上海主要城市绿化树种叶片表面PM2.5干沉降速率及其影响因素

Lately fine particles (PM2.5) became the primary pollutant of urban atmospheric environment in China, which led significant health risks to human being. Leaves of plants with special surface structures and features could block, absorb and remove particles from atmosphere; therefore the prevention of PM2.5 by vegetation was now seen as one of the most important ways to alleviate urban air pollution. Presenting the research of PM2.5 dry deposition process and influential factors, and developing an in-situ measurement of dry deposition velocity, will indeed benefit the air quality improvement by urban plants. This study has three objectives: first, developing the observed PM2.5 dry deposition velocity(Vd') in-situ measurement; second, monitoring the intensity and characterizing the emission features of different PM2.5 polluted area by CMB model, and quantifying microscopic characters of leaf such as physiological, physical and thermodynamic indicators; third, performing a mixed effect model to discuss the impact of PM2.5 emission features and leaf surface characters on variation of Vd’ and address the key factor system of plant characters on PM2.5 deposition. The results could provide scientific basis for benefiting the pollution control and air quality improvement due to urban vegetation, which is of great theoretical and social significance.

细颗粒物（PM2.5）已成为我国城市大气中首要污染物，严重影响人类健康。由于植物叶片具有特殊的表面结构和特性，对颗粒物有阻滞、粘附和吸收作用，因此对城市大气PM2.5污染有重要的防控功能。研究PM2.5在叶片表面的干沉降过程和影响因素，发展PM2.5干沉降速率的原位测定方法，对提高城市森林植物对PM2.5 防控功能具有重要意义。本研究目的有三点：一是形成叶片表面PM2.5表观沉降速率(Vd') 的原位测定方法；二是根据不同污染地区PM2.5组成和性质的监测数据，用受体模型解析PM2.5排放特征，并对常见绿化树种叶片表面微观特性进行测定和量化表征，包括植物学特性、物理特性、热力学特性；三是构建混合效应模型，分析影响Vd'的关键因素，建立不同污染条件下植物对PM2.5防控的关键性状指标体系。研究结果能够加深理解城市大气PM2.5 沉降过程，对构建具有高效防控效益城市森林和绿地植被具有指导意义。

细颗粒物（PM2.5）已成为我国城市大气中首要污染物，严重影响人类健康。由于植物叶片具有特殊的表面结构和特性，对颗粒物有阻滞、粘附和吸收作用，因此对城市大气PM2.5污染有重要的防控功能。研究PM2.5在叶片表面的干沉降过程和影响因素，发展PM2.5干沉降速率的原位测定方法，对提高城市森林植物对PM2.5 防控功能具有重要意义。本研究首先通过自我研发，开发了植物叶片上PM2.5干沉降速率Vd的设备和方法，然后选取了上海常见的绿化植物，在一年的不同季节测定了Vd的大小，并研究了植物的内部结构（蜡质含量、表面粗糙度和表面自由能）以及外部的环境因素（不同污染条件、颗粒物成分）对Vd的协同影响。结果表明：第一，从不同树种对PM2.5的滞纳能力来看，针叶类树种内的松柏类以及阔叶树种内的广玉兰在一年内的PM2.5干沉降速率都较高，其余树种的滞尘效力较为集中，且略偏小；第二，夏季植物的PM2.5干沉降速率为一年中最低，最高的为秋季；第三，叶片蜡质含量、表面自由能色散分量、表面自由能极性分量、轮廓算术平均偏差（Ra）这四项指标对于常绿树种的滞尘能力具有显著影响，叶片的表面自由能极性分量对落叶树种具有显著性影响；各指标对针叶树种都不具有显著影响；第四，化学组分的差异对颗粒物在叶表的干沉降速率影响有限，对Vd影响最大的颗粒物化学组分为重金属HM类颗粒物、富钠NA类颗粒物及富钾K类颗粒物，并随植物的种间差异而有所波动。研究结果能够加深理解城市大气PM2.5在叶片表面沉降过程，对构建具有高效防控效益城市森林和绿地植被具有指导意义。