光和噪聲污染脅迫下城市生態(tài)斑塊鳥類風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

郝慶麗,任卓菲,劉 剛,*,王立雄,于 娟,郁澤君

1 天津大學(xué)建筑學(xué)院, 天津 300072

2 天津市建筑物理環(huán)境與生態(tài)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室, 天津 300072

人類活動(dòng)產(chǎn)生的光污染和噪聲污染快速增長(zhǎng)、擴(kuò)張,侵入鳥類生存和發(fā)展的生態(tài)斑塊,改變其賴以生存的自然光、聲環(huán)境[1—2]。研究表明,光、聲污染脅迫可以通過改變鳥類對(duì)環(huán)境的感知進(jìn)而影響鳥類行為和生理[3]。鳥類基于自然光進(jìn)化出復(fù)雜、互補(bǔ)的光感知系統(tǒng)和磁場(chǎng)感知系統(tǒng)[4—5]。人工光會(huì)影響鳥類光和磁場(chǎng)感知系統(tǒng),進(jìn)而改變鳥類生理節(jié)律[6—7]、基因表達(dá)[8]、激素分泌[9]、能量代謝[10]等方面。另一方面,鳥類的聽覺與鳴叫行為密切相關(guān),正常的聽覺輸入對(duì)于鳥類鳴叫正常水平的維持至關(guān)重要[11]。交通噪聲會(huì)損害鳥類聽覺信號(hào)感知,改變鳥類鳴聲特性(振幅和頻率),從而破壞鳥類交流能力[12]以及覓食或躲避掠食者的能力[13],影響鳥類生理和繁殖行為[14],造成鳥類棲息地喪失或破碎[15],降低鳥類種群密度和物種豐度[16]。人工光和交通噪聲或?qū)㈦S城市擴(kuò)張而繼續(xù)蔓延,對(duì)鳥類的影響也會(huì)不斷擴(kuò)大。因此,評(píng)價(jià)光污染和噪聲污染造成鳥類生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)是必要而迫切的。

在光污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究領(lǐng)域,對(duì)微觀的鳥種“光刺激-行為反應(yīng)”的定量化實(shí)驗(yàn)和宏觀的光污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)兩方面均有一定研究。在鳥類光刺激實(shí)驗(yàn)研究方面,國(guó)內(nèi)外學(xué)者獲得了鳥類行為和光環(huán)境特性(光譜、光照強(qiáng)度等)之間的定量化規(guī)律[17]。Poot等[18]研究發(fā)現(xiàn),夜間遷徙的鳥類依賴于藍(lán)光和綠光定向,而容易被紅光誘陷；Evans[19]和Zhao等[20]研究表明,藍(lán)光、綠光會(huì)對(duì)鳥類飛行產(chǎn)生風(fēng)險(xiǎn)。Wolfgang Wiltschko等[21]研究發(fā)現(xiàn),565 nm綠光輻照度達(dá)到15 mW/m2時(shí),澳大利亞繡眼鳥在該光照的影響下遷徙方向發(fā)生變化。Raap等[7]研究表明1.6 lx LED照明會(huì)改變雌性大山雀的睡眠節(jié)律。但目前,鳥類“光刺激-行為反應(yīng)”實(shí)驗(yàn)中光環(huán)境的評(píng)價(jià)指標(biāo)與宏觀夜光遙感數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)指標(biāo)不一致；同時(shí),實(shí)驗(yàn)光環(huán)境與真實(shí)夜間光環(huán)境的光譜能量分布存在差異,故實(shí)驗(yàn)研究結(jié)論難以全面反映城市環(huán)境中鳥類受到人工光的影響。在宏觀光污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)方面,夜光遙感為大范圍評(píng)估光污染的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)提供了可能。Horton等[22]結(jié)合VIIRS/DNB夜光數(shù)據(jù)和雷達(dá)監(jiān)測(cè)的候鳥飛行數(shù)量,研究了美國(guó)候鳥每年暴露在光污染下最多的位置和時(shí)間；Xue等[23]利用Jilin 1- 3B夜光數(shù)據(jù)結(jié)合模擬獲得的鳥類活動(dòng)區(qū)域分布圖,通過自然斷點(diǎn)法推測(cè)了鳥類活動(dòng)區(qū)域的光污染等級(jí)。然而,上述光污染評(píng)價(jià)研究未與鳥類敏感響應(yīng)特征建立直接關(guān)系,采用自然斷點(diǎn)法的城市區(qū)域光污染等級(jí)劃分未必能反映鳥類面臨的光污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)程度。

在聲污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)領(lǐng)域,道路噪聲對(duì)鳥類影響機(jī)理及宏觀的聲環(huán)境評(píng)價(jià)均有研究。已有學(xué)者通過研究獲得了鳥類敏感的聲壓級(jí)閾值范圍,多項(xiàng)研究表明,超過45 dBA SPL(re 20 μPa)的交通噪音會(huì)改變鳥類鳴聲特征、繁殖、應(yīng)激激素水平和物種豐富度[14]。另有研究表明,不同鳥類對(duì)于環(huán)境的聲壓級(jí)偏好各不相同[24],因此需要針對(duì)本土典型鳥種開展噪聲敏感基礎(chǔ)機(jī)理研究。同時(shí),城市環(huán)境中道路噪聲分布復(fù)雜,僅有鳥類敏感聲壓級(jí)閾值還不能直觀評(píng)價(jià)城市內(nèi)交通噪聲對(duì)鳥類造成的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。在宏觀的聲環(huán)境評(píng)價(jià)研究方面,已有學(xué)者開展城市區(qū)域尺度的聲環(huán)境評(píng)價(jià)研究。Wang等[25]提出了基于空間細(xì)分的波束跟蹤法來模擬和評(píng)估城市建筑噪聲；Gao等[26]通過現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)和仿真模擬,探究了快速檢測(cè)城市噪聲、評(píng)價(jià)降噪效果的方法；Aumond等[27]基于克里格法的空間插值方法,利用城市區(qū)域聲壓級(jí)測(cè)量值繪制了聲環(huán)境插值地圖。上述研究主要通過實(shí)測(cè)、模擬和預(yù)測(cè)獲得城市局部區(qū)域的聲環(huán)境分布,其中模擬是可便捷獲取噪聲分布的方法,但是模擬結(jié)果缺乏空間信息及數(shù)值信息。此外,與光污染類似,研究?jī)H定性地評(píng)價(jià)了聲環(huán)境的分布或噪聲改造情況,但聲環(huán)境分布情況無法體現(xiàn)城市噪聲對(duì)鳥類形成的實(shí)際風(fēng)險(xiǎn)。

完善的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)需要構(gòu)建完整的技術(shù)鏈條[28],針對(duì)光污染和噪聲污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)領(lǐng)域存在的不足,本文搭建了全鏈條研究方法:探究微觀層面光、聲污染脅迫下鳥類生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)閾值,同時(shí)獲取宏觀光、聲污染分布數(shù)據(jù)；將微觀風(fēng)險(xiǎn)閾值和宏觀污染分布數(shù)據(jù)聯(lián)合,開展生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)；搭建生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)平臺(tái)并進(jìn)行生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)可視化展現(xiàn)。具體而言,在微觀層面,本文探究了光污染對(duì)鳥類寤寐節(jié)律及聲污染對(duì)鳥類退避行為的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)閾值；由于鳥類所處的真實(shí)環(huán)境中,人工光多以混合光的形式長(zhǎng)期穩(wěn)定存在,因此本文光污染風(fēng)險(xiǎn)研究圍繞混合光對(duì)鳥類造成的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行評(píng)價(jià)。本文建立的全鏈條研究方法可為城市光、聲污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的快速診斷、評(píng)價(jià)及防控提供方法支撐。

1 研究方法

開展環(huán)境污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)研究的首要條件是獲取兩類數(shù)據(jù),即典型受體的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)閾值和環(huán)境污染空間分布數(shù)據(jù)。前者主要來自污染源刺激實(shí)驗(yàn)獲得的典型受體風(fēng)險(xiǎn)閾值,后者來自于實(shí)測(cè)、建模、遙感等方式。

1.1 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)閾值量化

1.1.1光污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)閾值量化

本文探究了混合光影響黃雀和栗鹀寤寐節(jié)律的光強(qiáng)風(fēng)險(xiǎn)閾值。團(tuán)隊(duì)前期基于規(guī)范化實(shí)驗(yàn)方法,采用常規(guī)LED混合光及五種單色光(包括紫光、藍(lán)光、綠光、黃光和橙紅光)作為實(shí)驗(yàn)光源,以輻照度作為實(shí)驗(yàn)光強(qiáng)的衡量指標(biāo),選取入睡時(shí)刻、清醒時(shí)刻、睡眠時(shí)長(zhǎng)及驚醒率作為鳥類寤寐節(jié)律觀測(cè)指標(biāo),開展人工光干擾下鳥類寤寐節(jié)律實(shí)驗(yàn)研究[29]。本文通過總結(jié)該實(shí)驗(yàn)結(jié)果,發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律。對(duì)黃雀而言,5 mW/m2人工光推遲入睡時(shí)刻、提前清醒時(shí)刻及縮短睡眠時(shí)長(zhǎng)均超過1 h,并顯著提升驚醒率；當(dāng)人工光從較低輻照度升至5 mW/m2時(shí),四項(xiàng)寤寐節(jié)律觀測(cè)指標(biāo)變化顯著,而隨著輻照度繼續(xù)增大,觀測(cè)指標(biāo)變化趨勢(shì)減緩。對(duì)栗鹀而言,10 mW/m2人工光推遲入睡時(shí)刻、縮短睡眠時(shí)長(zhǎng)均超過1 h,且推遲清醒時(shí)刻,與較低輻照度人工光提前清醒時(shí)刻的現(xiàn)象形成鮮明對(duì)比。通過對(duì)比不同輻照度下六種光色對(duì)鳥類寤寐節(jié)律觀測(cè)指標(biāo)的綜合影響程度,本文初步確定黃雀和栗鹀的人工光輻照度風(fēng)險(xiǎn)閾值分別為5 mW/m2和10 mW/m2。

1.1.2室外夜間光污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)閾值轉(zhuǎn)換

實(shí)驗(yàn)場(chǎng)景難以還原復(fù)雜的室外夜間光環(huán)境光譜分布,且實(shí)驗(yàn)研究常采用的光環(huán)境評(píng)價(jià)指標(biāo)(照度、輻照度)與宏觀夜光遙感數(shù)據(jù)的評(píng)價(jià)指標(biāo)(輻亮度)不一致,因此本文提出根據(jù)特定鳥種輻照度風(fēng)險(xiǎn)閾值估算符合研究區(qū)域混合光光譜能量分布的輻亮度風(fēng)險(xiǎn)閾值的方法,具體如下:

(1)開展實(shí)驗(yàn)室單色光輻亮度定標(biāo)。因研究團(tuán)隊(duì)前期開展的光刺激實(shí)驗(yàn)獲得的鳥類風(fēng)險(xiǎn)指標(biāo)為輻照度(mW/m2),而可用于大范圍生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)的夜光遙感影像單位是經(jīng)輻射校正后的輻亮度(nW cm-2sr-1)。若想利用夜光遙感影像進(jìn)行大范圍光污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),則需要通過光強(qiáng)定標(biāo)將實(shí)驗(yàn)獲得的輻照度閾值轉(zhuǎn)換為輻亮度閾值。本文采用峰值波段位置精準(zhǔn)、于可見光范圍內(nèi)分布較為均勻的六種定制單色光,包括藍(lán)色光(448 nm)、青色光(501 nm)、黃綠色光(542—554 nm)、琥珀色光(594 nm)、橙紅色光(618 nm)、紅色光(660 nm)。實(shí)驗(yàn)人員將六種單色光置于標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)箱裝置內(nèi)形成人工光環(huán)境,使用拓普康SR- 3AR分光輻射度計(jì),分別測(cè)量了六種單色光工況下實(shí)驗(yàn)鳥站立平面輻照度為5 、10 mW/m2時(shí)對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)裝置底部漫反射表面的輻亮度。以10 mW/m2輻照度實(shí)驗(yàn)工況為例,各單光色光譜能量分布如圖1所示。

(2)確定研究區(qū)光環(huán)境光譜能量分布。通過調(diào)研發(fā)現(xiàn),道路照明、建筑照明、景觀照明是對(duì)夜間光環(huán)境影響較大的幾種照明類型。使用CL- 500A分光輻射照度計(jì)可以采集夜間光環(huán)境光譜能量分布,獲得典型光譜能量分布特征。

(3)劃分單色光代表波段。根據(jù)6種單色光光譜能量分布(圖1),以峰值波長(zhǎng)相鄰的兩種單色光光譜能量分布曲線交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng)為界,將可見光范圍(360—780 nm)分為6個(gè)波段,各波段中光譜輻照度高的單色光作為主光色,從而將單色光與代表波段一一對(duì)應(yīng)。以相鄰的藍(lán)色光和青色光為例,兩者的光譜能量分布曲線在473 nm處相交,且在波段360—473 nm內(nèi)藍(lán)色光的光譜輻照度高,因此確定藍(lán)色光所代表的藍(lán)色光波段為360—473 nm。同理,青色光代表波段為473 nm至青色光和黃綠色光光譜能量分布曲線交點(diǎn)對(duì)應(yīng)的波長(zhǎng),其他單色光代表波段范圍以此類推。

圖1 6種單色光光譜能量分布及峰值波長(zhǎng)

(4)確定真實(shí)光環(huán)境中各單色光波段具有的能量權(quán)重。權(quán)重系數(shù)是真實(shí)光環(huán)境光譜能量分布中,不同單色光所在波段范圍內(nèi)對(duì)應(yīng)的輻照度與真實(shí)光環(huán)境總輻照度的比值。

(5)估算符合真實(shí)光環(huán)境的輻亮度閾值。單色光權(quán)重系數(shù)乘以該單色光在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下輻照度閾值定標(biāo)對(duì)應(yīng)的輻亮度值,并求和,即可估算得符合真實(shí)光環(huán)境可見光波段的輻亮度閾值。

公式1總結(jié)了(4)、(5)的計(jì)算方法。

(1)

式中,n為單色光的個(gè)數(shù),第i個(gè)單色光代表波段范圍為ai-bi,I為測(cè)量的研究區(qū)域可見光波段真實(shí)光環(huán)境光譜輻照度,Ii為單色光i代表波段ai-bi在真實(shí)夜間光環(huán)境中的光譜輻照度,Ri為單色光i在實(shí)驗(yàn)室特定輻照度定標(biāo)的輻亮度,R為估算獲得的符合真實(shí)光環(huán)境的輻亮度閾值。

1.1.3噪聲污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)閾值量化

本文探究了道路噪聲影響畫眉鳥退避率的聲壓級(jí)風(fēng)險(xiǎn)閾值。畫眉鳥具有生性膽小、對(duì)噪聲敏感的特征,因此適宜作為典型物種開展實(shí)驗(yàn)室噪聲干擾實(shí)驗(yàn)。退避行為是鳥類受噪聲影響的典型反應(yīng)之一,以退避率作為量化指標(biāo)。研究定義某聲壓級(jí)下的退避率為該聲壓級(jí)下畫眉鳥退避數(shù)量除以實(shí)驗(yàn)鳥總數(shù)量的百分比。研究團(tuán)隊(duì)在條形實(shí)驗(yàn)室兩端播放野外采集的噪聲源,模擬野外道路噪聲環(huán)境,以畫眉鳥作為典型風(fēng)險(xiǎn)受體,觀察各聲壓級(jí)下畫眉鳥的分布情況,并以退避率作為因變量y,聲壓級(jí)作為自變量x,建立了一元回歸方程(公式2)[30]:

y=0.071x-4.452

(2)

1.2 環(huán)境地圖及污染風(fēng)險(xiǎn)地圖處理

1.2.1夜間光環(huán)境地圖及光污染風(fēng)險(xiǎn)地圖處理

夜間光環(huán)境地圖的來源主要有三種,實(shí)測(cè)光環(huán)境地圖、無人機(jī)航拍圖和夜光遙感影像。對(duì)于城市區(qū)域尺度光污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),夜光遙感影像更具有優(yōu)勢(shì)。本文中,光環(huán)境地圖來自Luojia 1-01衛(wèi)星(LJ1-01)和Jilin 1- 7B衛(wèi)星(JL1-07B)獲取的夜光遙感影像,兩者空間分辨率分別為130 m[31]和0.92 m[23]。其中,LJ1-01圖像來自湖北高分辨率地球觀測(cè)系統(tǒng)數(shù)據(jù)和應(yīng)用網(wǎng)絡(luò)(http://59.175.109.173:8888/app/login_zh.html,于2020年3月31日訪問),拍攝于2018年8月21日。JL1-07B夜光遙感影像拍攝于2020年4月9日。根據(jù)圖2所示流程,基于ArcGIS 10.2對(duì)兩種夜光遙感影像進(jìn)行了數(shù)據(jù)幾何糾正、輻射校正、中值濾波,并將WGS84基準(zhǔn)的通用橫軸墨卡托投影應(yīng)用于遙感圖像。通過一系列處理,獲得研究區(qū)域的夜間光環(huán)境地圖。

圖2 光環(huán)境地圖及光污染風(fēng)險(xiǎn)地圖處理流程

基于官方提供的輻射校正方法,使用公式(3)將LJ1-01圖像的DN值轉(zhuǎn)換為輻亮度。

R=DN3/2×10-10×w

(3)

式中,R為絕對(duì)輻射校正后的輻亮度(W cm-2sr-1),DN為像素的灰度值,w為帶寬[32]。為便于可視化表現(xiàn),下文所提及的輻亮度值單位多為nW cm-2sr-1。

對(duì)于JL1-07B夜光遙感影像,根據(jù)元數(shù)據(jù)中提供的方法對(duì)其單波段影像進(jìn)行輻射校正。灰度亮度計(jì)算方法見公式4:

R=0.2989×Red+0.5870×Green+0.1140×Blue

(4)

式中,Red、Green、Blue為經(jīng)過輻射校正后的JL1-07B單波段影像。

在光環(huán)境地圖的基礎(chǔ)上,以特定鳥種風(fēng)險(xiǎn)閾值作為分類值,利用ArcGIS重分類工具進(jìn)行重分類,將研究區(qū)域劃分為安全區(qū)和風(fēng)險(xiǎn)區(qū),獲得光污染風(fēng)險(xiǎn)地圖。

1.2.2聲環(huán)境地圖及噪聲污染風(fēng)險(xiǎn)地圖處理

交通噪聲現(xiàn)已成為噪聲污染的最顯著來源之一。因此,本文以交通噪聲作為主要噪聲源,通過噪聲環(huán)境模擬、實(shí)測(cè)聲壓級(jí)校核、ArcGIS數(shù)據(jù)處理獲得噪聲地圖,方法如下。

(1)實(shí)測(cè)校核的噪聲環(huán)境模擬

①噪聲聲壓級(jí)實(shí)測(cè):在研究區(qū)域的主要交通干路及支路設(shè)置監(jiān)測(cè)點(diǎn),使用聲級(jí)計(jì)測(cè)量聲壓級(jí),同時(shí)通過拍攝視頻獲取車流量信息,每測(cè)點(diǎn)測(cè)量10分鐘,取平均聲壓級(jí),并排除汽鳴聲等極端噪聲的干擾。每日分別在早高峰(7:00—8:00)、早平峰(9:00—10:00)、晚高峰(18:00—19:00)、晚平峰(21:00—22:00)四個(gè)時(shí)間段進(jìn)行監(jiān)測(cè)。通過上述操作,實(shí)測(cè)獲得不同時(shí)間段內(nèi)顯著噪聲源的聲壓級(jí)及車流量。

②聲環(huán)境仿真模擬:使用軟件SoundPLAN進(jìn)行研究區(qū)域建模和聲環(huán)境模擬。建?？紤]因素包括建筑形狀、高度及分布,道路表面材料、寬度及車流量,并設(shè)定研究區(qū)域中的林地、草地及水域,同時(shí)使用實(shí)測(cè)聲壓級(jí)對(duì)模擬數(shù)據(jù)進(jìn)行校核,最終輸出符合真實(shí)環(huán)境的聲環(huán)境模擬圖。

(2)聲環(huán)境地圖處理

由于模擬輸出的數(shù)據(jù)為RGB圖片,圖內(nèi)可直接讀取數(shù)據(jù)僅為R、G、B三個(gè)通道的灰度值,缺少空間及數(shù)值屬性。為解決這一問題,本文提出基于ArcGIS的聲環(huán)境模擬地圖處理技術(shù),將位置屬性及聲壓級(jí)數(shù)值屬性賦予聲環(huán)境仿真模擬圖像,生成聲環(huán)境地圖及噪聲污染風(fēng)險(xiǎn)地圖(圖3)。處理流程如下:

圖3 聲環(huán)境地圖及風(fēng)險(xiǎn)地圖處理流程

①圖像預(yù)處理:將聲環(huán)境模擬地圖導(dǎo)出為灰度圖像,通過顏色識(shí)別,獲取并記錄與聲壓級(jí)分類一一對(duì)應(yīng)的灰度值(0—255)。②賦予位置屬性:將聲環(huán)境模擬圖加載到ArcGIS,并設(shè)置為墨卡托投影坐標(biāo)系,利用地理配準(zhǔn)工具以谷歌地圖作為底圖對(duì)聲環(huán)境模擬圖進(jìn)行地理配準(zhǔn),使其獲得空間屬性。③賦予聲壓級(jí)數(shù)值屬性:將聲環(huán)境模擬圖R、G、B任意一波段加載到ArcGIS,使用重分類工具,以灰度值為舊值,以對(duì)應(yīng)聲壓級(jí)作為新值,重新賦值該波段。至此,新生成的柵格圖像則為具有位置屬性和聲壓級(jí)數(shù)值屬性的聲環(huán)境地圖,圖中每像元灰度值均為聲壓級(jí)。④柵格重分類:以特定鳥種噪聲污染風(fēng)險(xiǎn)閾值作為分類值,對(duì)聲環(huán)境地圖進(jìn)行重分類,獲得噪聲污染風(fēng)險(xiǎn)地圖。

1.3 評(píng)價(jià)平臺(tái)搭建

評(píng)價(jià)平臺(tái)主要包括客戶端前端、管理端前端、后端及數(shù)據(jù)庫(kù)。(1)客戶端前端以網(wǎng)絡(luò)地圖為支撐,可視化環(huán)境污染源分布地圖及特定物種生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)地圖。(2)管理端前端服務(wù)于管理人員,實(shí)現(xiàn)便捷化數(shù)據(jù)上傳、管理、查詢、調(diào)取、更新等功能。(3)后端通過接口與前端進(jìn)行數(shù)據(jù)交互,進(jìn)行業(yè)務(wù)邏輯處理工作(數(shù)據(jù)的增、刪、改、查等),并保存于數(shù)據(jù)庫(kù)中。(4)數(shù)據(jù)庫(kù)主要用于存儲(chǔ)污染源數(shù)據(jù)、物種生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)數(shù)據(jù)等。

2 結(jié)果與分析

2.1 示范研究區(qū)概況

福建省廈門市擁有豐富的鳥類資源,鳥類種數(shù)占全國(guó)總種數(shù)的19.5%,主要為鳴禽和涉禽。其中,黃雀、栗鹀和畫眉鳥,是廈門市三種常見鳴禽[33]。位于廈門本島中西部的筼筜湖區(qū)(圖4),經(jīng)過多年的環(huán)境修復(fù)和治理,儼然成為廈門的“城市會(huì)客廳”、鳥類棲息的天堂,是典型的城市生態(tài)斑塊。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn),圖4中a—e區(qū)域均存在鳥類頻繁活動(dòng)的現(xiàn)象。但筼筜湖區(qū)及周邊是廈門市的政治、文化、金融中心,城市化水平高,導(dǎo)致夜間光污染和噪聲污染較為嚴(yán)重,逐漸成為影響生態(tài)斑塊內(nèi)鳥類生存的潛在風(fēng)險(xiǎn)因素。因此,本文以筼筜湖區(qū)域這一典型城市生態(tài)斑塊作為示范研究區(qū),探討如何將宏觀光污染和噪聲污染數(shù)據(jù)與微觀鳥類閾值數(shù)據(jù)結(jié)合進(jìn)行城市生態(tài)斑塊生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。

圖4 筼筜湖地圖

2.2 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)閾值

2.2.1夜間光污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)閾值

調(diào)研發(fā)現(xiàn),筼筜湖區(qū)環(huán)湖建筑照明是主要光污染源,建筑照明形式包括整體照明、局部照明、輪廓照明等。該區(qū)域建筑的平均高度約20 m,高層建筑約占總建筑數(shù)量的17%,其建筑立面亮化強(qiáng)度及垂直高度較高,對(duì)整體光環(huán)境影響大。因此,筼筜湖環(huán)湖建筑照明光譜分布可以一定程度代表該區(qū)域綜合光譜分布。實(shí)驗(yàn)人員在湖心島(圖4)南北側(cè)碼頭采集環(huán)湖建筑立面光譜,測(cè)點(diǎn)距離最近的建筑約220 m。通過CL- 500A分光輻射照度計(jì)進(jìn)行建筑立面光譜采集,獲得代表筼筜湖區(qū)的夜間光譜能量分布(圖5)。

圖5 筼筜湖夜間光環(huán)境光譜能量分布

根據(jù)閾值量化提出的估算混合光譜風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)閾值的方法,最終獲得符合筼筜湖區(qū)典型光譜能量分布的輻亮度閾值:黃雀人工光風(fēng)險(xiǎn)閾值5 mW/m2對(duì)應(yīng)的輻亮度閾值為118.28 nW cm-2sr-1,栗鹀人工光風(fēng)險(xiǎn)閾值10 mW/m2對(duì)應(yīng)的輻亮度閾值為218.88 nW cm-2sr-1。

2.2.2噪聲污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)閾值

根據(jù)研究團(tuán)隊(duì)獲得的畫眉鳥退避率與聲壓級(jí)關(guān)系式可知,當(dāng)聲壓級(jí)為62.7 dB(A)時(shí),y=0,即此時(shí)畫眉鳥出現(xiàn)退避行為的概率為0；當(dāng)聲壓級(jí)大于62.7 dB(A)時(shí),畫眉鳥即開始出現(xiàn)退避行為,且概率隨聲壓級(jí)增加而增大。因此,為確保無任何畫眉鳥出現(xiàn)退避行為,本文將畫眉鳥的噪聲風(fēng)險(xiǎn)閾值定于62.7 dB(A)。

2.3 生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)及分析

2.3.1夜間光環(huán)境地圖及光污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

通過1.2.1操作,獲得筼筜湖區(qū)域的JL1-07B(圖6a)和LJ1-01(圖6b)夜間光環(huán)境地圖。在此基礎(chǔ)上,以實(shí)驗(yàn)及計(jì)算獲得的黃雀人工光風(fēng)險(xiǎn)閾值118.28 nW cm-2sr-1、栗鹀人工光風(fēng)險(xiǎn)閾值218.88 nW cm-2sr-1作為輻亮度閾值,對(duì)光環(huán)境地圖進(jìn)行重分類,繼而生成光污染風(fēng)險(xiǎn)地圖(圖6c、d、e、f)。圖7e中選取四個(gè)夜間光污染典型區(qū)域:g為市政建筑照明(廈門市政府和人民會(huì)堂),h為住宅建筑群照明,i為商業(yè)建筑群照明(萬象城),j為道路及沿湖景觀照明。

由筼筜湖夜間光環(huán)境地圖可見(圖6),該區(qū)域兩類夜光影像表征的夜間光環(huán)境分布特征相近,基本以道路及建筑為中心形成集中照明區(qū)域,并且在道路周邊建筑區(qū)域形成局部光污染熱點(diǎn)。由于分辨率的差異以及溢散光的影響,LJ1-01地圖的整體輻亮度水平高于JL1-07B。以栗鹀風(fēng)險(xiǎn)地圖為例,研究區(qū)域中,LJ1-01地圖顯示光污染風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域面積6.31 km2,而JL1-07B地圖顯示風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域面積僅為0.96 km2。對(duì)比兩者風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域,發(fā)現(xiàn)風(fēng)險(xiǎn)重合區(qū)域與JL1-07B風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的面積比為84.0%,可見兩類夜光影像對(duì)于光污染核心風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的識(shí)別是相似的。

圖6 光環(huán)境地圖及特定鳥種光污染風(fēng)險(xiǎn)地圖

JL1-07B夜光影像分辨率高,可以精細(xì)表現(xiàn)夜間照明分布,是較好的城市區(qū)域尺度夜間光環(huán)境數(shù)據(jù)來源。因此,針對(duì)廈門市筼筜湖區(qū)域,本文以JL1-07B光污染風(fēng)險(xiǎn)地圖對(duì)鳥類風(fēng)險(xiǎn)區(qū)進(jìn)行描述:超出黃雀風(fēng)險(xiǎn)閾值的光污染風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域占研究區(qū)域的24.6%,主要為湖區(qū)道路照明和市政、商業(yè)、住宅等建筑群裝飾性照明；相比之下,栗鹀超出風(fēng)險(xiǎn)閾值部分相對(duì)較小,占比6.9%,主要來源于建筑裝飾性照明和景觀照明。本文推測(cè)對(duì)黃雀和栗鹀造成風(fēng)險(xiǎn)的高輻亮度區(qū)域緣于照明設(shè)施缺乏截光措施。

LJ1-01夜光影像雖分辨率相對(duì)較低,難以細(xì)致地對(duì)城市區(qū)域尺度光環(huán)境進(jìn)行評(píng)價(jià),但其每景影像覆蓋范圍廣,因此更適用于大尺度夜間光環(huán)境生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。本文利用LJ1-01夜光數(shù)據(jù)繪制了廈門市、漳州市、泉州市在內(nèi)的閩三角城市群夜間光環(huán)境地圖,并分別對(duì)該區(qū)域的黃雀和栗鹀的光污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)進(jìn)行了評(píng)價(jià)(圖7)。由圖可見,閩三角城市群絕大部分區(qū)域?qū)儆诠馕廴旧鷳B(tài)安全區(qū),光污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)集中分布在城市中心和東南沿海區(qū)域。黃雀和栗鹀的光污染風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分別占閩三角城市群面積的0.8%和0.4%,其中,漳州市和泉州市的光污染風(fēng)險(xiǎn)較小,黃雀和栗鹀光污染風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域在漳州市分別為0.3%和0.2%,在泉州市分別為0.7%和0.2%。而廈門市的光污染風(fēng)險(xiǎn)最高,黃雀和栗鹀的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域面積占比分別為6.0%和3.2%。

圖7 閩三角城市群夜間光環(huán)境地圖及生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)地圖

2.3.2夜間光污染風(fēng)險(xiǎn)分布模式

道路照明、建筑照明、景觀照明是需重點(diǎn)關(guān)注的照明類型,三者的夜間光照水平與土地利用類型密切相關(guān)[34]。探究城市土地類型與夜間光污染之間的關(guān)系,有助于為防治生態(tài)光污染、降低生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)提供支撐。

根據(jù)衛(wèi)星地圖及實(shí)地調(diào)研,本文獲得筼筜湖區(qū)域土地利用類型分布(圖8),包括商業(yè)、住宅、行政、綠化及其他共五類用地。其中,住宅所占比例最大,商業(yè)次之。為評(píng)價(jià)不同類型用地對(duì)夜間光污染的貢獻(xiàn),本文通過疊加土地利用類型圖和JL1-07B夜光影像,計(jì)算獲得各分區(qū)斑塊的總輻亮度,即各斑塊內(nèi)所有像素輻亮度之和(圖9和圖11)。根據(jù)各斑塊總輻亮度分布圖及箱型圖可以看出,五類土地利用類型中,住宅用地總輻射亮度較高,商業(yè)其次,這兩類占地面積相對(duì)較大,因此對(duì)整體光環(huán)境貢獻(xiàn)的夜間光照也最多；而行政、綠化、其他三類面積占比相對(duì)較小,對(duì)光污染的貢獻(xiàn)也相對(duì)較小。為了區(qū)分不同土地利用的光照強(qiáng)度,進(jìn)一步計(jì)算了各土地利用斑塊的平均輻亮度(圖10和圖12),平均輻亮度為各斑塊總輻亮度與總像元數(shù)之比。結(jié)果顯示,商業(yè)用地各斑塊的平均輻亮度水平最高；行政用地次之,存在局部過亮的照明；住宅的光照強(qiáng)度相對(duì)均衡。

圖8 研究區(qū)城市土地利用分布圖

圖9 各斑塊總輻射亮度分布

圖10 各斑塊平均輻射亮度分布

圖11 各土地利用類型總輻射亮度分布

圖12 各土地利用類型平均輻射亮度分布

本文統(tǒng)計(jì)了五類功能分區(qū)中黃雀和栗鹀的光污染風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域占比(即各類分區(qū)中超出閾值的面積與該類區(qū)域的面積之比,圖13)。五類分區(qū)中,黃雀和栗鹀風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域占比相差較大,但總趨勢(shì)一致。其中,商業(yè)和行政區(qū)域超過閾值部分占比最高,商業(yè)區(qū)域中,黃雀和栗鹀風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域占比分別為55.0%和24.9%；行政區(qū)域中,兩者占比分別為44.8%和19.4%。其次,住宅區(qū)域的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域占比也相對(duì)較高,黃雀和栗鹀風(fēng)險(xiǎn)區(qū)分別占34.5%和10.4%。本文推測(cè),這是由于商業(yè)和行政區(qū)域的建筑及景觀室外照明設(shè)計(jì)不合理,導(dǎo)致較多光線直接射向天空,或照射到建筑表面和路面而反射到天空,被衛(wèi)星傳感器捕捉。且調(diào)研發(fā)現(xiàn),該區(qū)域住宅多為高層,頂部裝飾照明普遍,且缺乏截光措施。

圖13 黃雀和栗鹀光污染風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域在各功能分區(qū)占比

2.3.3聲環(huán)境地圖及噪聲污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

本文根據(jù)前文1.2.2描述的聲環(huán)境地圖處理方法,獲得筼筜湖區(qū)聲環(huán)境地圖,以晚高峰階段為例進(jìn)行表現(xiàn)(圖14)。并根據(jù)典型風(fēng)險(xiǎn)受體畫眉鳥的退避風(fēng)險(xiǎn)閾值62.7 dB(A)對(duì)噪聲污染進(jìn)行評(píng)價(jià),生成噪聲污染風(fēng)險(xiǎn)地圖(圖14)。

圖14 筼筜湖區(qū)晚高峰聲環(huán)境地圖及噪聲污染風(fēng)險(xiǎn)地圖

多項(xiàng)鳥類研究表明,噪聲水平高于45 dB(A),鳥類鳴聲特征、繁殖、應(yīng)激激素水平和物種豐富度會(huì)發(fā)生變化[14]。根據(jù)筼筜湖區(qū)域噪聲模擬結(jié)果顯示,距單向道路噪聲源近1300 m處,環(huán)境聲壓級(jí)降至約45 dB(A)。道路圍合的筼筜湖湖心聲壓級(jí)大約為55 dB(A)。畫眉鳥風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占研究區(qū)面積的34.7%。

2.3.4噪聲污染風(fēng)險(xiǎn)分布模式

為深入了解該區(qū)域噪聲沿道路分布模式,對(duì)聲環(huán)境地圖進(jìn)行聲壓級(jí)提取及分析。沿垂直于道路的方向設(shè)置聲壓級(jí)提取路徑(圖15中紅線),設(shè)置提取路徑與道路中心交叉點(diǎn)為中心點(diǎn),沿遠(yuǎn)離道路中心點(diǎn)方向每隔10m設(shè)置一個(gè)提取點(diǎn)。筼筜湖區(qū)湖濱東路、湖濱西路為一級(jí)道路,白鷺洲路及湖濱中路為二級(jí)道路。根據(jù)噪聲聲壓級(jí)隨距道路中心線距離的變化曲線(圖16),聲壓級(jí)在道路中心處最高,甚至超過80 dB(A)。隨著距離的增加,噪聲受到障礙物遮擋而衰減,聲壓級(jí)逐漸降低。對(duì)于畫眉鳥而言,距離一級(jí)道路約150 m、距離二級(jí)道路約50 m以內(nèi)為畫眉鳥噪聲污染風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。針對(duì)風(fēng)險(xiǎn)受體主要活動(dòng)區(qū)域與噪聲污染風(fēng)險(xiǎn)預(yù)警區(qū)發(fā)生重疊的問題,相關(guān)保護(hù)組織可以考慮通過在道路附近設(shè)置聲屏障或增加綠化林帶的方式緩解噪聲對(duì)風(fēng)險(xiǎn)受體的影響,運(yùn)用SoundPLAN模擬調(diào)整后的噪聲分布情況,驗(yàn)證規(guī)劃建議的有效性,最終提出改進(jìn)方案。

圖15 研究區(qū)域聲壓級(jí)數(shù)據(jù)提取

圖16 聲壓級(jí)隨距道路中心線距離變化圖

2.4 光、聲污染綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

在夜間照明和交通晚高峰的重疊時(shí)間段,光污染和噪聲污染同時(shí)作用于鳥類,并可能產(chǎn)生單日最大疊加風(fēng)險(xiǎn)。經(jīng)調(diào)研發(fā)現(xiàn),研究區(qū)道路照明開啟時(shí)間與日落時(shí)間基本一致,建筑及景觀照明隨后開啟,晚高峰時(shí)段會(huì)隨日落時(shí)間變化、作息時(shí)間調(diào)整而相應(yīng)偏移。研究區(qū)全年夜間照明時(shí)段會(huì)與交通晚高峰時(shí)段完全或部分重疊。以團(tuán)隊(duì)11月調(diào)研結(jié)果為例,道路照明隨日落大約在17:20開啟,交通晚高峰時(shí)段約為18:00—19:00,光污染和噪聲污染時(shí)段完全重合。因此,本文對(duì)夜間黃雀、栗鹀光污染風(fēng)險(xiǎn)和畫眉鳥噪聲污染風(fēng)險(xiǎn)開展了綜合評(píng)價(jià)(圖17)并獲得以下結(jié)果。風(fēng)險(xiǎn)區(qū)集合的總面積為4.99 km2,約占研究區(qū)域的44.32%。將生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)集合劃分為三個(gè)等級(jí):僅一種物種遭受風(fēng)險(xiǎn)的區(qū)域定義為輕度污染區(qū)域(占地2.55 km2,約占總生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的51.10%),兩種物種生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)重合的區(qū)域定義為中度污染區(qū)域(1.91 km2,38.28%),三種物種風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域重合的區(qū)域定義為重度污染區(qū)域(0.53 km2,10.62%)。結(jié)果表明,重度污染區(qū)域面積有限,主要分布于靠近道路且照明水平高的區(qū)域；中度污染及輕度污染區(qū)域,覆蓋范圍相對(duì)較廣。風(fēng)險(xiǎn)水平高的區(qū)域亟需政府相關(guān)部門給予重點(diǎn)關(guān)注,降低物種的光污染和噪聲污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。

圖17 光、聲污染多重風(fēng)險(xiǎn)地圖

2.5 網(wǎng)頁(yè)評(píng)價(jià)平臺(tái)搭建與示范

網(wǎng)頁(yè)客戶端界面如圖18所示,關(guān)鍵功能是由用戶選擇不同物理環(huán)境污染源及特定物種生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)地圖進(jìn)行可視化展示,并疊加于開源地圖Open Street Map (OSM)上方。當(dāng)前物理環(huán)境污染源包括光污染和噪聲污染。在網(wǎng)頁(yè)客戶端平臺(tái)中,可調(diào)節(jié)光環(huán)境、聲環(huán)境地圖及污染風(fēng)險(xiǎn)地圖的不透明度,用于查看光污染和噪聲污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的疊加效果,據(jù)此綜合評(píng)價(jià)生態(tài)風(fēng)險(xiǎn),為政府相關(guān)部門決策及環(huán)境治理提供依據(jù)。

圖18 平臺(tái)網(wǎng)頁(yè)客戶端界面及功能展示

3 結(jié)論與討論

本文在GIS技術(shù)的支持下,將微觀的風(fēng)險(xiǎn)閾值與宏觀的污染地圖結(jié)合,以典型城市生態(tài)斑塊筼筜湖區(qū)為例,進(jìn)行了光污染和噪聲污染脅迫下的鳥類生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),得出以下結(jié)論并展開討論:

(1)微觀風(fēng)險(xiǎn)閾值

在光污染研究中,本文根據(jù)團(tuán)隊(duì)前期研究,初步總結(jié)了黃雀和栗鹀的人工光輻照度風(fēng)險(xiǎn)閾值分別為5 mW/m2和10 mW/m2,對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)LED混合光照度風(fēng)險(xiǎn)閾值分別為1.78 lx和3.38 lx。該風(fēng)險(xiǎn)閾值與已有研究中對(duì)鳥類產(chǎn)生影響的混合光光強(qiáng)相近。例如,1.5 lx人工光使城市大山雀(Parus major)日間活動(dòng)開始時(shí)刻提前55分鐘[35]；1.6 lx人工光可能擾亂大山雀睡眠[7,36]；3.2 lx人工光可能影響灌叢鴉(Aphelocoma californica)褪黑素分泌[37],或進(jìn)一步影響寤寐節(jié)律；10 mW/m2人工光會(huì)推遲繡眼鳥(Silvereyes)入睡行為[38]；在平均照度為3.91 lx的重度光污染區(qū),美國(guó)知更鳥的晨鳴時(shí)間相比于輕度光污染區(qū)大幅度提前[39]。此外,本文提出了根據(jù)特定鳥種實(shí)驗(yàn)室輻照度閾值估算符合真實(shí)光環(huán)境混合光譜能量分布下輻亮度閾值的方法,并獲得符合筼筜湖區(qū)典型光譜能量分布的黃雀和栗鹀輻亮度風(fēng)險(xiǎn)閾值,分別為118.28 nW cm-2sr-1、218.88 nW cm-2sr-1。不同鳥種對(duì)于人工光強(qiáng)度的敏感度和耐受力存在差異,在未來研究中有待開展更多鳥種風(fēng)險(xiǎn)機(jī)理研究。

在噪聲污染研究中,畫眉鳥呈現(xiàn)0%退避率時(shí),風(fēng)險(xiǎn)閾值為62.70 dB(A)。相關(guān)研究表明,70 dB(A)或更高水平的噪聲會(huì)迫使鳥類產(chǎn)生退避行為[40]。該噪聲水平微高于本文中的風(fēng)險(xiǎn)閾值62.70 dB(A),推測(cè)原因有二:其一是鳥種間差異[24],其二是實(shí)驗(yàn)設(shè)置方法不同。

(2)宏觀污染地圖及風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)

在光污染研究中,本文利用鳥類風(fēng)險(xiǎn)閾值結(jié)合JL1-07B夜光遙感影像進(jìn)行了筼筜湖區(qū)光污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),發(fā)現(xiàn)黃雀和栗鹀在該區(qū)域的光污染風(fēng)險(xiǎn)區(qū)占比分別為24.6%和6.9%。在筼筜湖區(qū),LJ1-01與JL1-07B表征的栗鹀風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域重合率達(dá)84.0%,說明LJ1-01與JL1-07B表征的光污染風(fēng)險(xiǎn)分布相近?；趦深愐构鈹?shù)據(jù)各自特征,本文認(rèn)為JL1-07B夜光地圖適用于城市區(qū)域尺度光污染風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià),LJ1-01更適用于城市群大尺度評(píng)價(jià)。以閩三角城市群為例,LJ1-01風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)地圖顯示,黃雀和栗鹀的光污染風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域占比為0.8%和0.4%,其中廈門市的光污染風(fēng)險(xiǎn)最高,分別占全部風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的6.0%和3.2%。對(duì)比Xue等[23]研究中關(guān)于鳥類棲息地光污染等級(jí)劃分,本文獲得的黃雀光污染風(fēng)險(xiǎn)閾值(118.28 nW cm-2sr-1)對(duì)應(yīng)該研究中的初級(jí)光污染(89.40—151.84 nW cm-2sr-1),栗鹀光污染風(fēng)險(xiǎn)閾值(218.88 nW cm-2sr-1)對(duì)應(yīng)中級(jí)光污染(151.85—334.60 nW cm-2sr-1)。該研究雖然沒有參考鳥類風(fēng)險(xiǎn)閾值,但是光污染分級(jí)可與本文實(shí)驗(yàn)鳥種風(fēng)險(xiǎn)閾值對(duì)應(yīng),說明采用自然斷點(diǎn)法獲得的光污染等級(jí)一定程度上能反映典型人工光對(duì)鳥類的影響情況。但是,由于不同鳥種對(duì)人工光的敏感程度存在差異,自然斷點(diǎn)法獲得的光污染等級(jí)能否代表各典型鳥種面臨的光污染風(fēng)險(xiǎn)尚不明確,因此仍需開展鳥類對(duì)人工光響應(yīng)機(jī)理研究,從而為光污染風(fēng)險(xiǎn)等級(jí)的合理劃分提供支撐。

在噪聲污染研究中,本文通過SoundPLAN模擬、實(shí)測(cè)校核以及ArcGIS賦予空間及數(shù)值屬性,獲取聲環(huán)境地圖,結(jié)合畫眉鳥噪聲風(fēng)險(xiǎn)閾值,發(fā)現(xiàn)畫眉鳥噪聲風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域占筼筜湖區(qū)的34.7%。噪聲污染可能會(huì)導(dǎo)致以畫眉鳥為代表的城市鳥類出現(xiàn)退避行為而放棄棲息地,進(jìn)而可能造成城市生態(tài)斑塊棲息地功能退化。

在光、聲污染綜合評(píng)價(jià)中,筼筜湖區(qū)光、聲污染風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域總面積4.99 km2,占筼筜湖區(qū)域面積的44.32%。輕度污染區(qū)域2.55 km2(占污染風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域的51.10%)；中度污染區(qū)域1.91 km2(38.28%),重度污染區(qū)域0.53 km2(10.62%)。在評(píng)價(jià)平臺(tái)客戶端中,可通過調(diào)節(jié)地圖的不透明度查看光、聲污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)的疊加效果,據(jù)此進(jìn)行綜合生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)。相關(guān)研究表明,在光污染和噪聲同時(shí)存在的夜晚,人工光對(duì)城市鳥類造成的不良影響將被進(jìn)一步放大；而對(duì)于郊區(qū)鳥類,人工光和噪聲的影響也將疊加[35]。因此,夜間光污染和噪聲污染的風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域如出現(xiàn)重疊,則表明該重疊區(qū)域的城市生態(tài)環(huán)境亟待改善。

(3)風(fēng)險(xiǎn)分布模式

在光污染研究中,五類土地利用類型中的商業(yè)區(qū)域光污染風(fēng)險(xiǎn)最多,黃雀和栗鹀風(fēng)險(xiǎn)區(qū)域占比分別為55.0%和24.9%；行政和住宅區(qū)域其次。調(diào)研發(fā)現(xiàn),在非節(jié)假日夜間,筼筜湖區(qū)的大部分建筑外立面裝飾照明在22:30關(guān)閉,但商業(yè)區(qū)低層沿街商鋪照明以及基礎(chǔ)設(shè)施照明基本通宵運(yùn)行。因此,光污染的防治措施需從功能和時(shí)間兩個(gè)角度考慮。在噪聲污染研究中,距離一級(jí)道路約150m以及距離二級(jí)道路約50m以內(nèi)的區(qū)域?yàn)楫嬅鉴B噪聲污染風(fēng)險(xiǎn)區(qū)。道路中心處聲壓級(jí)最高,達(dá)到80 dB(A)以上。筼筜湖區(qū)大部分區(qū)域噪聲水平超過55 dB(A),高于世界衛(wèi)生組織(WHO)認(rèn)定的人類長(zhǎng)期接觸的噪聲安全水平。

(4)光、聲污染控制建議

從控制光污染的角度,本文建議城市管理部門根據(jù)鳥類活動(dòng)頻率、綠化率等因素重點(diǎn)關(guān)注商業(yè)區(qū)域和行政區(qū)域的光照水平,對(duì)于鳥類光污染風(fēng)險(xiǎn)區(qū)采取降低光照強(qiáng)度、減少光源數(shù)量、縮短照明時(shí)間等措施以減少光污染生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。從控制聲污染的角度,建議在鳥類活動(dòng)、棲息及繁殖的區(qū)域,相關(guān)機(jī)構(gòu)需采取必要措施適當(dāng)減少道路噪聲的影響,例如限制車速、增加綠化、增建隔音設(shè)施等。