Bu içeriği görüntülemek için JoVE aboneliğiniz gereklidir. Giriş yapın veya ücretsiz denemenizi bugün başlatın.

Yöntem makalesi

Ağaç partiküler madde kaldırma yeteneklerini değerlendirmek bırakır

6.1K görüntülenme

⸱

DOI:

10.3791/58026

⸱

7 Ekim 2018

 ,  ,  ,  ,  ,  ,  , 
1Key Laboratory of Silviculture and Conservation of Ministry of Education, Beijing Forestry University, 2School of Environment, Key Laboratory for Yellow River and Huai River Water Environment and Pollution Control, Ministry of Education, Henan Key Laboratory for Environmental Pollution Control, Henan Normal University

* These authors contributed equally

Bu makalede

Özet

Ultrasonik Temizleme yöntemi PM konvansiyonel temizlik yöntemleri tarafından (sadece temizlik su veya su temizleme artı temizlik fırça) eluted sonra yaprak yüzeylerde muhafaza partiküler madde (PM) elute uygulandı. Metodoloji PM saklama kapasitesi yaprakların tahmin doğruluğunu geliştirmek için yardımcı olabilir.

Özet

Konvansiyonel temizlik yöntemleri üzerinde (su temizleme (WC) + (M.Ö.) temizlik fırça) bağlı olarak, bu çalışmada (UC) Ultrasonik Temizleme etkisi yaprak yüzeylerde muhafaza çeşitli büyüklükteki partiküler madde (PM) toplama değerlendirilir. Biz daha fazla yaprakları PM ortam havası kantitatif kaldırmak için kentsel ağaçlar yeteneklerini değerlendirmek için yardımcı olacak çeşitli büyüklükteki PM için saklama verimliliğini karakterize.

Üç geniş yapraklı ağaç türleri (Ginkgo biloba, sofora japonica ve Salix babylonica) ve iki needleleaf ağaç türleri (Pinus tabuliformis ve Sabina chinensis) araştırma nesneler olarak alarak, yaprak edildi 4 gün (kısa PM saklama dönemi) ve 14 gün (uzun PM saklama dönemi) sonra en son yağış toplanan. Yaprak yüzeylerde muhafaza PM sırayla WC, M.Ö. ve UC aracılığıyla toplanan. Sonra saklama verimliliği yaprak (AEyaprak) kolayca çıkarılabilir PM (ERP), zor Kaldır (DRP) ve tamamen çıkarılabilir (TRP), dahil olmak üzere çeşitli büyüklükteki PM üç tür için hesaplanır. Sadece yaklaşık % 23-45 üzerinde muhafaza PM bırakır toplam % kapalı temizlenmiş ve WC tarafından toplanan. Yaprakları WC + BC temizlendi, küçümseme PM saklama kapasitesi farklı ağaç türlerinin % 29-%46 için çeşitli büyüklükteki yatak Almost aralıktaki UC WC + BC için takıma Eğer tüm PM yapraklarda muhafaza kaldırılmış olabilir oldu.

UC konvansiyonel temizlik yöntemleri sonra tamamlanmaktadır, sonuç olarak, yaprak yüzeylerde daha fazla PM eluted toplanan ve olmak. Bu çalışmada geliştirilen yordam PM kaldırma yetenekleri farklı ağaç türlerinin değerlendirmek için kullanılabilir.

Giriş

Ortam havası PM kaldırmak için yeteneklerini farklı ağaç türlerinin yaprak yüzeylerde muhafaza PM kitle miktarının ile tespit edilebilir. Bu hedefe ulaşmak için çıkarma yöntemi1,2, membran filtre Yöntem3,4,5ve partikül boyut analiz6 ile birleştiğinde elüsyon ağırlığında yöntemi olmuştur kantitatif PM2.5 kitle tahmin etmek için uygulanan (çap ≤ 2.5 µm), PM10 (çap ≤ 10 µm) veya yapraklarda muhafaza toplam askıya alınan parçacık (TSP). Ancak, bu yöntemlerin doğruluğu temelde yaprak yüzeylerde muhafaza PM toplama performanslarını bağlıdır. Şu anda ilgili çalışmalarda sık sık kullanılan yöntem temizlik geleneksel yaprak içerir bir veya iki adım, yani sadece yıkama su (emmek ve yaprakları deiyonize su kullanarak durulayın)3,7 veya5, fırçalama artı 8 , 9. ancak, bazı çalışmalar10,11 PM yaprak yüzeylerde tamamen konvansiyonel temizleme yöntemi tarafından eluted değil olduğunu göstermiştir. Ultrasonik Temizleme yüksek hızlı, kaliteli ve nesnenin yüzeyinin az hasar avantajları olduğu gibi karmaşık microstructures ile yaprak yüzeylerde muhafaza PM toplamak için kullanılmak üzere büyük bir potansiyele sahiptir. Şu anda, Ultrasonik Temizleme yaprak yüzeylerde muhafaza PM toplamak için bazı çalışmalarda uygulanmış (yani, yaprakları deiyonize su koymak ve ultrasonik temizleyici am elute kullanmak)12,13. Ancak, bu yöntem yalnızca bir yaprak Ultrasonik Temizleme PM yaprak yüzeyler arasında toplama üzerinde olumlu bir etkiye sahiptir ve onun en iyi işletim parametrelerini de net değildir bilinen değil iken yöntemi, temizlik ek olarak kullanılır. Eğer uygun bir ultrasonik temizleme prosedürü konvansiyonel temizleme yöntemi11 için takıma Ginkgo biloba yaprak yüzeyinde muhafaza PM tamamen yaprak yüzeylere zarar vermeden eluted ki bizim önceki araştırmalar göstermiştir . Ancak, istikrar ve ultrasonik temizleme genel uygulanabilirliği parametreleri (ultrasonik güç, zaman ve diğer bilgileri) farklı bitki türleri farklı toz saklama dönemi yaşıyor hala belli değil.

Şu anda, PM2.5, PM10veya birim yaprak alan üzerinde çay kaşığı kitle PM ortam havası14,15kaldırmak için farklı ağaç türlerinin yeteneklerini değerlendirmek için sık sık kullanılmıştır. Doğal koşul altında yaprak yüzeylerde muhafaza PM iki bölüme ayrılır: ilk bölümü yaprakları rüzgar etkileri nedeniyle kapalı düşebilir PM ve diğer bölümü sıkıca yaprak yapıştırılır PM ise yağış, yüzeyler ve ea olamaz sily yağış tarafından yıkanmış. Ancak, birkaç çalışmalar PM her iki tür kitle yaprak yüzeyler üzerinde odaklanmıştır. Buna ek olarak, PM saklama dönemi farklı çalışmalarda yaprakların çok farklı. Böylece, bu çalışmaların sonuçları karşılaştırılabilir birim yaprak alanı üzerinde muhafaza PM kitle ağaçlar16PM kaldırma yeteneklerini değerlendirmek için kabul edilen Eğer fakir olacak. Sonuç olarak, PM saklama verimliliği (birim yaprak alan birim zamanda ücret üzerinde muhafaza PM kütlesi), alternatif olarak, kentsel ağaçlar5,17am arıtma etkilerini değerlendirmek için önerilmiş. Genel olarak, hala bu konuda araştırma eksikliği olduğunu. Metodolojik temel ve veri PM kaldırma yetenekleri farklı ağaç türlerinin doğru bir şekilde değerlendirmek için destek sağlamak farklı ağaç türünün ilgili çalışmalar yürütmek son derece gereklidir.

Burada, üç geniş yapraklı ağaç türleri (G. biloba, sofora japonicave Salix babylonica) ve iki needleleaf ağaç türleri (Pinus tabuliformis ve Sabina chinensis) kendi PM kaldırma değerlendirmek için seçilmiş yeteneklerini iki PM saklama dönemi. Xitucheng ağır kirliliği Pekin ile bir alanda bulunan Park (39.97 ° N 116.36 ° E), yaprak örnekleme yerdi. Bu çalışmada üç belirli hedefleri idi: (1) farklı yaprak yapraklarda, (2) üzerinde ultrasonik temizleme etkisi doğrulamak için PM eluting içinde yöntemleri (su (WC) temizlik, temizleme fırçası (M.Ö.) ve ultrasonik (UC) temizlik) Temizleme etkinliğini değerlendirmek için PM, eluting ve (3) farklı ağaç türleri am1, PM2.5PM5PM10ve çay kaşığı saklama verimliliğini değerlendirmek için.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Protokol

1. yaprak toplama, elüsyon ve kütle ölçümü: PM

  1. Beş sağlıklı bireysel ağaçlar (Yani, beş çoğaltır) meme yükseklikte benzer çapı ile her ağaç türlerinin seçin. Dört büyük dalları rastgele orta gölgelik katmanındaki dış çardağın dört yönden toplamak ve tüm bozulmamış yaprakları kesti.
    Not: Tüm bitkilerin yaprak örnekleme için yakından bir greening Şerit uzunluğu ve genişliği yaklaşık 250 ve 60 m, sırasıyla, bu ağaçlar çevre koşulları (rüzgar, ışık ve yağmur) benzer olduğundan emin olmak için yer almalıdır. İletişim kuralında kullanılan yaprakları 15 Ekim (kısa toz saklama (SDR) dönemi) ve 25 Ekim (uzun toz saklama (LDR) dönemi) üzerinde 4 ile 14 gün sonra son yağış (> 15 mm), sırasıyla idi 2014 yılında toplanmıştır. 26 (PM2.5), 57 (PM10) ve 111 (PM2.5), kısa ve uzun toz saklama dönemi (Yani, son yağış ve yaprak örnekleme zamanı arasındaki süre) deneyimiz altında pm düzeyleri ortalama olduğunu 160 µg/m3 (PM10), anılan sıraya göre.
    1. Örneklenen yaprakları etiketli Vana torbalara yerleştirin ve hemen laboratuvar çanta taşıma. Yaprak örnekleri buzdolabında saklayın.
  2. Yıkama ve kadehler 80 ° C fırında kuru. Kadehler oda sıcaklığına ve nem equilibrate ve boş şişeler (W1) ağırlığında.
  3. Rastgele bir miktar yaprak yaprak örnekleri seçin ve yaprakları bir 1000 mL kabı (a kabı) koydu.
    Not: Bütün yaprakları tamamen suya dalmış ve doğru bir şekilde tartılması için yeterli ağırlığı eluted toz garantisini 2000 cm2hakkında yaprak alandır.
  4. 270 mL deiyonize su kabı A ekleyin ve su yapraklarda tamamen bırakın.
    1. 60 su karıştırın s tek bir yönde bir cam çubuk ile (frekans: bir döndürme için 2 saniye). Daha sonra eluent üç 100 mL küçük şişeler dökün (ölçek kabı bir) eşit.
    2. Yapraklarını ince uçlu sıkmak şişe kullanarak 30 mL deiyonize su ile yıkayın ve 1000 mL kabı (ölçek B) yıkanmış yapraklarını aktarın. Eluent üç 100 mL küçük kabı dökün (ölçek kabı bir) eşit.
  5. 270 mL deiyonize su kabı B ekleyin ve tekrar yapraklarını suda bırakın. O zaman bir naylon fırça (düz ince plastik plaka üzerine yerleştirerek) yaprak yüzeyi deiyonize su ile fırçalayın ve mikroyapı yaprak yüzeyi yok önlemek için kullanın. Eluent üç 100 mL küçük şişeler (ölçek b) dökün.
    1. Yapraklarını ince ucu ile 30 mL deiyonize su ile squeezable şişe kullanarak yıkayın ve yaprakları bir 1000 mL kabı (ölçek kabı C) aktarın. Eluent üç 100 mL küçük kabı (ölçek b) dökün.
  6. 270 mL deiyonize su kabı C-ekleyin ve tekrar yapraklarını suda bırakın.
    1. Cam kap Ultrasonik Temizleme makinesi koymak. 500 W, 3 dk ve yaprakları için 10 min için temiz geniş yapraklı ve needleleaf ağaç türlerinin bir ultrasonik güç sırasıyla kullanarak. Tek yönde yaprakları bir cam çubuk ile karıştırın (frekans: 2 saniye için bir daire) aynı anda.
    2. Squeezable şişe 30 mL deiyonize su ile iyi uç ile kullanarak yaprak yıkama ve eluent üç 100 mL küçük şişeler (ölçek kabı c) dökün.
  7. Temiz filtre kağıt parçası kapak (çapı = 11 cm, alan 94.99 cm2=) her kabı (a, b, c) Tarih ve 80 ° C fırında kadehler kadehler kütlesi sürekli hale gelinceye kadar yaklaşık 5 gün boyunca kuru.
    1. Kadehler sıcaklık ve nem 30 dk için equilibrate için bir denge odası içine koyun ve her 100 mL şişeler (W2) kütlesi ağırlığında. W2-W1temizlik her adım tarafından eluted PM kitle hesaplamak.

2. ölçüm PM boyutu dağıtım ve yaprak alanı

  1. 50 mL deiyonize su ağırlığını her kabı (a, b, c) için yukarıda belirtilen ekleyin ve Başbakanın deiyonize suyla çekilmesini kadar bir ultrasonik temizleme makinesi 30 dk için bu şişeler yer.
  2. Farklı temizleme adımları tarafından eluted PM boyutu dağılımı ölçmek ve süpernatant kabı (a, b, c) lazer taneciklik araç olarak ekleyin.
    1. Farklı boyutta parçacıkların kütle yüzdeleri (Q) olarak ölçülen hacim yüzdeleri varsayıyorum. Temizlik her adım (1) denklemi tarafından eluted farklı boyutta parçacıkların oranını hesaplamak:
      figure-protocol-1(1)
      Burada Pi, j yaprak yüzeyler arasında temizlik adım beneluted j çapı sınıf içindeki parçacıkların kütle oranı (%) gösterir; Ben W temizlik adım beneluted tüm ölçekli parçacıklar toplam kütlesi (g) temsil eder; Qi, j j çapı sınıf temizlik adım beneluted toplam PM kitle içindeki parçacıkların kütle yüzdesi (%) temsil eder; ben temizlik (Yani, WC, BC ve UC); adımdır ve j d ≤ 1 µm (PM1) kuruldu, çapı Sınıf 1 < d ≤ 2.5 µm (PM1-2,5), 2,5 < d ≤ 5 µm (PM2.5-5), 5 < d ≤ 10 µm (PM5-10), d > 10 µm (am> 10) da çalışmanın içinde.
  3. Yaymak yaprakları plastik üzerine kurulu ve yaprakları ile yüksek kaliteli scanner tarama. Otomatik görüntü analiz yazılımı yüzey alanı ve yaprakların öngörülen alanı tahmin etmek için kullanın.
    Not: Protokol burada duraklatılmış.

3. veri sunumu ve analiz

  1. ERP ve WC + BC tarafından eluted DRP toplamı olarak toplam çıkarılabilir partiküler madde (TRP) hesaplamak + UC.
  2. Farklı toz saklama dönemi altında am am farklı temizleme adımları tarafından (Yani, WC, BC ve UC) eluted karşılık gelen çapı sınıf içindeki kitle toplamı olarak yapraklarda muhafaza specificdiameter sınıf içindeki toplam kitle hesaplamak.
    1. Bu veri ve yaprak alanı veri kullanma, saklama verimliliği (AEyaprak) Denklem (2) kullanarak birimi yaprak yüzey alanı üzerinde çeşitli büyüklükteki parçacıkların Hesapla:
      figure-protocol-2(2)
      LZj ve SZj birim yaprak alanı LDR ve SDR, altında sırasıyla muhafaza j çapı sınıf içindeki parçacıkların kütle (g) olduğu; LT ve ST LDR ve SDR, gün sayıları sırasıyla vardır.
  3. SPSS yazılımı ile tüm istatistiksel analizler yapmak.
    1. Kolmogorov-Smirnov sınaması ve Levene testi ANOVA varsayımlar normal ve farkları, polimerlerin sırasıyla, farklı boyutta parçacıkların ve PM saklama kapasitesi veri elüsyon yüzdeleri için doğrulamak için kullanın.
    2. Tek yönlü ANOVA farklı temizleme adımları altında çeşitli toz saklama dönemi farklı boyutta parçacıkların elüsyon yüzdeleri etkilerini araştırmak için geçerlidir. Duncan'ın test kullanın (P = 0,05) farklı temizleme adımları arasında önemli farklılıklar tespit etmek için.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Sonuçlar

Yaprak yüzeylerde muhafaza PM doğal koşullarda iki türü var. Başbakanın kolayca tarafından yağış düşer ve rüzgar doğal koşullar altında kolayca çıkarılabilir partiküler madde (ERP) tanımlanır. Bu tür bir PM Bu çalışmada WC tarafından eluted PM tarafından temsil edildi. Sıkı bir şekilde yaprak bağlı kalır PM yüzeyler ve kolayca m.ö. yılında yıkanması değil ve UC kaldır zor partiküler madde (DRP) tanımlanır. AM bu tür doğal yağış ve rüzgar tarafından eluted olamaz.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Tartışma

Doğru ve uygun yaprak yüzeylerde muhafaza am am kaldırma yetenekleri farklı ağaç türlerinin değerlendirmek için temel oluşur. Ancak, geleneksel temizleme yöntemi (WC ya da artı BC) elektron mikroskobu10tarayarak teyit toz yaprak yüzeylerde tamamen kaldıramazsınız. Bu daha da açıkça da çalışmanın tarafından gösterilmiştir (Şekil 1, resim 2, Şekil 3, Şekil 4ve

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Açıklamalar

Yazarlar ifşa gerek yok.

Teşekkürler

Bu eser orta üniversiteler (2017ZY21) ve Ulusal Doğa Bilimleri Vakfı Çin (21607038) için temel araştırma fonu tarafından desteklenmiştir.

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Malzemeler

Bu makalede kullanılan malzemelerin listesi
AdŞirketKatalog numarasıYorumlar
MSA2258-1CE-DU on bininci ölçekSartorius Scientific Instruments (Beijing) Co., Ltd.MSA2258-1CE-DUhassasiyeti: 0.01 mg
IS13320 lazer taneciklik cihazıBeckman Coulter, Brea, ABDIS13320çalışma koşulları: sıvı/güç numuneleri; partikül boyutu ölçüm aralığı: 0.017-2000 &MU; m
Epson Twain Pro yüksek kaliteli tarayıcıSeiko Epson, Nagano, Japonyaexpression1680
Otomatik görüntü analiz yazılımı WinRHIZORegent Instruments Inc., Quebec, KanadaWinRHIZO Pro 2013a

Kaynaklar

  1. 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).
  2. 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).
  3. Dzierzanowski, K., Gawroński, S. W. Use of trees for reducing particulate matter pollution in air. Challenges of Modern Technology. 2, 69-73 (2011).
  4. 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).
  5. 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).
  6. 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).
  7. Zhang, F. Studies on the Existing Shrubs of the Road in Changchun and the Dust Retention Capacity of the Three Shrubs. Jilin Agricultural University. , Changchun. (2013).
  8. Beckett, K. P., Freer-Smith, P., Taylor, G. Effective tree species for local air-quality management. Journal of Arboriculture. 163, 12-19 (2000).
  9. 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).
  10. 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).
  11. 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).
  12. Chen, W., et al. Dust absorption effect of urban conifers in Northeast China. Chinese. Journal of Applied Ecology. 14 (12), 2113-2116 (2003).
  13. Li, H., Yang, S. L. Changes of suspended particulates adhering to salt marsh plants. Acta Oceanolo Giga Sinica. 32 (1), 114-119 (2010).
  14. 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).
  15. 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).
  16. 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).
  17. 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).
  18. 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).

Erişim kısıtlı. Bu içeriği görüntülemek için lütfen giriş yapın veya deneme sürümünü başlatın.

Yeniden basım ve izinler

Etiketler

Ağaç Yaprağı AnaliziUltrasonik TemizlemeSu ile TemizlemeFırça ile TemizlemePM Tutma VerimliliğiYaprak Yüzey AlanıParçacık Boyutu DağılımıKentsel Ağaç TürleriTemizleme Yöntemi Karşılaştırması
Ağaç partiküler madde kaldırma yeteneklerini değerlendirmek bırakır
Bize Ulaşın
Kütüphaneye Öner

Gizlilik

Kullanım Koşulları

Politikalar

Telif Hakkı © 2026 MyJoVE Corporation. Tüm hakları saklıdır.