园林植物配置技术在城市空气污染治理中的应用研究_韩璐毅.pdf

第 48 卷第 2 期2023 年 2 月环境科学与管理ENVIONMENTAL SCIENCE AND MANAGEMENTVol.48 No.2Feb 2023收稿日期:2023 02 10作者简介:韩璐毅(2002 )，男，大学本科，研究方向:风景园林。文章编号:1674 6139(2023)02 0161 06园林植物配置技术在城市空气污染治理中的应用研究韩璐毅(山东农业大学 林学院，山东 泰安 271001)摘要:为了提升城市空气污染治理的有效性，提出园林植物配置在城市空气污染治理中的应用研究。对城市空气污染物开展采样测试，从中取得了城市空气污染物在不同时间段下的浓度值变化规律;选取六种园林植物对城市空气污染物质实行净化分析和吸附量分析测试。分析结果表明，扁桃及小叶榕的综合净化能力较强，应大量种植在城市各个区域中。采用分区处理方法对其余污染浓度较高的区域实行植物配置处理，实现城市空气不同污染程度下的空气污染治理。关键词:园林植物配置技术;城市空气污染;污染治理及应用;净化分析;吸附量分析中图分类号:X94文献标志码:AApplication of Garden Plant ConfigurationTechnology in Urban Air Pollution ControlHan Luyi(School of Forestry，Shandong Agricultural University，Tai an 271001，China)Abstract:In order to improve the effectiveness of urban air pollution control，the application of landscape plant allocation inurban air pollution control is proposed Sampling and testing of urban air pollutants were carried out，from which the concentrationchange law of urban air pollutants in different time periods was obtained Six garden plants were selected to carry out purificationanalysis and adsorption capacity analysis and test on urban air pollutants The analysis results show that the comprehensive purifica-tion capacity of almond and Ficus microcarpa is strong，and they should be planted in a large number in various areas of the cityThe study adopts zoning treatment method to dispose plants in other areas with high pollution concentration to achieve air pollutioncontrol under different levels of urban air pollutionKey words:garden plant configuration technology;urban air pollution;pollution control and application;purification analysis;adsorption capacity analysis前言中国在经济快速发展的情形下导致经济结构出现不合理的问题，经常引发各个城市出现雾霾的现象 1。城市空气雾霾污染对中国的生产结构、人们生活环境造成巨大影响，同时因为城市空气污染治理的周期性较长、难度系数较大、复杂性较高，所以在治理城市空气污染时要均衡多方面因素。园林植物配置技术 2 是现如今城市空气污染治理的重要手段之一，它可以在无形中改善城市环境空气质量、降低空气雾霾污染天气发生的次数。曹凌燕 3 提出演化博弈视角下的城市空气污染地方治理研究方法。孙新丽 4 等提出大气污染防治综合决策支持技术平台典型城市应用研究方法。王毓铮 5 等提出珠三角典型城市161第 48 卷第 2 期2023 年 2 月韩璐毅园林植物配置技术在城市空气污染治理中的应用研究Vol.48 No.2Feb 2023大气污染减排措施的 PM25改善评估研究方法。上述三种方法在城市空气污染治理应用中，没有对不同的污染物质实行净化分析及吸附量分析，导致三种方法存在城市空气污染治理效果差的问题。为了解决上述方法中存在的问题，提出园林植物配置技术在城市空气污染治理中的应用方法。1城市空气污染物质来源、分类及危害分析城市空气污染中存在大气颗粒物，简称为“尘”。是城市空气中的固体与液态颗粒物质的总和。城市空气中的颗粒物主要由地面与土壤的扬尘组合而成，扬尘中包含硅酸盐、铝、钙、铁等物质，各个颗粒的粒径大小在 1 m，经空气中的扬尘组合而成的颗粒物均属于天然形成;与天然形成相反的是，工业在开展工业生产、工业燃烧时，所生成的颗粒物均为人为形成，也包含工业在制造过程中所产生出的粉尘、汽车交通运行的尾气等，不论是天然形成的颗粒物还是人为形成的颗粒物都是造成城市空气污染的主要原因，颗粒物成分逐渐增多后，就会对人体造成危害，容易出现致癌、肺部感染等问题6。由于交通工具随着社会的不断发展日渐崛起，人们早已对交通工具产生依赖，在这种依赖下，交通车辆使用过多，导致车辆排放的汽车尾气对城市空气造成影响，致使空气污染严重。根据城市空气颗粒物的动力学直径分析，将城市空气中的颗粒物划分成不同的类型，分别是:(1)TSP 悬浮颗粒物，该类型的颗粒物粒径大小为:Dp100 m;式中，Dp 为粒径。(2)可吸入颗粒物，即 PM10，其颗粒物的直径大小为:Dp10 m。(3)细颗粒物，即 PM2 5，它的颗粒物直径大小为:Dp2 5 m。人体吸入过多的可吸入颗粒物后，该颗粒物质会直接到达人体的肺部，吸入量过多会导致人体出现不良的健康反应，导致人体出现呼吸不畅的现象，严重的话还会对肺部组织产生破坏影响。可吸入颗粒物含量过高时，就会生成为雾霾，雾霾会对人类的活动造成阻碍，而城市中的植物生态系统、气温变化等也会因为空气颗粒物产生影响。2植物材料的选择与方法2 1城市空气污染物浓度值测试2 1 1植物采样本次实验测试以城市空气中的 PM2 5物质为主，获取的空气为城市中心的道路，共分为主干道、次干道及支路。以西北走向为主，对主干道的植物种类实行采集;以东西走向为主，对次干道的植物种类开展采集;以南北走向为主，采集支路道路的植物种类。基于设定的条件及采集原理，对城市道路不同走向的植物类型实行采集。主干道西北走向道路宽度为 45 m，采样的植物类型为:乔灌木、乔灌;次干道东西走向道路宽度为42 m，采集的植物类型为乔灌草;支路南北走向道路宽度为 35 m，采集的植物类型为乔灌。2 1 2设立观测点将乔灌草、乔灌分别设立在城市道路中，设置种植的道路周边环境中不存在污染源，也没有较大的建筑物。分别在道路每10 m、20 m、30 m、40 m 处设立观测点，路边 0 m 位置用作对照点，并筛选出 2 个样点用作观测点。2 1 3观测方法测试过程中，选取某北方城市为研究对象，该城市坚持城区绿地和各类裸露土地覆盖措施到位，绿化多采用乔灌草、乔灌以及乔草的近自然配置方式，避免过度人工干预。测定该城市空气污染物质，在城市各个道路中设立采样区和观测区两种，且采样区中具备 4 个采样点，其测定的高度在 2 m，再在观测区的观测点中设立 2 个平行样点。城市道路空气物质与空气颗粒物相结合后，采用设立的采样设备对城市空气物质采样，设置采样时间为 1 h，空气颗261第 48 卷第 2 期2023 年 2 月韩璐毅园林植物配置技术在城市空气污染治理中的应用研究Vol.48 No.2Feb 2023粒物的采样流速为 130 L/min。根据空气中的温湿度计量，每隔 40 min 便对城市空气的温湿度实行测量，同时以计数器为主，设立时间间隔为 1 h，对城市道路的回车流量实行测定。并利用风速仪及噪声计对城市的风速和噪音实行时间间断测定。2 1 4数据处理对设立的城市道路样点获取的 PM25含量及城市空气污染消减率实行计算，从而取得园林植物配置对城市空气污染物质的消减效果。城市空气 PM25的浓度标记为 CPM25，中断冲击板滤膜增重标记为 m0，城市空气采样的体积标记为 Q，采集的城市空气气体物质由下述方程表示为公式(1):CPM2 5=m0Q(1)2 1 5测试结果分析设立的城市道路不同等级的样点均值表征都会对城市空气污染的测量效果带来影响，为了能够有效的测试出城市道路的空气污染浓度值，将测试后的结果通过统计软件 SPSSS 实行详细解析，以此对城市空气污染 PM2 5在四季中的浓度值变化实行详细分析，最终测试结果见图 1。图 1城市空气四季 PM2 5污染变化根据图 1 中的测试结果，取得城市空气污染在四季中 PM2 5浓度值变化结果。从春季测试结果可以看出，城市各个道路中的 PM2 5污染在不同时间内存有一定的变化，尤其是在早上 8:00 和晚上 18:00361第 48 卷第 2 期2023 年 2 月韩璐毅园林植物配置技术在城市空气污染治理中的应用研究Vol.48 No.2Feb 2023时，PM2 5浓度最高，在其余时间 10:00 及 14:00 时存有谷值。夏季时，上午 10:00 开始到下午 14:00时，三个道路的 PM2 5污染浓度有所下降，但当尘埃物质不断增加后，PM2 5浓度又逐渐提升。秋季时，主干道与次干道的 PM2 5污染最低值在 12:00，而支路的最低值在 14:00。冬季，次干道的污染物质浓度值呈现出直线下降的趋势，而后又出现显著的提升。综上所述，在城市道路中，不同季节的变化PM2 5浓度的变化大不相同，但总体的变化趋势为早晚浓度值高、中午浓度值低。2 2园林植物对城市空气污染物质的净化基于 PM2 5在城市道路中的变化，得知城市空气污染在不同时间段的变化规律，而城市空气其余污染物质则可以通过上述测试流程开展浓度值测试分析，以此为基础，采用园林植物配置技术选取不同的园林植物对城市空气中的污染物质实行净化7，这些植物对城市空气污染物质的净化率及污染气体吸附量的方程表达式为公式(2):净化百分率=(C1 C2 C0)/C1 100Qt=(C1 C2 C0)V/S(2)式中，C1为污染气体的原始浓度，C2为最终浓度值，C0为处理后的浓度，Qt为对污染物质的吸附量，V 为体积，S 为植物叶面面积。通过方程(2)的计算公式，确立选取的城市绿化乔木，见表 1。表 1选取的城市绿化乔木园林植物种类所属科目植物叶片特征扁桃蔷薇科椭圆状披针形大花紫薇千屈菜科矩圆状或卵状椭圆形人面子漆树科长圆形洋紫荆豆科近圆形或广卵形小叶榄仁使君子科提琴状倒卵形小叶榕桑科狭椭圆形根据表 1 中选取的园林植物，利用园林植物对城市空气的不同污染物质实行净化对比分析，具体分析结果见图 2。图 2园林植物对悬浮颗粒物 TSP 的净化率对比分析从图 2 中的数据可见，随着时间的不断提升，园林植物对空气中悬浮颗粒物的净化效果在不断产生变化。在前 30 min 时，园林植物对悬浮颗粒物的净化效果差异程度较低，但总体来看，小叶榄仁的净化能力最差，在 60 min 后，六种园林植物的净化能力有着显著的变化，其中扁桃的净化效率要高于其余五种植物。测试时间中止时，六种园林植物的净化率处于稳定状态，植物的总体净化率由小到大分别为:小叶榄仁 人面子 洋紫荆 小叶榕 大花紫薇 扁桃。据分析可知，当测量的城市空气 TSP 的污染浓度较高时，宜种植扁桃、大花紫薇等。图 3园林植物对 SO2及 NO2的净化率对比分析461第 48 卷第 2 期2023 年 2 月韩璐毅园林植物配置技术在城市空气污染治理中的应用研究Vol.48 No.2Feb 2023城市空气污染中，除了 PM2 5外，还有因工业生产等产生的 SO2、NO2两种污染物质，因此，为进一步验证城市空气污染治理效果，分析不同植物对SO2、NO2两种污染物质的净化效果。如图 3 所示，园林植物对 SO2、NO2两种污染物质的净化效果均随着时间的变化而变化。从整体上看，对 SO2开展净化时，扁桃的净化率最高，而洋紫荆与人面子的净化率较相近，且六种园林植物对SO2净化时始终呈现出直线上升趋势，可见六种植物的净化能力都会随着时间的增加而提升。通过图3 可知，当城市空气污染治理中 SO2的浓度值较高，就需要在城市中多种植扁桃、小叶榕等植物，减少种植小叶榄仁的数量，达到 SO2净化率最大化的目的。从 NO2的净化效果来看，整个测试期间园林植物对NO2的净化率由小到大分别为:人面子 小叶榄仁 大花紫薇 洋紫荆 扁桃 小叶榕。据排序分析可知，小叶榕、扁桃、洋紫荆等植物对 NO2的净化率最高，易于种植在 NO2污染浓度较高的区域，而小叶榄仁、人面子的净化能力较弱，种植在 NO2浓度值较高的区域效果不明显，不易于对城市 NO2污染的治理。2 3园林植物对城市空气污染物质的吸附量园林植物除了能够对空气中的污染物起到净化作用外，还能够吸附城市空气污染物质8。为了得知不同园林植物对城市空气污染物质的吸附量，在上述实验基础上对不同污染物实行吸附量测试分析。测试结果见图 4。通过图 4 可得，选取的六种园林植物对 TSP 吸附量实行测试分析时，小叶榕与扁桃两种植物的吸附量相同，且吸附量要高于其余植物。剩余园林植物单位面积的吸附量较小，同时几种园林植物的差异较小，但在六种园林植物中，大花紫薇的吸附量最低。结合净化率对比分析可知，扁桃、小叶榕在城市空气污染物质净化率及吸附量中，均处于最高值;反之小叶榄仁在两种测试中，均处于最低值;而大花紫薇虽然 TSP 吸附量较低，但净化率高;人面子的 TSP吸附量高，但净化率低。图 4TSP 的吸附量测试分析园林植物叶片单位面积对 SO2、NO2的吸附量分析测试，见图 5。图 5SO2、NO2的吸附量分析测试从图 5 中可知，园林植物对 SO2实行吸附时，扁桃的吸附量最大，小叶榄仁的吸附量最小，各个植物对 SO2的吸附效果差异性显著。结合 SO2净化能力可知，大花紫薇对 SO2的吸附量要低于洋紫荆，但净化率却要比洋紫荆高。而 NO2吸附量测试时，小叶榕的吸附量最高，小叶榄仁的吸附量最低，与 NO2净化率结合来看，扁桃、洋紫荆的位置及小叶榄仁、人面子的位置发生561第 48 卷第 2 期2023 年 2 月韩璐毅园林植物配置技术在城市空气污染治理中的应用研究Vol.48 No.2Feb 2023了互换，剩余部分相同。因而可知，园林植物叶片单位面积对 SO2、NO2的吸附量分析测试时，可以有效反映出 SO2、NO2之间的净化能力。3结语随着中国经济、工业、制造业的快速发展，导致中国各个城市的空气受到工业化影响，出现空气污染严重的问题。园林植物配置的好坏会对城市空气污染治理效果产生影响，因此，为了优化城市空气污染治理效果，提出园林植物配置技术在城市空气污染治理中的应用研究。该方法首先对空气中的污染物质实行分析，基于分析结果测试城市空气污染物在不同时间段下的浓度值变化规律，以此为研究对象，利用园林植物配置技术对空气污染物质实行净化分析及吸附分析，从而取得最终结果，完成园林植物在城市空气污染治理中的应用。分析结果表明，该方法选取出了综合净化能力较强的植物扁桃及小叶榕，同时采用分区治理方式设计了园林植物配置方案，该方法可为空气污染治理方法提供一定的参考。参考文献:1 邓宏兵，蹇雪莹 长江经济带城市雾霾污染的周末效应及假期效应研究 J 华中师范大学学报(自然科学版)，2020，54(4):536 545 2 商瑜，刘海龙 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