大气污染植物修复能力的研究

中国环境学会  2011年 03月31日


  鲁  敏 , 李英杰,程正渭  (山东建筑大学,济南 250101)


  摘  要  大气污染是人类面临的环境危机之一,依据植物对大气污染的修复能力来选择绿化植物是减轻大气污染物的重要途径和手段。植物叶片内大气污染物含量既可反映大气污染的水平又可反映植物对大气污染的修复吸滞能力。结果表明:绿化树种对大气污染具有很强的吸收修复能力,并依污染气体和树种的不同具有明显差异。修复大气SO2污染能力强的树种有:毛白杨、旱柳、绒毛白蜡;修复大气氯污染能力强的有:榆树、山桃、毛白杨、枫杨、皂角、卫矛、沙枣;修复大气氟污染能力强的有:榆树、绒毛白蜡、刺槐、旱柳。
  关键词  绿化树种  大气污染  植物修复  吸收能力
  中图分类号 X171


  study of ability of plant restoration for air pollution.  LU Min, LI Ying-jie,CHENG Zheng-wei(Shandong Jianzhu University, Jinan 250101,China)
  Air pollution is one of environmental crisis that face human beings. To select urban planting tree species according to ability of plant restoration for air pollution is a very important approach and means to reduce air pollutant. Content of air pollutants of leaves of planting trees can show degree of air pollution and ability of restoration and absorbability of planting trees for air pollutants. The results shows planting trees have a high ability of restoration and absorbability, which depend on air pollutants and plant species. The plants that have high restoration ability for sulfur include Populus tomentosa, Salix matsudana, Fraxinus velutina. the plants that have high restoration ability for chloride Ulmus pumila, Prunus davidiana, Populus  tomentosa,Pterocarya stenoptera, Gleditsia japonica, Euonymus alatus,   Elaeagnus angustifolia. the plants that have high restoration ability for fluoride include Ulmus pumila, Fraxinus velutina, Robinia pseudoacacia, Salix matsudana.
  Key words:  planting tree, air pollution, plant restoration, absorbability ability


  大气污染是当前人类面临的日益严重和亟待解决的环境危机之一,其不仅严重危害人类及生态系统的健康,而且已成为人类社会可持续发展的主要障碍,受到世界各国普遍关注和重视[1]。利用植物修复技术来治理大气污染尤其是近地表大气的混合污染是近年来国际上正在加强研究和迅速发展的前沿性新课题。
  大气污染的植物修复是利用植物对大气污染物的吸附、吸收、转化、同化、降解等功能,形成和发展经济、高效、持续、安全的大气污染绿色修复理论和技术,实现污染大气环境的生物修复[2-5]。植物对污染物吸收净化能力愈大,则对污染的修复能力也就越强。借助于叶片的化学分析测得的叶片内大气污染物含量既可反映大气污染的水平又可反映植物对大气污染的吸收净化量,既反映植物对污染的修复能力。然而,植物对大气环境污染物的耐受能力与适应性千差万别,同一种植物对不同类型的污染物和不同种植物对同一类型污染物的净化能力各异[6-9]。不同城市植物,在生态功能上的差异,使其修复污染的能力有显著的不同,依据植物对大气污染的净化修复能力来选择绿化植物,从而建立不同类型的人工植物群落,是减轻大气污染物的重要途径和手段[10]。
  国内外以往的研究大都集中在土壤污染或水污染的植物修复技术上[11-17],对大气污染的植物修复研究仅仅集中在少数植物上[6,9,18-20]。有关绿化植物对各种污染物的修复能力的系统性研究较少。SO2和氯化物及氟化物是城市大气污染的主要有害气体,因而本试验选定城市环境污染严重的各类工厂区如济南市炼油厂、化工厂、冶炼厂厂区为研究区域。测定分析了北方主要的绿化树种对大气污染物SO2和氯化物及氟化物的吸滞修复能力,从而为科学地选择抗污、吸污绿化树种,修复大气污染提供理论依据。


  1  试验方法


  植物和其他生物一样都要进行呼吸,叶片中的气孔则是气体交换的通道,在污染的空气中它们会生病或死亡[21]。一般情况下,植物叶片中污染物的积累量与大气中污染物的浓度成正比,所以,通过对叶片中某污染元素的化学分析便可了解和查明植物对大气中该元素的吸收量。
  以下研究,都是在同一污染环境条件下,供试乔木树种年龄约为10~20年。
  在落叶前叶片污染物积累量最高期,在污染严重的试验区内选择常见的街道树高度、长势中等标准树采样,进行三次重复试验测定。采样后的供试材料混合均匀后取样,室内经过清水冲洗、晾干。经组织粉碎机粉碎,再一次均匀采样。置于60℃烘箱中烘至恒重,植物样品灰化采用充氧燃烧法,用去离子水加上少量双氧水为吸收液。以相同植株的带叶枝条置于无毒实验室内作为对照。


  2  结果与分析


  2.1绿化植物对SO2的吸滞能力
  二氧化硫是城市的主要污染物之一,对人体健康,动植物生长危害也比较严重,为了确切了解绿化植物对大气中二氧化硫的净化能力,特做树木叶片含硫量的测定。将吸收液中各种形式的硫氧化成硫酸根的形式后,用EDTA络合滴定法进行全硫量的测定。
  树木生活在被二氧化硫污染的大气环境中,当浓度不超过其生理极限浓度而使叶片中毒坏死时,一般都能通过叶片的气孔吸收一定数量的二氧化硫至体内,但吸收量的大小则因树种不同而具有明显差异,见图1。测定结果表明:树种对大气二氧化硫具有一定的吸收能力,且差异明显。
  根据各树种间吸硫量的差异,按45距离截取,可将它们划分为3类:Ⅰ类吸硫量高(修复能力强)的(吸硫量>90);Ⅱ类吸硫中等(修复能力中等)的(吸硫量在45~90);Ⅲ类吸硫低(修复能力弱)的﹝吸硫量<45﹞。
  由图1可看出:不同树种对SO2的吸收量不同,既对SO2污染修复能力因树种不同而差异很大,对二氧化硫污染修复能力强的树种有:毛白杨(Populus  tomentosa)、旱柳(Salix matsudana)、绒毛白蜡(Fraxinus velutina);对二氧化硫污染修复能力中等的树种有:榆树(Ulmus pumila)、山桃(Prunus davidiana)、皂角(Gleditsia japonica)、刺槐(Robinia pseudoacacia)、黄杨(Buxus sinica);对二氧化硫污染修复能力弱的有青杨(Populus .Cathayana)和丁香(Syringa oblata)。
   
  2.2绿化植物对氯的吸滞能力
  氯是具有强烈刺激气味的黄绿色气体,化工工业生产常有氯气排放,对人体健康和动植物都有严重危害。氯化物的测定采用中和滴定法。结果见表1。表1可见,树种对大气氯污染物也具有吸收净化能力,且因种类不同而具明显差异。根据各树种间吸氯量的差异按20距离截取,可划分为3类,即Ⅰ类吸氯量高(修复能力强)的树种(>40);Ⅱ类吸氯量中等(修复能力中等)的(20~40);Ⅲ类吸氯量低(修复能力弱)的﹝<20〕。
  测定结果表明:修复大气氯污染能力强的树种有:榆树、山桃、毛白杨、枫杨(Pterocarya stenoptera)、皂角、卫矛(Euonymus alatus)、沙枣(Elaeagnus angustifolia);修复能力中等的有:绒毛白蜡、旱柳、刺槐、榆叶梅(Prunus triloba)、栾树(Koelreuteria paniculata)、稠李(Prunus padus)、紫丁香(Syringa oblata)、枸杞(Lycium chinense);修复能力弱的有:黄刺玫(Rosa xanthina)、黄杨、金银忍冬(Lonnicera maackii)、圆柏(Sabina chinensis)、银杏(Ginkgo biloba)、珍珠梅(Sorbaria sorbifolia)、茶条槭(Acer ginnala)、迎红杜鹃(Rhododendron macronulatum)、连翘(Forsythia suspensa)。
  从测定结果来看:灌木吸收氯污染物的能力普遍较低,尤以连翘最低为1.38g/m2叶面积·年。

  树种

吸滞量

修复能力

树种

吸滞量

修复能力

树种

吸滞量

修复能力

榆树

153.01

旱柳

35.58

黄杨

12.84

山桃

105.17

刺槐

30.19

金银忍冬

10.58

毛白杨

95.89

榆叶梅

29.63

圆柏

9.11

枫杨

90.72

栾树

27.38

银杏

7.62

皂角

67.99

稠李

25.71

珍珠梅

6.98

卫矛

65.72

紫丁香

23.57

茶条槭

3.87

沙枣

58.94

枸杞

20.19

迎红杜鹃

3.09

绒毛白蜡

46.12

黄刺玫

13.42

连翘

1.38

  表1  主要绿化树种吸收氯污染物能力比较     (g/m2叶面积))
   Table1   The compare the absorption ability of mostly planting tree species on chloride . (g/m2 Leaf area)


  2.3绿化植物对氟的吸滞能力
  金属冶炼、电解制铅、陶瓷、玻璃工业、磷肥厂等企业,每年都排放大量氟化物,对人畜、植物危害极大。采用原子吸收法测定氟化物的含量。结果见图2。测定结果表明:树种对大气氟具有一定的吸收能力,且差异明显。
  根据各树种间吸氟量的差异,以5为距离截取,可将它们划分为3类:Ⅰ类吸氟量高(修复能力强)的(吸氟量>10);Ⅱ类吸氟中等(修复能力中等)的(吸氟量在5~10);Ⅲ类吸氟低(修复能力弱)的﹝吸氟量<5﹞。
  测定结果表明:修复大气氟污染能力强的树种有:榆树、绒毛白蜡、刺槐、旱柳;修复能力中等的有:雪松(Cedrus deodara)、梓树(Catalpa ovata)、黄杨、沙枣、蜀桧(Sabina komarowii);修复能力弱的有:卫矛、紫丁香、臭椿(Ailanthus altissima)。


  3  结论


  绿化树种对大气污染具有很强的吸收修复能力,并依污染气体和树种的不同具有明显差异。对大气二氧化硫污染修复能力强的树种有:毛白杨、旱柳、绒毛白蜡;对大气氯污染修复能力强的树种有:榆树、山桃、毛白杨、枫杨、皂角、卫矛、沙枣;对大气氟污染修复能力强的树种有:榆树、绒毛白蜡、刺槐、旱柳。
  树木的吸污量既对污染的修复能力大小并不是固定不变的,它可能与生长地区、立地条件、生态因子均有一定关系。也就是说取决于地形、气候和植物间的交互作用。在不同区域、不同程度的污染区进行环境污染治理时,树种的修复能力等级,可作为当地合理选择和配置绿化树种的依据。


  参  考  文  献
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  作者简介:  鲁敏,女,1963年出生,满族,博士,教授,主要从事环境生态、园林生态、污水和污染气体的植物修复与净化等方面的科研和教学工作,工作单位:山东建筑大学学报编辑部,通讯地址:济南市临港开发区凤鸣路。邮编:250101
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