Beoordeling van de zwevende deeltjes verwijderen capaciteiten van boom verlaat
Summary
De ultrasone reiniging methode werd toegepast om elueer de zwevende deeltjes (PM) op blad oppervlakken achtergebleven nadat PM was geëlueerd door de conventionele reiniging methodes (schoonmaken alleen water of water schoonmaken plus borstel schoonmaken). De methodologie kan bijdragen tot verbetering van de nauwkeurigheid van de schatting voor PM retentie capaciteit van bladeren.
Abstract
Op basis van de conventionele reinigingsmethoden (water schoonmaak (WC) + borstel schoonmaken (BC)), evalueerde deze studie de invloed van de ultrasone reiniging (UC) op het verzamelen van verschillende grootte zwevende deeltjes (PM) behouden op blad oppervlakken. We verder gekenmerkt met de efficiëntie van de bewaring van bladeren aan verschillende formaat PM, dat zal bijdragen tot de beoordeling van de capaciteiten van de stedelijke bomen kwantitatief PM uit de lucht te verwijderen.
Blad monsters werden drie breedbladige boomsoorten (Ginkgo biloba, Sophora japonica en Salix babylonica) en twee naaldbomen boomsoorten (Pinus tabuliformis en Sabina chinensis) als de objecten van onderzoek te nemen, 4 dagen (korte PM bewaarperiode) en 14 dagen (lange PM bewaarperiode) na de laatste regenval verzameld. PM bewaard op de oppervlakken van het blad was verzameld door middel van WC, BC, en UC in volgorde. Vervolgens, retentie efficiëntie van drie soorten de verschillende grootte PM, met inbegrip van eenvoudig verwijderbaar PM (ERP), moeilijk te verwijderen PM (DRP), en volledig verwisselbare PM (TRP), bladeren (AEblad) werden berekend. Slechts ongeveer 23% – 45% van de totale PM op achtergebleven verlaat kon worden schoongemaakt en verzameld door WC. De bladeren werden gereinigd door WC + BC, toen de onderschatting van de PM retentie capaciteit van verschillende boomsoorten in het bereik van 29-46% voor verschillende formaat PM. bijna alle PM op bladeren behouden kon worden verwijderd als UC werd aangevuld tot WC + V.Chr.
Kortom, als de UC werd aangevuld na de conventionele reinigingsmethoden, kan meer PM op blad oppervlakken worden geëlueerd en verzameld. De procedure die is ontwikkeld in deze studie kan worden gebruikt voor de beoordeling van de PM verwijdering capaciteiten van verschillende boomsoorten.
Introduction
De capaciteiten van verschillende boomsoorten PM verwijderen uit de lucht kunnen worden beoordeeld door middel van kwantificering van de massa van PM bewaard op blad oppervlakken. Om dit te bereiken, de aftrekken methode1,2, het membraan filter methode3,4,5, en de elutie-weging methode in combinatie met deeltje grootte analyse6 geweest toegepast voor het kwantitatief het inschatten van de massa van PM2.5 (diameter ≤ 2,5 µm), PM10 (diameter ≤ 10 µm) of totaal zwevende deeltjes (TSP) behouden op Bladeren. Nochtans, hangt de nauwkeurigheid van deze methoden in principe in hun prestaties bij het verzamelen van PM bewaard op de oppervlakken van het blad. Op dit moment omvat het conventionele blad schoonmaak methode gebruikt in verwante studies vaak één of twee stappen, namelijk alleen water wassen (geniet en bladeren met gedeïoniseerd water spoelen)3,7 of plus borstelen5, 8 , 9. echter, sommige studies10,11 hebben aangetoond dat PM op blad oppervlakken niet volledig geëlueerd kon worden met de conventionele methode van reiniging. Ultrasone reiniging heeft de voordelen van hoge snelheid, hoge kwaliteit en weinig schade aan het oppervlak van het object, heeft het een groot potentieel om te worden gebruikt voor het verzamelen van de PM op blad oppervlakken met complexe microstructuren achtergebleven. Op dit moment ultrasone reiniging is toegepast in sommige studies te verzamelen PM bewaard op blad oppervlakken (dat wil zeggen, zet de bladeren in gedeïoniseerd water, en gebruik de ultrasone reiniger te elueren PM)12,,13. Deze methode is echter alleen gebruikt als aanvulling op een blad schoonmaak methode, terwijl het is niet bekend of de ultrasone reiniging een positief effect heeft op het verzamelen van PM van blad oppervlakken en het optimale operationele parameters ook niet duidelijk zijn. Onze vorige onderzoek heeft aangetoond dat de PM op Ginkgo biloba blad oppervlak achtergebleven kon worden volledig geëlueerd zonder vernietiging van de oppervlakken van het blad, als een goede ultrasone reiniging procedure werd aangevuld met de conventionele schoonmaak methode11 . Echter, de stabiliteit en de algemene toepasbaarheid van de ultrasone reiniging parameters (ultrasone energie, tijd en andere informatie) aan verschillende plantensoorten ervaren van verschillende stof bewaringstermijnen zijn nog steeds niet duidelijk.
De massa van PM2.5, PM10, of Theelepel op blad oppervlakte-eenheid is op dit moment vaak gebruikt om te evalueren van de capaciteiten van verschillende boomsoorten PM verwijderen uit de lucht14,15. Onder de natuurlijke toestand, de PM bewaard op blad oppervlakken kan worden ingedeeld in twee delen: het eerste deel is de PM dat bladeren als gevolg van de effecten van wind vallen kan en regen, terwijl het andere deel de PM dat strak is om het blad wordt nageleefd oppervlakken en ea kan niet worden sily afgewassen door regenval. Enkele studies hebben echter gericht op de massa van beide soorten PM op blad oppervlakken. Bovendien, verschillen de bewaringstermijnen van de PM van bladeren in verschillende studies enorm. De vergelijkbaarheid van de resultaten van deze studies zullen zo slecht, als de massa van PM bewaard op blad oppervlakte-eenheid voor de beoordeling van de capaciteiten van de verwijdering PM van bomen16wordt aangenomen. Bijgevolg de PM retentie efficiëntie (de massa van PM bewaard op blad oppervlakte-eenheid per tijdseenheid), als alternatief, werd voorgesteld om te evalueren van de effecten van de zuivering PM van stedelijke bomen5,17. In het algemeen, is er nog steeds een gebrek aan onderzoek in dit aspect. Het is uiterst noodzakelijk voor het verrichten van relevante studies voor verschillende boomsoorten aan ondersteuning van methodologische basic en gegevens voor de beoordeling van de PM verwijdering capaciteiten van verschillende boomsoorten nauwkeurig worden geboden.
Hier werden drie breedbladige boomsoorten (G. biloba Sophora japonicaen Salix babylonica) en twee naaldbomen boomsoorten (Pinus tabuliformis en Sabina chinensis) geselecteerd om het evalueren van hun verwijdering van PM capaciteiten onder twee PM bewaringstermijnen. De site van de bemonstering blad was in Xitucheng Park (39.97° noorderbreedte, 116.36° E), gelegen in een gebied met zware vervuiling in Peking. De drie specifieke doelstellingen van deze studie waren: (1) te beoordelen van de efficiëntie van verschillende blad reinigingsmethoden (water schoonmaak (WC), borstel schoonmaak (BC) en ultrasone reiniging (UC)) in de PM op Bladeren, (2) om te controleren of het effect van de ultrasone reiniging op eluerende eluerende PM, en (3) om de efficiëntie van de retentie van verschillende boomsoorten PM1PM2.5, PM5, PM10, en Theelepel te beoordelen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nauwkeurige en correcte collectie van de PM bewaard op blad oppervlakken is de basis voor de beoordeling van de PM verwijdering capaciteiten van verschillende boomsoorten. Echter, de conventionele methode van de schoonmaak (WC of plus BC) niet volledig verwijderen van het stof op blad oppervlakken, die is bevestigd door het scannen van elektronenmicroscopie10. Dit werd verder duidelijk aangetoond door de huidige studie (afbeelding 1, afbeelding 2<…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dit werk werd gesteund door de fundamentele middelen voor onderzoek voor de centrale universiteiten (2017ZY21) en de nationale Natural Science Foundation van China (21607038).
Materials
| MSA2258-1CE-DU ten-thousandth scale | Sartorius Scientific Instruments (Beijing) Co., Ltd. | MSA2258-1CE-DU | precision: 0.01 mg |
| The IS13320 laser granularity instrument | Beckman Coulter, Brea, USA | IS13320 | working conditions: liquid/power samples; particle size range of measurement: 0.017-2000 μm |
| Epson Twain Pro high-quality scanner | Seiko Epson, Nagano, Japan | expression1680 | |
| Automatic image analysis software WinRHIZO | Regent Instruments Inc., Quebec, Canada | WinRHIZO Pro 2013a |
References
- Baidurela, A., Halik, U., Aishan, T., Nuermaimaiti, K. Maximum dust retention of main greening trees in arid land oasis cities, Northwest China. Scientia Silvae Sinicae. 51, 57-63 (2015).
- Fan, S. Y., et al. Dust capturing capacities of twenty-six deciduous broad-leaved trees in Beijing. Chinese Journal of Plant Ecology. 39, 736-745 (2015).
- Dzierzanowski, K., Gawroński, S. W. Use of trees for reducing particulate matter pollution in air. Challenges of Modern Technology. 2, 69-73 (2011).
- Przybysz, A., Sæbø, A., Hanslin, H. M., Gawroński, S. W. Accumulation of particulate matter and trace elements on vegetation as affected by pollution level, rainfall and the passage of time. Science of the Total Environment. 481, 360-369 (2014).
- Chen, L. X., Liu, C. M., Zou, R., Yang, M., Zhang, Z. Q. Experimental examination of effectiveness of vegetation as bio-filter of particulate matter in the urban environment. Environmental Pollution. 208, 198-208 (2016).
- Zhang, Z. D., Xi, B. Y., Cao, Z. G., Jia, L. M. Exploration of a quantitative methodology to characterize the retention of PM2.5 and other atmospheric particulate matter by plant leaves: Taking Populus tomentosa as an example. Chinese Journal of Applied Ecology. 25, 2238-2242 (2014).
- Zhang, F. Studies on the Existing Shrubs of the Road in Changchun and the Dust Retention Capacity of the Three Shrubs. Jilin Agricultural University. , (2013).
- Beckett, K. P., Freer-Smith, P., Taylor, G. Effective tree species for local air-quality management. Journal of Arboriculture. 163, 12-19 (2000).
- Wang, H. X., Shi, H., Wang, Y. H. Dynamics of the captured quantity of particulate matter by plant leaves under typical weather conditions. Acta Ecologica Sinica. 35, 1696-1705 (2015).
- Wang, Z. H., Li, J. B. Capacity of dust uptake by leaf surface of Euonymus Japonicus Thunb. and the morphology of captured particle in air polluted city. Ecology & Environment. 15, 327-330 (2006).
- Liu, H. H., et al. Analysis of the Role of Ultrasonic Cleaning in Quantitative Evaluation of the Retention of Tree Leaves to Atmospheric Particles: A Case Study with Ginkgo biloba. Scientia Silvae Sinicae. 52 (12), 133-140 (2016).
- Chen, W., et al. Dust absorption effect of urban conifers in Northeast China. Chinese. Journal of Applied Ecology. 14 (12), 2113-2116 (2003).
- Li, H., Yang, S. L. Changes of suspended particulates adhering to salt marsh plants. Acta Oceanolo Giga Sinica. 32 (1), 114-119 (2010).
- Nguyen, T., Yu, X. X., Zhang, Z. M., Liu, M. M., Liu, X. H. Relationship between types of urban forest and PM2.5 capture at three growth stages of leaves. Journal of Environmental Sciences. 27 (1), 33-41 (2015).
- Fan, S. X., Li, X. P., Han, J., Cao, Y., Dong, L. Field assessment of the impacts of landscape structure on different-sized airborne particles in residential areas of Beijing, China. Atmospheric Environment. 166, 192-203 (2017).
- Liu, J. Q., et al. Ultrasonic based investigation on particulate size distribution and retention efficiency of particulate matters retained on tree leaves-Taking Ginkgo biloba and Pinus tabuliformis as examples. Chinese Journal of Applied Ecology. 40, 798-809 (2016).
- Yao, X. Y., Hu, Y. S., Liu, Y. H. Dust-retention effect of 8 common greening Tree Species in Beijing. Journal of Northwest Forestry University. 29, 92-95 (2014).
- Wang, H. X., Shi, H., Wang, Y. H., Duan, J., Wang, Y. H. Influence of surface structure on the particle size distribution captured by Ligustrum lucidum. Journal of Safety & Environment. 1, 258-262 (2015).
