随着城市化的迅猛发展，环境污染尤其是大气污染物成了严重的城市环境问题。树木通过气孔吸收气态污染物，也可以通过滞留空气中的微尘减轻大气污染。近年来国内外学者开展了城市森林净化大气的研究。1994年纽约市树木能吸收1 821 t空气污染物，其经济价值约为950万美元。一些学者在城市园林植物滞留大气颗粒物机理和改善城市环境等方面进行了探讨(Beckett et al., 2000；Freersmith et al., 1997；2005；Mcpherson et al., 1998)。

目前国内已开展了城市绿地对大气SO₂影响(谈克平等，2004)及城市主要树种吸收净化大气SO₂及氟潜力的研究(袁正科等，2005；韩素梅等，2002；鲁敏等，2002；李娥娥等，2002；薛皎亮等，2001；康博文等，2003；郁梦德，1981；张德强等，2003；黄会一等，1981；黄银晓，1975；陈国阶，1979；连玉武等，1996)。北方几个城市主要园林植物单位面积叶片滞留大气颗粒物质量的测定结果也有报导(柴一新等，2002；陈自新等，1998；吴中能等，2001；张新献等，1997；赵勇等，2002)，对其影响因素(例如叶表面形态)进行了初步探讨(柴一新等，2002；陈玮等，2003)，并对某些植物的滞尘能力进行了分析(周志翔等，2002；刘艳等，2002；粟志峰等，2002；张秀梅等，2001；王洪武，2002；吴泽民等，2003；王蕾等，2006)。这些研究大都侧重于某种植物的吸收、净化能力及其相互对比分析上，很少从生态系统的角度来分析城市森林净化大气的功能效应及其效益价值。本文根据实测数据研究广州城市森林净化大气的功能价值，为城市森林经营管理与生态功能评价提供科学依据。

1 研究区概况

广州市(22°26′—23°56′N, 112°57′—114°3′E)市域7 434.4 km²，城区面积1 443.6 km²，人口700多万。2003年全市生产总值3 496.88亿元，是我国经济发达、城市化速度最快的城市。广州市年辐射量4 400~5 000 MJ·m^-2，全年日照总时数1 770~1 940 h，年平均气温21.4~21.9 ℃，年平均降雨量1 600~2 200 mm，雨量充沛、热量丰富、长夏无冬，属南亚热带季风气候。城市森林面积56 362.17 hm²，有植物198科，487属，1 500~1 600种。据广州市环境保护局资料，2003年，燃煤、燃油排放的废气总量为1 192亿m³，其中SO₂排放量为1.787万t，排放烟尘与粉尘6.037万t，生产及交通工具引起的飞尘达21.598万t。广州市空气污染有由硫化物向氮氧化物转变的趋势，但仍以硫化物为主。

2 研究方法

根据广州市林业局2004年森林资源二类清查资料中143块样方的调查数据及56株生物量分析数据，分析得出广州市各种森林类型的面积及其单位面积的叶、枝、干和根生物量。

以往人们常把植物正常生长下的含硫量作为净化大气硫的指标。我们认为植物正常生长所需要的硫量是一个本底值，不能作为净化大气硫的指标。除本底值外，植物还可以吸收更多的硫，直到其吸收阙值。如果植物吸收的硫超过其阙值，植物就会受到伤害。植物真正净化大气硫的量为吸硫阙值比本底值多的量。

选择广州市空气污染严重的黄埔区和番禺区的代表性植物，并在生长季采摘有伤害(伤害斑少于5%)的成熟叶作为硫吸收阙值样本。选择离广州市中心50 km远的流溪河林场作为非污染区，采集同样树种的成熟叶作为硫吸收本底值样本。污染区与清洁区植物叶硫含量差值为植物叶片吸硫强度。植物对硫的积累能力用某种植物类型的单位面积叶年生产量乘以该植物叶片吸硫强度表示。对植物1年吸收净化硫的能力，则用植物硫积累能力乘以植物1年内的硫吸收周期数求得。在确定植物硫吸收周期数时，采用张继平等(1998)和韩阳等(2002)等人的研究结果，以≥10 ℃温度作为植物生长温度，由此计算出广州市城市森林植被中阔叶乔木的吸转周期数为12.2，针叶乔木为20.9，阔叶灌木为14.6。

2004年于广州钢铁厂附近(污染区)和流溪河林场(清洁区)采集部分植物样品作为植物含氟量的测定样本，吸氟强度计算方法与吸硫强度相同。不同类型森林的吸氟能力，则用不同类型森林单位面积的叶、枝、干及根年生长量分别乘以各自的叶、枝、干及根的吸氟能力再求和得出。

将城市森林类型划分为公园绿地、附属绿地、生产绿地、生态绿地、防护绿地、居住绿地和道路绿地7个类型，其滞尘率根据晴天和阴天多次实测数据求得，再根据各类型组合面积加权平均计算广州市城市森林绿地的平均滞尘率。

用硝酸-高氯酸消煮法测定植物组织中的硫含量，用标准添加-F离子电极法测定植物组织中的氟含量。

3 结果与分析 3.1 吸收净化SO₂功能

从表 1可以看出，石笔木(Tutcheria spectabilis)吸硫强度最大，其次是香椿(Toona sinensis)、板栗(Castanea mollissima)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)和油茶(Camellia oledifera)等，吸硫强度较差的植物有小叶榕(Ficus microcarpa)、白桂木(Artocarpus hypargyreus)、铁刀木(Cassia siamea)、长脐红豆(Ormosia balansae)、铁冬青(Ilex rotunda)、小叶胭脂(Artocarpus styracifolius)和火焰木(Spathodea campanulata)等。

从表 2中可看出，除疏林和四旁散生木吸硫强度较低外，其他森林类型相差不大，但是单位面积硫的积累能力却相差甚大。湿地松(Pinus elliottii)林高达17.477 kg·hm^-2，城区园林也有12.135 kg·hm^-2，而杉木(Cunninghamia lanceolata)、马尾松(Pinus massoniana)林和疏林对硫的积累能力相对较少，分别为2.516，2.344和2.523 kg·hm^-2。植物对硫的净化作用主要表现为叶片对硫的吸收，某种植物的叶生长量多，硫的吸收和积累量也多。湿地松林单位面积的叶生长量是杉木林和马尾松林的4倍多(表 2)。因此，湿地松林对硫的积累能力大。这就提醒我们，在SO₂污染严重的区域选择抗硫树种时，不仅要考虑树种的吸硫强度，同时还要考虑它的叶片的年生长量。

从表 3可以看出，广州市城市森林净化大气硫的现实值为1.433万t·a^-1，折合成SO₂为2.865万t·a^-1。净化大气硫的潜力为2.841万t·a^-1，折合成SO₂为5.683万t·a^-1。

3.2 吸收净化氢氟酸HF功能

从表 4(张德强等，2003)可知，广州市植物中对氟净化作用最好的树种首推仪花(Lysidice rhodostegia)，吸氟强度高达5.289 mg·g^-1；其次为银柴(Aporusa dioica)、菩提榕(Ficus religiosa)、傅园榕(Ficus microcarpa var. fuyuensis)和小叶榕(Ficus microcarpa)，他们的吸氟强度分别为4.202，4.266，3.536和3.220 mg·g^-1。抗氟能力较差的树种有柑桔(Citrus reticulata)，吸氟强度为0.093 mg·g^-1，仅为仪花的16.7%，其次是杉木和石笔木等，它们的吸氟强度不及仪花、菩提榕和傅园榕的1/3。

从表 5可知，广州市城市森林植被中，四旁散生植物的吸氟能力最强，疏林和阔叶林的吸氟能力也较大，这3种林型中大都是榕树、桉树等吸氟强度较大的树种。相比之下，杉木林和经济林的吸氟能力较差。

根据广州市各种城市森林类型的单位面积的吸氟能力，得出广州市森林生态系统每年净化大气氟的量(表 6)。从表 6可以看出，广州市城市森林生态系统每年吸收氟的量为3 078.52 t·a^-1，折合成氢氟酸为3 240.45 t·a^-1。

3.3 滞尘功能

广州市7个绿地类型的滞尘率根据各类绿地类型在阴天与晴天的多次实测数据得到，公园绿地、附属绿地、生产绿地、生态绿地、防护绿地、居住绿地、道路绿地的平均滞尘率(阴天与晴天)分别为23.8%，23.5%，50.0%，42.5%，42.5%，23.5%，53.5%。根据上述类型组合面积计算的加权，得到广州市晴天和阴天的绿地平均滞尘率为39.93%。

城市森林可滞尘的量为城市森林滞尘潜力。滞尘潜力可以用阴天和晴天加权平均后的滞尘率乘以广州市工业行业排放的烟尘、粉尘量和生产及交通工具引起的飞尘量求得。2003年广州市工业行业排放烟尘1.400万t，排放粉尘4.637万t，生产及交通工具引起的飞尘21.598万t，合计为27.635万t。假如2003年广州市全年为阴天和晴天，那么，广州市2003年城市森林的滞尘量为：27.635×0.399 3=11.035万t。在雨天，雨水可以使空气中的烟尘和粉尘沉降。根据广州市气象局资料，广州市多年平均雨日为164 d。每年城市森林实际滞尘量则用假设全年为无雨天的滞尘量乘以55.07%，则广州市城市森林的年实际滞尘量为6.078万t。

3.4 净化大气功能价值

对于森林净化大气SO₂和HF的功能价值，采用投资替代法评估。《环境工程手册——环境规划卷》(傅国伟，2003)中提供每减少1 kg SO₂和1 kg氢氟酸需要的费用分别为3.937和2.5元。广州市城市森林每年吸收硫量为1.433万t，折合成SO₂为2.865万t，其功能价值为112 795.51万元。广州市城市森林每年吸收氟量0.308万t，折合成氢氟酸为0.324万t，其功能价值为810.0万元。

采用垃圾填埋场投资替代法计算森林滞尘的功能价值。《环境工程手册——环境观测卷》(傅国伟，2003)中规定，卫生填埋场1 t垃圾的运行费为31.43元·t^-1。广州市森林的年实际滞尘量为6.078万t，它的滞尘功能价值为191.03万元。

广州市城市森林每年净化大气SO₂和氢氟酸及滞尘的功能总价值为113 796.54万元。

4 结论与讨论

植物对硫的净化作用主要表现为叶片对硫的吸收作用，某种植物的叶生物量多，对硫的吸收和积累量也多。在SO₂污染严重的区域选择抗硫树种时，不仅要考虑它的吸硫强度，而且也要考虑它的叶生物量。本研究结果表明：在广州市城市森林类型中，四旁散生木和阔叶林的单位面积吸氟能力大，杉木林和经济林吸氟能力差，引起不同树种吸氟能力差异的原因有待进一步研究。

笔者用硝酸——高氯酸钾消煮法测定的广州市城市森林42种植物叶片的吸硫强度(0.29~2.74 mg·g^-1)与鲁敏等(2002)用EDTA络合滴定法测定的28种园林植物吸硫强度的结果(0.31~2.35 mg·g^-1)相近，但是笔者用标准添加——F离子电极法测定的39种植物叶片的吸氟强度(0.09~2.29mg·g^-1)普遍高于鲁敏等(2002)用原子吸收法测定的32种植物的结果(0.03~1.38 mg·g^-1)。

城市森林类型的多样性，林木在城市区域分布的特殊性和复杂性，给准确估算城市森林净化大气功能带来许多限制因子。当前城市森林净化效益测算主要集中在微观和宏观2个方面，借助微观的研究进行宏观推算可能会取得较好的效果，但仍存较大误差。寻求合理、有效的估算城市森林净化污染物功能的模型和方法，应是该研究领域的重要课题。