寶雞金渭湖濕地小氣候效應(yīng)初探

霍軒琳 王毅勇 唐甜甜

摘要： ?以寶雞市金渭湖濕地為研究對象，在金渭湖攔河閘橋附近進(jìn)行氣象及大氣顆粒物觀測，將攔河閘橋看作濕區(qū)，公路旁看作干區(qū)，對比分析濕地小氣候特征的結(jié)果表明：寶雞市金渭湖濕地具有明顯的降溫增濕作用，距離濕區(qū)越遠(yuǎn)，溫度越高，相對濕度越低;冬季的相對濕度大于夏季，冬夏季的濕區(qū)溫度始終低于干區(qū)，干濕兩區(qū)的溫度和相對濕度的日變化規(guī)律基本一致;濕區(qū)的PM2.5質(zhì)量濃度小于干區(qū)，最多可小47%，表明金渭湖濕地對局地大氣環(huán)境中的細(xì)顆粒物質(zhì)量濃度具有顯著削減作用。

關(guān)鍵詞： ?金渭湖濕地; ?小氣候; ?PM2.5質(zhì)量濃度

中圖分類號： ? S 161. 3 + 2 ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼： ? A ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1001 - 9499（2020）02 - 0055 - 04

濕地作為獨(dú)特的生態(tài)系統(tǒng)，在涵養(yǎng)水源、保持生物多樣性、調(diào)節(jié)區(qū)域小氣候及控制碳循環(huán)等方面具有重要的意義[ 1 ]。城市濕地在調(diào)節(jié)城市小氣候、緩解城市熱島效應(yīng)、降低大氣顆粒物濃度方面的作用尤為顯著[ 2 - 3 ]。

寶雞市位于關(guān)中平原的西部，是關(guān)天經(jīng)濟(jì)區(qū)副中心城市。地勢南高北低，中間是渭河谷地，地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜，東、南、西、北、中的地貌差異很大，因而氣候的垂直差異明顯，氣象災(zāi)害頻繁。寶雞市屬于中緯度暖溫帶半濕潤氣候，全年氣候變化受東亞季風(fēng)影響，干濕交替，四季分明。春季溫暖多雨、夏季炎熱多雨、秋季降溫迅速，冬季寒冷干燥[ 4 ]。區(qū)域主導(dǎo)風(fēng)向?yàn)闁|風(fēng)，山谷風(fēng)特征明顯[ 5 ]。據(jù)全國第二次濕地調(diào)查資料顯示，寶雞市濕地面積達(dá)3.6萬hm2，其中位于中心城區(qū)的金渭湖濕地是由渭河攔河閘工程下閘蓄水所形成的人工淺水濕地。蓄水后正常景觀水位為583.5 m，回水長度1.65 km、面積140萬m2。金渭湖濕地屬于河流型人工濕地水面，蓄水情況受到攔河閘運(yùn)行方式的影響[ 7 ]，攔河閘雍高水位之后，河流流速緩慢，滯留時間較長。金渭湖濕地具有重要的研究價值，主要功能是配合城市生態(tài)環(huán)境建設(shè)，營造城市水域景觀。本文通過對金渭湖濕地攔河閘橋與周圍道路冬夏季的溫度、相對濕度和大氣顆粒物觀測對比，并分析其降溫增濕和削減大氣顆粒物的作用[ 8 - 9 ]，為深入探討該濕地生態(tài)功能以及評價人工濕地改善小氣候能力提供研究案例。

1 觀測采樣地點(diǎn)及時間

本研究觀測地點(diǎn)位于寶雞市金渭湖濕地攔河閘橋上（圖1），觀測試驗(yàn)在攔河閘橋上從中心位置到城區(qū)道路方向，間距160 m布點(diǎn)，A觀測點(diǎn)是金渭湖橫截面攔河閘橋中心位置，B觀測點(diǎn)是攔河閘橋中心位置到攔河閘橋邊1/2位置，C觀測點(diǎn)為攔河閘橋邊的觀測點(diǎn)，D為公路旁的觀測點(diǎn)。觀測點(diǎn)A、B、C位于人工濕地中，可視為濕區(qū)，觀測點(diǎn)D位于公路邊可視為干區(qū)。冬、夏季分別于2018年12月30日和2019年7月6日開始觀測;觀測時間：冬季為11～18時，夏季為11～19時;觀測間隔時間為1 h，連續(xù)觀測2 天時間。

2 觀測采樣項(xiàng)目及儀器與方法

2. 1 風(fēng)速、氣溫和相對濕度要素觀測

采用FYTH-1便攜式數(shù)字溫濕度儀測量氣溫和相對濕度，測量范圍為-30 ℃～+50 ℃、（0～100）%，測量精度為±0.5 ℃，尺寸為190 mm×73 mm×30 mm，重量為0.55 kg;風(fēng)速采用FYF-1便攜式測風(fēng)儀測量，測量范圍為0～30 m/s，起動風(fēng)速為0.8 m/s，測量精度為±（0.3 + 0.03 v）m/s（v為實(shí)際風(fēng)速）。

2. 2 大氣顆粒物質(zhì)量濃度采樣觀測

采用武漢智能中流量空氣總懸浮微粒采樣器TH-150AⅡ型測量大氣顆粒物質(zhì)量濃度，流量范圍為80～130 L/min，流量準(zhǔn)確度為±2.5%，流量穩(wěn)定性為±3%，采樣流量為100 L/min[ 10 ]。所有樣品均采用石英纖維濾膜（WhatmanQM/A）收集，濾膜使用之前于450 ℃馬沸爐中灼燒6 h，以去除可能存在的有機(jī)污染物。采樣后濾膜保存于冰箱，要求溫度為-20 ℃。

PM2.5的質(zhì)量濃度計算[ 11 ]：設(shè)采樣氣體體積為Q，終端濾膜增加質(zhì)量為Δm0，PM2.5沖擊板濾膜增加質(zhì)量為Δm1，則PM2.5的質(zhì)量濃度（C（PM2.5））計算公式為

3 結(jié)果與分析

3. 1 金渭湖濕地小氣候效應(yīng)

3. 1. 1 不同觀測點(diǎn)冬夏季的溫度、相對濕度對比

冬季觀測期間有零星小雪，夏季觀測期間天氣狀況良好。冬季得到16組數(shù)據(jù)，夏季得到18組數(shù)據(jù)。分別統(tǒng)計冬、夏季各觀測點(diǎn)的平均溫度和平均相對濕度（表1），進(jìn)行對比分析可知：冬季觀測點(diǎn)B、C、D比觀測點(diǎn)A溫度分別高0.038 ℃、0.101 ℃、0.488 ℃;夏季觀測點(diǎn)B與A的溫度相同，C、D比A的溫度分別高0.122 ℃、0.355 ℃，表明濕區(qū)溫度明顯低于干區(qū)溫度，距離濕地中心越遠(yuǎn)，溫度升高的幅度越大。這是因?yàn)樗w的比熱容較大，故水體及其上空的溫度上升緩慢。相對濕度的變化與溫度相反，冬季觀測點(diǎn)B、C、D比A的相對濕度分別降低0.737%、0.875%、2.563%;夏季觀測點(diǎn)A、B、C的相對濕度依次降低，C比A下降2.033%;D比C略高，但比A低了1.766%?？紤]到公路旁行道樹及灌木等植物正在生長的季節(jié)，氣溫較高，其蒸騰作用將大量水分輸送到空中，使得觀測點(diǎn)D點(diǎn)的相對濕度略高于C?？傮w上，濕區(qū)相對濕度高于干區(qū)，距離濕地越近，空氣濕度越大。冬夏季各觀測點(diǎn)的溫度、濕度分布反映出金渭湖濕地具有明顯的降溫增濕作用。A、B、C、D 4個觀測點(diǎn)冬季的相對濕度比夏季分別增加9.403%、9.699%、10.561%、8.606 %，這是由于冬季觀測期間有小雪，使得相對濕度較高。夏季觀測當(dāng)天，風(fēng)向?yàn)闁|南，冬季觀測當(dāng)天，風(fēng)向?yàn)槲鞅薄８鳒y量點(diǎn)間風(fēng)速差異較大，干濕區(qū)風(fēng)速沒有明顯規(guī)律，因此未做深入分析。

[11] 唐曉明， ?崔麗娟， ?趙欣勝， ?等. ?北京市濕地削減大氣細(xì)顆粒物PM2.5功能[J]. ?生態(tài)學(xué)雜志， ?2015， ?34（10）： ?2 807 - 2 813.

[12] 聶曉， ?王毅勇. ?沼澤濕地局地小氣候“冷濕島”效應(yīng)[J]. ?生態(tài)與農(nóng)村環(huán)境學(xué)報， ?2010， ?26（2）： ?189 - 192.

[13] 周林飛， ?高宇龍， ?黨連雙， ?等. ?石佛寺人工濕地對周圍氣候的影響[J]. ?沈陽農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報， ?2014， ?45（5）： ?584 - 591.

第1作者簡介： ?霍軒琳（1998-）， ?女， ?大學(xué)本科， ?主要從事濕地變化和環(huán)境效應(yīng)研究。

通訊作者： ?王毅勇（1966-）， ?男， ?博士， ?教授， ?主要從事氣候變化、 ?濕地保護(hù)和恢復(fù)、 ?環(huán)境監(jiān)測方面的研究。

收稿日期： 2020 - 01 - 11

（責(zé)任編輯： ? 李 丹）

Abstract The Jinwei Lake wetland in Baoji City was selected as the research object， and meteorological observation and atmospheric particulate matter observation were conducted near the Jinwei Lake sluice bridge. The sluice bridge was regarded as a wet area， and the roadside was regarded as a dry area. Wetland microclimate characteristics were compared and analyzed. The results show that the Jinwei Lake wetland in Baoji City has a significant cooling and humidifying effect. The farther away from the wet area， the higher the temperature， and the lower the relative humidity; the relative humidity in winter is greater than that in summer， and the temperature in wet areas in winter and summer is always lower than in dry and wet areas. It is basically consistent with the daily variation of temperature and relative humidity in the dry area. Wetlands contribute to the stability of the large temperature and humidity in the area. The PM2.5 mass concentration in the wet area is less than that in the dry area and can be up to 47% lower， indicating that the Jinwei Lake wetland is relatively local. The mass concentration of fine particles in the atmospheric environment has a significant reduction effect.

Key words Jinwei Lake Wetland; ?Microclimate; ?PM2.5 Concentration