1、第第8 8章章 大气环境生态工程大气环境生态工程n8.1 大气污染概述大气污染概述n8.2 植物对大气污染的抗性植物对大气污染的抗性n8.3 植物对大气污染的净化植物对大气污染的净化n8.4 城市热岛效应城市热岛效应n8.5 防污绿化生态工程防污绿化生态工程2024/4/922024/4/932024/4/942024/4/952024/4/968.1 大气污染概述n8.1.1 大气组成大气组成n8.1.2 大气污染大气污染n8.1.3 大气污染物大气污染物n8.1.4 大气污染物对植物的危害大气污染物对植物的危害2024/4/978.1.1 8.1.1 大气组成大气组成n大气层大气层绕着地球
2、的空气层，从地球表面至大约一千公里的高空。n大气质量约99.9%都集中在55 km以下的空间。8.1 大气污染概述2024/4/988.1.1 大气组成大气组成8.1 大气污染概述水蒸汽水蒸汽：0.01%，各种天气现象，各种天气现象的主要因素的主要因素悬浮微粒悬浮微粒液体微粒液体微粒：水滴、云雾和冰晶等水滴、云雾和冰晶等固体微粒固体微粒：尘土、火山灰、烟尘、尘土、火山灰、烟尘、宇宙尘埃以及飘逸的植物花粉、宇宙尘埃以及飘逸的植物花粉、细菌等细菌等2024/4/998.1.1 8.1.1 大气组成大气组成nCO2nO3：2025 km高度，厚度3 mm8.1 大气污染概述2024/4/9108.1
3、.2 大气大气污染污染n空气污染空气污染由于由于人类活动和自然过程引人类活动和自然过程引起某些物质进入大气中，这些物质呈现出起某些物质进入大气中，这些物质呈现出足够的浓度，在大气中存在足够长的时间，足够的浓度，在大气中存在足够长的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境。或危害了环境。8.1 大气污染概述2024/4/9118.1.2 8.1.2 大气大气污染污染8.1 大气污染概述2024/4/912大气污染原因大气污染原因人为因素人为因素自然因素：暂时自然因素：暂时8.1.3 大气大气污染物污染物8.1 大气污染概述2024/4/913颗粒
4、污染物颗粒污染物（气溶胶）（气溶胶）烟尘烟尘粉尘粉尘：1200 m，粘土粉尘、石棉等。粘土粉尘、石棉等。从大气污染控制的角度从大气污染控制的角度黑烟黑烟：0.011 m飞灰飞灰：10 m烟炱：烟炱：1 m雾：雾：100 m，能见度小于能见度小于l km8.1.3 8.1.3 大气大气污染物污染物8.1 大气污染概述2024/4/914气溶胶态污染物的粒径尺寸气溶胶态污染物的粒径尺寸气溶胶气溶胶污污染物染物可入肺颗粒物可入肺颗粒物(PM2.5)可吸入颗粒物可吸入颗粒物(PM10)总悬浮微粒总悬浮微粒(TSP)：100 m8.1.3 8.1.3 大气大气污染物污染物8.1 大气污染概述2024/4
5、/915气气态污染物态污染物n一次污染物一次污染物：硫化合物、氮化合物、碳氧：硫化合物、氮化合物、碳氧化合物、碳氢化合物，以及某些行业排放化合物、碳氢化合物，以及某些行业排放的氧化剂如臭氧、氟化物等的氧化剂如臭氧、氟化物等n二次污染物二次污染物：光化学烟雾、硫酸烟雾等光化学烟雾、硫酸烟雾等8.1.4 8.1.4 大气大气污染物污染物对植物的危害对植物的危害8.1 大气污染概述2024/4/916n可见伤害可见伤害 急性伤害、慢性伤害急性伤害、慢性伤害、混合型伤害混合型伤害n不可见伤害（即隐性伤害）不可见伤害（即隐性伤害）8.1.4 8.1.4 大气大气污染物污染物对植物的危害对植物的危害8.1
6、 大气污染概述2024/4/917n二氧化硫二氧化硫n氟化物氟化物n氧化剂氧化剂n乙烯乙烯对植物影响较大的对植物影响较大的大气污染物大气污染物8.2 8.2 植物对大气污染的抗性植物对大气污染的抗性n8.2.1 抗性类型抗性类型n8.2.2 抗性等级抗性等级n8.2.3 影响抗性的因素影响抗性的因素2024/4/9182024/4/98.2.1 抗性类型抗性类型l避性：避性：银杏对氟污染物的吸收积累量很低l耐性：耐性：榆树对对氟污染物的吸收积累量较高2024/4/9208.2 8.2 植物对大气污染的抗性植物对大气污染的抗性8.2.1 抗性类型抗性类型l形态解剖学形态解剖学抗性抗性：叶片厚、叶
7、面密生茸毛、叶片厚、叶面密生茸毛、角质层厚、蜡腺发达角质层厚、蜡腺发达、气、气孔腔内有腺毛、气孔腔内有腺毛、气孔能及时关闭等孔能及时关闭等l生理学生理学抗性抗性：同化同化降解降解、或排出体外或排出体外、或或积积累于某些器官中累于某些器官中l生物学生物学抗性抗性：受害受害后后，短期，短期内便能重新萌生内便能重新萌生新芽新叶新芽新叶，恢复，恢复生长生长2024/4/9218.2 8.2 植物对大气污染的抗性植物对大气污染的抗性8.2.2 抗性抗性等级等级l抗性强抗性强l抗性中等抗性中等l敏感敏感2024/4/9228.2 8.2 植物对大气污染的抗性植物对大气污染的抗性8.2.3 8.2.3 影响
8、抗性的因素影响抗性的因素l植物植物本身本身：遗传特性、发育阶段遗传特性、发育阶段l环境因素环境因素：光照、温度、湿度、土壤：光照、温度、湿度、土壤2024/4/9238.2 8.2 植物对大气污染的抗性植物对大气污染的抗性8.3 8.3 植物对大气污染的净化植物对大气污染的净化l8.3.1 大气污染的植物修复过程与机理大气污染的植物修复过程与机理l8.3.2 植物的滞尘效应植物的滞尘效应l8.3.3 植物对植物对SO2的净化的净化l8.3.4 植物对氟的吸收植物对氟的吸收l8.3.5 植物对植物对NO2的净化的净化2024/4/9242024/4/9258.3.1 8.3.1 大气污染大气污染
9、的植物修复过程与的植物修复过程与机理机理l植物吸附与吸收修复植物吸附与吸收修复l植物降解植物降解修复修复l植物植物转化转化、同化同化、超超同化修复同化修复2024/4/9268.3 8.3 植物对大气污染的净化植物对大气污染的净化8.3.2 8.3.2 植物植物的滞尘效应的滞尘效应l植物叶子表面粗糙、多绒毛植物叶子表面粗糙、多绒毛、风吹不易抖风吹不易抖动动榆、朴、木槿榆、朴、木槿、女贞、大叶黄杨女贞、大叶黄杨等等l植物分泌油脂和粘性物质植物分泌油脂和粘性物质云杉、侧柏、云杉、侧柏、油松等油松等2024/4/9278.3 8.3 植物对大气污染的净化植物对大气污染的净化2024/4/928女贞女
10、贞2024/4/929云杉云杉8.3.3 8.3.3 植物对植物对SOSO2 2的净化的净化l吸收量大于吸收量大于1.5%以上的以上的有有：构构树、白腊、馒树、白腊、馒头柳、海棠、新疆头柳、海棠、新疆杨杨等等l吸收吸收量中等量中等(1.081.38%)：合欢、丁香、连翘、：合欢、丁香、连翘、侧柏、黄栌、元宝枫、白玉棠、木槿、加杨、侧柏、黄栌、元宝枫、白玉棠、木槿、加杨、国槐、臭椿、洋槐、立国槐、臭椿、洋槐、立柳柳等等lSO2在其体内转移、同化较在其体内转移、同化较快快的的树种树种：国槐国槐、银杏、银杏、臭椿臭椿等等2024/4/9308.3 8.3 植物对大气污染的净化植物对大气污染的净化20
11、24/4/931构树构树8.3.4 8.3.4 植物对氟的吸收植物对氟的吸收l与硫污染不同，氟进入叶片后，不能转移到与硫污染不同，氟进入叶片后，不能转移到茎和根部，也不能转化为其它化合物，只能茎和根部，也不能转化为其它化合物，只能在叶片中积累在叶片中积累下来下来。l树种：树种：竹节竹节树树、小叶、小叶榕榕、菩提、菩提榕榕、大头、大头茶、茶、红花红花油茶油茶、仪花仪花、密密花花树树、光光叶山矾等叶山矾等2024/4/9328.3 8.3 植物对大气污染的净化植物对大气污染的净化2024/4/933竹节树竹节树8.3.5 8.3.5 植物对植物对NONO2 2的净化的净化l日本：刺槐、国槐、黑杨、
12、晚樱等2024/4/9348.3 8.3 植物对大气污染的净化植物对大气污染的净化8.4 8.4 城市热岛效应城市热岛效应l8.4.1城市热岛效应对植物的影响城市热岛效应对植物的影响l8.4.2植物对热岛效应的影响植物对热岛效应的影响2024/4/9358.5 8.5 防污绿化生态工程防污绿化生态工程l8.5.1 防污绿化生态工程设计的基本防污绿化生态工程设计的基本原理与原则原理与原则l8.5.2 防污植物的筛选防污植物的筛选2024/4/9368.5.1 8.5.1 防污绿化生态工程设计的基本原防污绿化生态工程设计的基本原理与原则理与原则l系统论原理；生态环境效益与社会经济效益协同原理；系统
13、论原理；生态环境效益与社会经济效益协同原理；投人产出原理；产品与市场协调原理；生物的多样性原投人产出原理；产品与市场协调原理；生物的多样性原理；生物种群分布原理；生物之间共生、互生、抗生原理；生物种群分布原理；生物之间共生、互生、抗生原理；机能节律与时间节律配合原理；生态位与扩展的生理；机能节律与时间节律配合原理；生态位与扩展的生态位理论；生态系统的能量流动、物质循环、信息传递态位理论；生态系统的能量流动、物质循环、信息传递与食物链原理以及有关专业的技术原理。与食物链原理以及有关专业的技术原理。2024/4/9378.5 8.5 防污绿化生态工程防污绿化生态工程基本基本原理：原理：8.5.1
14、8.5.1 防污绿化生态工程设计的基本防污绿化生态工程设计的基本原理与原则原理与原则l降低大气有毒有害气体浓度降低大气有毒有害气体浓度l吸滞粉尘吸滞粉尘l衰减噪声，改善小环境气候衰减噪声，改善小环境气候l减少空气含菌量及放射性物质含量减少空气含菌量及放射性物质含量l满足绿化的主要功能要求。满足绿化的主要功能要求。2024/4/9388.5 8.5 防污绿化生态工程防污绿化生态工程达到目的达到目的8.5.1 8.5.1 防污绿化生态工程设计的基本防污绿化生态工程设计的基本原理与原则原理与原则l防污绿化设计要与所在地区（工厂、城市等）防污绿化设计要与所在地区（工厂、城市等）的园林绿化总体规划相协调
15、。的园林绿化总体规划相协调。l规划设计布局要合理，以保证生产与交通安全，规划设计布局要合理，以保证生产与交通安全，绿化时不能影响地下、地上管线、地面交通、绿化时不能影响地下、地上管线、地面交通、车间生产采光等。车间生产采光等。2024/4/9398.5 8.5 防污绿化生态工程防污绿化生态工程原则原则8.5.1 8.5.1 防污绿化生态工程设计的基本防污绿化生态工程设计的基本原理与原则原理与原则l应选择有着多种防护功能、植物间协防能应选择有着多种防护功能、植物间协防能力较强、适应性强的绿色植物力较强、适应性强的绿色植物，尤其是适尤其是适应性强、成活率高、生长健壮、抗病虫害应性强、成活率高、生长
16、健壮、抗病虫害能力强、易于管护的植物种。能力强、易于管护的植物种。2024/4/9408.5 8.5 防污绿化生态工程防污绿化生态工程原则原则8.5.2 8.5.2 防污植物的筛选防污植物的筛选l（1）室内熏气试验法）室内熏气试验法l（2）受污染植物调查法）受污染植物调查法l（3）叶片解剖结构观测法）叶片解剖结构观测法l（4）植物大气污染抗性指标与综合评价）植物大气污染抗性指标与综合评价2024/4/9418.5 8.5 防污绿化生态工程防污绿化生态工程8.5.3 8.5.3 防污绿化生态工程的植物配置防污绿化生态工程的植物配置 防污绿化林带的植物配置要充分考虑植防污绿化林带的植物配置要充分考
17、虑植物的时空结构合理性与相互协防功能以及生物的时空结构合理性与相互协防功能以及生态系统的健康持续发展。态系统的健康持续发展。2024/4/9428.5 8.5 防污绿化生态工程防污绿化生态工程8.5.3 8.5.3 防污绿化生态工程的植物配置防污绿化生态工程的植物配置l防污功能优先原则防污功能优先原则l可持续发展原则可持续发展原则l安全生产与卫生原则安全生产与卫生原则l易于管护原则易于管护原则2024/4/9438.5 8.5 防污绿化生态工程防污绿化生态工程案例：绿化带案例：绿化带对城市大气环境及空对城市大气环境及空气质量的气质量的影响影响l城市、郊区、绿化带模型l大气边界层模式模拟了城区下
18、风向绿化带对城市温度场、风场及空气质量的影响。l考察绿化带对空气污染物扩散的影响及缓解城市热岛效应的作用。l模式方程组：大气动力-热力学方程组、以及平流、湍流扩散方程l地表能量平衡模式2024/4/944案例：绿化带案例：绿化带对城市大气环境及空对城市大气环境及空气质量的气质量的影响影响2024/4/945图图1 模拟区域模拟区域2024/4/946图图2 绿化绿化带建成前气带建成前气象场特征。象场特征。(a)8:00 地地表温度场表温度场(单单位位:);(b)10:00 地地表温度场表温度场;(c)8:00 10 m 高水平风高水平风场场(m s-1);(d)10:00 10 m 高水平风高
19、水平风场场2024/4/947图图3 绿化带建成前绿化带建成前(a)8:00 和和(b)10:00 地面地面污染物浓度场特征污染物浓度场特征(单位单位:g m-3)2024/4/948图图4 绿化带建成绿化带建成后后10:00(a)地表温度场变化地表温度场变化()(b)10 m 高水平风高水平风场变化场变化(m s-1)(c)地面污染物浓度地面污染物浓度场变化场变化(g m-3)。试验试验2 与试验与试验1 模拟模拟值之差值之差2024/4/949图图7 城区加强绿城区加强绿化后化后10:00(a)地表温度场变地表温度场变化化(单位单位:)(b)10 m 高水平风高水平风场变化场变化(m s-1)地面污染物浓地面污染物浓度场变化度场变化(单位单位:g m-3)。(a)试验试验3 与试验与试验1 模拟值之差模拟值之差思考题l为什么大气中为什么大气中含量甚微含量甚微的的CO2和和O3对地球上生物对地球上生物的生存起着重要作用的生存起着重要作用？l大气中的大气中的颗粒污染物和气态污染物颗粒污染物和气态污染物各有哪些？各有哪些？l简述植物对大气污染物抗性的影响因素。简述植物对大气污染物抗性的影响因素。l论述城市热岛效应的解决途径。论述城市热岛效应的解决途径。l简述防污绿化生态工程植物配置需遵循的原则简述防污绿化生态工程植物配置需遵循的原则。2024/4/950
