Jul 05, 2023
Задержка твердых частиц в листве и накопление токсичных микроэлементов шестью видами придорожных растений в субтропическом городе
Том 13 научных отчетов, номер статьи: 12831 (2023) Цитировать эту статью 222 Доступ к данным о показателях В качестве основного источника загрязнения воздуха твердые частицы (PM) и связанные с ними токсичные следы
Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 12831 (2023) Цитировать эту статью
222 доступа
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.