摘 要
相对于以往， 当今的城市工业发展十分的迅速以及城市的人口数量、大小型工业工厂、出行的交通代步工具数量也随着经济的发展逐渐增长，但是城市的空气质量却大不如前，空气污染也逐渐严重，而最令人担忧的是大气的污染物则从气体转变为了空气悬浮颗粒物（PM），高浓度的空气动力学直径小于或等于 10μm 和 2.5μm 的悬浮颗粒（PM10、PM2.5）将会严重的影响人体的身体健康。本文以北方民族大学校内外火炬树为研究对象，通过对火炬树叶片进行采样，测定吸附空气悬浮颗粒前后叶片质量变化，得出火炬树叶的吸附能力，并评价了其大规模应用于城市空气颗粒净化的应用前景。
实验得到如下结果：
经过实验所得出的数据是相对于火炬树叶来说洗脱效果最为显著的洗脱剂为90 %乙醇溶液。校内外火炬树叶不同部位对悬浮颗粒的吸附数值分别为，校内叶上部0.4328 g、叶中部0.4687 g、叶下部0.4434 g；校外叶上部0.4543 g、叶中部0.4955 g、叶下部0.4768 g。估算出了一片树叶的吸附量为1.2943±0.0454 g，一整株火炬树吸附量为7510.8±263.4 g，一公顷火炬树吸附量为3755 kg。并将其与文献记载的其他树种的吸附量相对比，发现火炬树在吸附空气中悬浮颗粒物方面有着很大的实际应用潜力。
关键词：火炬树叶，悬浮颗粒，吸附能力
Abstract
Compared with the past, the rapid development of urban industry, the number of urban population, large and small industrial plants, and the number of transportation vehicles are also growing with the development of economy. However, the air quality of the city is not as good as before, and the air pollution is becoming more and more serious. The most worrying thing is that the air pollutants are changing from gas to air suspended particles (PM), high concentration of suspended particles (PM10, PM2.5) with aerodynamic diameter less than or equal to 10 μ m and 2.5 μ m will seriously affect human health. In this paper, the torch tree inside and outside the Northern University for Nationalities is taken as the research object. By sampling the leaves of the torch tree and measuring the changes in the quality of the leaves before and after adsorbing air suspended particles, the adsorption capacity of the torch leaves is obtained, and its large-scale application in urban air particles is evaluated Prospect of application of purification.
The experiment obtained the following results:
The best eluent for the elution of torch leaves is a 90% ethanol solution. The adsorption values of the suspended particles in different parts of the torch leaf inside and outside the school were 0.4328 g in the upper part of the leaf, 0.4687 g in the middle part of the leaf, and 0.4434 g in the lower part of the leaf; 0.4543 g in the upper part of the leaf, 0.4955 g in the middle of the leaf, and 0.4768 g in the lower part of the leaf. It is estimated that the adsorption capacity of a leaf is 1.2943 ± 0.0454 g, the adsorption capacity of a whole torch tree is 7510.8 ± 263.4 g, and the adsorption capacity of a hectare torch tree is 3755 kg. Compared with the adsorption capacity of other tree species recorded in the literature, it is found that Torch Tree has great practical application potential in the adsorption of suspended particulates in the air.
Key words: torch leaves, suspended particles, adsorption capacity
目前随着人类社会科技得不断进步，城市扩张得越来越大，空气得质量也变得越来越差，而城市空气的主要污染物就是大气颗粒物，我国很多地方得雾霾天气出现得次数变得越来越多，空气污染已经成为我国急需解决的重要环境问题。学者们对空气中的悬浮颗粒物进行了分类，他们把空气动力学直径在 100 μm 之内的并且悬浮在空气中的颗粒物称作为总悬浮颗粒物（Total suspended particles，TSP），将空气动力学直径不大于 10 μm 的悬浮颗粒物称之为可吸入颗粒物（PM10），将直径更小的不大于 2.5 μm 的悬浮颗粒物称之为能被吸入肺部的颗粒物，也叫做细颗粒物（PM2.5）。虽然悬浮在空气中，能够被人体吸入的悬浮颗粒物在大气中所占的百分比不大，却可以对人体以及生态环境造成极大的破坏。研究人员对全球五大洲三十五个面积、气候、生态环境都不相同的国家和地区的调查结果表明，空气中悬浮颗粒物的浓度与人类的健康情况有着极大的关联，研究人员同时发现，悬浮颗粒物的直径小于 10 μm 时，因为其更容易被人体所吸收，也可以在空气中存在更长的时间，其能够结合更多的空气中的有害物质，如重金属、有毒有害的气体或液滴，故会对人体和环境产生更大的负面作用。同时大量研究表明，细颗粒物，即 PM2.5，会诱发人体发生一系列的急性或者慢性疾病，显著的降低人体的心肺功能，使得急性呼吸系统疾病与心脑血管疾病的发病率迅速上升，增加儿童患哮喘病的比率[]。
目前，在国内的大气污染研究理论大环境中，人们的研究焦点已不仅仅局限在大颗粒上，如对总悬浮颗粒物（TSP）的研究。在国外学者将研究目光放在对人体和环境危害更大，且更细微的 PM2.5 上后，中国学者也开始更多关注 PM2.5 的大气污染，相关部门和众多学者对 PM2.5 进行了深入分析。自杭州举办 G20 后，人们对环境污染的问题更加关注，大气污染多次成为热门话题。杭州市发布了《杭州市2015年大气污染防止实施计划（征求意见稿）》，计划把全市颗粒物（PM2.5）的浓度显著降低，计划要求将PM2.5的浓度要比2013 年同期降低 9 %以上，“五气共治”明显减少重污染天气。杭州市对道路染治理方面十分重视，在西湖设立低排放区，限制高污染车辆进入西湖核心区，进行工作日高峰限行和机动车牌号限行的“双限”措施，推行新能源和清洁能源为动力的交通工具。2016 年 11 月 24 日，国务院签发的《“十三五”生态环境保护规划》强调了对水、大气、土壤的防治，要求加快生态保护与修复，严密防控生态环境风险[]。
国内外大量实验数据证明绿化植物对颗粒物存在滞留作用，能通过对颗粒物的积聚改善空气质量，增大空气湿度，调节小气候。但是绿色植物的叶片在吸附了空气中大量的悬浮物颗粒之后，叶片表面积累了高浓度的有毒有害物质，这些有毒有害物质会渗透进入植物体内，参与植物生长的一系列化学反应，植物会产生一系列对生长不利的生理生态响应，从而影响植株的长势与健康。植物叶面沉积的各类粉尘颗粒，尤其在靠近污染中心处，会对植物叶形态造成极大破坏，影响叶片的气体交换和光合作用。不同的植物种类滞尘能力有较大差异，同时对于恶劣环境的抗性也有明显不同[]。为了建立良好的城市生态循坏系统，为了针对城市颗粒物污染更有效地种植绿化树种，我们要清楚了解城市大气污染和绿化植物之间的复杂关系，尤其是植物在受到颗粒物污染时自身的生理生态反应。
大气悬浮颗粒物指的是混合在在空气中呈固态的颗粒或者呈液态的液滴，是一种空气中不确定组分的物质，按照空气中悬浮颗粒物的直径大小，将其分为两类，一是降尘；二是飘尘，其中飘尘是指空气动力学当量直径在 10μm 之内的颗粒物（PM10），因为飘尘非常容易被人体通过鼻腔和咽喉吸入体内，故也将其称之为可吸入颗粒物（Inhalable Particles）。颗粒物的直径大小不同表示其有着不同的来源，同时其对生态环境、人类健康以及气候所产生的负面影响也是不同的。PM10 的源头具有多样性，最主要的来源有二类，一是自然源；二是人为源。例如沙尘暴、火灾等自然灾害所产生的大气颗粒物，其源头为自然源，通过煤炭或者天然气燃烧、工业废气排放和机动车尾气等由人类生产生活所产生的大气颗粒物，其源头为人为源。与此同时，胡敏等人通过对我国近 30 个城市大气可吸入颗粒物 PM10根源追溯研究发现，我国大气颗粒物 PM10 的源头有六大类：扬 尘（土壤尘、道路尘、建筑尘）、燃煤；工业排放、机动车排放、生 物质燃烧、SO2、NOX、VOCS 等工业废气在空气中发生氧化产生的二次颗粒物[]。宋宇等人采用正定矩阵分解（PMF）方法，对从 1999 年至 2000 年北京市空气悬浮颗粒物（PM2.5）分别进行了 4 次采样并对试样进行了化学分析，得出了与胡敏相同的结论，即 PM2.5 主要源头有6种：地面扬尘、建筑源、生物质燃烧、二次源、机动车排放和燃煤[]。包贞等人 2006 年在杭州市两个环境检测点位对不同季节大气中 PM2.5和 PM10进行了样品采集，同时也收集了多种颗粒物源类样品，对这两类样品的质量浓度和成分进行了化学分析，并根据分析结果编制了杭州市 PM2.5 和 PM10 的源与受体化学成分谱，用化学质量平衡(CMB)受体模型解析其来源。结果发现，杭州市PM2.5 和 PM10 在空气中所占比重较大，空气质量较低，对空气 PM2.5 和 PM10的贡献率依次为机动车尾气尘 21.7 %、硫酸盐 18.8 %、煤烟尘 16.7 %、燃油尘 10.2 %、硝酸盐 9.9 %、土壤尘 8.2 %、建筑 水泥尘 4.0 %、海盐粒子 1.5 %；各主要源类对 PM10 贡献率依次为土壤尘 17.0 %、机动车尾气尘 16.9 %、硫酸盐 14. 3 %、煤烟尘 13.9 %、硝酸盐粒 8.2 %、建筑水泥尘 8.0 %、燃油尘 5.5 %、海盐粒子 3.4 %、钢铁冶炼尘 3.2 %[]。
Harrison 等人在英国伯明翰进行了 PM2.5及 PM10 的测量，同时在在为期 4 个月的期间内，收集样品对硫酸盐、硝酸盐、氯化物、铵以及元素和有机碳进行化学分析。数据说明了道路交通是污染源的重要来源，夏季，再悬浮表面粉尘、土壤和次生颗粒物主要导致了污染颗粒物的产生[]。除了上述原因，通过气体挥发物在阳光的作用下与氧气发生一系列化学反应产生，所产生的次生盐也是悬浮颗粒物的重要来源之一，Kim 的研究发现，在夏天大烟雾山地中的PM2.5包含 30多种化学成分，其中次生硫酸盐占比过半，大约占 55 %左右。就城市空气颗粒物来源来说，主要的源头包括工业燃料、城市建设、金属冶炼、交通排放、地面扬尘、生活排放、森林火灾以及污染气体的化学反应等。随着人类城市规模的不断变大，汽车保有量的不断上升，使得交通车辆排放量大大上升重，这就使得尾气排放成为是城市地区主要的大气污染来源，例如美国得加利福尼亚州，西班牙城市规模较大得部分城区、英国工业区、德国威斯特伐利亚州鲁尔地区等城市中的空气颗粒物大多数来源于当地汽车得尾气排放[]。
中外众多学者通过研究试验指出，城市大气中的主要污染物是悬浮颗粒物，其中含有致癌物质、水溶性离子、重金属蒸汽以及一些有毒有机物，如多环芳烃等，这些也会对人类健康和生态环境产生极大得破坏作用。大气悬浮颗粒物的最重要的组分之一就是水溶性离子，其在空气中的存在和浓度变化将会对大气辐射的平衡、降水的pH值和云凝结核的形成产生不利影响，从而会对区域的气候环境造成不良作用。翟立群等通过试验，发现越是远离交通主干道得地方，其空气质量越高，重金属元素等有害物质在大气中所占比重也在逐渐降低，这也是机动车尾气是大气悬浮颗粒物污染的主要来源得有利证据。Mohanral 等人则发现空气中的悬浮颗粒物会对重金属离子产生吸附作用，悬浮颗粒物的直径越小，其对重金属的吸附能力越强，颗粒中重金属的含量越高。同时，世界不同国家大气悬浮颗粒物的组成是不同的，如西班牙马拉加大气 中PM2.5 的主要化学成分是有机碳、硝酸根化合物、铵离子化合物、硫酸根化合物、二氧化硅化合物；美国 PM2.5 化学组分金属元素较多，如铅、锌、钙等，还含有一定量的元素碳；中国大部分气候区的森林 PM2.5 中硝酸根化合物、铵离子化合物、硫酸根化合物占比在 16 %-50 %之间，有机质占三分之一左右，可溶性有机碳占 比在35 %-65 %之间[]。
大气污染对人体会产生一系列的健康危害，体积微小的颗粒物对呼吸系统的损害尤为明显，而高水平的细颗粒物（PM2.5）暴露可导致人群呼吸系统疾病死亡率升高。同时，悬浮颗粒物也会对人体产生一系列不利的影响，除了导致产生轻重程度不一的的咽喉喉痛、咳嗽、呼吸困难、急慢性支气管炎等呼吸系统疾病，也会使得心血管疾病患病率增加，从而对人体造成严重的健康伤害及经济损失。张怡等人对北京45位慢性肺病患者长时间暴露在大气悬浮颗粒物及多环芳烃浓度较高的环境中可能的不利影响进行了研究，发现长时间暴露在这种环境下，会使得患者肺部应激水平快速上升，会加重肺部的病变。美国的 Laden 也发现来自煤炭燃烧源的细颗粒中的燃烧颗粒与人群死亡率的增加有关。根据调查，目前大气颗粒物污染已对京津翼地区居民造成了很大的健康问题和和经济损失：PM10 污染所造成的健康经济损失总额为 1399.3（1237.1-1553.1）亿元，PM2.5 污染引起的健康经济损失总量达 1342.9（1068.5-1598.2）亿元，其中慢性支气管炎与早逝是健康损失的主要来源[]。
大气悬浮颗粒物主要从三个方面，即化学成分、颗粒直径大小、颗粒浓度来危害人体健康。化学成分决定了危害的性质，重金属离子、挥发性和半挥发性有机物对人体有较强的致癌、致畸和致突变作用；粒径大小则决定了污染物在人体内的滞留时间和器官部位，粒径直径大于 10 μm 的粒子绝大多数可被人的鼻腔阻挡，而粒径小于 2.5 μm 的粒子能够避开上呼吸道直径进入肺泡，存留数周甚至数年，PM10 被人体吸入后，可以穿过肺泡直接进入到血液系统中，进而对人体的心脑血管系统、免疫系统和生殖系统产生不可逆转的损伤；浓度高低决定了对人体的伤害程度[]。
大气悬浮颗粒物除了会造成对人体健康危害外，对生态环境也会产生不可衡量的损害。大量的悬浮细颗粒物和气体的污染物会吸收、散射或反射太阳光，使得空气能见度大幅度了下降，进而降低城市空气质量，同时，降低太阳光照射强度以及时间，也会对气温和降水量产生一定的负面作用，将导致我国雾天相比以往逐渐增多。有研究表明，总悬浮颗粒物对于城市的热岛效应产生了推波助澜的的作用，降低昼夜间温度波动幅度，造成城市气温上升、使得大气的稳定性及垂直运动发生改变，直接影响了大范围内的大气环流和水文循环。Jonsson 等人在坦桑尼亚首都达累斯萨拉姆研究了城市热岛与总悬浮颗粒物的相互关系，发现夜间的热岛强度与总悬浮颗粒物浓度呈现正相关关系。我国的张云海等人研究了沈阳的城市热岛效应变化趋势和总悬浮颗粒物的关系，对结果进行了线性拟合，发现总悬浮颗粒物浓度与沈阳热岛效应强度关系密切（相关系数为 0.58），总悬浮颗粒物浓度越大，城市热岛越明显，且总悬浮颗粒物浓度与城市热岛日平均强度变化呈正相关，说明总悬浮颗粒物浓度越大，热岛强度越强[]。
关于植物对于颗粒物的吸附能力研究，美国、德国等发达国家起步较早，近几十年，国外对植物滞尘方面的研究报告日益增多且多数较成熟，而在上世纪，随着中国工业的发展及城市化进程的日益加快，大气环境遭到巨大破坏，国人也开始逐渐重视对空气环境的治理，进而关注植物对于大气颗粒物的吸附滞留作用。通过大量研究表明，植物是可以通过吸收大气污染物来达到净化空气的作用，甚至还可能影响到空气质量。1991 年 Spitsyna 等人研究了露天矿山附近的白桦林存在的滞尘能力，2003 年Dongar 等人研究了墨西拿道路绿化植物夹竹桃的滞尘效应，这些研究均证明了自然界的植物对大气颗粒物具有吸附能力，并且存在明显差异[]。Kretinin 等人于 2006 年在俄罗斯研究了不同交通流量下沿土路生长的森林防护林带的防尘能力，并且提出了乔灌木叶片防尘能力的概念，区分了 5 类潜在的防尘能力，并提出了研究方法。Nowak等人根据 3 年芝加哥城市森林气候项目的结果，得出 1991 年，芝加哥地区的树木清除了大约 6145 吨空气污染物，提供了价值 920 万美元的空气净化，且这些树木每年还能吸收约 15.5 万吨的碳[]。McDonald 等人则为了评估城市植被对环境城市 PM10 浓度的潜力，使用了大气传输模型模拟了英国两个城市（西米德兰和格拉斯哥）PM10 的传输和沉积。经过模型的预测，增加西米德兰的绿地总覆盖面积从 3.7%到 16.5%，每年可减少 10%的 PM10 浓度和 110 吨大气中主要 PM10。把西米德兰地区的树木绿化率提高到理极限值54 %，发现该地区的PM10的平均浓度实现了26 %的降幅，初步估算可以每年减少PM10 污染物的质量达200万吨。同样地，格拉斯哥的树木覆盖率从 3.6%增加到 8%，可减少 2%的 PM10 浓度，每年减少 4吨 PM10 污染物，将树木覆盖率提高到 21%，将减少 7%的 PM10 浓度，每年减少 13 吨PM10 污染物[]。2006 年，Nowak 等人利用美国各地每小时的气象和污染浓度数据进行的建模研究表明，城市树木消除了大量空气污染，从而改善了城市空气质量。消除城市中的空气污染 (O3, PM10, NO2, SO2, CO)各不相同，美国城市树木每年的空气污染去除总量估计为 71.1 万吨(价值 38 亿美元)。同时，减弱大气污染只是城市树木影响空气质量的多种途径之一[]。综合研究树木对空气污染的影响发现，管理城市树木郁闭度可能是改善空气质量和帮助达到清洁空气标准的可行策略。
在认识到植物对空气颗粒物的吸附作用，可有效改善空气质量后，国内众多学者对此相继展开研究。张新献等人根据试验定量估算了北京近郊八个居民小区的绿地滞尘量，结果表明，1995年城近郊区居住绿地总滞留粉尘量为 2 170 吨，平均每公顷绿地滞尘量达 1.32 吨，不同月份滞尘量差异较大，9月滞尘量最高，为 303 吨，而1月滞尘量最低，仅为45 吨，原因则是北京冬季大多数的树叶都会脱落，叶片是树木吸附颗粒物的主要部分[]。周志翔等人在 2002年将应用景观生态学原理和对比分析方法作为研究原理，对武钢厂区绿地景观类型的空间结构及滞尘效应进行了研究。经研究发现，武钢厂区绿地系统的滞尘效应则主要体现在对交通污染物及二次飞扬尘的阻滞作用。以乔木为主的防护林具有良好的滞尘效果, 滞尘率可达 38.9 %-46.1 %，多行复层绿带的滞尘率(46.2 %-60.8 %)相比于单行乔木绿带的滞尘率要更高，可以达到14.8 %-39.2 %之间[]。邱媛等人对惠州市不同功能区 4种主要绿化乔木的滞尘能力进行了研究, 并采用了较为先进的遥感影像技术对惠州城市植被的地面总生物量及叶总生物量进行了估算，推测出了惠州市的总滞尘量。结果表明，惠州建成区植被全年滞尘量达 4 430.7 吨，可去除大气中 Cr、Cu、Zn、Cd、Pb、S 的量分别为 1.63、2.70、5.54、0.04、1.84、19.52 吨，证明了城市植被对于大气中的颗粒物及重金属化合物有着良好的吸附作用，在城市空气质量改善方面有着重大的实际应用价值[]。
火炬树，（学名：Rhus Typhina），为双子叶植物纲、无患子目、漆树科、盐肤木属落叶小乔木。奇数羽状复叶互生，长圆形至披针形。直立圆锥花序顶生，果穗鲜红色。果扁球形，有红色刺毛，紧密聚生成火炬状。果实则会在9月份成熟之后长时间不掉落，而且秋天后它的树叶会变成红色红，显得十分地壮观。原产欧美，常在开阔的沙土或砾质土上生长。中国科学院植物研究所在1959年的时候将火炬树引入到了中国开始进行了种植，于1974年以来开始向全国的各省区进行推广。以黄河流域以北各省（区 ）栽培较多，主要用于荒山绿化兼作盐碱荒地风景林树种。火炬树繁殖能力十分的迅速，使许多的绿化树种都无法相比较，火炬树具有自己独特的优良特征。
自从世纪80年代引进栽种至今，火炬树已是银川一种良好的景观植物了。尤其是入秋后，它的树叶转红，红果也一串串向上生长，有着顽强的生命力，树干根基深厚。当前国内国外对于火炬树叶对空气中悬浮颗粒物的吸附研究相对于较少，然而火炬树是作为防止土地沙漠化以及荒地绿化的优秀树种，已经在在宁夏有了广泛的种植，所以研究火炬树叶对空气中悬浮颗粒物的吸附有着良好的现实意义。
1.4 本论文的主要研究内容
本文研究了校内外火炬树叶对空气中悬浮颗粒物的吸附能力，对树叶不同部位的吸附能力进行了探讨，计算出了对悬浮颗粒物的吸附率，并估算了大面积种植火炬树对悬浮颗粒物的吸附能力。
第2章 实验材料与方法
实验采样地点为北方民族大学校内以及校外马路边，选取城市道路和校园绿地内生长年限相近，状况良好且没有病虫害的植株体，以植物表面绒毛、纤毛、刺毛、腺毛、周皮缝隙、种子冠毛为依据进行筛选。
本论文所采用的实验试剂及仪器如表2.1所示。
表2.1 实验试剂及仪器
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仪器/试剂/材料 |
名称 |
型号 |
厂家 |
|
仪器 |
恒温振荡器 |
XMTD-8222 |
上海精宏实验设备有限公司 |
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烘干箱 |
HZQ-X300C |
上海一恒科学仪器有限公司 |
|
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实体显微镜 |
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|
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|
电子天平 |
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|
|
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试剂 |
乙醇 |
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材料 |
载玻片、盖玻片、血球计数板、枝剪、标本袋、尺子、笔、塑料装袋、镊子、称量纸、剪刀、刀片 |
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根据树种自身的高度特点，利用高枝剪从火炬树上、中、下不同高度位置均匀采集新鲜的火炬树叶，混成1份样品。采集剪枝过程中尽量避免摇动枝叶以防止叶表面颗粒物掉落，在采集火炬树叶的时候不能把采集到的叶片掉落到地面，将采集好的火炬树叶转入密封袋中保存。
2.2.2 叶面积测定
分为叶尖端、叶中部、叶基部以方格法测量其面积。将上述树木叶片平铺在最小方格为1 mm²的标准计算纸上,然后使用削尖细铅笔将其轮廓描绘在此标准计算纸上,统计叶轮廊所占的小方格数,得到叶面积。
采用重量分析法对植物叶片表面和蜡质层滞留颗粒物质量进行测定。把小叶片裁剪成上部、中部、下部三个部分称重后分别用0%、20%、75%、90%四个浓度的乙醇水溶液洗脱洗脱，然后吹干烘干再称重，前后质量差即洗脱质量。
小叶片吸附量：W=M/S
式中：W为小叶片叶表面吸附量，单位μg/㎡；M为小叶片表面吸附的颗粒物总量，单位为μg；S为叶面积的总和，单位㎡。
火炬树小叶片数量计算采用累加法，即通过计算火炬树各级分支数及末端分支叶片数量累计，计算出整株树冠的叶片数量，每集分支及单株做20个重复。
总吸附量=小叶片数×小叶片吸附量
小叶片数量=（一级分支）×（二级分支）×（三级分支）×（复叶）×（小叶）
将采集到的校内及校外火炬树叶片，剪下小叶片，并把小叶片裁剪成上部、中部、下部三个部分。先用电子天平进行称重，而后配置浓度分别为20%、75%、90%的乙醇溶液以及蒸馏水作为洗脱剂。将裁剪后的小叶片分别在不同浓度的乙醇溶液中进行三次洗脱实验，通过对比不同浓度洗脱剂的洗脱结果，可确定是否洗脱完全。将洗脱后的小叶片放入烘干箱小心烘干，而后再用电子天平称重，前后叶片的质量差即叶片吸附空气中悬浮颗粒的质量。得到校内以及校外火炬叶片吸附量的实验结果如表3.1、3.2所示。
表3.1 校内火炬树小叶片各部位吸附量
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乙醇浓度（%） |
重复 |
吸附尘埃叶片重量（g） |
叶片鲜重（g） |
吸附的尘埃重量（g） |
||||||
|
上部 |
中部 |
下部 |
上部 |
中部 |
下部 |
上部 |
中部 |
下部 |
||
|
0% |
1 |
2.19 |
2.65 |
2.09 |
1.80 |
2.18 |
1.72 |
0.39 |
0.47 |
0.37 |
|
2 |
2.24 |
2.25 |
2.31 |
1.82 |
1.83 |
1.88 |
0.41 |
0.42 |
0.43 |
|
|
3 |
2.21 |
2.45 |
2.14 |
1.81 |
2.00 |
1.75 |
0.40 |
0.45 |
0.39 |
|
|
20% |
1 |
2.18 |
2.40 |
2.15 |
1.76 |
1.95 |
1.75 |
0.42 |
0.46 |
0.40 |
|
2 |
2.15 |
2.30 |
2.15 |
1.74 |
1.83 |
1.72 |
0.41 |
0.46 |
0.43 |
|
|
3 |
2.22 |
2.24 |
2.13 |
1.79 |
1.78 |
1.70 |
0.43 |
0.45 |
0.43 |
|
|
75% |
1 |
2.21 |
2.30 |
2.15 |
1.78 |
1.84 |
1.70 |
0.43 |
0.46 |
0.45 |
|
2 |
2.20 |
2.25 |
2.12 |
1.76 |
1.78 |
1.69 |
0.44 |
0.47 |
0.43 |
|
|
3 |
2.21 |
2.30 |
2.14 |
1.75 |
1.82 |
1.69 |
0.46 |
0.48 |
0.45 |
|
|
90% |
1 |
2.18 |
2.37 |
2.15 |
1.73 |
1.87 |
1.66 |
0.45 |
0.49 |
0.49 |
|
2 |
2.20 |
2.51 |
2.13 |
1.73 |
2.02 |
1.66 |
0.47 |
0.49 |
0.47 |
|
|
3 |
2.10 |
2.29 |
2.15 |
1.66 |
1.79 |
1.67 |
0.44 |
0.50 |
0.47 |
|
表3.2 校外火炬树小叶片各部位吸附量
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乙醇浓度（%） |
重复 |
吸附尘埃叶片重量（g） |
叶片鲜重（g） |
吸附的尘埃重量（g） |
||||||
|
上部 |
中部 |
下部 |
上部 |
中部 |
下部 |
上部 |
中部 |
下部 |
||
|
0% |
1 |
2.35 |
3.03 |
2.97 |
1.93 |
2.62 |
2.53 |
0.42 |
0.41 |
0.43 |
|
2 |
2.20 |
2.40 |
2.36 |
1.80 |
1.99 |
1.95 |
0.40 |
0.41 |
0.41 |
|
|
3 |
2.23 |
2.56 |
2.47 |
1.82 |
2.12 |
2.06 |
0.41 |
0.44 |
0.41 |
|
|
20% |
1 |
2.27 |
2.47 |
2.35 |
1.86 |
2.05 |
1.92 |
0.41 |
0.42 |
0.42 |
|
2 |
2.31 |
2.65 |
2.47 |
1.89 |
2.22 |
2.06 |
0.42 |
0.43 |
0.41 |
|
|
3 |
2.22 |
2.60 |
2.34 |
1.80 |
2.16 |
1.89 |
0.41 |
0.44 |
0.45 |
|
|
75% |
1 |
2.13 |
2.42 |
2.41 |
1.72 |
1.97 |
1.97 |
0.41 |
0.45 |
0.44 |
|
2 |
2.11 |
2.50 |
2.32 |
1.68 |
2.04 |
1.87 |
0.43 |
0.46 |
0.44 |
|
|
3 |
2.22 |
2.42 |
2.41 |
1.80 |
1.96 |
1.99 |
0.43 |
0.46 |
0.43 |
|
|
90% |
1 |
2.23 |
2.40 |
2.26 |
1.79 |
1.94 |
1.83 |
0.44 |
0.46 |
0.44 |
|
2 |
2.11 |
2.42 |
2.30 |
1.67 |
1.93 |
1.85 |
0.44 |
0.48 |
0.46 |
|
|
3 |
2.13 |
2.34 |
2.20 |
1.71 |
1.88 |
1.77 |
0.43 |
0.46 |
0.43 |
|
从表3.1、3.2中可以看出，随着洗脱剂中乙醇浓度的增加，洗脱下来的悬浮颗粒物的质量也在不断增加。
火炬树小叶片数量计算采用累加法，即通过计算火炬树各级分支数及末端分支叶片数量累计计算出整株树冠的叶片数量，每级分支及单株数做20个重复。实验结果见表3.3。
表3.3 火炬树分枝数
|
一级分支 |
二级分支 |
三级分支 |
复叶 |
小叶 |
|
3.4 |
2.7 |
3.4 |
9.5 |
20.1 |
运用运用 Excel进行数据的统计和整理，SPSS(21.0)软件进行方差分析和统计学检验,不同字母分别表示处理间差异显著，相同字母分别表示处理间差异不显著(P<0.05)，最后用Excel做出洗脱效果的趋势图，结果见表3.4、3.5及图3.1所示。
表3.4 校内火炬树小叶片不同部位几种浓度洗脱液效果比较
|
乙醇浓度/% |
吸附的尘埃重量/g |
||
|
叶上部 |
叶中部 |
叶下部 |
|
|
0 |
0.41023±0.0112d |
0.4209±0.0112cd |
0.4159±0.0112cd |
|
20 |
0.4139±0.0075cd |
0.4289±0.0075bcd |
0.4266±0.0075bcd |
|
75 |
0.4244±0.0094bcd |
0.4565±0.0094ab |
0.4349±0.0094bc |
|
90 |
0.4328±0.0064bc |
0.4687±0.0064a |
0.4434±0.0064ab |
|
乙醇浓度/% |
吸附的尘埃重量/g |
||
|
叶上部 |
叶中部 |
叶下部 |
|
|
0 |
0.4013±0.0097f |
0.4484±0.0272cd |
0.3984±0.0306f |
|
20 |
0.4194±0.0064ef |
0.4573±0.0051bcd |
0.4189±0.0143ef |
|
75 |
0.4433±0.0137de |
0.4728±0.0103abc |
0.4458±0.0120cde |
|
90 |
0.4543±0.0108bcd |
0.4955±0.004a |
0.4768±0.0079ab |
从表中可以看出，叶上部、叶中部、叶下部吸附尘埃量相差幅度不大，表明树叶不同部位对于空气中悬浮颗粒的吸附能力没有明显的差异，从洗脱效果来看，乙醇水溶液的洗脱效果要明显优于蒸馏水的洗脱效果，并且随着乙醇水溶液中乙醇浓度的不断加大，洗脱下来的空气悬浮颗粒质量也在不断上升，在乙醇溶度为90 %时，洗脱剂对火炬树叶片有着最好的洗脱效果。
图3.1略 校内火炬树小叶片不同部位几种洗脱液浓度洗脱变化图
从图3.1中也验证了上述的分析结果，随着乙醇浓度的不断上升，曲线也呈现上升趋势，在乙醇浓度为75 %时，曲线上升趋势放缓，在乙醇浓度为90 %时，洗脱量达到最大，并且曲线呈横向发展的趋势。
对
表3.4、3.5中得到的实验数值进行加权平均值的计算，通过进一步的数据处理得到更为直观的校内外火炬树叶对空气中悬浮颗粒物的吸附结果，如表3.6所示。
表3-6 校内与校外火炬树小叶片不同部位吸附量比较
|
位置 |
吸附的尘埃重量/g |
||
|
叶上部 |
叶中部 |
叶下部 |
|
|
校内 |
0.4328±0.0064e |
0.4687±0.0127bc |
0.4434±0.0112de |
|
校外 |
0.4543±0.0108cd |
0.4955±0.0040a |
0.4768±0.0079b |
从表3.6中可以看出，校外的火炬树叶对空气中悬浮颗粒的吸附量要高于校内的火炬树叶。其原因可能是校内的绿化率更高，校内车辆也较少，并且远离工业园区，使得校内的空气质量较好，而校外由于道路两侧车道汽车尾气排放量相对于校内较多、校外接触污染源的概率比校内大的多，所以导致可悬浮颗粒的增多。
根据上述得到的实验数据，我们可以对一整株火炬树可以吸附的空气悬浮颗粒的质量进行估算。根据表3.6我们可以计算得出一片火炬树叶可以吸附的颗粒质量为1.2943±0.0454 g。根据表3.3可以计算出一整株火炬树中小叶片的数量为小叶片数量=（一级分支）×（二级分支）×（三级分支）×（复叶）×（小叶）=5803片。这样我们就可以算出一整株火炬树吸附量=小叶片数×小叶片吸附量=7510.8±263.4 g。根据以往的种植经验，一公顷的面积可以种植火炬树大约500株，则一公顷的火炬树可以吸附的空气悬浮颗粒物的质量大约为3755 kg。
根据先前的研究文献，其中单叶滞尘量最大枇杷的叶片对悬浮颗粒的吸附量可达 4.689 g，其次为广玉兰，为4.599 g，这两种植物的单位叶面积相对较大，且叶片体积最大，所以单叶吸附量最多。单叶吸附量最小的为垂柳，仅为 0.392g，枇杷与垂柳的单叶吸附量相差约 12 倍，红叶石楠的单叶吸附量同样较小，为 0.566 g，垂柳与红叶石楠的植物叶片面积均较小，垂柳是叶片面积最小的且叶片狭长柔软，而红叶石楠叶片坚硬却光滑，不利于颗粒物的滞留。十种植物的单叶吸附量排序为：枇杷>广玉兰>珊瑚树>洒金桃叶珊瑚>蜡梅>香樟>日本晚樱>山茶>红叶石楠>垂柳，单叶吸附量分别为 4.689 g、4.599 g、2.466 g、2.233 g、1.659 g、1.400 g、0.766 g、0.750 g、0.566 g、0.392 g。从中可以发现火炬树叶的单叶吸附量要高于日本晚樱、山茶、红叶石楠、垂柳，与香樟树相仿。而文献中所记载树木已在多地种植用以提高空气质量，这也说明了火炬树叶在净化空气，提升空气质量方面有着良好的实际应用价值。
本论文研究了北方民族大学校内外火炬树叶对空气中悬浮颗粒的吸附情况，并对树叶不同位置的吸附能力进行了比较，最后对大面积种植的火炬树其净化空气的能力进行了估算，研究结论如下：
-
对于火炬树叶洗脱效果最好洗脱剂为90 %乙醇溶液。校内外火炬树叶不同部位对悬浮颗粒的吸附数值分别为，校内叶上部0.4328 g、叶中部0.4687 g、叶下部0.4434 g；校外叶上部0.4543 g、叶中部0.4955 g、叶下部0.4768 g。
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估算出了一片树叶的吸附量为1.2943±0.0454 g，一整株火炬树吸附量为7510.8±263.4 g，一公顷火炬树吸附量为3755 kg。并将其与文献记载的其他树种的吸附量相对比，发现火炬树在吸附空气中悬浮颗粒物方面有着很大的实际应用潜力。
