吉林市不同功能區(qū)綠地環(huán)境效應(yīng)比較

摘要：選擇吉林市具有代表性的功能區(qū)綠地為研究對象，對各功能區(qū)綠地的負(fù)離子效應(yīng)、滯塵效應(yīng)、抑菌效應(yīng)、降溫增濕效應(yīng)進(jìn)行比較研究。結(jié)果表明，各功能區(qū)綠地環(huán)境效應(yīng)差異顯著，風(fēng)景區(qū)綠地環(huán)境效應(yīng)最好，商業(yè)區(qū)綠地環(huán)境效應(yīng)最差，各功能區(qū)綠地環(huán)境效應(yīng)由強至弱為風(fēng)景區(qū)、居住區(qū)、文教區(qū)、交通區(qū)、商業(yè)區(qū)。

關(guān)鍵詞：吉林市；功能區(qū)；綠地；環(huán)境效應(yīng)

中圖分類號：S731.2 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：0439—8114（2012）19—4288—05

城市綠地在城市生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮著多種生態(tài)效益已成為不爭的事實。國外最早關(guān)于綠地生態(tài)效益的研究起源于林地改善小氣候方面的研究，國內(nèi)在20世紀(jì)50年代開始認(rèn)識到植物生態(tài)效益的重要性，并開始了相關(guān)研究。我國眾多研究者主要從單因子以及多因子上對城市綠地的生態(tài)效益進(jìn)行觀測評價[1—5]。目前有關(guān)綠地結(jié)構(gòu)模式與生態(tài)環(huán)境效益之間關(guān)系的研究較多，但對于不同功能區(qū)綠地環(huán)境效應(yīng)的研究并不深入。為此，以吉林市不同功能區(qū)綠地為研究對象，對其環(huán)境效應(yīng)進(jìn)行觀測與比較研究，以期為科學(xué)指導(dǎo)城市各功能區(qū)規(guī)劃建設(shè)、植物配置提供理論依據(jù)。

1 材料與方法

1.1 采樣點概況

采樣點位于吉林市城區(qū)范圍內(nèi)，依據(jù)城區(qū)環(huán)境及職能情況劃分為5個功能區(qū)：文教區(qū)（A）、風(fēng)景區(qū)（B）、居住區(qū)（C）、交通區(qū)（D）、商業(yè)區(qū)（E）。在各功能區(qū)中選取具有代表性的采樣點2～3個進(jìn)行對比分析，并在每個功能區(qū)選取一個空曠地做對照，各功能區(qū)采樣點具體情況見表1。

1.2 觀測指標(biāo)與方法

觀測指標(biāo)：空氣中離子濃度、粉塵含量、細(xì)菌含量、氣溫（離地面1.5 m）、相對濕度。

觀測方法：8∶00～18∶00每隔2 h觀測1次，連續(xù)觀測3 d，同步觀測。使用AIC1000正、負(fù)離子濃度檢測儀測定空氣中離子濃度，P5L2C型數(shù)字粉塵儀測定空氣中粉塵含量，JWL—ⅡB202新型撞擊式多功能空氣微生物監(jiān)測儀測定空氣中細(xì)菌含量，NK4500手持氣象站測定氣溫和相對濕度，并測定對照地的相關(guān)指標(biāo)。

2 結(jié)果與分析

2.1 空氣負(fù)離子效應(yīng)

空氣負(fù)離子被譽為“空氣維生素和生長素”，具有抑菌功能[6]，在凈化空氣[7]、人體保健、防病治病[8]等方面效果顯著，其濃度水平已成為評價城市空氣清潔程度的一個重要指標(biāo)。

以空氣離子濃度為基本觀測指數(shù)，在國內(nèi)外城市空氣離子評價中已成功應(yīng)用空氣離子評價系數(shù)對空氣質(zhì)量進(jìn)行評價[9]。計算公式為CI=（n—/1 000）×（1/q），CI為空氣離子評價系數(shù)；n—為空氣負(fù)離子濃度，單位為個/cm3；q為單極系數(shù)（q=n+/n—，n+為空氣正離子濃度）；1 000為滿足人體生物學(xué)需求的空氣負(fù)離子濃度，單位為個/cm3。CI值越大，空氣質(zhì)量越好，目前國際上通行的空氣清潔度評價標(biāo)準(zhǔn)見表2。

不同功能區(qū)綠地有明顯的空氣負(fù)離子效應(yīng)，利用空氣離子濃度計算空氣離子評價系數(shù)（CI），并確定各個功能區(qū)空氣清潔度等級，具體結(jié)果見表3。從表3可以看出，不同功能區(qū)綠地對空氣負(fù)離子的產(chǎn)生有一定影響，最高可達(dá)907個/cm3（B—2），最低僅為423個/cm3（E—2），不同功能區(qū)中空氣負(fù)離子平均濃度由大到小為風(fēng)景區(qū)、文教區(qū)、居住區(qū)、交通區(qū)、商業(yè)區(qū)。在觀測期間，不同功能區(qū)的空氣負(fù)離子水平差異較大。風(fēng)景區(qū)空氣負(fù)離子水平最高，平均為855個/cm3，是文教區(qū)的1.3倍，居住區(qū)、交通區(qū)的1.5倍，商業(yè)區(qū)的1.9倍。

風(fēng)景區(qū)空氣負(fù)離子水平明顯高于其他功能區(qū)，這與植物的種植有密切關(guān)系。風(fēng)景區(qū)植物種類豐富，植物通過光合作用釋放氧氣，由于氧氣和水分子比氮氣等更具有親電性，優(yōu)先形成空氣負(fù)離子。文教區(qū)內(nèi)除植物光合作用之外，樹木與花卉釋放出的芳香揮發(fā)性物質(zhì)等也能使綠地中的空氣發(fā)生電離，再加上綠地中植物的凈化、除塵作用，使綠地中的空氣負(fù)離子不僅濃度高，而且壽命較長。商業(yè)區(qū)由于車流量大、人口密集、空氣污染物等緣故，所以凈化空氣的能力比較弱，空氣負(fù)離子濃度也相對較低。為改善商業(yè)區(qū)與交通區(qū)的空氣環(huán)境和質(zhì)量狀況，可栽植一定數(shù)量的綠色植物，從而提高空氣負(fù)離子濃度，改善城市環(huán)境。

通過不同功能區(qū)的空氣離子評價系數(shù)和空氣清潔度等級可以得出：在觀測期間，風(fēng)景區(qū)空氣質(zhì)量最好，清潔度為Ⅰ級；文教區(qū)、居住區(qū)、交通區(qū)空氣清潔度均為Ⅱ級，屬清潔范圍；而商業(yè)區(qū)空氣清潔度為Ⅲ級，空氣質(zhì)量為中等。不同功能區(qū)空氣質(zhì)量從好到差為風(fēng)景區(qū)、文教區(qū)、交通區(qū)、居住區(qū)、商業(yè)區(qū)。

2.2 滯塵效應(yīng)

粉塵是城市環(huán)境污染的一部分，它嚴(yán)重影響著人類的生產(chǎn)生活，有時甚至?xí)斐扇松砦：10]?？諝夥蹓m對氣候也有一定影響，使大氣能見度變差，降低城市的美學(xué)價值，嚴(yán)重影響城市旅游和交通運輸?shù)刃袠I(yè)[11]，因此空氣粉塵含量已經(jīng)成為環(huán)境質(zhì)量評價的重要指標(biāo)。有關(guān)研究表明，園林植被通過樹木降低風(fēng)速而起到減塵作用，通過其枝葉對粉塵的截留和吸附作用，能有效降低空氣中粉塵含量，從而實現(xiàn)滯塵效應(yīng)[12]。

以不同功能區(qū)采樣點及對照地空氣中粉塵含量為基數(shù)，計算吉林市各功能區(qū)滯塵率，結(jié)果見表4。由表4可見，城市綠地具有明顯的滯塵效應(yīng)，進(jìn)一步分析得出，風(fēng)景區(qū)平均粉塵含量最低，為0.017 4 mg/m3，商業(yè)區(qū)粉塵含量最高，達(dá)0.129 7 mg/m3，平均粉塵含量從低到高為風(fēng)景區(qū)、居住區(qū)、文教區(qū)、交通區(qū)、商業(yè)區(qū)。通過計算采樣地滯塵率得出，風(fēng)景區(qū)滯塵率最高可達(dá)48.36%（B—1），文教區(qū)、居住區(qū)、交通區(qū)粉塵含量居中，滯塵率最高分別為37.95%（A—1）、30.08%（C—1）、28.25%（D—2），商業(yè)區(qū)粉塵含量最高，滯塵率最高僅為18.28%，最低為7.02%。計算各個功能區(qū)平均滯塵率：風(fēng)景區(qū)平均滯塵率最高，達(dá)到32.72%，其次為文教區(qū)、交通區(qū)、居住區(qū)，商業(yè)區(qū)滯塵率最低，僅為12.65%，表明綠地空氣粉塵含量與功能區(qū)位置環(huán)境、綠地面積密切相關(guān)。文教區(qū)粉塵含量高于居住區(qū)，主要是因為文教區(qū)內(nèi)采樣地點位于華山路附近，車輛行駛引起粉塵飛揚，導(dǎo)致空氣中粉塵增多，而居住區(qū)內(nèi)禁止車輛通行，減少了交通造成的粉塵量。

2.3 抑菌效應(yīng)

空氣細(xì)菌中有很大一部分是許多流行性疾病的病源，它們的存在對人體健康是一個巨大的威脅。植物具有較強的抑菌功能，國外學(xué)者最早對植物的抑菌原理進(jìn)行了研究，發(fā)現(xiàn)洋蔥、大蒜、辣根菜等植物散發(fā)出的揮發(fā)性物質(zhì)具有殺死空氣中葡萄球菌、鏈球菌及其他細(xì)菌的作用[13]。我國也在不同植物種類對環(huán)境微生物的作用效果、不同的植物群落對空氣中細(xì)菌含量的影響[12，14]等方面進(jìn)行了研究。

以不同功能區(qū)采樣點及對照地空氣中細(xì)菌含量為基數(shù)，計算吉林市各功能區(qū)綠地抑菌率，結(jié)果見表5。從表5可以看出，不同功能區(qū)綠地空氣細(xì)菌含量存在差異。商業(yè)區(qū)綠地平均細(xì)菌含量最高，達(dá)到42個，風(fēng)景區(qū)的平均細(xì)菌含量最低，為8個，不同功能區(qū)綠地平均細(xì)菌含量從大到小為商業(yè)區(qū)、交通區(qū)、居住區(qū)、文教區(qū)、風(fēng)景區(qū)。其中，空氣細(xì)菌含量最高為43個（E—2），最低為6個（B—1）。從抑菌率來看，各綠地的抑菌率在12.24%～47.22%，表明城市綠地具有不同程度的抑菌效應(yīng)，這主要與各功能區(qū)樣地的綠化狀況、周圍環(huán)境、人為活動等有關(guān)。商業(yè)區(qū)和交通區(qū)綠化少，硬質(zhì)鋪裝多，人車流量大，空氣中污染物多；居住區(qū)綠化較好，但人流量大，綠化較好的區(qū)域有人游憩、娛樂，觀賞池附近賞魚者較多，而且靠近水面空氣潮濕，容易滋生微生物；文教區(qū)綠化面積大，綠化率高，但來往學(xué)生多，且樣地靠近城區(qū)交通主干道，則空氣中細(xì)菌含量較高；風(fēng)景區(qū)植被眾多，配置結(jié)構(gòu)豐富，植物種類多樣，對區(qū)內(nèi)空氣起到一定程度的凈化作用，所以空氣細(xì)菌含量最低，空氣質(zhì)量處于較清潔水平。

2.4 降溫增濕效應(yīng)

許多氣象學(xué)家的研究證明了綠地小氣候的存在，綠地改善小氣候效應(yīng)最明顯的表現(xiàn)在降溫和增濕兩方面。一方面植物可以遮擋太陽輻射，吸收地面輻射，有效降低空氣溫度。另一方面，植物通過蒸騰作用向環(huán)境中散失水分，同時從周圍環(huán)境中大量吸熱，降低了環(huán)境空氣的溫度，增加了空氣濕度。因而植物具有降溫增濕作用。

王忠君[15]通過測定植物的蒸騰速率、葉面溫度等指標(biāo)，定量計算植物因蒸騰作用而產(chǎn)生的環(huán)境增濕降溫效益理論值，并對綠地小氣候的環(huán)境濕熱特征進(jìn)行測定，結(jié)果表明測定值與理論值相差不大。因此，本研究直接采用測定法得出各綠地及對照地溫度、濕度，結(jié)果見表6。

從表6可以看出，各功能區(qū)綠地均具有不同程度的降溫增濕效應(yīng)，降溫幅度為1.45%～9.94%，其中居住區(qū)C—1綠地降溫效果最明顯，降溫率為9.94%，此處郁閉度較高、葉面積指數(shù)較大的葡萄，還有高大喬木（榆樹）和灌木（黃刺玫、榆葉梅）等結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的植物群落對溫度影響較大，易形成局部小氣候。不同功能區(qū)綠地平均降溫率從大到小為居住區(qū)、風(fēng)景區(qū)、文教區(qū)、交通區(qū)、商業(yè)區(qū)。在5個功能區(qū)綠地中，除商業(yè)區(qū)綠地降溫效果較差之外，其他綠地降溫效果均較好。增濕幅度為1.02%～19.91%，其中文教區(qū)、風(fēng)景區(qū)、居住區(qū)、交通區(qū)綠地平均增濕效果相對較好，而商業(yè)區(qū)綠地增濕效果較差，平均增濕率僅為2.81%。

3 環(huán)境效應(yīng)綜合評價

3.1 評價方法

不同功能區(qū)綠地環(huán)境效應(yīng)差異較大，有的功能區(qū)負(fù)離子效應(yīng)大，而有的功能區(qū)滯塵能力高，有的則對各個效應(yīng)作用均不明顯。為了綜合評價各個功能區(qū)環(huán)境效應(yīng)，根據(jù)專家咨詢意見和試驗結(jié)果對各效應(yīng)指標(biāo)采用打分方式，對各功能區(qū)綠地環(huán)境效應(yīng)綜合排序。

1）分值（F）的確定。負(fù)離子效應(yīng)、滯塵效應(yīng)、抑菌效應(yīng)分別以空氣負(fù)離子評價系數(shù)、粉塵含量以及細(xì)菌含量為基礎(chǔ)，依據(jù)GB3095—1996《環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》確立分級標(biāo)準(zhǔn)，降溫增濕效應(yīng)采用目前學(xué)術(shù)界較為認(rèn)可的溫濕指數(shù)（THI）表示，通常采用公式THI=t—0.55（1—f）（t—14.4）來計算劃分等級，t為氣溫，f為相對濕度。分值標(biāo)準(zhǔn)見表7。

根據(jù)各指標(biāo)分值標(biāo)準(zhǔn)，得出不同功能區(qū)綠地環(huán)境效應(yīng)比較分值（表8）。

2）權(quán)重（a）的確定。在一系列研究基礎(chǔ)上采用指數(shù)賦權(quán)法確定各環(huán)境效應(yīng)的權(quán)重：

ai=（Ci/Si）■Ci/Si，其中Ci為i指標(biāo)的實測值，Si為此指標(biāo)的評價標(biāo)準(zhǔn)值。其中，ai∈[0，1]（i=1，2，3，4），且滿足■ai=1，各指標(biāo)權(quán)重見表9。

3.2 綜合得分

綜合得分計算公式為：A=■Fiai，根據(jù)公式得出綜合得分，見表10。由表10可以看出，不同功能區(qū)綠地環(huán)境效應(yīng)由強至弱為風(fēng)景區(qū)、居住區(qū)、文教區(qū)、交通區(qū)、商業(yè)區(qū)。

4 小結(jié)

研究結(jié)果表明，吉林市不同功能區(qū)綠地具有明顯的負(fù)離子效應(yīng)、滯塵效應(yīng)、抑菌效應(yīng)和降溫增濕效應(yīng)。其中，除商業(yè)區(qū)空氣清潔度屬中等外，其他功能區(qū)均屬清潔范圍及以上；滯塵效應(yīng)幅度為7.02%～48.36%；抑菌效應(yīng)幅度為12.24%～47.22%；降溫幅度為1.45%～9.94%，增濕幅度為1.02%～19.91%。各功能區(qū)綠地環(huán)境效應(yīng)由強至弱為風(fēng)景區(qū)、居住區(qū)、文教區(qū)、交通區(qū)、商業(yè)區(qū)。

5個功能區(qū)綠地環(huán)境效應(yīng)與綠地的空間結(jié)構(gòu)及其綠量有密切關(guān)系，研究結(jié)果表明，具有豐富的植物種類、復(fù)雜配置模式的風(fēng)景區(qū)綠地環(huán)境效應(yīng)較好，而綠地面積較少、配置模式單一的商業(yè)區(qū)綠地環(huán)境效應(yīng)較差。

合理規(guī)劃，草坪種植適可而止。交通區(qū)、商業(yè)區(qū)由于人口密集、車流量大，導(dǎo)致環(huán)境效應(yīng)較差，建議在進(jìn)行綠地規(guī)劃時，可根據(jù)需要栽植一定數(shù)量的喬灌木，適當(dāng)減少草坪面積，觀賞草坪雖然可以豐富綠地景觀類型，提高景觀觀賞效果，但由于其本身綠地結(jié)構(gòu)較簡單，綠量也相對較小，在環(huán)境效果上遠(yuǎn)不如其他類型綠地。吉林市目前草坪已有一定規(guī)模，如世紀(jì)廣場、朝陽廣場等都種植有一定規(guī)模的草坪，從生態(tài)學(xué)及改善環(huán)境質(zhì)量角度考慮，今后吉林市可加強對廣場草坪建設(shè)的控制。

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