定量评估植物叶片滞留不同粒径颗粒物质量及总量的方法 |
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| 申请号 | CN201710508678.4 | 申请日 | 2017-06-28 | 公开(公告)号 | CN107389487A | 公开(公告)日 | 2017-11-24 |
| 申请人 | 西安建筑科技大学; | 发明人 | 王会霞; 王彦辉; 石辉; | ||||
| 摘要 | 本 发明 公开了定量评估 植物 叶片 滞留不同粒径颗粒物 质量 及总量的方法，先将采集的植物叶片用 水 清洗，然后对该洗涤液进行分级过滤处理，再对各级过滤处理后的滤膜进行烘干并得到烘干后滤膜的质量，得到叶面滞留的不同粒径颗粒物质量；再将用水清洗后的叶片用 有机 溶剂 清洗，然后对该洗涤液进行分级过滤处理，再对各级过滤处理后的滤膜进行烘干并得到烘干后滤膜的质量，得到叶蜡质中包裹的不同粒径颗粒物质量；再对用水清洗分级过滤和用 有机溶剂 清洗分级过滤后的最后一级过滤液进行TDS的测定；最后通过以上得到的数据计算植物叶片滞留不同粒径颗粒物质量及总量。本发明能够精确植物叶片滞留的PM>10、PM10、PM2.5-10、PM0.1-2.5等不同粒径范围颗粒物质量及颗粒物总量。 | ||||||
| 权利要求 | 1.定量评估植物叶片滞留不同粒径颗粒物质量及总量的方法，其特征在于，包括如下步骤： |
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| 说明书全文 | 定量评估植物叶片滞留不同粒径颗粒物质量及总量的方法【技术领域】 [0001] 本发明涉及环境监测技术领域，具体涉及定量评估植物叶片滞留不同粒径颗粒物质量及总量的方法。【背景技术】 [0002] 颗粒物是大气环境中液体和固体颗粒物的总称，是我国大多数城市的首要污染物。空气中颗粒物含量过高，会造成雾霾天气，降低大气能见度，引发光化学烟雾，加剧温室效应，而且含有重金属、细菌、病毒、PAHs等致癌物质，从而严重影响人民健康。 [0003] 按颗粒物粒径可以划分为降尘(空气动力学当量直径大于10μm)和飘尘(空气动力学当量直径小于等于10μm)。空气动力学当量直径小于等于10μm的颗粒即为可吸入颗粒物(PM10)，也是对环境和人体健康危害最大的颗粒物。其中，可吸入颗粒物又可分为粗颗粒物(空气动力学当量直径介于2.5和10μm之间)和细颗粒物(PM2.5，空气动力学当量直径小于等于2.5μm)。 [0004] PM10因其细小而不受鼻腔阻挡，可以直入人肺部并存留在肺的深处，不易被排出体外。PM2.5较PM10粒径更小，可深达肺泡，并进入血液循环，导致与心肺功能障碍有关的疾病。国内外现有研究表明，随着吸入的PM2.5、PM10浓度的升高，可以造成敏感人群过早死亡率升高，造成人体内部呼吸、循环、免疫、中枢神经及内分泌等系统疾病的发生。吸入高浓度的PM2.5、PM10也能影响胎儿的生长发育以及儿童的生长发育和免疫功能。此外，由于PM2.5、PM10表面含有多种有机污染物，如苯并(a)芘等多环大分子物质，因此会有严重的致癌作用。与粗颗粒相比，PM2.5比表面积大，更容易吸附一些对人体健康有害的重金属、有机物、细菌和病毒等物质。由于其粒径非常小，在大气中停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量影响更大。 [0005] 绿色植物因其特殊的叶表面特征和冠层结构而具有滞留、吸附/吸收和过滤颗粒物的作用。但不同树种净化颗粒污染物的能力一般不同，这与树木自身特征、树木所处的生长区域、季节和环境因子等均存在一定的关联(参见：应用生态学报，2010年12月，第21卷，第12期，城市绿化植物叶片表面特征对滞尘能力的影响)。而对于植物叶面对滞留颗粒物的影响则主要体现在其表面微结构和叶量上。在微观尺度上，叶面绒毛数量和形态、分泌粘液、叶表面能量特征等均能影响颗粒物在叶面的滞留。研究人员王蕾等发现，叶面滞留颗粒物的数量由高到低的微形态结构为：沟槽>叶脉+小室>小室>条状突起(参见：应用生态学报，2006年4月，第17卷，第4期，北京市11种园林植物滞留大气颗粒物能力研究)。又有研究发现，叶面微结构的尺寸对于滞留颗粒物的粒径具有选择性，最易于PM2.5滞留的微结构大小为3μm左右(参见：西北植物学报，2014年12月，第34卷第12期，北京常见阔叶绿化植物滞留PM2.5能力与叶面微结构的关系)。 [0006] 面对迅速提高的发挥林木滞留PM2.5、PM10等颗粒物功能的新要求，定量评估植物叶片滞留不同粒径颗粒物的数量及滞留颗粒物总质量显得尤为重要。目前，测定和评价植物叶表滞留颗粒物能力的方法多采用水洗—滤纸过滤测定总颗粒物滞留量、水洗—不同孔径滤膜逐级过滤、水洗与氯仿洗—不同孔径滤膜逐级过滤法和生物显微图像分析系统法。 [0007] 颗粒物的化学组成非常复杂，其中包括大量矿质氧化物、可溶性硫酸盐、硝酸盐、多环芳烃、有机酸和有机氯等。大致可分为三类：有机成分、水溶性成分和水不溶性成分，后两类主要是无机成分。其中，有机成分中大部分是结构复杂的有机碳化合物。大气颗粒物的组成因采样时间、地点和测定方法等的差异导致测定结果存在较大差异。太原市PM10中水溶性离子占PM10的质量分数为28％，夏季最高(40％)，冬季次之(31％)，春季最低(17％)(参见：环境科学，2016年6月，第37卷，第6期，太原市大气颗粒物粒径和水溶性分子分布特征)。而对于有机成分而言，可占到PM2.5质量的1/3—1/2(参见：上海大学博士学位论文，2010，大气细颗粒物有机质组成的变化规律及其在源解析中的应用)。 [0008] 由于国内利用植物应对PM2.5、PM10的研究尚处于起步阶段，技术相对不成熟。目前过滤常选用的纤维素滤膜为迷宫结构，孔径不均匀，厚度大，过滤阻力大，属深层过滤，对颗粒物的分离效果较差，且纤维易脱落。同时，水洗和氯仿洗叶片时，PM2.5、PM10颗粒上富集了大量水溶性的无机成分和脂溶性成分溶解于水或有机溶剂中，导致测定准确性较低。再者，PM2.5、PM10粒径小，这对于收集叶面上滞留的这些颗粒物带来较多困难。最后，量取一定体积滤液低温(60℃左右)烘干时，耗时较长。生物显微图像分析系统法则多是假设颗粒物是球形，颗粒物密度均一。而这两个假设在现实条件下往往不成立，因此测定结果也存在很大的偏差，且分析工作量大。因而研究可以精确测定植物叶片滞留PM2.5、PM10等不同粒径颗粒物及滞留颗粒物总量的方法是十分必要的。【发明内容】 [0009] 本发明的目的是针对现有植物叶片滞留大气颗粒物测定方法中存在的技术问题，提供定量评估植物叶片滞留不同粒径颗粒物质量及总量的方法，通过该方法能准确测定植物叶片滞留不同粒径颗粒物质量和植物叶片滞留颗粒物总量，本发明方法测定结果精确度高，测定方法简单易行。 [0010] 为实现本发明的目的，本发明采用如下技术方案： [0011] 一种定量评估植物叶片滞留不同粒径颗粒物质量及总量的方法，包括如下步骤： [0012] 步骤1，先将采集的植物叶片用水清洗，然后对该洗涤液进行分级过滤处理，再对各级过滤处理后的滤膜进行烘干并得到烘干后滤膜的质量，因此能够得到叶面上滞留的不同粒径颗粒物质量； [0013] 步骤2，再将步骤1中用水清洗后的叶片用有机溶剂清洗，然后对该洗涤液进行分级过滤处理，再对各级过滤处理后的滤膜进行烘干并得到烘干后滤膜的质量，因此能够得到叶蜡质中包裹的不同粒径颗粒物质量； [0014] 步骤3，再对步骤1和步骤2中最后一级过滤液进行TDS的测定，分别得到水溶性的颗粒物质量和脂溶性的颗粒物质量； [0015] 步骤4，通过步骤1至步骤3得到的数据计算植物叶片滞留颗粒物质总量。 [0016] 所述步骤1和步骤2中，对洗涤液进行分级过滤处理时选择孔径为10μm、2.5μm和0.1μm的滤膜。 [0017] 所述孔径为10μm和2.5μm的滤膜选择为核孔膜；孔径为0.1μm的滤膜选择为聚合纤维素酯滤膜。 [0018] 所述步骤1和步骤2中，分级过滤处理包括：首先对洗涤液进行过滤精度为10μm的第一级过滤；然后对第一级过滤后的滤液进行过滤精度为2.5μm的第二级过滤；最后对第二级过滤后的滤液进行过滤精度为0.1μm的第三级过滤。 [0019] 所述第一级过滤、第二级过滤和第三级过滤为减压抽滤处理。 [0020] 所述减压抽滤过程中相对压力为0～-0.1MPa。 [0021] 所述步骤3中，至少进行三次TDS测定并取平均值。 [0022] 所述步骤2中，用有机溶剂为氯仿或正己烷。 [0024] 所述步骤1中，植物叶片用水清洗时，若采集的叶面上能够明显的看到颗粒物，则叶片面积与去离子水的体积之比为200cm2：300ml；若采集的叶面上不能够明显的看到颗粒2 物，则叶片面积与去离子水的体积之比为400cm ：300ml，浸泡时间为5—10min，浸泡并刷洗后的叶样需每片叶子用去离子水冲洗上下表面2—3次。 [0025] 本发明的优点为： [0026] 本发明的定量评估植物叶片滞留不同粒径颗粒物质量及总量的方法先将采集的植物叶片用水清洗，然后对该洗涤液进行分级过滤处理，再对各级过滤处理后的滤膜进行烘干并得到烘干后滤膜的质量，因此能够得到叶面上滞留的不同粒径颗粒物质量；再将用水清洗后的叶片用有机溶剂清洗，然后对该洗涤液进行分级过滤处理，再对各级过滤处理后的滤膜进行烘干并得到烘干后滤膜的质量，因此能够得到蜡质层中包裹的不同粒径颗粒物质量；再对用水清洗分级过滤和用有机溶剂清洗分级过滤后的最后一级过滤液进行TDS的测定，因此能够得到水溶性和脂溶性的颗粒物质量；最后通过以上得到的数据计算植物叶片滞留颗粒物质总量； [0027] 因此本发明的方法能够精确测定叶表面和叶蜡质中包裹的颗粒物，能够准确测定叶表面滞留和蜡质层中包裹的不同粒径颗粒物质量；方法操作简单，使用的仪器易得，易于操作； [0028] 因此本发明方法测定植物叶片滞留大气中颗粒物质总量具有准确、快速的特点，解决了测定叶片滞留颗粒物中水溶性和脂溶性成分的质量的技术难题。 [0029] 本发明方法对于评估植物滞留颗粒物的功能差异具有重要作用，为增强森林滞留大气颗粒物的调控技术提供支撑。【具体实施方式】 [0030] 为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定发明。实施例中所用仪器设备型号及生产厂家后附，实施例中未注明具体技术或条件的，按照本领域内的文献所描述的技术或条件或者按照产品说明书进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均可以通过市购获得的常规产品。 [0031] 本发明涉及植物叶片滞留不同粒径颗粒物包括PM>10、PM2.5-10、PM0.1-2.5及滞留颗粒物总量的精确质量的测定。其中，颗粒物由叶表面滞留的颗粒物和叶蜡质中包裹的颗粒物以及水溶性和脂溶性的成分四部分组成。具体为采集新鲜完整无病虫害的叶样，(1)首先用去离子水清洗叶片上下表面收集含颗粒物的混悬液。然后将得到的混悬液依次通过孔径为10μm、2.5μm的核孔膜和孔径为0.1μm的聚合纤维素酯滤膜，烘干滤膜并称重，得到水不溶性成分中的PM>10、PM2.5-10、PM0.1-2.5(分别记为：SM>10、SM2.5-10、SM0.1-2.5)；(2)将用去离子水清洗后并通过0.1μm滤膜的过滤液用TDS测定仪测定TDS，即可得到水溶性的固体颗粒物质量； (3)将水清洗后的叶样，用有机溶剂清洗叶片上下表面收集包裹在蜡质层中的颗粒物，然后将得到的混悬液依次通过孔径为10μm、2.5μm的核孔膜和孔径为0.1μm的聚合纤维素酯滤膜，烘干滤膜并称重，得到脂不溶性成分中的PM>10、PM2.5-10、PM0.1-2.5(分别记为：WM>10、WM2.5-10、WM0.1-2.5)；(4)将用有机溶剂清洗后并通过0.1μm滤膜的过滤液用TDS测定仪测定TDS，即可得到脂溶性的固体颗粒物质量；(5)将水不溶性成分中的SM>10、SM2.5-10、SM0.1-2.5与脂不溶性成分中的WM>10、WM2.5-10、WM0.1-2.5分别相加，即可得到叶片滞留的不同粒径颗粒物的质量；然后再与水溶性成分和脂溶性成分的质量相加即可得到叶片滞留的总颗粒物质量。 [0032] 本发明具体实施方式中使用的仪器如下： [0033] [0034] 本发明中SM>10表示叶表面上滞留的粒径>10μm的颗粒物的质量；SM2.5-10表示叶表面上滞留的粒径>2.5μm且≤10μm的颗粒物的质量；SM0.1-2.5表示叶表面上滞留的粒径>0.1μm且≤2.5μm的颗粒物的质量。WM>10表示叶蜡质中包裹的粒径>10μm的颗粒物的质量；WM2.5-10表示叶蜡质中包裹的粒径>2.5μm且≤10μm的颗粒物的质量；WM0.1-2.5表示叶蜡质中包裹的粒径>0.1μm且≤2.5μm的颗粒物的质量；M>10表示叶表面和蜡质中滞留的粒径>10μm的颗粒物的总质量；M2.5-10表示叶表面和蜡质中滞留的粒径>2.5μm且≤10μm的颗粒物的总质量；M0.1-2.5表示叶表面和蜡质中滞留的粒径>0.1μm且≤2.5μm的颗粒物的总质量；M10表示叶表面和蜡质中滞留的粒径≤10μm的颗粒物的总质量；TDSs表示水溶性总固体；TDSw表示脂溶性总固体。 [0035] 本发明的方法所采用的方案具体如下： [0036] 本发明提供的定量评估植物叶片滞留不同粒径颗粒物质量及总量的方法，按照如下步骤进行： [0037] (1)叶样的水清洗 [0038] 采用去离子水浸泡采集的叶片，然后用不掉毛的软毛刷轻轻刷洗叶片上下表面，得到的浑悬液用于后续分级过滤处理和TDS测定； [0039] (2)水清洗后滤液的分级过滤处理 [0040] ①对水洗后获得的浑悬液进行第一级过滤处理，其中，第一级过滤处理的过滤孔径为10μm，获得截留有粒径>10μm颗粒物的第一级滤膜和含有粒径≤10μm的颗粒物和水溶性成分的第一级滤液； [0041] ②含有粒径≤10μm的颗粒物和水溶性成分的第一级滤液进行第二级过滤处理，其中，第二级过滤处理的孔径为2.5μm，获得截留有粒径>2.5μm并且≤10μm的颗粒物的第二级滤膜和含有≤2.5μm的颗粒物和水溶性成分的第二级滤液； [0042] ③含有粒径≤2.5μm的颗粒物和水溶性成分的第二级滤液进行第三级过滤处理，其中，第三级过滤处理的孔径为0.1μm，获得截留有粒径>0.1μm并且≤2.5μm的颗粒物的第三级滤膜和含有≤0.1μm的颗粒物和水溶性成分的第三级滤液； [0043] (3)烘干并记录叶表面滞留不同粒径颗粒物的质量 [0044] 对截留有粒径>10μm颗粒物的第一滤膜、截留有粒径>2.5μm并且≤10μm颗粒物的第二滤膜和截留有粒径>0.1μm并且≤2.5μm颗粒物的第三滤膜进行烘干处理，然后分别称重，得到烘干后粒径>10μm的颗粒物质量SM>10、烘干后粒径>2.5μm并且≤10μm颗粒物的质量SM2.5-10、烘干后粒径>0.1μm并且≤2.5μm颗粒物的质量SM0.1-2.5； [0045] (4)水清洗后叶片的有机溶剂清洗 [0046] 将水清洗后的叶片用吸水纸将叶面上的水吸干，然后将吸干水后的叶片浸泡在有机溶剂(如氯仿、正己烷等)中，用不掉毛的软毛刷轻轻刷洗叶片上下表面，得到的混悬液用于后续分级过滤处理和TDS测定； [0047] (5)有机溶剂清洗后滤液的分级过滤处理 [0048] 对有机溶剂洗后获得的浑悬液进行第一级过滤处理，其中，第一级过滤处理的过滤孔径为10μm，获得截留有粒径>10μm颗粒物的第一级滤膜和含有粒径≤10μm的颗粒物和脂溶性成分的第一级滤液； [0049] ②含有粒径≤10μm的颗粒物和脂溶性成分的第一级滤液进行第二级过滤处理，其中，第二级过滤处理的孔径为2.5μm，获得截留有粒径>2.5μm并且≤10μm的颗粒物的第二级滤膜和含有≤2.5μm的颗粒物和脂溶性成分的第二级滤液； [0050] ③含有粒径≤2.5μm的颗粒物和脂溶性成分的第二级滤液进行第三级过滤处理，其中，第三级过滤处理的孔径为0.1μm，获得截留有粒径>0.1μm并且≤2.5μm的颗粒物的第三级滤膜和含有≤0.1μm的颗粒物和脂溶性成分的第三级滤液； [0051] (6)烘干并记录叶蜡质中包裹的不同粒径颗粒物的质量 [0052] 对截留有粒径>10μm颗粒物的第一滤膜、截留有粒径>2.5μm并且≤10μm颗粒物的第二滤膜和截留有粒径>0.1μm并且≤2.5μm颗粒物的第三滤膜进行烘干处理，然后分别称重，得到烘干后粒径>10μm的颗粒物质量WM>10、烘干后粒径>2.5μm并且≤10μm颗粒物的质量WM2.5-10、烘干后粒径>0.1μm并且≤2.5μm颗粒物的质量WM0.1-2.5； [0053] (7)叶片滞留不同粒径颗粒物质量的计算 [0054] M>10＝SM>10+WM>10 (I) [0055] M2.5-10＝SM2.5-10+WM2.5-10 (II) [0056] M0.1-2.5＝SM0.1-2.5+WM0.1-2.5 (III) [0057] M10＝SM2.5-10+WM2.5-10+SM0.1-2.5+WM0.1-2.5 (IV) [0058] (8)过滤液TDS测定 [0059] 对水洗和有机溶剂清洗后的第三级过滤液采用TDS测定仪进行TDS测定，TDS的测定为多次重复测定，一般选择为3次，第三级过滤液的TDS测定前需用玻璃棒搅拌或恒温磁力搅拌器搅拌均匀； [0060] (9)叶片滞留颗粒物总量的计算 [0061] M＝SM>10+WM>10+SM2.5-10+WM2.5-10+SM0.1-2.5+WM0.1-2.5+TDSs×Vs+TDSw×Vw (V)[0062] 其中，步骤(3)、(6)中所述的烘干处理过程中为防止颗粒物中易挥发物质的挥发，烘干温度设定为40—45℃；干燥后两次称量之间的质量差≤0.0002g，采用鼓风干燥箱进行所述的干燥处理。 [0063] 其中，步骤(2)和(5)所述第一级、第二级和第三级过滤处理均为减压处理，减压抽滤过程中相对压力<0MPa，相对压力为0～-0.1MPa。 [0064] 其中，步骤(2)和(5)中所述第一级过滤处理采用过滤孔径为10μm的滤膜；第二级过滤处理采用孔径为2.5μm的滤膜、第三级过滤处理采用孔径为0.1μm的滤膜，过滤孔径为10μm的滤膜选择为孔径为10μm的核孔膜；所述过滤孔径为2.5μm的滤膜选择为孔径为2.5μm的核孔膜；所述过滤孔径为0.1μm的滤膜选择为孔径为0.1μm的聚合纤维素酯滤膜。 [0065] 其中，步骤(1)用去离子水浸泡叶子所选去离子水的体积依叶片的面积和观察到的叶面上滞留颗粒物的情况而定： [0066] 若采集的叶样上能够明显的看到颗粒物，则所述叶片面积与去离子水的体积之比为200：300，即浸泡过程中每200cm2的叶片面积使用300ml去离子水； [0067] 特别是，若采集的叶样上不能够明显的看到颗粒物，则所述叶片面积与去离子水的体积之比为400：300，即浸泡过程中每400cm2的叶片面积使用300ml去离子水，浸泡时间为5—10min，浸泡并刷洗后的叶样需每片叶子用去离子水冲洗上下表面，一般选择为冲洗2—3次，浸泡并刷洗后的混悬液与冲洗后的混悬液合并，得到叶片清洗总混悬液，叶片为去除茎和叶柄的新鲜、完整、无病虫害叶片。 [0068] 实施例1：阔叶树种：珊瑚树，采集于西安建筑科技大学校园内 [0069] 1、采集植物叶片 [0070] 在连续多日无明显降雨时间后，采集珊瑚树叶样，珊瑚树多以绿篱形式出现，高度在1.5—2.5m，样品采集高度分为0.5m、1.0m和2.0m，采集方位为：东、西、南、北四个方位，不同冠层深度分为：外层和内层，这样，就有24个采样点，每个采样点随机采集2片叶子，混合，置于自封袋内，备用，采集地点为西安建筑科技大学校园内，西安市雁塔路13号； [0071] (2)叶样的水清洗 [0072] 随机取8片叶样(其叶单面面积为183.1cm2，叶面积为366.2cm2)，用500ml去离子水浸泡叶片5—10min，然后用不掉毛的软毛刷轻轻刷洗叶片上下表面，再用镊子将每片叶子夹起，用少量去离子水(每片叶子5ml)冲洗上下表面； [0073] (3)去离子水清洗后的分级过滤处理 [0074] ①对水洗后获得的浑悬液使用真空抽滤设备进行第一级过滤处理，第一级过滤处理的过滤孔径为10μm，即用孔径为10μm的核孔膜进行抽滤，粒径>10μm的颗粒物被核孔膜截留，获得截留有粒径>10μm颗粒物的第一级滤膜和含有粒径≤10μm的颗粒物和水溶性成分的第一级滤液； [0075] 其中，孔径为10μm的核孔膜使用前在40—45℃烘箱中烘干至恒重，用0.1mg精度的电子天平称重，过滤孔径为10μm的核孔膜的质量m10为0.0223g； [0076] ②将步骤(3)①中获得的第一级滤液使用真空抽滤设备进行第二级过滤，第二级过滤处理的孔径为2.5μm，即使用孔径为2.5μm的核孔膜，获得截留有粒径>2.5μm并且≤10μm的颗粒物的第二级滤膜和含有≤2.5μm的颗粒物和水溶性成分的第二级滤液； [0077] 其中，孔径为2.5μm的核孔膜使用前在40—45℃烘箱中烘干至恒重，用0.1mg精度的电子天平称重，过滤孔径为2.5μm的核孔膜的质量m2.5为0.0209g； [0078] ③将步骤(3)②中获得的第二级滤液使用真空抽滤设备进行第三级过滤，第三级过滤处理的孔径为0.1μm，即使用孔径为0.1μm的核孔膜，获得截留有粒径>0.1μm并且≤2.5μm的颗粒物的第三级滤膜和含有≤0.1μm的颗粒物和水溶性成分的第三级滤液； [0079] 其中，孔径为0.1μm的聚合纤维素酯滤膜使用前在40—45℃烘箱中烘干至恒重，用0.1mg精度的电子天平称重，过滤孔径为0.1μm的聚合纤维素酯的质量m0.1为0.0873g； [0080] (4)烘干并记录叶表面滞留不同粒径颗粒物的质量 [0081] ①将步骤(3)①获得的第一滤膜、步骤(3)②第二滤膜和步骤(3)③第三滤膜鼓风干燥箱中40—45℃烘干8h； [0082] ②使用精度为0.1mg的电子天平分别准确称量烘干并平衡后的第一、第二、第三滤膜的质量，得到截留有粒径>10μm颗粒物的第一滤膜干重(m10＇0.0858g)；截留有粒径>2.5μm并且≤10μm颗粒物的第二滤膜干重(m2.5＇0.0361g)；截留有粒径>0.1μm并且≤2.5μm颗粒物的第三滤膜干重(m0.1＇0.0933g)，计算得到水清洗混悬液烘干后粒径>10μm颗粒物的质量SM>10，混悬液烘干后粒径>2.5μm并且≤10μm颗粒物的质量SM2.5-10，混悬液烘干后粒径>0.1μm并且≤2.5μm颗粒物的质量SM0.1-2.5； [0083] SM>10＝m10＇-m10＝0.0858-0.0223＝0.0635g [0084] SM2.5-10＝m2.5＇-m2.5＝0.0361-0.0209＝0.0152g [0085] SM0.1-2.5＝m0.1＇-m0.1＝0.0933-0.0873＝0.0060g [0086] (5)水清洗后叶片的有机溶剂清洗 [0087] 将水清洗后的叶片用吸水纸将叶片上下表面的水吸干，然后将吸干水后的叶片浸泡在有机溶剂(氯仿)中，用不掉毛的软毛刷轻轻刷洗叶片上下表面； [0088] (6)有机溶剂清洗后的分级过滤处理 [0089] ①对有机溶剂洗后获得的浑悬液使用真空抽滤设备进行第一级过滤处理，第一级过滤处理的过滤孔径为10μm，即用孔径为10μm的核孔膜进行抽滤，粒径>10μm的颗粒物被核孔膜截留，获得截留有粒径>10μm颗粒物的第一级滤膜和含有粒径≤10μm的颗粒物和水溶性成分的第一级滤液； [0090] 其中，孔径为10μm的核孔膜使用前在40—45℃烘箱中烘干至恒重，用0.1mg精度的电子天平称重，过滤孔径为10μm的核孔膜的质量m10’为0.0234g； [0091] ②将步骤(6)①中获得的第一级滤液使用真空抽滤设备进行第二级过滤，第二级过滤处理的孔径为2.5μm，即使用孔径为2.5μm的核孔膜，获得截留有粒径>2.5μm并且≤10μm的颗粒物的第二级滤膜和含有≤2.5μm的颗粒物和水溶性成分的第二级滤液； [0092] 其中，孔径为2.5μm的核孔膜使用前在40—45℃烘箱中烘干至恒重，用0.1mg精度的电子天平称重，过滤孔径为2.5μm的核孔膜的质量m2.5’为0.0206g； [0093] ③将步骤(6)②中获得的第二级滤液使用真空抽滤设备进行第三级过滤，第三级过滤处理的孔径为0.1μm，即使用孔径为0.1μm的核孔膜，获得截留有粒径>0.1μm并且≤2.5μm的颗粒物的第三级滤膜和含有≤0.1μm的颗粒物和水溶性成分的第三级滤液； [0094] 其中，孔径为0.1μm的聚合纤维素酯滤膜使用前在40—45℃烘箱中烘干至恒重，用0.1mg精度的电子天平称重，过滤孔径为0.1μm的聚合纤维素酯的质量m0.1’为0.0889g； [0095] (7)烘干并记录叶蜡质中包裹的不同粒径颗粒物的质量 [0096] ①将步骤(6)①获得的第一滤膜、步骤(6)②第二滤膜和步骤(3)③第三滤膜鼓风干燥箱中40—45℃烘干8h； [0097] ②使用精度为0.1mg的电子天平分别准确称量烘干并平衡后的第一、第二、第三滤膜的质量，得到截留有粒径>10μm颗粒物的第一滤膜干重(m10”0.0576g)；截留有粒径>2.5μm并且≤10μm颗粒物的第二滤膜干重(m2.5”0.0284g)；截留有粒径>0.1μm并且≤2.5μm颗粒物的第三滤膜干重(m0.1”0.0923g)，计算得到水清洗混悬液烘干后粒径>10μm颗粒物的质量WM>10，混悬液烘干后粒径>2.5μm并且≤10μm颗粒物的质量WM2.5-10，混悬液烘干后粒径>0.1μm并且≤2.5μm颗粒物的质量WM0.1-2.5； [0098] WM>10＝m10”-m10’＝0.0576-0.0234＝0.0342g [0099] WM2.5-10＝m2.5”-m2.5’＝0.0284-0.0206＝0.0078g [0100] WM0.1-2.5＝m0.1”-m0.1’＝0.0923-0.0889＝0.0034g [0101] (8)计算叶片滞留不同粒径颗粒物质量 [0102] 根据水清洗后混悬液中不同粒径颗粒物的质量和有机溶剂清洗后混悬液中不同粒径颗粒物的质量，计算叶片滞留不同粒径颗粒物的质量： [0103] M>10＝SM>10+WM>10＝0.0635+0.0342＝0.0977g [0104] M2.5-10＝SM2.5-10+WM2.5-10＝0.0152+0.0078＝0.0230g [0105] M0.1-2.5＝SM0.1-2.5+WM0.1-2.5＝0.0060+0.0034＝0.0094g [0106] M10＝SM2.5-10+WM2.5-10+SM0.1-2.5+WM0.1-2.5＝0.0152+0.0078+0.0060+0.0034＝0.0324g [0107] (9)过滤液TDS测定 [0108] 对水洗和有机溶剂清洗后的第三级过滤液进行TDS测定，水清洗后第三级过滤液的TDS为215mg/L(扣除背景值，即扣除去离子水的TDS)，有机溶剂清洗后第三级过滤液的TDS为687mg/L； [0109] (10)叶片滞留颗粒物总量的计算 [0110] 根据水清洗后叶面滞留的不同粒径颗粒物的质量、有机溶剂清洗后叶面滞留的不同粒径颗粒物的质量、水溶性固体的TDS和脂溶性的TDS，将四者相加即可得到叶片滞留的颗粒物总量： [0111] M＝SM>10+WM>10+SM2.5-10+WM2.5-10+SM0.1-2.5+WM0.1-2.5+TDSs×V+TDSw×V[0112] ＝0.0635+0.0342+0.0152+0.0078+0.0060+0.0034+215×540/1000000 [0113] +687×100/1000000＝0.3149g [0114] 实施例2：针叶树种：油松，采集于西安建筑科技大学校园内 [0115] 1、采集植物叶片 [0116] 在连续多日无明显降雨时间后，采集油松叶样，样品采集高度分为2m、3m和5m，采集方位为：东、西、南、北四个方位，不同冠层深度分为：外层和内层，这样，就有24个采样点，每个采样点随机采集针叶10束，混合，置于自封袋内，备用，采集地点为西安建筑科技大学校园内，西安市雁塔路13号； [0117] (2)叶样的水清洗 [0118] 随机取50束叶样(面积为477.8cm2)，用600ml去离子水浸泡叶片5—10min，然后用不掉毛的软毛刷轻轻刷洗叶片上下表面，再用镊子将叶子夹起，用50ml去离子水冲洗上下表面； [0119] (3)去离子水清洗后的分级过滤处理 [0120] ①对水洗后获得的浑悬液使用真空抽滤设备进行第一级过滤处理，第一级过滤处理的过滤孔径为10μm，即用孔径为10μm的核孔膜进行抽滤，粒径>10μm的颗粒物被核孔膜截留，获得截留有粒径>10μm颗粒物的第一级滤膜和含有粒径≤10μm的颗粒物和水溶性成分的第一级滤液； [0121] 其中，孔径为10μm的核孔膜使用前在40—45℃烘箱中烘干至恒重，用0.1mg精度的电子天平称重，过滤孔径为10μm的核孔膜的质量m10为0.0215g； [0122] ②将步骤(3)①中获得的第一级滤液使用真空抽滤设备进行第二级过滤，第二级过滤处理的孔径为2.5μm，即使用孔径为2.5μm的核孔膜，获得截留有粒径>2.5μm并且≤10μm的颗粒物的第二级滤膜和含有≤2.5μm的颗粒物和水溶性成分的第二级滤液； [0123] 其中，孔径为2.5μm的核孔膜使用前在40—45℃烘箱中烘干至恒重，用0.1mg精度的电子天平称重，过滤孔径为2.5μm的核孔膜的质量m2.5为0.0202g； [0124] ③将步骤(3)②中获得的第二级滤液使用真空抽滤设备进行第三级过滤，第三级过滤处理的孔径为0.1μm，即使用孔径为0.1μm的核孔膜，获得截留有粒径>0.1μm并且≤2.5μm的颗粒物的第三级滤膜和含有≤0.1μm的颗粒物和水溶性成分的第三级滤液； [0125] 其中，孔径为0.1μm的聚合纤维素酯滤膜使用前在40—45℃烘箱中烘干至恒重，用0.1mg精度的电子天平称重，过滤孔径为0.1μm的聚合纤维素酯的质量m0.1为0.0894g； [0126] (4)烘干并记录叶表面滞留不同粒径颗粒物的质量 [0127] ①将步骤(3)①获得的第一滤膜、步骤(3)②第二滤膜和步骤(3)③第三滤膜鼓风干燥箱中40—45℃烘干8h； [0128] ②使用精度为0.1mg的电子天平分别准确称量烘干并平衡后的第一、第二、第三滤膜的质量，得到截留有粒径>10μm颗粒物的第一滤膜干重(m10＇0.1729g)；截留有粒径>2.5μm并且≤10μm颗粒物的第二滤膜干重(m2.5＇0.0531g)；截留有粒径>0.1μm并且≤2.5μm颗粒物的第三滤膜干重(m0.1＇0.1028g)，计算得到水清洗混悬液烘干后粒径>10μm颗粒物的质量SM>10，混悬液烘干后粒径>2.5μm并且≤10μm颗粒物的质量SM2.5-10，混悬液烘干后粒径>0.1μm并且≤2.5μm颗粒物的质量SM0.1-2.5； [0129] SM>10＝m10＇-m10＝0.1729-0.0215＝0.1515g [0130] SM2.5-10＝m2.5＇-m2.5＝0.0531-0.0202＝0.0329g [0131] SM0.1-2.5＝m0.1＇-m0.1＝0.1028-0.0894＝0.0134g [0132] (5)水清洗后叶片的有机溶剂清洗 [0133] 将水清洗后的叶片用吸水纸将叶片上下表面的水吸干，然后将吸干水后的叶片浸泡在有机溶剂(氯仿)中，用不掉毛的软毛刷轻轻刷洗叶片上下表面； [0134] (6)有机溶剂清洗后的分级过滤处理 [0135] ①对有机溶剂洗后获得的浑悬液使用真空抽滤设备进行第一级过滤处理，第一级过滤处理的过滤孔径为10μm，即用孔径为10μm的核孔膜进行抽滤，粒径>10μm的颗粒物被核孔膜截留，获得截留有粒径>10μm颗粒物的第一级滤膜和含有粒径≤10μm的颗粒物和水溶性成分的第一级滤液； [0136] 其中，孔径为10μm的核孔膜使用前在40—45℃烘箱中烘干至恒重，用0.1mg精度的电子天平称重，过滤孔径为10μm的核孔膜的质量m10’为0.0215g； [0137] ②将步骤(6)①中获得的第一级滤液使用真空抽滤设备进行第二级过滤，第二级过滤处理的孔径为2.5μm，即使用孔径为2.5μm的核孔膜，获得截留有粒径>2.5μm并且≤10μm的颗粒物的第二级滤膜和含有≤2.5μm的颗粒物和水溶性成分的第二级滤液； [0138] 其中，孔径为2.5μm的核孔膜使用前在40—45℃烘箱中烘干至恒重，用0.1mg精度的电子天平称重，过滤孔径为2.5μm的核孔膜的质量m2.5’为0.0204g； [0139] ③将步骤(6)②中获得的第二级滤液使用真空抽滤设备进行第三级过滤，第三级过滤处理的孔径为0.1μm，即使用孔径为0.1μm的核孔膜，获得截留有粒径>0.1μm并且≤2.5μm的颗粒物的第三级滤膜和含有≤0.1μm的颗粒物和水溶性成分的第三级滤液； [0140] 其中，孔径为0.1μm的聚合纤维素酯滤膜使用前在40—45℃烘箱中烘干至恒重，用0.1mg精度的电子天平称重，过滤孔径为0.1μm的聚合纤维素酯的质量m0.1’为0.0903g； [0141] (7)烘干并记录叶蜡质中包裹的不同粒径颗粒物的质量 [0142] ①将步骤(6)①获得的第一滤膜、步骤(6)②第二滤膜和步骤(3)③第三滤膜鼓风干燥箱中40—45℃烘干8h； [0143] ②使用精度为0.1mg的电子天平分别准确称量烘干并平衡后的第一、第二、第三滤膜的质量，得到截留有粒径>10μm颗粒物的第一滤膜干重(m10”0.1142g)；截留有粒径>2.5μm并且≤10μm颗粒物的第二滤膜干重(m2.5”0.0443g)；截留有粒径>0.1μm并且≤2.5μm颗粒物的第三滤膜干重(m0.1”0.1008g)，计算得到水清洗混悬液烘干后粒径>10μm颗粒物的质量WM>10，混悬液烘干后粒径>2.5μm并且≤10μm颗粒物的质量WM2.5-10，混悬液烘干后粒径>0.1μm并且≤2.5μm颗粒物的质量WM0.1-2.5； [0144] WM>10＝m10”-m10’＝0.1142-0.0215＝0.0927g [0145] WM2.5-10＝m2.5”-m2.5’＝0.0443-0.0204＝0.0239g [0146] WM0.1-2.5＝m0.1”-m0.1’＝0.1008-0.0903＝0.0105g [0147] (8)计算叶片滞留不同粒径颗粒物质量 [0148] 根据水清洗后混悬液中不同粒径颗粒物的质量和有机溶剂清洗后混悬液中不同粒径颗粒物的质量，计算叶片滞留不同粒径颗粒物的质量： [0149] M>10＝SM>10+WM>10＝0.1515+0.0927＝0.2442g [0150] M2.5-10＝SM2.5-10+WM2.5-10＝0.0329+0.0239＝0.0568g [0151] M0.1-2.5＝SM0.1-2.5+WM0.1-2.5＝0.0134+0.0105＝0.0239g [0152] M10＝SM2.5-10+WM2.5-10+SM0.1-2.5+WM0.1-2.5＝0.0329+0.0239+0.0134+0.0105＝0.0807g [0153] (9)过滤液TDS测定 [0154] 对水洗和有机溶剂清洗后的第三级过滤液进行TDS测定,水清洗后第三级过滤液的TDS为188mg/L(扣除背景值，即扣除去离子水的TDS)，有机溶剂清洗后第三级过滤液的TDS为1059mg/L； [0155] (10)叶片滞留颗粒物总量的计算 [0156] 根据水清洗后叶片滞留的不同粒径颗粒物的质量、有机溶剂清洗后叶片滞留的不同粒径颗粒物的质量、水溶性固体的TDS和脂溶性的TDS，将四者相加即可得到叶片滞留的颗粒物总量： [0157] M＝SM>10+WM>10+SM2.5-10+WM2.5-10+SM0.1-2.5+WM0.1-2.5+TDSs×V+TDSw×V[0158] ＝0.1515+0.0927+0.0329+0.0239+0.0134+0.0105+188×650/1000000+1059×100/1000000 [0159] ＝0.5530g。 [0160] 本发明方法简便易操作，对仪器设备要求不高，能够精确植物叶片滞留的PM>10、PM10、PM2.5-10、PM0.1-2.5等不同粒径范围颗粒物质量及颗粒物总量。此外，本发明方法能够精确的植物叶片滞留的颗粒物质量，包括水溶性成分、水不溶性成分和有机成分。这对于研究不同树种滞留大气颗粒物的功能评价具有重要作用，可为增强森林滞留大气颗粒物的调控技术提供支撑。 |
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