邢台市区滞尘植物群落配置及对大气防污治理的效果研究

关键字：滞尘植物、群落配置、大气污染

一、城市环境现状

市属温带季风气候，四季分明，春季多风沙，秋冬雾霾频发。工业排放、机动车尾气、采暖及建筑扬尘导致 PM10、PM2.5 浓度偏高，2024 年重污染天数集中于秋冬季，亟需生态治理措施。2025 年 2 月监测显示，市区首要污染物以 ‌O\~3\~（8h）‌ 为主，三站点超标率均超 50%^[1] 。

污染成因与特征‌

地处太行山前凹槽地带，易形成逆温层，冬季静稳天气频率高，污染物扩散能力极弱 26 湿度升高与低温环境加剧 PM2.5 累积，秋冬季污染天数占全年 70% 以上 [2]。市区半径 25 公里内聚集 130 余家燃煤企业，年耗煤量 1800 万吨（占全市 70% ），形成“重化围城”格局。采暖期散煤燃烧、工业排放、机动车尾气及扬尘多源叠加，导致污染物峰值激增 47%_< 。

‌主‌要污染物浓度：PM\~2.5\~ 年均浓度 ，PM\~10\~ 年均浓度 77μg/m³ ，O\~3\~（8h）浓度 186μg/m³ 。

2023 年空气质量综合指数为 4.73，在全国 168 个重点城市中排名倒 19 位，较往年巩固了“退后十”成果。2024 年阶段性数据：1-6 月全省排名：在省11 个设区市中，空气质量综合指数排名第 10 位（倒数第二），PM\~2.5\~ 平均浓度 50μg/m³ （排名第 9）。2024 年城市生态环境质量评分为 42.1 分（全国排名第 227 位），省内排名第 10 达标天数 211 天（其中优级 39 天），重污染及以上天数 17 天。2024 年 8 月 PM\~2.5\~ 月均值降至 12.9μg/m³ ，创单月历史最优。

二、核心治理措施

（一）应急响应机制

分级预警‌：执行新修订《市重污染天气应急预案》（2024 年），按污染程度启动Ⅲ级（黄色）至Ⅰ级（红色）预警，强制实施工业限排、机动车限行及施工管控。如红色预警期间：重点行业错峰生产，禁止建筑垃圾运输车上路，中小学弹性教学。

（二）源头减排行动

产业结构调整，‌能源清洁替代‌：压减钢铁产能200 万吨、关停焦炉6 座、玻璃生产线22 条，逐步破解“重化围城”困局；采暖季水泥、焦化、玻璃等行业限产 15%-50% ，造纸等行业阶段性停产。推进“煤改气 / 电”，2024 年完成核心区 5 万户、推广区 10 万户改造，严控散煤复燃。引入生物酶PM2.5 治理剂吸附固化颗粒物1 ；

（三）阶段性治理成果

2025 年 6 月监测数据显示，非采暖季 AQI 稳定在 50-100（良 - 轻度污染）；2024 年秋冬季污染过程峰值浓度同比下降，应急响应缩短重污染时长 20%_⨀

持续难点：沿太行山区县（如临城）仍为污染重灾区，PM2.5 浓度居高不下；极端不利气象下（如持续静稳天气），减排措施难以完全抵消污染累积。

冬季重污染治理已形成“预警 - 减排 - 监管”闭环体系，以上方案从根本上遏制空气污染的扩大，需长期坚持产业绿色转型、能源清洁替代及区域协同治理，方可持续改善空气质量在其基础上，其中对绿色环保城市滞尘植物进行升级‌是净化空气质量的有力措施。

三、滞尘植物影响

园林植物滞尘效应指植物通过物理拦截、表面吸附及分泌物粘附等方式阻滞大气颗粒物的生态功能，其原理与实践应用如下：

（一）滞尘植物的作用机理

植物通过叶片表面绒毛、气孔吸附、枝条阻滞等方式捕获大气颗粒物。群落结构的层次性（乔木- 灌木- 草本）可形成立体滞尘网络。

物理拦截‌：树冠结构降低风速，促使大颗粒物（>PM10）沉降。枝叶密集的植物（如榆树、黄金榕）可显著削弱风力，减少扬尘。

表面吸附：叶片褶皱、沟槽及绒毛结构捕获PM10 等悬浮颗粒，粗糙叶面滞尘量较平滑叶面高37%-62%13。蜡质层通过相似相溶原理吸附化石燃料产生的疏水性有机颗粒。

分泌物粘附‌：针叶树树脂（如雪松、侧柏）及阔叶树油脂分泌物固定 PM2.5 超细颗粒，使再悬浮率降低 83% 。

（二）市滞尘植物筛选与评价

1. 植物滞尘能力差异显著

乔木主导型最优‌：乔木型（如榆树、银中杨）滞尘效果 > 乔草型 > 乔灌型 > 乔灌草型，单位面积滞尘量可达乔灌草型的2 倍以上。

叶片微观结构决定滞尘效率‌：叶表粗糙、具沟槽或绒毛的植物（如榆树、黄金榕）对PM2.5/PM10 吸附率更高；气孔较大的物种（如紫叶李）对小粒径颗粒物（ Ω

环境因子影响规律‌：温度与颗粒物浓度呈负相关，湿度呈正相关，风速影响复杂（与风向强相关）。

春季滞尘需求最高（粉尘浓度较夏秋季高 30% 以上），需优先配置常绿树种。

2. 优选物种

乔木层：国槐( 叶片粗糙，滞尘能力强)、毛白杨 ( 抗风沙)、雪松 ( 四季常绿，单位叶面积滞尘量高)，针叶树‌：雪松、侧柏、油松（分泌物粘附PM2.5 能力强）[4] ；阔叶树‌：榆树（叶表褶皱深，PM10 截留率 >40% ）、黄金榕（中细颗粒物吸附优异）。

灌木层：大叶黄杨( 叶面蜡质层吸附PM2.5)、紫穗槐（耐瘠薄，适应性强 )、连翘 ( 春季开花兼具景观性)，紫叶李（气孔大，截留 PM10）、迎春（枝叶密集，固尘防二次扩散）[5]。草本层：鸢尾 ( 叶片宽大截尘 )、麦冬（覆盖地表抑制扬尘 )、高羊茅 ( 根系固士，草本层覆盖地表扬尘)。

3. 优化配置方案‌

4. 适应性分析

所选物种均耐干旱、抗污染，符合市土壤偏碱性、冬季低温的气候特点。

（三）滞尘群落配置机制

园林植物滞尘核心依赖物理拦截、表面微结构吸附及分泌物粘附三重机制。通过筛选叶表粗糙、冠层密集的乡土树种（榆树、雪松等），结合复层配置与季节管理，可显著提升城市粉尘治理效能。

垂直分层‌：采用“乔木（ 70% ） + 灌木（ 20% ） + 草本（ 10% ）”配比，增强立体滞尘网络；复层群落滞尘效能较单一结构提升2 倍；水平布局：污染核心区以乔木型纯林为主，减少下层扰动；过渡区采用乔灌草复合结构，兼顾降噪与生态多样性；时序管理‌：春季补植常绿灌木（如迎春、雪松），冬季加强枯枝清理以减少污染源。冠层郁闭度需 ⩾0.7 以保障拦截效率。

主干道：配置榆树 + 黄金榕乔木带。

1. 工业区周边配置方案

目标‌：重点吸附PM2.5/PM10 工业粉尘，阻隔污染扩散。

群落结构‌：特点：高密度种植，侧重抗重污、重金属吸附能力。

乔木层（ 80% ）‌：榆树、雪松；灌木层 (20% ）‌：紫叶李；草本层‌：‌不配置‌，避免扬尘二次污染。布局‌：沿厂界建50 米宽纯乔木林带，形成密闭屏障；种植密度：乔木株距4 米，郁闭度 ⩾0.7912 。结构：雪松（上层） + 紫穗槐（中层） + 麦冬（下层) ；

2. 交通干道配置方案

目标‌：拦截机动车尾气尘、道路扬尘，兼顾降噪。

群落结构‌：乔木层 (70% ）‌：国槐、银中杨、榆树、黄金榕；灌木层（ 20% ）‌：迎春；草本层（ 10% ）‌：苔草，鸢尾。

布局中央分车带：黄金榕 + 迎春组合，树冠高度1.2-1.5 米以阻挡眩光；人行道外侧：双排银中杨，树干距路缘石0.75 米

特点：层次分明，降低尾气颗粒物扩散

3. 居住区绿地配置方案

目标‌：平衡滞尘与生态服务功能，降低生活源污染。

群落结构‌：乔木层（ 60% ）‌：国槐；灌木层（ 30% ）‌：月季 + 紫叶李；草本层（ 10% ）‌：高羊茅或委陵菜。

布局‌：楼间绿地：采用乔灌草复层群落，间距满足5 分钟生活圈绿化标准；隔离带：种植国槐 + 月季组合，降噪同时净化社区空气。

特点：兼顾滞尘与居民休憩需求。

（四）技术支撑与管理建议

群落构建要点及实践注意事项‌：对接《市空气质量持续改善行动计划》，2025 年前建成 3 条滞尘示范绿廊。常绿与落叶树种比例控制在 3:7，保证冬季滞尘效果。采用“带状混交”种植模式，增强抗风能力。春季补植常绿树种应对沙尘季，冬季清理枯枝减少二次污染。避免单一物种种植，需混交抗逆性强、滞尘能力互补的树种。

四、结论

市滞尘植物配置需以“适地适树、功能优先”为原则，通过科学构建复层群落，最大化生态服务价值。优化滞尘植物配置需以乔木为核心，筛选叶表微结构适配本地污染特征的优势种（如榆树、黄金榕），通过分层群落设计与季节性管护提升综合效益。该方案可助力实现 PM2.5 浓度较 2020 年下降 20% 的核心目标。

参考文献

[1] 华北地区城市绿地滞尘效应研究，2020

[2] 市大气颗粒物源解析报告，2022

[3] 石婕．不同污染程度下毛白杨叶表面 PM 2.5 颗粒的数量及性质和叶片气孔形态的比较研究 . 生态学报，2015，35(22): 7522-7530

[4] 管东生，陈永勤．广州市常见行道树种叶片表面形态与滞尘能力．生态学报，2013，33(8): 2604-2614

[5] 李新宇．北京市不同主干道绿地群落对大气 PM2.5 浓度消减作用的影响．生态环境学报，2014，23(4):615-621

宋晓奎（1983.3-），男，省市人，理学硕士，讲师，教师，研究方向：统计学、几何学、数学建模。

【基金支持】市科技局项目：市市区滞尘植物筛选及群落配置模式研究（项目编号：2022ZC275）

市社科联项目：滞尘植物群落配置对大气污染防治的效果研究（项目编号：XTSKFZ2022053）