摘要：城市公园为居民提供了一个休闲的环境，因此越来越多的市民会在公园里度过时间，尤其是老人和孩子。因此，对公园内生态环境质量进行评价具有重要意义。因此，本研究首次在上海10个公园进行了空气、土壤和树叶中的重金属、树叶生长参数以及环境PM2.5和黑碳浓度(BC)的测量。结果表明，空气中Al和Mg含量最高。Cr、Cu、Mn、Zn在土壤中占优势。叶片中Ca和Mg含量较高。结果表明，地理位置是重金属含量的主要原因，主要来自机动车排放。一小部分是附近的化学工业造成的。PM2.5浓度在0.01 mg/m3 ~ 0.10 mg/m3之间，达到国家一级和二级空气质量标准。BC浓度范围为1000 ~ 6000 ng/m3。通过比较光合作用与PM2.5、叶绿素含量与PM2.5的相关性，得出叶绿素可以作为评价空气质量的指标，但光合作用不能作为评价空气质量的指标。气孔导度与PM2.5和BC呈显著正相关，这可能与植物对环境胁迫的抵抗有关。研究结果可用于公园内空气质量和健康暴露的评价，也可为城市公园规划提供科学依据。
公园描述
根据上海市绿地分布和建设时间，选择了10个不同时期建设的具有代表性的公园。总面积约412公顷。公园及其相邻EPA监测站信息如图1和表1所示。
仪器
利用LCi-SD便携式光合仪对公园内植物的光合现象、蒸腾速率、气孔导度及光合作用相关参数进行了测定。利用CCM-300叶绿素仪分别在700 nm和735 nm处测量红光发射的荧光比值，测定叶绿素含量。采用TSI9565-P风速仪实时记录风速、温度和相对湿度。使用DustTrak DRX 8534罐监测PM2.5浓度，时间分辨率为20 s。采用Aethlabs AE-51微型黑碳计(Costa-Sur os and Markowicz, 2015)，根据其吸收特性测量黑碳浓度，时间分辨率为60 s。采用电感耦合等离子体串联质谱仪(Agilent 8800 ICP-MS/MS)对叶片、土壤和空气中的重金属进行了检测。采样和分析
时间是从4月到7月。选择10天阳光明媚的天气开展实验，每个公园的采样时间为9：30~16：00。测量路线是在现场活动之前设计的，保证采样点尽可能包括游客通常停留较长时间的所有地点，而不受公园内人为来源的影响。呼吸计、Dusttrak、3个迷你黑碳计保存在呼吸高度(1.5m)的位置，沿着每个公园的测量路线连续监测。利用光合装置和叶绿素计进行测量，选择了每个公园的东、西、南、北方向四个采样点。在每个采样点选择3棵树。考虑了巨噬植物，包括桑树、木兰树、金叶含笑。选择每棵树不同高度的4片未受损的叶片来测量光合作用和叶绿素。每次测量，从三棵树的每个高度收集12片叶子进行实验室分析。在每棵选择的树下，用木勺在表皮以下10厘米处收集200克的土壤，要求覆盖的是更少的叶子，也没有腐烂的叶子。对于每个采样点，我们寻找与其他公园相同的植物。如果没有，可以根据相似的植物大小和叶片颜色进行选择。收集到的叶子和土壤保存在密封的有数字的干聚苯乙烯袋中，保存在冰箱里。迷你黑碳计使用的膜在24小时恒温干燥，然后放入冰箱。
公园内外PM2.5的浓度比较
图2显示公园内测量的平均PM2.5浓度低于EPA对周围环境的计算值，说明公园内的空气质量优于室外。公园内PM2.5浓度达到中国空气质量标准（GB3095-2012,2012）的I级（0-35mg/m3）和II级（35-75）。
在所有公园中，3、4、7公园内的PM2.5浓度均大于50μg/m3。公园3号被商业区和一些高层建筑所包围。其西向紧邻地铁线，南侧是一条交通繁忙、餐饮业务发达的主干道。公园4靠近黄浦江，在那里，高排放的船舶经常被用于运输，影响了公园4内的空气质量。7号公园毗邻上海的主要商业区，周围有许多主干道和三条地铁线。公园2靠近外环高速公路，因此PM2.5浓度相对较高。在图3中显示由于风速较高，常导致污染物完全分散。在1、4、5和6号公园中，风速和PM2.5浓度表现出相反的相关性，这与当地周围的情况有关(Tanner et al.，2001)。公园1号靠近一家布厂和一家家具厂。4号公园靠近码头。公园5号靠近化学公司。6号公园靠近机场。当公园位于高污染源的顺风处时。公园内的PM2.5较高。
叶片生长参数
图4表示光合作用、叶绿素和气孔导度的变化范围分别为1.3-7.1 μmol m-2 s-1,150-286 mg m-2, 0.016-0.12 mol m-2 s-1。我们知道光合作用是绿色植物含有叶绿体在可见光照射下的过程，利用光合色素辅助，将二氧化碳和水转化为有机质并释放氧气。对每个公园得到的参数进行统计分析，光合作用与PM2.5和BC之间的相关性不显著(表SI1)。一般来说，它依赖于二氧化碳和水。相比之下，图4和图5表示公园1的叶绿素浓度较高，而PM2.5的浓度较低。公园4的叶绿素浓度较低，但PM2.5浓度最高。这两个公园是最明显的。其他公园也有类似的现象。统计分析还表明，叶绿素与PM2.5浓度呈负相关。这与叶绿素可以作为环境空气质量指标的科学结果一致。
气孔导度代表了气孔的开放度，它直接与蒸腾作用有关。水也通过气孔扩散，因此当空气污染物浓度增加时，气孔导度一般趋于降低。而本研究发现气孔电导度与PM2.5和BC浓度分别呈正相关。其解释与亚微米硝酸钠气溶胶处理前后同时监测黑蓝叶气体交换和气孔的结论一致，即气溶胶处理叶片的蒸腾和气孔导率较高(Burkhart et al.，2001)。作者认为，除了“灯芯效应”外，水蒸气和叶片表面盐沉积之间的动态相互作用是主要原因。此外，最近的一项研究报告称，在冠层下生长的植物能够通过分子传感器、隐色素(CRYs)检测和避免阴影，从而感知这种变化并直接做出反(Pedmale et al.，2016)。这样，植物所表现出的抗性立即避免了减少光的环境压力所带来的危害。因此，在本研究中，这可能是由于高浓度的PM2.5或BC引起了较强的消光效应。该植物分子传感器能够通过一个非常短的信号通路激活相关基因。因此，植物可以同时快速响应空气中的粒子。对于更长时间和大样本的深度调查，应进一步的开展实验室规模的实验。
城市公园为游客提供了一个休闲的环境，因此越来越多的市民尤其是老人和小孩将在公园里度过一些时光。因此，评估公园内的生态环境质量是很重要的。通过在上海的10个公园里的生态环境进行综合调查，我们知道公园里几乎所有的重金属元素都达到了中国土壤标准。壤中铜,镁,锌,铬含量较高，达到最大值到1-2个数量级。叶片中的钙和镁含量较高，其数值为2-3个数量级。空气中的所有元素相对较低，但铝和镁，约为一个数量级。造成这种情况的主要原因是地理位置,上海公园内的重金属状况主要来自车辆排放，以及一小部分归因于附近的化工厂。PM2.5浓度范围为0.01 mg/m3变化至0.10 mg/m3，它达到中国空气质量标准一级和二级。BC浓度范围为1000纳克/立方米变化至6000纳克/立方米。通过比较光合作用与PM2.5以及叶绿素含量与PM2.5之间的相关性表明，叶绿素可以被视为评估空气质量的指标，但光合作用不可以。周边交通和工业是影响公园内空气质量的主要因素。本研究的结论可用于公园内空气质量和健康暴露量的评估，也可为城市决策者的城市公园规划提供科学证据。参考文献：
Wang L , Chang J , Zheng X , et al. Survey of ecological environmental conditions and influential factors for public parks in Shanghai[J]. Chemosphere, 2018, 190(jan.):9.
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撰文 | 庞育兰
排版 | 上官于艺
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