[发明专利]定量评估植物叶片滞留不同粒径颗粒物质量及总量的方法

说明书

【技术领域】

本发明涉及环境监测技术领域，具体涉及定量评估植物叶片滞留不同粒径颗粒物质量及总量的方法。

【背景技术】

颗粒物是大气环境中液体和固体颗粒物的总称，是我国大多数城市的首要污染物。空气中颗粒物含量过高，会造成雾霾天气，降低大气能见度，引发光化学烟雾，加剧温室效应，而且含有重金属、细菌、病毒、PAHs等致癌物质，从而严重影响人民健康。

按颗粒物粒径可以划分为降尘(空气动力学当量直径大于10μm)和飘尘(空气动力学当量直径小于等于10μm)。空气动力学当量直径小于等于10μm的颗粒即为可吸入颗粒物(PM₁₀)，也是对环境和人体健康危害最大的颗粒物。其中，可吸入颗粒物又可分为粗颗粒物(空气动力学当量直径介于2.5和10μm之间)和细颗粒物(PM_2.5，空气动力学当量直径小于等于2.5μm)。

PM₁₀因其细小而不受鼻腔阻挡，可以直入人肺部并存留在肺的深处，不易被排出体外。PM_2.5较PM₁₀粒径更小，可深达肺泡，并进入血液循环，导致与心肺功能障碍有关的疾病。国内外现有研究表明，随着吸入的PM_2.5、PM₁₀浓度的升高，可以造成敏感人群过早死亡率升高，造成人体内部呼吸、循环、免疫、中枢神经及内分泌等系统疾病的发生。吸入高浓度的PM_2.5、PM₁₀也能影响胎儿的生长发育以及儿童的生长发育和免疫功能。此外，由于PM_2.5、PM₁₀表面含有多种有机污染物，如苯并(a)芘等多环大分子物质，因此会有严重的致癌作用。与粗颗粒相比，PM_2.5比表面积大，更容易吸附一些对人体健康有害的重金属、有机物、细菌和病毒等物质。由于其粒径非常小，在大气中停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量影响更大。

绿色植物因其特殊的叶表面特征和冠层结构而具有滞留、吸附/吸收和过滤颗粒物的作用。但不同树种净化颗粒污染物的能力一般不同，这与树木自身特征、树木所处的生长区域、季节和环境因子等均存在一定的关联(参见：应用生态学报，2010年12月，第21卷，第12期，城市绿化植物叶片表面特征对滞尘能力的影响)。而对于植物叶面对滞留颗粒物的影响则主要体现在其表面微结构和叶量上。在微观尺度上，叶面绒毛数量和形态、分泌粘液、叶表面能量特征等均能影响颗粒物在叶面的滞留。研究人员王蕾等发现，叶面滞留颗粒物的数量由高到低的微形态结构为：沟槽>叶脉+小室>小室>条状突起(参见：应用生态学报，2006年4月，第17卷，第4期，北京市11种园林植物滞留大气颗粒物能力研究)。又有研究发现，叶面微结构的尺寸对于滞留颗粒物的粒径具有选择性，最易于PM_2.5滞留的微结构大小为3μm左右(参见：西北植物学报，2014年12月，第34卷第12期，北京常见阔叶绿化植物滞留PM_2.5能力与叶面微结构的关系)。

面对迅速提高的发挥林木滞留PM_2.5、PM₁₀等颗粒物功能的新要求，定量评估植物叶片滞留不同粒径颗粒物的数量及滞留颗粒物总质量显得尤为重要。目前，测定和评价植物叶表滞留颗粒物能力的方法多采用水洗—滤纸过滤测定总颗粒物滞留量、水洗—不同孔径滤膜逐级过滤、水洗与氯仿洗—不同孔径滤膜逐级过滤法和生物显微图像分析系统法。

颗粒物的化学组成非常复杂，其中包括大量矿质氧化物、可溶性硫酸盐、硝酸盐、多环芳烃、有机酸和有机氯等。大致可分为三类：有机成分、水溶性成分和水不溶性成分，后两类主要是无机成分。其中，有机成分中大部分是结构复杂的有机碳化合物。大气颗粒物的组成因采样时间、地点和测定方法等的差异导致测定结果存在较大差异。太原市PM₁₀中水溶性离子占PM₁₀的质量分数为28％，夏季最高(40％)，冬季次之(31％)，春季最低(17％)(参见：环境科学，2016年6月，第37卷，第6期，太原市大气颗粒物粒径和水溶性分子分布特征)。而对于有机成分而言，可占到PM_2.5质量的1/3—1/2(参见：上海大学博士学位论文，2010，大气细颗粒物有机质组成的变化规律及其在源解析中的应用)。