全 文 ：沈阳地区主要树木净化 SO2潜力及植树
定额的估算*
韩 阳* * 李珍珍 刘荣坤 (辽宁大学环境与生命科学学院, 沈阳 110036)
摘要 通过实地测定和熏烟实验, 揭示了沈阳地区不同类型树木的总生物量、SO2 吸收强度和 S 的吸转
周期数, 三者的乘积是树木净化 SO 2的总潜力, 为 4. 39 ! 106kg ,约占沈阳年排 S 量 120! 106kg 的 3. 66% .
树木平均最高可净化 S 12. 19kg∀km- 2∀d- 1.沈阳现有树种组成的平均吸 S 量为 0. 70kg 株- 1∀年- 1; 若以
阔叶乔木平均吸 S 量 1. 35kg∀株- 1∀年- 1计, 欲全部净化沈阳的年排 S 量, 需要阔叶乔木 8888 ! 104株 ,相
当于现有树木株数的 12. 9 倍. 经推算,在增强环保力度、减少年排 S 量 20%的条件下, 再扩植现有树木
1. 0倍的阔叶乔木,即可使沈阳大气 SO2 浓度下降到 0. 06mg∀m- 3以下, 成为环境达标城市.
关键词 沈阳地区 主要树木 净化 SO2 潜力 植树定额
文章编号 1001- 9332( 2002) 05- 0601- 04 中图分类号 S727 28 文献标识码 A
Potential of purifying SO2 of main tree species and their planting quota in Shenyang area. HAN Yang, L I
Zhenzhen, L IU Rongkun ( College of Environment and L if e Science, L iaoning University , Shenyang
110036) . Chin . J . A pp l . Ecol . , 2002, 13( 5) : 601~ 604.
The total potential of purifying SO2 of main tree species was studied by using the combination of field measure
ment and fumigation experiment in t his paper. T he integ rated value of pur ifying SO2 including total bimass, ab
sorpt ion intensity of SO 2, and absorptiontransformation periods of sulfur by trees was 4 39 ! 106 kg, which was
accouted for 366% of total sulfur released per y ear in Shenyang . It indicated that the max imum daily po tential
of pur ifying SO 2 of trees might be 1219kg∀km- 2 . Supposed that the average annual absorption capacity for sul
fur of tress in Shenyang was 0 70 kg per tree and the average annual absorption capacity for sulfur of broad
leaved trees w as 135kg∀ tree- 1 , 8888 million broadleaved trees would be required to purify the annual released
SO2 t horoughly. This number was equivalent to 12 9 times of ex isting trees. On the conditions of str engthening
env ironmental protection and decreasing 20% of annual released sulfur , if the br oadleaved tr ees was double of
the present number, SO 2 content in air might be below 0 06 mg∀m- 3 and Shenyang would become a standardiz
ing city with clear air.
Key words Shenyang area, Main tr ee, Potential of purifying SO2 , Quota of planting tree.
* 沈阳市科委资助项目( 20004904100) .
* * 通讯联系人.
2001- 06- 08收稿, 2001- 09- 03接受.
1 引 言
沈阳是我国的老工业基地,能耗较大,其中煤耗
占总能耗的 70% (世界发达国家尚不足 10% ) .大气
污染物基本来自燃煤排放, 其中 SO2 和烟尘约占
70% [ 4] ,其他污染物尚不足 30%, 又多属局部性污
染.因此在一定意义上说, 能够控制和减少 SO2 污
染,基本上就可达到净化大气环境的目的.
对大气 SO2的控制和治理, 除消烟脱硫等工业
措施外,利用树木吸收净化也具不可低估的作用. 因
为树木生物量大,生长周期长,可吸收、转化、降解和
蓄积较多的污染物[ 8] ; 树木砍伐后污染物又不进入
食物链,所以国内外关于树木对大气 SO2 吸收和净
化的研究十分活跃[ 2, 5, 7, 9~ 11, 13] , 并誉为# 最新技
术∃ [ 11] .
树木对大气 SO2 的净化作用主要是通过叶片
气孔吸收并不断进行着同化转移, 这些称之吸收能
力,其强度为树木叶片的总生物量和 S 的同化转移
周期所制约,为此探讨三者的变化及相互关系, 将是
揭示树木净化 SO2 潜力、定量确定树木抗污染性、
估算城市绿化定额的必要条件, 对此还尚少 报道,
尤其以较大区域或一个城市为对象的研究更不多
见.本项目在沈阳地区范围内,以主要绿化树种为材
料,系统地开展了这方面工作,为治理城市大气 SO2
污染,加速沈阳的美化和净化,提供可借鉴的科学依
据.
2 材料与方法
2 1 研究区
以沈阳的 5 个市区(铁西区、和平区、皇姑区、沈河区、大
应 用 生 态 学 报 2002 年 5 月 第 13 卷 第 5 期
CHINESE JOURNAL OF APPLIED ECOLOGY, May 2002, 13( 5)%601~ 604
东区)和两个毗邻郊区 (东陵区、于洪区)为研究区, 面积达
1000km2,总人口 374. 1 万, 人口密度为 3741 人∀km- 2[ 10] .
研究区内属夏绿林植被类型, 落叶树木生长期约 200d, 4 月
下旬展叶至 10 月下旬落叶, 柳树则于 11 月中旬落叶, 树木
起净化和防护效应可达 6 个月.
22 各树木类型的主要树种及数量分布
在沈阳市城建局的配合下, 查阅了相关资料, 并沿线进
行调查, 确定出研究区主要树木类型的树种和株数分布(表
1) .全市共有 686. 55 万株树,其中阔叶乔木占46. 95% ,主要
树种有加拿大杨 ( Populus canadensis )、垂柳 ( Salix baby
lonic)、刺槐 ( Robinia p seudoacacia )、京桃 ( Prunus dav idi
ana)、家榆( Ulmus pumila)等;针叶乔木占 15. 46% ,主要有
油松 ( Pinus tabulaef ormis )、桧柏( S abina spp. )、冷杉( Abies
holophylla)等; 阔叶灌木占 37. 59% , 主要有连翘 ( For sythia
susp ensa)、四季丁香( Syr inga microphylla)、榆叶梅( Prunus
tr iloba)等.
表 1 沈阳各树木类型的株数分布
Table 1 Quantity distribution of di fferent tree types in Shenyang area
研究区
Study area
树木类型 T ree type
阔叶乔木
Broadleaf
arbor
针叶乔木
Coniferous
arbor
灌木*
Bush
总计
To tal
铁西区 329648 81588 480656 891892
T iexi distr ict
沈河区 980866 251828 483587 1716281
Shenhe dist rict
和平区 111067 97828 270351 479296
Heping dist rict
大东区 411084 127218 455954 994256
Dadong dist rict
皇姑区 973323 242069 476706 1692098
Huanggu dist rict
东陵区 223568 183980 331399 738947
Dongling dist rict
于洪区 193751 77171 81821 352743
Yuhong dist rict
合计 3223307 1061732 2580474 6865513
T ot al
* 系花灌木与藤本的总合 T he sum of the flowered bush and liana numbers.
23 SO2 熏气处理
将缺 S 营养液培养的树木枝条, 按刘荣坤等[ 6]的方法进
行处理, 熏气过程中定时抽取气体, 用盐酸付玫瑰苯胺法定
量测定 SO 2浓度.
24 叶片含 S 量及树林测定
叶中含硫量按湿灰化硫酸钡比浊法测定[ 12] . 在样点内
分别树种选取成年样木, 用克里斯登测高仪测定树高, 用轮
尺测定胸径 ,按文献[ 1]确定主要乔木树种平均实验形数: f
= V / g1. 3( h+ 3) .
3 结果与分析
31 树木叶年生物量
树叶是树木吸收大气 SO2 的主要器官, 其生物
量是计算树木净化 SO2 潜力的重要因素, 需要分别
树种测定树木的平均叶重, 鉴于城市绿化树木严禁
砍伐,本实验对灌木采用叶片实测法,乔木类则按下
式1)予以推算:
L = ( D/ 2) 2Hf (1+ )
Q = L - ( D / 2)
2Hf = ( D / 2) 2Hf
式中, L 为树木地上部分的重量, Q 为树叶总重量,
D 为树木胸高直径, H 为树高, f 为树木形数, 为
树木干容重, 为树叶重量系数,按树冠大小和稀密
度而定,冠小而稀疏者为 0. 1,冠中等而密度一般者
为 0. 15,冠大而稠密者为 0. 2.
1)周燕宁:大连绿化植物净化大气尘和二氧化硫的调研 & & & 大连市
大气污染综合防治对策调研分报告之八.大连 市环境科学研究所,
1988. 10.
按上式计算, 树叶的年生物量见表 2, 其中阔叶
乔木树叶年生物量平均为 20. 80kg∀株- 1, 针叶乔木
树叶年生物量平均为 10. 32kg∀株- 1, 灌木叶平均
293kg∀株- 1.阔叶乔木为针叶乔木的 2倍,为灌木
的 7倍. 阔叶乔木中以加拿大杨树叶的年生物量最
大,呈加拿大杨> 刺槐> 垂柳> 京桃的趋势.以阔叶
乔木为例,计算结果与前人的实测值平均值[ 5]仅差
54%, 基本相同,表明不需伐树按公式推算树叶年
生物量,不失为一种简易可行的方法.
按各类型树木叶年生物量和表 1 的树木总株
数,即可计算沈阳市树叶的年总生物量, 约为 85. 55
! 106kg, 其中阔叶乔木树叶年总生物量为 67. 04 !
106kg;针叶乔木树叶年总生物量为 10. 95 ! 106kg;
灌木叶年总生物量为 7. 56 ! 106kg .
32 树木对 SO2 的吸收和转运
对于树木吸 S 强度和 S 的转运状况确定如下
(表 3) :首先,选定大气相对洁净的沈阳陨石山森林
公园为对照区(大气 SO2 浓度为 0. 029mg∀m- 3, 低
于国家一类区标准) [ 8] , 采摘有代表性、生长健康、
无任何病虫害的树木当年生枝条, 用半叶法分析叶
片含 S 量作为本底值. 然后将上述枝条置于缺 S培
养液中,在 0. 50~ 0. 70ml∀L - 1的SO2 浓度下进行熏
气,当叶片出现 5%面积的可见伤害时,可取样测定
叶片含 S量.因为此时植物脱离熏气还可恢复正常,
故称其 SO2 熏气剂量为伤害阈值[ 13] . 在这个阈值下
的叶片含 S量为阈值含 S 量. 阈值含 S量与本底含
S量之差为叶片最大吸 S量,以阔叶乔木最高, 约是
阔叶灌木的 3倍, 针叶乔木的 9倍;在相同树木类型
中又因树种而异, 一般是本底含 S 量高者,最大吸 S
量和转运量也高. SO2熏气达到阈值所需的天数,阔
叶乔木平均为 18d, 针叶乔木为 8d, 阔叶灌木需
1 4d.除与树木类型和树种有关, SO2熏气剂量也具
602 应 用 生 态 学 报 13卷
表 2 各树种测树因子及叶生物量
Table 2 Measure factor and biomass of different tree species
树种
T ree species
测定株数
Number of
tree m easured
树高
Height
( m)
胸径
D. B.H.
( cm)
形数
Shape
coef ficient
容重[3]
Bulk density
( g∀cm- 3 DW)
树叶密度系数
Density
coeff icient
叶年均干重 M ean dry w eight of
leaves ( kg∀tree- 1∀year- 1)
计算值
Calculated value
实测值[5]
Measured value
阔叶乔木 Broadleaf arbor
Populus canadensis 20 18. 0 24. 0 0. 41 0. 490 0. 20 32. 70 22. 60
Sal ix babylonic 20 12. 0 21. 5 0. 40 0. 520 0. 20 18. 11 23. 20
Robinia p seud oacacia 20 19. 8 16. 5 0. 40 0. 792 0. 15 20. 11 20. 10
Prunus dav id iana 20 19. 6 16. 0 0. 40 0. 390 0. 20 12. 29
平均 Mean 20. 80 22. 00
针叶乔木 Con iferous arbor
Pin us tabulaef ormi s 20 14. 0 17. 5 0. 41 0. 584 0. 20 16. 12
Sabina spp. 20 12. 0 16. 0 0. 45 0. 384 0. 15 6. 25
A bies holophyl la 20 14. 5 16. 5 0. 41 0. 451 0. 15 8. 60
平均 Mean 10. 32
阔叶灌木 Broadleaf bush
树种
T ree species
叶片数
Number of leaves
单叶面积
Unit area
( cm 2)
总叶面积
All leaves area
(m 2)
单位面积干重 Dry
w eight of unit area
(g∀m- 2)
叶年均干重M ean dry
w eight of leaves
( kg∀t ree- 1∀year- 1)
Syringa microp hyl la 19983 34. 0 67. 94 40. 5 2. 75
Forsythia suspensa 39630 18. 0 71. 33 37. 0 2. 64
Prunus t ril oba 60913 16. 0 97. 46 35. 0 3. 41
平均 Mean 2. 93
表 3 各树种 S的吸收和转运
Table 3 Absorption and transformation of sulfur by different tree species
树木类型
T ree type
树种
Tree species
树木含 S 量本底值 Background
( mg∀g- 1)
阈值含 S量
T hreshold
(mg∀g- 1)
最大吸 S量
Max absorp
t ion
( mg∀g- 1)
恢复含 S量
S content
of leaves
renew ed
( mg∀g- 1)
达到阈值天数
Days
to threshold
( d)
恢复所需天数
Renewing
days
(d)
树木 S的转运量
T ransformation
capacity of S
(mg∀g - 1)
S的吸收强度
Absorpt ion
intensity of S
( mg∀g- 1)
阔叶乔木 Pop ulus canadensi s 0. 93 9. 78 8. 85 1. 04 16 6 8. 74 17. 59
Broadleaf arbor Robinia pseudoacacia 2. 25 12. 01 9. 76 2. 68 18 5 9. 33 19. 09
Salix babylonic 3. 25 14. 45 11. 20 3. 81 20 5 10. 64 21. 84
平均 Mean 9. 94 18 6 9. 57 19. 51
针叶乔木 Pinus tabu laef or mis 0. 54 1. 66 1. 12 0. 51 8 6 1. 15 2. 27
Coniferous arbor Sabina spp. 0. 40 1. 38 0. 98 0. 44 7 6 0. 94 1. 92
平均 Mean 1. 05 8 6 1. 05 2. 10
阔叶灌木 Syring a microphyl la 1. 90 4. 26 2. 36 2. 11 14 6 2. 15 4. 51
Broadleaf bush Forsythia suspensa 2. 17 6. 27 4. 10 2. 36 15 5 3. 91 8. 01
平均 Mean 3. 23 14 6 3. 03 6. 26
表中数据为 5次以上重复的平均值 T he numbers of the table are means of 5 times repeats.
重要影响, SO2熏气浓度高者天数少,浓度低者天数
则多,一般采用大气质量 2 级或 3 级标准为宜, 即
0. 25~ 0. 55ml∀L - 1,本实验采用的 SO2 熏气浓度略
高于上述标准和实际环境的污染状况. 气孔是植物
吸收 SO2 的主要入口, 其特点是光下开放, 暗中关
闭,故我们采用间歇式熏气, 从 8 30 至 16 30 每
天熏气近 8h, 夜间停止熏气. 将达到伤害阈值的树
木,置于相对洁净的环境中, 叶片含 S 量因同化、转
运而逐渐下降, 经两次测定不再降低的含 S 量为恢
复含 S 量, 阈值含 S 量与恢复含 S量之差为硫的转
运量, 植物的最大吸 S量与转运量之和称 S 的吸收
强度或吸收能力,阔叶乔木平均吸 S强度为1. 95% ;
针叶乔木为 0. 21%; 阔叶灌木为 0. 63%. 实验树木
达到恢复含 S量平均需要 6d,与树木类型和树种的
关系不大. 恢复天数与植物达到阈值的天数之和为
吸转周期, 阔叶乔木的吸转周期为 24d, 针叶乔木
14d,阔叶灌木 20d. 关于 SO2 吸转周期数,系指树木
旺盛生长期内包含的吸转周期倍数, 沈阳的无霜期
仅为 150d,而阔叶树叶旺盛生长的天数 80d,针叶树
叶为半年,依此确定 S 的吸转周期数: 阔叶乔木为
3、阔叶灌木为 4、针叶乔木为 12.从表 3发现除油松
外,树木恢复含S 量均略大于本底值,表明恢复环境
的 SO2 污染重于对照区, 或部分积累 S在叶内不再
转移之故.
33 树木对大气 SO2 的净化潜力及植树定额
331 树木对大气SO2 的净化潜力 就一个地区而
言,树木净化大气 SO2 的总潜力是树叶总生物量、
吸收 SO2 强度与吸转周期数的函数, 其中树叶总生
物量是各类型树木株数与相应的叶年均干重乘积的
总和. 经计算沈阳地区树叶净化 SO2 的总潜力为
6035 期 韩 阳等:沈阳地区主要树木净化二氧化硫潜力及植树定额的估算
4. 39 ! 106kg(表 4) ,树木平均每年最多可净化 4. 39
! 103kg∀km- 2的 SO2,或者说树木平均每天可吸收
12. 19kg∀km- 2的 SO2, 这是树木在 SO2 伤害阈值下
表现的最大净化潜力.
表 4 主要树木类型对 SO2 的净化潜力
Table 4 Potentials of purifying SO2 by main tree types
树木类型
Tree type
各类型
树木株数
Numbers
of various
tree
树叶年
生物量
Leaves
biomass
( ! 106kg)
吸 S 强度
Absorption
intensity
( % )
吸转
周期数
Cycle
number of
absorption
and trans fer
树叶净化
SO2 潜力
Potential
of purifying
SO2 by
leaves
( ! 106kg)
阔叶乔木 3223307 67. 04 1. 95 3 3. 92
Broadleaf arbor
针叶乔木 1061732 10. 95 0. 21 12 0. 28
Coniferous arbor
灌木Bush 2580474 7. 56 0. 63 4 0. 19
总计 Total 4. 39
332 净化 SO2 的植树定额 沈阳是我国大气 SO2
污染较为严重的城市, 欲通过树木予以全部吸收净
化,所需某树木类型或树种的株数可按下式计算:
需要株数= 年排 S量每株树木年吸 S量
沈阳的年排 S 量约 120 ! 106kg, 每株树木年吸
S量,可按每株树叶的生物量、吸 S强度和 S的吸转
周期数求得 ( 表 5) , 阔叶乔木树叶年吸 S 量为
135kg∀株- 1∀年- 1, 针叶乔木为 0. 29kg∀株- 1∀
年- 1,灌木为 0. 07kg∀株- 1∀年- 1, 若从现有树木结
构和组成考虑, 用株数加权计算平均吸 S量为0. 70
kg∀株- 1∀年- 1.据上式计算, 需栽植阔叶乔木 8888
! 104 株,相当于现有株数的 12. 9 倍, 如按现有树
木组成考虑,则需扩植 25倍树木.
大气SO2的治理是一项综合措施, 树木净化也
表 5 主要树种的年吸 S量
Table 5 Absorption capaci ty of S of main tree species
树木类型
Tree type
主要树种
Main tree
树叶年
生物量
Leaves
biomass
( kg∀tree- 1)
吸 S 强度
Absorption
intensity
( % )
吸转周期数
Cycle number
of absorption
and trans fer
树叶年吸 S量
Leaves
absorption
capacity
( kg∀tree- 1
∀year- 1)
阔叶乔木 A 32. 70 1. 76 1. 73
Broadleaf arbor B 18. 11 2. 18 3 1. 18
C 20. 11 1. 91 1. 15
针叶乔木 D 16. 12 0. 23 0. 44
Coniferous arbor E 625 0. 19 12 0. 14
灌木 F 2. 75 0. 45 0. 05
Bush G 2. 64 0. 80 4 0. 08
A: Populus canad ensis; B: Salix babylonic; C: Robimia pseudoacacia ; D: Pinus tabulaef or mis; E:
S abina spp. F : Syr inga micr ophylla; G: Forsythia suspensa.
只是一种辅助手段, 欲在目前的条件下短期内扩植
现有树木的 12. 9~ 25倍以净化全部年排 S量, 也不
现实.据我们估算,现年排 S 量减少 20%, 再扩植现
有树木 1倍的阔叶乔木,即可使沈阳大气 SO2 浓度
下降到 006mg∀m- 3以下,沈阳变成环境达标城市.
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( 4) : 11~ 16( in Chinese)
作者简介 韩 阳, 女, 1962 年生, 副教授, 博士研究生, 主
要从事植物生理生态方面的研究, 发表论文 20 篇. Email:
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