基于Daniel的廣州麓湖公園10年間大氣環(huán)境質(zhì)量變化規(guī)律研究

何司彥+林石獅

摘要：麓湖公園位于廣州市城區(qū)內(nèi)，是以自然風景為特色的大型城市公園，其東、西和南面均為居民住宅區(qū)，公園空氣環(huán)境質(zhì)量直接影響居民健康。利用Daniel趨勢檢驗法對麓湖公園10年的大氣質(zhì)量（包括SO2、NO2、O3、PM10等）與氣候因子進行相關(guān)性分析，結(jié)果反映出廣州近年推行的減排措施為麓湖公園空氣質(zhì)量帶來改善。建議市政府在該公園區(qū)域使用新能源公共汽車取代原公車，進一步制定風道規(guī)劃，營造更適宜的微氣候環(huán)境。

關(guān)鍵詞：大氣質(zhì)量；Daniel檢驗法；趨勢分析；麓湖公園；廣州

中圖分類號：TU986

文獻標志碼：A

文章編號：1671-2641（2017）02-0033-04

收稿日期：2016-11-09

修回日期：2017-01-22

Abstract： Luhu Park is a large urban park characterized by natural landscape located in the city of Guangzhou. The east， west and south of the park are residential areas. The air quality of the park directly affects the health of residents. By analyzing the correlation between quality factors （including SO2， NO2， O3， PM10 and so on） and climatic factors in recent 10 years based on Daniel trend test， the results show that the emission reduction measures introduced in Guangzhou improve the air quality of Luhu Park. It is suggested that Guangzhou should replace the original bus with new energy bus in the park area， further develop the wind tunnel planning， and create a more suitable microclimate environment.

Key words： Air quality； Daniel test method； Trend analysis； Luhu Park； Guangzhou

公園是供公眾游覽、觀賞、游憩和鍛煉身體的場所，有較大面積的公共綠地和良好的綠化環(huán)境[1]。一般認為，公園里的空氣肯定更好，人們都喜歡到公園享受自然，呼吸新鮮空氣。事實是否如此呢？公園內(nèi)的各項大氣質(zhì)量因子指標值是否均優(yōu)于所在地區(qū)平均值呢？公園如何營造更有利于大氣質(zhì)量微氣候環(huán)境呢？這是本研究著重探討的問題。

1 數(shù)據(jù)來源與研究方法

1.1研究區(qū)概況

麓湖公園位于廣州市白云山南麓，其東、西和南面為居民住宅區(qū)，公園總面積250 hm2，是廣州市內(nèi)以自然風景為特色的大型城市綜合性公園，其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量情況直接影響居民的身心健康。廣東省空氣監(jiān)測子站設(shè)在公園內(nèi)“聚芳園”。公園內(nèi)大氣污染物濃度主要受周邊生活、生產(chǎn)、機動車尾氣產(chǎn)生的污染物釋放量影響，也受公園植被的污染吸附能力影響。

結(jié)合文獻與課題組現(xiàn)場考察，麓湖公園植被與植物多樣性以常見園林植物為主，其中以喬木為主的植被類型包括洋紫荊Bauhinia variegata林、落羽杉Taxodium distichum林、南洋杉Araucaria heterophylla、臺灣相思Acacia confusa 林及其他園林植物混交林；主要疏林草地類型以大王椰子Roystonea regia、假檳榔 Archontophoenix alexandrae、黃花風鈴木Handroanthus chrysanthus、白蘭Michelia × alba、美麗異木棉Ceiba speciosa等為主；其他常見植物還包括榕樹Ficus microcarpa、檸檬桉Eucalyptus citriodora、馬尾松Pinus massoniana 、樟樹Cinnamomum camphora、石栗Aleurites moluccana、狐尾椰Wodyetia bifurcata、散尾葵Dypsis lutescens、木犀Osmanthus fragrans、假連翹Duranta erecta等[1]。

1.2數(shù)據(jù)來源

本研究以廣東省環(huán)境保護廳發(fā)布的2006～2015年《粵港澳珠江三角洲區(qū)域空氣監(jiān)測網(wǎng)絡(luò)檢測》年度報告中廣州市麓湖公園的SO2、NO2、O3、PM10、CO、PM2.5等大氣質(zhì)量因子的監(jiān)測數(shù)據(jù)[2]和《廣州統(tǒng)計年鑒》《廣州氣象數(shù)據(jù)共享網(wǎng)》中歷年氣候數(shù)據(jù)[3]進行分析。麓湖公園空氣自動監(jiān)測子站由廣州市環(huán)境監(jiān)測站1993年1月開始運作，該子站采樣高度（海拔高度）30 m，地面以上（相對高度）9 m。

1.3研究方法

大氣質(zhì)量變化趨勢采用Daniel趨勢檢驗法（Spearman相關(guān)性）進行定量分析，按照（式1）計算時間段內(nèi)空氣污染物數(shù)據(jù)組的軼相關(guān)系數(shù)值sγ。軼相關(guān)系數(shù)sγ為正值，表示指標變化呈現(xiàn)增加或加重趨勢；sγ為負值表示呈減少或好轉(zhuǎn)趨勢。sγ絕對值大小表示污染物變化的強度，將其與臨界值WP比較（表1），大于WP表示變化趨勢明顯，指標有顯著意義，小于則相反，同時也表明指標變化穩(wěn)定。

2結(jié)果與分析

2.1大氣質(zhì)量因子污染分擔率分析

大氣質(zhì)量因子污染分擔率是用來反映公園內(nèi)各大氣質(zhì)量因子對空氣質(zhì)量改變的貢獻率，用單項指數(shù)百分率來表示。大氣質(zhì)量因子的污染分擔率越大，表明其對空氣質(zhì)量改變所起的作用也越大。從2006～2014年監(jiān)測結(jié)果看，在麓湖公園各年度的SO2、NO2、O3、PM10等單項指標中，PM10的分擔率最大，在33.2%～41.6%之間；SO2分擔率呈明顯逐年下降趨勢，從24.7%下降至7.9%；NO2分擔率呈先下降后上升趨勢，2006～2011年從28.0%下降至21.6%，2012～2015年上升至28.8%；O3整體呈現(xiàn)上升趨勢，從13%上升至26.6%（圖1）。2015年監(jiān)測因子增加PM2.5和CO，各污染因子SO2、NO2、O3、PM10、PM2.5和CO的比例調(diào)整為4.9%、26.8%、20.8%、28.4%、18.6%和0.5%。說明城市環(huán)境整治后，麓湖公園大氣質(zhì)量的主要污染物仍為PM10和NO2，O3和PM2.5為次要污染物，四者對公園空氣質(zhì)量的影響越來越大，SO2和CO經(jīng)城市環(huán)境整治后對公園空氣質(zhì)量影響較弱。

2.2大氣質(zhì)量因子污染濃度超標分析與年度變化規(guī)律

根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標準（GB3095-2012）》[4]，從2006～2015年麓湖公園監(jiān)測子站測得的數(shù)據(jù)分析，總體來說，SO2、NO2、PM10的年平均值分別下降了83%、18%和28%，呈現(xiàn)明顯下降趨勢，這反映近年廣州推行的減排措施，包括制定及收緊車輛的排放標準、禁止高污染車輛進口、提高油品規(guī)格等，已對麓湖公園的整體空氣質(zhì)量帶來改善。而O3年平均值同比上升31%，反映區(qū)內(nèi)的光化學污染問題嚴重。

1）SO2年平均值隨年份呈快速下降趨勢，兩者顯著負相關(guān)，R2為0.955（>WP），相關(guān)性很強。10年來的數(shù)值介于9～53 μg/m3之間，均合二級年平均標準限值（60 μg/m3），2011年起從高于廣東年平均值變?yōu)榈陀趶V東值（圖2）。

2）NO2年平均值與年份呈顯著負相關(guān)，R2為0.356，相關(guān)性較弱。其數(shù)值介于40～60μg/m3之間，近3年數(shù)值變化不大，除2011年外，其他年份均未達到二級年平均標準限值（40 μg/m3），10年來年平均值均高于廣東省水平，該子站與佛山惠景城、金桔咀子站、廣州磨碟沙子站共同為廣東省NO2值較高區(qū)域。

3）O3介于29～59 μg/m3之間，年平均值普遍低于廣東省水平，O3呈曲折上升趨勢，并同比上升了31%。數(shù)值與年度相關(guān)性不顯著。2011年，O3濃度值異常高，但NO2值較低，印證了兩者的相關(guān)性為顯著負相關(guān)（表2）。

4）PM10年平均值介于52～79 μg/m3之間，僅2008、2011、2014、2015年符合二級年平均標準限值（70μg/m3），總體呈下降趨勢，2015年最高值大幅度下降，從120 μg/m3降低至74 μg/ m3。自2009年起其年平均值均高于廣東省水平，但數(shù)值與年度相關(guān)性不顯著。4個指標數(shù)值反映城市減排措施已改善該區(qū)域的空氣質(zhì)量。

2.3氣象因子與污染物濃度關(guān)系

為了解不同氣象因子與污染物濃度之間的關(guān)系，使用SPSS對SO2、 NO2、O3、PM10四個指標年均值與廣州市區(qū)2006～2015年10年間的年均風速、年均相對濕度、平均溫度、降雨量和日照時數(shù)5個氣象參數(shù)兩兩進行Daniel分析，數(shù)據(jù)顯示：SO2和NO2與平均溫度呈正相關(guān)，隨平均溫度升高而升高；但O3和PM10與平均溫度無相關(guān)性。SO2、NO2與年均風速呈負相關(guān)，隨年均風速增大而降低。4個大氣質(zhì)量指標與相對濕度、降雨量、日照時數(shù)均無相關(guān)性（表3）。

值得討論的是，10年數(shù)值顯示，在麓湖公園區(qū)域PM10數(shù)值與廣州市年均風速并沒有顯示顯著相關(guān)性，風速對PM的驅(qū)散作用不明顯，與目前普遍對風速與PM關(guān)系的認知存在不一致性。分析主要是因為麓湖公園區(qū)域北面為山體阻擋了風速，導致風速局域性下降，從另一角度看，城市整體缺乏風道規(guī)劃也是導致無法引風除霾的原因。

3討論與建議

污染物的產(chǎn)生是一個區(qū)域性問題，僅靠公園無法解決其根本問題，但是在小范圍內(nèi)公園能對空氣質(zhì)量起到一定的改進作用，減少一定范圍內(nèi)的空氣污染物。

3.1公園公共交通特殊性分析及新能源應(yīng)用建議

麓湖公園大氣主要污染物為PM10和NO2，次要污染物為O3和PM2.5。麓湖公園內(nèi)有兩條對外開放的公交系統(tǒng)，交通頻繁，帶來了大量污染物。因此建議公交車能源清潔化，至少是麓湖公園區(qū)域的公交車路線使用新能源公共汽車，以減少汽車尾氣帶來的污染物。

3.2公園公交車道兩側(cè)植物種類調(diào)整的建議

針對園區(qū)內(nèi)存在的主要大氣污染物的種類，建議通過植物種類和綠地結(jié)構(gòu)的調(diào)整，降低局部的污染物濃度。建議增重對PM和NO2抗性強且吸收量大的植物種類比例。對PM有吸附作用的植物具有葉表皮粗糙、密集纖毛或能分泌樹脂黏液等特征，如鳳尾絲蘭Yucca gloriosa、常春藤Hedera nepalensis var. sinensis、欖仁樹Terminalia catappa、高山榕Ficus altissima和女貞Ligustrum lucidum等品種可選用（后三者主要吸附粒徑小于1 μm的細顆粒）[7-8]，使園內(nèi)植物滯塵效果達到最佳。對NO2有吸附作用的植物品種有火棘Pyracantha fortuneana、麥冬Ophiopogon japonicus、大頭茶Gordonia axillaris、儀花Lysidice

rhodostegia[9-10]。

3.3基于引風除污理念的公園大氣質(zhì)量提升與綠地結(jié)構(gòu)調(diào)整建議

研究數(shù)據(jù)表明，溫度和風速對NO2等污染物濃度有明顯影響，營造適宜的公園微氣候環(huán)境，降低公園區(qū)域平均溫度，增大公園區(qū)域風速，能在一定程度上改善大氣環(huán)境質(zhì)量。廣州每年10月到次年3月主要吹東北風，4～9月主要吹東南風。廣州風玫瑰圖顯示主導風為東南風、東風、北風和南風，其中東南風的靜風頻率較高，南風和東風次之，北風最低。結(jié)合公園“北高南低”的外環(huán)境，由于公園北面白云山的遮擋，北風無法進入園區(qū)，南門開闊的湖面，可引入東風、東南風和南風，但東南風中高頻率的靜風對污染物的濃度驅(qū)散作用有限，建議公園改造時，優(yōu)先考慮根據(jù)大氣污染物的時空規(guī)律進行風道規(guī)劃和園區(qū)綠地調(diào)整，引入東風和南風的風道以驅(qū)散公園內(nèi)城市主干道的公交車、機動車產(chǎn)生的污染物。

道路也屬于通風廊道，建議降低公園內(nèi)現(xiàn)有車行道兩側(cè)植物空間的郁閉度，改變局部區(qū)域的綠地結(jié)構(gòu)形式，將郁閉度大的空間調(diào)整為開闊的空間；通過草坪或灌-草的種植形式，增大車行道通風廊道的寬度，以營造更好的污染物驅(qū)散環(huán)境，改善公園的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

參考文獻：

[1]公園設(shè)計規(guī)范（CJJ 48-92）.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2009.

[2]粵港澳珠江三角洲區(qū)域空氣監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)檢測結(jié)果報告[EB/OL]. （2015-06-28）.http：// www.gdep.gov.cn/hjjce/kqjc/.

[3]廣州市統(tǒng)計局.廣州統(tǒng)計年鑒[M].北京：中國統(tǒng)計出版社，2015.

[4]環(huán)境空氣質(zhì)量標準（GB3095-2012）.中華人民共和國國家標準.

[5]肖以華，陳步峰，粟娟，等.大夫山森林公園大氣環(huán)境中污染物濃度變化及評價[J].中國城市林業(yè)，2010，8（5）：43-45.

[6]Blackwood L G. The application of standard normal logarithm transformation in statistics[J].Environmental Monitoring and Assessment，1995（35）：55-75.

[7]劉玲，方炎明，王順昌，等.7種樹木的葉片微形態(tài)與空氣懸浮顆粒吸附及重金屬累積特征[J].環(huán)境科學，2013，34（6）：2361-2367.

[8]彭丹，陳進生，任引，等.廈門市行道樹芒果和高山榕葉面塵理化特性研究[J].福建林業(yè)科技，2011，38（2）：62-67.

[9]繆宇明，陳卓梅，陳亞飛，等.浙江省38種園林綠化植物苗木對二氧化氮氣體的抗性及吸收能力[J].浙江林學院學報，2008，25（6）：765–771.

[10]張德強，褚國偉，余清發(fā)，等.園林綠化植物對大氣二氧化硫和氟化物污染的凈化能力及修復功能[J].熱帶亞熱帶植物學報，2003，11（4）：336-340.

作者簡介：

何司彥/1983年生/女/廣東肇慶人/講師/專業(yè)方向為森林生態(tài)和城市園林