단풍 나무의 미 립 자 물질 제거 능력 평가

요약

초음파 청소 방법 elute 미 립 자 물질 (PM) 후 오후는 eluted 기존의 청소 방법 (물만 청소 또는 물 청소 및 청소 브러쉬)으로 잎 표면에 유지에 적용 되었습니다. 방법론 잎의 오후 보존 용량에 대 한 예측 정확도 향상 시킬 수 있습니다.

초록

기존의 청소 방법 (물 청소 (화장실) + 브러쉬 (BC) 청소)을 바탕으로,이 연구 수집 하는 다양 한 크기의 미 립 자 물질 (PM) 잎 표면에 유지에 초음파 청소 (UC)의 영향을 평가. 우리는 더 다양 한 크기의 오후, 양적 오후 주변 공기에서 제거 하는 도시 나무의 능력을 평가 하는 데 도움이 됩니다 나뭇잎의 보존 효율 특징.

복용 3 broadleaf 나무 종 (은행나무, Sophora 나무 및 Salix babylonica)와 두 개의 needleleaf 나무 종 (Pinus tabuliformis 와 사비 나 나무) 연구 개체로, 잎 샘플 했다 최신 강우량 후 4 일 (짧은 오후 보존 기간)과 14 일 (긴 오후 보존 기간)를 수집합니다. 오후는 잎 표면에 유지 순서 대로 화장실, bc 주, 그리고 UC 수집 했다. 다음, 제거 하기 어려운 오후 (DRP), 그리고 완전히 이동식 오후 (TRP), 쉽게 이동식 오후 (ERP)를 포함 하 여 다양 한 크기의 오후의 세 가지 종류 (애_잎) 잎의 보존 효율 계산 했다. 만 약 23%-45% 오후에 나뭇잎 떨어져 청소 하 고 화장실에 의해 수집 된 수 있습니다. 나뭇잎 화장실 + BC를 통해 청소 했다 때 다른 나무 종의 오후 보존 용량의 싼 잎에 모든 오후 UC 화장실 + 기원전 보충 되었다 하는 경우 제거 될 수 있습니다 다양 한 크기의 시 거의 대 한 29%-46%의 범위에서 했다.

결론적으로, 경우에 UC는 기존 청소 방법 후 보충 되었다, 잎 표면에 더 많은 오후 수 eluted 되며 수집. 이 연구에서 개발 된 절차는 다른 나무 종의 오후 제거 능력을 평가 하기 위한 사용할 수 있습니다.

서문

주변 공기에서 오후를 제거 하려면 다른 나무 종의 능력 잎 표면에 유지 하는 오후의 질량을 측정을 통해 평가 될 수 있다. 이 목표를 달성 하기 위해 빼기 방법^1,2, 멤브레인 필터 방법^3,,45및 입자 크기 분석⁶ 함께 차입 무게 방법 되었습니다. 양적 오후_2.5 의 질량을 예측에 적용 (직경 ≤ 2.5 µ m), 오후₁₀ (직경 ≤ 10 µ m) 또는 총 일시 중단 된 미 립 자 (TSP) 잎에 유지. 그러나, 이러한 방법의 정확성은 기본적으로 잎 표면에 유지 하는 오후를 수집에 그들의 성능에 따라 다릅니다. 현재, 기존의 잎 청소 관련된 연구에서 자주 사용 하는 방법은 하나 또는 두 개의 단계를 포함 즉만 물 세척 (흡수와 잎 이온된 수를 사용 하 여 린스)^3,7 또는^5, 솔 플러스 ^{8 , 그러나 9}., 일부 연구^10,11 는 잎 표면에 오후 수 없습니다 수 완전히 eluted 기존의 청소 방법으로 증명 하고있다. 로 높은 속도, 높은 품질, 그리고 개체의 표면에 약간의 피해의 장점이 초음파 청소, 그것은 복잡 한 마이크로 구조와 잎 표면에 유지 하는 오후를 수집 하는 데 사용할 큰 잠재력이 있다. 현재, 초음파 청소 적용 된 잎 표면에 유지 하는 오후를 수집 하는 일부 연구에서 (즉, 이온된 물에 잎을 넣어 하 고 초음파 청소기를 사용 하 여 오후 elute)^12,13. 그러나,이 방법은 잎 청소 방법, 모른다 여부 초음파 청소 잎 표면에서 오후를 수집에 대 한 긍정적인 효력이 있으며 최적의 운영 매개 변수는 또한 불분명 하다 동안에 보충 교재로만 사용 됩니다. 우리의 이전 연구는 은행나무 잎 표면에 오후 수 수 완전히 eluted 잎 표면 파괴 하지 않고 적절 한 초음파 청소 절차는 기존의 청소 방법^{11에 보충 되었다 경우 보이고 있다} . 그러나, 안정성과 초음파 청소의 일반적인 적용 매개 변수 (초음파 전력, 시간 및 기타 정보) 다른 먼지 보존 기간 발생 하는 다른 식물 종에는 아직 명확 하지 않습니다.

현재, 오후_2.5, 오후₁₀또는 단위 리프 지역에 TSP의 질량 자주 대기^14,15에서 오후를 제거 하려면 다른 종의의 능력을 평가 하기 위해 활용 되었습니다. 자연 상태 하에서 잎 표면에 유지 오후 두 부분으로 분류 될 수 있다: 첫 번째 부분은 바람의 영향으로 잎 떨어져 떨어질 수 있습니다 오후와 강우량, 다른 부분은 잎에 밀접 하 게 준수는 오후 동안 표면 ea 수 없습니다 sily는 강우량에 의해 씻어. 그러나, 몇 가지 연구는 잎 표면에 오후의 두 종류의 질량에 집중 했다. 또한, 다른 연구에 나뭇잎의 오후 보존 기간이 엄청나게 다릅니다. 따라서, 이러한 연구의 결과의 comparability 가난한 경우 오후 단위 리프 지역에 보존의 질량은 나무¹⁶오후 제거 능력을 평가 하기 위해 채택 될 것입니다. 따라서, 오후 보존 효율 (단위 시간 당 단위 리프 지역에 유지 하는 오후의 질량), 대신, 도시 나무^5,17의 오후 정화 효과 평가 하기 위해 제안 되었다. 일반적으로, 아직이 측면에서 연구의 부족이 이다. 그것은 매우 다른 종의 다른 나무 종의 오후 제거 능력을 정확 하 게 평가 하기 위한 방법론 기본 및 데이터 지원 제공을 위한 관련 연구를 수행 해야 합니다.

여기, 3 broadleaf 나무 종 (G. biloba, Sophora japonica및 Salix babylonica)와 두 개의 needleleaf 나무 종 (Pinus tabuliformis 와 사비 나 나무) 그들의 오후 제거를 평가 하기 위해 선정 됐다 능력 2 개의 오후 보존 기간입니다. 베이징에서 무거운 오염 된 지역에 있는 Xitucheng 공원 (39.97 ° N, 116.36 ° E), 잎 샘플링 사이트가 했다. 이 연구의 세 가지 특정 목표를 했다: (1) 청소 (물 청소 (화장실), 브러시 (BC), 청소 및 초음파 청소 (UC)) 방법 (2)에 초음파 청소의 효과 확인 하기 위해 잎에 오후 방출에 다른 잎의 효율성을 평가 하기 위해 오후, 방출 및 오후₁, 오후_2.5, 오후₅, 오후₁₀및 TSP를 다른 나무 종의 보존 효율 평가 (3).

프로토콜

1. 잎 수집, 차입 및 오후의 질량 측정

1. 5 건강 한 개별 나무 (즉, 5 복제)의 유 방 높이 비슷한 직경을 가진 나무 종 각을 선택 합니다. 중간 캐노피 층에서 외부 캐노피의 4 방향에서 4 개의 큰 분기를 무작위로 수집 하 고 모든 그대로 나뭇잎을 잘라.
   참고: 잎 샘플링에 대 한 모든 식물 해야 밀접 하 게에 있는 녹화 스트립 길이와 너비가 약 250 및 60 m, 각각,이 나무의 환경 조건 (바람, 빛, 그리고 비) 비슷한 되도록. 잎 프로토콜에 사용 되는 최신 강우량 (> 15 m m), 후에 4와 14 일 각각 2014 년에서 10 월 15 일 (짧은 먼지 (SDR) 보존 기간)과 10 월 25 일 (긴 먼지 (LDR) 보존 기간)에 수집 되었다. 짧 및 긴 먼지 보존 기간 (즉, 마지막 강우량과 잎 샘플링 시간 사이의 기간)에 우리의 실험에서 오후의 평균 수준 되었고 26 (PM_2.5), 57 (PM₁₀), 111 (PM_2.5), 160 µ g/m 3 (PM₁₀), 각각.
   1. 분류 밸브 가방에 샘플링된 잎을 놓고 실험실에 가방을 즉시 전송 합니다. 냉장고에 리프 샘플을 저장 합니다.
2. 세척 하 고 건조 한 80 ° C 오븐에서 비 커. Equilibrate 실내 온도 습도에 비 커와 빈 비 커 (W₁) 무게.
3. 임의로 잎 샘플에서 잎의 일정 금액을 선택 하 고 1000 mL 비 커 (비 커 A)에 잎을 넣어.
   참고: 리프 지역 대 한 2000 cm², 모든 잎 물에 완전히 몰입 될 수 및 eluted 먼지는 충분 한 무게 정확 하 게 무게를 보장할 수 있는입니다.
4. 이온된 수의 270 mL 비 커 A에 추가 하 고 완전히 물에 잎 담가.
   1. 60 물 저 어 한 방향에 유리 막대와 s (주파수: 1 회전에 대 한 2 초). 이후에, 3 100 mL 작은 비 커에 붓고는 eluent (비 커를) 균등 하 게.
   2. 이온을 제거 된 물 30 mL와 잘 끝된 짜기 병을 사용 하 여 잎을 세척 하 고 1000 mL 비 커 (비 커 B)을 씻어 잎을 전송. 3 100 mL 작은 비 커에 붓고는 eluent (비 커를) 균등 하 게.
5. 이온된 수의 270 mL 비 커 B를 추가 하 고 다시 물에 잎 담가. 다음 나일론 브러쉬를 사용 하 여 이온을 제거 된 물으로 잎 표면 (편평한 얇은 플라스틱 접시에 배치)를 문질러 하 잎 표면의 미세 파괴 방지. 3 100 mL 작은 비 커 (비 커 b)에 eluent 붓으십시오.
   1. 이온 물 30 mL와 함께 좋은 팁으로 짤 수 있는 병을 사용 하 여 잎을 세척 하 고 1000 mL 비 커 (비 커 C)에 잎을 전송. 3 100 mL 작은 비 커 (비 커 b)에 eluent 붓으십시오.
6. 이온된 수의 270 mL 비 커 C를 추가 하 고 다시 물에 잎 담가.
   1. 초음파 청소 기계에 유리 용기를 넣어. 각각 500 W, 깨끗 일 분 및 잎에 대 일 분 broadleaf 및 needleleaf 나무 종의 초음파 파워를 사용 하 여. 유리 막대와 잎 한 방향으로 저 어 (주파수: 한 2 초 원) 동시에.
   2. 이온 물 30 mL와 함께 좋은 팁으로 짤 수 있는 병을 사용 하 여 잎을 세척 하 고 3 100 mL 작은 비 커 (비 커 c)는 eluent 붓고.
7. 깨끗 한 필터 종이 커버 (지름 11 cm, 지역 = = 94.99 cm²) 각 비 커 (a, b의 c)에 비 커의 질량 일정 될 때까지 약 5 일 동안 80 ° C 오븐에서 비 커를 건조.
   1. 온도 습도 30 분 equilibrate 균형 챔버에는 비 커를 넣고 각 100 mL 비 커 (W₂)의 질량을 무게. W₂-W₁각 세척 단계에 의해 eluted 오후의 질량을 계산 합니다.

2. 오후 크기 분포 및 잎 면적의 측정

1. 위에서 언급 한 각 무게 비 커 (a, b의 c)를 이온 물 50 mL를 추가 하 고 놓고 이러한 커 30 분 동안 초음파 청소 기계에는 오후에 이온된 물 분 광.
2. 레이저 세분성 악기에는 상쾌한 비이 커 (a, b의 c)에 추가 하 고 다른 청소 단계에 의해 eluted 오후의 크기 분포를 측정.
   1. 다른 크기의 입자의 질량 백분율 (Q) 수 측정된 볼륨 비율을 가정 합니다. 방정식 (1)에 의해 각 세척 단계에 의해 eluted 다른 크기의 입자의 비율을 계산:
      (1)
      어디 P_{i, j} 클래스 내에서 j 직경 청소 단계 나; 잎 표면에서 eluted 입자의 질량 비율을 (%)을 나타냅니다. W_나 내가; 청소 단계에 의해 eluted 모든 크기의 입자의 총 질량을 (g)를 나타냅니다. Q_{i, j} 나; 청소 단계에 의해 eluted 총 오후 질량에서 j 직경 클래스 내에서 입자의 질량 백분율을 (%)를 나타냅니다. 나 는 청소 단계 (즉, 화장실, bc 주, 및 UC); j 로 설정 d ≤ 1 µ m (오후₁), 직경 클래스 이며 1 < d ≤ 2.5 µ m (오후_1-2.5), 2.5 < d ≤ 5 µ m (오후_2.5-5), 5 < d ≤ 10 µ m (오후_5-10), d > 10 µ m (오후_{> 10}) 현재 연구에서.
3. 플라스틱에 확산 잎 보드 고 잎 높은-품질 스캐너로 스캔. 자동 이미지 분석 소프트웨어를 사용 하 여 노출 영역 및 잎의 예상된 지역 추정.
   참고: 프로토콜 수 수 일시 중지 여기.

3. 데이터 프레 젠 테이 션 및 분석

1. ERP 및 화장실 + BC eluted 수 DRP의 합으로 총 이동식 미 립 자 물질 (TRP)을 계산 + UC.
2. 다른 먼지 보존 기간, 아래 잎에 해당 하는 다른 청소 단계 (즉, 화장실, bc 주, 및 UC)에 의해 eluted 직경 클래스 내에서 오후의 질량의 합으로 유지 하는 specificdiameter 클래스 내에서 오후의 총 질량을 계산 합니다.
   1. 방정식 (2)를 사용 하 여 단위 잎 표면 영역에 다양 한 크기의 입자의 보존 효율 (애_잎)을 계산 하는 using 리프 지역 데이터와이 데이터를:
      (2)
      여기서 _j LZ 그리고 SZ_j 는 LDR 및 SDR의 기간에서 단위 리프 지역에 각각; 유지 j 직경 클래스 내에서 입자의 질량 (g) LT 와 ST 는 각각 LDR 및 SDR의 기간에는 일 수입니다.
3. SPSS 소프트웨어와 함께 모든 통계 분석을 수행 합니다.
   1. Kolmogorov 스미 르노 프 테스트 및 Levene 테스트를 사용 하 여 다른 크기의 입자와 오후 보존 용량 데이터의 차입 비율에 대 한 각각 정상의 ANOVA 가정과, 분산의 동질성을 확인 하.
   2. 다양 한 먼지 보존 기간에 따라 다른 크기의 입자의 차입 비율에 다른 청소 단계의 효과 조사 하기 위해 일방통행 ANOVA를 적용 합니다. 던컨의 테스트를 사용 하 여 (P = 0.05) 다른 청소 단계 간의 중요 한 차이 검출 하기 위하여.

결과

잎 표면에 유지 오후 자연 조건 하에서 두 가지 했다. 오후 강우량에 의해 쉽게 폭포와 자연 조건 하에서 바람 쉽게 이동식 미 립 자 물질 (ERP)로 정의 됩니다. 오후의이 유형이이 연구에서 화장실에 의해 eluted 오후에 의해 대표 되었다. 오후를 엄격 하 게 준수 표면 고 씻어 수 없습니다 쉽게 기원전으로 UC 제거 하기 어려운 미 립 자 물질 (DRP)로 정의 됩니다. 오후의이 종류?...

토론

잎 표면에 유지 하는 오후의 정확 하 고 적절 한 컬렉션의 다른 종의 오후 제거 능력을 평가 하기 위한 기초 이다. 그러나, 기존의 청소 방법 (화장실 또는 기원전 플러스) 완전히 전자 현미경¹⁰을 검색 하 여 확인 되었습니다 잎 표면에 먼지를 제거할 수 없습니다. 이 더 명확 하 게 현재 연구에 의해 입증 되었다 (그림 1, 그림 2, <...

자료

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