3 ), 是 我 国 中 部 大 气 颗 粒 物 污 染 严 重 的 代 表 性 城 市 之 一 [29] 在 对 该 市 主 要 工 业 园 区 的 企 业 生 产 经 营 类 型 和 污 染 物 排 放 情 况 进 行 实 地 调 查 和 研 究 分 析 的 基 础 上, 选 择 暮 云 工 业 园 区 木 材 加 工 厂 金 井 工 业 园 区 粮 油 面 粉 加 工 厂 望 城 经 济 开 发 区 金 属 粉 末 加 工 厂 和 天 心 工 业 园 区 水 泥 加 工 厂 等 四 处 典 型 的 工 业 粉 尘 颗 粒 污 染 物 排 放 源 作 为 粉 尘 采 样 地 点, 以 代 表 4 种 典 型 的 工 业 生 产 粉 尘, 即 木 糠 面 粉 金 属 粉 末 和 水 泥 在 样 本 植 物 的 选 取 方 面, 综 合 四 处 采 样 地 点 共 有 植 物 的 基 础 上, 考 虑 到 灌 木 的 高 度 通 常 位 于 行 人 的 呼 吸 范 围 内, 其 滞 留 的 大 气 颗 粒 物 粉 尘 对 行 人 的 影 响 较 大 [28], 选 择 桂 花 红 继 木 茶 树 鹅 掌 柴 等 4 种 植 物 作 为 研 究 对 象, 在 实 验 模 拟 工 业 粉 尘 环 境 中 应 用 长 势 相 似 的 植 物 盆 栽 作 为 研 究 对 象, 进 行 滞 尘 能 力 及 叶 片 叶 表 温 度 变 化 的 测 量 和 分 析 1.2 研 究 手 段 及 采 用 的 具 体 步 骤 利 用 本 实 验 室 现 有 的 环 境 参 数 基 本 恒 定 的 大 型 人 机 环 境 仿 真 模 拟 室, 对 所 选 研 究 地 点 植 物 生 长 的 粉 尘 污 染 气 象 环 境 进 行 人 工 再 造 仿 真, 通 过 滞 尘 实 验 探 讨 长 期 无 雨 水 大 风 的 恶 劣 气 候 下 植 物 在 其 中 对 粉 尘 的 耐 受 和 适 应 特 性 该 人 机 模 拟 室 的 可 控 环 境 参 数 范 围 如 下 : 温 度 范 围 0 70, 湿 度 范 围 0 100%, 风 速 范 围 0 10m / s, 气 压 范 围 -5000 3000Pa; 测 量 叶 片 叶 表 温 度 所 用 仪 器 为 FILR SC7300 红 外 热 像 仪, 其 波 长 范 围 为 8 14μm, 测 温 范 围 为 -20 55, 室 温 下 温 度 分 辨 率 小 于 0.05, 温 度 统 计 分 析 采 用 其 附 带 的 Altair 辐 射 测 量 软 件 ; 测 量 叶 片 滞 尘 能 力 所 用 仪 器 为 XSJ HS 型 生 物 显 微 图 像 电 脑 分 析 系 统, 该 系 统 由 光 学 系 统 视 频 系 统 计 算 机 系 统 及 软 件 系 统 组 成, 显 微 镜 选 用 高 清 晰 度 摄 像 专 用 主 机, 摄 像 部 分 采 用 日 本 原 装 高 分 辨 率 彩 色 摄 像 机, 滞 尘 能 力 分 析 采 用 其 中 的 显 微 分 析 软 件 系 统 具 体 实 验 步 骤 如 下 : (1) 粉 尘 采 样 及 浓 度 测 量 连 续 一 周 ( 雨 水 大 风 天 气 除 外 ) 应 用 粉 尘 收 集 器 和 微 电 脑 粉 尘 浓 度 测 定 仪 自 9:00 17:00( 采 样 地 点 工 业 企 业 正 常 运 营 时 间 ) 对 4 处 研 究 地 点 的 粉 尘 颗 粒 物 进 行 连 续 采 样 和 浓 度 测 量, 以 收 集 到 的 粉 尘 作 为 实 验 粉 尘 来 源, 以 粉 尘 平 均 浓 度 作 为 模 拟 滞 尘 浓 度 (2) 模 拟 环 境 滞 尘 实 验 a) 在 每 组 实 验 进 行 前, 根 据 长 沙 市 年 平 均 温 度 (17.6 ) 湿 度 (78%) 风 速 (2.6m / s) 气 压 (1027hpa) 等 [30] 基 本 气 象 环 境 因 素 值 对 人 机 模 拟 室 的 环 境 参 数 进 行 调 节, 确 认 各 项 参 数 已 稳 定 在 预 设 值 附 近 后, 将 叶 表 洗 净 擦 干 的 样 本 植 物 在 其 中 放 置 3d, 使 其 充 分 适 应 实 验 环 境 ; b) 滞 尘 开 始 前, 进 行 第 一 组 采 样, 作 为 空 白 对 照 组 ; c) 将 粉 尘 颗 粒 均 匀 倒 入 粉 尘 发 射 器 中, 根 据 测 量 得 到 的 粉 尘 平 均 浓 度 值 (0.953mg / m 3 0.944 mg / m 3 0. 994 mg / m 3 0.993 mg / m 3 ) 设 置 出 口 浓 度, 进 行 模 拟 滞 尘 实 验 在 实 验 进 行 过 程 中, 间 歇 性 安 排 人 员 走 动 以 模 拟 现 实 环 境 中 人 车 走 动 产 生 的 二 次 扬 尘 每 组 实 验 滞 尘 6d, 滞 尘 时 间 为 9:00 17:00 采 样 时 间 为 第 二 天 开 始 滞 尘 前, 从 植 物 冠 部 四 周 及 上 中 下 各 部 位 均 匀 采 集 5 片 树 叶, 并 注 意 预 留 一 部 分 叶 柄, 以 便 后 续 温 度 测 量 采 样 时 佩 戴 一 次 性 塑 料 薄 膜 手 套, 避 免 对 叶 片 及 滞 留 粉 尘 的 破 坏, 采 样 过 程 轻 拿 轻 放, 以 防 滞 留 粉 尘 的 滑 落 ; d) 每 组 实 验 结 束 后, 对 残 留 粉 尘 进 行 清 理, 以 确 保 对 后 续 试 验 不 产 生 影 响 ; e) 重 复 上 述 步 骤, 共 进 行 16 组 模 拟 滞 尘 实 验 (3) 叶 片 叶 表 温 度 测 量 采 样 后 立 即 用 红 外 热 像 仪 对 叶 片 温 度 进 行 测 量, 以 防 长 期 未 处 理 导 致 叶 片 水 分 丢 失, 叶 表 温 度 发 生 变 化 测 量 前, 调 节 环 境 温 度 使 之 与 人 机 模 拟 室 一 致, 以 避 免 环 境 温 度 变 化 对 叶 片 温 度 的 影 响 测 量 时, 为 避 免 粉 尘 滑 落, 用 透 明 胶 带 粘 贴 叶 片 叶 柄, 使 其 固 定 平 放 于 载 玻 片 上 ; 在 下 方 放 置 电 热 台 板, 调 节 至 25, 使 红 外 图 像 中 叶 片 与 背 景 环 境 的 温 度 对 比 更 加 明 显, 方 便 统 计 分 析, 同 时 保 证 电 热 台 板 与 叶 片 的 距 离, 避 免 其 辐 射 作 用 对 叶 片 温 度 的 影 响
4 生 态 学 报 36 卷 (4) 滞 尘 能 力 分 析 在 不 影 响 粉 尘 分 布 的 前 提 下, 对 滞 尘 叶 片 做 切 片 处 理, 采 用 对 角 线 法 在 每 个 叶 片 切 片 上 选 取 5 个 观 测 点, 应 用 显 微 图 像 分 析 系 统 进 行 图 像 采 集 和 二 值 图 像 处 理, 计 算 出 各 观 测 点 叶 片 上 所 有 粉 尘 颗 粒 面 积 与 选 区 内 叶 表 面 积 的 比 值, 以 表 征 滞 尘 能 力 的 大 小 (5) 适 生 性 分 析 根 据 模 拟 实 验 测 量 数 据, 绘 制 植 物 叶 片 叶 表 温 度 和 滞 尘 能 力 随 时 间 的 变 化 的 曲 线 图, 结 合 图 表 对 四 种 植 物 在 对 应 粉 尘 环 境 下 植 物 的 适 生 性 大 小 进 行 分 析 2 实 验 结 果 及 分 析 2.1 叶 片 叶 表 温 度 变 化 分 析 如 图 1 为 实 验 所 得 滞 尘 叶 片 红 外 热 像 图 及 对 应 温 度 统 计 分 析 图 现 以 叶 片 叶 表 温 度 变 化 作 为 抗 逆 性 指 标, 将 试 验 周 期 内 叶 片 的 平 均 温 度 变 化 记 录 于 表 1 中 Table 1 粉 尘 类 型 Dust type 表 1 4 种 植 物 覆 盖 粉 尘 后 叶 片 温 度 变 化 统 计 ( 温 度 变 化 值 ± 标 准 差, ) Statistics of the change of leaf temperature ( temperature change ± standard deviation, ) of four kinds of plants covered with dust 滞 尘 时 间 Dust retention time 茶 树 Tea plant 桂 花 Fragrans 树 种 Tree species 红 继 木 Loropetal 鹅 掌 柴 Schefflera 面 粉 厂 粉 尘 样 滞 尘 第 一 天 0.235 ± 0.068 0.155 ± 0.051 0.198 ± 0.059 0.201 ± 0.068 Dust sample of flour mill 滞 尘 第 二 天 0.506 ± 0.112 0.343 ± 0.102 0.441 ± 0.105 0.500 ± 0.115 滞 尘 第 三 天 0.842 ± 0.136 0.599 ± 0.122 0.749 ± 0.117 0.931 ± 0.151 滞 尘 第 四 天 1.302 ± 0.167 0.947 ± 0.142 1.152 ± 0.154 1.417 ± 0.153 滞 尘 第 五 天 1.859 ± 0.171 1.402 ± 0.163 1.672 ± 0.144 1.946 ± 0.165 滞 尘 第 六 天 2.581 ± 0.191 1.974 ± 0.166 2.301 ± 0.143 2.523 ± 0.153 木 材 加 工 厂 粉 尘 样 滞 尘 第 一 天 0.194 ± 0.059 0.135 ± 0.041 0.174 ± 0.057 0.123 ± 0.042 Dust sample of timber mill 滞 尘 第 二 天 0.444 ± 0.106 0.301 ± 0.068 0.354 ± 0.106 0.309 ± 0.085 滞 尘 第 三 天 0.735 ± 0.145 0.507 ± 0.114 0.564 ± 0.136 0.538 ± 0.120 滞 尘 第 四 天 1.096 ± 0.144 0.761 ± 0.134 0.828 ± 0.144 0.816 ± 0.151 滞 尘 第 五 天 1.486 ± 0.149 1.105 ± 0.102 1.173 ± 0.153 1.171 ± 0.143 滞 尘 第 六 天 1.940 ± 0.168 1.470 ± 0.102 1.583 ± 0.146 1.541 ± 0.141 金 属 加 工 厂 粉 尘 样 滞 尘 第 一 天 0.256 ± 0.079 0.248 ± 0.061 0.243 ± 0.075 0.246 ± 0.079 Dust sample of mental fabrication 滞 尘 第 二 天 0.580 ± 0.123 0.554 ± 0.116 0.567 ± 0.110 0.567 ± 0.130 滞 尘 第 三 天 0.995 ± 0.156 0.911 ± 0.115 1.012 ± 0.137 0.974 ± 0.186 滞 尘 第 四 天 1.505 ± 0.155 1.349 ± 0.138 1.683 ± 0.142 1.522 ± 0.198 滞 尘 第 五 天 2.223 ± 0.201 1.896 ± 0.140 2.457 ± 0.169 2.118 ± 0.200 滞 尘 第 六 天 3.062 ± 0.179 2.541 ± 0.143 3.463 ± 0.168 2.822 ± 0.200 水 泥 厂 粉 尘 样 滞 尘 第 一 天 0.329 ± 0.091 0.289 ± 0.078 0.261 ± 0.074 0.309 ± 0.091 Dust sample of cement mill 滞 尘 第 二 天 0.734 ± 0.144 0.636 ± 0.134 0.615 ± 0.114 0.714 ± 0.144 滞 尘 第 三 天 1.272 ± 0.181 1.090 ± 0.139 1.101 ± 0.144 1.220 ± 0.173 滞 尘 第 四 天 1.970 ± 0.209 1.653 ± 0.140 1.759 ± 0.145 1.849 ± 0.180 滞 尘 第 五 天 2.854 ± 0.196 2.289 ± 0.129 2.613 ± 0.161 2.564 ± 0.187 滞 尘 第 六 天 3.893 ± 0.189 2.930 ± 0.138 3.662 ± 0.181 3.423 ± 0.195 由 表 可 见, 同 一 植 物 滞 留 不 同 粉 尘 或 不 同 植 物 滞 留 同 一 粉 尘, 其 温 度 变 化 有 较 明 显 的 差 异, 但 总 体 趋 势 均 随 着 滞 尘 天 数 的 增 加 而 升 高, 且 温 度 上 升 速 率 均 随 着 滞 尘 时 间 逐 渐 增 大, 这 可 能 是 因 为 实 验 环 境 无 雨 水 大 风 等 外 界 因 素 干 扰, 叶 片 粉 尘 滞 留 量 逐 渐 增 多, 对 植 物 的 影 响 越 来 越 明 显, 植 物 正 常 生 理 代 谢 功 能 紊 乱, 从 而 导 致 温 度 加 速 上 升 对 应 同 一 植 物, 水 泥 厂 和 金 属 加 工 厂 粉 尘 导 致 的 温 度 升 高 远 大 于 其 他 两 种 粉 尘, 这 可 能 是
24 期 张 羚 等 : 基 于 红 外 热 像 检 测 的 粉 尘 环 境 植 物 适 生 性 评 价 5 Fig.1 图 1 4 种 植 物 叶 片 表 面 红 外 热 像 图 及 其 温 度 分 布 统 计 分 析 Infrared thermal images of leaf surface and corresponding statistical analysis of temperature distribution of four kinds of plants
6 生 态 学 报 36 卷 由 于 水 泥 厂 粉 尘 样 中 含 有 碱 性 物 质, 金 属 加 工 厂 粉 尘 样 中 含 有 重 金 属 元 素, 相 对 于 其 他 粉 尘 样, 对 叶 片 会 产 生 直 接 伤 害 作 用, 对 光 合 作 用 和 蒸 腾 作 用 的 抑 制 更 强, 因 而 导 致 温 度 增 幅 更 大 [31 32] 对 应 同 一 粉 尘, 茶 树 覆 盖 粉 尘 后 的 温 度 增 幅 较 大 ; 桂 花 的 温 度 增 幅 明 显 小 于 其 他 3 种 植 物 ; 鹅 掌 柴 的 温 度 变 化 介 于 之 间 ; 红 继 木 在 面 粉 厂 和 木 材 加 工 厂 粉 尘 环 境 中 温 度 增 幅 与 鹅 掌 柴 相 似, 而 对 应 金 属 加 工 厂 和 水 泥 厂 尘 样, 其 温 度 增 幅 在 4 种 植 物 中 最 高 这 些 温 度 变 化 的 差 异 可 能 是 由 于 不 同 植 物 在 不 同 环 境 中 的 抗 逆 性 差 异 导 致 的, 同 时 也 可 能 与 部 分 植 物 滞 尘 能 力 较 强 有 关 因 此, 对 于 四 种 植 物 在 粉 尘 环 境 中 的 适 生 性 的 评 估, 还 需 要 对 叶 片 滞 尘 能 力 进 行 分 析 2.2 叶 片 滞 尘 能 力 分 析 应 用 显 微 图 像 电 脑 分 析 系 统 对 叶 片 切 片 进 行 观 测 分 析 和 二 值 图 像 处 理, 得 到 如 图 2 所 示 滞 尘 叶 片 显 微 图 像 及 对 应 二 值 化 图 像 叶 片 滞 尘 能 力 是 指 植 物 单 位 叶 面 积 在 单 位 时 间 内 滞 留 的 粉 尘 量 在 本 实 验 中, 根 据 显 微 分 析 系 统 工 作 原 理, 规 定 单 位 叶 表 面 积 滞 尘 能 力 用 显 微 图 像 选 区 内 所 有 粉 尘 颗 粒 面 积 与 选 区 内 叶 表 面 积 比 来 表 示, 滞 尘 量 用 显 微 图 像 选 区 内 粉 尘 颗 粒 面 积 表 示 [2] 应 用 显 微 分 析 系 统 计 算 出 各 叶 片 切 片 滞 尘 面 积 比, 以 表 征 植 物 滞 尘 能 力, 实 验 周 期 内 的 四 种 植 物 在 对 应 粉 尘 环 境 下 的 叶 片 滞 尘 能 力 平 均 值 记 录 于 表 2 粉 尘 类 型 Dust type Table 2 表 2 粉 尘 环 境 下 4 种 植 物 叶 片 滞 尘 能 力 (%) 统 计 Statistics of leaf dust retaining capability (%) of four kinds of plants in dust environment 滞 尘 时 间 Dust retention time 茶 树 Tea plant 桂 花 Fragrans 树 种 Tree species 红 继 木 Loropetal 鹅 掌 柴 Schefflera 面 粉 厂 粉 尘 样 空 白 对 照 组 0.018 ± 0.005 0.027 ± 0.007 0.048 ± 0.009 0.018 ± 0.004 Dust sample of flour mill 滞 尘 第 一 天 0.214 ± 0.018 0.205 ± 0.027 0.219 ± 0.015 0.211 ± 0.017 滞 尘 第 二 天 0.240 ± 0.020 0.237 ± 0.021 0.254 ± 0.018 0.241 ± 0.018 滞 尘 第 三 天 0.276 ± 0.023 0.270 ± 0.021 0.291 ± 0.019 0.269 ± 0.023 滞 尘 第 四 天 0.306 ± 0.031 0.292 ± 0.022 0.327 ± 0.024 0.298 ± 0.022 滞 尘 第 五 天 0.328 ± 0.027 0.324 ± 0.028 0.349 ± 0.023 0.319 ± 0.025 滞 尘 第 六 天 0.342 ± 0.031 0.346 ± 0.028 0.376 ± 0.022 0.339 ± 0.025 木 材 加 工 厂 粉 尘 样 空 白 对 照 组 0.024 ± 0.007 0.018 ± 0.004 0.036 ± 0.006 0.020 ± 0.004 Dust sample of timber mill 滞 尘 第 一 天 0.193 ± 0.019 0.202 ± 0.025 0.211 ± 0.018 0.193 ± 0.016 滞 尘 第 二 天 0.213 ± 0.022 0.227 ± 0.015 0.235 ± 0.020 0.218 ± 0.021 滞 尘 第 三 天 0.233 ± 0.025 0.254 ± 0.020 0.264 ± 0.024 0.248 ± 0.023 滞 尘 第 四 天 0.256 ± 0.021 0.283 ± 0.024 0.287 ± 0.023 0.270 ± 0.023 滞 尘 第 五 天 0.276 ± 0.024 0.309 ± 0.019 0.308 ± 0.025 0.290 ± 0.021 滞 尘 第 六 天 0.295 ± 0.026 0.323 ± 0.018 0.326 ± 0.025 0.312 ± 0.023 金 属 加 工 厂 粉 尘 样 空 白 对 照 组 0.019 ± 0.005 0.030 ± 0.008 0.057 ± 0.009 0.020 ± 0.003 Dust sample of mental fabrication 滞 尘 第 一 天 0.206 ± 0.020 0.217 ± 0.016 0.211 ± 0.017 0.190 ± 0.016 滞 尘 第 二 天 0.227 ± 0.021 0.244 ± 0.019 0.242 ± 0.020 0.225 ± 0.027 滞 尘 第 三 天 0.252 ± 0.025 0.286 ± 0.019 0.284 ± 0.020 0.250 ± 0.026 滞 尘 第 四 天 0.273 ± 0.023 0.306 ± 0.019 0.307 ± 0.022 0.264 ± 0.026 滞 尘 第 五 天 0.294 ± 0.029 0.331 ± 0.022 0.328 ± 0.028 0.276 ± 0.026 滞 尘 第 六 天 0.310 ± 0.026 0.357 ± 0.023 0.358 ± 0.026 0.290 ± 0.027 水 泥 厂 粉 尘 样 空 白 对 照 组 0.020 ± 0.006 0.033 ± 0.008 0.064 ± 0.008 0.028 ± 0.004 Dust sample of cement mill 滞 尘 第 一 天 0.215 ± 0.020 0.223 ± 0.020 0.217 ± 0.021 0.215 ± 0.020 滞 尘 第 二 天 0.243 ± 0.024 0.251 ± 0.023 0.253 ± 0.020 0.243 ± 0.024 滞 尘 第 三 天 0.277 ± 0.026 0.285 ± 0.024 0.292 ± 0.023 0.277 ± 0.026 滞 尘 第 四 天 0.301 ± 0.027 0.316 ± 0.023 0.327 ± 0.023 0.301 ± 0.027 滞 尘 第 五 天 0.323 ± 0.033 0.343 ± 0.024 0.352 ± 0.028 0.323 ± 0.032 滞 尘 第 六 天 0.342 ± 0.030 0.372 ± 0.023 0.384 ± 0.031 0.343 ± 0.032
２４ 期 张羚 等 基于红外热像检测的粉尘环境植物适生性评价 ７ 图 ２ 滞尘叶片显微图像及二值化图像 Ｆｉｇ ２ Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｉｃ ｉｍａｇｅｓ ａｎｄ ｂｉｎａｒｙ ｉｍａｇｅｓ ｏｆ ｄｕｓｔ ｃａｔｃｈｉｎｇ ｌｅａｖｅｓ 由表 ２ 可见 四种植物中 桂花和红继木的滞尘能力要明显强于茶树和鹅掌柴 这可能是由于植物的叶表 面形态结构差异所导致的 红继木叶表粗糙 且布满极细的浅沟状组织并有少量纤毛 有利于小粒径颗粒物 粉尘的滞留 桂花虽然叶表面较光滑 但密布无规则排列的气孔且有脊状突起 滞尘能力也较强 茶树和鹅掌 柴叶表面平滑且无其他特殊结构 滞尘能力一般 ２ 不同粉尘环境下同一植物的滞尘能力有所不同 这可能 ｈｔｔｐ ｗｗｗ ｅｃｏｌｏｇｉｃａ ｃｎ
8 生 态 学 报 36 卷 与 颗 粒 物 的 粒 径 大 小 形 态 特 征 差 异 有 关 [5,10] 为 对 粉 尘 环 境 下 植 物 的 适 生 防 尘 效 果 进 行 评 价, 需 筛 选 出 滞 尘 能 力 强 且 滞 尘 后 温 度 升 高 不 甚 显 著 的 树 种, 为 此 下 文 将 叶 表 温 度 变 化 和 滞 尘 能 力 两 个 因 素 结 合 进 行 综 合 分 析 2.3 不 同 粉 尘 环 境 下 植 物 的 适 生 性 评 价 为 进 一 步 探 究 所 选 样 本 植 物 在 实 验 粉 尘 环 境 中 的 适 生 性 大 小, 如 图 3 所 示, 绘 制 四 种 粉 尘 环 境 下 的 植 物 叶 片 滞 尘 能 力 和 叶 表 温 度 随 时 间 变 化 的 曲 线 图, 综 合 曲 线 图 及 其 变 化 趋 势 对 植 物 的 适 生 性 进 行 评 价 Fig.3 图 3 不 同 粉 尘 环 境 下 4 种 植 物 叶 片 滞 尘 能 力 和 叶 表 温 度 变 化 曲 线 图 Curve diagrams of dust retaining capability and temperature change of four kinds of plants in different dust environment 由 图 3 a 可 见, 在 面 粉 厂 粉 尘 环 境 中, 红 继 木 滞 尘 能 力 最 强, 且 温 度 变 化 较 小, 适 生 性 最 好 ; 桂 花 鹅 掌 柴 茶 树 滞 尘 能 力 相 似, 且 桂 花 的 温 度 变 化 明 显 小 于 另 外 两 种 植 物, 适 生 性 较 好 ; 鹅 掌 柴 与 茶 树 温 度 变 化 相 近, 但 茶 树 温 度 上 升 速 度 大 于 鹅 掌 柴, 可 以 预 见, 若 滞 尘 实 验 继 续, 茶 树 的 温 度 会 超 过 鹅 掌 柴 因 此, 在 面 粉 厂 粉 尘 环 境 中,4 种 植 物 的 适 生 性 大 小 排 序 为 : 红 继 木 > 桂 花 > 鹅 掌 柴 > 茶 树 由 图 3 b 可 见, 在 木 材 加 工 厂 粉 尘 环 境 中, 茶 树 滞 尘 能 力 最 差, 温 度 升 幅 最 高, 适 生 性 最 差 ; 红 继 木 与 桂 花 滞 尘 能 力 相 似, 均 大 于 其 他 两 种 植 物, 但 桂 花 的 温 度 升 幅 小 于 红 继 木, 所 以 桂 花 在 木 材 加 工 厂 粉 尘 环 境 中 的 适 生 性 更 强 ; 鹅 掌 柴 两 项 实 验 数 据 均 介 于 4 种 植 物 之 间, 适 生 性 一 般 因 此, 在 木 材 加 工 厂 粉 尘 环 境 中,4 种 植 物 的 适 生 性 大 小 排 序 为 : 桂 花 > 红 继 木 > 鹅 掌 柴 > 茶 树 由 图 3 c 可 见, 在 金 属 加 工 厂 粉 尘 环 境 中, 桂 花 滞 尘 能 力 最 强, 温 度 变 化 最 小, 适 生 性 最 好 ; 红 继 木 滞 尘 能 力 与 桂 花 相 似, 但 温 度 升 幅 也 最 高, 且 上 升 速 度 明 显 大 于 其 他 3 种 植 物, 可 以 预 计, 如 果 环 境 中 金 属 粉 尘 浓 度 较 高, 且 长 期 无 雨 水 大 风 等 外 界 干 扰, 红 继 木 由 于 温 度 持 续 上 升 将 导 致 严 重 病 变, 所 以, 在 金 属 粉 尘 浓 度 较 高 的 工 业 园 区 内, 不 适 宜 种 植 红 继 木 ; 鹅 掌 柴 和 茶 树 滞 尘 能 力 一 般, 温 度 变 化 也 介 于 4 种 植 物 中 间, 适 生 性 相 似 因 此, 在 金 属 加 工 厂 粉 尘 环 境 中,4 种 植 物 的 适 生 性 大 小 排 序 为 : 桂 花 > 鹅 掌 柴 茶 树 > 红 继 木 由 图 3 d 可 见, 在 水 泥 厂 粉 尘 环 境 中, 桂 花 茶 树 红 继 木 的 滞 尘 能 力 均 较 强, 其 中, 桂 花 温 度 变 化 远 小 于 茶 树 和 红 继 木, 适 生 性 最 强 ; 茶 树 和 红 继 木 温 度 变 化 远 大 于 桂 花 和 鹅 掌 柴, 且 茶 树 的 温 度 升 高 幅 度 更 大, 所 以 在 水 泥 粉 尘 浓 度 较 大 的 区 域, 茶 树 和 红 继 木 均 不 宜 种 植, 其 中 茶 树 适 生 性 更 差 ; 鹅 掌 柴 滞 尘 能 力 较 差, 但 温 度 升 高 幅 度 相 对 茶 树 和 红 继 木 较 为 缓 和, 适 生 性 一 般, 也 不 宜 大 范 围 种 植 因 此, 在 水 泥 厂 粉 尘 环 境 中,4 种 植 物 的 适 生 性 排 序 为 : 桂 花 > 鹅 掌 柴 > 红 继 木 > 茶 树
24 期 张 羚 等 : 基 于 红 外 热 像 检 测 的 粉 尘 环 境 植 物 适 生 性 评 价 9 综 合 4 种 粉 尘 环 境 下 叶 片 滞 尘 能 力 及 叶 表 温 度 变 化 的 统 计 分 析 结 果,4 种 植 物 中, 桂 花 滞 尘 能 力 较 强, 且 受 粉 尘 覆 盖 影 响 较 小, 适 生 性 最 好 ; 红 继 木 滞 尘 能 力 较 强, 但 在 含 有 碱 性 物 质 或 重 金 属 元 素 的 粉 尘 环 境 中 抗 逆 性 较 差 ; 茶 树 和 鹅 掌 柴 滞 尘 能 力 相 似, 而 鹅 掌 柴 适 生 防 尘 效 果 更 好 由 此 可 知, 同 一 植 物 在 不 同 环 境, 不 同 植 物 在 同 一 环 境 的 适 生 防 尘 性 质 均 有 所 差 异 因 此, 在 工 业 园 区 绿 化 建 设 规 划 设 计 时, 应 根 据 园 区 内 企 业 的 生 产 经 营 类 型 预 估 颗 粒 物 污 染 情 况, 选 择 该 环 境 下 滞 尘 能 力 强 且 抗 逆 性 高 的 植 物, 以 最 大 限 度 的 抑 制 粉 尘 颗 粒 物 污 染 对 应 本 实 验 中 的 4 种 植 物 和 对 应 粉 尘 环 境, 桂 花 可 以 考 虑 种 植, 鹅 掌 柴 可 以 适 度 引 进, 若 粉 尘 中 碱 性 物 质 或 金 属 元 素 含 量 较 少, 红 继 木 也 可 以 考 虑 种 植, 而 茶 树 则 不 宜 应 用 对 于 绿 化 建 设 已 完 善 的 成 熟 工 业 园 区, 若 已 种 植 抗 逆 性 较 差 的 植 物, 需 注 意 及 时 对 叶 面 尘 进 行 保 护 性 清 洗, 利 用 水 分 冲 刷 等 方 法 在 一 定 程 度 上 减 少 粉 尘 对 植 物 的 影 响, 同 时 需 注 意 尽 量 避 免 粉 尘 清 洗 后 流 到 植 物 根 部, 对 植 株 生 长 造 成 影 响 3 结 论 与 讨 论 植 物 叶 片 以 其 特 殊 的 表 面 性 能, 可 以 有 效 的 截 取 和 固 定 大 气 颗 粒 污 染 物, 但 也 会 因 为 粉 尘 的 遮 蔽 阻 塞 影 响 自 身 正 常 生 长 因 此, 针 对 具 体 环 境 在 绿 化 建 设 中 选 择 滞 尘 能 力 强 且 粉 尘 耐 受 性 好 的 树 种 是 充 分 发 挥 绿 色 植 物 滞 尘 效 应 的 关 键 研 究 表 明, 树 种 间 滞 尘 能 力 的 差 异 是 由 叶 片 的 形 态 结 构 特 征 决 定 的, 叶 表 面 粗 糙 多 皱, 绒 毛 沟 槽 突 起 等 微 形 态 结 构 越 密 集, 深 浅 差 别 越 大, 植 物 滞 尘 能 力 越 强 [1,10] 本 文 模 拟 工 业 粉 尘 环 境 中, 表 面 粗 糙 程 度 高 的 红 继 木 滞 尘 能 力 最 强, 气 孔 密 集 且 有 脊 状 突 起 的 桂 花 滞 尘 能 力 也 较 强, 而 叶 表 面 光 滑 无 特 殊 结 构 的 茶 树 和 鹅 掌 柴 滞 尘 能 力 一 般, 这 与 王 建 辉 郑 鹏 于 曼 陈 芳 等 人 植 物 滞 尘 能 力 的 研 究 结 果 基 本 一 致 [33 36], 而 贾 彦 等 则 认 为 红 继 木 滞 尘 能 力 较 差, 这 主 要 是 由 于 其 采 样 时 间 为 4 6 月, 正 值 长 沙 多 雨 水 大 风 天 气, 滞 留 于 浅 沟 组 织 和 纤 毛 上 的 粉 尘 受 外 界 影 响, 波 动 性 较 大, 滞 尘 量 相 对 较 小 [2], 这 说 明 植 物 滞 尘 能 力 的 比 较 需 要 结 合 具 体 环 境 进 行 评 价 分 析 在 大 气 颗 粒 物 污 染 浓 度 较 高 的 环 境 中, 有 较 强 适 生 性 的 植 物 能 够 更 有 效 的 发 挥 滞 尘 作 用 曾 青 松 对 比 人 工 扬 尘 实 验 前 后 桂 花 叶 绿 素 及 各 项 活 性 指 标 的 变 化 情 况, 证 明 桂 花 具 有 极 高 的 抗 大 气 污 染 能 力, 这 与 本 文 得 到 的 桂 花 适 生 防 尘 效 果 较 好 的 结 果 是 一 致 的 [37] 孔 国 辉 温 达 志 等 对 园 林 绿 化 植 物 在 粉 尘 复 合 污 染 环 境 下 的 空 气 污 染 敏 感 性 进 行 了 评 价 分 析, 发 现 桂 花 鹅 掌 柴 茶 树 等 植 物 叶 片 生 长 正 常, 仅 少 数 叶 片 脱 落, 抗 大 气 污 染 能 力 强 [38 39], 而 本 文 研 究 结 果 表 明 茶 树 粉 尘 耐 受 性 较 差, 这 可 能 与 具 体 实 验 环 境 中 的 大 气 污 染 物 的 性 质 差 异 有 关 在 不 同 大 气 污 染 环 境 下, 同 种 植 物 叶 片 对 于 不 同 种 类 颗 粒 物 元 素 的 吸 滞 情 况 不 同, 不 同 种 类 的 颗 粒 污 染 物 对 于 植 物 体 生 理 生 态 反 应 的 影 响 程 度 也 有 所 差 异 [25] 水 泥 石 灰 等 碱 性 物 质 灰 尘 与 水 作 用 会 从 气 孔 浸 入 叶 组 织, 影 响 细 胞 内 的 正 常 代 谢 过 程 [31] ; 重 金 属 元 素 的 吸 收 和 富 集 则 会 直 接 抑 制 叶 片 的 气 体 交 换, 破 坏 叶 肉 组 织 [32] 因 而 在 含 有 碱 性 物 质 的 水 泥 厂 粉 尘 环 境 和 含 有 重 金 属 元 素 的 金 属 粉 末 加 工 厂 粉 尘 环 境 中, 四 种 植 物 受 粉 尘 遮 蔽 阻 塞 作 用 导 致 的 叶 片 叶 表 温 度 升 高 更 加 明 显 粉 尘 对 植 物 的 影 响 还 与 其 粒 径 大 小 有 关 叶 面 尘 粒 径 越 小, 遮 蔽 堵 塞 作 用 越 明 显, 产 生 的 遮 光 效 应 越 大, 对 植 物 的 影 响 越 大 [40 41] 红 继 木 的 浅 钩 状 组 织 对 滞 留 颗 粒 物 粒 径 有 筛 选 作 用, 主 要 吸 附 小 粒 径 颗 粒 粉 尘 [2], 且 由 于 叶 表 粗 糙 度 较 高 滞 留 颗 粒 物 不 易 清 理, 会 导 致 部 分 粉 尘 长 时 间 积 聚, 因 而 在 对 植 物 生 长 影 响 较 大 的 含 碱 性 物 质 和 重 金 属 元 素 的 水 泥 厂 和 金 属 粉 末 加 工 厂 粉 尘 环 境 中, 生 理 生 态 反 应 变 化 极 为 明 显, 抗 逆 性 较 差 植 物 对 粉 尘 的 吸 附 类 型 同 样 会 影 响 植 物 的 抗 逆 性, 气 孔 吸 附 主 导 型 的 植 物 主 要 吸 附 细 颗 粒 物, 且 大 多 分 布 在 气 孔 及 其 附 近, 受 粉 尘 的 影 响 大 于 表 皮 吸 附 主 导 型 的 植 物 [42] 因 此, 对 于 植 物 在 大 气 污 染 环 境 下 的 抗 性 研 究, 需 要 结 合 植 物 所 处 环 境 的 大 气 颗 粒 物 污 染 的 理 化 性 质, 植 物 叶 面 滞 尘 特 点, 植 物 的 生 理 生 态 反 应 变 化 等 因 素, 找 出 特 定 环 境 下 滞 尘 能 力 强 且 耐 受 粉 尘 的 植 物 树 种, 起 到 有 效 的 削 减 大 气 颗 粒 物 污 染 的 目 的 综 上 所 述, 本 文 通 过 模 拟 滞 尘 实 验 对 长 沙 市 工 业 园 区 四 种 典 型 灌 木 在 粉 尘 环 境 中 的 适 生 性 进 行 了 综 合 评 价, 得 到 如 下 结 论 : (1) 4 种 植 物 在 实 验 粉 尘 环 境 中 的 适 生 性 从 高 到 低 为 : 桂 花 鹅 掌 柴 红 继 木 茶 树 其 中, 桂 花 在 四 种 粉
10 生 态 学 报 36 卷 尘 环 境 下 滞 尘 能 力 均 较 强, 且 滞 尘 后 温 度 变 化 较 小, 适 宜 于 在 工 业 园 区 推 广 种 植 ; 鹅 掌 柴 滞 尘 能 力 一 般, 粉 尘 对 其 影 响 相 对 较 缓 和, 可 以 考 虑 适 当 种 植 ; 红 继 木 滞 尘 能 力 强, 但 在 碱 性 物 质 或 金 属 元 素 含 量 较 高 的 水 泥 厂 和 金 属 加 工 厂 粉 尘 环 境 中 温 度 上 升 幅 度 大 且 增 速 较 快, 需 要 结 合 工 业 园 区 具 体 生 产 经 营 类 型 决 定 是 否 引 进 ; 茶 树 滞 尘 能 力 一 般 且 在 四 种 粉 尘 环 境 下 温 度 变 化 均 较 大, 不 宜 在 工 业 园 区 内 种 植 (2) 不 同 植 物 在 同 一 粉 尘 环 境 中 或 同 一 植 物 在 不 同 粉 尘 环 境 中, 其 适 生 性 均 有 较 大 差 异 在 工 业 园 区 绿 化 建 设 规 划 设 计 时, 需 要 根 据 企 业 经 营 类 型 确 定 颗 粒 污 染 物 的 成 分 和 数 量, 择 优 选 出 在 对 应 粉 尘 环 境 中 滞 尘 能 力 强 且 抗 逆 性 高 的 植 物, 以 有 效 地 减 缓 大 气 粉 尘 颗 粒 污 染 对 于 已 有 实 例 或 评 价 分 析 证 明 具 有 较 强 适 生 性 的 树 种, 需 要 比 较 工 业 园 区 大 气 颗 粒 物 污 染 特 征 是 否 与 之 相 似, 在 此 基 础 上 决 定 是 否 引 入 该 树 种 ; 对 于 尚 未 有 记 录 证 明 具 粉 尘 颗 粒 污 染 抗 性 的 植 物, 可 以 考 虑 设 计 模 拟 滞 尘 实 验, 分 析 其 在 无 雨 水 大 风 等 外 界 干 扰 的 极 端 天 气 情 况 的 生 理 生 态 反 应 变 化 在 粉 尘 环 境 中 植 物 的 抗 逆 性 指 标 选 取 方 面, 叶 片 叶 表 温 度 变 化 是 粉 尘 对 植 物 光 谱 特 征 和 生 理 生 态 反 应 变 化 的 综 合 结 果, 能 全 面 反 映 粉 尘 对 植 物 的 影 响, 可 以 考 虑 在 今 后 的 研 究 分 析 中 推 广 使 用 (3) 对 于 绿 化 建 设 已 完 善 的 工 业 园 区, 如 因 规 划 设 计 时 未 充 分 考 虑 植 物 对 颗 粒 物 粉 尘 的 耐 受 性 质 而 引 入 适 生 性 较 差 的 植 物, 需 要 及 时 采 取 保 护 性 措 施 进 行 人 工 除 尘, 以 减 缓 粉 尘 对 植 物 生 长 的 影 响, 同 时 需 注 意 清 洗 后 流 到 根 部 的 粉 尘, 尤 其 是 重 金 属 粉 尘 对 植 株 生 长 的 影 响 必 要 时 可 以 设 置 警 戒 温 度, 确 定 保 护 性 清 洗 周 期, 实 现 工 业 园 区 绿 化 维 护 的 科 学 化 管 理 参 考 文 献 (References): [ 1 ] 赵 松 婷, 李 新 宇, 李 延 明. 园 林 植 物 滞 留 不 同 粒 径 大 气 颗 粒 物 的 特 征 及 规 律. 生 态 环 境 学 报, 2014, 23(2): 271 276. [ 2 ] 贾 彦, 吴 超, 董 春 芳, 李 常 平, 廖 慧 敏. 7 种 绿 化 植 物 滞 尘 的 微 观 测 定. 中 南 大 学 学 报 : 自 然 科 学 版, 2012, 43(11): 4547 4553. [ 3 ] 王 会 霞, 石 辉, 张 雅 静, 段 骏, 王 彦 辉. 大 叶 女 贞 叶 面 结 构 对 滞 留 颗 粒 物 粒 径 的 影 响. 安 全 与 环 境 学 报, 2015, 15(1): 258 262. [ 4 ] 张 志 丹, 席 本 野, 曹 治 国, 贾 黎 明. 植 物 叶 片 吸 滞 PM 2.5 等 大 气 颗 粒 物 定 量 研 究 方 法 初 探 以 毛 白 杨 为 例. 应 用 生 态 学 报, 2014, 25 (8): 2238 2242. [ 5 ] Dzierżanowski K, Popek R, Gawrońska H, Sæbø A, Gawroński S W. Deposition of particulate matter of different size fractions on leaf surfaces and in waxes of urban forest species. International Journal of Phytoremediation, 2011, 13(10): 1037 1046. [ 6 ] 杨 佳, 王 会 霞, 谢 滨 泽, 石 辉, 王 彦 辉. 北 京 9 个 树 种 叶 片 滞 尘 量 及 叶 面 微 形 态 解 释. 环 境 科 学 研 究, 2015, 28(3): 384 392. [ 7 ] 刘 璐, 管 东 生, 陈 永 勤. 广 州 市 常 见 行 道 树 种 叶 片 表 面 形 态 与 滞 尘 能 力. 生 态 学 报, 2013, 33(8): 2604 2614. [ 8 ] 赵 晨 曦, 王 玉 杰, 王 云 琦, 张 会 兰. 细 颗 粒 物 (PM 2.5 ) 与 植 被 关 系 的 研 究 综 述. 生 态 学 杂 志, 2013, 32(8): 2203 2210. [ 9 ] 王 会 霞, 石 辉, 王 彦 辉. 典 型 天 气 下 植 物 叶 面 滞 尘 动 态 变 化. 生 态 学 报, 2015, 35(6): 1696 1705. [10] Räsänen J V, Holopainen T, Joutsensaari J, Ndam C, Pasanen P, Rinnan Å, Kivimäenpää M. Effects of species specific leaf characteristics and reduced water availability on fine particle capture efficiency of trees. Environmental Pollution, 2013, 183: 64 70. [11] Sæbø A, Popek R, Nawrot B, Hanslin H M, Gawronska H, Gawronski S W. Plant species differences in particulate matter accumulation on leaf surfaces. Science of the Total Environment, 2012, 427 428: 347 354. [12] Tallis M, Taylor G, Sinnett D, Freer Smith P. Estimating the removal of atmospheric particulate pollution by the urban tree canopy of London, under current and future environments. Landscape and Urban Planning, 2011, 103(2): 129 138. [13] 罗 娜 娜, 赵 吉 文, 晏 星. 在 滞 尘 影 响 下 的 植 被 叶 片 光 谱 变 化 特 征 研 究. 光 谱 学 与 光 谱 分 析, 2013, 33(10): 2715 2720. [14] 王 涛, 刘 洋, 吴 海 云, 左 月 明. 叶 面 尘 对 作 物 反 射 光 谱 及 氮 营 养 监 测 的 影 响. 光 谱 学 与 光 谱 分 析, 2012, 32(7): 1895 1898. [15] 吴 春 燕, 王 雪 峰. 叶 面 滞 尘 量 对 大 叶 黄 杨 反 射 光 谱 的 影 响. 林 业 科 学, 2015, 51(3): 49 56. [16] Newete S W, Erasmus B F N, Weiersbye I M, Cho M A, Byrne M J. Hyperspectral reflectance features of water hyacinth growing under feeding stresses of Neochetina spp. and different heavy metal pollutants. International Journal of Remote Sensing, 2014, 35(3): 799 817. [17] 帕 提 古 力 麦 麦 提, 巴 特 尔 巴 克, 海 利 力 库 尔 班. 沙 尘 胁 迫 对 阿 月 浑 子 光 合 作 用 及 叶 绿 素 荧 光 特 性 的 影 响. 生 态 学 报, 2014, 34 (22): 6450 6459. [18] 赵 华 军, 王 立, 赵 明, 杨 自 辉, 王 强 强. 沙 尘 暴 粉 尘 对 不 同 作 物 气 体 交 换 特 征 的 影 响. 水 土 保 持 学 报, 2011, 25(3): 202 206. [19] 于 裕 贤, 陈 进 生, 任 引, 李 方 一, 崔 胜 辉. 大 气 悬 浮 颗 粒 物 污 染 对 厦 门 市 行 道 树 芒 果 光 合 生 理 指 标 的 影 响. 应 用 生 态 学 报, 2010, 21(5): 1231 1237.
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