园林树种的选择与应用
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第四节 城市空气污染对园林树种生长的影响

一、城市空气污染特点

大气污染是指在空气的正常成分之外,又增加了新的成分,或者原有成分大量增加而对人类健康和动植物生长产生危害。大气污染可分为自然污染和人为污染两种,自然污染发生于自然过程本身,如火山爆发、尘暴等,人为污染由人类生产活动引起。自19世纪末工业革命开始,人类便开始使用化石燃料,随着工业化、城市化的发展,人类对化石燃料和石油产品的需求迅猛增加,因而排放到大气中的污染物种类增多,数量增大,大气污染日益严重。现在大气污染已成为全球面临的公害,在城市地区更显严重。

(一)污染源类型

1.点源与面源

点源是指集中在一点或小范围内向空气排放污染物的污染源,如多数工业污染源。面源是指在一定面积范围内向空气排放污染物的污染源,如居民普遍使用的取暖锅炉、炊事炉灶,郊区农业生产过程中排放空气污染物的农田等。面源污染分布范围广,数量大,一般较难控制。

2.自然污染源与人为污染源

大气污染物除小部分来自火山爆发、尘暴等自然污染之外,主要来源于人类生产和生活活动引起的人为污染。

3.固定源与流动源

固定源是指污染物从固定地点排出,如火力发电厂、钢铁厂、石油化工厂、水泥厂等。固定源排出的污染物主要是煤炭、石油等化石燃料燃烧以及生产过程中排放的废气。流动源主要是指汽车、火车、轮船等各种交通工具,它们与工厂相比,虽然排放量小而分散,但数目庞大,活动频繁,排放的污染物总量也是不容忽视的。随着我国城市大发展,汽车越来越成为最大的流动污染源,排放的污染物有一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物等。

(二)污染物种类

大气污染物种类很多,目前引起人们注意的有100多种,概括分为两大类:气态污染物和颗粒状污染物。

颗粒状污染物是指空气中分散的微小的固态或液态物质,其颗粒直径在0.005~100微米。一般可分为烟、雾和粉尘等。烟是因蒸气冷凝作用或化学反应生成的,直径小于1微米;雾是直径在100微米以下的液滴。由于空气中烟、雾常同时存在且难以区分,故常用“烟雾”一词表示。粉尘包括直径为1~100微米的固体微粒,主要来自煤炭、石油燃料的燃烧和物质的粉碎过程,其化学组成十分复杂,有金属微粒、非金属氧化物及有机化合物等。粉尘根据粒子大小和沉降速度可再划分为降尘和飘尘,前者微粒直径小于10微米,后者微粒直径大于10微米。

颗粒状污染物在空中能散射和吸收阳光,使能见度降低,夏季达1/3,冬季高达2/3,并使地面的阳光辐射减少,城市所接受的阳光辐射平均少于农村15%~20%,其主要原因就是城市上空的粉尘微粒较多。粉尘微粒还是水分凝聚和有毒气体的核心,经常形成城市雾霾,影响人的呼吸,引发并加剧支气管和肺部疾病。有些飘尘表面还带有致癌性很强的化合物。

直接进入大气的气态污染物(即初级污染物)主要有硫氧化物、氮氧化物、碳氢化物、碳氧化物。

二、城市空气污染特点对园林树木的影响

当大气污染物浓度超过园林植物的忍耐限度,园林植物细胞和组织器官将受伤害,生理功能和生长发育受阻,产量下降,产品品质变坏,甚至造成园林植物个体死亡。一般,大气污染物对园林植物造成的伤害取决于污染物的种类、浓度和持续的时间,也称之为剂量,刚好使园林植物受害的剂量称为临界剂量。一般对于同一种污染物来讲,浓度越大,园林植物受害的时间越短。

大气污染对园林植物的危害症状分为可见症状和不可见症状。可见症状是肉眼可观察到的园林植物的叶、芽、花、果实等器官因受大气污染危害而表现出的形态变化。一般情况下大气污染物主要通过气孔进入叶片并溶解在细胞液中而导致园林植物受害,因而大气污染对园林植物危害的可见症状多表现在叶片上。由于大气污染物的浓度和植物、接触污染物的时间不同,叶片的受害症状也不一样,因此,可见症状又分为急性伤害症状和慢性伤害症状。急性伤害症状(acute damaged symptom)是当污染物的浓度很高,在短期内便破坏植物叶片和其他器官而表现出来的症状,如叶片上出现明显的坏死斑、叶片枯萎脱落、芽枯损,甚至整株植物长势显著衰弱和枯萎,严重时死亡。慢性伤害症状(chronic damaged symptom)是在污染物浓度较低时,植物需要接触较长一段时间才表现出来的症状,如叶片褪绿、变形、伸展不完全及提早落叶等。不可见症状是大气污染对植物伤害后体内生理功能变化的结果。

大气污染物中对植物影响较大的是二氧化硫、氮化物;氯、氨和氟化氢等虽会对植物产生毒害,但一般是由事故性泄漏引起的,其危害范围不大;氮氧化物毒性较小。

1.二氧化硫对园林植物的危害

二氧化硫常常危害同化器官叶片,降低和破坏光合生产率,从而降低生产量使植株枯萎死亡。二氧化硫通过叶片呼吸进入组织内部后积累到致死浓度时使细胞酸化中毒,叶绿体破坏,细胞变形,发生质壁分离,从而在叶片的外观形态上表现出不同程度的受害症状。树木叶片在受伤害后会出现不同程度的坏死斑或褪绿斑,而且二氧化硫还可刺激某些树木使之产生离层。急性中毒后,有些树种除发生上述症状外尚伴有大量落叶,如京桃、刺槐、皂荚等,而有些树木叶片仅出现萎蔫现象,而其他症状不明显;当叶片中的二氧化硫浓度较低时,叶片一般不表现可见症状。

大部分阔叶树,受二氧化硫危害后在叶片的脉间出现大小不等、形状不同的坏死斑,它的颜色因树种不同呈褐色、棕色或浅黄色,有些树种的坏死斑首先在叶缘叶尖处出现,随症状的发展,沿叶脉向内扩展。受害部分与健康组织之间的界限明显,主脉和侧脉的两侧不受影响,这是木本植物中阔叶树种叶片受二氧化硫危害后的典型症状。当二氧化硫浓度较高时,有些树种叶片细胞被破坏,内含物流入细胞间隙,叶片下表面表现出深绿色水渍斑,水渍斑消退后即出现褐色坏死斑。阔叶树种受二氧化硫危害后,症状最重的是发育完全、生理活动旺盛的叶子,枝下部老叶较轻,枝顶部未完全展开的幼叶受害最轻,原因在于二氧化硫是通过气孔伤害叶片组织的,生理活动旺盛的叶子对二氧化硫吸收量多,吸收速度快,所以受害较重。

针叶树受害后的典型症状是叶色褪绿变浅,针叶顶部出现黄色坏死斑或褐色环状斑,并逐渐向叶基部扩展至整个针叶,最后针叶枯萎脱落。受害最重的是当年发育完全的成熟叶,老针叶受害较轻,枝顶端未完全展开的幼叶受害最轻,受害程度与发育阶段也有一定关系。在浓度和接触时间均相同的条件下,针叶树在幼年阶段最易受害,中壮龄阶段抗性最强,过熟龄的树木抗性显著减弱。

2.氯气对园林植物的危害

通过气孔,植物吸收氯气进入叶片组织内,使原生质膜和细胞壁解体,叶绿体受到破坏。树木受到氯气危害后主要症状为受害后首先出现水渍斑,在浓度较低时水渍斑消退,出现褐色斑或褪绿斑,褪绿多发生在脉间,随症状发展扩展及全叶,模糊一片,与健康组织间界限不清,这是较低浓度氯气危害树木后叶片受害的典型症状。浓度较高时,多出现叶脉间失绿变黄,叶缘处出现褐色坏死斑,这是较高浓度氯气危害树木后叶片受害的典型症状,浓度较高时有部分树种受害后在叶片的脉间出现褐色斑,与二氧化硫所致症状较为相似。

针叶树受害后叶的典型症状是叶色褪绿变浅,针叶顶端产生黄色或棕褐色伤斑,随症状发展向叶基部扩展,最后针叶枯萎脱落,症状特征与二氧化硫所致症状较为相似。

阔叶树受氯气危害后,症状最重的是枝下部老叶及发育完全、生理活动旺盛的树叶,枝顶部未完全展开的幼叶受害较轻或不受害。

3.氟化氢对园林植物的危害

氟化氢的毒性强,对环境造成很大危害,氟化氢毒性约为二氧化硫的几十倍到几百倍,一般浓度在0.003毫摩尔/升时就可使植物受到毒害。

氟化氢通过气孔进入叶片组织内部,随蒸腾流运转到叶尖和叶缘,当积累量达到致死浓度时,使组织产生酸性伤害,原生质凝缩,叶绿素破坏。浓度较低时常常在叶尖和叶缘处出现褪绿斑,有时也出现在叶脉间。部分树木受害后在叶片背而沿叶脉出现水渍斑。有些树木水渍斑发生在叶尖和叶缘处,如糠椴。一般经过几小时或一昼夜,大部分树木的水溃斑会消退,叶片上出现褐色或深褐色斑。大部分树木氟化氢急性中毒后都是在叶尖和叶缘处出现褐色或深褐色坏死斑,坏死斑与健康组织之间界限明显,有一深褐色波纹形线带,这是叶片受氟化氢危害后的典型症状。坏死斑自叶尖起沿叶缘向叶基部扩展,受害重时,坏死斑可出现在整个叶缘,如同镶了一圈,坏死斑干枯后脱落。受害较轻时只在叶缘的一部分或叶缘的一侧出现坏死斑,坏死斑内颜色由于树种不同而成不同颜色,多为深褐色、褐色及棕色。受害后叶片除出现上述症状外,还伴有大量落叶。有些树木氟化氢急性中毒后,叶片失水萎蔫而不出现其他症状,如臭椿、国槐、刺槐、榆树等,有些树种萎蔫后进而出现褐色斑如山桑、梓树、龙爪柳等。

针叶树对氟化物十分敏感,在受氟化氢危害后,针叶尖端出现棕色或红棕色坏死,与健康组织界限明显,随症状发展而逐渐向叶基部扩展,最后干枯脱落,针叶的受害程度由于叶龄不同而有明显差异,受害后症状最重的是枝条顶端当年生伸展不完全的幼叶,二年以下的老叶受害较轻。一般,有氟化物污染的地方,很少有针叶树生长。

阔叶树受害后一般枝条顶端的幼叶受害最重,枝条中部以下的叶片受害较轻。

4.其他常见污染物对园林植物的危害

(1)臭氧对植物的危害 城市中的汽车尾气等排放物质在太阳光照射下相互作用而产生的光化学烟雾主要成分是臭氧。臭氧是一种强氧化剂,破坏栅栏组织和表皮细胞,促使气孔关闭,降低叶绿素含量等而抑制光合作用。同时,臭氧还可损害质膜,使其透性增大,细胞内物质外渗,影响正常的生理功能,因此,受害植株易受疾病和有害生物的侵扰,再生的速度远不如健康的植物。另外,空气中臭氧含量会造成土壤中臭氧含量增高从而对植物产生伤害。

一般植物在臭氧浓度超过0.05摩尔/升时就会对植物造成伤害。超过临界剂量后,植物叶表出现褐色、红棕色或白色斑点,斑点较细,一般散布整个叶片,有时也会表现为叶表面变白或无色,严重时扩展到叶背,叶子两面坏死,呈白色或橘红色,叶薄如纸。急性伤害通常表现出白色坏死斑,这在受害几小时或几天就会出现,然后,叶片变成红褐色。

(2)大气飘尘和降尘等颗粒物质对植物的危害 降尘和飘尘等颗粒物质落到植物叶片上会堵塞气孔,妨碍正常的光合作用、呼吸作用和蒸腾作用。同时,大气颗粒中含有较多的重金属等污染物质,对植物产生毒害作用。如受到有色金属冶炼烟气污染的杨树叶片,叶脉间出现黄褐色伤斑,形状为点状、条状或块状,伤斑有明显的界限,受害严重的叶片呈黄褐色干枯状,并有伤斑扩展成片的痕迹。经常遭受该类烟气污染的植株比同龄正常植株瘦弱,叶片窄小稀疏,并提前干枯脱落,甚至整株枯死。重金属污染不但影响了植物本身的生长,也会影响园林植物的绿化效果和净化能力。如多毛的阔叶泡桐具有较强的滞尘能力,但随着滞尘量的增加,其光合作用减弱,下降30%~50%。

(3)氮氧化物对植物的危害 一氧化氮不会引起植物叶片斑害,但能抑制植物的光合作用。植物叶片气孔吸收溶解二氧化氮会造成叶脉坏死,如果长期处于2~3摩尔/升的高浓度下,就会使植物产生急性伤害症状。

三、园林树木对空气的影响

园林植物是园林环境生态中的一个重要组成部分,不仅能美化环境,而且能吸收二氧化碳,释放出氧气,吸收空气中的有害气体、吸附尘粒、杀菌、调节气候、吸声降噪、防风固沙等,对环境起到净化作用,维持环境的良性运转,尤其是对保护城市环境具有重要的意义。

1.维持碳氧平衡

绿色植物吸收二氧化碳,在合成自身需要的有机营养的同时,向环境中释放氧气,维持空气的碳氧平衡。近代由于人口的增长,大量化石燃料的燃烧,更由于大面积热带森林被砍伐毁坏掉,导致全球性的二氧化碳含量增加,碳氧平衡正在受到威胁。这种矛盾在城市中表现尤甚,城市人口的密集和超量化石燃料的燃烧大量消耗氧气,积累了过量的二氧化碳。由于二氧化碳的密度稍大于空气,多下沉于近地层,在有风的情况下,可以通过大气交换得到补偿和更新,但是无风或微风的情况下,如当风速在2~3米/秒以下时,大气交换很不充分,所以大城市空气中的二氧化碳浓度有时可达0.05%~0.07%,局部地区可高达0.2%。二氧化碳浓度的不断增加,势必造成城市局部地区氧气供应不足。

目前,任何发达的生产技术都不能代替植物的光合作用,只有植物才能保持大气中二氧化碳与氧气的平衡。据统计,1公顷落叶阔叶林、常绿阔叶林和针叶林每年可分别释放氧气10吨、22吨和16吨。北京城近郊建成区的绿地,每天可释放2.3万吨氧气,全年可释放氧气295万吨,这对于维持空气中的碳氧平衡具有重要的作用。以一个成年人每天吸入0.75千克氧气、排出0.9千克二氧化碳计,则10米2的森林面积,就可消耗他排出的二氧化碳,并供给所需的氧气。每平方米生长良好的草坪光合作用时每小时可吸收1.5克二氧化碳,因此,白天一块25米2的草坪可把一个人呼出的二氧化碳全部吸收掉。不同植物固定二氧化碳、释放氧气的速率因植物种类、植物生长状况、叶面积大小、地理纬度以及气象因素等而异。

2.吸收有害气体

(1)园林植物吸收有害气体的机理及途径 园林植物不仅对大气中的污染物具有一定的抗性,而且具有一定的吸收力。园林植物对空气的净化作用,主要表现为通过吸收大气中的有害物质,再经光合作用形成有机物质,或经氧化还原过程使其变为无毒物质,或经根系排出体外,或积累于某一器官,最终化害为利,使空气中的有害气体浓度降低。

园林植物对空气中的污染物吸收效果非常显著。据统计,草坪植物吸收空气中的有害气体二氧化硫、二氧化氮、氟化氢以及某些重金属气体如汞蒸气、铅蒸气等,还能吸收一些重金属粉尘以及致癌物质醛、醚、醇等。每公顷绿色草坪,每年能吸收氧化硫171千克,吸收氯气34千克。北京市建成区的绿地,每年可以吸收二氧化硫2737吨,吸收氯气544吨。同吋,有些植物由于具有对污染物的特殊同化转移能力,对污染物的吸收能力也会较其他植物强,如北京园林局等单位试验指出,对硫的同化转移能力以国槐、银杏、臭椿为强,毛白杨、垂柳、油松、紫穗槐较弱,新疆杨、华山松和加拿大杨极弱。

植物吸收大气污染物一般有两种途径:一种是以气态的形式在植物本身的气体交换过程中通过叶片上的气孔等进入植物体;另一种是以液态的形式进入,即大气中的污染物如二氧化碳、氯、氟化氢等以及颗粒污染物铅、镉等金属粉尘遇到水分或叶面上的湿气后溶解再以渗透等形式被叶片、枝条等吸收。

(2)影响植物吸收污染物的因素 一般情况下,不同植物对不同污染物具有不同的吸收性能,对于同种植物来讲,大气中的污染物浓度升高,植物体对其的积累量也会相应增加。同时,空气严重污染时,植物吸收污染物有限;而在低浓度下的慢性污染,植物的持久净化功效较显著。

园林植物对污染物的吸收能力除与植物种类有关外,还与叶片年龄、生长季节以及外界环境因素的影响有关。另外,结构复杂的植物群体对污染物的吸收要比单株植物强得多。

3.滞尘效应

(1)滞尘效应的概念及原理 园林植物对空气中的颗粒污染物有吸收、阻滞、过滤等作用,使空气中的灰尘含量下降,从而起到净化空气的作用,这就是园林植物的滞尘效应。除有毒气体污染大气外,降尘、飘尘等也是主要的大气污染物质,如在工业发达的城市,每年每平方千米的降尘量约为5吨,而园林植物对颗粒污染物有滞尘作用,如在北京市建成区的绿地,每年可以滞尘30516吨(平均每公顷1.518吨),如果把这些粉尘集中起来,可以在一个足球场堆积3米多高,运送这些粉尘则至少要6000辆卡车。

园林植物滞尘效应的产生有四个机理。首先,园林植被覆盖自然地表,可减少空气中灰尘的出现和移动,特别是一些结构复杂的植物群体对空气污染物的阻挡,使污染物不能大面积传播,有效地杜绝二次扬尘。据测定,北京空气中的粉尘,只有20%来自城市的外部,而80%出自城内的二次扬尘,建设好绿地,做到黄土不露天,是降低城市粉尘污染的重要措施。其次,由于园林植物特别是木本植物繁茂的树冠有降低风速的作用,随着风速的降低,空气中携带的大颗粒灰尘便下降到树木的叶片或地面而产生滞尘效应。再次,有的植物叶片多茸毛,有的植物叶片分泌黏性的油脂和汁液等,能吸附大量的降尘和飘尘等。最后,植物叶片在光合作用和呼吸作用的过程中,通过气孔、皮孔等吸收一部分含某些重金属的粉尘等。

(2)影响园林植物滞尘效应的因素 园林植物本身的外部形态特征影响滞尘效应,因此,不同园林植物的滞尘能力有很大差别。一般来讲,植物体的叶片形态结构、叶片表面的粗糙程度、叶片的着生角度以及树冠的大小、疏密度等影响植物的滞尘能力。叶片宽大、平展、硬挺而且不易被风抖动、叶面粗糙的植物吸滞粉尘的能力较强,植物叶片的刺毛、绒毛和粗糙的树皮以及树脂、黏液等是吸滞粉尘的典型特征。

同时,园林植物滞尘效应随季节变化而变化,如在叶量大、生长旺盛的夏季滞尘能力强,而冬季由于落叶以及生长势骤减甚至休眠导致滞尘能力大减。植物的滞尘效应随所滞尘量的增加有所下降,但无论是以哪种方式蒙尘的植物,经过雨水冲洗,又能恢复其吸滞能力。由于园林植物具有粗糙的叶片和小枝等,其叶表面积通常为植物本身占地面积的20倍以上,因而园林植物特别是园林树木的滞尘能力很大。

园林植物的滞尘效应还取决于植物群落的结构等。据广州市测定,在居住区墙面中有五爪金龙的地方,与没有绿化的地方比较,室内含尘量减少22%,用大叶榕树绿化的地段含尘量减少18.8%;在南京某水泥厂附近的绿化片林比无树空旷地空气中的粉尘量减少37.1%~60%。

成片森林的滞尘效应与其防风效应有关。透风的稀疏森林允许较多的灰尘进入,能被植物较好地吸收,且随着尘源距离加大,滞尘效应比较稳定的比率逐渐减少。较密森林允许进入的灰尘较少,更多的灰尘越过森林,因此,滞尘效应没有稀疏森林明显,但在背风面尘量最小。因此,园林实践中应根据不同目的配置不同结构的园林植物群落。

(3)滞尘能力强的园林树种 在我国北方地区有刺槐、沙枣、槐树、家榆、核桃、构树、侧柏、圆柏、梧桐等;在中部地区有家榆、朴树、木槿、梧桐、泡桐、悬铃木、女贞、荷花玉兰、臭椿、龙柏、圆柏、楸树、刺槐、构树、桑树、夹竹桃、丝棉木、紫薇、乌桕等;在南方地区有构树、桑树、鸡蛋花、黄槿、刺桐、羽叶垂花树、黄槐、苦楝、黄葛榕、夹竹桃、高山榕、银桦等。

4.减菌效应

(1)减菌效应的含义 据有关资料报道,城市的大气中通常有杆菌37种、球菌26种、丝状菌20种、芽生菌7种等近百种细菌。有人测定北京王府井空气中含菌数每立方米超过3万个,其中许多细菌可致病。

园林植物具有明显的减菌效应,其含义包含两方面:一方面,空气中的尘埃是细菌等的生活载体,园林植物的滞尘效应可减少空气中的细菌总量;另一方面,许多园林植物分泌的杀菌素如酒精、有机酸和萜类等能有效地杀灭细菌、真菌和原生动物等。如园林植物香樟、柏树、桉树、夹竹桃等可以释放丁香酚、松脂、核桃醌等具有杀菌作用的物质,所以绿地空气中的细菌含量明显低于非绿地。据测定,在北京的几家大型医院中,其医院绿地中空气的含菌量均低于门诊区的细菌含量,说明绿地具有明显的减少空中细菌含量的作用。有人测定草坪上空每立方米含菌量仅688个,而百货商店高达400万个,公园里空气中的含菌量要比电影院低4000倍左右。园林植物的这种减菌效益,对改善城市生态环境具有积极意义。

(2)减菌植物的分类 为了进一步了解常用园林植物杀菌作用的强度差异,有关科研人员对多种园林植物对最常见的病原细菌(即金黄色葡萄球菌和铜绿假单胞菌)的杀菌力进行了测定分析,并将其分为四类。

①对杆菌和球菌的杀菌力均极强的园林植物。既能杀死某些球菌,又能杀死某些杆菌,包括油松、核桃、桑树。这类园林植物可以作为医院、居住区等绿化的首选植物材料。

②对两菌种的杀菌力均较强或对其中一个菌种的杀菌力强而对另一个菌种的杀菌力中等的园林植物。它们全部是北方城市园林绿化最常见的植物,包括常绿树木(白皮松、桧柏、侧柏、洒金柏)、落叶乔木(紫叶李、栾树、泡桐、杜仲、槐树、臭椿、黄栌)、落叶灌木(紫穗槐、棣棠、金银木、紫丁香)、攀援植物(中国地锦、美国地锦以及球根花卉美人蕉等)。

③对球菌和杆菌的杀菌力中等的园林植物。包括常绿乔木类的华山松,落叶乔木类的构树、绒毛白蜡、银杏、绦柳、馒头柳、榆树、元宝枫、西府海棠;灌木类的北京丁香、丰花月季、海州常山、蜡梅、石榴、紫薇、平枝子、紫荆、金叶女贞、黄刺玫、木槿、大叶黄杨、小叶黄杨;草本植物如鸢尾、地肤、山荞麦等。

④对球菌和杆菌的杀菌力均弱的园林植物。包括加杨、洋白蜡、玫瑰、报春刺玫、太平花、萱草、毛白杨、樱花、玉兰、榆叶梅、鸡麻、野蔷薇、美蔷薇、山楂、迎春等。

5.减噪效应

(1)噪声及园林植物减噪原理 噪声是已被人们逐渐所认可的一种环境污染。所谓噪声,一般被认为是不需要的、使人厌烦并对人们生活和生产有妨碍的声音。噪声影响人的身心健康,导致头痛、头晕、耳鸣、多梦、失眠、心慌、记忆衰退和全身疲乏无力等,严重时会引起心跳加速、心律不齐、血压升高等。引起这些健康障碍的噪声强度一般认为在90分贝以上。大多数国家将听力保护标准定为90分贝,它能保护80%的人免受噪声危害;有些国家定为85分贝,它能使90%的人得到保护;只有在80分贝的条件下,才能保护100%的人不致耳聋。120分贝为听力的痛苦界限,180分贝则会致人死亡。

噪声分许多种,如机械噪声、流体噪声(来自气流或水流)、电噪声(来自电路中的干扰)、生活噪声等。声音一般分可耐声响和不可耐声响两类。通常,居室内噪声应小于50分贝,夜间应小于45分贝,但城市中生活的空间大都在此之上,多数在60~85分贝之间,因此,应该采取各种措施消除噪声。

消除噪声的方法很多,虽然园林植物不是最有效的方法,但却是减弱噪声的良好途径,园林植物的减噪效应原理主要有两个方面:一方面,噪声遇到重叠的叶片,改变直射方向,形成乱反射,仅使一部分声音透过枝叶的空隙,达到减弱噪声目的;另一方面,噪声作为一种波在遇到植物的叶片、枝条等时,会引起振荡而消耗一部分能量,从而减弱噪声。

(2)影响园林植物减噪的因素 不同园林植物由于其外部形态等不同,其减噪效应有所不同,一般认为,具有重叠排列、大而健壮的坚硬叶子的植物减噪效应最好,而分枝和树冠都低的树种比分枝和树冠都高的减噪效应好。其中,阔叶树的树冠能吸收其上面声能的26%,反射和散射74%;而且有关研究指出,森林能更强烈地吸收和优先吸收对人体危害最大的高频噪声和低频噪声。

不同类型的植物群落减噪效应不同。

①片林。据测定,100米的防护林常可降低汽车噪声的30%,摩托车噪声的25%,电车噪声的23%;40米宽的林带可以减低噪声10~15分贝,30米宽的林带可吸收6~8分贝的噪声,城镇公园中成片树木可把噪声减低到26~431分贝,使噪声接近于无害的程度。

②行道树。据北京测定,其减噪效果为5.5分贝。

③攀援植物。当攀援植物覆盖房屋的时候,屋内的噪声强度可减少50%。

④绿篱绿墙。据北京测定,两行绿篱总的减噪效果为3.5分贝。

⑤草坪。噪声越过50米的草坪,附加衰减量为11分贝,越过100米后,附加衰减量为17分贝;有草坪绿化的街道,噪声可降低8~10分贝。

(3)提高园林植物减噪效应的途径 通常,适当的密植,特别是常绿树的密植能有效地减弱噪声。当然,北方常绿植物大部分是针叶树,如果多行密植,往往会导致景观郁闭、阴暗、单调、占地较多、生长缓慢等,而且主干仍会透过声响。因此,配置适当的灌木来补充,方能取得较好的隔音效果,但北方常绿灌木品种极少,配植仍有一定困难。较好的配植方案是既要有观赏效果,又要有减噪作用,针叶树之外要有落叶树,但以常绿树为主;乔木之外要有灌木,但以乔木为主。

人工整枝修剪使枝叶茂密形成绿色的墙,其减噪效果较好,目前最常见、效果较佳的是利用人工修剪的高篱来防止噪声。对于一些比较安静的环境,如邻近街道的学校、医院、居住区、公园、疗养所等,应在可能条件下种植5米的高篱或密冠常绿乔灌木,使噪声降至55分贝以下。

6.园林植物增加负离子效应

(1)负离子的概念 空气分子是由原子组成的,原子是由原子核和电子组成的,原子核带正电荷,电子带负电荷,当正电荷和负电荷的数量相等时,空气中的气体分子和原子呈电中性。当气体分子受到太阳辐射、雷电运动、水浪撞击、树枝叶的拍打、树尖对地面负电的传导或电离剂等的作用后,可使原子核外围的价电子之一脱离原子核的束缚而跃出轨道变成自由电子,使失去电子的中性分子或原子变成带正电荷的离子,而其他中性分子或原子捕获逃逸出来的自由电子时,则变成带负电荷的离子。

(2)负离子的作用 负离子能改善人体的健康状况。负离子有调节大脑皮质功能、振奋精神、消除疲劳、降低血压、改善睡眠、加强气管黏膜上皮纤毛运动、增加腺体分泌、使平滑肌张力增高、改善肺的呼吸功能和镇咳平喘的功效。空气负离子能增强人体的抵抗力,抑制葡萄球菌、沙门氏菌等细菌的生长速度,并能杀死大肠杆菌。因此,空气负离子又称“空气维生素”“长寿素”。

空气负离子具有显著的净化空气作用,具体表现在以下几个方面:空气负离子的除尘作用;空气负离子的抑菌、除菌作用;空气负离子的除异味作用;空气负离子改善室内环境的作用。

(3)园林植物增加负离子的效应 空气中平均负离子浓度为650个/厘米3,但分布很不均匀,有的地方平均只有50个/厘米3,有的地方平均可达1000个/厘米3,甚至更多。不同类型生态环境空气中负离子浓度呈现梯度变化规律。广州市环保所对广州市的生态环境[将其分为5个功能区:城市(黄浦、越秀、珠海区和天河区)、乡镇(新华镇)、公园(广州越秀、南湖和新华秀全公园)、疗养区(芙蓉度假村、芙蓉水库和福源水库)、次生林(白云山松涛坡和蒲谷)]进行了空气负离子调查,结果表明,自然风景区等地段空气中负离子明显增高,如在广东省肇庆市鼎湖山自然生态保护区内,空气负离子可达1000个/厘米3以上,被称为天然的卫生保健场所。由此可以看出,通过增加园林植物量改善群落结构和适当增加喷泉等途径可增加环境中的空气负离子浓度。

空气负离子对人体的保健作用和辅助疗效大小与空气负离子浓度有关。医学家研究表明,当负离子浓度大于或等于正离子浓度时,才能使人感到舒适,并对多种疾病有辅助治疗作用。空气负离子浓度达到700个/厘米3以上时有益于人体健康,当浓度达到1万个/厘米3以上时可以治病。

7.园林植物对室内空气污染的净化作用

一般室内环境二氧化碳含量过高,缺氧,由于装修等造成室内存在甲醛、苯、苯酚、氯化氢、乙醚等有害气体,时刻威胁着人们的身心健康,保持良好的室内环境具有重要的意义。

园林植物可改善室内环境。园林植物通过新陈代谢可释放氧气,吸收二氧化碳,增加室内空气湿度,吸收有毒气体以及除尘等效应改善室内环境。有些室内栽种的花草,可有效地清除装修等带来的化学污染,如甲醛、苯类等。虎尾兰和吊兰有极强的吸收甲醛的能力,24小时后由装修带来的醛污染可被吸收90%,15米2的居室,栽两盆虎尾兰或吊兰,就可保持空气清新,不受甲醛之害。常青藤、铁树、菊花可以减少室内的苯污染。雏菊、万年青可以有效清除室内的三氯乙烯污染。月季能较多地吸收硫化氢、苯、苯酚、氯化氢、乙醚等有害气体。特别是一些叶片硕大的观叶植物,如龟背竹、一叶兰等,可吸收建筑物内80%以上的有害气体。