search
ruРусский
banner
Дом / Блог / Задержка твердых частиц в листве и накопление токсичных микроэлементов шестью видами придорожных растений в субтропическом городе
Блог
pageSearch
Последние новости

Задержка твердых частиц в листве и накопление токсичных микроэлементов шестью видами придорожных растений в субтропическом городе

Jun 26, 2023Jun 26, 2023

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 12831 (2023) Цитировать эту статью

211 Доступов

Подробности о метриках

Являясь основным источником загрязнения воздуха, твердые частицы (ТЧ) и связанные с ними токсичные микроэлементы представляют собой потенциально серьезную угрозу для здоровья человека и экологической безопасности. Как известно, растения могут снизить загрязнение воздуха твердыми частицами. Однако связь между ПМ разного размера и токсичными микроэлементами в лиственных ПМ до сих пор неясна. Данное исследование было проведено с целью изучения связи между ТЧ разных размеров (ТЧ2,5, ТЧ10, ТЧ>10) и токсичными микроэлементами (As, Al, Cu, Zn, Cd, Fe, Pb), а также корреляции между токсичными микроэлементы шести видов придорожных растений (Cinnamomumcamphora, Osmanthus fragrans, Magnolia grandiflora, Podocarpus macrophyllus, Loropetalum chinense var. Rubrum и Pittosporum tobira) в Чанше, провинция Хунань, Китай. Результаты показали, что P. macrophyllus обладает наибольшей способностью удерживать ТЧ, а C.camphora превосходно удерживает ТЧ2,5. Комбинацию P. macrophyllus и C.camphora настоятельно рекомендовалось высаживать в субтропическом городе для эффективного снижения выбросов твердых частиц. Токсичные микроэлементы, накапливаемые в внекорневых частицах, различались в зависимости от вида растений и размера частиц. Двусторонний дисперсионный анализ показал, что на большинство токсичных микроэлементов существенное влияние оказывают виды растений, размер твердых частиц и их взаимодействие (P <0,05). Кроме того, линейный регрессионный и корреляционный анализ дополнительно продемонстрировал гомологию наиболее токсичных микроэлементов в лиственных ТЧ, т.е. подтвердил, что растения являются предикторами источников ТЧ, а также мониторинг окружающей среды. Эти результаты способствуют контролю загрязнения городского воздуха и оптимизации конфигурации ландшафта.

Загрязнение атмосферы твердыми частицами (ТЧ) становится все более серьезным по мере усиления урбанизации и индустриализации, что представляет собой серьезную угрозу здоровью человека и экологической безопасности, поэтому оно привлекает большое внимание1,2,3,4,5. ТЧ – это вдыхаемые взвешенные в воздухе твердые частицы, которые можно классифицировать как ТЧ2,5 (менее или равный 2,5 мкм), ТЧ10 (более 2,5 мкм и менее 10 мкм) и ТЧ>10 (больше или равные 10 мкм) в зависимости от размера частиц6,7,8.

Придорожные растения могут удерживать твердые частицы в атмосфере и улучшать качество воздуха9,10,11,12. В последние годы исследователи сосредоточили внимание на механизмах удержания твердых частиц в растениях и факторах, влияющих на удержание твердых частиц. Что касается самого растения, то микроморфология поверхности листьев повлияла на способность удерживать ТЧ13,14. Последние исследования показали, что изменение микроклимата, вызванное испарением на поверхности листьев растений, оказало значительное влияние на удержание PM2,515. На способность растений удерживать ТЧ могут влиять схемы посадки и структуры трехмерной конфигурации16. Не менее важным было влияние метеорологических факторов на удержание ТЧ растениями, например, осадков и ветра17.

За исключением способности удерживать ТЧ, нельзя игнорировать роль растений в мониторинге окружающей среды18,19. Большое количество токсичных микроэлементов присутствует в атмосферных ТЧ20,21 а ТЧ, содержащие токсичные микроэлементы, могут перемещаться в другие экосистемы22, а затем обогащаться в организмах, тем самым ставя под угрозу их здоровье20. Следовательно, исследование токсичных микроэлементов в ТЧ имеет важное значение для оценки риска и мониторинга окружающей среды. Недавнее исследование показало, что ТЧ листьев растений могут существенно отражать состав токсичных микроэлементов в окружающей среде23. Тем не менее, по-прежнему существует большая путаница в отношении лиственных ТЧ и связанных с ними токсичных микроэлементов. Каков состав токсичных микроэлементов в ВЧ разного размера, сохраняемых растениями? Возможно ли, что виды растений воздействуют на ТЧ разного размера, чтобы сохранить токсичные микроэлементы? Кто определяет концентрацию токсичных микроэлементов в лиственных ПМ?

В этом исследовании были исследованы шесть придорожных растений в Чанше, провинция Хунань, типичном субтропическом городе Китая. Измерено содержание в их листьях ВМ в различных фракциях и связанных с ними токсичных микроэлементов. Мы также проанализировали связь между ТЧ разных размеров и токсичными микроэлементами, а также корреляцию между токсичными микроэлементами, что редко наблюдалось в предыдущих исследованиях. Задачи данного исследования заключались в том, чтобы (1) оценить способность различных растений удерживать твердые частицы разных фракций, а также токсичные микроэлементы, (2) проанализировать факторы, определяющие содержание токсичных микроэлементов во твердых частицах, и (3) выявить потенциальные связи между токсичными микроэлементами из твердых частиц. Наши результаты могут способствовать познанию способности обычных придорожных растений удерживать твердые частицы, токсичные микроэлементы и их потенциальные ассоциации в субтропической зоне. Одновременно наше исследование может обеспечить теоретическую основу для конфигурации растений в городских зеленых поясах и применения растений в экологическом мониторинге. Кроме того, наша работа может предоставить инновационные перспективы для изучения лиственных ПМ.

10 (3.5865 g/m2). PM2.5 accumulated on the leaf surface of C. camphora was the highest (0.4907 g/m2), which accounted for 91.85% of the total PM retention of C. camphora, while C. camphora had the lowest PM>10 retention (0.0160 g/m2), and it indicated that C. camphora was much more effective in accumulating fine particulate matter. Although O. fragrans had the lowest retention of total PM (0.3958 g/m2), PM2.5 retention of O. fragrans (0.2986 g/m2) was only lower than that of C. camphora, and significantly higher than that of P. macrophyllus (0.1174 g/m2), L. chinense var. rubrum (0.0254 g/m2), M. grandiflora (0.0101 g/m2) and P. tobira (0.0004 g/m2). PM2.5, PM10, and PM>10 on the leaf surface accounted for 75.43%, 17.60%, and 6.97% of the total PM retention of O. fragrans, which indicated that O. fragrans also was more effective in accumulating fine particulate matter./p>10. Different lowercase letters in the graph represent significant differences in the PM retention ability of tree species (P < 0.05)./p>10 among the six roadside plants, and there were significant differences in the Al, Cu, Zn, Fe, and Pb concentrations in foliar PM>10 between C. camphora and the other five plant species (P < 0.05). The highest Al, Zn, Cd, Fe, and As concentrations were found in foliar PM10 of P. tobira, which was significantly higher than the other five plant species (P < 0.05). For Al, Zn, Cd, and As, P. tobira had the highest concentration in foliar PM2.5 among the six roadside plants. The highest Fe concentration in foliar PM2.5 was observed in P. macrophyllus, which was significantly higher than C. camphora (P < 0.05)./p>10 (537,825 mg/kg) > PM10 (69,319 mg/kg) > PM2.5 (3506 mg/kg)] and O. fragrans [PM>10 (309,648 mg/kg) > PM10 (91,191 mg/kg) > PM2.5 (7293 mg/kg)] had the highest content of Al in PM>10; P. tobira [PM10 (324,958 mg/kg) > PM2.5 (81,472 mg/kg) > PM>10 (25,202 mg/kg)] had the highest content of Al in PM10; M. grandiflora [PM2.5 (64,998 mg/kg) > PM10 (25,893 mg/kg) > PM>10 (15,055 mg/kg)] and P. macrophyllus [PM2.5 (46,844 mg/kg) > PM10 (28,992 mg/kg) > PM>10 (20,169 mg/kg)] had the highest content of Al in PM2.5; and there were significant differences among the three particle sizes in the same plant species (P < 0.05), while the Al content of L. chinense var. rubrum had no significant difference among the three particle sizes (P > 0.05). The distribution of Cd and As in the particulate matter of different plant leaves showed almost complete consistency, as evidenced by the highest levels of PM>10 in C. camphora foliage, PM2.5 in M. grandiflora foliage, PM10 in P. tobira and L. chinense var. rubrum foliage, and the Cd and As concentrations of O. fragrans and P. macrophyllus showed no significant difference among the three particle sizes (P > 0.05) (Table S1)./p> 0.05). There was a highly significant effect of plant species on Zn in the particulate matter (P < 0.01)./p>10 retention (Fig. 3)./p> 0.05). However, the correlation between toxic trace elements was affected by particle size. Al and Cu were significantly correlated only at PM>10 (R = 0.780, P < 0.001), similarly for Al and Pb (R = 0.765, P < 0.001), Pb and Zn (R = 0.963, P < 0.001), Pb and Cd (R = 0.567, P < 0.05), and Pb and As (R = 0.629, P < 0.01). Fe and Al were not significantly correlated only at foliar PM2.5 (R = 0.308, P > 0.05), analogously for Cd and Cu (R = 0.073, P > 0.05), As and Cu (R = 0.119, P > 0.05), Fe and Cd (R = 0.260, P > 0.05), and Fe and As (R = 0.286, P > 0.05) (Fig. 4)./p>10 on C. camphora foliage in our study were higher than those in other particle-size particulate matter. Some plants are selective in the adsorption of particulate matter due to their leaf physicochemical factors, thus explaining why C. camphora has the worst PM>10 adsorption capacity but its ability to retain toxic trace elements is better43./p>10, PM10 and PM2.5 using the same procedure as above. Before and after each filtration, the microporous filter membrane was put in an oven at 60 °C31 and dried to a constant mass (two measurements ≤ 0.0002 g), and weighed on a balance with an accuracy of one ten-thousandth./p>

Предыдущий: РФА-анализ в поисках элементарного профиля отпечатков пальцев на юге Следующий: Рынок микроволновых систем пищеварения в 2023 г. Влияние технологических разработок на ведущие развивающиеся регионы до 2031 г.
Отправить запрос
Отправлять