CN110108592B - 一种测定植物叶表净沉降大气pm的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种测定植物叶表净沉降大气PM的方法，属于人居环境领域。本发明综合考虑植物叶片所滞PM的各种去留方式，认为雨水洗脱的叶表PM才是植物叶表对大气PM的净沉降量。同时借助套袋法提供了叶片的未滞尘对照，通过差重法有效控制了叶片在滞尘后经雨水冲刷吸水增重造成的误差，精确测量出植物叶表对大气PM的净沉降量。该方法不仅真实、简单易行，而且准确度高，对评价人居环境中植物对大气PM的净沉降量具有重要的理论和现实意义。

Description

一种测定植物叶表净沉降大气PM的方法
技术领域
本发明涉及一种测定植物叶表净沉降大气PM的方法，属于人居环境领域。
背景技术
大气污染是许多国家和地区面临的重要环境问题。随着城市化水平的提高和城市规模的不断扩大，尤其对中国和印度等发展中国家而言，城市大气颗粒物(PMs，0.2-100μm)污染已成为最紧迫的环境问题之一。颗粒物的英文缩写为PM。其中，PM2.5是空气动力学当量直径小于或等于2.5μm的颗粒物，它富含大量的有毒、有害物质，是阴霾天气形成的主要原因；PM10是空气动力学直径小于10μm的粒子，它们可以进入气道和肺上部区域。一些研究表明，短期(<1h)暴露于峰值PM10浓度与心血管和呼吸道损害密切相关，长期暴露于PM10浓度的环境中对人体健康也有很大影响。
利用园林绿化植物控制空气中的PM具有明显效果。植物可以通过截留、撞击、沉淀和布朗运动来减少PM在空气中的传播，其中还有很少一部分粒径小于0.2μm的PM可通过叶片气孔吸收。PM的控制是植物的重要生态作用，可以有效减少PM对人类健康的威胁。
植物叶表截留的PM有多种归宿。一是被雨水冲刷，沉降到地表。二是在风的作用下重新悬浮在空气中，再次成为空气PM污染物。三是被叶片吸附并随着落叶一起落到地面，随后可能被冲到地面并渗入土壤，或者被风吹起再次成为空气传播的PM污染物。有研究表明：在一年之中，叶片滞留的PM有76％在风力的作用下再次悬浮成为大气PM，24％的PM被雨水洗脱并沉降到土壤，而被叶片吸收或包埋的PM量因为其量太少可以忽略不计。因此，叶表PM的雨水洗脱才是植物叶表对大气PM的净沉降量。
而且，叶片截留的PM经雨水洗脱沉降到地表是PM最好的归宿。首先，大气PM污染物最初来自地下(如石油、天然气)或土壤，因此PM“从哪里来，回哪里去”才是最好的归宿。其次，雨水洗脱叶片PM的强度大(一次降雨可洗脱掉50～90％的叶表PM)、频次高(一年的降雨频次多)。可见，统计植物叶表经雨水洗脱的PM量比叶表单次截留的PM量更具有现实意义，而植物叶表净沉降大气PM的评价才是对大气PM控制和雾霾防治的有效指标。
然而，关于园林植物叶表净沉降大气PM的测量方法，目前普遍测定的是植物叶片单次截留的PM量及其在不同时间、空间的动态变化，常用方法为：利用软毛刷或者浸泡方式将叶片上的粉尘洗刷掉，然后将浸泡之后的水用滤纸过滤并烘干，滤纸烘干后和过滤前的重量差即叶片滞尘量，最后结合叶面积或者叶片干重，算出单位叶面积的滞尘量。在上述方法的基础上，可通过测量叶片在雨水洗脱PM前后的重量差来计算叶片对大气PM的净沉降量。但该测量方法存在明显的缺陷：1)软毛刷方式洗脱的叶表PM，与实践中雨水洗脱的叶表PM会存在一定差异，例如具有毛状体的植物叶片截留的PM可能利用软毛刷或者浸泡方式洗脱较多，而实际雨水洗脱的叶表PM量要较少一些；2)浸泡方式中，部分叶表PM(尤其是PM2.5)易溶于水，尤其是雨水洗脱前后叶表PM溶于水的数量、比例都可能不同，从而造成较大的系统误差；3)浸泡或者清洗使用的水量大，导致洗脱的PM相比小，也会一定程度增加称量误差。
此外，直接应用光学显微镜、电子显微镜、扫描电镜等对植物叶表的PM进行拍照，然后通过图像分析软件统计叶片上不同粒径颗粒物的数量，这一方法是从PM的数目上来分析植物对PM的截留能力，可以辅助诠释上述差重法对叶片滞尘的测量，但由于叶表PM的大小、形状、性质、密度不一，很难计算出准确的单位面积滞尘重量。
发明内容
本发明提供了一种测定植物叶表净沉降大气PM的方法，借助套袋法提供未滞尘对照，通过差重法有效控制叶片在滞尘后经雨水冲刷吸水增重造成的误差，精确测量出自然雨水洗脱植物叶表的PM，即植物叶表对大气PM的净沉降量。
本发明的技术方案是：一种测定植物叶表净沉降大气PM的方法，所述方法步骤如下：
步骤1：第一次降雨后，给对照叶片进行套袋处理，防止叶面滞尘；滞尘叶片正常滞尘；
步骤2：第二次降雨前，解除对照叶片的套袋，采集对照叶片和滞尘叶片样品，测定对照叶片的重量GCK1及面积SCK1，以及滞尘叶片的重量G1及面积S1；
步骤3：第二次降雨结束，待叶面残留雨水自然蒸干，采集对照叶片和滞尘叶片样品，测定对照叶片的重量GCK2及面积SCK2，以及滞尘叶片的重量G2及面积S2；
步骤4：将上述测量数据带入公式：G1/S1－GCK1/SCK1－(G2/S2－GCK2/SCK2)，计算出植物单位面积叶表沉降的大气PM量，单位为g/m2。
所述重量采用称量用具称量；其中称量用具为万分之一分析天平。
所述面积测试方式为：首先选取同一直尺作为参照物，将采集来的各组叶片放置在直尺旁拍照，然后将拍摄图片导入图像处理软件进行比例校准，最后测量叶片面积。
所述套袋为透光透气防水袋。
本发明的有益效果是：本发明综合考虑植物叶片所滞PM的各种去留方式，认为雨水洗脱的叶表PM才是植物叶表对大气PM的净沉降量。同时借助套袋法提供了叶片的未滞尘对照，通过差重法有效控制了叶片在滞尘后经雨水冲刷吸水增重造成的误差，精确测量出植物叶表对大气PM的净沉降量。该方法不仅真实、简单易行，而且准确度高，对评价人居环境中植物对大气PM的净沉降量具有重要的理论和现实意义。
附图说明
图1为本发明方法的流程图。
具体实施方式
实施例1：
实验对象选择桂花(Osmanthus fragrans(Thunb.)Lour)。采样地为云南省昆明市呈贡区昆明理工大学校园内，采样时选取树冠外围同质的健康叶片，轻拿轻放，防止叶表PM散落，采后立即将叶片封存于干净的保鲜盒中。
具体步骤如下：
1)第一次降雨后，给对照叶片(CK)进行套袋处理，防止叶面滞尘；滞尘叶片正常滞尘；
2)第二次降雨前，采集对照叶片和滞尘叶片样品，测定对照叶片的重量GCK1为0.4830g，面积SCK1为17.562×10-4m2，滞尘叶片的重量G1为0.5750g，面积S1为21.118×10- 4m2；
3)第二次降雨结束，待叶面残留雨水自然蒸干，立即采集对照叶片和滞尘叶片样品，测定对照叶片的重量GCK2为0.4935g，面积SCK2为17.901×10-4m2，滞尘叶片的重量G2为0.5686g，面积S2为20.907×10-4m2。
4)将上述测量数据带入公式：G1/S1－GCK1/SCK1－(G2/S2－GCK2/SCK2)＝5.415，即计算出桂花单位面积叶表沉降的大气PM量为5.415，单位为g/m2。
实施例2：
实验对象选择樟树(Cinnamomum camphora(L.)Presl)。采样地为云南省昆明市呈贡区昆明理工大学校园内，采样时选取树冠外围同质的健康叶片，轻拿轻放，防止叶表PM散落，采后立即将叶片封存于干净的保鲜盒中。
具体步骤如下：
1)第一次降雨后，给对照叶片(CK)进行套袋处理，防止叶面滞尘；滞尘叶片正常滞尘；
2)第二次降雨前，采集对照叶片和滞尘叶片样品，测定对照叶片的重量GCK1为0.6067g，面积SCK1为34.208×10-4m2，滞尘叶片的重量G1为0.7921g，面积S1为35.452×10- 4m2；
3)第二次降雨结束，待叶面残留雨水自然蒸干，立即采集对照叶片和滞尘叶片样品，测定对照叶片的重量GCK2为0.6151g，面积SCK2为33.875×10-4m2，滞尘叶片的重量G2为0.7921g，面积S2为35.452×10-4m2。
4)将上述测量数据带入公式：G1/S1－GCK1/SCK1－(G2/S2－GCK2/SCK2)＝4.223，即计算出樟树单位面积叶表沉降的大气PM量为4.223，单位为g/m2。
实施例3：
实验对象选择红花檵木(Loropetalum chinense var.rubrum)。采样地为云南省昆明市呈贡区昆明理工大学校园内，采样时选取树冠外围同质的健康叶片，轻拿轻放，防止叶表PM散落，采后立即将叶片封存于干净的保鲜盒中。
具体步骤如下：
1)第一次降雨后，给对照叶片(CK)进行套袋处理，防止叶面滞尘；滞尘叶片正常滞尘；
2)第二次降雨前，采集对照叶片和滞尘叶片样品，测定对照叶片的重量GCK1为0.0824g，面积SCK1为5.113×10-4m2，滞尘叶片的重量G1为0.1215g，面积S1为7.017×10-4m2；
3)第二次降雨结束，待叶面残留雨水自然蒸干，立即采集对照叶片和滞尘叶片样品，测定对照叶片的重量GCK2为0.0858g，面积SCK2为5.093×10-4m2，滞尘叶片的重量G2为0.1200g，面积S2为6.991×10-4m2。
4)将上述测量数据带入公式：G1/S1－GCK1/SCK1－(G2/S2－GCK2/SCK2)＝8.810，即计算出红花檵木单位面积叶表沉降的大气PM量为8.810，单位为g/m2。
上述实施例中：
所述重量采用称量用具称量；其中称量用具为万分之一分析天平。
所述面积测试方式为：首先选取同一直尺作为参照物，将采集来的各组叶片放置在直尺旁拍照，然后将拍摄图片导入图像处理软件进行比例校准，最后测量叶片面积。所述图像处理软件是由National Institutes of Health开发的公共图像处理软件。
所述步骤1中，实验所用套袋为透光透气防水袋(如无纺布制成的生态袋)，不影响植物正常光合作用及呼吸代谢。
上面对本发明的具体实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

Claims (4)

1.一种测定植物叶表净沉降大气PM的方法，其特征在于：所述方法步骤如下：
步骤1：第一次降雨后，给对照叶片进行套袋处理，防止叶面滞尘；滞尘叶片正常滞尘；
步骤2：第二次降雨前，解除对照叶片的套袋，采集对照叶片和滞尘叶片样品，测定对照叶片的重量GCK1及面积SCK1，以及滞尘叶片的重量G1及面积S1；
步骤3：第二次降雨结束，待叶面残留雨水自然蒸干，采集对照叶片和滞尘叶片样品，测定对照叶片的重量GCK2及面积SCK2，以及滞尘叶片的重量G2及面积S2；
步骤4：将上述测量数据带入公式：G1/S1－GCK1/SCK1－(G2/S2－GCK2/SCK2)，计算出植物单位面积叶表沉降的大气PM量，单位为g/m2。
2.根据权利要求1所述的测定植物叶表净沉降大气PM的方法，其特征在于：所述重量采用称量用具称量；其中称量用具为万分之一分析天平。
3.根据权利要求1所述的测定植物叶表净沉降大气PM的方法，其特征在于：所述面积测试方式为：首先选取同一直尺作为参照物，将采集来的各组叶片放置在直尺旁拍照，然后将拍摄图片导入图像处理软件进行比例校准，最后测量叶片面积。
4.根据权利要求1所述的测定植物叶表净沉降大气PM的方法，其特征在于：所述套袋为透光透气防水袋。
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