兰州市10种常用园林绿化树种叶表面微结构对其滞尘量的影响

【目的】探讨园林植物叶表面微结构对滞尘量的影响。【方法】以兰州市西固工业区10种园林绿化植物叶片为供试材料,采用称重法测定单位叶面积滞留颗粒物总量(total suspended particulates,TSP)、PM10、PM2.5的量,采用扫描电镜获取叶表面微结构影像,对叶片滞尘能力与叶表面微结构的关系进行了定量分析。【结果】10种园林绿化植物单位叶面积滞留量存在显著性差异(P<0.05),TSP、PM10和PM2.5滞留量的变化区间分别为0.90~2.92、0.11~0.32和0.11~0.31 g/m^(2);10种绿化植物中单位面积滞尘量最多的是紫叶矮樱(Prunus×cisterna),其次是紫叶李(Prunus cerasifera)和榆叶梅(Amygdalus triloba),滞尘量最小的为银杏(Ginkgo biloba)、丁香(Syringa oblata)、五角枫(Acermono Maxim)等;PM10、PM2.5的滞留量与气孔密度、气孔个数呈极显著正相关(P<0.01),与气孔开度呈显著正相关(P<0.05),与沟槽宽度、形状系数呈显著负相关(P<0.01);叶面微结构特征指标排序为气孔宽度>形状系数>气孔长度>气孔面积>气孔个数>气孔密度>沟槽宽度>气孔开度。【结论】植物叶表面微结构特征是影响植物吸附与滞留大气中细颗粒物量的重要因素之一,其中气孔宽度、形状系数、气孔长度和气孔面积对滞留细小颗粒物量影响较大。

乔木滞留大气颗粒物能力及其与叶表面微结构关系

植物在净化城市大气颗粒物方面发挥着重要作用,为了明晰不同植物滞留大气颗粒物的能力差异及其与叶表面微观结构的关系,文章以杭州地区10种常见乔木为研究对象,采用重量分析法,结合SEM/EDS技术和ImageJ软件,观测叶表面微观结构,量化植物滞留大气颗粒物能力,并分析颗粒物的来源。结果表明:10种乔木单位叶面积滞留颗粒物质量存在显著差异,其中二球悬铃木、榔榆和桂花滞留各粒径颗粒物的能力均较强,水杉和无患子滞留TSP和PM_(10)的能力较强,玉兰和木荷滞留各粒径颗粒物的能力均较弱;叶表面存在皱褶、密集深沟槽、蜡质和突起等结构的乔木,有利于颗粒物的滞留,而叶表面平坦、沟槽较宽的乔木滞留颗粒物的能力较弱;叶片表面的沟槽宽度与叶片滞留PM_(2.5)质量呈显著负相关关系;C和O元素存在于所有被测颗粒物中,且含量较高;大多数乔木叶片上存在N、Mg、Al、Si和K元素;叶片上滞留的颗粒物主要来自汽车尾气和土壤扬尘。因此,在城市绿化建设中应结合对滞留颗粒物有利的叶表面微观结构特征选择并推广相应树种。

女贞和珊瑚树叶片表面特征的AFM观察

应用原子力显微镜观察了女贞(Ligustrum lucidum)、珊瑚树(Viburnum odoratissimum)幼叶和成熟叶的表面特征,并探讨了叶面微结构对滞尘能力的可能影响以及抵抗干旱、污染物等胁迫的能力。女贞幼叶和成熟叶正背面的粗糙度Ra分别为417.8、794.5、1069、957.4 nm;珊瑚树幼叶和成熟叶正背面的粗糙度Ra分别为471.3、469.6、291.1、865.9 nm。和幼叶相比,成熟叶表面的粗糙度发生变化,但2个物种的变化趋势不同,这种变化可能与气孔的发育以及外界环境条件对叶片表面形态结构、蜡质含量和成分的影响不同有关。叶片表面存在大量的沟状、孔状峰谷区域和直径约为10μm的凹陷,有利于PM10的滞留。女贞和珊瑚树成熟叶气孔只分布在叶下表皮且下陷。这些特征均说明女贞和珊瑚树具有较强的滞尘能力和抵抗干旱、污染物胁迫的能力,作为绿篱植物对消减城市大气颗粒物污染和提高空气质量具有重要的意义。

昆明市6种常见阔叶树叶表面形态与滞尘能力的关系研究

研究昆明市6种常见阔叶树滞尘机理,为城市行道树选择提供理论依据。采用室内实验对比对照法,对叶片进行滞尘量测定以及同一倍数下叶表面微结构电镜观察,并从叶表面特征分析差异原因。结果表明:不同树种滞尘量差异显著;同一树种,在不同高度滞尘能力差异显著,低位叶片的滞尘能力比高位叶片的滞尘能力强;在电镜下观察叶表面微结构,叶表面气孔密度及开口对滞尘能力影响最大。因此,在进行城市绿化树种选择时,应考虑叶片表面形态对植物滞尘的影响。

20种常用绿化树种滞尘能力研究

为探讨不同植物叶片滞尘能力及影响因素,在晋中地区山西农业大学选取20种常见绿化树种为研究对象,通过水洗静置法测定叶片滞尘量,并分析叶片形态参数及叶表微结构对滞尘能力的影响,揭示其影响机制。结果表明,20种植物按滞尘能力分为3类,最强的是冬青卫矛、国槐、水栒子3种,平均滞尘量为1.49 g/m^(2),其次是金叶连翘、火炬树、华北珍珠梅等12种,平均滞尘量为0.81 g/m^(2),最弱的是鸡树条、望春玉兰、龙爪槐等5种,平均滞尘量为0.50 g/m^(2);树种叶片形态(叶片长轴、短轴、平均单叶面积)与单叶滞尘量在0.01水平呈显著正相关,但叶片形态与叶片单位面积滞尘量不存在相关性;树种叶表面具有长短适中的绒毛、宽度和深度均适中的沟槽、突起或气孔等粗糙结构有利于滞尘,且树种滞尘能力与粗糙结构的密集程度成正比。由此可见,不同树种滞尘能力差异明显,且叶片形态、叶片表面结构是影响叶面滞尘量的关键因素。

兰州市4种行道树滞尘能力研究

为给城市绿化树种的选择提供参考,研究采集了兰州市安宁区(文化区)、西固区(工业区)主干道小叶黄杨、紫叶小檗、卫矛、国槐4种常见行道树的叶片,采用水洗脱法测定了4种植物叶片的滞尘量,通过扫描电镜收集了其叶表面微结构图像,对冠层高度、区域环境、叶表面结构特征与滞尘量的关系进行了分析。结果发现,乔木树种国槐的滞尘量随高度变化的变化幅度最大,小叶黄杨、紫叶小檗、卫矛3种灌木的垂直变化幅度相对较小;小叶黄杨、紫叶小檗、卫矛、国槐在安宁区、西固区滞尘量的最大值分别为5.85、4.32、3.37、3.01 g/m^(2)和8.18、5.51、4.64、4.40 g/m^(2)。4种植物单位叶面积滞尘量随冠层高度的增加而降低;叶表气孔宽度、沟槽宽度对滞尘量影响不显著(p>0.05),气孔长度对滞尘量影响显著(p<0.05)、气孔密度对滞尘量影响极显著(p<0.01)。

Study of dynamic hydrophobicity of micro-structured hydrophobic surfaces and lotus leaves

The dynamic wetting characteristics of water droplets on silicon wafers with microscale regular pillars structures and fresh lotus leaves are investigated experimentally.We measured the static contact angle,contact angle hysteresis,and roll-off angle of water droplets on both of these superhydrophobic surfaces with a high speed contact angle meter.The dynamic contact angles and internal velocity distribution of water droplets on superhydrophobic surfaces were studied with a high-speed camera system and a particle image velocimetry (PIV) system,respectively.We found that the acceleration of water droplets when they slide off lotus leaves is greater than that of water droplets sliding off the silicon wafers with microscale pillar structures although the static contact angles of water droplets on lotus leaves are slightly smaller than those on the silicon wafers.The reason is that water droplets sliding off lotus leaves have smaller contact angle hysteresis and larger slip velocities.These results indicate that the dynamic contact angle hysteresis and sliding acceleration of liquid droplets are more suitable for reflecting the hydrophobicity of material surfaces compared with static contact angles.Our experiments also show that lotus leaves with multiscale micro/nanostructures have stronger hydrophobicity and self-cleaning properties compared with the micro-structured superhydrophobic surfaces.