Name: assessing the particulate matter removal abilities of tree leaves
Uploaded: 2018-10-07T15:00:00
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Questo lavoro è stato sostenuto dai fondi di ricerca fondamentali per le Università centrale (2017ZY21) e la Fondazione di scienza naturale nazionale della Cina (21607038).

1. foglia collezione, eluizione e misurazione della massa di PM
<ol><li>Selezionare cinque sani singoli alberi (vale a dire, cinque repliche) di ogni specie di albero con diametro simile a petto. Raccogliere quattro rami più grandi in modo casuale da quattro direzioni del baldacchino esterno nello strato centrale baldacchino e tagliare tutte le foglie intatte. Nota: Tutte le piante per il campionamento di foglia dovrebbero trovarsi strettamente in una striscia di inverdimento con lunghezza e larghezza di c...

<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>

Raccolta accurata e corretta del PM mantenuto sulle superfici della foglia è la base per valutare le capacità di rimozione di PM di varie specie di alberi. Tuttavia, il metodo di pulizia convenzionale (WC o plus BC) non è possibile rimuovere completamente la polvere su superfici di foglia, che è stata confermata tramite la scansione microscopia elettronica10. Questo è stato ulteriormente dimostrato chiaramente dal presente studio (Figura 1, F...

Le abilità delle varie specie di alberi per rimuovere PM da aria ambiente possono essere valutate attraverso la quantificazione della massa di PM mantenuto su superfici di foglia. Per raggiungere questo obiettivo, sono stati la sottrazione metodo1,2, la membrana filtro metodo3,4,5e il metodo di eluizione di pesatura accoppiato con particella dimensione analisi6 applicati per valutare quantitativamente la massa di PM2.5 (diametro ≤ 2,5 µm), PM10 (diametro ≤ 10 µm) o particolato sospeso totale (TSP) mantenuto sulle foglie. Tuttavia, la precisione di questi metodi dipende fondamentalmente dalle loro performance nella raccolta PM mantenuto sulle superfici di foglia. Allo stato attuale, la foglia convenzionale utilizzato in studi correlati spesso il metodo di pulizia include uno o due passaggi, vale a dire solo acqua lavaggio (ammollo e sciacquare le foglie con acqua deionizzata)3,7 o più spazzolatura5, 8 , 9. Tuttavia, alcuni studi10,11 hanno dimostrato che PM su superfici di foglia, potrebbe non essere completamente eluito secondo il metodo convenzionale di pulizia. Come pulizia ultrasonica presenta i vantaggi di ad alta velocità, alta qualità e poco danno alla superficie dell'oggetto, ha grande potenziale per essere utilizzato per raccogliere il PM mantenuto su superfici di foglia con microstrutture complesse. Allo stato attuale, il lavaggio ad ultrasuoni è stato applicato in alcuni studi per raccogliere PM mantenuto su superfici di foglia (vale a dire, mettere le foglie in acqua deionizzata e utilizzare il pulitore ad ultrasuoni per eluire PM)12,13. Tuttavia, questo metodo viene utilizzato solo come complemento di una foglia di metodo, di pulizia, mentre non è noto se la pulizia ad ultrasuoni ha un effetto positivo sulla raccolta PM dalle superfici di foglia e propri parametri di funzionamento ottimale non sono chiare. La nostra ricerca precedente ha indicato che il PM trattenuto sulla superficie della foglia di Ginkgo biloba potrebbe essere eluito completamente senza distruggere le superfici di foglia, se una corretta procedura di pulizia ad ultrasuoni è stata completata per il metodo di pulizia convenzionale11 . Tuttavia, la stabilità e l'applicabilità generale della pulizia ad ultrasuoni parametri (potenza ultrasonica, tempo e altre informazioni) di specie di piante diverse, vivendo periodi di conservazione diversi polvere non sono ancora chiari.
Attualmente, la massa di PM2.5, PM10o TSP su unità di superficie di foglia spesso è stata utilizzata per valutare le abilità delle varie specie di alberi per rimuovere PM da aria ambiente14,15. Sotto la condizione naturale, il PM mantenuto su superfici foglia possa essere classificato in due parti: la prima parte è il PM che può cadere foglie a causa degli effetti del vento e pioggia, mentre l'altra parte è il PM che è strettamente rispettato per foglia delle superfici e non può essere ea sily lavato via dalla pioggia. Tuttavia, pochi studi hanno messo a fuoco sulla massa di entrambi i tipi di PM su superfici di foglia. Inoltre, i periodi di conservazione PM di foglie in diversi studi differiscono enormemente. Così, la comparabilità dei risultati di questi studi saranno povera, se la massa di PM trattenuti sulla superficie fogliare unità è adottata per valutare le capacità di rimozione di PM di alberi16. Di conseguenza, l'efficienza di ritenzione PM (la massa di PM trattenuti sulla superficie fogliare unità per unità di tempo), in alternativa, è stato proposto di valutare gli effetti di purificazione di PM di alberi urbani5,17. In generale, c'è ancora una mancanza di ricerca in questo aspetto. È estremamente necessario svolgere studi rilevanti per le diverse specie di fornire dati e metodologico basic supportano per valutare con precisione le capacità di rimozione di PM di varie specie di alberi.
Qui, tre specie di alberi di latifoglie (g. biloba, Estratto di Sophora japonicae Salix babylonica) e due specie di albero di aghifoglie (Pinus tabuliformis e Sabina chinensis) sono stati selezionati per valutare la loro rimozione di PM abilità in due periodi di conservazione PM. Il sito di campionamento foglia era nel parco di Xitucheng (39,97 ° N, 116,36 ° E), situato in una zona con forte inquinamento di Pechino. I tre obiettivi specifici di questo studio erano: (1) per valutare l'efficienza di pulizia metodi (pulizia dell'acqua (WC), pulizia a spazzola (BC) e pulizia ad ultrasuoni (UC)) in medicati il PM sulle foglie, (2) per verificare l'effetto di lavaggio ad ultrasuoni su foglie di diverse eluizione PM e (3) per valutare l'efficienza di ritenzione di varie specie di alberi a PM1, PM2.5, PM5, PM10e 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

Basato sui metodi di pulizia convenzionali (acqua pulizia (WC) + spazzola di pulizia (BC)), questo studio ha valutato l'influenza di lavaggio ad ultrasuoni (UC) sulla raccolta di varie dimensione particolato (PM) mantenuto su superfici di foglia. Più ulteriormente abbiamo caratterizzato l'efficienza di ritenzione delle foglie di varie dimensioni PM, che aiuterà a valutare le capacità di alberi urbani per rimuovere quantitativamente PM dall'aria ambiente.
Prendere tre specie di alberi di latifoglie (Ginkgo biloba, Estratto di Sophora japonica e Salix babylonica) e due specie di aghifoglie albero (Pinus tabuliformis e Sabina chinensis) come gli oggetti di ricerca, sono stati campioni di foglia raccolti 4 (breve periodo di conservazione del PM) e 14 giorni (periodo di conservazione lungo PM) dopo le ultime piogge. PM mantenuto sulle superfici foglia è stato raccolto per mezzo di WC, BC e UC in sequenza. Quindi, l'efficienza di ritenzione delle foglie (AEfoglia) a tre tipi del PM di dimensioni varie, tra cui PM facilmente rimovibili (ERP), difficile da rimuovere PM (DRP) e totalmente rimovibile PM (TRP), sono stata calcolata. Solo circa il 23% - 45% del totale PM mantenuto su foglie potrebbe essere pulito fuori e raccolte da WC. Quando le foglie sono state pulite attraverso WC + BC, la sottovalutazione delle capacità di ritenzione di PM di varie specie di alberi era nella gamma del 29% - 46% per varie dimensioni del pomeriggio quasi tutti i PM mantenuto sui fogli potrebbe essere rimosso se UC è stata completata per WC + BC.
In conclusione, se l'UC è stato completato dopo i metodi di pulizia convenzionali, più PM su superfici foglia potrebbe essere eluite e raccolti. La procedura sviluppata in questo studio può essere utilizzata per valutare le capacità di rimozione di PM di varie specie di alberi.

Il PM mantenuto su superfici foglia aveva due tipi in condizioni naturali. Il PM si stacca facilmente dalla pioggia e vento in condizioni naturali è definito come il particolato facilmente rimovibile (ERP). Questo tipo di PM era rappresentato dal PM eluiti di WC in questo studio. Il PM che aderisce strettamente per foglia delle superfici e non può essere facilmente lavato via dalla BC e UC è definito come il particolato difficile da rimuovere (DRP). Questo tipo di PM non può essere el...

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Assessing the Particulate Matter Removal Abilities of Tree Leaves

Valutare le capacità di rimozione del particolato di albero foglie

Il metodo di pulizia ad ultrasuoni è stato applicato per eluire il particolato (PM) conservato su superfici foglia dopo PM è stato eluito dei metodi convenzionali di pulizia (lavaggio solo con acqua o acqua di pulizia più spazzola di pulizia). La metodologia può contribuire a migliorare l'accuratezza della stima per PM capacità di ritenzione delle foglie.

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

Questo metodo può aiutare a rispondere a domande chiave nella relazione tra foreste urbane e campo di inquinamento da particolato, come ad esempio come selezionare specie arboree con elevate capacità di rimozione del particolato. Il vantaggio principale di questa tecnica è che le capacità di rimozione del PM degli alberi possono essere valutate in modo accurato e quantitativo raccogliendo completamente il PM trattenuto sulla superficie fogliare. Per iniziare, selezionare cinque singoli alberi sani con un diametro simile all'altezza del seno di ogni specie arborea.Quindi, raccogli casualmente quattro rami più grandi da quattro direzioni del baldacchino esterno nello strato centrale del baldacchino e taglia tutte le foglie intatte. Posizionare le foglie in sacchetti di valvole etichettati prima di trasportare i sacchetti in laboratorio e conservarli in frigo. Quindi, lavare e asciugare i becher in un forno impostato a 80 gradi Celsius.Equilibrare i becher a temperatura e umidità ambiente prima di pesarli. Successivamente, posiziona le foglie selezionate casualmente in uno dei grandi becher. Quindi, aggiungere 270 millilitri di acqua DI per becher A e immergere completamente le foglie.Mescolare l'acqua per 60 secondi in una direzione con un'asta di vetro. Quindi, versare uniformemente l'eluente in tre becher più piccoli. Quindi, aggiungere 270 millilitri di acqua DI a un diverso grande becher e immergere nuovamente le foglie in acqua.Utilizzando un pennello in nylon, strofinare le superfici fogliari con l'acqua DI, facendo attenzione a evitare di distruggere la microstruttura fogliare. Quindi, lavare le foglie in acqua DI con una bottiglia stisceggibile con una punta fine e trasferirle in un nuovo grande becher. Dopo questo, versare l'eluente in un set pulito di tre becher più piccoli.Aggiungere 270 millilitri di acqua DI al grande becher e immergere nuovamente le foglie in acqua. Quindi, posizionare il becher in una macchina per la pulizia ad ultrasuoni per tre o 10 minuti e mescolare le foglie in una direzione con un'asta di vetro. Quindi, trasferisci le foglie in un nuovo grande becher.Quindi, versare l'eluente in un nuovo set di tre piccoli becher. Coprire ciascuno dei set di tre piccoli becher con carta da filtro pulita e asciugare i becher nel forno di essiccazione per cinque giorni o fino a quando la massa dei becher diventa costante. Successivamente, metti i becher su un banco di laboratorio per 30 minuti e misura la massa di ogni becher.In primo luogo, aggiungere 50 millilitri di acqua DI a ciascuno dei piccoli becher. Quindi, posizionare i becher nella macchina per la pulizia ad ultrasuoni per 30 minuti fino a quando il PM non si disperde nel liquido. Aggiungere il supernatante dai becher a uno strumento di granularità laser e misurare la distribuzione delle dimensioni del PM eluitato nelle varie fasi di pulizia.Quindi, stendere le foglie su una tavola di plastica e scansionare le foglie con uno scanner. Infine, utilizzare il software di analisi delle immagini per stimare l'area della superficie e l'area proiettata delle foglie. In questo studio, il PM è stato eluitato dalle foglie di cinque specie di alberi attraverso diversi metodi di pulizia.Un gran numero di PM di diverse dimensioni sono stati elusi dalle superfici fogliari dopo la pulizia ad ultrasuoni del supplemento alla pulizia dell'acqua e alla pulizia delle spazzole. Le proporzioni medie eluizzate del PM di varie dimensioni delle cinque specie arboree mediante pulizia ad ultrasuoni erano rispettivamente del 41% e del 36% sotto la breve ritenzione di polveri e i lunghi periodi di ritenzione di polveri. Durante il tentativo di questa procedura, è importante ricordare di controllare rigorosamente l'impulso ultrasonico e il tempo ultrasonico.Seguendo questa procedura, altri metodi come la raccolta del PM trattenuto nello strato ceroso di foglie possono essere eseguiti al fine di rispondere a domande aggiuntive, come la produzione della massa di PM in superficie e in uno strato ceroso di foglie. Dopo il suo sviluppo, questa tecnica ha spianato la strada alla ricerca nel campo dell'inquinamento forestale e del particolato per esplorare il particolato trattenuto sulle foglie nella selezione delle specie arboree con le capacità di rimozione del particolato.

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