Evaluación de las capacidades de eliminación de materia particulada de árbol hojas
Summary
Para eluir la materia particulada (PM) retenida en la superficie de las hojas después de PM eluyó por los métodos convencionales de limpieza (lavado sólo con agua o el lavado con agua y cepillo de limpieza) se aplicó el método de limpieza ultrasónico. La metodología puede ayudar a mejorar la precisión de la estimación para PM capacidad de retención de hojas.
Abstract
Basado en los métodos de limpieza convencionales (agua de limpieza (WC) + cepillo de limpieza (AC)), este estudio evalúa la influencia de limpieza ultrasónica (UC) que recoge diferentes tamaño particulado (PM) retenido en la superficie de las hojas. Nos caracteriza la eficiencia de retención de hojas para diferentes tamaño PM, que ayudarán a evaluar las capacidades de los árboles urbanos para quitar PM de aire ambiente cuantitativamente.
Teniendo tres especies de árboles de hoja ancha (Ginkgo biloba, Sophora japonica y Salix babylonica) y dos especies del árbol del needleleaf (Pinus tabuliformis y Sabina chinensis) como los objetos de investigación, fueron las muestras de hojas recogidas 4 días (período de retención corto de PM) y 14 días (período largo de retención de PM) después de las últimas lluvias. PM retenida en la superficie de las hojas se recolectó por medio de WC, AC y UC en secuencia. Luego, se calculó la eficiencia de retención de hojas (hojadeAE) a tres tipos de la PM tamaño diversos, incluyendo PM fácilmente extraíble (ERP), difícil de quitar PM (DRP) y PM totalmente extraíble (TRP). Sólo alrededor de 23% – 45% del total PM retenido en las hojas podría limpiar y recogido por el WC. Cuando las hojas se hayan limpiado a través de WC + BC, la subestimación de la capacidad de retención de PM de diversa especie del árbol estaba en la gama de 29% – 46% para varios tamaños casi de h. PM todos retenidos en las hojas podría ser quitado si la UC se complementó al WC + AC.
En conclusión, si la UC se complementó después de los métodos de limpieza convencionales, más tarde las hojas podría eluida y recogida. El procedimiento desarrollado en este estudio puede utilizarse para evaluar las capacidades de eliminación de PM de diversa especie del árbol.
Introduction
Las capacidades de diversa especie del árbol para quitar PM del aire ambiente pueden ser evaluadas a través de la cuantificación de la masa de PM retenido en la superficie de las hojas. Para lograr este objetivo, el método de sustracción1,2, la membrana filtro método3,4,5y el método de elución de peso juntada con el análisis de tamaño de partícula6 han sido aplicados para estimar cuantitativamente la masa de PM2.5 (diámetro ≤ 2.5 μm), PM10 (diámetro ≤ 10 μm) o partículas suspendidas totales (TSP) retenido en las hojas. Sin embargo, la exactitud de estos métodos depende básicamente de su desempeño en la recolección de PM retenida en la superficie de las hojas. En la actualidad, la hoja convencional utilizado en estudios relacionados con método de limpieza incluye uno o dos pasos, es decir sólo agua lavado (remojo y enjuague las hojas con agua desionizada)3,7 o más cepillado5, 8 , 9. sin embargo, algunos estudios10,11 han demostrado que PM en superficies de la hoja no podría ser eluido totalmente por el método de limpieza convencional. Limpieza por ultrasonidos tiene las ventajas de alta velocidad, alta calidad y poco daño a la superficie del objeto, tiene gran potencial para ser utilizado para recoger la PM retenido en la superficie de las hojas con microestructuras complejas. En la actualidad, limpieza por ultrasonidos se ha aplicado en algunos estudios para recoger PM retenido en la superficie de las hojas (es decir, poner las hojas en agua desionizada y uso el limpiador ultrasónico a fin de eluir PM)12,13. Sin embargo, este método sólo se utiliza como complemento de una hoja de limpieza método, aunque no se conoce si la limpieza por ultrasonidos tiene un efecto positivo en la recogida de PM de las hojas y sus parámetros de funcionamiento óptimo no son también claras. Nuestra investigación anterior ha demostrado que la PM retenido en la superficie de la hoja de Ginkgo biloba podría ser Eluya completamente sin destruir la superficie de las hojas, si un procedimiento adecuado de limpieza ultrasónico fue suplido al método convencional de limpieza11 . Sin embargo, la estabilidad y la aplicabilidad general de la limpieza por ultrasonidos parámetros (energía ultrasónica, tiempo y otra información) para diferentes especies de plantas experimentan períodos de retención de polvo diferentes son todavía no claros.
En la actualidad, la masa de PM2.5y PM10TSP en unidad de área de hoja a menudo se ha utilizado para evaluar las habilidades de diversa especie del árbol para quitar PM de aire ambiente14,15. Bajo las condiciones naturales, el PM retenido en la superficie de las hojas se puede clasificar en dos partes: la primera parte es de la PM que puede caer hojas debido a los efectos de viento y lluvia, mientras que la otra parte es de la PM que se adhiere firmemente a la hoja de las superficies ya no ea sily lavada por la lluvia. Sin embargo, pocos estudios se han centrado en la masa de ambos tipos de PM en las hojas. Además, los períodos de retención de PM de hojas en diferentes estudios difieren enormemente. Así, la comparabilidad de los resultados de estos estudios será pobre, si se adopta la masa de PM retenido en la unidad de área de hoja para evaluar las capacidades de eliminación de PM de árboles16. En consecuencia, la eficiencia de retención de PM (la masa de PM retenido en la unidad de superficie foliar por unidad de tiempo), como alternativa, se propuso evaluar los efectos de la purificación de PM de árboles urbanos5,17. En general, todavía hay una falta de investigación en este aspecto. Es extremadamente necesario para llevar a cabo los estudios pertinentes por diversas especies del árbol prestar apoyan metodológico basic y datos para evaluar con precisión las capacidades de eliminación de PM de diversa especie del árbol.
Aquí, tres especies de árboles de hoja ancha (g. biloba, Sophora japonicay Salix babylonica) y dos especies de árbol de needleleaf (Pinus tabuliformis y Sabina chinensis) fueron seleccionadas para evaluar su retiro de PM habilidades en dos períodos de retención de PM. El sitio de muestreo de hojas fue en Parque Xitucheng (39,97 ° N, 116,36 ° E), situado en una zona con fuerte contaminación en Beijing. Los tres objetivos específicos de este estudio fueron: (1) para evaluar la eficacia de la hoja de diferentes métodos (limpieza del agua (WC), limpieza con cepillo (A.C.) y limpieza ultrasónica (UC)) en liberador de la PM en las hojas, (2) para verificar el efecto de limpieza por ultrasonidos en de limpieza liberador de PM y (3) para evaluar la eficiencia de retención de diversa especie del árbol PM1, PM2.5, PM5, PM10, y TSP.
Protocol
Representative Results
Discussion
Precisa y adecuada la PM retenido en la superficie de las hojas es la base para la evaluación de las capacidades de eliminación de PM de diversa especie del árbol. Sin embargo, el método convencional de limpieza (WC o más BC) no se puede quitar completamente el polvo de las hojas, que ha sido confirmado por análisis de microscopía electrónica10. Esto fue demostrado más claramente por el presente estudio (figura 1, figura 2,<stron…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabajo fue financiado por los fondos de investigación fundamentales para la Universidad Central (2017ZY21) y la Fundación Nacional de Ciencias naturales de 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 |
Riferimenti
- 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).
