Name: assessing the particulate matter removal abilities of tree leaves
Uploaded: 2018-10-07T15:00:00
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Este trabajo fue financiado por los fondos de investigación fundamentales para la Universidad Central (2017ZY21) y la Fundación Nacional de Ciencias naturales de China (21607038).

1. hoja de recogida, elución y medición de la masa de PM
<ol><li>Seleccione cinco árboles individuales saludables (es decir, cinco repeticiones) de cada especie de árbol con diámetro similar a la altura del pecho. Recoger cuatro ramas más grandes al azar de cuatro direcciones de la cubierta exterior de la capa de dosel medio y corte todas las hojas intactas. Nota: Todas las plantas para el muestreo foliar deben estar ubicadas cerca en una franja verde con longitud y anchura de unos 250 y 60 m, respect...

<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>

Precisa y adecuada la PM retenido en la superficie de las hojas es la base para la evaluación de las capacidades de eliminación de PM de diversa especie del árbol. Sin embargo, el método convencional de limpieza (WC o más BC) no se puede quitar completamente el polvo de las hojas, que ha sido confirmado por análisis de microscopía electrónica10. Esto fue demostrado más claramente por el presente estudio (figura 1, figura 2,<stron...

Las capacidades de diversa especie del árbol para quitar PM del aire ambiente pueden ser evaluadas a través de la cuantificación de la masa de PM retenido en la superficie de las hojas. Para lograr este objetivo, el método de sustracción1,2, la membrana filtro método3,4,5y el método de elución de peso juntada con el análisis de tamaño de partícula6 han sido aplicados para estimar cuantitativamente la masa de PM2.5 (diámetro ≤ 2.5 μm), PM10 (diámetro ≤ 10 μm) o partículas suspendidas totales (TSP) retenido en las hojas. Sin embargo, la exactitud de estos métodos depende básicamente de su desempeño en la recolección de PM retenida en la superficie de las hojas. En la actualidad, la hoja convencional utilizado en estudios relacionados con método de limpieza incluye uno o dos pasos, es decir sólo agua lavado (remojo y enjuague las hojas con agua desionizada)3,7 o más cepillado5, 8 , 9. sin embargo, algunos estudios10,11 han demostrado que PM en superficies de la hoja no podría ser eluido totalmente por el método de limpieza convencional. Limpieza por ultrasonidos tiene las ventajas de alta velocidad, alta calidad y poco daño a la superficie del objeto, tiene gran potencial para ser utilizado para recoger la PM retenido en la superficie de las hojas con microestructuras complejas. En la actualidad, limpieza por ultrasonidos se ha aplicado en algunos estudios para recoger PM retenido en la superficie de las hojas (es decir, poner las hojas en agua desionizada y uso el limpiador ultrasónico a fin de eluir PM)12,13. Sin embargo, este método sólo se utiliza como complemento de una hoja de limpieza método, aunque no se conoce si la limpieza por ultrasonidos tiene un efecto positivo en la recogida de PM de las hojas y sus parámetros de funcionamiento óptimo no son también claras. Nuestra investigación anterior ha demostrado que la PM retenido en la superficie de la hoja de Ginkgo biloba podría ser Eluya completamente sin destruir la superficie de las hojas, si un procedimiento adecuado de limpieza ultrasónico fue suplido al método convencional de limpieza11 . Sin embargo, la estabilidad y la aplicabilidad general de la limpieza por ultrasonidos parámetros (energía ultrasónica, tiempo y otra información) para diferentes especies de plantas experimentan períodos de retención de polvo diferentes son todavía no claros.
En la actualidad, la masa de PM2.5y PM10TSP en unidad de área de hoja a menudo se ha utilizado para evaluar las habilidades de diversa especie del árbol para quitar PM de aire ambiente14,15. Bajo las condiciones naturales, el PM retenido en la superficie de las hojas se puede clasificar en dos partes: la primera parte es de la PM que puede caer hojas debido a los efectos de viento y lluvia, mientras que la otra parte es de la PM que se adhiere firmemente a la hoja de las superficies ya no ea sily lavada por la lluvia. Sin embargo, pocos estudios se han centrado en la masa de ambos tipos de PM en las hojas. Además, los períodos de retención de PM de hojas en diferentes estudios difieren enormemente. Así, la comparabilidad de los resultados de estos estudios será pobre, si se adopta la masa de PM retenido en la unidad de área de hoja para evaluar las capacidades de eliminación de PM de árboles16. En consecuencia, la eficiencia de retención de PM (la masa de PM retenido en la unidad de superficie foliar por unidad de tiempo), como alternativa, se propuso evaluar los efectos de la purificación de PM de árboles urbanos5,17. En general, todavía hay una falta de investigación en este aspecto. Es extremadamente necesario para llevar a cabo los estudios pertinentes por diversas especies del árbol prestar apoyan metodológico basic y datos para evaluar con precisión las capacidades de eliminación de PM de diversa especie del árbol.
Aquí, tres especies de árboles de hoja ancha (g. biloba, Sophora japonicay Salix babylonica) y dos especies de árbol de needleleaf (Pinus tabuliformis y Sabina chinensis) fueron seleccionadas para evaluar su retiro de PM habilidades en dos períodos de retención de PM. El sitio de muestreo de hojas fue en Parque Xitucheng (39,97 ° N, 116,36 ° E), situado en una zona con fuerte contaminación en Beijing. Los tres objetivos específicos de este estudio fueron: (1) para evaluar la eficacia de la hoja de diferentes métodos (limpieza del agua (WC), limpieza con cepillo (A.C.) y limpieza ultrasónica (UC)) en liberador de la PM en las hojas, (2) para verificar el efecto de limpieza por ultrasonidos en de limpieza liberador de PM y (3) para evaluar la eficiencia de retención de diversa especie del árbol PM1, PM2.5, PM5, PM10, y 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

Basado en los métodos de limpieza convencionales (agua de limpieza (WC) + cepillo de limpieza (AC)), este estudio evalúa la influencia de limpieza ultrasónica (UC) que recoge diferentes tamaño particulado (PM) retenido en la superficie de las hojas. Nos caracteriza la eficiencia de retención de hojas para diferentes tamaño PM, que ayudarán a evaluar las capacidades de los árboles urbanos para quitar PM de aire ambiente cuantitativamente.
Teniendo tres especies de árboles de hoja ancha (Ginkgo biloba, Sophora japonica y Salix babylonica) y dos especies del árbol del needleleaf (Pinus tabuliformis y Sabina chinensis) como los objetos de investigación, fueron las muestras de hojas recogidas 4 días (período de retención corto de PM) y 14 días (período largo de retención de PM) después de las últimas lluvias. PM retenida en la superficie de las hojas se recolectó por medio de WC, AC y UC en secuencia. Luego, se calculó la eficiencia de retención de hojas (hojadeAE) a tres tipos de la PM tamaño diversos, incluyendo PM fácilmente extraíble (ERP), difícil de quitar PM (DRP) y PM totalmente extraíble (TRP). Sólo alrededor de 23% - 45% del total PM retenido en las hojas podría limpiar y recogido por el WC. Cuando las hojas se hayan limpiado a través de WC + BC, la subestimación de la capacidad de retención de PM de diversa especie del árbol estaba en la gama de 29% - 46% para varios tamaños casi de h. PM todos retenidos en las hojas podría ser quitado si la UC se complementó al WC + AC.
En conclusión, si la UC se complementó después de los métodos de limpieza convencionales, más tarde las hojas podría eluida y recogida. El procedimiento desarrollado en este estudio puede utilizarse para evaluar las capacidades de eliminación de PM de diversa especie del árbol.

Las retenidas en la superficie de las hojas de la tarde tenía dos tipos bajo condiciones naturales. El PM se cae fácilmente por las lluvias y viento en condiciones naturales se define como la materia de partículas fácilmente extraíble (ERP). Este tipo de PM estuvo representado por el PM eluida por WC en este estudio. La PM que se adhiere firmemente a la hoja de las superficies y no puede ser fácilmente lavada por BC y UC se define como la materia de partículas difíciles de elimina...

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Assessing the Particulate Matter Removal Abilities of Tree Leaves

Evaluación de las capacidades de eliminación de materia particulada de árbol hojas

Para eluir la materia particulada (PM) retenida en la superficie de las hojas después de PM eluyó por los métodos convencionales de limpieza (lavado sólo con agua o el lavado con agua y cepillo de limpieza) se aplicó el método de limpieza ultrasónico. La metodología puede ayudar a mejorar la precisión de la estimación para PM capacidad de retención de hojas.

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

Este método puede ayudar a responder preguntas clave en la relación entre los bosques urbanos y el campo de la contaminación de partículas, como cómo seleccionar especies arbóreas con altas capacidades de eliminación de partículas. La principal ventaja de esta técnica es que las capacidades de eliminación de PM de los árboles se pueden evaluar con precisión y cuantitativamente mediante la recolección del PM retenido en la superficie de la hoja completamente. Para comenzar, seleccione cinco árboles individuales sanos con un diámetro similar a la altura del pecho de cada especie de árbol.Luego, recoge al azar cuatro ramas más grandes de cuatro direcciones del dosel hacia fuera en la capa del dosel medio, y corta todas las hojas intactas. Coloque las hojas en bolsas de válvulas etiquetadas antes de transportar las bolsas al laboratorio y almacenarlas en la nevera. A continuación, lave y seque los vasos en un horno de 80 grados centígrados.Equilibre los vasos a temperatura ambiente y humedad antes de pesarlos. Después de esto, coloque las hojas seleccionadas al azar en uno de los vasos grandes. A continuación, agregue 270 mililitros de agua DI para vaso de precipitados A, y sumerja las hojas por completo.Revuelva el agua durante 60 segundos en una dirección con una varilla de vidrio. Luego, vierta uniformemente el eluyente en tres vasos más pequeños. A continuación, agregue 270 mililitros de agua DI a un vaso de precipitados grande diferente, y sumerja las hojas en agua una vez más.Con un cepillo de nylon, frote las superficies de las hojas con el agua DI, teniendo cuidado de evitar la destrucción de la microestructura de la hoja. A continuación, lave las hojas en agua DI con una botella exprimible con una punta fina, y transfiéralas a un vaso de precipitados grande. Después de esto, vierta el eluyente en un conjunto limpio de tres vasos más pequeños.Añadir 270 mililitros de agua DI al vaso de precipitados grande, y sumergir las hojas en agua de nuevo. A continuación, coloque el vaso de precipitados en una máquina de limpieza ultrasónica durante tres a 10 minutos, y revuelva las hojas en una dirección con una varilla de vidrio. Luego, transfiera las hojas a un nuevo vaso grande.A continuación, vierta el eluyente en un nuevo conjunto de tres vasos pequeños. Cubra cada uno de los conjuntos de tres vasos pequeños con papel de filtro limpio y seque los vasos en el horno de secado durante cinco días o hasta que la masa de los vasos se vuelva constante. Después de esto, coloque los vasos en un banco de laboratorio durante 30 minutos, y mida la masa de cada vaso de precipitados.En primer lugar, agregue 50 mililitros de agua DI a cada uno de los vasos pequeños. A continuación, coloque los vasos en la máquina de limpieza ultrasónica durante 30 minutos hasta que la PM se disperse en el líquido. Agregue el sobrenadante de los vasos de pico a un instrumento de granularidad láser, y mida la distribución del tamaño del PM eluido en los diversos pasos de limpieza.A continuación, extienda las hojas en una placa de plástico y escanee las hojas con un escáner. Por último, utilice el software de análisis de imágenes para estimar la superficie y el área proyectada de las hojas. En este estudio, PM fue eluido de las hojas de cinco especies de árboles a través de diferentes métodos de limpieza.Un gran número de PM de diferentes tamaños fueron eluidos de las superficies de las hojas después de complementar la limpieza ultrasónica a la limpieza de agua más la limpieza del cepillo. Las proporciones medias eluidas de PM de varios tamaños de las cinco especies de árboles por limpieza ultrasónica fueron 41% y 36% bajo la corta retención de polvo y largos períodos de retención de polvo, respectivamente. Al intentar este procedimiento, es importante recordar controlar el pulso ultrasónico y el tiempo ultrasónico estrictamente.Siguiendo este procedimiento, se pueden realizar otros métodos como la recolección del PM retenido en capa cerosa de hojas con el fin de responder a preguntas adicionales, como la producción de la masa de PM en la superficie y en la capa cerosa de hojas. Después de su desarrollo, esta técnica allanó el camino para la investigación en el campo de la contaminación forestal y de partículas para explorar la materia particulada retenida en las hojas en la selección de especies arbóreas con la forma en que las capacidades de eliminación de partículas.

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