張掖市城市道路林帶對(duì)PM2.5的削減作用

曾萬(wàn)祺張純曦張娟

(1.甘肅省祁連山水源涵養(yǎng)林研究院，甘肅 張掖 734000；2.張掖市林業(yè)科學(xué)研究院，甘肅 張掖 734000)

環(huán)境問(wèn)題一直制約著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展，PM2.5作為大氣污染物的主要來(lái)源，其粒徑小，可直接呼吸入肺，成為危害健康的殺手。眾多研究表明，利用城市綠地削減PM2.5已成為城市突破十面“霾”伏最有效的生態(tài)學(xué)處理方式[1]。Nowak等[2]通過(guò)構(gòu)建模型測(cè)算指出，樹(shù)木每年可削減4.7～64.5tPM2.5。袁楚陽(yáng)[3]研究表明，以“灌-草”和“喬-灌-草”為主的植物配置方式對(duì)PM2.5等顆粒物的削減率高且削減效果穩(wěn)定。陳小平等[4]研究表明，林帶郁閉度在75%～90%、疏密度在10%～20%時(shí)，對(duì)大氣顆粒物的削減效果最佳。顧康康等[5]研究表明，城市道路林帶隨著林帶寬度的增加，對(duì)顆粒物的削減作用更突出。春夏季林緣到林帶內(nèi)PM2.5濃度呈遞增趨勢(shì)，秋冬季PM2.5在25～30m處濃度值低于林緣處[6]。也有部分研究關(guān)注道路綠地、居住小區(qū)綠地、公園綠地對(duì)大氣顆粒物的削減作用，其中，史曉麗[7]對(duì)北京行道樹(shù)滯塵效益的探究中有結(jié)論表示植物的滯塵量道路>校園；李海梅等[8]以杭州市常見(jiàn)的5種植物為研究對(duì)象，在工業(yè)區(qū)、交通去和清潔區(qū)對(duì)照采樣研究發(fā)現(xiàn)植物對(duì)PM2.5的滯留能力工業(yè)區(qū)>交通去>清潔區(qū)。綜合眾多學(xué)者的研究發(fā)現(xiàn)，植物對(duì)PM2.5的削減能力受植物種類(lèi)、結(jié)構(gòu)、面積和寬度的影響。林帶對(duì)PM2.5的削減效果因林帶配置結(jié)構(gòu)等的不同，最佳削減寬度也存在差異。

1 研究方法

1.1 數(shù)據(jù)采集

PM2.5濃度采集分季節(jié)進(jìn)行，每個(gè)季節(jié)選擇天氣晴朗，無(wú)風(fēng)或者微風(fēng)天，采用BR-HOl-1210顆粒物監(jiān)測(cè)儀器，以路緣0m距離為起點(diǎn)，向林內(nèi)3m、10m、20m、30m、50m處6個(gè)觀測(cè)點(diǎn)同步觀測(cè)3d，手持顆粒物監(jiān)測(cè)儀器布設(shè)在距離地面1.5m處(成人呼吸高度)連續(xù)觀測(cè)3min，每1min記錄1次數(shù)據(jù)作為重復(fù)。

1.2 數(shù)據(jù)處理

數(shù)據(jù)借助于SPSS 19.0進(jìn)行單因素方差分析，采用最小顯著性差異法(LSD)進(jìn)行多重比較，圖形借助Origin 9.1繪制。

削減率公式：

W(%)=(C0-Cn)/C0×100%[9]

式中，W為削減率；C0為道路林帶0m處PM2.5濃度值；Cn為道路林帶n m處PM2.5濃度值。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同水平梯度林帶削減PM2.5差異

如表1所示，4月林帶對(duì)PM2.5的削減率在10m處最小，50m處削減率最大，為4.73%，與其它梯度差異顯著。7月林帶對(duì)PM2.5的削減在50m處與其它梯度差異性顯著，削減率為5.42%。10月，林帶對(duì)PM2.5的削減率在0m、3m為負(fù)削減之外，其它梯度削減率均為正，其中50m處削減率最大，為1.61%，與其它正削減的梯度上差異性不顯著。12月林帶對(duì)PM2.5的削減除在50m處為正削減之外，在其它梯度均為負(fù)削減，但是除與10m梯度外，在0.05水平上與其它梯度差異性不是很顯著。

表1 不同采樣距離林帶內(nèi)PM2.5削減率差異性

2.2 不同功能區(qū)林帶對(duì)PM2.5的消減作用分析

城市不同功能區(qū)道路林帶對(duì)PM2.5的削減率變幅在-14.29%～12.49%。商業(yè)區(qū)和空地對(duì)照道路林帶對(duì)PM2.5的削減率多為正；住宅區(qū)道路林帶對(duì)PM2.5的削減率在30m和50m處為正，其它寬度處為負(fù)；城郊區(qū)林帶對(duì)PM2.5的削減均為負(fù)。不同功能區(qū)道路林帶對(duì)PM2.5的削減率總體，如圖1所示，表現(xiàn)為城郊區(qū)>空地>住宅區(qū)>商業(yè)區(qū)。

表2 不同功能區(qū)道路林帶對(duì)PM2.5的削減率比較

3 討論

道路林帶對(duì)PM2.5的削減，在不同季節(jié)表現(xiàn)出來(lái)的削減有效寬度不同?？赡苁且?yàn)槎玖謳?shù)木進(jìn)入冬季休眠期，植物的生理活動(dòng)較弱，加上樹(shù)木落葉，林帶的郁閉度下降，林分的疏透性較強(qiáng)，滯留能力降低，因此隨PM2.5削減的有效寬度增大。春夏秋季采樣時(shí)快速路林帶植物處于生長(zhǎng)期，夏季植物生長(zhǎng)旺盛，這3個(gè)季節(jié)林帶內(nèi)植物郁閉度和密度在逐漸擴(kuò)大或者最大，植物生理活動(dòng)開(kāi)始增強(qiáng)或者較強(qiáng)，對(duì)大氣中PM2.5的吸附和截留作用強(qiáng)，因此林帶對(duì)PM2.5的削減率較高。

道路綠地對(duì)PM2.5的削減效率受城市功能區(qū)的影響?？盏匾蛉藶榛顒?dòng)較少，對(duì)道路綠地植物的覆蓋度及其生物多樣性的影響小，因此滯塵的特征明顯，滯塵作用在50m梯度上最好，與王月榮[10]滯塵在20～30m梯度上最好的結(jié)論不相同，可能是因?yàn)椴蓸拥攸c(diǎn)以及采樣時(shí)間不一樣的原因。商業(yè)區(qū)、住宅區(qū)等屬于人口集中區(qū)，靠近道路的林帶受干擾水平較高，一定條件下限制了個(gè)體較高大草本植物的生長(zhǎng)，林帶植物群落多樣性和蓋度距道路越近變異越大[11]，因此對(duì)于PM2.5的削減能力降低。林帶對(duì)PM2.5的削減率呈現(xiàn)出在水平梯度上的不規(guī)律性，但不同功能區(qū)均在50m處削減率最大。

4 結(jié)論

林帶對(duì)PM2.5的削減在不同水平梯度的表現(xiàn)特征需分季節(jié)討論。4月，林帶對(duì)PM2.5的削減率30～50m效果明顯；7月，削減率在50m處差異顯著；10月，削減率在20～50m處均為正；12月，削減率只在50m處為正。

快速路林帶不同功能區(qū)內(nèi)PM2.5的污染水平總的表現(xiàn)為商業(yè)區(qū)>居住區(qū)>城郊去。寬度上，商業(yè)區(qū)和城郊區(qū)在30～50m處削減效果好，住宅區(qū)在50m處削減效果良好，因此，應(yīng)結(jié)合城市功能區(qū)去配置林帶寬度，以發(fā)揮最佳滯塵效果。