樹葉如何傳統(tǒng)環(huán)境質(zhì)量信號(hào)？

文／陳根

在環(huán)境危機(jī)愈演愈烈的當(dāng)下，對(duì)環(huán)境質(zhì)量的監(jiān)測(cè)也成了環(huán)境學(xué)家日益關(guān)注的問題。環(huán)境監(jiān)測(cè)按測(cè)定原理可分化學(xué)法、物理法和生物法三種?；瘜W(xué)及物理法直接測(cè)定污染物，生物法則依據(jù)指示生物對(duì)污染物某些敏感性反應(yīng)，定量或定性判斷環(huán)境污染狀況。

現(xiàn)在，猶他大學(xué)的科學(xué)家們?cè)偬岢隽艘粋€(gè)技術(shù)含量相對(duì)較低的解決方案：利用樹葉上磁性顆粒的堆積來衡量周圍空氣的質(zhì)量。其研究發(fā)表在《GeoHealth》雜志上。

實(shí)際上，這項(xiàng)研究是由地質(zhì)學(xué)家們開啟的，由于地質(zhì)學(xué)家通常通過研究巖石的磁性來研究前大陸的組成，研究小組在回顧了以前的研究成果時(shí)發(fā)現(xiàn)，樹葉可以捕捉汽車尾氣和化石燃料排放物釋放的磁性粒子，這意味著，樹葉或許可以用來跟蹤城市環(huán)境中的空氣污染物。

這些磁性粒子通常肉眼難以看見，但有些粒子含有高濃度的鐵，可以用地質(zhì)學(xué)家在其典型工作中使用的磁力計(jì)進(jìn)行探測(cè)。因此，研究人員開始調(diào)查樹葉作為當(dāng)?shù)乜諝赓|(zhì)量監(jiān)測(cè)站的潛力。

研究團(tuán)隊(duì)在校園選擇了四棵奧地利松樹進(jìn)行取樣，其中三棵樹其中三棵樹靠近一條交通繁忙的道路，但每一棵樹都比上一棵樹離交通更遠(yuǎn)。第四棵則靠近工會(huì)大樓，遠(yuǎn)離交通。他們收集了兩個(gè)不同時(shí)間的松針樣本：一次是在2017年6月空氣質(zhì)量相對(duì)較好之后，一次是在2017年12月，在那個(gè)冬季空氣質(zhì)量最差的時(shí)候。

使用磁力計(jì)和電子顯微鏡，研究小組發(fā)現(xiàn)冬季收集的針頭磁化強(qiáng)度比夏季收集的高出三倍左右。這些冬季針頭被發(fā)現(xiàn)明顯更臟，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了鈦，釩和鋯等顆粒中其他元素的證據(jù)，以及與制動(dòng)粉塵，化石燃料燃燒和廢氣相關(guān)的其他元素。

此外，研究小組發(fā)現(xiàn)，離道路較遠(yuǎn)的樣品中磁性顆粒的濃度較低，這可能是由于距離車輛交通的距離，但也可能是由于海拔高度。

為了進(jìn)一步推進(jìn)這一概念，研究人員開發(fā)了一種人工松樹枝，用3D打印松針，以收集顆粒物?？茖W(xué)家們將利用這些實(shí)驗(yàn)平臺(tái)來更好地了解磁性顆粒是如何在這些針葉上積累的，并探索其他因素的影響，如下雨。

但顯然，以每棵樹作為潛在的數(shù)據(jù)點(diǎn)，通過分析松針了解城市空氣污染的時(shí)間和原因，顯示空氣質(zhì)量在幾十英尺范圍內(nèi)的變化，這一研究展現(xiàn)出了環(huán)境監(jiān)測(cè)一個(gè)簡(jiǎn)單易行的希望，這對(duì)當(dāng)下的環(huán)境監(jiān)測(cè)也具有重要意義。