綠色植物何以“過濾”PM2.5

　　 炎炎夏日，天朗氣清，很多城市已然沒有了霧霾侵襲時的焦灼，但霧霾污染依然嚴峻，有效調控和消除PM2.5等顆粒物是我國日前呼聲最高、最亟待解決的重大環境問題。

　　北京林業大學教授余新曉告訴《中國科學報》記者，2016年，北京市PM2.5平均濃度較2013年下降18.4%。森林作為生態系統的主體，在防霾治污方面有其獨特不可替代的作用。科學家是如何做到以“綠”制“灰”的？

　　2013年1月，國家林業局應急啟動了國家林業公益性行業重大科研專項，開展了森林對PM2.5等顆粒物的調控功能與技術研究。余新曉正是這一項目的主持人。

　　4年來，100多名科研人員協同開展研究工作，構建了首都圈森林大氣環境監測網絡，科學地揭示和評價了森林調控PM2.5等顆粒物的機理和功能，篩選出了具有防霾治污功能的適宜樹種，提出了針對城市典型區域高效滯塵的森林優化配置技術，集成了城市森林調控PM2.5等顆粒物的技術體系并開展示范。

　　機理大揭秘

　　10個定位監測站、2個監測塔、102個監測樣地、131種植物種、15種顆粒物化學組分，區域涵蓋北京市城區和郊區的不同綠化區、不同污染程度的地區，科研人員基于首都圈森林生態系統定位觀測站，構建了相對完備的大氣顆粒物監測體系。

　　結果發現，北京市森林植被對PM2.5的調控作用年均量為每年每平方公里309.03公斤。其中沉降作用占比最大，為43.57%；其次為阻滯作用，為34.80%；吸附作用為21.50%；吸入作用占比最小，僅為0.13%。北京地區混交林調控PM2.5作用能力最強，其次為闊葉林、針葉林和灌木林，草地調控作用能力最低。

　　就沉降作用而言，白天PM2.5的沉降量大于晚上。這主要是由于白天人為活動使得大氣層擾動程度比夜里大，顆粒物更容易通過碰撞吸附等過程沉降在植物體上。同一時間，鷲峰公園的沉降速度大于奧體公園，因鷲峰的植被覆蓋類型更有利于顆粒物沉降。

　　從日沉降量來看，一天中10:00—14:00大氣顆粒物沉降量最大，早上的沉降量大于下午。從季節來看，夏季大氣顆粒物在森林內沉降量最大。

　　人工林對PM2.5等細顆粒物的阻滯效率，下午高于早上。因此科研人員建議，人們在城市森林的晨練應改成下午的鍛煉。

　　吸附作用方面，科研人員認為，植物葉片吸附顆粒物的能力受到植物葉表面微觀結構的影響，植物葉片結構隨季節發生變化，影響對顆粒物的吸附，并按植物葉表面的吸附能力進行了排序。

　　第一類單位葉面積吸附顆粒物能力最強的植物，有懸鈴木、構樹、栓皮櫟和杜仲；第二類吸附能力較強的植物，有紫葉李、紫葉桃和山楂；第三類吸附能力中等的植物，有欒樹、銀杏、水杉、黃檗、暴馬丁香、七葉樹、火炬樹和核桃；第四類吸附能力較弱的植物，有白玉蘭、白榆、旱柳、元寶楓、龍爪槐、絲棉木、椴樹、加拿大楊和皂莢；第五類吸附能力弱的植物，有白蠟、毛白楊、鵝掌楸、香椿、黃金樹、臭椿、刺槐、國槐和水曲柳。

　　綠色穹頂防霾

　　科研人員得出結論：北京市城六區所有植物年均總滯塵量為9789噸，其中細顆粒物滯塵量為105噸、粗顆粒物滯塵量為1227噸、大顆粒物滯塵量為8457噸。按照中國環境質量標準，森林植被可以使北京每年達到二級質量的天數增加15天。

　　他們還對北京地區森林植被格局與PM2.5濃度分布進行了評價。從全年濃度分布中可看出，北京市的PM2.5污染從空間上呈由西北至東南逐級遞增的趨勢，這與北京地區植被分布和地勢起伏特征高度吻合。對比各個季節情況可發現，整體上北京地區冬季（供暖季）PM2.5污染要明顯重于其他季節。植被覆蓋較好的北部山區污染程度增加并不明顯，而在森林覆蓋率較低的北京南部和東部PM2.5濃度普遍增加了40%左右。

　　森林調控PM2.5等顆粒物是一個動態變化的過程。科研人員研究確定了一批針對不同防護功能區的高滯塵樹種，篩選出不同典型區域有效治理PM2.5等顆粒物的適宜樹種。

　　其中，根據北京市的地理氣候特點，經過對北京市綠化植物種類和生長狀況進行全面調查，科研人員選擇了最為常見的60種植物作為滯留PM2.5等顆粒物量測定的研究對象。結論是，針葉樹種的滯塵量高于闊葉樹種；滯塵能力較強的前十種樹種是雪松、白皮松、油松、圓柏、側柏、紅松、欒樹、丁香、山桃、刺槐。

　　同時確定了林帶調控PM2.5等顆粒物的最佳配置結構：林帶削減顆粒物濃度的最小有效寬度為15~18米，最佳結構為林帶寬度40~50米、郁閉度0.70~0.85、疏透度0.15~0.30。

　　目前，北京各類公園、自然保護區、百萬畝平原造林工程、京津風沙源治理工程和三北防護林工程所形成的林帶，對北京市的霧霾防護起到了一定的作用。可以說，植樹造林，營造樹種多樣、結構多樣的大中型森林，能有效地對北京市整個生態環境和霧霾起到調控作用。

　　研究建議，在首都副中心和雄安新區林業建設中，要考慮城市綠地對空氣顆粒物的防污作用，合理規劃，體現生態優先，打造優美生態環境，促進大氣與土壤、水污染協同治理，為打造綠色、森林、智慧、水城一體的新區和京津冀生態環境支撐區提供有力保障。

　　科研人員表示，雖然森林調控顆粒物的作用不能夸大，但如果能夠進行合理的樹種選擇、高效的合理配置，森林綠色穹頂的防霾治污、凈化空氣的作用就能發揮到最大。

　　社區綠植有講究

　　科學接地氣，研究特別提出了社區散生林木高效滯塵樹種的配置技術模式，可直接用于社區綠化，具有較強的實用性。

　　首先，要選擇滯塵能力高、耐瘠薄、耐干旱、壽命長、病蟲害少的樹種作為居住區綠化的主調樹種。高層樓樓間綠地應主要選擇耐蔭、抗寒、管理粗放、深根性抗風植物來增加綠量。以喬灌木樹種為主，適當增加常綠針葉喬木。冠幅較小且樹形優美的龍柏可與闊葉喬木搭配，作為行道樹列植于道路一側；側柏、圓柏、油松、白皮松、青杄等常綠樹種可叢植或自然栽植于群落中，形成種植帶；雪松可進行孤植，作為焦點景物起到園林表達的效果。

　　其次，要將樓體四周統一成整塊綠地加以設計配置。綠地具有一定規模后能更有效地發揮生態功能。居住區中心區域以高層、低密度的點式住宅散布，可有效提高綠地的整體性和連貫性。

　　再次，居住區主道兩側應定距種植滯塵能力強、分枝較高的喬木鄉土樹種，能有效降低大氣顆粒物濃度、減少噪聲，有利于沿街住宅的安靜與衛生。高大喬木林下空間較寬敞的位置可種植大葉黃楊、紫葉小檗等低矮綠籬，增強道路綠地對地面揚塵的凈化作用。道路峽谷的綠化首先應考慮通風問題，在保障行道樹遮陰效果和景觀效果的前提下，降低植被種植密度和郁閉度，可在道路一側列植樹冠水平伸展的闊葉喬木作為行道樹。

　　其四，樓旁綠地植物配置時應考慮建筑物的朝向及室內的通風、采光等環境因素。近窗不宜種植高大喬木，多以小喬木、花灌木及宿根花卉布置；山墻及圍墻可選用美國凌霄、五葉地錦等藤本植物進行垂直綠化，增加綠量的同時起到夏季降溫的效果。樓前高大喬木與樓之間應保持大于8米的范圍，以減輕對低樓層采光及通風的影響。

　　最后，應將居住區廣場綠地、中心綠地等開放活動空間，布置在顆粒物污染較輕或顆粒物不易滯留的區域，并根據污染擴散的途徑及方式合理配置綠地植物。半封閉式的廣場綠地，在污染物來源方向以喬灌草結合可阻擋污染物侵入，在污染較輕的方向留出通風口。與開放式廣場綠地和中心綠地相比，合理配置的半封閉式廣場綠地能更有效地改善活動空間的空氣質量。