تقييم قدرات إزالة الجسيمات من شجرة يترك

Jinqiang Liu; Ruina Zhang; Huanhuan Liu; Jie Duan; Jia Kang; Zemin Guo; Benye Xi; Zhiguo Cao

doi:10.3791/58026

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

Summary

وطبقت طريقة التنظيف بالموجات فوق الصوتية الوت الجسيمية (م) الإبقاء على أسطح أوراق بعد أن كان التيد بعد الظهر بالطرق التقليدية التنظيف (تنظيف فقط المياه أو تنظيف المياه بالإضافة إلى فرشاة تنظيف). المنهجية يمكن أن تساعد على تحسين دقة تقدير للقدرة على الاحتفاظ بعد الظهر أوراق.

Abstract

تستند إلى أساليب التنظيف التقليدية (مياه التنظيف (ك) + فرشاة تنظيف (قبل الميلاد))، هذه الدراسة تقييم تأثير التنظيف بالموجات فوق الصوتية (UC) على جمع مختلف حجم الجسيمات (م) الإبقاء على أسطح أوراق. ونحن كذلك تتسم كفاءة الاحتفاظ بأوراق إلى الساعة الحجم المختلفة، مما سيساعد على تقييم قدرات الأشجار الحضرية لإزالة الساعة من الهواء المحيط كمياً.

أخذ ثلاثة أنواع الأشجار عريضة الأوراق (الجنكةو يم صفورا، و صفصاف بابلي) وهما نيدليليف أنواع الأشجار (تابوليفورميس صنوبر و سابينا chinensis) ككائنات البحوث، وكانت عينات نبات جمعت 4 أيام (فترة الاستبقاء م قصيرة) و 14 يوما (فترة الاستبقاء بعد الظهر طويلة) بعد هطول الأمطار الأخيرة. الساعة الإبقاء على أسطح أوراق تم جمعها عن طريق مرحاض، قبل الميلاد، وجامعة كاليفورنيا في التسلسل. ثم، والاحتفاظ بالكفاءات ليترك (AE_ليف) لثلاثة أنواع من الساعة الحجم المختلفة، بما في ذلك التخزين القابلة للإزالة بسهولة بعد الظهر (ERP)، صعوبة إزالة الساعة (DRP)، والقابلة للإزالة تماما بعد الظهر (الحزب)، حسبت. يمكن تنظيف قبالة فقط حوالي 23%-45% مجموع يترك م الإبقاء على وتجمعها مرحاض. عندما تم تنظيف الأوراق عن طريق مرحاض + قبل الميلاد، كان تقدير القدرة على الاحتفاظ بعد الظهر أنواع الأشجار المختلفة في النطاق من 46%-29% لمختلف الحجم تقريبا مساء كل م الاحتفاظ بأوراق يمكن إزالتها إذا استكمل UC مرحاض + قبل الميلاد.

وفي الختام، إذا استكمل جامعة كاليفورنيا بعد أساليب التنظيف التقليدية، بعد الظهر أكثر على أسطح أوراق يمكن الوتيد وجمعها. يمكن استخدام الإجراء الذي وضع في هذه الدراسة لتقييم قدرات إزالة الساعة من أنواع الأشجار المختلفة.

Introduction

ويمكن تقييم قدرات أنواع الأشجار المختلفة لإزالة الساعة من الهواء المحيط من خلال قياس كتلة م الإبقاء على أسطح أوراق. ولتحقيق هذا الهدف، تم الطرح الأسلوب¹^،²، وغشاء التصفية الأسلوب³^،⁴^،⁵، وطريقة وزنها شطف مقترنة ب تحليل حجم الجسيمات⁶ المطبقة لتقدير كمية الكتلة من الساعة_2.5 (≤ قطره 2.5 ميكرومتر)، الساعة₁₀(≤ قطرها 10 ميكرون) أو مجموع الجسيمات المعلقة (ملعقة صغيرة) الاحتفاظ بأوراق. ومع ذلك، تعتمد دقة هذه الأساليب أساسا على أدائها في جمع م الإبقاء على أسطح أوراق. في الوقت الحاضر، تتضمن ورقة التقليدية التنظيف الطريقة المستخدمة في الدراسات ذات الصلة كثيرا ما الخطوات واحد أو اثنين، هما فقط مياه الغسيل (نقع وشطف يترك استخدام المياه)³^،⁷ أو زائد⁵^، بالفرشاة ⁸ ^, ⁹-ومع ذلك، أظهرت بعض الدراسات¹⁰^،¹¹ أن الساعة على أسطح أوراق لا تكون التيد تماما بطريقة التنظيف التقليدية. التنظيف بالموجات فوق الصوتية له مزايا عالية السرعة وذات جودة عالية وأضرار طفيفة لسطح الكائن، لديها إمكانات كبيرة لاستخدامها لجمع رئيس الوزراء الإبقاء على أسطح أوراق مع المجهرية المعقدة. وفي الوقت الحاضر، التنظيف بالموجات فوق الصوتية قد طبقت في بعض الدراسات لجمع م الإبقاء على أسطح أوراق (أي، وضع الأوراق في المياه، واستخدام المنظف بالموجات فوق الصوتية الوت م)¹²^،¹³. ومع ذلك، يستخدم هذا الأسلوب فقط كتكملة لورقة تنظيف الأسلوب، بينما لا يعرف ما إذا كانت عملية التنظيف بالموجات فوق الصوتية يؤثر تأثيراً إيجابيا على جمع بعد الظهر من أسطح أوراق ومعايير التشغيل الأمثل لها أيضا ليست واضحة. وقد أظهرت ابحاثنا السابقة أن رئيس الوزراء الإبقاء على سطح أوراق الجنكة يمكن الوتيد تماما دون تدمير السطوح ليف، إذا استكمل إجراء تنظيف بالموجات فوق الصوتية مناسبة لطريقة التنظيف التقليدية¹¹. ومع ذلك، بالاستقرار والتطبيق العام للتنظيف بالموجات فوق الصوتية المعلمات (طاقة الموجات فوق الصوتية، والوقت، ومعلومات أخرى) للأنواع النباتية المختلفة التي تعاني من فترات الاستبقاء الغبار مختلفة لا تزال غير واضحة.

حاليا، كثيرا ما استخدمت كتلة PM_2.5، الساعة₁₀، أو ملعقة صغيرة في منطقة ورقة وحدة لتقييم قدرات أنواع الأشجار المختلفة لإزالة الساعة من الهواء المحيط¹⁴^،¹⁵. تحت الظروف الطبيعية، يمكن تصنيف م الإبقاء على أسطح أوراق إلى جزأين: الجزء الأول هو الساعة التي يمكن أن تسقط أوراق الشجر بسبب آثار الرياح والأمطار، بينما الجزء الآخر هو بعد الظهر أن أحكام التقيد بنبات السطوح ولا يمكن أن يكون عصام سيلي غسله بمياه الأمطار. ومع ذلك، الدراسات القليلة ركزت على الكتلة من كلا النوعين من بعد الظهر على أسطح أوراق. وبالإضافة إلى ذلك، تختلف فترات الإجازات في مختلف الدراسات استبقاء م هائلا. وهكذا، سوف تكون إمكانية المقارنة بين نتائج هذه الدراسات الفقراء، إذا اعتمد كتلة م الإبقاء على وحدة طرفية المنطقة لتقييم قدرات إزالة الأشجار¹⁶م. ونتيجة لذلك، بعد الظهر الاحتفاظ بكفاءة (كتلة م الإبقاء على وحدة طرفية مساحة كل وحدة زمنية)، كبديل لذلك، واقترح لتقييم آثار تنقية الساعة⁵^،الأشجار الحضرية¹⁷. وبصفة عامة، لا يزال هناك نقص في البحوث في هذا الجانب. من الضروري جداً إجراء الدراسات ذات الصلة لأنواع الأشجار المختلفة لتوفير البيانات والمنهجية الأساسية دعم لتقييم قدرات إزالة الساعة من أنواع الأشجار المختلفة بدقة.

هنا، تم اختيار ثلاثة أنواع الأشجار عريضة الأوراق (G. بيلوباو يم صفوراو صفصاف بابلي) واثنين من أنواع الأشجار نيدليليف (تابوليفورميس صنوبر و سابينا chinensis) لتقييم إبعادهم بعد الظهر قدرات تحت فترتين من فترات الاستبقاء بعد الظهر. وكان موقع أخذ العينات ليف في حديقة إكسيتوتشينج (39.97 درجة شمالا، 116.36 درجة شرقا)، يقع في منطقة مع التلوث الشديد في بكين. كانت ثلاثة أهداف محددة لهذه الدراسة: (1) لتقييم كفاءة مختلف أوراق تنظيف الطرق (تنظيف المياه (المراحيض) وفرشاة تنظيف (قبل الميلاد)، والتنظيف بالموجات فوق الصوتية (UC)) في التينج مساء يوم يترك، (2) للتحقق من أثر التنظيف بالموجات فوق الصوتية على الوتينج م، و (3) لتقييم كفاءة الاحتفاظ بأنواع الأشجار المختلفة للساعة₁والساعة_2.5، الساعة₅، الساعة₁₀، وملعقة صغيرة.

Protocol

1-أوراق جمع وشطف والقياس الشامل للساعة

حدد خمس شجرات صحية فردية (أي خمسة replicates) لكل أنواع الأشجار مع قطر مماثل في ذروة الثدي. جمع أربعة فروع أكبر عشوائياً من أربع اتجاهات من مظلة الخارجي في طبقة الظلة الأوسط وقطع جميع أوراق سليمة.
ملاحظة: جميع النباتات لأخذ العينات ليف ينبغي أن يكون موقع عن كثب قطاع التشجير بطول وعرض حوالي 250 و 60 م، على التوالي، لضمان أن ظروف البيئة (الرياح والضوء والمطر) هذه الأشجار متشابهة. تم جمع الأوراق المستخدمة في البروتوكول في 15 تشرين الأول/أكتوبر (الغبار قصيرة فترة الاستبقاء (حقوق السحب الخاصة)) و 25 تشرين الأول/أكتوبر (طويلة فترة الاستبقاء (LDR) الغبار) في عام 2014، التي كانت 4 و 14 يوما بعد الأمطار الأخيرة (> 15 ملم)، على التوالي. متوسط مستويات م تحت قصيرة وطويلة الغبار فترة الاستبقاء (أي المدة بين هطول الأمطار الأخيرة ووقت أخذ العينات ليف) في تجربتنا كانت 26 (الساعة_2.5) و 57 (م₁₀) و 111 (الساعة_2.5)، 160 ميكروغرام/م³(ص₁₀)، على التوالي.
1. ضع أوراق عينات في أكياس صمام المسمى ونقل الحقائب إلى المختبر فورا. تخزين العينات ليف في الثلاجة.
غسل وتجفيف قنينة في الفرن 80 درجة مئوية. حجته قنينة لدرجة حرارة الغرفة والرطوبة وتزن قنينة فارغة (ث₁).
عشوائياً تحديد كمية معينة من أوراق من نبات العينات ووضع الأوراق في كوب 1000 مل (كوب أ).
ملاحظة: منطقة ورقة حول 2000 سم²، التي يمكن أن تضمن جميع أوراق يمكن أن تكون مغمورة في الماء تماما، والغبار الوتيد وزنا كافياً يكون وزنه بدقة.
إضافة 270 مل مياه إلى كوب أ وتزج يترك في الماء تماما.
1. يحرك المياه من أجل 60 s بقضيب زجاج في اتجاه واحد (التردد: 2 ثانية لتناوب واحد). بعد ذلك، تصب في الوينت ثلاثة قنينة صغيرة 100 مل (كوب) بالتساوي.
2. تغسل الأوراق باستخدام زجاجة ضغط مقلوب غرامة مع 30 مل مياه ونقل أوراق غسلها إلى 1000 مل كوب (كوب ب). صب في الوينت في ثلاثة كوب صغير 100 مل (كوب) بالتساوي.
إضافة 270 مل مياه إلى "ب الكأس" وتزج يترك في الماء مرة أخرى. ثم استخدم فرشاة نايلون فرك سطح أوراق (وضع على صفيحة بلاستيكية رقيقة مسطحة) مع المياه وتجنب تدمير المجهرية سطح ورقة. صب في الوينت في ثلاثة قنينة صغيرة 100 مل (كوب ب).
1. تغسل الأوراق باستخدام زجاجة هو [سقويزبل] مع تلميح جيد مع 30 مل مياه ونقل الأوراق إلى كوب 1000 مل (كوب ج). صب في الوينت في ثلاثة كوب صغيرة 100 مل (كوب ب).
إضافة 270 مل مياه إلى "ج الكأس" وتزج يترك في الماء مرة أخرى.
1. وضع حاوية الزجاج في آلة التنظيف بالموجات فوق الصوتية. باستخدام قوة الموجات فوق الصوتية من 500 واط، نظيفة لدقيقة 3 و 10 دقائق ليترك من أنواع الأشجار عريضة الأوراق ونيدليليف، على التوالي. يقلب الأوراق بقضيب زجاج في اتجاه واحد (التردد: دائرة 2 ثانية لواحد) في وقت واحد.
2. تغسل الأوراق باستخدام زجاجة هو [سقويزبل] مع تلميح جيد مع 30 مل مياه وتصب في الوينت في ثلاثة قنينة صغيرة 100 مل (كوب ج).
تغطي قطعة من ورق الترشيح النظيفة (القطر = 11 سم، المجال = 94.99 سم²) على كل كوب (أ، ب، ج) وجاف الأكواب في الفرن 80 درجة مئوية لمدة 5 أيام تقريبا حتى يصبح كتلة قنينة المستمر.
1. وضع في قنينة في دائرة توازن حجته بدرجة الحرارة والرطوبة لمدة 30 دقيقة، وتزن كتلة كل قنينة 100 مل (ث₂). حساب كتلة الوتيد كل خطوة التنظيف من ث₂-ث₁م.

2-قياس توزيع حجم الساعة والمنطقة ليف

إضافة 50 مل مياه لكل كوب موزون (أ، ب، ج) المذكورة أعلاه، ومكان هذه الأكواب في جهاز تنظيف بالموجات فوق الصوتية لمدة 30 دقيقة حتى تسارع شرط الساعة في المياه.
إضافة المادة طافية في الكأس (أ، ب، ج) إلى أن الصك الحبوبية الليزر وقياس توزيع حجم الساعة التيد بخطوات التنظيف المختلفة.
1. تحمل النسب يقاس حجم أن تكون النسب المئوية الجماعية (Q) من جزيئات مختلفة الحجم. حساب نسبة جزيئات مختلفة الحجم التيد بكل خطوة التنظيف بالمعادلة (1):
  (1)
  حيث ف_{ط، ي} يمثل نسبة الشامل (٪) من الجزيئات داخل فئة القطر ي التيد من أسطح أوراق خطوة التنظيف أنا؛ ث_أنا يمثل الكتلة الإجمالية لجميع الجسيمات الحجم التيد خطوة التنظيف أنا؛ (ز) ف_{ط، ي} يمثل الشامل النسبة المئوية (%) للجسيمات داخل فئة القطر ي في مجموع كتلة م التيد خطوة التنظيف أنا؛ الأول هو خطوة التنظيف (أي، مرحاض، قبل الميلاد، وتفرد)؛ وهو ي فئة القطر، والتي كان من المقرر أن ≤ د 1 ميكرومتر (ص₁)، 1 < د ≤ 2.5 ميكرومتر (م_1-2.5)، 2.5 < د ≤ 5 ميكرومتر (الساعة_2.5-5)، 5 < ≤ د 10 ميكرون (ص_5-10)، د > 10 ميكرون (م_{> 10}) في هذه الدراسة.
يترك انتشار على البلاستيك وتفحص الأوراق مع ماسح ضوئي عالي الجودة. استخدام برمجيات تحليل الصور تلقائياً لتقدير مساحة والمساحة المتوقعة من أوراق.
ملاحظة: يمكن أن يكون مؤقتاً البروتوكول هنا.

3-البيانات عرض وتحليل

حساب مجموع الجسيمات القابلة للإزالة (الحزب) كمجموع لتخطيط موارد المؤسسات و DRP التي يمكن التيد مرحاض + BC + جامعة كاليفورنيا.
تحت الغبار مختلف فترات الاستبقاء، حساب الكتلة الإجمالية للساعة داخل فئة سبيسيفيكدياميتير بالاحتفاظ بأوراق كمجموع كتلة م داخل فئة القطر المقابلة الوتيد بخطوات التنظيف المختلفة (أي، مرحاض، قبل الميلاد، وجامعة كاليفورنيا).
1. باستخدام هذه البيانات والبيانات المجال ليف، حساب كفاءة الأداء (AE_ليف) للجسيمات الحجم مختلف على وحدة طرفية مساحة السطح باستخدام المعادلة (2):
  (2)
  حيث LZ_ي وس_ي هي كتلة الجسيمات داخل فئة القطر ي الإبقاء على وحدة طرفية المشمول بفترات LDR وحقوق السحب الخاصة، على التوالي؛ (ز) الملازم وش هي عدد الأيام في فترات LDR وحقوق السحب الخاصة، على التوالي.
إجراء جميع التحليلات الإحصائية باستخدام برنامج SPSS.
1. استخدام واختبار كولموغوروف-سميرنوف ليفينى للتحقق من افتراضات ANOVA الطبيعية وتجانس الفروق، على التوالي، لنسب شطف من جزيئات مختلفة الحجم والبيانات قدرة الاحتفاظ بالساعة.
2. تطبيق أحادي الاتجاه ANOVA للتحقيق في آثار خطوات التنظيف مختلفة عن نسب شطف الجسيمات مختلفة الحجم تحت مختلف فترات الاستبقاء الغبار. استخدم اختبار دنكان (P = 0.05) للكشف عن الاختلافات الكبيرة بين مختلف خطوات التنظيف.

النتائج

وكان رئيس الوزراء الإبقاء على أسطح أوراق نوعين تحت الظروف الطبيعية. الساعة يقع قبالة بسهولة بهطول الأمطار والرياح في ظل الظروف الطبيعية يعرف الجسيمات القابلة للإزالة بسهولة (ERP). ومثل هذا النوع من الساعة الساعة التيد بمرحاض في هذه الدراسة. بعد الظهر أن تلتزم بأحكام أوراق ...

Discussion

جمع رئيس الوزراء الإبقاء على أسطح أوراق دقيقة وسليمة هو الأساس لتقييم قدرات إزالة الساعة من أنواع الأشجار المختلفة. ومع ذلك، طريقة التنظيف التقليدية (مرحاض أو بالإضافة إلى ذلك قبل الميلاد) يتعذر تماما إزالة الغبار على أسطح أوراق، التي تأكدت عن طريق فحص المجهر الإلكتروني¹⁰. هذ?...

Disclosures

الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.

Acknowledgements

وأيد هذا العمل "أموال البحوث الأساسية" للجامعات المركزية (2017ZY21) ومؤسسة العلوم الطبيعية الوطنية الصينية (21607038).

Materials

Name	Company	Catalog Number	Comments
MSA2258-1CE-DU ten-thousandth scale	Sartorius Scientific Instruments (Beijing) Co., Ltd.	MSA2258-1CE-DU	precision: 0.01 mg
The IS13320 laser granularity instrument	Beckman Coulter, Brea, USA	IS13320	working conditions: liquid/power samples; particle size range of measurement: 0.017-2000 μm
Epson Twain Pro high-quality scanner	Seiko Epson, Nagano, Japan	expression1680
Automatic image analysis software WinRHIZO	Regent Instruments Inc., Quebec, Canada	WinRHIZO Pro 2013a

References

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

Reprints and Permissions

Request permission to reuse the text or figures of this JoVE article

Request Permission

Explore More Articles

140

This article has been published

Video Coming Soon

Keep me updated: