園林景觀植物群落分布對城市空氣污染的消減作用研究

關(guān)鍵詞：空氣污染；顆粒物污染；園林景觀；植物群落分布；消減作用

中圖分類號：X51 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

前言

空氣中的大氣顆粒污染物，是城市環(huán)境污染的主要來源之一。空氣中包含大量的PM_2.5、PM₁₀等直徑小于2.5μm或小于10μm的顆粒物是城市空氣污染的主要因素，具有輸送距離遠(yuǎn)、粒徑小、有毒有害的特點(diǎn)。這些顆粒物由于粒徑小、有毒有害，且輸送距離遠(yuǎn)，可以直接進(jìn)入人體肺部，造成健康風(fēng)險，還因其攜帶的有毒有害物質(zhì)，給城市環(huán)境帶來巨大壓力。因此，控制城市空氣中的顆粒污染物，是改善城市質(zhì)量的重要方式。園林景觀植物作為城市中的“天然空氣凈化器”，具有吸附顆粒物的作用。這些植物通過葉片表面的氣孔和絨毛，以及所分泌的黏液，能夠吸附并固定空氣中的顆粒物，長時間與空氣作用，有效降低空氣中顆粒污染物的濃度。充分利用自然界植物的自我清潔機(jī)制，對園林景觀植物群落進(jìn)行合理規(guī)劃與配置，可以達(dá)到相對理想的空氣污染消減目的。

在以上背景下，研究園林景觀植物群落分布對城市空氣污染的消減作用，探討不同園林景觀植物群落分布下，城市空氣污染的消減效果。以期明確不同植物群落對顆粒污染物的吸附能力和消減效果，為城市園林景觀植物群落分布優(yōu)選和綠地植物配置模式的優(yōu)化提供基礎(chǔ)，為治理城市大氣污染提供科學(xué)依據(jù)。

1材料與方法

1.1試驗(yàn)地概況

選取河南省作為試驗(yàn)地，該城市呈現(xiàn)明顯的北方氣候特點(diǎn)。夏季降水量較多，春季、秋季降水量較少。各市區(qū)空氣中含有大量的細(xì)顆粒污染物。從地形條件上分析，河南省地勢西高東低，北、西、南三面由大山呈半環(huán)形分布存在明顯的盆地效應(yīng)，城市空氣中的顆粒污染物消散較為困難。

1.2試驗(yàn)方法

1.2.1選取典型樣地

依據(jù)試驗(yàn)地的道路分布，以及所設(shè)置園林景觀植物群落分布的具體類型，在該省駐馬店、信陽、濟(jì)源、洛陽4個不同城市地區(qū)的主要道路旁，設(shè)置試驗(yàn)典型樣地。測試樣地不同園林景觀植物群落分布對空氣污染的消減作用。

1.2.2園林景觀植物群落分布

所選取的不同試驗(yàn)地點(diǎn)，園林景觀植物群落配置結(jié)構(gòu)存在明顯的差異。不同配置的園林景觀植物群落呈現(xiàn)不同的植物分布。

1.2.3城市空氣污染監(jiān)測方法

在所選取的4個不同地區(qū)的典型樣地中，在與道路垂直方向，各設(shè)置3個監(jiān)測點(diǎn)，距離道路邊緣每10m設(shè)置一處監(jiān)測點(diǎn)。由于夏季植物生長較為旺盛，園林景觀群落的結(jié)構(gòu)較為完整，因此設(shè)置監(jiān)測時間為2021年7月1日-2021年7月30日，監(jiān)測頻率為每日一次，測定監(jiān)測點(diǎn)的PM_2.5。選取青島大森環(huán)保有限公司的塞納維款CW-HAT200型便攜式監(jiān)測儀，測定監(jiān)測點(diǎn)的空氣污染指標(biāo)。監(jiān)測采樣點(diǎn)的空氣質(zhì)量時，采樣高度設(shè)置為1.55m。監(jiān)測日每小時監(jiān)測一次，每個采樣點(diǎn)的數(shù)據(jù)采樣時間為60s，每次采樣5次，取5次采樣的平均值，作為最終的空氣污染監(jiān)測濃度數(shù)值。

1.2.4消減率計算方法

不同分布的園林景觀植物群落對城市空氣污染消減作用的百分率計算公式如式（1）：

1.3數(shù)據(jù)分析方法

選取Microsoft Excel 2018軟件，對采集的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，進(jìn)行整合與分析。

2結(jié)果與分析

2.1園林景觀植物群落分布結(jié)構(gòu)特征

城市空氣污染物指標(biāo)監(jiān)測前，統(tǒng)計不同地區(qū)園林景觀植物群落分布的結(jié)構(gòu)特征，統(tǒng)計結(jié)果見表1。

分析表1的園林景觀植物群落分布結(jié)構(gòu)特征，不同地區(qū)的園林景觀植物群落呈現(xiàn)不同的分布狀態(tài)。通過喬木、灌木等不同類型植物的搭配，組成園林景觀植物群落。不同區(qū)域的園林景觀植物群落分布與配置呈現(xiàn)明顯的差異，有助于深入分析植物群落分布對城市空氣污染的消減作用。

由以上結(jié)果可以看出，園林景觀植物對空氣中的污染物有明顯的消減作用。C區(qū)的PM_2.5污染物消減率明顯高于其它區(qū)域，表示C區(qū)的園林景觀植物分布較為合理，對于空氣中污染物的消減作用更加明顯。綜上可知，植物對空氣中污染物有明顯的消減作用，C區(qū)園林景觀的植物配置，對污染物的消減作用更加明顯。

研究區(qū)域的園林景觀植物群落分布，主要為喬草型、喬灌草型、純林型和草坪型四種類型。統(tǒng)計不同類型的園林景觀植物群落分布，對空氣污染的消減作用，統(tǒng)計結(jié)果見圖1。

植物群落分布與空氣中的顆粒物濃度存在直接關(guān)聯(lián)，空氣污染情況受綠地類型以及綠地結(jié)構(gòu)影響。通過圖1結(jié)果可以看出，純林與喬灌草型的植物群落分布，對城市空氣污染的消減作用，明顯優(yōu)于喬灌型以及草坪型的植物群落。喬灌草型的園林景觀植物群落分布，屬于多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，其覆蓋面積和樹木郁閉度較高，因此具有更好地污染物吸收效果。喬灌草型的群落分布，具有高密度、多樣性的特征，喬木規(guī)格大，配置模式穩(wěn)定，因此可以起到更加明顯的污染消減作用。提升植物多樣性以及豐富度，可以獲取理想的污染消減作用。園林景觀植物群落具有降低空氣中顆粒污染物濃度的作用，對于城市空氣環(huán)境質(zhì)量具有明顯的改善作用。植物通過對污染物的吸附作用凈化空氣。

2.3郁閉度對污染物消減作用的影響

選取TOP-1000型的冠層分析儀測量園林景觀植物的郁閉度。統(tǒng)計不同郁閉度的植物群落分布，對城市空氣中污染物的消減情況，統(tǒng)計結(jié)果見圖2。

相同面積的園林景觀植物群落，對城市空氣污染物的凈化作用，呈顯著的正相關(guān)關(guān)系。為了充分發(fā)揮園林景觀植物群落的消減能力，配置園林景觀植物時，需要考慮植物的郁閉度。采用多復(fù)層結(jié)構(gòu)配置的植物群落，相比于單層結(jié)構(gòu)的植物，郁閉度明顯提升。采用喬灌草型的植物群落分布，可以達(dá)到高于75%的林內(nèi)郁閉度，有助于更好的發(fā)揮污染物的消減作用。研究結(jié)果充分表明，植物種類以及植物群落分布，對于城市空氣污染的消減作用存在直接影響。為了緩解城市環(huán)境污染，配置園林景觀植物群落分布時，植物類型以及植物群落應(yīng)該更加具有多樣性，建議采用喬灌草型的植物結(jié)構(gòu)，通過較高郁閉度的植物配置模式，發(fā)揮更大的污染物消減作用。在城市空氣中度以及重度污染時，獲取良好的空氣污染消減作用。

2.4斑塊面積對污染物消減作用的影響

統(tǒng)計園林景觀植物群落斑塊面積不同時，對空氣中污染物的消減作用，統(tǒng)計結(jié)果見圖3。

通過圖3的斑塊面積對污染物消減作用結(jié)果可以看出，斑塊面積越大，對污染物的消減率越高。斑塊面積越大，表示植物群落中，種植的植物數(shù)量越多。通過大量種植植物的方式，獲取理想的污染物消減結(jié)果。斑塊面積顯著影響植物對空氣污染物的消解能力。斑塊面積越大，植物群落的消減能力越強(qiáng)，對空氣的凈化性能更強(qiáng)。

2.5消減污染的園林景觀植物群落設(shè)計建議

綜合文章園林景觀植物群落分布對污染物消減作用的研究結(jié)果，為了獲取更好的污染物消減結(jié)果，需要對園林景觀植物群落分布進(jìn)行優(yōu)化。增加城市污染區(qū)域的植物數(shù)量，利用科學(xué)合理的方法，將不同類型的植物，組合為發(fā)揮高效消減作用的植物群落。搭配園林景觀植物群落樹種時，應(yīng)該盡量選擇功能性植物，充分發(fā)揮植物對污染物的吸附與消減作用。例如榆樹、女貞等植物，具有良好的防塵作用，適宜種植在交通密集的區(qū)域；羅漢松、垂柳等植物，具有極強(qiáng)的吸附二氧化硫的作用；銀杏、懸鈴木等植物，對于空氣中的臭氧，吸收作用良好。在城市交通發(fā)達(dá)區(qū)域，可以設(shè)置灌木綠帶作為防塵材料。灌木綠帶的葉子面積，相比于占地面積大20倍左右，有效吸附道路中車輛排放的尾氣，以及車輛經(jīng)過形成的粉塵，將污染物截留在綠地周圍或綠地中。大量種植包含莖葉的草本植物，充分發(fā)揮草本植物對粉塵的吸附作用，達(dá)到城市空氣凈化的目的。

文章研究結(jié)果表明，采用喬灌草型的園林景觀植物配置分布，相比于其他類型的植物配置，具有更佳的污染物消減作用。喬木和灌木在消解PM_2.5等顆粒污染物中，占據(jù)重要作用。喬灌草結(jié)構(gòu)的植物配置，在水平面以及豎直面，均采用復(fù)層混交的分布結(jié)構(gòu)。通過多層混交的分布結(jié)構(gòu)，組合道路綠地結(jié)構(gòu)，提升植物群落對污染物的消減水平。喬灌草型的植物配置分布，具有更高的郁閉度。組合喬灌草型的植物配置時，同時應(yīng)該考慮植物的疏透度，避免由于植物密度過高，影響植物群落的通風(fēng)，不利于空氣中顆粒污染物的輸送與擴(kuò)散。采用喬灌草結(jié)構(gòu)設(shè)計典型道路綠地群落時，可以采用喬+草+灌-喬、喬+灌+草-喬、灌+喬+草-喬、草+喬+灌-喬四種植物群落分布方式。針對城市污染嚴(yán)重的區(qū)域，設(shè)計園林景觀植物群落，選擇植物時，盡量選擇適宜當(dāng)?shù)貧夂颦h(huán)境生長的，凈化功能更佳的植物。保證植物郁閉度以及通透度的基礎(chǔ)上，采用多層次復(fù)雜化組合方式，組合喬木、灌木與草木，提升植物群落對污染物的消減能力，令所設(shè)計的植物群落結(jié)構(gòu)更加具有應(yīng)用性。

3結(jié)束語

園林景觀植物是改善城市空氣質(zhì)量的重要方式，植物通過呼吸作用可以吸收空氣中的二氧化碳等有害氣體，并釋放氧氣，從而有助于改善城市空氣質(zhì)量。此外，不同種類的植物在不同季節(jié)或時間段都具有吸附和凈化空氣的能力，合理規(guī)劃植被分布可以發(fā)揮更好的調(diào)節(jié)作用。因此，探討不同類型的園林景觀植物群落分布對城市空氣污染的消減作用。選取某省4個不同的地區(qū)作為試驗(yàn)地。研究結(jié)果表明，園林景觀植物配置方式，對城市空氣中的污染物消減存在直接影響。園林景觀植物群落分布的多樣性越高、郁閉度越高時，對空氣污染物的消減作用更加明顯。該結(jié)果為城市園林景觀植物群落的優(yōu)選提供了參考，也為綠地植物配置模式的優(yōu)化提供了借鑒。