Name: assessing the particulate matter removal abilities of tree leaves
Uploaded: 2018-10-07T15:00:00
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Ce travail a été soutenu par le Fonds de recherche fondamentale pour les universités du Centre (2017ZY21) et la Fondation nationale des sciences naturelles de Chine (21607038).

1. feuille de Collection, élution et mesure de masse des particules
<ol><li>Sélectionnez les cinq arbres sains individuels (c.-à-d., cinq répétitions) de chaque espèce d’arbre de diamètre similaire à hauteur de poitrine. Recueillir les quatre plus grosses branches au hasard des quatre points cardinaux de la verrière extérieure dans la couche intermédiaire couvert et couper toutes les feuilles intactes. Remarque : Toutes les plantes pour l’échantillonnage foliaire devraient se trouver étroi...

<ol>
	<li>Baidurela, A., Halik, U., Aishan, T., Nuermaimaiti, K. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Maximum+dust+retention+of+main+greening+trees+in+arid+land+oasis+cities,+Northwest+China.">Maximum dust retention of main greening trees in arid land oasis cities, Northwest China.</a> Scientia Silvae Sinicae. 51, 57-63 (2015).</li><li>Fan, S. Y., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dust+capturing+capacities+of+twenty-six+deciduous+broad-leaved+trees+in+Beijing.">Dust capturing capacities of twenty-six deciduous broad-leaved trees in Beijing.</a> Chinese Journal of Plant Ecology. 39, 736-745 (2015).</li><li>Dzierzanowski, K., Gawro&#324;ski, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Use+of+trees+for+reducing+particulate+matter+pollution+in+air.">Use of trees for reducing particulate matter pollution in air.</a> Challenges of Modern Technology. 2, 69-73 (2011).</li><li>Przybysz, A., S&#230;b&#248;, A., Hanslin, H. M., Gawro&#324;ski, S. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Accumulation+of+particulate+matter+and+trace+elements+on+vegetation+as+affected+by+pollution+level,+rainfall+and+the+passage+of+time.">Accumulation of particulate matter and trace elements on vegetation as affected by pollution level, rainfall and the passage of time.</a> Science of the Total Environment. 481, 360-369 (2014).</li><li>Chen, L. X., Liu, C. M., Zou, R., Yang, M., Zhang, Z. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+examination+of+effectiveness+of+vegetation+as+bio-filter+of+particulate+matter+in+the+urban+environment.">Experimental examination of effectiveness of vegetation as bio-filter of particulate matter in the urban environment.</a> Environmental Pollution. 208, 198-208 (2016).</li><li>Zhang, Z. D., Xi, B. Y., Cao, Z. G., Jia, L. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> Chinese Journal of Applied Ecology. 25, 2238-2242 (2014).</li><li>Zhang, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Studies+on+the+Existing+Shrubs+of+the+Road+in+Changchun+and+the+Dust+Retention+Capacity+of+the+Three+Shrubs.">Studies on the Existing Shrubs of the Road in Changchun and the Dust Retention Capacity of the Three Shrubs.</a> Jilin Agricultural University. , (2013).</li><li>Beckett, K. P., Freer-Smith, P., Taylor, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effective+tree+species+for+local+air-quality+management.">Effective tree species for local air-quality management.</a> Journal of Arboriculture. 163, 12-19 (2000).</li><li>Wang, H. X., Shi, H., Wang, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dynamics+of+the+captured+quantity+of+particulate+matter+by+plant+leaves+under+typical+weather+conditions.">Dynamics of the captured quantity of particulate matter by plant leaves under typical weather conditions.</a> Acta Ecologica Sinica. 35, 1696-1705 (2015).</li><li>Wang, Z. H., Li, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Capacity+of+dust+uptake+by+leaf+surface+of+Euonymus+Japonicus+Thunb.+and+the+morphology+of+captured+particle+in+air+polluted+city.">Capacity of dust uptake by leaf surface of Euonymus Japonicus Thunb. and the morphology of captured particle in air polluted city.</a> Ecology &amp; Environment. 15, 327-330 (2006).</li><li>Liu, H. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> Scientia Silvae Sinicae. 52 (12), 133-140 (2016).</li><li>Chen, W., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dust+absorption+effect+of+urban+conifers+in+Northeast+China.">Dust absorption effect of urban conifers in Northeast China.</a> Chinese. Journal of Applied Ecology. 14 (12), 2113-2116 (2003).</li><li>Li, H., Yang, S. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Changes+of+suspended+particulates+adhering+to+salt+marsh+plants.">Changes of suspended particulates adhering to salt marsh plants.</a> Acta Oceanolo Giga Sinica. 32 (1), 114-119 (2010).</li><li>Nguyen, T., Yu, X. X., Zhang, Z. M., Liu, M. M., Liu, X. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Relationship+between+types+of+urban+forest+and+PM2.5+capture+at+three+growth+stages+of+leaves.">Relationship between types of urban forest and PM2.5 capture at three growth stages of leaves.</a> Journal of Environmental Sciences. 27 (1), 33-41 (2015).</li><li>Fan, S. X., Li, X. P., Han, J., Cao, Y., Dong, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Field+assessment+of+the+impacts+of+landscape+structure+on+different-sized+airborne+particles+in+residential+areas+of+Beijing,+China.">Field assessment of the impacts of landscape structure on different-sized airborne particles in residential areas of Beijing, China.</a> Atmospheric Environment. 166, 192-203 (2017).</li><li>Liu, J. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> Chinese Journal of Applied Ecology. 40, 798-809 (2016).</li><li>Yao, X. Y., Hu, Y. S., Liu, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dust-retention+effect+of+8+common+greening+Tree+Species+in+Beijing.">Dust-retention effect of 8 common greening Tree Species in Beijing.</a> Journal of Northwest Forestry University. 29, 92-95 (2014).</li><li>Wang, H. X., Shi, H., Wang, Y. H., Duan, J., Wang, Y. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+surface+structure+on+the+particle+size+distribution+captured+by+Ligustrum+lucidum.">Influence of surface structure on the particle size distribution captured by Ligustrum lucidum.</a> Journal of Safety &amp; Environment. 1, 258-262 (2015).</li></ol>

Collection précise et appropriée de la MP accumulée sur la surface des feuilles est la base permettant d’évaluer les capacités de retrait de PM des différentes espèces d’arbres. Toutefois, la méthode de nettoyage classique (WC ou plus BC) ne peut pas supprimer complètement la poussière sur la surface des feuilles, qui a été confirmée par10de la microscopie électronique à balayage. Cela a été démontré plus clairement par la présente étude (Figure 1</str...

Les capacités de différentes espèces d’arbres pour enlever des PM de l’air ambiant peuvent être évaluées par le biais de quantifier la masse des particules accumulée sur la surface des feuilles. Pour atteindre cet objectif, la méthode de soustraction1,2, la membrane filtre méthode3,4,5et la méthode de pesage élution couplé avec la taille de particule analyse6 ont été appliquée pour estimer quantitativement la masse des PM2,5 (diamètre ≤ 2,5 µm), PM10 (diamètre ≤ 10 µm) ou de particules en suspension totales (TSP) retenus sur les feuilles. Cependant, l’exactitude de ces méthodes dépend essentiellement de leur performance dans la collecte de PM accumulée sur la surface des feuilles. À l’heure actuelle, la feuille traditionnelle méthode souvent utilisé dans des études de nettoyage comprend une ou deux étapes, à savoir que de l’eau laver (faire tremper et rincer les feuilles à l’aide de l’eau désionisée)3,7 ou plus brossage5, 8 , 9. Cependant, certaines études10,11 ont démontré que PM sur la surface des feuilles ne pourrait pas être complètement éluée par la méthode classique de nettoyage. Comme le nettoyage par ultrasons a les avantages du haut débit, haute qualité et peu de dégâts à la surface de l’objet, il a un grand potentiel pour servir à recueillir le PM accumulée sur la surface des feuilles avec des microstructures complexes. À l’heure actuelle, le nettoyage par ultrasons a été appliqué dans certaines études pour recueillir PM accumulée sur la surface des feuilles (c.-à-d., mettre les feuilles dans l’eau désionisée et utiliser le nettoyeur à ultrasons pour éluer PM)12,13. Cependant, cette méthode est uniquement utilisée en complément d’une feuille de nettoyage méthode, alors qu’on ne sait pas si le nettoyage par ultrasons a un effet positif sur la perception de PM de la surface des feuilles et ses paramètres de fonctionnement optimales ne sont également pas clairs. Nos recherches antérieures ont montré que le PM accumulée sur la surface de la feuille de Ginkgo biloba pourrait être complètement éluée sans détruire les surfaces foliaires, si une procédure appropriée de nettoyage par ultrasons a été complétée à la méthode classique de nettoyage11 . Toutefois, la stabilité et l’applicabilité générale des opérations de nettoyage par ultrasons paramètres (puissance ultrasonique, temps et autres informations) pour différentes espèces de plantes connaissent des périodes de rétention de poussière différents sont toujours pas claires.
Actuellement, la masse des PM2,5, PM10ou TSP sur unité de surface foliaire a souvent été utilisée pour évaluer les capacités des différentes espèces d’arbres pour enlever des PM de l’air ambiant14,15. En vertu de l’état naturel, le PM accumulée sur la surface des feuilles peut être classé en deux parties : la première partie est le PM qui peut tomber des feuilles due aux effets du vent et des précipitations, tandis que l’autre partie est le PM qui est fermement adhéré pour feuille surfaces et ne peut pas être ea sily lavé par la pluie. Cependant, peu d’études ont porté sur la masse des deux types de particules sur la surface des feuilles. En outre, les périodes de rétention de PM des feuilles différentes études diffèrent énormément. Ainsi, la comparabilité des résultats de ces études sera mauvaise, si la masse des particules retenues sur l’unité de surface foliaire est adoptée pour évaluer les capacités de retrait de PM des arbres16. Par conséquent, l’efficacité de la rétention de PM (la masse des particules retenues sur l’unité de surface foliaire par unité de temps), comme alternative, il a été proposé d’évaluer les effets de purification de PM des arbres urbains5,17. En général, il y a toujours un manque de recherche dans cet aspect. Il est extrêmement nécessaire de mener des études pertinentes pour différentes espèces d’arbres fournir un appui données et base méthodologique pour évaluer les capacités de retrait de PM des différentes espèces d’arbres avec précision.
Ici, trois espèces d’arbres feuillus (g. biloba, Sophora japonicaet Salix babylonica) et deux espèces d’arbres conifères (Pinus tabuliformis et Sabina chinensis) ont été choisis pour évaluer leur retrait PM capacités en deux périodes de rétention de PM. Le site d’échantillonnage foliaire a été dans le parc de Xitucheng (39,97 ° N, 116,36 ° E), situé dans une zone à forte pollution à Pékin. Les trois objectifs spécifiques de cette étude étaient : (1) d’évaluer l’efficacité des feuilles différentes méthodes (nettoyage de l’eau (WC), brosse de nettoyage (BC) et nettoyage aux ultrasons (UC)) pour l’élution du PM à, (2) pour vérifier l’effet de nettoyage par ultrasons sur les feuilles de nettoyage à élution de PM et (3) afin d’évaluer l’efficacité de rétention de différentes espèces d’arbres à PM1, PM2,5, PM5, PM10et TSP.

<table border="0" cellpadding="0" cellspacing="0" style="width:1519px;" width="1518">
	<tbody>
		<tr height="21">
			<td height="21" style="height:21px;width:349px;">MSA2258-1CE-DU ten-thousandth scale</td>
			<td style="width:328px;">Sartorius Scientific Instruments (Beijing) Co., Ltd.</td>
			<td style="width:153px;">MSA2258-1CE-DU</td>
			<td style="width:688px;">precision: 0.01 mg</td>
		</tr>
		<tr height="22">
			<td height="22" style="height:22px;">The IS13320 laser granularity instrument</td>
			<td>Beckman Coulter, Brea, USA</td>
			<td>IS13320</td>
			<td>working conditions: liquid/power samples; particle size range of measurement: 0.017-2000 &#956;m</td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">Epson Twain Pro high-quality scanner</td>
			<td>Seiko Epson, Nagano, Japan</td>
			<td>expression1680</td>
			<td></td>
		</tr>
		<tr height="23">
			<td height="23" style="height:23px;">Automatic image analysis software WinRHIZO</td>
			<td>Regent Instruments Inc., Quebec, Canada</td>
			<td>WinRHIZO Pro 2013a</td>
			<td></td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

assessing the particulate matter removal abilities of tree leaves

Basé sur les méthodes de nettoyage classiques (eau nettoyage (WC) + brosse de nettoyage (BC)), cette étude a évalué l’influence de nettoyage par ultrasons (UC) sur la perception de diverses tailles particulaires (MP) accumulée sur la surface des feuilles. De plus, nous avons caractérisé l’efficacité de rétention des feuilles à diverses heures taille, ce qui aidera à évaluer les capacités des arbres urbains pour enlever des PM de l’air ambiant quantitativement.
Prendre trois espèces d’arbres feuillus (Ginkgo biloba, Sophora japonica et Salix babylonica) et deux espèces arbres conifères (Pinus tabuliformis et Sabina chinensis) comme des objets de recherche, les échantillons de feuilles ont été collecté 4 jours (période de rétention courte PM) et 14 jours (longue période de rétention de PM) après la dernière pluie. PM accumulée sur la surface des feuilles a été capturé par le biais de WC, c.-b. et l’UC en séquence. Ensuite, l’efficacité de rétention des feuilles (feuillesAE) à trois types de la PM de taille différentes, y compris PM facilement amovible (ERP), difficile à éliminer h (DRP) et totalement amovible h (TRP), ont été calculées. Qu’environ 23 % - 45 % du total PM accumulée sur les feuilles pourrait être nettoyée et perçu par les WC. Lorsque les feuilles ont été nettoyées par le biais de WC + BC, la sous-estimation de la capacité de rétention de PM des différentes espèces d’arbres était de l’ordre de 29 à 46 % pour divers taille h presque tous les PM retenu sur les feuilles pourrait être supprimés si l’UC a été complété pour WC + BC.
En conclusion, si l’UC a été complétée après les méthodes de nettoyage classiques, PM plus sur la surface des feuilles pourrait être éluée et recueilli. La procédure développée dans cette étude peut être utilisée pour évaluer les capacités de retrait de PM des différentes espèces d’arbres.

Le PM accumulée sur la surface des feuilles avait deux types dans des conditions naturelles. Le PM se détache facilement par la pluie et vent dans des conditions naturelles est défini comme la matière particulaire facilement amovible (ERP). Ce type de particules était représenté par le GP élué par WC dans cette étude. Le PM qui adhère fermement à la feuille des surfaces et ne peuvent pas être facilement enlevé par BC et UC est défini comme la matière particulaire difficile...

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Assessing the Particulate Matter Removal Abilities of Tree Leaves

Évaluer les capacités d’enlèvement de matière particulaire d’arbre feuilles

La méthode de nettoyage par ultrasons a été appliquée pour éluer les matières particulaires (PM) accumulée sur la surface des feuilles après que PM est éluée par les méthodes classiques de nettoyage (nettoyage uniquement à l’eau ou nettoyage à l’eau et brosse de nettoyage). La méthodologie peut contribuer à améliorer la précision de l’estimation pour PM capacité de rétention des feuilles.

Based on the conventional cleaning methods (water cleaning (WC) + brush cleaning (BC)), this study evaluated the influence of ultrasonic cleaning (UC) on ...

Cette méthode peut aider à répondre à des questions clés dans la relation entre les forêts urbaines et le champ de pollution aux particules, comme la façon de sélectionner les espèces d’arbres ayant des capacités élevées d’élimination des particules. Le principal avantage de cette technique est que les capacités d’enlèvement des particules des arbres peuvent être évaluées avec précision et quantitativement en recueillant complètement le PM conservé à la surface des feuilles. Pour commencer, choisissez cinq arbres individuels en bonne santé ayant un diamètre similaire à la hauteur des seins de chaque espèce d’arbre.Puis, recueillir au hasard quatre branches plus grandes de quatre directions de la canopée dans la couche de canopée moyenne, et couper toutes les feuilles intactes. Placez les feuilles dans des sacs de vanne étiquetés avant de transporter les sacs au laboratoire et de les ranger au réfrigérateur. Ensuite, laver et sécher les bechers dans un four réglé à 80 degrés Celsius.Equilibrer les beakers à température ambiante et à humidité avant de les peser. Après cela, placez des feuilles choisies au hasard dans l’un des grands beakers. Ajouter ensuite 270 millilitres d’eau DI au bécher A et plonger complètement les feuilles.Remuer l’eau pendant 60 secondes dans une direction à l’aide d’une tige de verre. Puis, versez uniformément l’élitiste dans trois petits beakers. Ensuite, ajoutez 270 millilitres d’eau DI à un autre grand bécher, et plongez les feuilles dans l’eau une fois de plus.À l’aide d’une brosse en nylon, frotter les surfaces des feuilles avec l’eau DI, en prenant soin d’éviter de détruire la microstructure des feuilles. Ensuite, lavez les feuilles dans de l’eau DI avec une bouteille serrable avec une pointe fine, et transférez-les à un nouveau grand bécher. Après cela, versez l’éluent dans un ensemble propre de trois petits beakers.Ajouter 270 millilitres d’eau DI au grand bécher et plonger à nouveau les feuilles dans l’eau. Ensuite, placez le bécher dans une machine de nettoyage ultrasonique pendant trois à dix minutes, et remuez les feuilles dans une direction avec une tige de verre. Ensuite, transférez les feuilles à un nouveau grand bécher.Ensuite, versez l’élitiste dans un nouvel ensemble de trois petits beakers. Couvrir chacun des ensembles de trois petits bechers avec du papier filtre propre, et sécher les beakers dans le four à séchage pendant cinq jours ou jusqu’à ce que la masse des beakers devienne constante. Après cela, mettez les béchers sur un banc de laboratoire pendant 30 minutes, et mesurez la masse de chaque bécher.Tout d’abord, ajouter 50 millilitres d’eau DI à chacun des petits beakers. Ensuite, placez les beakers dans la machine de nettoyage ultrasonique pendant 30 minutes jusqu’à ce que le PM se disperse dans le liquide. Ajoutez le supernatant des beakers à un instrument de granularité laser, et mesurez la distribution de taille du PM éludée dans les différentes étapes de nettoyage.Ensuite, étalez les feuilles sur une planche en plastique et numérisez les feuilles à l’aide d’un scanner. Enfin, utilisez un logiciel d’analyse d’images pour estimer la surface et la surface projetée des feuilles. Dans cette étude, le PM a été éludé des feuilles de cinq espèces d’arbres par différentes méthodes de nettoyage.Un grand nombre de PM de différentes tailles ont été exutés des surfaces de feuille après le nettoyage ultrasonique de supplément au nettoyage d’eau plus le nettoyage de brosse. Les proportions moyennes de particules de différentes tailles des cinq espèces d’arbres par nettoyage ultrasonique étaient de 41 % et de 36 % sous les courtes périodes de rétention de poussière et de rétention de poussière, respectivement. Tout en essayant cette procédure, il est important de se rappeler de contrôler l’impulsion ultrasonique et le temps ultrasonique strictement.Suite à cette procédure, d’autres méthodes comme la collecte du PM conservé en couche cireuse de feuilles peuvent être effectuées afin de répondre à des questions supplémentaires, comme la production de la masse de PM à la surface et en couche cireuse de feuilles. Après son développement, cette technique a ouvert la voie à la recherche dans le domaine de la pollution des forêts et des particules afin d’explorer les particules retenues sur les feuilles dans la sélection des espèces d’arbres avec la façon dont les capacités d’élimination des particules.

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