Vurdering af partikler fjernelse evner af træet blade
Summary
Den ultralyd rengøring metode blev anvendt til at eluere partikler (PM) bevaret på blade overflader efter PM blev elueret af de konventionelle rengøringsmetoder (vand rengøring kun eller vand rengøring plus pensel rengøring). Metoden, der kan bidrage til at forbedre skøn nøjagtighed for PM opbevaring kapacitet blade.
Abstract
Baseret på de konventionelle rengøringsmetoder (vand rengøring (WC) + pensel rengøring (BC)), vurderes denne undersøgelse indflydelse af ultralydsrengøring (UC) på at indsamle forskellige mellemstore partikler (PM) bevaret på blade overflader. Vi kendetegnet yderligere fastholdelse effektivitet af blade til forskellige størrelse PM, som vil bidrage til at vurdere evner af urban træer til at fjerne PM fra luften kvantitativt.
Under tre Bredbladet træarter (Ginkgo biloba, Sophora japonica, og Salix babylonica) og to needleleaf træarter (Pinus tabuliformis og Sabina chinensis) som forskning objekter, blev blad prøver indsamlet 4 dage (kort PM opbevaringsperioden) og 14 dage (lang PM opbevaringsperioden) efter den seneste nedbør. PM bevaret på blade overflader blev indsamlet ved hjælp af WC, BC, og UC i rækkefølge. Derefter, fastholdelse effektivitet af bladene (AEblad) til tre typer af forskellige størrelse PM, herunder let aftageligt PM (ERP), svært at fjerne PM (DRP), og helt flytbare PM (TRP), blev beregnet. Kun omkring 23% – 45% af det samlede PM bevaret på blade kunne afrenses og indsamlet af WC. Når bladene blev renset igennem WC + BC, var undervurderingen af PM opbevaring kapacitet af forskellige træarter inden for rækkevidde af 29-46% for forskellige størrelse PM. næsten alle PM bevaret på blade kunne fjernes, hvis UC blev suppleret til WC + F.kr.
Afslutningsvis, hvis UC blev suppleret efter de konventionelle rengøringsmetoder, kunne flere PM på blade overflader elueret og indsamlet. Den procedure, der er udviklet i denne undersøgelse kan bruges til at vurdere PM fjernelse evner af forskellige træarter.
Introduction
Forskellige træarter evner at fjerne PM fra luften kan vurderes gennem kvantificere massen af PM bevaret på blade overflader. For at nå dette mål, har subtraktion metode1,2, membran filter metode3,4,5, og metoden eluering-vejning kombineret med partikel størrelse analyse6 været anvendt til kvantitativt skøn massen af PM2,5 (diameter ≤ 2,5 µm), PM10 (diameter ≤ 10 µm) eller samlede suspenderede partikler (TSP) bevaret på bladene. Men nøjagtigheden af disse metoder dybest set afhænger af deres ydeevne i indsamling PM bevaret på blade overflader. På nuværende tidspunkt, konventionelle bladet rengøring metode, der anvendes i undersøgelser ofte omfatter én eller to trin, nemlig kun vand vask (soak og skyl bladene ved hjælp af deioniseret vand)3,7 eller plus børstning5, 8 , 9. men nogle undersøgelser10,11 har vist, at PM på blade overflader ikke kunne være helt elueres af den konventionelle rensemetode. Som ultralydsrengøring har fordelene ved høj hastighed, høj kvalitet og kun lidt skade overfladen af objektet, har det stort potentiale til at blive brugt til at indsamle PM bevaret på blade overflader med komplekse mikrostrukturer. I øjeblikket, ultralyd rengøring er blevet anvendt i nogle undersøgelser til at indsamle PM bevaret på blade overflader (dvs.sætte bladene i ionbyttet vand, og bruge den ultralydsrenser for at eluere PM)12,13. Denne metode bruges kun som et supplement til et blad rensemetode, mens det ikke vides om de ultralydsrengøring har en positiv effekt på at indsamle PM fra blad overflader og dens optimale driftsparametre er heller ikke klart. Vores tidligere forskning har vist, at PM bevaret på Ginkgo biloba blad overflade kunne være helt elueret uden at ødelægge blade overflader, hvis en ordentlig ultralyd rengøring procedure blev suppleret til den konventionelle rensemetode11 . Men stabilitet og almene gyldighed af den ultralydsrengøring parametre (ultralyd magt, klokkeslæt og andre oplysninger) til forskellige plantearter oplever forskellige støv lagringsperioder er stadig ikke klar.
I øjeblikket er massen af PM2,5, PM10eller tsk på blad arealenhed ofte blevet udnyttet til at vurdere forskellige træarter evner at fjerne PM fra luften14,15. Under den naturlige tilstand, PM bevaret på blade overflader kan inddeles i to dele: første del er den PM, der kan falde af blade på grund af virkningerne af vind og nedbør, mens anden del er den PM, der er stramt overholdt for at blade overflader og kan ikke være ea Sily vasket af nedbør. Imidlertid har få studier fokuseret på massen af begge typer af PM på blade overflader. Derudover varierer PM opbevaringsperioder blade i forskellige undersøgelser enormt. Sammenlignelighed af resultaterne af disse undersøgelser vil således være fattigt, hvis massen af PM beholdes på enheden blad område er vedtaget for at vurdere PM fjernelse evner træer16. Derfor, PM opbevaring effektivitet (masse PM bevaret på blad arealenhed pr. tidsenhed), som et alternativ, blev foreslået at evaluere effekterne PM rensning af urban træer5,17. Generelt er der stadig en mangel på forskning i dette aspekt. Det er yderst nødvendigt at foretage relevante undersøgelser for forskellige træarter at yde metodologisk basic og data støtte til præcist at vurdere PM fjernelse evner af forskellige træarter.
Her blev tre Bredbladet træarter (G. biloba, Sophora japonicaog Salix babylonica) og to needleleaf-træarter (Pinus tabuliformis og Sabina chinensis) udvalgt til at evaluere deres PM fjernelse evner under to PM perioder. Prøvetagningsstedet blad var i Xitucheng Park (39.97° N, 116.36° E), beliggende i et område med kraftig forurening i Beijing. De tre specifikke mål for denne undersøgelse var: (1) at vurdere effektiviteten af forskellige blade rengøringsmetoder (vand rengøring (WC), pensel rengøring (BC) og ultralydsrengøring (UC)) i eluerer PM på blade, (2) til at kontrollere virkningen af ultralyd rengøring på eluerer PM, og (3) for at vurdere forskellige træarter til PM1, PM2.5, PM5, PM10og TSP fastholdelse effektivitet.
Protocol
Representative Results
Discussion
Nøjagtig og korrekt samling af PM bevaret på blade overflader er grundlaget for vurderingen af PM fjernelse evner af forskellige træarter. Men den konventionelle rensemetode (WC eller plus BC) kan ikke helt fjerne støv på blade overflader, som er blevet bekræftet af scanning elektronmikroskopi10. Dette blev yderligere demonstreret tydeligt af den foreliggende undersøgelse (figur 1, figur 2, fi…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Dette arbejde blev støttet af den grundlæggende forskningsmidler til Central universiteter (2017ZY21) og National Natural Science Foundation of 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).
