城市公園外側(cè)防護(hù)林結(jié)構(gòu)對(duì)外源PM2.5的消減作用

包紅光，王成，郄光發(fā)，杜萬光，孫麗中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所//國家林業(yè)局森林培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室//國家林業(yè)局城市森林研究中心，北京 100091

城市公園外側(cè)防護(hù)林結(jié)構(gòu)對(duì)外源PM2.5的消減作用

包紅光，王成*，郄光發(fā)，杜萬光，孫麗
中國林業(yè)科學(xué)研究院林業(yè)研究所//國家林業(yè)局森林培育重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室//國家林業(yè)局城市森林研究中心，北京 100091

城市公園是居民休閑的重要場所，其外側(cè)防護(hù)林是圍合公園景觀、消減外源污染的重要屏障。為研究城市公園不同配置結(jié)構(gòu)外側(cè)防護(hù)林內(nèi)PM2.5濃度的時(shí)空動(dòng)態(tài)變化規(guī)律及其對(duì)外源PM2.5污染的消減作用，通過布置樣帶監(jiān)測城市公園不同配置結(jié)構(gòu)外側(cè)防護(hù)林（闊葉喬木林、闊葉喬草林、針闊混交林）距道路不同寬度處PM2.5濃度，分析影響PM2.5濃度的因素，并對(duì)不同配置結(jié)構(gòu)外側(cè)防護(hù)林對(duì)外源PM2.5污染的消減作用進(jìn)行計(jì)算。結(jié)果表明，（1）城市公園不同配置結(jié)構(gòu)外側(cè)防護(hù)林內(nèi)PM2.5濃度日變化規(guī)律大致相似，均呈現(xiàn)白天低晚上高的趨勢，9:00—15:00時(shí)段防護(hù)林內(nèi)PM2.5濃度達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)II類功能區(qū)濃度質(zhì)量要求，5:00時(shí)防護(hù)林內(nèi)PM2.5濃度污染最嚴(yán)重，超出國家標(biāo)準(zhǔn)II類功能區(qū)濃度質(zhì)量要求237.36%～335.31%。（2）城市公園不同配置結(jié)構(gòu)外側(cè)防護(hù)林在15～45 m寬度范圍內(nèi)PM2.5濃度與路緣處PM2.5濃度相近，闊葉喬木林和闊葉喬草林在60 m寬度前后出現(xiàn)PM2.5濃度升高的現(xiàn)象。（3）城市公園外側(cè)防護(hù)林11:00、13:00時(shí)對(duì)PM2.5濃度污染消減作用最強(qiáng)，19:00、7:00時(shí)對(duì)PM2.5濃度污染消減作用相對(duì)較差；闊葉喬木林、闊葉喬草林距道路165 m時(shí)消減作用相對(duì)較好，針闊混交林距道路45 m時(shí)消減作用相對(duì)較好，呈正消減作用。（4）PM2.5濃度與平均風(fēng)速、溫度、相對(duì)濕度呈極顯著相關(guān)，與其他氣象因子相關(guān)性不顯著。

城市公園；防護(hù)林；PM2.5；消減作用

引用格式：包紅光， 王成， 郄光發(fā)， 杜萬光， 孫麗. 城市公園外側(cè)防護(hù)林結(jié)構(gòu)對(duì)外源PM2.5的消減作用［J］. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報(bào)， 2016，25（6）: 987-993.

BAO Hongguang， WANG Cheng， QIE Guangfa， DU Wanguang， SUN Li. The Effect of Forest Shelter Belt on Subduction of PM2.5in Urban Parks ［J］. Ecology and Environmental Sciences， 2016， 25（6）: 987-993.

隨著城市化和工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，城市空氣環(huán)境質(zhì)量遭受前所未有的挑戰(zhàn)，空氣顆粒物污染已經(jīng)對(duì)空氣環(huán)境質(zhì)量和城市居民的身心健康造成了一定的影響（Kinney，2008；王志娟等，2012；Kim et al.，2013）。人們對(duì)PM2.5濃度污染的變化狀況尤為關(guān)注。目前國內(nèi)外學(xué)者對(duì)PM2.5的研究主要集中在其源解析（吳琳等，2014；Wang et al.，2014）、組成成分（Jeng，2010；孫穎等，2011）以及對(duì)人們的身心健康造成的影響（Shah et al.，2013；陶燕等，2014）等方面；而對(duì)于研究PM2.5濃度的動(dòng)態(tài)變化規(guī)律則主要集中在城郊片林、街頭綠地、不同配置結(jié)構(gòu)的綠地等方面（吳志萍等，2008；郭二果等，2013）。城市公園是城市森林的重要組成部分，是居民休閑游憩的重要場所，使用頻率高、使用人群多，其內(nèi)部環(huán)境質(zhì)量包括 PM2.5濃度的動(dòng)態(tài)變化是人們?nèi)粘７浅ｊP(guān)心的問題。城市公園處在城市污染相對(duì)較重的大背景下，如何為居民提供一個(gè)相對(duì)潔凈的生態(tài)空間，是公園設(shè)計(jì)、管理需要考慮的，許多公園在其外側(cè)特別是靠近城市道路一側(cè)規(guī)劃建設(shè)以喬木為主的林帶，使其成為圍合公園景觀、消減外源污染的重要屏障，而外側(cè)防護(hù)林配置結(jié)構(gòu)和寬度影響著其景觀效果和防護(hù)功能，包括對(duì)消減PM2.5等空氣懸浮顆粒物的能力有很大影響?；诖耍疚倪x擇城市公園，研究外源PM2.5濃度在不同配置結(jié)構(gòu)外側(cè)防護(hù)林的時(shí)空動(dòng)態(tài)和水平梯度變化規(guī)律，分析其對(duì)PM2.5濃度污染的消減作用及影響因子，以期為科學(xué)規(guī)劃城市公園，建設(shè)防護(hù)功能高效的外側(cè)防護(hù)林提供科學(xué)依據(jù)。

1　研究區(qū)與研究方法

1.1研究區(qū)概況

海淀公園位于北京市海淀區(qū)，該區(qū)域?qū)贉貛駶櫦撅L(fēng)氣候區(qū)，夏季高溫，光照時(shí)間長，年均氣溫12.5 ℃，年均降雨量628.9 mm，年均日照時(shí)間為2662 h。海淀公園占地面積34 hm2，綠化面積25.5hm2，海拔高度約40 m，是集生態(tài)、美化、防災(zāi)等功能為一體的城市公園綠地。

1.2研究方法與數(shù)據(jù)處理

1.2.1觀測點(diǎn)布置

海淀公園緊鄰北京四環(huán)路，交通流量大，汽車尾氣排放的污染對(duì)公園內(nèi)部環(huán)境存在潛在的影響，故在靠近城市四環(huán)路一側(cè)規(guī)劃建設(shè)了防護(hù)林。本研究在海淀公園選擇了不同配置結(jié)構(gòu)的防護(hù)林，分別為闊葉喬木林（樣地A）、闊葉喬草林（樣地B）、針闊喬草林（樣地C）作為研究樣地（見圖1、表1），并對(duì)其開展監(jiān)測。沿城市四環(huán)路垂直方向向城市公園不同配置結(jié)構(gòu)外側(cè)防護(hù)林內(nèi)設(shè)置監(jiān)測樣帶，監(jiān)測點(diǎn)不同水平距離梯度設(shè)置為0、15、30、45、60、75、105、135、165、210 m，每條樣帶共10個(gè)監(jiān)測點(diǎn)，其中0 m監(jiān)測點(diǎn)設(shè)置在海淀公園不同配置結(jié)構(gòu)外側(cè)防護(hù)林沿道路邊緣處。

圖1　監(jiān)測樣點(diǎn)分布圖Fig. 1　The Distribution map of monitoring plots

表1　監(jiān)測樣地基本情況Table 1　The basic information of monitoring plots in shelter belt

1.2.2監(jiān)測內(nèi)容及指標(biāo)

于2014年夏季8月27日、8月28日、8月29日、9月4日、9月5日上午9:00時(shí)至次日清晨7:00進(jìn)行晝夜24 h觀測，每隔2 h對(duì)每條觀測樣帶進(jìn)行同步監(jiān)測，每個(gè)監(jiān)測點(diǎn)進(jìn)行 3次重復(fù)。應(yīng)用英國Turkey儀器制造有限公司生產(chǎn)的符合粉塵監(jiān)測國家標(biāo)準(zhǔn)的Dustmate粉塵檢測儀，觀測人體呼吸平均高度 1.2～1.5 m 處的 PM2.5濃度，同時(shí)使用Krestal3500小型氣象站同步觀測溫度、相對(duì)濕度、平均風(fēng)速、光照強(qiáng)度、大氣壓強(qiáng)等氣象因子。

1.2.3消減作用計(jì)算公式

通過PM2.5濃度水平梯度分布計(jì)算得出海淀公園外側(cè)防護(hù)林對(duì)不同水平距離寬度處PM2.5濃度的消減作用，PM2.5濃度消減作用計(jì)算公式為（殷杉等，2007；李新宇等，2014）：

式中，Pn為PM2.5濃度消減作用；C0為城市四環(huán)路道路邊緣處PM2.5濃度，即0 m處PM2.5濃度；Cn為海淀公園不同配置結(jié)構(gòu)外側(cè)防護(hù)林內(nèi)不同水平距離寬度處監(jiān)測點(diǎn)PM2.5濃度。

2　結(jié)果與分析

2.1城市公園外側(cè)防護(hù)林PM2.5濃度日變化規(guī)律

2.1.1城市公園外側(cè)防護(hù)林不同水平距離 PM2.5濃度日變化規(guī)律

由圖2可知，城市公園不同配置結(jié)構(gòu)外側(cè)防護(hù)林不同水平距離 PM2.5濃度日變化呈現(xiàn)相似的規(guī)律，總體表現(xiàn)為白天低晚上高的變化趨勢。白天防護(hù)林內(nèi)PM2.5濃度總體上處在較低水平，變化相對(duì)平緩，9:00—15:00時(shí)段 PM2.5濃度較低，11:00—13:00時(shí)段PM2.5濃度出現(xiàn)觀測時(shí)段內(nèi)的最低值，這可能是由于觀測時(shí)段正值夏季，是城市公園外側(cè)防護(hù)林內(nèi)植被生長最為旺盛和穩(wěn)定的時(shí)期，隨著太陽的升起，植物呼吸作用增強(qiáng)，樹木枝葉可以有效吸附、粘附和滯留PM2.5（陳小平等，2014），使得9:00 —15:00時(shí)段出現(xiàn)較低值；再者，夏季日均氣溫高，尤其是午間溫度達(dá)到觀測時(shí)段內(nèi)最高值，隨著溫度的升高，大氣湍流和亂流運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，空氣顆粒物隨著湍流和亂流運(yùn)動(dòng)被輸送到遠(yuǎn)方，有利于PM2.5的擴(kuò)散和稀釋。11:00—13:00時(shí)段出現(xiàn)觀測時(shí)段最低值，17:00后 PM2.5濃度開始出現(xiàn)上升趨勢，19:00時(shí)出現(xiàn)觀測時(shí)段內(nèi)的小高峰，這可能是由于 17:00 —19:00時(shí)段為正值下班高峰期，城市四環(huán)路車流量明顯增多，機(jī)動(dòng)車尾氣排放污染物以及車輛行駛過程中載帶的地面揚(yáng)塵均對(duì)城市公園外側(cè)防護(hù)林內(nèi)PM2.5濃度有一定的貢獻(xiàn)，導(dǎo)致城市公園不同配置結(jié)構(gòu)防護(hù)林內(nèi) PM2.5濃度表現(xiàn)為不斷攀升的趨勢，故 19:00時(shí)出現(xiàn)觀測時(shí)段內(nèi)小高峰。19:00—23:00時(shí)段PM2.5濃度呈略有下降趨勢，但總體上保持相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，說明外源污染的輸入和不斷擴(kuò)散處在一個(gè)相對(duì)平衡的狀態(tài)。23:00—5:00時(shí)段為持續(xù)上升狀態(tài)，清晨5:00時(shí)出現(xiàn)觀測時(shí)段內(nèi)的最高值，晚間不同配置結(jié)構(gòu)防護(hù)林內(nèi) PM2.5濃度總體保持較高值，這可能是因?yàn)橥黹g不同配置結(jié)構(gòu)防護(hù)林內(nèi)溫度較低、相對(duì)濕度較大，風(fēng)速較小，有時(shí)會(huì)出現(xiàn)靜風(fēng)狀況，大氣中垂直運(yùn)動(dòng)減緩或受限，導(dǎo)致 PM2.5不易擴(kuò)散和稀釋，出現(xiàn)累積現(xiàn)象；另外，由于晚間防護(hù)林內(nèi)相對(duì)濕度不斷增加并且維持在較高水平上，清晨5:00時(shí)城市公園外側(cè)防護(hù)林內(nèi)各個(gè)監(jiān)測點(diǎn)相對(duì)濕度保持在90%左右，較高的濕度使空氣中的水分增加，顆粒物吸濕后重量增加，其擴(kuò)散的高度降低，造成城市公園外側(cè)防護(hù)林內(nèi)PM2.5大量積聚，污染加重。

2.1.2城市公園外側(cè)防護(hù)林內(nèi) PM2.5濃度污染狀況評(píng)價(jià)

圖2　城市公園外側(cè)防護(hù)林不同水平距離PM2.5濃度日變化Fig. 2　Diurnal variation of different distance PM2.5concentration in shelter belt in urban park

分析城市公園外側(cè)不同配置結(jié)構(gòu)防護(hù)林內(nèi)PM2.5濃度污染狀況時(shí)以我國環(huán)保局公布的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB3095—2012）為依據(jù)，PM2.5濃度國家標(biāo)準(zhǔn) II類功能區(qū)小時(shí)均值要求為 75 μg·m-3。由圖2可知，防護(hù)林9:00—15:00時(shí)段PM2.5濃度均能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)II類功能區(qū)濃度質(zhì)量要求，針闊喬草混交林 17:00時(shí)除城市四環(huán)路道路邊緣0 m處PM2.5濃度超出國家標(biāo)準(zhǔn)II類功能區(qū)濃度質(zhì)量要求外，15～210 m寬度處PM2.5濃度均能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)II類功能區(qū)濃度質(zhì)量要求；而清晨5:00時(shí)PM2.5濃度污染最嚴(yán)重，超出國家標(biāo)準(zhǔn)II類功能區(qū)濃度質(zhì)量要求237.36%～335.31%。

2.2城市公園外側(cè)防護(hù)林不同水平距離PM2.5濃度分布規(guī)律PM

城市公園同一配置結(jié)構(gòu)外側(cè)防護(hù)林內(nèi)2.5濃度不同水平距離梯度變化見表2。由表2可知，闊葉喬木林靠近道路一側(cè)15～30 m寬度范圍內(nèi)PM2.5濃度與路緣0 m處PM2.5濃度污染狀況接近，而在45～135 m寬度范圍內(nèi)PM2.5濃度出現(xiàn)累積現(xiàn)象，均比路緣處PM2.5濃度高，165 m寬度處PM2.5濃度比路緣處PM2.5濃度低并呈現(xiàn)下降趨勢；闊葉喬草林靠近道路一側(cè)15～45 m寬度范圍內(nèi)PM2.5濃度污染狀況接近，60～75 m寬度范圍內(nèi)PM2.5濃度出現(xiàn)累積現(xiàn)象，均比路緣處PM2.5濃度高，105 m寬度處PM2.5濃度開始緩慢下降；針闊喬草林靠近道路一側(cè)15～30 m寬度范圍內(nèi)PM2.5濃度接近，45 m寬度處開始出現(xiàn)下降趨勢，均比路緣處PM2.5濃度低。上述變化說明，城市公園不同配置結(jié)構(gòu)外側(cè)防護(hù)林靠近道路一側(cè)一定寬度范圍內(nèi) PM2.5濃度與道路邊緣處PM2.5濃度相近，甚至在城市公園外側(cè)防護(hù)林內(nèi)出現(xiàn)PM2.5濃度累積現(xiàn)象，這可能是因?yàn)槌鞘泄珗@外側(cè)防護(hù)林以城市四環(huán)路為線性污染源不斷向防護(hù)林內(nèi)輸送污染物，植被不能及時(shí)吸收、吸附PM2.5，導(dǎo)致PM2.5累積在城市公園外側(cè)防護(hù)林一定水平距離寬度范圍內(nèi)。該研究結(jié)果與王成等對(duì)北京西山典型城市森林研究結(jié)果相一致，森林減緩了外源PM2.5傳入森林的速度，使森林中PM2.5濃度高峰值的出現(xiàn)晚于外部，但進(jìn)入森林中的PM2.5出現(xiàn)累積，消散的速度比較慢，表現(xiàn)為進(jìn)入慢且累積和消散慢的特點(diǎn)（王成等，2014）。

方差分析表明，城市公園同一配置結(jié)構(gòu)防護(hù)林不同水平距離監(jiān)測點(diǎn)PM2.5濃度差異均不顯著。通過比較城市公園不同配置結(jié)構(gòu)防護(hù)林同一水平距離寬度處 PM2.5濃度，發(fā)現(xiàn)闊葉喬木林、闊葉喬草林PM2.5濃度相差不大，而針闊喬草林要低于闊葉喬木林、闊葉喬草林，說明常綠喬木對(duì)吸附和滯留PM2.5的作用要強(qiáng)于落葉喬木，起到了很好的消減PM2.5濃度的作用，可阻止其向城市公園內(nèi)部擴(kuò)散。

表2　城市公園外側(cè)防護(hù)林不同水平距離PM2.5濃度分布規(guī)律Table 2　PM2.5concentration gradient distribution of different distance levels in shelter belt in urban park　　μg·m-3

2.3城市公園外側(cè)防護(hù)林對(duì)PM2.5的消減作用分析

2.3.1城市公園外側(cè)防護(hù)林對(duì) PM2.5的消減作用日變化

由表3可知，城市公園不同配置結(jié)構(gòu)外側(cè)防護(hù)林對(duì)PM2.5消減作用有所差異，闊葉喬木林11:00、13:00、17:00時(shí)消減作用最顯著，所有監(jiān)測點(diǎn)均表現(xiàn)為正值；19:00、1:00、7:00時(shí)消減作用最差，所有監(jiān)測點(diǎn)均呈負(fù)值，最大值可達(dá)38.3%；其余時(shí)刻監(jiān)測點(diǎn)消減作用均有正有負(fù)。闊葉喬草林 11:00、13:00、17:00時(shí)消減作用最顯著，所有監(jiān)測點(diǎn)均表現(xiàn)為正值，最大值可達(dá)39.71%；19:00、7:00時(shí)消減作用最差，所有監(jiān)測點(diǎn)均呈負(fù)值；其余時(shí)刻監(jiān)測點(diǎn)消減作用均有正有負(fù)。針闊喬草混交林 11:00—17:00時(shí)段消減作用最顯著，所有監(jiān)測點(diǎn)均表現(xiàn)為正值；19:00、21:00、5:00、7:00時(shí)消減作用較差，所有監(jiān)測點(diǎn)均呈為負(fù)值；其余時(shí)刻監(jiān)測點(diǎn)消減作用均有正有負(fù)。

總體來講，觀測時(shí)段內(nèi)城市公園不同配置結(jié)構(gòu)外側(cè)防護(hù)林在11:00、13:00對(duì)PM2.5的消減作用最強(qiáng)，所有監(jiān)測點(diǎn)消減作用均呈正值；19:00、7:00消減作用最差，所有監(jiān)測點(diǎn)消減作用均呈負(fù)值。其余觀測時(shí)段消減作用大小分別為15:00（78%）＞17:00 （67%）＞23:00（48%）＞3:00（44%）＞9:00（41%）＞1:00 （37%）＞21:00（26%），說明在午間植物呼吸作用較強(qiáng)時(shí)，城市公園外側(cè)防護(hù)林對(duì) PM2.5的消減作用較好，但上下班高峰期城市四環(huán)路車流量大，19:00、7:00城市公園外側(cè)防護(hù)林對(duì)PM2.5濃度消減作用并不理想，可能大量污染物的持續(xù)輸入已經(jīng)超出了樹木本身的吸附、吸收能力。

2.3.2城市公園外側(cè)防護(hù)林不同水平距離對(duì) PM2.5的消減作用

城市公園不同配置結(jié)構(gòu)外側(cè)防護(hù)林不同水平距離監(jiān)測點(diǎn)的消減作用見表4。具體變化趨勢為，闊葉喬木林對(duì)PM2.5的消減作用在15 m處開始表現(xiàn)為負(fù)值并且呈下降趨勢，75 m處消減作用最差，為12.24%，之后消減作用開始上升，165 m處消減作用開始表現(xiàn)為正值；闊葉喬草林對(duì)PM2.5的消減作用在15 m處開始表現(xiàn)為負(fù)值，30～45 m寬度范圍內(nèi)消減作用近似，但均強(qiáng)于15 m處的消減作用，60 m處消減作用最差，為3.18%，之后消減作用緩慢上升，165 m處消減作用開始表現(xiàn)為正值；針闊混交林對(duì)PM2.5濃度消減作用在15～30 m寬度范圍內(nèi)近似，均表現(xiàn)為負(fù)值，45 m處消減作用開始表現(xiàn)為正值，并能維持正消減作用，形成針闊混交林內(nèi)較為穩(wěn)定的林內(nèi)環(huán)境，105 m處出現(xiàn)消減作用最高值，為5.56%。

表3　城市公園外側(cè)防護(hù)林不同水平距離PM2.5濃度消減作用日變化規(guī)律Table 3　The diurnal change of subduction of PM2.5concentration in shelter belt in urban park　　　%

表4　城市公園外側(cè)防護(hù)林不同水平距離PM2.5濃度消減作用Table 4　The subduction of different horizontal distance PM2.5concentration in shelter belt in urban park　　%

2.4城市公園外側(cè)防護(hù)林PM2.5濃度與氣象因子的相關(guān)關(guān)系

本文分析了 PM2.5濃度與平均風(fēng)速、光照強(qiáng)度、溫度、相對(duì)濕度、大氣壓強(qiáng)之間的相關(guān)關(guān)系（表5）。

2.4.1平均風(fēng)速

觀測期間，風(fēng)速范圍在0～3.2 m·s-1，因此本文研究微風(fēng)條件下PM2.5濃度的變化。研究發(fā)現(xiàn)，城市公園外側(cè)防護(hù)林內(nèi)PM2.5濃度與風(fēng)速呈極顯著負(fù)相關(guān)。風(fēng)速越大，PM2.5濃度越小，說明風(fēng)速有利于PM2.5濃度的擴(kuò)散和稀釋；風(fēng)速較小甚至出現(xiàn)靜風(fēng)天氣時(shí)，空氣中的水平擴(kuò)散和垂直運(yùn)動(dòng)受到限制，PM2.5污染難以擴(kuò)散，出現(xiàn)局地累積現(xiàn)象，導(dǎo)致PM2.5污染加重（倪洋等，2014）。

表5　PM2.5濃度與氣象因子的相關(guān)關(guān)系Table 5　Correlation coefficients of PM2.5and meteorological factors

2.4.2光照強(qiáng)度

光照強(qiáng)度與PM2.5濃度呈負(fù)相關(guān)，但不顯著。白天隨著溫度升高，植物生理活動(dòng)增強(qiáng)，可以有效吸收細(xì)顆粒物，城市公園外側(cè)防護(hù)林內(nèi)PM2.5濃度降低；但陽光能加強(qiáng)大氣的光化學(xué)反應(yīng)，一系列的光化學(xué)反應(yīng)有利于形成二次氣溶膠，二次氣溶膠也是空氣顆粒物的來源之一（童堯青等，2007），這可能是光照強(qiáng)度與PM2.5濃度相關(guān)關(guān)系呈不顯著的原因。

2.4.3溫度

大氣溫度能顯著影響公園外側(cè)防護(hù)林內(nèi) PM2.5濃度。溫度主要影響空氣中的對(duì)流層，溫度高，大氣交換強(qiáng)烈，湍流運(yùn)動(dòng)加強(qiáng)，有利于空氣顆粒物的擴(kuò)散和遷移，顆粒物濃度降低。

2.4.4相對(duì)濕度

PM2.5濃度與相對(duì)濕度呈極顯著正相關(guān)。相對(duì)濕度對(duì)顆粒物濃度的影響主要體現(xiàn)在成核、凝聚等過程中，相對(duì)濕度大有利于空氣顆粒物的形成。再者，城市公園外側(cè)防護(hù)林對(duì)風(fēng)有一定的阻擋作用，較小的風(fēng)速無法帶走城市公園外側(cè)防護(hù)林內(nèi)水汽，而PM2.5可附著在水汽上，不易擴(kuò)散；尤其晚間出現(xiàn)靜風(fēng)狀況時(shí)，城市公園外側(cè)防護(hù)林內(nèi)相對(duì)濕度維持在較高水平，有利于PM2.5吸濕增長和積聚，PM2.5濃度升高（陳波等，2016）。

2.4.5大氣壓強(qiáng)

PM2.5濃度與大氣壓強(qiáng)之間呈正相關(guān)關(guān)系，但不顯著。這可能是由于觀測期間城市公園外側(cè)防護(hù)林內(nèi)大氣壓強(qiáng)在1004.4～1009.1 hPa之間，大氣壓強(qiáng)日變化幅度不大，PM2.5濃度受其它氣象因子的影響比大氣壓強(qiáng)要大。

3　討論

（1）城市公園不同配置結(jié)構(gòu)外側(cè)防護(hù)林在不同水平距離寬度處對(duì)PM2.5的消減作用表現(xiàn)為有正有負(fù)，消減作用并非均表現(xiàn)為正值。有學(xué)者研究發(fā)現(xiàn)，北京市道路綠地在無污染或者輕度污染天氣條件下距道路26 m寬度處對(duì)PM2.5的消減作用最好，但在中度污染或者重度污染天氣條件下道路綠地對(duì)PM2.5濃度的消減作用并不明顯，基本呈現(xiàn)負(fù)值，當(dāng)防護(hù)林或防護(hù)綠地對(duì)PM2.5的消減作用表現(xiàn)為負(fù)值時(shí)，并不與植被吸收、吸附空氣顆粒物污染的作用產(chǎn)生矛盾，此時(shí)還應(yīng)考慮污染物來源、氣象因素等（王月蓉等，2013；童明坤等，2015）。

（2）雖然國內(nèi)外學(xué)者對(duì)植被吸收PM2.5能力方面有了一定的研究并有初步的結(jié)果（S?b? et al.，2012；Popek et al.，2013），但通過不同的植物配置模式達(dá)到消減 PM2.5污染的作用具有重要的實(shí)踐意義。本文基于研究城市公園不同配置結(jié)構(gòu)外側(cè)防護(hù)林對(duì)PM2.5的消減作用，認(rèn)為在城市公園建設(shè)時(shí)應(yīng)充分考慮植物配置結(jié)構(gòu)，在有限的城市用地情況下選擇最優(yōu)的城市公園外側(cè)防護(hù)林植物配置結(jié)構(gòu)，使其更好地發(fā)揮消減PM2.5污染的作用。

4　結(jié)論

（1）城市公園不同配置結(jié)構(gòu)外側(cè)防護(hù)林 PM2.5濃度日變化呈白天低晚上高的趨勢。11:00—13:00時(shí)段出現(xiàn)觀測時(shí)段內(nèi)的最低值，19:00時(shí)出現(xiàn)觀測時(shí)段內(nèi)的小高峰，5:00時(shí)出現(xiàn)觀測時(shí)段內(nèi)的最高值；9:00—15:00時(shí)段防護(hù)林內(nèi)PM2.5濃度污染較輕，均能達(dá)到國家標(biāo)準(zhǔn)II類功能區(qū)濃度質(zhì)量要求，5:00時(shí)防護(hù)林內(nèi)PM2.5濃度污染最重。

（2）城市公園不同配置結(jié)構(gòu)外側(cè)防護(hù)林在15～45 m寬度范圍內(nèi)PM2.5濃度與路緣處PM2.5濃度相近，其中闊葉喬木林和闊葉喬草林在60 m寬度前后還出現(xiàn) PM2.5濃度升高的現(xiàn)象，表明公園外側(cè)防護(hù)林遲滯了 PM2.5進(jìn)入公園的過程，但在濃密的林帶內(nèi)會(huì)出現(xiàn)累積現(xiàn)象。

（3）城市公園不同配置結(jié)構(gòu)外側(cè)防護(hù)林11:00、13:00時(shí)對(duì) PM2.5濃度消減作用較強(qiáng)，19:00、7:00時(shí)對(duì)PM2.5濃度消減作用并不理想。

（4）闊葉喬木林、闊葉喬草林在165 m以上寬度處出現(xiàn)正消減作用，針闊混交林在45 m以上寬度處出現(xiàn)正消減作用，并能維持正消減作用，表明設(shè)計(jì)合理的城市公園外側(cè)防護(hù)林植物配置結(jié)構(gòu)可以有效的阻止外源PM2.5污染向城市公園內(nèi)擴(kuò)散。

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The Effect of Forest Shelter Belt on Subduction of PM2.5in Urban Parks

BAO Hongguang， WANG Cheng*， QIE Guangfa， DU Wanguang， SUN Li
Research Institute of Forestry， Chinese Academy of Forestry//Key Laboratory of Forest Silviculture of State Forestry Administration//Research Center of Urban Forest， State Forestry Administration， Beijing 100091， China

Urban parks are regarded as important leisure place for residents， while the forest shelter belt in urban parks play an important role in controlling pollutions. The spatial and temporal variations and subduction of PM2.5concentration in forest shelter belt with different configuration structures were observed by setting sampling belts in urban park. Furthermore， the effects of shelter belts on subduction of PM2.5in urban park was evaluated in the summer of 2014. The results showed that: （1） In forest plots with different configuration structures in shelter belt， the trend of diurnal variation of PM2.5concentration was lower in the daytime while as high in the evening. （2） PM2.5concentration reached the quality requirement of National Standard II in different configuration structures between 9:00-15:00 and exceeded the quality requirement ranging from 237.36% to 335.31% in 5:00. PM2.5concentration accumulated in the broad-leaved forest and broad-leaved/herbs mixed forest around 60 m in width， while kept similar ranging from 15 m to 45 m in forest shelter belt with different configuration structures. （3） The subduction effect of PM2.5in different configuration structures resulted in the highest efficiency at 11:00 and 13:00， but much low at 19:00 and 7:00. Relatively high purification efficiency was found 165 m far away from the road in both broad-leaved forest and broad-leaved/herbs mixed forest， and 45 m far away from the road in coniferous and broadleaved mixed forest. And （4） PM2.5concentration in different configuration structures in shelter belt is closely related with average wind speed， temperature， and relative humidity.

urban park； shelter belt； PM2.5concentration； subduction

10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.06.011

X173

A

1674-5906（2016）06-0987-07

林業(yè)公益性行業(yè)科研專項(xiàng)經(jīng)費(fèi)課題（201304301-05）；國家十二五科技支撐計(jì)劃重大項(xiàng)目課題（2011BAD38B03）。

包紅光（1987年生），男（蒙古族），博士，主要從事城市林業(yè)研究。E-mail: ziran579@sina.com

王成（1967年生），男，研究員，博士生導(dǎo)師，主要從事城市森林與城市生態(tài)方面的研究工作。E-mail: wch8361@163.com

2016-04-28