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研究成果

Environmental Pollution——凝并效应:植物叶片上吸纳细颗粒物的新的机制

发布时间:2020-03-17 

摘要:凝并效应和干沉降的共同作用促使颗粒物高效的滞留在叶片上绝地求生竞猜网站-首页,有效的从大气环境中去除绝地求生竞猜网站-首页。

 

近年来绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页,亚微米颗粒物由于对人体健康危害大且难以从空气中去除绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页,受到了广泛关注绝地求生竞猜网站-首页。城市植物叶片被认为是净化颗粒物和减轻空气污染的重要器官,大量研究关注了不同植物的滞尘能力和水平绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页,但对于植物滞尘机制,特别是颗粒物从大气迁移到叶片表面时的粒径变化,却鲜有报道。

刘春江教授团队近期对亚微米颗粒物(粒径介于0.1-1μm)在植物叶片上的粒径变化进行了量化表征绝地求生竞猜网站-首页,利用模拟滞尘实验,首次提出亚微米颗粒物从大气迁移到叶片表面的过程中绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页,粒径显著增长绝地求生竞猜网站-首页,即发生了“凝并效应”:平均粒径从发射时的0.48微米,增大至叶面上的3.40-3.70微米绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页,亚微米颗粒物数量占比从95%下降至不足20%绝地求生竞猜网站-首页。该项成果于2020年2月正式发表于环境科学领域重要期刊Environmental Pollution(IF=5.714)上。

 

 

原文来源:Yin S, Lyu J, Zhang X, et al. Coagulation effect of aero submicron particles on plant leaves: Measuring methods and potential mechanisms[J]. Environmental Pollution, 2020,257: 113611. https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.113611

 

主要结果:

基于扫脱-再悬浮方法的叶面颗粒物粒径分布:

颗粒物从大气转移到叶片上后绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页,分布明显向大粒径处移动绝地求生竞猜网站-首页,在5μm绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页、10μm绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页、20μm三处达到了质量浓度峰值。 

 

 

 

基于X射线显微镜法的叶面颗粒物粒径分布:

 

 

在各介质中的凝并效应指标绝地求生竞猜网站-首页。上图为颗粒物不同粒径段占比绝地求生竞猜网站-首页,1μm~2.5μm微米颗粒物数量占比由在大气中发射时的80%左右绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页,降低到在叶面上的37%绝地求生竞猜网站-首页,小颗粒显著地向大粒径转化绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页;下图为颗粒物平均粒径绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页,颗粒物平均粒径由0.48μm绝地求生竞猜网站-首页,增长到3.70μm左右绝地求生竞猜网站-首页。

 

讨论:

两种测定方法的比较研究:

经过对叶片上微米级颗粒物分段占比和平均粒径两项凝并指标的检验绝地求生竞猜网站-首页,发现两种方法测得的结果无显著性差异绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页,因此本研究科学有效的证实了颗粒物的凝并效应的存在绝地求生竞猜网站-首页,且开发的两种测定方法均可广泛应用在凝并效应的量化中。

X射线显微镜下的模拟滞尘后的叶片

 

凝并效应的作用机理:

过往植物滞尘研究着眼于干沉降这一过程绝地求生竞猜网站-首页,但本研究发现凝并效应也是植物滞留颗粒物的重要机制。叶片边界层的气流运动与大气不同,较小尺寸的颗?绝地求生竞猜网站-首页;崾艿狡鞅浠母扇?绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页,在边界层中碰撞绝地求生竞猜网站-首页、粘附绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页,从而表现出凝并效应绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页。凝并效应使颗粒物粒径增大绝地求生竞猜网站-首页,可加速干沉降过程绝地求生竞猜网站-首页;而已经通过干沉降滞留在叶片上的颗粒也受到叶片特性的影响绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页,进一步促使小颗粒在大颗粒表面发生凝并绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页。因此绝地求生竞猜网站-首页,对于亚微米颗粒物来说,干沉降和凝并其实是滞尘过程中同时发生绝地求生竞猜网站-首页、相互作用的两步,两者共同作用促使颗粒物高效的滞留在叶片上绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页,有效的从大气环境中去除。

 

这一发现补充和深化了植物叶片滞尘机理绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页,为进一步研究凝并的影响因素奠定了基础绝地求生竞猜网站-首页。由于凝并效应的强弱影响不同树种的颗粒物去除能力绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页,因此在燃煤源绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页、冶金化工源、道路等颗粒物污染源附近绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页,可以将凝并效应纳入考量绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页绝地求生竞猜网站-首页,优化树种选择绝地求生竞猜网站-首页,更加科学的进行植物配置。

 

上海交通大学农业与生物学院副教授殷杉和硕士生吕俊瑶为本文共同第一作者绝地求生竞猜网站-首页,通讯作者为刘春江教授。本研究得到国家自然科学基金绝地求生竞猜网站-首页、国家重点研发计划以及上海市绿化和市容管理局科研项目的支持绝地求生竞猜网站-首页。

 

文章原文https://doi.org/10.1016/j.envpol.2019.113611

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