縉云山風景區(qū)大氣顆粒物濃度變化特征分析

王璐，秦安臣，張琪

(1.重慶大學城市科技學院，重慶 402600；2.河北農業(yè)大學園林與旅游學院，河北 保定 071001；3.北京第二外國語學院旅游科學學院，北京 100020)

0 引言

隨著工業(yè)化、城市化的迅猛發(fā)展，大氣環(huán)境質量面臨嚴峻挑戰(zhàn)[1-3]。大氣顆粒物作為造成霧霾天氣的主要因子，對公眾健康[4-7]、能見度[8]、交通安全[9]等產生嚴重危害，而中國的空氣污染已被看成對旅行者健康造成威脅的一個主要因素，中國旅行者高度關注出行目的地空氣質量狀況[10]。

在我國旅游事業(yè)蓬勃發(fā)展的當下，風景區(qū)作為旅游業(yè)整個系統(tǒng)中重要的組成部分、游客出行的重要因素[11]。研究和分析其大氣顆粒物濃度變化特征，為游客出游提供數據參考，為保持和改善景區(qū)環(huán)境質量以及提高風景區(qū)管理水平提供科學依據具重要意義。

目前已有少數學者對風景區(qū)大氣顆粒物濃度變化展開研究，部分學者針對林分滯塵作用[12]、植物配置對降塵效果的影響[13-15]、大氣細顆粒物成分[16-18].等角度進行研究。傅偉聰[18]針對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的變化趨勢，但未進行多季節(jié)對比研究；盧丹青[19]等、王敏華等[20]、武智暉[21]分別針對樓臺觀風景區(qū)、清源山風景區(qū)和五臺山風景區(qū)大氣顆粒物展開研究，卻忽略了節(jié)假日旅游高峰期間及前后大氣顆粒物變化特征的討論。在借鑒前人研究的基礎上，縉云山為重慶環(huán)城近郊型風景區(qū)，是居民、游客健康出行的主要場所。選擇縉云山作為西南地區(qū)環(huán)城山岳型風景區(qū)典型研究地，重點研究縉云山節(jié)假日大氣顆粒物濃度變化，不僅能為縉云山的管理、游覽提供數據參考，對于西南地區(qū)城郊游憩型山體的構建與管理提供數據參考。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

縉云山位于重慶市北碚區(qū)的嘉陵江溫塘峽畔，距離重慶市中心地帶約60 km，縉云山占地面積約為14 km2，被稱為“川東小峨眉”。縉云山景區(qū)被評為AAAA級的旅游景區(qū)，不僅是全國著名的風景名勝區(qū)，還是該地區(qū)有名的佛教勝地[21]。近年來，由于北碚區(qū)城市化建設加快，交通、建筑等粉塵釋放源增多，縉云山旅游業(yè)日益興盛，縉云山的空氣質量堪憂。[21]。

1.2 數據來源

空氣質量指數(AQI)及大氣污染物(PM10、PM2.5、SO2、NO2、CO、O3)濃度數據是通過 Python 網絡編程從中國環(huán)境監(jiān)測總站批量獲取的2017年縉云山監(jiān)測站點環(huán)境空氣質量逐時數據，輔助氣象數據來自中國氣象數據網?？N云山環(huán)境監(jiān)測站點位于重慶市北碚區(qū)縉云山(東經 106°17′-106°24′，北緯 29°41′-29°52′)上，海拔高度約 910 m，植被條件好，人口密度低，能很好的代表縉云山風景區(qū)空氣質量水平。該站點屬于國網監(jiān)測點，安裝有空氣自動監(jiān)測系統(tǒng)，儀器全年連續(xù)自動監(jiān)測，24 h實時采樣、實時分析，監(jiān)測數據上報中國環(huán)境監(jiān)測總站，作為評價每日空氣質量的基礎數據。該監(jiān)測點作為重慶市主城區(qū)的清潔對照點，亦能反應重慶市空氣質量本底。

1.3 分析方法

根據2017年1月到2017年12月的縉云山風景區(qū)大氣顆粒物監(jiān)測數據，采用4種統(tǒng)計分析方法：

(1)統(tǒng)計分析大氣顆粒物濃度和其它大氣污染物濃度年變化規(guī)律；

(2)分析風景區(qū)內大氣顆粒物逐月分時變化規(guī)律；

(3)統(tǒng)計周末、節(jié)假日、旅游節(jié)慶等旅游高峰期及前后變化規(guī)律；

(4)使用Excel2010進行數據處理分析；Origin 8.0進行圖像處理。

2 結果與分析

2.1 總體環(huán)境質量

2017年全年縉云山風景區(qū)環(huán)境空氣質量優(yōu)良率保持在90%以上(優(yōu)良率由“優(yōu)”和“良”的總小時數除以全年監(jiān)測有效小時數得出)，優(yōu)良率總體保持相對穩(wěn)定，其首要污染物為PM2.5。根據縉云山風景區(qū)大氣污染物年平均濃度及其標準差、最小值、中位數、最大值(見表1)，可以看出縉云山年平均AQI指數為53.98，略微高于空氣環(huán)境質量一級標準，但處于二級標準內，PM10與PM2.5年均濃度均低于現(xiàn)行國家環(huán)境空氣質量二級標準限制(PM10，70 μg/m3；PM2.5，35 μg/m3)。二氧化硫、二氧化氮、臭氧年均值分別為 9.34 μg/m3、18.70 μg/m3和78.31 μg/m3，均小于或接近一級標準濃度限值(SO2，10 μg/m3；NO2，20 μg/m3；O3，100 μg/m3)，表明縉云山風景區(qū)空氣質量保持在較好的水平，總體上基本穩(wěn)定。

表1 縉云山大氣污染物濃度數據匯總表

2.2 大氣顆粒物逐月變化

大氣顆粒物濃度逐月變化規(guī)律如圖1所示。PM10總是大于PM2.5，并且兩者的變化趨勢基本一致。冬季大氣顆粒物濃度值最高，夏季濃度值最低，年變化規(guī)律呈春冬高，夏秋低的變化規(guī)律。進一步觀察可知，大氣顆粒物濃度在9月份(PM10，29.80 μg/m3；PM2.5，17.97 μg/m3)和 10 月份(PM10，29.62 μg/m3；PM2.5，17.29 μg/m3)呈現(xiàn)出最低值，而于 1 月(PM10，78.30 μg/m3；PM2.5，107.57 μg/m3)出現(xiàn)最高值，季節(jié)變化為冬季＞春季＞秋季＞夏季，這一結果與趙冰清[12]和白瑩等[24]的觀測結果一致。具體到本研究的監(jiān)測點，首先是氣象方面的原因，5-9月為風景區(qū)雨季，降雨天氣頻繁出現(xiàn)能夠導致大氣污染物濃度降低，而冬春季節(jié)降雨量減少且多輻射霧，受霧的影響空氣污染加重[27]。7-8月為暑期縉云山避暑旅游高峰，風景區(qū)受人為揚塵影響較大導致大氣顆粒物濃度上升。另外，風景區(qū)內植物季節(jié)變化導致的植被覆蓋率不同造成季節(jié)性源區(qū)也是應該考慮的因素。

圖1 縉云山大氣顆粒物月均濃度變化

2.3 大氣顆粒物濃度日變化特征分析

從圖2不同月份大氣顆粒物日變化特征來看，縉云山風景區(qū)大氣顆粒物(PM2.5，PM10)濃度存在明顯的日變化，日變化的整體趨勢為：晚上＞中午＞早上＞下午。與趙清冰等[12]的監(jiān)測結果：早上＞中午＞晚上不一致，導致此觀測結果有差異的原因是監(jiān)測點的植物覆蓋度、監(jiān)測年份、周期不同造成的監(jiān)測數據存在差異。PM2.5分時空氣濃度月變化規(guī)律差異較大，各月呈現(xiàn)的變化規(guī)律有明顯不一致，其中3-4月和10-11月出現(xiàn)明顯的中午晚上高，早上下午低的“雙峰型”，分別在13：00和22：00前后達到峰值。其余月份日變化均呈晚上高白天低的“單峰型”，在22：00前后達到峰值。PM10日變化整體變化較為一致，以呈“雙峰型”為主，僅在6月出現(xiàn)了明顯的“單峰型”。PM2.5的日變化幅度與PM10的變化較為接近，而PM2.5的分時變化幅度較小，趨勢較為平穩(wěn)；

圖2 不同月份大氣顆粒物濃度的日變化特征

進一步觀察發(fā)現(xiàn)，明顯的“雙峰型”日變化規(guī)律月份，在上下班高峰時段(7：00-9：00、17：00-19：00)2-3 h(9：00-11：00、20：00-21：00)后大氣顆粒物都出現(xiàn)明顯的高峰期，說明縉云山風景區(qū)作為近郊型山岳風景區(qū)受城區(qū)影響較大，逐步形成了“景城一體”的關系，但有2-3 h的滯后期。其主要原因是風景區(qū)內的車流量相對較少，而城區(qū)內汽車尾氣帶來顆粒的積累需要一個過程。部分月份大氣顆粒物濃度呈“單峰型”，這一方面可能與風景區(qū)內氣候變化規(guī)律及旅游淡旺季有關；另一方面與風景區(qū)內植被在不同季節(jié)的滯塵作用密切相關。

2.4 特殊節(jié)假日大氣顆粒物濃度

節(jié)假日(春節(jié)、清明節(jié)、勞動節(jié)、國慶節(jié))大氣顆粒物中PM2.5與PM10濃度以及節(jié)日與非節(jié)日濃度分析如圖3所示?？梢钥闯龉?jié)假日與非節(jié)假日期間的大氣顆粒物濃度偏差均為正，即存在明顯的“假日效應”，春節(jié)大氣顆粒物濃度最高，其次是清明節(jié)、勞動節(jié)、國慶節(jié)。節(jié)假日前期為假日大氣顆粒物濃度最高值，中期降低至最低值，假日結束前又開始回升。這與游客出行和返程高峰相吻合，證明游客對風景區(qū)大氣顆粒物影響較大。

為了進一步印證假日效應的存在，選取縉云山風景區(qū)節(jié)假日大氣顆粒物濃度的分時變化進行分析(圖4)，并比對圖2中的對應月份日變化特征可以看出，節(jié)假日與非節(jié)假日期間大氣顆粒物濃度變化規(guī)律存在較大差異，非節(jié)假日分時變化較為平緩，而節(jié)假日分時變化波動較大，且呈鋸齒狀波動，說明游客出行返程以及風景區(qū)游憩對縉云山大氣顆粒物產生了較大影響。

2.4.1 春節(jié)期間大氣顆粒物濃度

圖3 不同月份大氣顆粒物濃度的日變化特征

不同節(jié)假日高峰值的出現(xiàn)時刻也各有不同，春節(jié)大氣顆粒物濃度于節(jié)前一天24：00開始大幅升高，并顯示出一定的累積效應，并在節(jié)日第一天晚上 24：00 到達峰值 (PM10，139.00 μg/m3；PM2.5，119.2 μg/m3)。這與每年的春節(jié)，當地居民都會在春節(jié)期間集中燃放煙花爆竹有關。煙花爆竹的燃放可導致近地面空氣中顆粒物濃度明顯上升[25-26]?？N云山風景區(qū)屬于禁止燃放區(qū)域，所以春節(jié)期間夜晚短時間有較大幅度的上升主要受城區(qū)影響，這與劉姣姣等[27]提出的離主城煙花爆竹燃放點較遠的縉云山背景測點顆粒物濃度則未出現(xiàn)明顯變化結果不一致，這一方面是因為該研究監(jiān)測時間為2010-2014年，縉云山作為主城空氣對照點，早年污染較小的情況下受到的影響更小。另一方面原因是污染物擴散需要一定時間，縉云山對照點遠離城區(qū)有一定的滯后性，城區(qū)高峰期出現(xiàn)后一段時間縉云山監(jiān)測點大氣顆粒物濃度才會大幅升高，導致城區(qū)高峰期間對比縉云山監(jiān)測點并無明顯變化。

圖4 節(jié)假日期間大氣顆粒物日變化特征

2.4.2 清明節(jié)大氣顆粒物濃度

清明節(jié)前日大氣顆粒物濃度變化明顯，節(jié)中的PM2.5和 PM10平均值分別是 32.92 μg/m3、41.05 μg/m3(圖 3)，分別是節(jié)前/節(jié)后的 1.48、1.3 倍，大氣顆粒物濃度在節(jié)前一天迅速升高，節(jié)后一天又快速降低。清明節(jié)期間大氣顆粒物濃度日變化明顯，從凌晨 2：00 的 最 低 值 (PM10，19.12 μg/m3；PM2.5，55.2 μg/m3)逐漸攀升，17：00 開始達到峰值(PM10，42.67 μg/m3；PM2.5，52.86 μg/m3)并一直持續(xù)到23：00后逐漸回落，清明節(jié)三天全日出現(xiàn)了明顯的積累效應。主要是由于清明節(jié)是我國的傳統(tǒng)節(jié)日，從2008年開始，每年的清明節(jié)有3天小長假，大部分市民習慣以燒紙、香燭焚燒、放鞭炮等方式寄托對已故親人的哀思，這些過程中會產生多種空氣污染物并且容易出現(xiàn)累計效應[28]，而縉云山風景區(qū)內有多個公墓，且景區(qū)內有多個寺廟，清明期間景區(qū)內祭祀活動頻繁，城區(qū)內諸如燒紙、香燭焚燒等祭祀活動較少，證明清明期間午后大氣顆粒物大幅上升污染源主要來自風景區(qū)內和周邊郊區(qū)。

2.4.3 勞動節(jié)、國慶節(jié)大氣顆粒物濃度

勞動節(jié)與非節(jié)假日變化趨勢較為接近但變化幅度更大，縉云山勞動節(jié)前的PM2.5和PM10均濃度分別為 15.66 μg/m3和 11.00 μg/m3，而節(jié)中 PM2.5和 PM10平均值則分別上升至 41.00 μg/m3和21.33 μg/m3，節(jié)后 PM2.5和 PM10逐步回落至26.33 μg/m3和 17.00 μg/m3。這與縉云山游客出行、游憩以及返程規(guī)律基本一致。國慶節(jié)期間空氣質量較好且整體變化較為平緩，節(jié)前一天大氣顆粒物濃度逐步上升至節(jié)中第二天出現(xiàn)峰值(PM10，47.12 μg/m3；PM2.5，32.21 μg/m3)，隨后逐步降低再至節(jié)后緩慢上升。國慶節(jié)期間日變化相較其他節(jié)日更為平緩，但自下午15：00-18：00出現(xiàn)高峰，比勞動期間的高峰期提前2 h，結合中國氣象數據網提供的國慶節(jié)的降雨情況，這可能與國慶節(jié)期間連續(xù)降雨導致游客返程高峰提前有關。

3 結論與討論

3.1 結論

(1)對縉云山的研究結果顯示，風景區(qū)內整體大氣顆粒物濃度均低于II級排放標準。然而，自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)屬于環(huán)境空氣質量功能區(qū)中的一類區(qū)[29]，對照本次測量數據表明，縉云山風景區(qū)雖然空氣相較城市空氣質量處于較好水平，但PM2.5和PM10分別超過一類區(qū)標準21.7%和128%，縉云山風景區(qū)空氣質量仍需改善。且研究顯示，縉云山大氣顆粒物濃度變化存在顯著的季節(jié)變化規(guī)律，季節(jié)變化規(guī)律為冬季(PM10，101.14 μg/m3；PM2.5，71.22 μg/m3)＞ 春 季 (PM10，65.78 μg/m3；PM2.5，71.22 μg/m3)＞ 秋 季 (PM10，56.25 μg/m3；PM2.5，34.52 μg/m3)＞ 夏 季 (PM10，50.45 μg/m3；PM2.5，28.18 μg/m3)。

(2)縉云山風景區(qū)作為典型的環(huán)城山岳型風景區(qū)，與城區(qū)地域基本形成了“景城一體”的關系。監(jiān)測顯示，縉云山多個月份日變化出現(xiàn)典型的“雙峰型”特征，證明受城區(qū)大氣顆粒物影響較大，但高峰期滯后2-3 h，且在1-2月、5-9月和12月的PM2.5濃度以及6月的PM10濃度出現(xiàn)明顯“單峰型”日變化，證明縉云山由于森林植被覆蓋度高、氣候變化等原因對城區(qū)擴散污染物有一定削減、再分配等調控作用，縉云山風景區(qū)依然是近郊避霾旅游的理想選擇。

(3)縉云山風景區(qū)大氣顆粒物變化存在明顯的“假日效應”。相關數據顯示，春節(jié)、清明節(jié)、勞動節(jié)、國慶節(jié)期間的大氣顆粒物濃度均大于非假期，相比節(jié)假日前后，PM10的增幅分別為5%、30%、95%、22%，PM2.5的增幅分別為 3%、48%、96%、33%，說明大氣顆粒物濃度與游客游覽活動關系密切 。 污 染 程 度 春 節(jié) (PM10，60.43 μg/m3；PM2.5，46.71 μg/m3)＞清明節(jié)(PM10，32.92 μg/m3；PM2.5，41.05 μg/m3)＞勞動節(jié)(PM10，27.67 μg/m3；PM2.5，18.44 μg/m3)＞國慶節(jié)(PM10，20.14 μg/m3；PM2.5，12 μg/m3)，不同節(jié)假日期間的日變化特征也明顯不同，春節(jié)和清明日變化幅度最大，主要原因分別是春節(jié)燃放煙花爆竹和清明祭祀燒紙焚香過程造成空氣污染加重。其中春節(jié)的污染源主要來自風景區(qū)外部，清明節(jié)污染源來自景區(qū)內部及周邊郊區(qū)。

3.2 討論

管理者在景區(qū)建設過程中，應將大氣顆粒物實時數據置入智慧旅游系統(tǒng)，為在游客高峰期和高顆粒物濃度期間控制游客量，保護風景區(qū)環(huán)境提供依據。景區(qū)管理過程中應呼吁社會進一步限制煙花爆竹的燃放、在景區(qū)內部寺廟、道觀、公墓等焚香燒紙頻繁區(qū)域倡導低碳環(huán)保的禮佛、拜神、祭祀活動。景區(qū)引導旅客游覽過程中，提醒游客節(jié)假日期間最佳游覽期為假期中間日，盡量避免在高顆粒物濃度期間游覽景區(qū)。周邊居民日常在景區(qū)內進行晨練、爬山等休閑游憩活動應盡量選擇空氣質量較高的時間段前往，避免峰值時間段。

因條件限制，僅對2017年1月-2017年12月縉云山國網監(jiān)測點數據分時數據進行了監(jiān)測采集，然而影響風景區(qū)大氣顆粒物濃度變化的影響因素很多，本次研究并未對森林植被、氣象條件、顆粒物排放源等進行深入分析，也未針對游客游覽規(guī)律進行多點長期監(jiān)測，今后還有待在該方面開展進一步研究。