叶片微观结构变化对其颗粒物滞纳能力的影响

作     者：魏文俊 王兵 牛香 WEI Wen-jun;WANG Bing;NIU Xiang

作者机构：中国林业科学研究院森林生态环境与保护研究所国家林业和草原局森林生态环境重点实验室北京100091 辽宁省林业科学研究院沈阳110032 江西大岗山森林生态系统国家野外科学观测研究站新余338033 

出 版 物：《环境科学》 (Environmental Science)

年 卷 期：2020年第41卷第7期

页      面：3136-3147页

核心收录：

学科分类：07[理学] 070602[理学-大气物理学与大气环境] 09[农学] 0903[农学-农业资源与环境] 0706[理学-大气科学] 0713[理学-生态学] 

基　　金：国家重点研发计划项目(2017YFC0503804) 国家自然科学基金青年科学基金项目(31600359) 

主　　题：叶片 表面微观结构 粗糙度 颗粒物滞纳能力 新老叶 污染强度 

摘      要：叶片作为植物滞留大气颗粒物最主要的载体,其表面微观结构特征和粗糙度的差异是颗粒物滞纳能力的重要决定因素.叶片微观结构会随着生长(内部因素)以及环境污染强度(外部因素)发生变化,然而现有的粉尘喷洒模拟实验,一般持续时间较短,而微观结构变化响应具有明显的滞后性,其结果无法客观反映由内外因素作用引起的微观结构变化对颗粒物滞纳能力的影响.本研究利用新叶和老叶研究叶片生长,并选择自然状态下不同污染源条件研究污染强度,分析叶片表面微观结构的变化及其对颗粒物滞纳能力的影响.研究得到3种常绿树种(矮紫杉Taxus cuspidata var.、侧柏Platycladus orientalis和油松Pinus tabuliformis)的老叶滞纳TSP、 PM10、 PM2.5和PM1量均高于新叶,随着叶片的生长其颗粒物滞纳量在增大,且新叶与老叶对不同粒径颗粒物的滞纳量间均存在极显著的差异.生长中叶片粗糙度Rq值的增大是老叶颗粒物滞纳能力增大的主要原因. 5个树种(侧柏、油松、国槐Sophora japonica、毛白杨Populus tomentosa和银杏Ginkgo biloba)TSP和PM10滞纳量为重度污染区高于相对清洁区.而PM2.5和PM1滞纳量则是油松、银杏和侧柏为重度污染区高于相对清洁区,国槐和毛白杨为相对清洁区高于重度污染区.不同污染强度区域间叶片TSP、PM10和PM2.5滞纳量存在着极显著的差异,PM1滞纳量也存在着差异.主要归因于与相对清洁区相比,重度污染区叶片的气孔指数降低,蜡质层退化,表面纹理和细胞边界更加不规则,绒毛变长,变硬,叶片微观结构的这些变化使得重度污染区叶片粗糙度Rq值高于相对清洁区,且叶片背面的增加较正面更明显.研究结果将为深入揭示叶片颗粒物滞纳能力的驱动因素,以及提出更科学地提升净化颗粒物功能的城市森林管理措施提供数据支持.