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植物与大气污染的防治对策

2022-11-27武云飞刘向娜李雅娟

安阳工学院学报 2022年4期
关键词:一氧化碳二氧化硫抗性

武云飞, 刘向娜,李雅娟

(安阳市三角湖公园管理站,河南 安阳 455000)

近年来,伴随着我国城市化发展进程的不断加快,恶化的城市空气质量给经济发展和人民生活带来了严重威胁。我国已是世界少数大气污染最严重的国家之一,面临的污染形势异常严峻,防治任务艰巨,任重而道远[1]。如何防止城市大气污染,减轻其危害的影响,是每一个建设者都要面临的重要课题。

1 大气污染的现状

近年来,我国大气污染物排放总量呈逐年降低态势,部分污染较严重的城市空气质量有所好转,环境质量劣三级城市比例下降,但空气质量达到二级标准城市的比例也在减少,污染仍然很严重。中国大气污染的主要来源是生活和生产用煤,主要污染物是颗粒物和SO2。颗粒物是影响中国城市空气质量的主要污染物,SO2污染也保持在较高水平。老问题还远没解决,新环境污染问题接踵而来。随着机动车辆迅猛增加,中国部分城市的大气污染特征正在由烟煤型向汽车尾气型转变,NO、CO呈加重趋势,有些城市已出现光化学烟雾现象,全国形成华中、西南、华东、华南多个酸雨区,多地出现雾霾天气、沙尘暴天气[2]。

1.1 大气污染的主要危害

大气污染物主要包含PM2.5、硫酸根离子(SO42-)、硝酸根离子(NO3-)、VOCs、臭氧等,不仅会对生态环境造成严重危害,还会威胁到人类身体健康,加剧治理成本,阻碍经济发展。随着经济发展,人口与产业较为密集的城市地区大气污染问题越来越严重,肆意焚烧垃圾秸秆所产生的烟尘、汽车排放尾气以及工业企业在生产研发过程中由于处理不当所泄露的氮氧化合物等共同构成了大气污染物。

1.2 大气污染的来源

人类在生产和生活活动中向大气排出的、或使大气产生的有害气体有数十种,主要包括一氧化碳(CO)、二氧化硫(SO2)及二氧化氮(NO2),根据源头进行分类如下:

①燃料。煤、石油这类高碳能源的燃烧会产生大量含碳氮硫的有害气体,比如火力发电厂、钢铁厂等在生产过程中会产生二氧化硫、二氧化氮等有害气体。

②工业废气。在工业企业的生产过程中会产生大量一氧化碳、二氧化硫等有害气体,若不经处理直接排放,将降低空气质量,比如冶金、电镀、喷漆等行业在研发生产过程中会产生大量酸气、有机废气和重金属,形成酸雨、酸泥等污染物危害环境。

③交通尾气,比如黑烟车的上路会加剧大气污染。

④秸秆等生物质的燃烧。秸秆等燃烧会产生温室气体二氧化碳,如燃烧不充分,也会产生一氧化碳等有害气体,加重环境污染,影响人体健康。

2 有害气体的危害。

受一氧化碳污染影响最大的是人类的身体健康。人体通过呼吸将空气中的一氧化碳吸入体内后,与血液中的血红蛋白结合,形成碳氧血红蛋白,导致人体各项组织由于供氧不足而坏死,尤其会影响人体的神经系统,严重者甚至会造成生命危险。

二氧化硫能够导致酸雨,酸雨由于其自身的腐蚀性,很容易对地面的各类生物及物质造成破坏,导致严重的经济损失。另外,二氧化硫同样也会伤害到人体健康,由于二氧化硫与水的亲和力较高,其进入人体后,极易生成亚硫酸、硫酸等腐蚀性物质,严重刺激人类呼吸道甚至发生灼伤。二氧化硫进入人体内环境后,破坏内环境平衡,增加患病风险,甚至会损坏肝脏,抑制机体免疫力[3]。

二氧化氮在大气中与自由基离子发生氧化作用生成硝酸根离子(NO3-),进而导致PM2.5的产生,降低空气质量。另外,二氧化氮随着雨水进入土壤后,会导致土壤酸碱失衡,土地进而贫瘠化,降低作物产量。如果二氧化氮进入到人体则会导致呼吸困难、咳嗽等状况,甚至引起哮喘,危害人体生命健康。

3 对污染气体抗性强的植物及其降解污染气体的对策

鉴于大气污染问题愈发严重,传统的污染治理手段存在着效率低、安全性差、治理效果不显著等缺点,生物技术防治大气污染具有很好的潜在应用价值。通过植物来吸收大气污染成分,提高大气循环效率,使空气得到净化。部分植物的叶片气孔具有抗污作用,它能够将空气中有害气体吸收,转化为无毒性物质储存在植物细胞中以积累有机物[4]。因此,园林绿化能够起到净化空气的作用,以达到改善空气质量,优化人居环境的目的。本文主要围绕植物对有害气体一氧化碳、二氧化硫及二氧化氮的防治对策进行简要阐述。

3.1 园林绿化中对大气污染抗性强的植物

工业生产、人类生活等过程会产生污染性气体,但是部分树木能吸收一氧化碳、二氧化硫及其他有害气体,有助于净化空气,优化环境,且绿色植物的光合作用会吸收空气中的二氧化碳,降低大气中温室气体含量,减轻温室效应。

①对一氧化碳污染抗性较强的植物。吊兰的光合作用能力较强,不论光照强弱,均能够进行光合作用,基本全天24小时不间断释放氧气,同时能够有效地吸收一氧化碳等有害气体。橡皮树生命力顽强,可以将二手烟中的有害气体高效吸收,净化室内空气。

②对二氧化硫污染抗性较强的植物。如石竹又被称为洛阳花,对二氧化硫吸收能力较强。芦荟能够保持常绿,可以吸收异味,作用时间长,达到降低空气中二氧化硫含量的目的。刺槐,属落叶乔木,枝上有刺,对二氧化硫、氯气、光化学烟雾等的抗性都较强,还有较强的吸收铅蒸气的能力。此外,比较常见的还有菊花、石榴、丁香、百合、杨梅、银杏、白皮松、龙柏、日本柳杉、粗榧、毛白杨、垂柳、迎春花、十大功劳、油茶、青桐、泡桐、法国冬青、八角金盘等植物对二氧化硫污染表现出较强的抗性。

③对烟尘抗性较强的植物。龟背竹,叶片宽大,有很强的滞尘能力,能吸附微小的尘粒。散尾葵会蒸发很多水汽,提高室内空气湿度,湿度增加后,漂浮在空气中的细小尘埃就会遇湿而落。文竹可以释放出具有挥发性的芳香油,可以抑制细菌繁殖,杀菌除尘,还能减少感冒、咳嗽等疾病的传染。非洲茉莉叶片厚实翠绿,会产生会挥发性的油类物质,具有显著的杀菌除尘作用。

3.2 对污染气体抗性强的植物特点

①叶片的结构对有害气体进入植物起阻碍作用,叶片一般较厚,其中起到减少水分蒸发作用的蜡层也成为阻挡有害气体的一道屏障。另外,叶片背面气孔周围有绒毛以过滤气孔吸收的气体。因此,叶背多毛的植物一般对有害气体的抗性强。

②具有抵御有害气体的生理特性。一些植物既能吸收大量有害气体,又不对自身造成危害。有些植物会控制气孔开合,当空气中污染气体含量较高时,气孔会自动关闭以减少吸收有害气体,提高其自身抗性。

③具有较强的生命力。一些生长在污染源附近的植物虽然容易遭受污染物的侵害,但其通过光合作用生产有机物能力较强,即使在大气污染严重的环境中,它们仍然能够顽强生长。

3.3 植物对大气污染的净化

①吸收与吸附。植物根系可以通过不断扩散增加对土壤中污染物的吸收,随着根系越来越发达,其吸污能力也越来越强;部分有害气体能够被植物的叶面气孔所吸收,并且吸收量与气体湿度呈正相关[5]。

同时,植物叶表面不平或多茸毛、树干凹凸不平、分泌黏性油脂及汁液,能吸附大量飘尘。植物滞尘量与树冠的大小、叶片疏密度、叶片形态结构、叶面粗糙程度等有关,所以不同植物滞尘量不尽相同。一般来说,叶片宽大、平展、硬挺不易抖动、叶面粗糙的植物能吸附大量的粉尘。同一树种树木吸滞粉尘能力与叶量呈正相关,夏季叶量最多,吸尘力最强;冬季叶量少,甚至落叶,吸尘力弱。另外,居住区墙面若有立体绿化,室内空气含尘量将减少22%。

②代谢降解。植物能够利用自身的酶类物质来加快污染物的分解代谢,达到净化大气的目的。植物将其吸收的有毒气体分解为没有毒性的中间代谢物储存在植物中,成为植物体的一部分。例如二氧化硫的净化过程,由于植物叶片会附着一些大颗粒污染物,会吸附空气中的部分二氧化硫,植物细胞还能将吸收的二氧化硫降解为硫酸盐,为植物生长提供硫元素。

③植物转化和同化。通常植物将有机污染物经过植物的转化作用后,会被隔离在液泡中,因此植物在转化污染物的同时也可以避免污染物对自身的危害。植物同化是指植物通过气孔将含有某些元素的污染物吸入体内,而这些元素是对植物生长起促进作用的,并参与生理过程,以有机化合物的形式储存在植物体内,对自身生长起到促进作用。虽然CO2、SO2、NO2等属于大气污染物,但同时又含有植物所需营养元素,植物将其吸入体内并参与代谢,最终形成有机物供自身利用[6]。

4 展望

防治大气污染,保障公众健康,推进生态文明建设,促进社会可持续发展,已经成为人们的共识。而大力推进城市园林绿化,最大限度发挥植物的生态效应,无疑是防治大气污染,推进生态文明建设的最佳途径。随着生态文明建设的大发展,坚信植物在大气污染防治,改善人居环境方面必将发挥愈来愈重要的作用。

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