游覽高峰期千島湖森林公園大氣顆粒物濃度變化特征

楊小可,朱志鵬,陳梓茹,許媛,張軒溢,藍若珂,余鵬飛,郭真真,傅偉聰,王敏華,董建文

福建農(nóng)林大學(xué) 藝術(shù)學(xué)院、園林學(xué)院;國家林業(yè)局森林公園工程技術(shù)研究中心,福建 福州 350002

游覽高峰期千島湖森林公園大氣顆粒物濃度變化特征

楊小可,朱志鵬,陳梓茹,許媛,張軒溢,藍若珂,余鵬飛,郭真真,傅偉聰,王敏華,董建文*

福建農(nóng)林大學(xué) 藝術(shù)學(xué)院、園林學(xué)院;國家林業(yè)局森林公園工程技術(shù)研究中心,福建 福州 350002

為探索千島湖森林公園大氣顆粒物濃度變化特征，選擇游客游覽高峰期5月、10月晴朗天，對3類游憩地12個監(jiān)測點的大氣顆粒物（TSP、PM10、PM2.5、PM1.0）濃度、氣象因子等數(shù)據(jù)進行采集分析。研究了園內(nèi)大氣顆粒物濃度日變化規(guī)律、不同類型游憩地變化規(guī)律及大氣顆粒物濃度變化與氣象因子、游客游覽行為的相關(guān)性。結(jié)果表明：1）5月、10月千島湖國家森林公園均達到國家空氣質(zhì)量二級標(biāo)準(zhǔn)，大粒徑顆粒物濃度呈早晚高，中午低的“V”字型，小粒徑大氣顆粒物濃度（PM2.5和PM1.0）呈“L”字形；2）以3類游憩地劃分，大氣顆粒物濃度從低到高的區(qū)域依次為游憩林地、臨水休憩地、觀景臺；3）海拔、溫度、氣壓、濕度對不同粒徑的顆粒物影響較大；4）千島湖森林公園內(nèi)大氣顆粒物濃度與游客游覽活動關(guān)系密切，特別是對大粒徑（TSP和PM10）顆粒物的增加最為明顯。

千島湖國家森林公園;大氣顆粒物;濃度

隨著人們生活水平及環(huán)境意識的日益提高，人居環(huán)境中的空氣質(zhì)量的優(yōu)劣正得到人們的廣泛關(guān)注，TSP（總懸浮顆粒物，d≤l00μm)、PM10(可吸入顆粒物，d≤l0μm)、PM2.5(可吸入肺細顆粒物，d≤2.5μm)和PM1.0(d≤1.0μm)作為城市空氣的首要污染物對環(huán)境的空氣質(zhì)量有重要影響[1]。大氣顆粒物表面吸附大量有害化合物[2]，對人們呼吸系統(tǒng)[3]和免疫系統(tǒng)[4]有顯著破壞作用，更有甚者導(dǎo)致癌癥和心臟病等死亡率增加[5-8]。目前已有少數(shù)學(xué)者對游憩地顆粒物展開研究，傅偉聰[9-12]針對福州及百里杜鵑國家森林公園游憩地進行了日變化監(jiān)測，論述了百里杜鵑林一日中各空氣指標(biāo)的變化趨勢，但未進行多季節(jié)對比研究；王磊[13]對城市森林大氣顆粒物作用展開研究，從森林植被角度分析其對大氣顆粒物的作用，卻忽略了大氣顆粒物在時間上的變化；以及部分學(xué)者針對林分滯塵作用[14]、植物配置對降塵效果的影響[15-17]等角度進行研究。而從游人游憩角度出發(fā)，對森林公園應(yīng)如何規(guī)劃，哪個時間段更適合游覽、在什么游憩地適合進行活動仍較少討論。

1986年我國面積最大的森林公園——千島湖國家森林公園正式建立，作為中國設(shè)立的首批國家級風(fēng)景名勝區(qū)之一，千島湖國家森林公園也是浙江省淳安縣不可或缺的重要旅游資源[18]，與加拿大金斯頓千島湖、湖北陽新千島湖并稱“世界三大千島湖”。在游客需求、資源稟賦、發(fā)展模式方面千島湖國家森林公園擁有著得天獨厚的的優(yōu)勢。現(xiàn)階段，千島湖國家森林公園通過強力推動森林旅游項目，體現(xiàn)項目個性內(nèi)涵等措施，推動其森林休閑旅游產(chǎn)業(yè)持續(xù)健康高效發(fā)展。健康出行是游覽的主要目的，因此探索千島湖國家森林公園內(nèi)大氣顆粒物濃度變化特征，對指導(dǎo)游人選擇合適的參觀時間，具有重要意義。經(jīng)千島湖國家森林公園所在地區(qū)淳安縣旅游局統(tǒng)計，2005年至2014年，千島湖國家森林公園共接待游客1412.7萬人次，每年5月、10月，隨著“黃金周”的到來，伴著春花植物盛開、秋葉植物色彩顯現(xiàn)，森林公園迎來兩個游客高峰期[19]。目前，對千島湖國家森林公園的研究主要集中在群落結(jié)構(gòu)[18,20]、動物多樣性[21]、生態(tài)環(huán)境[22]等方面，而對其空氣顆粒物的監(jiān)測研究鮮見報道，筆者選擇5月、10月游客游覽高峰期對千島湖國家森林公園旅游開發(fā)重點島龍山島典型3類游憩地12個監(jiān)測點進行大氣顆粒物濃度及氣象因子等數(shù)據(jù)監(jiān)測及分析，以便了解千島湖國家森林公園大氣顆粒物濃度變化規(guī)律和不同游憩地變化特征，為千島湖國家森林公園規(guī)劃建設(shè)及游客合理選擇游覽路線、游覽時間提供理論依據(jù)，并可豐富園內(nèi)空氣質(zhì)量研究相關(guān)數(shù)據(jù)。

1 材料與方法

1.1 研究地概況

樣地位于千島湖森林公園內(nèi)一開放游覽島嶼--龍山島（N29°22’-29°50’，E118°34’-119°15’），海拔108～350 m，位于中亞熱帶季風(fēng)氣候北緣。年均溫度16.3～17.8℃，無霜期263 d，年均降水量1430 mm，年雨日155 d，年均相對濕度76%，群落的優(yōu)勢種為馬尾松（Pinus massoniana）、苦櫧(Castanopsis sclerophylla）、石櫟(Lithocarpus glaber)、青岡(Cyclobalanopsis glauca)其它常見的植物還有尖連蕊茶(Camellia cuspidata)、短柄桴(Quercusserratavar.brevipetiolata)、鹽膚木(Rhus chinensis)、楓香(Viscum liquidambaricolum)等。

1.2 研究方法

選擇千島湖國家森林公園中龍山島上12個典型游憩地作為監(jiān)測點，各監(jiān)測點概況如表1所示。

表1 監(jiān)測點概況Table 1 The profile of monitoring sites

1.3 指標(biāo)測定

選擇2015年5月游覽高峰期晴朗天，平均呼吸高度1.2～1.5 m處的空氣：TSP(總懸浮顆粒物，d≤l00μm)、PM10(可吸入顆粒物，d≤10μm)、PM2.5(可吸入肺細顆粒物，d≤2.5μm，)、PM1.0(d≤1.0 μm)的濃度（以下大氣顆粒物濃度均以μg/m3為單位）；同時，使用南方測繪公司生產(chǎn)的厘米級GPS測算各個監(jiān)測點海拔高度，以及小氣候監(jiān)測儀（NK4500）監(jiān)測風(fēng)速、溫度、濕度、氣壓等每個觀測點設(shè)3個重復(fù)，并統(tǒng)計以監(jiān)測點為中心向外輻射150 m距離范圍監(jiān)測時間點內(nèi)游客人數(shù)。

1.4 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)統(tǒng)計、處理及圖表制作采用SPSS19.0和Excel 2007進行。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同粒徑大氣顆粒物的濃度日變化規(guī)律

整體而言如圖1、圖2，千島湖國家森林公園大粒徑大氣顆粒物（TSP、PM10）濃度日變化規(guī)律均為上午和傍晚高，中午下午低，大粒徑顆粒物濃度日變化表現(xiàn)為早晚高，中午低的“V”字型；小粒徑大氣顆粒物濃度（PM2.5和PM1.0）呈現(xiàn)出早高，午后至傍晚低的“L”字形（圖1）。進一步觀察可知，大粒徑顆粒物（TSP和PM10）均在早7:00達到白晝最高值，下午11:00～13:00顆粒物濃度下降至一天中最低值，隨后又開始緩慢上升。大粒徑大氣顆粒物濃度日變化呈“V”字型規(guī)律和千島湖國家森林公園內(nèi)游客早（8:300～9:30）出游，晚(16:30～17:00)返程及就餐恰為高峰時段大致吻和，因此園內(nèi)顆粒物濃度呈先下降后上升的“V”字型變化規(guī)律。

由于5月千島湖森林公園處于雨季，早7:00～9:00樣地的空氣相對濕度較大，平均值接近70%，有時甚至超過80%；當(dāng)濕度大于70%，PM2.5濃度升高幅度較大,接近90%時，PM2.5濃度成倍增長[23]，且千島湖森林公園處于亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)北緣地區(qū)，園內(nèi)森林覆蓋率高和千島湖水面的調(diào)節(jié)作用，早晚溫差不明顯，早7:00平均溫度21.47℃而日平均氣溫為23.69℃、日最高氣溫為27.20℃。根據(jù)前人研究證明，小粒徑顆粒物隨氣溫降低而升高[24]；因此，小粒徑大氣顆粒物在早7:00～9:00達到白晝最高值。而中午11:00～13:00，隨著氣溫升高、溫度降低顆粒物濃度下降至一天中最低，并保持較低平穩(wěn)值后又逐漸上升。同5月份大氣顆粒物濃度變化規(guī)律相似，10月份濃度變化規(guī)律整體呈早、晚高、中午低的變化趨勢，不同的是，PM10、PM2.5濃度較5月份低，可能與10月份空氣濕度相對較低有關(guān)。

圖2 千島湖國家森林公園10月份不同粒徑大氣顆粒物濃度日變化規(guī)律Fig.2 Diurnal variations of PM with 4 different kinds of diameters in Qiandaohu National Forest Park in October

2.2 各類型游憩地大氣顆粒物濃度對比

根據(jù)試驗可得，不同游憩地的不同粒徑大氣顆粒物濃度有不同的特點，參考大氣顆粒物清潔度評價指標(biāo)[25]，千島湖森林公園空氣中TSP、PM10、PM2.5、PM1.0濃度均處國家二級標(biāo)準(zhǔn)。由表2得出，千島湖森林公園大氣顆粒物濃度從低到高的分別是游憩林地、臨水休憩地和觀景臺。但是具體監(jiān)測點顆粒物濃度有所差異，首先游憩地中S5、S2、S8和S3的總懸浮顆粒物濃度均較高。游憩林地TSP、PM2.5、PM1.0平均濃度為3類游憩地中最低，而PM10最低的為臨水游憩地。主要是因為，（1）游憩林地由于綠化植物的覆蓋阻擋了顆粒物作用[26-28]。（2）檢測過程中統(tǒng)計，日均70%的游客趨于停留在臨水游憩地、觀景臺類游憩地展開游憩活動，此行為對其顆粒物濃度影響緊密相關(guān)。（3）園中臨水游憩地、觀景臺的設(shè)置便于交通工具的直接抵達，由此產(chǎn)生了尾氣排放等氣體污染。

表2 千島湖森林公園內(nèi)游憩地顆粒物日均濃度值(μg/m3)Table 2 Daily average concentrations of PM in different recreational regions in Qiandaohu National Forest Park(μg/m3)

大氣顆粒物濃度的大小不僅和自身性質(zhì)影響有關(guān)[29,30]，也受氣象因子等環(huán)境因素影響，試驗中對大氣顆粒物濃度和氣象因子（最大風(fēng)速、即時風(fēng)速、平均風(fēng)速、溫度、露點溫度、濕球溫度、相對濕度、熱力指數(shù)、風(fēng)寒指數(shù)）進行相關(guān)性分析，如表3。結(jié)果表明在大氣顆粒物濃度處于二級標(biāo)準(zhǔn)條件下，影響大氣顆粒物環(huán)境因子有：最大風(fēng)速、平均風(fēng)速、溫度、風(fēng)寒、相對濕度、熱力指數(shù)、露點溫度和濕球溫度。其中，海拔、溫度、氣壓、濕度對空氣中不同粒徑的顆粒物（TSP、PM10、PM2.5和PM1.0）影響較大，均呈顯著相關(guān)；海拔對空氣中不同粒徑顆粒物（TSP、PM10、PM2.5和PM1.0）濃度呈極顯著負相關(guān)；隨著顆粒物大小遞減，溫度與其相關(guān)性逐漸減??；由此可見，在空氣質(zhì)量等級處于二級標(biāo)準(zhǔn)時，氣象因子對大粒徑（TSP、PM10）和小粒徑(PM2.5、PM1.0)顆粒物的影響大致相同。

表3 氣象因子與大氣顆粒物濃度的相關(guān)性分析Table 3 Correlation coefficients of PM and meteorological factors

3 結(jié)論與討論

3.1 結(jié) 論

2015年對千島湖國家森林公園大氣顆粒物濃度研究結(jié)果表明，5月及10月各游憩地顆粒物濃度處于國家二級排放標(biāo)準(zhǔn)，空氣質(zhì)量良好，大氣顆粒物濃度日變化規(guī)律為早高午低傍晚略有回升，同古琳，王成，徐高福[31,32]等研究結(jié)果對比，試驗結(jié)果基本一致。試驗發(fā)現(xiàn)，氣象因子，包括最大風(fēng)速、平均風(fēng)速、溫度、風(fēng)寒、相對濕度、熱力指數(shù)、露點溫度和濕球溫度對大氣顆粒物濃度具有一定相關(guān)性，表現(xiàn)為：相對濕度越大、氣壓越大、海拔越低、溫度越低，TSP、PM10、PM2.5、PM1.0濃度越高，這與趙中華等人研究所得結(jié)果基本相同[33]。略有不同的是，試驗發(fā)現(xiàn)在空氣質(zhì)量較高時，隨著最大風(fēng)速、氣壓、濕球指數(shù)、熱力指數(shù)、濕度減小，空氣中不同粒徑的顆粒物（TSP、PM10、PM2.5、PM1.0）濃度越低；氣壓、濕度與小粒徑顆粒物（PM2.5、PM1.0）的濃度為極顯著正相關(guān)。森林公園內(nèi)可能因湖水環(huán)繞且園內(nèi)森林覆蓋率高，早晨濕度較高導(dǎo)致清晨顆粒物濃度較高，適當(dāng)疏林可改變林內(nèi)小氣候，不僅有利于千島湖森林公園林分自我更新，保持群落穩(wěn)定性[34,35]，且有利于降低大氣顆粒物濃度。不同游憩地大氣顆粒物濃度具有不同表現(xiàn)特點。千島湖森林公園大氣顆粒物濃度從低到高的區(qū)域依次為游憩林地、臨水休憩地、觀景臺。而林內(nèi)游憩地中不同郁閉度林下顆粒物濃度也不相同，隨郁閉降低大氣顆粒物濃度平均值大致呈下降趨勢：S5＞S3＞S7＞S12＞11，可見，不同郁閉度的林分對大氣顆粒物濃度的影響各不相同[34]。由此可知，游人進入千島湖森林公園游覽時間宜為午后，游憩林地及海拔高處更宜游覽，且相較5月份，10月千島湖森林公園更宜游覽。

3.2 討 論

森林公園在游憩地建設(shè)時應(yīng)注重（1）適當(dāng)疏林以確保林內(nèi)適度郁閉，利于減少林外污染物進入以及林內(nèi)顆粒物的外排；（2）重視不同林分的植物間植，利于提高林內(nèi)空氣質(zhì)量。除了環(huán)境因子的影響，游人活動也是影響城市環(huán)境大氣顆粒物濃度時空變化的主要原因[36]。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，千島湖森林公園內(nèi)大氣顆粒物濃度與游客游覽活動關(guān)系密切，特別是對大粒徑（TSP和PM10）顆粒物的增加最為明顯。針對這一現(xiàn)象，在對森林公園游憩地建設(shè)中可：（1）通過合理的規(guī)劃游覽線路進行引導(dǎo)，引導(dǎo)游人進入空氣質(zhì)量較高的游覽地進行游覽行為；（2）注重林內(nèi)游憩地建設(shè)及林內(nèi)空間綠化配植以助于游覽地美景度提升。

使用定點監(jiān)測手法對千島湖國家森林公園進行大氣顆粒物濃度、小氣候等數(shù)據(jù)監(jiān)測，為其進一步規(guī)劃和提升提供了數(shù)據(jù)支撐。由于千島湖國家森林公園高峰期天氣、開園時間等條件限制，僅對園內(nèi)12個監(jiān)測點在游覽高峰期間7:00至17:00時段進行監(jiān)測研究，未能對其他游覽時間、游覽季節(jié)提供參考。本研究將進一步開展多點、多時段和四季監(jiān)測，以提供更為可靠的千島湖森林公園大氣顆粒物濃度變化特征，為森林公園管理建設(shè)提供數(shù)據(jù)支撐。

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TheVariationCharacteristicsofAtmosphericParticulateConcentrations inThousand-IslandLakeNationalForestParkinPeakTouristSeasons

YANGXiao-ke,ZHUZhi-peng,CHENZi-ru,XUYuan,ZHANGXuan-yi,LANRuo-ke, YUPeng-fei,GUOZhen-zhen,FUWei-cong,WANGMin-hua,DONGJian-wen*
College of Arts and Landscape Architecture/Fujian Agriculture and Forestry University;Engineering and Technology Research Center for Forest Parks of State Forestry Administration,Fuzhou 350002,China

To explore the variation characteristics of atmospheric particulate concentrations in Thousand-Island Lake National Forest Park,atmospheric particulates(TSP,PM10,PM2.5 and PM1.0)concentrations,meteorological factors and other relevant data were collected in the twelve monitoring points in the three kinds of recreational sites on sunny days in May and October when the number of tourists reached the top.The daily variation rule of atmospheric particulate concentrations in the park,the change regularity of atmospheric particulate concentrations in different types of recreational sites,and the correlation between the variation of atmospheric particulate concentrations and climatic factors as well as tourist behaviors,were studied in the researches.The results showed that:1)The air quality in Thousand-Island Lake National Forest Park met the national Grade-II standard and the concentration of large-size particulates showed dual peaks and a single valley like“V”,while the concentration of small-size atmospheric particulates(PM2.5 and PM1.0)was shaped like“L”;2)In the three kinds of recreational sites,the concentration of atmospheric particulates was sorted from low to high: recreational site in forest,recreational site near water,and sightseeing stand;3)Factors including altitude,temperature, atmospheric pressure and humidity had great effects on different size of particles;4)There was a close correlation between the atmospheric particulate concentrations in Thousand-island Lake Forest Park and travel activities.In particular,large-size (TSP and PM10)particulates increased obviously in number under the influence of the activities.

Thousand-Island Lake National Forest Park;atmospheric particulate;concentration

X513

:A

:1000-2324(2017)02-0315-06

10.3969/j.issn.1000-2324.2017.02.031

2016-11-01

:2016-12-06

國家林業(yè)公益性行業(yè)科研專項:森林公園綠色名錄與森林風(fēng)景資源培育技術(shù)(201404315);美麗城鎮(zhèn)森林景觀的構(gòu)建技術(shù)研究與示范(201404301);國家林業(yè)局森林公園工程技術(shù)研究中心開放課題(PTJH1500207)

楊小可(1992-),女,碩士研究生.研究方向:風(fēng)景園林學(xué)、森林公園規(guī)劃設(shè)計.E-mail:340431882@qq.com

*通訊作者:Author for correspondence.E-mail:fjdjw@126.com