Avaliar as habilidades de remoção de partículas de árvore folhas
Summary
O método de limpeza ultra-sônica aplicou-se para eluir a matéria particulada (MP) retida nas superfícies da folha depois de PM foi eluída pelos métodos convencionais de limpeza (limpeza somente de água ou água de limpeza mais escova de limpeza). A metodologia pode ajudar a melhorar a precisão da estimativa para a capacidade de retenção de PM de folhas.
Abstract
Baseia-se os métodos convencionais de limpeza (água de limpeza (WC) + escova de limpeza (BC)), este estudo avaliou a influência da limpeza ultra-sônica (UC) na coleta de vários tamanho partículas (PM) retidas nas superfícies da folha. Nós caracteriza-se ainda mais a eficiência de retenção de folhas de vários tamanhos PM, que ajudarão a avaliar as habilidades de árvores urbanas para remover o PM do ar ambiente, quantitativamente.
Tomar três espécies de árvores de folhas largas (Ginkgo biloba, Sophora japonica e o Salix babylonica) e dois needleleaf espécies de árvores (Pinus tabuliformis e Sabina chinensis) como os objetos de pesquisa, as amostras de folhas foram coletados (curto período de retenção de PM) de 4 dias e 14 dias (longo período de retenção de PM) após as chuvas mais recentes. PM retido nas superfícies da folha foi coletado por meio de WC, BC e UC em sequência. Em seguida, as eficiências de retenção de folhas (AEfolha) para três tipos de vários PM porte, incluindo PM facilmente removível (ERP), difícil de remover (DRP) e totalmente removível (TRP), foram calculadas. Apenas cerca de 23% – 45% do total PM retido em folhas pode ser limpos e coletados pelo WC. Quando as folhas foram limpas através de WC + BC, a subestimação da capacidade de retenção de espécies arbóreas diferentes PM estava na faixa de 29% – 46% para vários tamanhos PM. quase todos os PM retida nas folhas pode ser removido se UC foi completada para WC + BC.
Em conclusão, se a UC foi complementada após os métodos convencionais de limpeza, mais PM nas superfícies da folha pode ser eluída e coletado. O procedimento desenvolvido neste estudo pode ser usado para avaliar a capacidade de remoção de PM de espécies de árvores diferentes.
Introduction
As habilidades de espécies arbóreas diferentes para remover o PM do ar ambiente podem ser avaliadas por meio de quantificar a massa de PM retido nas superfícies da folha. Para alcançar este objetivo, o método de subtração1,2, a membrana filtro método3,4,5e o método de eluição-pesagem juntamente com a análise de tamanho de partícula6 foram aplicado para estimar quantitativamente a massa de PM2.5 (diâmetro ≤ 2,5 µm), PM10 (diâmetro ≤ 10 µm) ou total de partículas suspensas (TSP) retida nas folhas. No entanto, a precisão desses métodos depende basicamente seu desempenho na coleta PM retido nas superfícies da folha. Atualmente, a folha convencional método usado frequentemente em estudos relacionados de limpeza inclui uma ou duas etapas, ou seja apenas água de lavagem (embeber e enxágue folhas usando água desionizada)3,7 ou mais escovação5, 8 , 9. no entanto, alguns estudos10,11 demonstraram que PM em superfícies da folha não poderia ser totalmente eluída pelo método convencional de limpeza. Como limpeza ultra-sônica tem as vantagens da alta velocidade, alta qualidade e pouco dano à superfície do objeto, que tem grande potencial para ser usado para coletar o PM retido nas superfícies da folha com microestruturas complexas. Actualmente, a limpeza ultra-sônica foi aplicada em alguns estudos para coletar PM retido nas superfícies da folha (ou seja, colocar as folhas em água desionizada e usar o líquido de limpeza ultra-sônico para eluir PM)12,13. No entanto, este método só é usado como um suplemento para uma folha de limpeza método, enquanto não se sabe se a limpeza ultra-sônica tem um efeito positivo na coleta de PM de superfícies da folha e seus parâmetros de funcionamento ideais também não são claros. Nossa pesquisa anterior mostrou que a PM retido na superfície da folha de Ginkgo biloba pode ser completamente eluída sem destruir as superfícies da folha, se um procedimento correto de limpeza ultra-sônica foi complementado para o método convencional de limpeza11 . No entanto, a estabilidade e a aplicabilidade geral das operações de limpeza ultra-sônico parâmetros (poder ultra-sônico, tempo e outras informações) para diferentes espécies de plantas experimentando períodos de retenção de poeira diferentes são ainda não está claros.
Atualmente, a massa de PM2.5, PM10ou TSP na área foliar de unidade muitas vezes tem sido utilizada para avaliar as habilidades das espécies arbóreas diferentes para remover PM ar ambiente14,15. Sob a condição natural, o PM retido nas superfícies da folha pode ser classificado em duas partes: a primeira parte é o PM que pode cair folhas devido aos efeitos de vento e chuva, enquanto a outra parte é o PM que está firmemente aderido para folha de superfícies e não pode ser ea esquesito lavado pela chuva. No entanto, poucos estudos têm incidido sobre a massa de ambos os tipos de PM em superfícies da folha. Além disso, os períodos de retenção de PM de folhas em diferentes estudos diferem enormemente. Assim, a comparabilidade dos resultados destes estudos será pobre, se a massa do PM retido na área foliar de unidade é adotada para avaliar as habilidades de remoção de PM de árvores16. Consequentemente, a eficiência de retenção PM (a massa de PM retido na área foliar de unidade por unidade de tempo), como uma alternativa, foi proposto para avaliar os efeitos de purificação de PM de árvores urbanas5,17. Em geral, ainda há uma falta de pesquisa neste aspecto. É extremamente necessário efectuar estudos relevantes para espécies de árvores diferentes fornecer dados e metodológica basic suportam para avaliar as habilidades de remoção de PM de espécies arbóreas diferentes com precisão.
Aqui, três espécies de árvores de folhas largas (g. biloba, Sophora japonicae Salix babylonica) e duas espécies de árvore needleleaf (Pinus tabuliformis e Sabina chinensis) foram selecionadas para avaliar a sua remoção da PM habilidades em dois períodos de retenção de PM. O local de amostragem de folha foi no parque de Xitucheng (39,97 ° N, 116,36 ° E), localizado em uma área com forte poluição em Pequim. Os três objectivos específicos deste estudo foram: (1) para avaliar a eficiência de diferentes folhas de limpeza métodos (água de limpeza (WC), escova de limpeza (BC) e limpeza ultra-sônica (UC)) na eluição da PM em folhas, (2) para verificar o efeito de limpeza ultra-sônica em PM, de eluição e (3) para avaliar a eficiência de retenção de espécies de árvores diferentes para PM1, PM2.5, PM5, PM10e TSP.
Protocol
Representative Results
Discussion
Coleção exata e adequada da PM retido nas superfícies da folha é a base para avaliar as habilidades de remoção de PM de espécies de árvores diferentes. No entanto, o método convencional de limpeza (WC ou mais BC) não pode remover completamente o pó em superfícies da folha, que foi confirmado pela verificação de microscopia eletrônica10. Isto foi demonstrado mais claramente no presente estudo (Figura 1, Figura 2, </…
Declarações
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Este trabalho foi financiado pelos fundos de pesquisa Fundamental para as universidades Central (2017ZY21) e a Fundação Nacional de ciências naturais da 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 |
Referências
- 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).
