园林植物在成都市雾霾治理中的应用研究

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　　摘要：随着我国经济建设的快速发展，经济结构的不合理等诸多因素导致大气污染严重，雾霾天气频发，从2010-2013年成都市雾霾天气有逐年加重的趋势，2014～2017年有所缓解，但大气中NO2浓度和可吸入颗粒物浓度仍然严重超标。园林植物有明显的滞尘作用及对SO2、NO2有毒气体吸收和转化的作用，如何科学地利用园林植物的生理特性来防治雾霾值得深思。针对成都市雾霾天气的发生特征，根据园林植物防治雾霾的机理，探讨如何来选择园林植物和搭配植物，以及重视城市绿地规模化和发挥城市道路绿地的生态廊道作用，以期为成都市雾霾治理工作提供借鉴和参考。
　　關键词：雾霾;园林植物;雾霾修复;园林植物配置
　　近年来，随着经济的快速发展，经济结构的不合理导致大气污染严重，全国各大城市雾霾天气频发，成都由于自身的地理、气候、高密度人口及高速发展的经济等多种原因，也难逃雾霾厄运。雾霾对人们的日常生活和社会经济的正常运转构成了严重威胁。通过对大量流行病学研究发现，细颗粒物污染与人口的死亡率之间呈高度正相关[1]，具体表现为呼吸系统疾病高发和心脑血管疾病增加[2]。不仅如此，以气溶胶形式存在的细微颗粒物对城市大气光学性质的影响可达到99%[3]。？低能见度造成交通阻塞、交通事故、航班延误等各种问题。此种情况下，雾霾治理刻不容缓，现阶段雾霾治理研究主要集中在改变产业结构降低污染源上，治理周期长，难度大。园林植物可以有效地改善空气环境质量，降低雾霾天气的发生概率，且技术要求相对较低，容易为社会民众接受。主要分析成都市雾霾发生的特征，以及园林植物防治雾霾的主要机理，提出如何利用园林植物来治理雾霾，以期为成都市现阶段雾霾治理工作提供一定的参考依据。
　　1 成都市雾霾发生的特征
　　成都由于地处盆地，雨量充沛，湿气流动受阻，再加上成都市近几年城市化进程较快，人口聚集，城市资源消耗和污染物排放均迅速增加，同时汽车的保有量也急速攀升，加剧了空气污染。截至2017年，近7年来成都空气质量情况如图1。成都市大气中SO2浓度（μg/m3），2010～2013年呈逐年上升趋势，最高为2013年，年平均为30.25μg/m3，2014～2017年呈逐年下降的趋势，同时SO2浓度表现出季节特征，春、冬季节浓度较夏、秋季节高。依据环境空气质量标准（GB3095-2012）二级标准，SO2年平均浓度为60μg/m3（二级标准适用于二类区，为居住区、商业交通居民混合区、文化区、工业区和农村区域。）结果显示成都市空气中 SO2浓度未超标准。
　　图2显示，大气中NO2浓度（μg/m3），2010-2017年NO2浓度并未表现出年季变化，最高为2013年，年平均浓度达62.25μg/m3，最低为2010年，年平均浓度达50μg/m3。NO2浓度季节表现也不是很明显，春冬季节稍高于夏秋。依据环境空气质量二级标准，NO2年平均浓度为40μg/m3，成都市大气中NO2年平均浓度从2010～2017年年平均浓度均超过标准值，成都市NO2污染严重。
　　图3显示，成都市大气中可吸入颗粒物浓度（μg/m3）变化特征（可吸入颗粒物为粒径≤10μm的颗粒物），其变化稍有年季变化，从2010～2013年有逐年升高的趋势，至2017年有逐年降低的趋势，最高为2013年149.75μg/m3，最低为2017年84.25μg/m3，且季节性变化特征明显，春冬季节可吸入颗粒物浓度较春夏两季高。依据环境空气质量二级标准，可吸入颗粒物年平均浓度70μg/m3，成都市大气中可吸入颗粒物浓度从2010～2017年均超标，可吸入颗粒物浓度污染严重。
　　2 园林植物修复雾霾的机理
　　园林植物作为改善环境的主体，能够吸收和转化有毒有害气体，同时有效地阻滞粉尘，改善空气质量，在当今城市环境中的地位不可或缺。园林植物利用自身特性能够有效地降低雾霾天气发生的频率，主要体现在以下几个方面：
　　2.1 园林植物对SO2、NO2的吸收和转化
　　园林植物能够吸收和转化大气中的SO2和NO2等有毒有害气体，在低浓度SO2和NO2存在下，植物叶表面及表皮的气孔能够吸收污染气体，通过自身代谢，将其同化，最终以有机物的形式储存，如氨基酸和蛋白质。SO2通过气孔进入叶肉细胞后，能够溶于水，然后生成HSO3-和SO32-，二者毒性很强，随后均被氧化成毒性很低的SO42-，部分参与植物的生长代谢，部分则以硫形态排出体外[4]。有研究表明，刺槐每月可吸收SO215kg/hm2，银杏吸收16kg/hm2，垂柳吸收50kg/hm2，华山松吸收70kg/hm2[5]。植物对NO2的吸收净化主要包括植物对NO2的同化和超同化作用（Omasa提出某些植物可将含有植物所需营养元素的大气污染物作为营养物质源高效吸收与同化，同时促进自身的生长），有的植物可以很好地利用NO2，使之参与代谢。在植物的生长旺盛季节，植物的吸收作用可大大降低大气中的H+、NO3-和NH4+含量，有数据表明可减少50%～70%，NH3几乎被全部吸收[6]。还有学者研究发现，在光和类胡萝卜素的作用下，园林植物可吸收大气中的NO2-，通过氧化还原反应，生成NO，NO参与一系列的植物的种子萌发、根伸长、侧根形成、抑制下胚轴伸长、叶扩张以及植物抗逆反应等一系列生长发育过程[7]。因此，有些园林植物在低浓度NO2胁迫下，不仅具有较强吸收能力，同时生长状况良好。还有研究表明不同科属植物同化NO2的能力差异很大，一般来说，桃金娘科、菊科、杨柳科和茄科等植物同化能力较强，且野生植物>人工培育植物。就不同树种来说，落叶树>常绿树，阔叶树>针叶树。若再考虑落叶过程对修复作用的负面影响，则常绿树更适用于雾霾的修复[8]。 　　2.2 园林植物对雾霾颗粒的阻滞作用
　　园林植物能有效滞尘，首先与叶面结构有关，叶表因具有各种沟状组织、突起、气孔等结构，粗糙度增加，叶表面有绒毛、针状物、分泌的代谢物等，有明显的滞尘作用。同时，园林植物能显著地降低风速，有效降低粉尘浓度和二次扬尘。唐伟斌等研究表明，不同植物群落滞尘效益的强弱顺序为乔木型>乔草型>乔灌型[9]。同时，园林植物的蒸腾作用对周边环境湿度的影响较大。通常树林内空气湿度比裸露土地高7%～14%，规模较大的绿地调节能力更强，可以调节10～20倍树木高度范围的空气湿度，甚至达500m的距离[10]。大气颗粒物在较高的空气湿度影响下，更易于凝结，大大降低大气中颗粒物的含量。因此，大面积的园林植物可有效地滞尘和降尘。
　　2.3 園林植物的光合作用能够保持空气清新
　　园林植物的光合作用能吸收CO2释放O2，对保持空气清新十分有利。由于人类活动频繁，煤、石油、天然气等消耗量激增，大气中CO2含量不断增加。空气中CO2浓度达到0.05%时，人的呼吸受到影响;当含量达到0.2%～0.6%，更加危害人体健康。而绿色植物通过光合作用吸收CO2，释放出O2，这对调节空气中CO2与O2浓度平衡，改善局部空气质量尤为重要。
　　3 园林植物在成都市雾霾修复中的有效途径
　　3.1 植物配置科学合理
　　在制定成都市雾霾修复方案时，还要针对成都市环境污染现状进行选择。成都市大气中NO2及可吸入颗粒物超标，首先考虑选择吸收NO2较强且耐受力较强的植物，同时兼顾成都市气候、水土等自然条件，可优先选择的植物有：火棘、红叶小檗、麦冬、徕木、柠檬、按、常春藤、槐树、无患子、乐昌含笑、红翅械、红花檵木、瓜子黄杨等。其次成都市可吸入颗粒物污染也较为严重，对尘粒阻滞效果较明显的乔木有：刺槐、旱柳、碧桃、杜仲、樱花、白玉兰、揪树、榆树、雪松、圆柏、紫叶李、海棠、元宝枫、银杏、垂柳等;灌木有：大叶黄杨、金叶女贞、连翘、金钟花、木槿、贴梗海棠、迎春、蔷薇、紫薇、榆叶梅、月季等;藤本有：紫藤、爬山虎等。最后在选择吸收SO：的植物可优先考虑：银杏、迎客松、龙柏等。除了植物种类的选择，同时还要注意植物层次的配置，有研究表明，植物群落对雾霾颗粒物吸附能力的大小排序为：乔-灌-草植物配置>乔-草植物配置>灌-草植物配置>草坪植物配置>纯针叶林植物配置[9]。成都市绿化建设中，要注意植物种类的选择，同时还要注意植物层次的搭配，达到最大效率的治霾、防霾效果。同时还要选择适合当地生长的树种，还要注意植被的季节性变化。
　　3.2 注重扩大城市绿地率
　　在雾霾的治理中，城市绿地必须形成一定规模，才能有一定成效。大面积的城市绿地可促进雨水循环，吸收有毒物质，降低大气颗粒物浓度[10]。所以政府要加大对城市绿化的投资，扩大绿地规模。成都近几年绿地建设卓有成效，2017年，成都新增绿地810万m2，建成区绿地覆盖率达42.30%，绿地率达37.36%;2018年，龙泉山城市森林公园建设实施，“增绿增景”5667m2。同时开展园林绿化增量提质行动，拆墙透绿52处，立体绿化92700m2，同时建设小游园、微绿地68个，有效提升了中心城区绿量，绿地系统更加均衡。近年，成都市雾霾状况随城市绿地的扩大，再加上政府的其他管控措施，已有所好转，但是成都市绿地建设还有待进一步推进，以更有效地降低雾霾天气的发生概率。
　　3.3 大力发挥城市中生态廊道作用
　　城市生态廊道可解决城市景观破碎化问题，在改善城市环境中起着重要的作用，其形式主要为河流廊道和道路绿地廊道。生态廊道一般呈带状或线状分布于城市区域中，除了一般绿地的生态功能，其作为通道，还可以将城外的新鲜空气导入城中，加速空气流通，降低雾霾沉积[10]。成都市可作为生态廊道的河道有府河、南河、沙河、浣花溪和摸底河，在河的两岸均可建立20m以上的绿化带。同时，有研究发现，道路绿地对各种大气颗粒物和气体污染物消减效率最佳的宽度为10m[11]。成都市2017年出台《城市道路绿化导则》明确了道路绿地率指标、道路绿化基本原则、道路绿化植物选用标准等，对成都市道路绿化有一定的指导作用。
　　4 结论
　　成都市雾霾从2010～2017年，严重程度呈逐年上升趋势，2013年最为严重，2014年至2017年在政府和民众的共同努力下，有所缓解，但大气中NO2浓度和可吸入颗粒物浓度仍然严重超标，雾霾的防治与修复依然不容忽视，防治雾霾方法途径众多，其中利用园林植物能够滞尘、吸收有毒有害物质的生理特性来防治雾霾，不失为一种有效途径。根据成都市雾霾发生特征，注重植物种类的选择和植物层次的搭配，同时注重城市绿地的规模化和发挥道路绿地的生态廊道作用，以此为成都市雾霾修复工作提供借鉴作用。
　　（收稿：2019-02-27）
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　　作者简介：程伟丽，女，汉，安徽淮北人，讲师，硕士，主要从事园林工程方向研究。
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