Bedömning av partiklar borttagning kapaciteterna av träd lämnar
Summary
Den Ultraljuds rengöring metoden tillämpades för att eluera de atmosfäriska partiklar (PM) kvar på leaf ytor efter PM var eluerat genom de vanliga rengöringsmetoderna (vatten rengöring endast eller vattenrening plus pensel rengöring). Metoden kan hjälpa till att förbättra uppskattning för PM retention kapacitet av löv.
Abstract
Baserat på de vanliga rengöringsmetoderna (vattenrening (WC) + pensel rengöring (BC)), utvärderade denna studie påverkan av ultraljud rengöring (UC) på att samla olika storlek partiklar (PM) behålls på leaf ytor. Vi kännetecknas vidare av bladen till olika storlek PM, som hjälper till att bedöma stadsträd förmåga att ta bort PM från luften kvantitativt retention effektivitet.
Ta tre bredbladig trädslag (Ginkgo biloba, Sophora japonica, och Salix babylonica) och två needleleaf trädslag (Pinus tabuliformis och Sabina chinensis) som forskning anmärker, var leaf prover samlas in 4 (kort PM djurhållningsperioden) och 14 dagar (lång PM djurhållningsperioden) efter de senaste regnen. PM kvar på leaf ytor var insamlade med hjälp av WC, BC, och UC i sekvens. Sedan, retention effektivitetsvinsterna av bladen (AEblad) till tre typer av olika storlek PM, inklusive enkelt flyttbara PM (ERP), svårt-att ta bort PM (DRP), och helt flyttbara (TRP), beräknades. Bara omkring 23% – 45% av den totala PM kvar på lämnar kunde vara rensade bort och samlas in av WC. När bladen rengjordes genom WC + BC, var underskattningen av PM retention kapacitet av olika trädslag i intervallet 29% – 46% för olika storlek PM. nästan alla PM kvar på bladen kunde tas bort om UC kompletterades till WC + BC.
Sammanfattningsvis om UC kompletterades efter de vanliga rengöringsmetoderna, kunde mer PM på leaf ytor vara elueras och samlas in. Det förfarande som utvecklats i denna studie kan användas för att bedöma PM borttagning kapaciteterna av olika trädslag.
Introduction
Olika trädslag förmåga att ta bort PM från luften kan bedömas genom kvantifiering av massan av PM kvar på leaf ytor. För att uppnå detta mål, har det subtraktion metod1,2, membran filter metod3,4,5och metoden eluering-vägning tillsammans med partikel storlek analys6 varit tillämpas för att kvantitativt beräkna massan av PM2.5 (diameter ≤ 2,5 µm), PM10 (diameter ≤ 10 µm) eller totalt svävande partiklar (TSP) kvar på bladen. Riktigheten av dessa metoder beror dock i princip på deras prestationer i samlande PM kvar på leaf ytor. För närvarande omfattar den konventionella blad städmetod används i relaterade studier ofta ett eller två steg, nämligen endast vatten tvätt (Blötlägg och skölj bladen med avjoniserat vatten)3,7 eller plus borstning5, 8 , 9. dock vissa studier10,11 visat att PM på leaf ytor inte kunde vara helt elueras med konventionell rengöring metod. Som Ultraljuds rengöring har fördelarna med hög hastighet, hög kvalitet och liten skada på ytan av objektet, har det stor potential att användas för att samla in PM kvar på leaf ytor med komplexa mikrostrukturer. För närvarande ultraljudsrengöring har tillämpats i vissa studier att samla PM kvar på leaf ytor (dvslägga bladen i avjoniserat vatten och använda ultraljud renare för att eluera PM)12,13. Denna metod används dock endast som ett komplement till ett löv som städmetod, medan det inte är känt om Ultraljuds rengöring har en positiv effekt på samlande PM från leaf ytor och dess optimala operativa parametrar är inte heller klart. Vår tidigare forskning har visat att PM kvar på Ginkgo biloba blad yta kunde vara helt elueras utan att förstöra blad ytorna, om ett korrekt förfarande för ultraljud rengöring kompletterades till konventionell rengöring metod11 . Dock stabilitet och allmänna tillämpligheten av Ultraljuds rengöring parametrar (ultraljud makt, tid och annan information) till olika växtarter som upplever olika damm lagringsperioder är fortfarande inte klart.
För närvarande har massan av PM2.5, PM10eller tsk på leaf ytenhet ofta använts för att utvärdera olika trädslag förmåga att ta bort PM från luften14,15. På naturliga villkor, PM kvar på leaf ytor kan delas in i två delar: den första delen är den PM som kan falla av bladen på grund av vind och regn, medan den andra delen är den PM som följs tätt för att blad ytor och kan inte vara ea sily tvättas bort av regn. Dock har få studier fokuserat på massan av båda typerna av PM på leaf ytor. Dessutom PM lagringstiderna av löv i olika studier skiljer sig enormt. Således, jämförbarheten av resultaten av dessa studier blir dålig, om massan av PM kvar på leaf ytenhet antas för att bedöma PM borttagning kapaciteterna av träd16. Följaktligen den PM retention effektiviteten (massa PM kvar på leaf ytenhet per tidsenhet), alternativt föreslogs att utvärdera PM rening effekterna av stadsträd5,17. I allmänhet finns det fortfarande en brist på forskning i denna aspekt. Det är ytterst nödvändigt att utföra relevanta studier för olika trädslag att erbjuda metodologiska basic och data för att bedöma PM borttagning kapaciteterna av olika trädslag korrekt.
Här, har tre bredbladig trädslag (G. biloba, Sophora japonicaoch Salix babylonica) och två needleleaf trädslag (Pinus tabuliformis och Sabina chinensis) valts för att utvärdera deras PM borttagning förmågor under två PM lagringstider. Leaf provtagningsplatsen var i Xitucheng Park (39.97° N, 116.36° E), ligger i ett område med tunga föroreningar i Peking. De tre särskilda målen för denna studie var: (1) att bedöma effektiviteten i olika blad rengöring metoder (vatten rengöring (WC), penselrengöring (BC) och ultraljudsrengöring (UC)) i eluering PM på blad, (2) för att verifiera effekten av ultraljud rengöring på eluering PM, och (3) för att bedöma olika trädslag att PM1, PM2.5, PM5, PM10och tsk retention effektivitet.
Protocol
Representative Results
Discussion
Noggrann och ordentlig samling av PM kvar på leaf ytor är grunden för att bedöma PM borttagning kapaciteterna av olika trädslag. Emellertid den konventionella städmetoden (WC eller plus BC) inte helt ta bort dammet på leaf ytor, vilket har bekräftats av scanning electron microscopy10. Detta visades ytterligare tydligt av den aktuella studien (figur 1, figur 2, figur 3, <strong class=…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Detta arbete stöds av grundläggande forskningsmedel för Central universiteten (2017ZY21) och den nationella naturvetenskap Foundation i Kina (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).
