北京市典型区域主要树种调节空气质量生态功能效应

发布时间：2020-11-14 21:51

　　 本研究主要以北京市昌平滨河森林公园、奥林匹克森林公园、北京农学院、通州大运河森林公园四个不同地区典型树种作为研究对象,在2017年全年每个月对不同树种叶片进行采集,测定叶片表面单位叶面积对不同粒径颗粒物的吸附量,测定结束后的叶片利用电镜扫面和原子显微镜扫面,观察不同叶片表面微观结构、叶片表面三维形状,探究不同树种叶片吸附颗粒物的机理;2018年7、8月在不同降雨条件下,对典型树种在降雨前后采集叶片测定叶片对不同粒径颗粒物的吸附量,同时收集雨水,测定雨水中颗粒物含量及水溶性离子,探究降雨对不同树种改善空气质量影响;在冬季对典型林分内外大气颗粒物利用中流量大气采样器采集,测定单位体积下颗粒物的重量,以及不同粒径颗粒物种水溶性离子的含量。通过以上的研究,取得以下主要的结论:不同的树种叶片在单位叶面积对大气颗粒物的吸附量在时间、空间上存在显著的差异,整体上,不同树种叶片在9、10月份吸附大气颗粒物的量比较大,在7月份叶片吸附颗粒物的量最小,在不同的月份,叶片对10μm粒径颗粒物的吸附量远远大于3-10μm、0.2-3μm粒径颗粒物的吸附量。同一树种在昌平滨河森林公园、奥林匹克森林公园、北京农学院、通州大运河森林公园四个地区吸附大气颗粒物的含量有明显的差异,10μm粒径颗粒物的吸附量在通州地区与昌平地区、奥林匹克森林公园、北京农学院三个地区的吸附量均有显著性差异,3-10μm粒径颗粒物的吸附量在昌平森林公园与通州大运河森林公园无显著性差异,但其与奥林匹克森林公园、北京农学院吸附量有显著性差异。0.2-3μm粒径颗粒物的吸附量在四个地区无显著性差异。植物叶片表面对不同粒径颗粒物的吸附差异主要与叶片表面的微观形态有一定的关系,叶片表面若有大量开张度较大的气孔,较多绒毛,较深的沟壑,较多的褶皱,粗糙度较大、有明显突起等特征的树种叶片很容易吸附大气颗粒物,而叶表面较为平滑,无明显突起和凹陷则不利于吸附颗粒物。降雨对国槐、银杏、桧柏三种树种叶片表面颗粒物的滞留量有明显的影响,不同条件的降雨对叶片滞留10μm粒径颗粒物的冲刷作用较大,国槐10μm粒径颗粒物滞留量在降雨前后相差5~7μg/cm~2,而银杏在降雨前后的颗粒物滞留量相差较小,但桧柏在降雨前后叶片表面单位叶面积颗粒物滞留量的差异最大,10μm粒径颗粒物滞留量的冲刷量达到10~20μg/cm~2,且在阵性降雨下,对大粒径颗粒物的冲刷比例达到80%。降雨对国槐、银杏、桧柏三种树种叶片蜡质层颗粒物的滞留量影响较小,国槐和银杏在降雨前后蜡质层颗粒物滞留量的差异平均在4.5μg/cm~2,桧柏在降雨前后叶片蜡质层单位叶面积颗粒物滞留量的差异最大,10μm粒径颗粒物滞留量的冲刷量达到10~20μg/cm~2。在不同的天气情况下,典型林分内外单位体积大气颗粒物含量有明显的差异,TSP、PM_(10)、PM_(2.5)的含量具有较大的差异。在2018年12月30日到2019年1月3日林分内外各粒径大气颗粒物在单位体积含量差异不大,但在同一地点三种粒径颗粒物含量差异较大。三种粒径颗粒物在单位体积含量的变化规律一致,均为TSPPM_(10)PM_(2.5),三种粒径颗粒物之间存在显著性差异。且不同粒径中阴离子主要以SO_4~(2-)为主,SO_4~(2-)浓度与小粒径颗粒物的相关性较好。综合看来,不同树种叶片在春秋季节对大气颗粒物的吸附量较为明显,且常绿针叶树种对颗粒物的吸附量要远远大于阔叶林落叶林,乔木的吸附量大于灌木,叶片在一定程度上可以较少大气中水溶性离子含量,能够改善空气质量。未来在利用植物改善空气质量的时候,合理利用不同树种吸附颗粒在时间、空间上的差异种植,将不同的景观生态效应达到最大。
【学位单位】：北京农学院
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S718.45
【部分图文】：

采样地点Figure2-1:Samplinglocation

3.1 主要树种叶片吸附大气颗粒物的时间变化3.1.1 典型树种叶片对不同粒径颗粒物吸附昌平滨河森林公园9种树木叶片在不同的时间对大气颗粒物的吸附能力研究中，结果如图3-1所示，不同的树木叶片在单位叶面积对不同粒径的大气颗粒物吸附量差异比较明显，>10 μm 粒径的颗粒物在 9 种树木叶片单位叶面积上的滞留量在 0～80 μg/cm2，3-10 μm 粒径的颗粒物在单位叶面积上的滞留量在 0～30 μg/cm2，0.2-3 μm 粒径的颗粒物滞留量在 0～20 μg/cm2。因此，林木叶片对大粒径颗粒物的吸附能力较强，小粒径颗粒物的附着量较少。9 种树木对>10 μm 粒径颗粒物的吸附量在 6、7、8、9、10 月的差异较大，整体上，在 7 月份的吸附量最小，在 9 月份的吸附量最大

其研究结果正好与此结果相反。对于同一月份不同树种单位叶面积对颗粒物的吸附能力同样存在显著差异，在六月份，核桃楸、国槐、毛白杨、梨之间没有显著性差异，而与其他的树种之间存在显著差异，并且吸附量最大的核桃楸（49.3432±4.4833 μg/cm2）是吸附量最小丁香（5.5294±0.3594 μg/cm2）的 10 倍；在七月份，毛白杨与白蜡之间没有显著性差异，而与其他的树种存在显著差异，且毛白杨与白蜡在单位叶面积吸附颗粒量较大，在 7 μg/cm2左右，而其他树种的吸附量在 0～5 μg/cm2之间；在八月和九月，梨的单位叶面积吸附量与其他树种的吸附量均存在显著性差异，且其吸附量在所有的树种中达到最大，分别为 82.0011±9.6272 μg/cm2、85.0450±25.5950 μg/cm2。 在十月份，各树种之间的吸附量差异不大，均在 20～40 μg/cm2之间。从图中还可看出，不管是同一树种在不同月份的单位叶面积，还是不同树种在同一月份的单位叶面积其对于粒径大于 3 μm 的颗粒物吸附能力均较大，占整个总悬浮颗粒物的 70%以上。个树种叶片在不同月份的吸附量大小不同，毛白杨叶片单位叶面积总颗粒物的吸附量在 5 个月的排列顺序为：六月>十月>九月>八月>七月；白蜡吸附量的大小依次为九月>六月>八月>七月（在十月份没有获得数据）；国槐为六月>九月>十月>八月>七月；洋槐为十月>九月>六月>八月>七月；紫叶李为九月>十月>六月>八月>七月；梨大吸附量变化规律为九月>八月>十月>六月>七月；核桃楸整体的趋势为九月>六月>八月>七月；木槿为九月>八月>十月>七月；丁香的吸附量大小为十月>八月>六月>七月。
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本文编号：2883991