Name: assessing the particulate matter removal abilities of tree leaves
Uploaded: 2018-10-07T15:00:00
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この作品は、中央大学 (2017ZY21)、中国の国家自然科学基金 (21607038) の基礎的研究資金によって支えられました。

1. 葉のコレクション、溶出、午後の質量測定
<ol><li>各樹種と同様胸高直径の 5 健全個々 木 (すなわち、 5 レプリケートします) を選択します。中間の樹冠層の外側のキャノピーの 4 つの方向からランダムに 4 つのより大きい枝を収集し、すべてそのまま葉を切り落とします。 注: すべての植物の葉をサンプリングするため必要があります密接に約の長さと幅を持つ緑化帯板 250、60 m,...

<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>

葉の表面に保持する PM の正確かつ適切なコレクションは異なる樹種の PM 除去能力を評価するための基礎です。しかし、従来の洗浄方法 (WC または紀元前プラス) 電子顕微鏡10をスキャンすることによって確認されている葉の表面の埃を完全に削除できません。これはさらに本研究で明確に実証された (図 1、図 2、 <str...

周囲の空気から PM を削除する樹種の能力は、葉の表面に保持時の質量を定量化によって評価できます。この目的を達成するため減算方法1、2、膜フィルター方法3,4、5、および粒子サイズ分析6と相まって溶出計量法がされています。PM2.5量を定量的に調べるに適用 (径 ≤ 2.5 μ m)、PM10 (径 ≤ 10 μ m) または総浮遊粒子 (TSP) 葉上に保持されます。ただし、これらの方法の正確性は基本的には葉の表面に保持午後の収集でのパフォーマンスに依存します。現時点では、1 つまたは 2 つの手順が含まれています洗浄関連の研究で頻繁に使用法従来の葉にはすなわち洗濯は水だけ (吸収し、脱イオン水を使用して葉をすすいでください)3,7またはブラッシング5,プラス8,9します。 ただし、いくつかの研究10、11 、葉の表面に午後でした従来洗浄方法によって完全に溶出しないを示しました。超音波洗浄は、高速、高品質、およびオブジェクトの表面にはほとんど損傷の利点は、それは複雑な微細構造と葉の表面に保持する PM を収集するために使用する大きな可能性を秘めてをいます。現時点では、超音波洗浄で適用されている午後の葉の表面に保持されますを収集するためにいくつかの研究 (すなわち、脱イオン水に葉を入れてし、PM を溶出する超音波洗浄機を使用)12,13。ただし、このメソッドは、葉面からの午後の収集に肯定的な効果を持つ超音波洗浄し、, 最適な動作パラメーターがクリアもかどうかは知られていませんが、洗浄方法、葉を補完するものとしてのみされます。私たちの以前の研究は、適切な超音波クリーニング手順は従来のクリーニング方法11 に補われた場合にイチョウ葉の表面に保持する PM が完全に葉の表面を破壊することがなく溶出することを示しています。.ただし、安定性と超音波洗浄の一般的な適用性別ダスト保持期間を経験している別の植物種のパラメーター (超音波出力、時間、およびその他の情報) がまだ明確ではないです。
現在、PM2.5、午後10、または単位葉面積の TSP の質量は周囲の空気14,15から PM を削除する樹種の能力を評価するしばしば利用されています。自然条件下で葉の表面に保持午後を 2 つの部分に分類できます: 最初の部分は風の影響により葉から落ちることができます午後、降雨量、その他の部分は葉にしっかりと付着している PM 表面し ea をすることはできません軽く降雨による洗浄。ただし、いくつかの研究は、葉の表面に午後の両方のタイプの質量に焦点を当てています。さらに、さまざまな研究で葉の午後保存期間は非常に異なります。これらの研究の結果の比較は、貧しい人々、午後単位葉面積の保持量が木16PM 除去能力を評価するために採用している場合になります。PM 保存効率 (単位時間あたり単位葉面積に保持時の質量)、その結果、別の方法として都市の木5,17の午後水質浄化効果を評価する提案されました。一般的には、まだこの面で研究の欠如があります。非常に異なる樹種樹種の PM 除去能力を正確に評価するための方法論的基礎とデータのサポートを提供するための関連する研究を実施する必要があります。
3 広葉樹種 (G. biloba槐スギ、イトヤナギ) と 2 針葉樹における樹種 (マツ tabuliformisとサビーナ成虫) がここでは、選択された評価、PM 除去能力 2 つの午後の保存期間。葉の採取は、西土城公園 (39.97 ° N、116.36 ° E)、北京の重い汚染地区に位置します。本研究の 3 つの特定の目的があった: (1) 洗浄方法 (水洗浄 (WC)、ブラシ洗浄 (BC) と超音波洗浄 (UC)) の超音波洗浄の効果を検証するには (2) の葉に PM を溶出に異なる葉の効率を評価するには午後、溶出、小さじ、午後10PM5時2.5午後1樹種の保持効率を評価する (3)。

<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

従来洗浄方法 (水洗浄 (WC) + (BC) のクリーニング ブラシ) に基づいて、本研究は、様々 な大きさで分類された粒子状物質 (PM) 葉の表面上に保持されますを収集で超音波洗浄 (UC) の影響を評価しました。我々 はさらに周囲の空気から定量的 PM を削除する都市木の能力を評価するために役立つ様々 なサイズ午後時まで葉の保持効率が特徴です。
3 広葉樹種 (イチョウ葉、槐スギ、イトヤナギ) と研究の目的として 2 つ針葉樹における木種 (マツ tabuliformisとサビーナ成虫) を取って、葉試料最新の降雨後 4 日間 (短い午後保持期間) と 14 日 (長い午後保持期間) を収集しました。葉の表面に保持午後は順番 WC、BC、UC による収集されました。その後、葉 (AE葉) 削除困難時 (DRP) と完全に取り外し可能な午後 (TRP)、簡単に取り外し可能な午後 (ERP) を含む、様々 な大きさで分類された午後の 3 つのタイプの保存効率を算出しました。午後に保持葉合計の約 23%-45% をオフに掃除し、トイレによって収集された可能性があります。WC + BC を葉を洗浄したとき異なる樹種の PM 保存容量の過小評価は WC + 紀元前に UC を補った場合、葉に保持されますすべての PM を削除でした様々 な大きさで分類された時ほとんどの 29%-46% の範囲内だった。
結論としては、UC は、従来の洗浄方法後補完された場合、葉の表面に以上の PM を溶出し、収集可能性があります。本研究で開発したプロシージャは、異なる樹種の PM 除去能力を評価するために使えます。

葉の表面に保持午後いた自然な条件の下で 2 つのタイプ。PM は、降雨により簡単に落ちるし、自然条件下での風は簡単に取り外し可能な粒子状物質 (ERP) として定義されています。午後のこのタイプは、本研究ではトイレによって溶離される PM によって表されました。しっかりと葉に付着した PM 表面し、簡単に BC で洗い流されることはできません UC 削除困難な粒子?...

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Assessing the Particulate Matter Removal Abilities of Tree Leaves

葉の木の粒子状物質の除去能力を評価します。

超音波洗浄法は、午後は従来のクリーニング方法 (水洗浄のみまたは水洗浄とクリーニング ブラシ) で溶出した後、葉の表面に保持粒子状物質 (PM) を溶出に適用されました。方法論は、葉の PM 保存容量の推定精度を改善するために助けることができます。

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

この方法は、都市森林と粒子状物質汚染分野との関係における重要な質問(粒子状物質除去能力の高い樹種の選択方法など)に答えるのに役立ちます。この技術の主な利点は、樹木のPM除去能力を葉表面に完全に保持したPMを収集することによって正確かつ定量的に評価できることである。まず、各樹種の胸の高さで同様の直径を持つ5つの健康な個々の木を選択します。次に、中間キャノピー層の4つの方向から4つの大きな枝をランダムに収集し、すべての無傷の葉を切断する。ラベル付きバルブバッグに葉を入れてから、実験室に荷物を運び、冷蔵庫に保管します。次に、ビーカーを80度に設定したオーブンで洗い、乾燥させます。ビーカーを室温と湿度に平衡化してから計量します。この後、ランダムに選択された葉を大きなビーカーの1つに入れます。その後、270ミリリットルのDI水をビーカーAに加え、葉を完全に浸します。ガラス棒で一方向に60秒間水をかき混ぜます。その後、溶出剤を3つの小さなビーカーに均等に注ぎます。次に、270ミリリットルのDI水を別の大きなビーカーに加え、葉をもう一度水に浸します。ナイロンブラシを使用して、葉の表面をDI水でスクラブし、葉の微細構造を破壊しないように注意してください。次に、細かい先端を持つ絞り可能なボトルでDI水で葉を洗い、新しい大きなビーカーに移します。この後、溶出剤を3つの小さなビーカーのきれいなセットに注ぎます。大きなビーカーに270ミリリットルのDI水を加え、葉を再び水に浸します。次に、ビーカーを超音波洗浄機に3~10分間入れ、ガラス棒で葉を一方向にかき混ぜます。その後、葉を新しい大きなビーカーに移します。次に、溶出剤を3つの小さなビーカーの新しいセットに注ぎます。3つの小さなビーカーのセットを清潔なろ紙で覆い、乾燥オーブンでビーカーを5日間乾燥させるか、ビーカーの塊が一定になるまで乾燥させます。この後、30分間実験室のベンチにビーカーを置き、各ビーカーの質量を測定します。まず、小さなビーカーのそれぞれにDI水の50ミリリットルを追加します。次いで、PMが液体中に分散するまで30分間超音波洗浄機にビーカーを入れます。ビーカーの上清をレーザー粒度計器に加え、様々な洗浄工程で溶出したPMのサイズ分布を測定します。次に、葉をプラスチック製のボードに広げ、スキャナーで葉をスキャンします。最後に、画像解析ソフトウェアを使用して、葉の表面積と投影面積を推定します。本研究では、PMは異なる洗浄方法を用いて5種の樹木の葉から溶出した。超音波洗浄を補った後、多数の異なるサイズのPMが水のクリーニングとブラシ洗浄に加えて葉の表面から溶出した。超音波洗浄による5種の樹種の各種PMの平均溶出割合は、それぞれ短い塵保持期間および長い塵保持期間の下で41%および36%であった。この手順を試みている間、超音波パルスと超音波時間を厳密に制御することを覚えておくことが重要です。この手順に従って、葉のワックス状の層に保持されたPMを収集するような他の方法は、表面およびワックス状の葉層でPMの質量の産生のような追加の質問に答えるために行うことができる。その開発後、この技術は、森林および粒子状物質汚染の分野での研究の道を開き、粒子状物質除去能力を持つ樹種を選択する際に葉に保持されている粒子状物質を探索する道を開いた。

Research

JoVE Journal

Environment

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