廣州蘭圃環(huán)境因子及人體舒適度研究

摘要

為探索華南地區(qū)適合開展康養(yǎng)保健活動的公園綠地的建設(shè)，基于實(shí)地調(diào)查，選取廣州蘭圃內(nèi)部不同景觀分區(qū)，監(jiān)測其空氣溫度、相對濕度、負(fù)氧離子濃度、空氣顆粒物濃度及聲環(huán)境因子，并分析人體舒適度。結(jié)果表明：蘭圃的景觀空間具有顯著的降溫效果，其中最明顯的為蘭園區(qū)，其次為芳華園區(qū)、明鏡閣區(qū)，能夠在一定程度上緩解人體的不舒適程度；蘭圃空氣負(fù)氧離子平均濃度為689 個(gè)/cm3，對人體健康的影響處于正常水平；園內(nèi)空氣顆粒物PM2.5及PM10的日均濃度分別為36.95 μg/m3和76.80 μg/m3，均達(dá)到國家二類標(biāo)準(zhǔn)；蘭圃晝間等效聲級為60.82 dB（A），僅芳華園區(qū)達(dá)到國家晝間環(huán)境噪聲限值的2類標(biāo)準(zhǔn)。蘭圃內(nèi)的環(huán)境因子受到多方面的干擾，需通過景觀手法改善不利條件對環(huán)境因子的影響，提升園內(nèi)的康養(yǎng)質(zhì)量與效果。

關(guān)鍵詞

嶺南園林；園林康養(yǎng)；負(fù)氧離子；空氣顆粒物；人體舒適度；聲環(huán)境

Abstract

In order to explore the construction of parks suitable for recreational activities in South China， based on the field survey， different landscape zones inside Canton Orchid Garden were selected to monitor the air temperature， relative humidity， anion concentration， air particulate concentration and acoustic environmental factors. Human comfort analysis was also carried out. The results show that Canton Orchid Garden has a significant cooling effect， of which the most obvious area is the orchid garden， followed by the Fanghua Garden and the Mingjingge area， which can alleviate the discomfort of the human body to a certain extent. The average concentration of negative oxygen ions in the Orchid Garden is 689 ions/cm3， and the impact on human health is normal. The average concentration of airborne particulate matter in the orchid garden is about 36.95 μg/m3 for PM2.5 and 76.80 μg/m3 for PM10， and the daily average of the concentrations of PM2.5 and PM10 have reached the national standard of Class II. The average daytime sound in Orchid Garden is 60.82dB （A）， and only the average daily sound level in Fanghua Park reaches the national daytime ambient sound level 2. The environmental factors in the Canton Orchid Garden are disturbed in many ways， and it is necessary to control the impact of unfavourable conditions on the environmental factors through landscape practices to enhance the quality and effectiveness of recreation in the garden.

文章亮點(diǎn)

1）從負(fù)氧離子及PM2.5等空氣顆粒物入手進(jìn)行量化研究；2）對城市公園的康養(yǎng)保健研究具有重要影響。

在經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展的過程中，人類面臨著環(huán)境污染與傳染疾病蔓延等問題，全世界約有75%的人正處在亞健康狀態(tài)[1～2]。2022年《“十四五”國民健康規(guī)劃》提出全面推進(jìn)健康中國建設(shè)，加快實(shí)施健康中國行動。接觸自然環(huán)境能激發(fā)人們開展身體鍛煉，緩解人們精神壓力，改善生理與心理健康問題[3～5]。綠地空間中的空氣負(fù)氧離子濃度、溫度、濕度、空氣顆粒物及聲音等能夠?qū)θ梭w健康產(chǎn)生一定的影響[6～8]。在綠色景觀中開展5 min低強(qiáng)度的身體鍛煉，能夠有效提升人的情緒及自尊感，時(shí)間越長，便能更大程度提升人的認(rèn)知能力[9～10]。

而伴隨著城市化的快速發(fā)展，城市人口規(guī)模迅速擴(kuò)大，城市用地日益緊張。如何高效利用城市綠地空間，產(chǎn)生較高的生態(tài)效益，滿足人們的康養(yǎng)保健需求，成為有關(guān)學(xué)者研究的重點(diǎn)。潘劍彬等[11]認(rèn)為，綠地的負(fù)氧離子含量與綠地的組成類型及群落建群種的喬木種類、規(guī)格等具有顯著相關(guān)性。顧康康等[12]利用ENVI-met軟件研究道路植物群落對PM2.5的削減作用，結(jié)果表明喬木-樹籬-灌木群落類型的削減作用高于純喬木群落與喬木-樹籬群落。趙慶等[13]對廣東云勇國家森林公園6種林分以不同時(shí)間維度進(jìn)行體感舒適度、負(fù)氧離子釋放等的綜合評價(jià)研究，結(jié)果表明每年5月份陰香Cinnamomum burmanni林和灰木蓮Manglietia glauca林的綜合保健功能最佳。晏琪等[14]通過篩選并構(gòu)建森林康養(yǎng)空間評價(jià)指標(biāo)體系，認(rèn)為在森林環(huán)境中環(huán)境保健性的關(guān)鍵性因素是空氣負(fù)離子濃度，主要影響因素為氣候舒適度及空氣中的氧氣濃度。目前對城市綠地空間在康養(yǎng)保健方面的研究較多，但對華南地區(qū)公園綠地空間的康養(yǎng)保健研究仍較缺乏。

廣州市的旅游人流量大，蘭圃作為鬧市中的綠洲，成為人們旅游、休閑的首選之地。通過有效手段提高公園的游人體驗(yàn)感，從公園內(nèi)部空間入手開展關(guān)于人體健康的相關(guān)研究十分必要。因此以廣州蘭圃作為研究對象，對其內(nèi)部的空氣負(fù)氧離子、空氣溫度、相對濕度等環(huán)境因子進(jìn)行定量研究，分析不同景觀空間對人體舒適度影響及微氣候調(diào)節(jié)等方面的差異，以探究更適合人們開展康養(yǎng)活動的景觀空間，為嶺南園林的生態(tài)保健功能建設(shè)提供一定的參考借鑒。

1 研究區(qū)概況

廣州位于廣東省中南部，珠江三角洲北部，處于南亞熱帶，為季風(fēng)性海洋氣候，年均氣溫在2.17～23.1℃，最冷月為12月—次年2月，最熱月為7—9月，年均降水量1 923 mm，4—6月為雨季，全年平均相對濕度達(dá)到74.8%，具有雨季明顯，溫差較小，光熱充足的特點(diǎn)。蘭圃（23.260°E，113.144°N）位于廣州市越秀區(qū)，建于1951年，前身為植物標(biāo)本園，后發(fā)展為以蘭花為主的專類園[15]，是近現(xiàn)代嶺南園林的代表作之一，也是廣州第一批歷史名園之一。蘭圃的占地面積約5 hm2，水陸比為2∶9，整體呈南北走向的長方形布局。蘭圃以國蘭為主題，在造園上延續(xù)了嶺南造園藝術(shù)風(fēng)格，在一定程度上體現(xiàn)嶺南的生活特征，如選擇冠大蔭濃的大喬木以滿足人們在亞熱帶氣候條件下對舒適休閑空間的需求[16]。園內(nèi)景點(diǎn)蘭園位于東側(cè)，于1961年建成，內(nèi)有3個(gè)栽培觀賞蘭花的蘭棚；芳華園位于西側(cè)，建于1982年，為中國參加德國慕尼黑國際園藝展的作品，總面積540 m2，布局以水為中心，水體占總面積的22.22%；明鏡閣位于西南側(cè)，建于1984年，整體風(fēng)格古樸素雅[17～18]。

2 研究方法

2.1 樣點(diǎn)及對照點(diǎn)設(shè)置

根據(jù)蘭圃的布局及園內(nèi)主要景點(diǎn)的建設(shè)時(shí)間，分為蘭園區(qū)、芳華園區(qū)及明鏡閣區(qū)3個(gè)分區(qū)，在每個(gè)分區(qū)內(nèi)各設(shè)置3個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行監(jiān)測（圖1），測點(diǎn)相對集中以減少干擾。同時(shí)在公園外設(shè)置1個(gè)下墊面為硬質(zhì)水泥鋪裝的對照點(diǎn)。依據(jù)各個(gè)分區(qū)上層喬木的覆蓋度與占地面積之比估算郁閉度（表1）。

2.2 試驗(yàn)方法

本研究測量儀器主要有HD32.3TC熱指數(shù)儀、ONETEST-502XP負(fù)氧離子檢測儀及SL720B數(shù)字噪聲計(jì)（表2），試驗(yàn)時(shí)間為2024年4月10日，試驗(yàn)期間天氣晴朗。實(shí)測中試驗(yàn)儀器的測定高度為1.3～1.5 m，每個(gè)樣地的測量點(diǎn)固定，采用移動觀測法對每個(gè)樣點(diǎn)進(jìn)行測量，從8：00到18：00每2 h進(jìn)行1次數(shù)據(jù)測量記錄，每個(gè)樣點(diǎn)停留3 min，間隔30 s讀取1次數(shù)據(jù)，同時(shí)每個(gè)樣點(diǎn)的測量都在1 h內(nèi)完成，以減少誤差。

2.3 數(shù)據(jù)分析方法

各個(gè)分區(qū)的降溫效果采用日均空氣降溫率Dt表示[19]，計(jì)算公式如下：

（1）

式（1）中：Dci為對照點(diǎn)第i時(shí)刻的溫度值（ ℃）；Di為樣點(diǎn)第i時(shí)刻的溫度值（ ℃）；n為記錄的時(shí)間段（n=5）。

人體對周邊環(huán)境的感受受到氣候因素如空氣溫度、相對濕度及風(fēng)速等的影響，其中空氣溫度、相對濕度2項(xiàng)生態(tài)指標(biāo)對人體感受的影響較為直接，因此本研究以Thom E.C.提出的不舒適指數(shù)DI（Discomfort Index）作為評價(jià)的指標(biāo)對人體舒適度進(jìn)行量化分析[11，20]。本研究以實(shí)際測得的數(shù)據(jù)對蘭圃各分區(qū)的人體不舒適指數(shù)DI進(jìn)行計(jì)算比較，計(jì)算公式為：

DI=T-0.55×（1-0.01×RH）×（T-14.5）" " " " " " " " " " "（2）

式（2）中：T為空氣溫度（ ℃）；RH為相對濕度（%）。DI能夠反映人體在不同的溫度、濕度條件下對空氣環(huán)境感覺舒適的程度。根據(jù)Anastasia Poupkou[21]對DI的等級劃分，將人體感受程度分為6個(gè)等級（表3）。

參考空氣負(fù)氧離子在自然環(huán)境中的濃度分布等級與健康的關(guān)系進(jìn)行分析，負(fù)氧離子濃度越高，等級越高，對人體的健康越有利[22]（表4）。

對于空氣顆粒物的評價(jià)參考環(huán)境保護(hù)部發(fā)布的《環(huán)境空氣質(zhì)量》（GB 3095-2012）的分級標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行。其中日平均的空氣顆粒物濃度分級為：PM10lt;50 μg/m3為一級，PM10lt;150 μg/m3為二級；PM2.5lt;35 μg/m3為一級，PM2.5lt;75 μg/m3為二級，等級越高，空氣質(zhì)量越好。

對于聲環(huán)境的評價(jià)，根據(jù)《聲環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》（GB 3096-2008）對應(yīng)分類級別對實(shí)測數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。最后利用皮爾遜相關(guān)性分析對各個(gè)環(huán)境因子進(jìn)行分析。

3 結(jié)果與分析

3.1 溫濕度及人體舒適度變化

各個(gè)分區(qū)及對照點(diǎn)的平均空氣溫度變化均呈現(xiàn)先上升后下降的規(guī)律，且3個(gè)分區(qū)的空氣溫度在各個(gè)時(shí)間段均低于對照點(diǎn)（圖2），可見公園內(nèi)部的景觀空間具有一定的降溫效果。平均空氣溫度最高的為對照點(diǎn)（28.06 ℃），接著為明鏡閣區(qū)（26.75 ℃）、芳華園區(qū)（26.45 ℃）、蘭園區(qū)（26.07 ℃）。相對于對照點(diǎn)，園內(nèi)日均空氣降溫率表現(xiàn)為：蘭園區(qū)（6.89%）的降溫率最高，其次為芳華園區(qū)（5.68%），最后是明鏡閣區(qū)（4.64%）。

各個(gè)分區(qū)及對照點(diǎn)的相對濕度整體呈現(xiàn)先下降后上升的趨勢，相對濕度最低的時(shí)段出現(xiàn)在12：00—13：00（圖3），該時(shí)段的溫度為當(dāng)日最高，高溫使水分蒸發(fā)，導(dǎo)致空氣濕度有所降低。

不舒適度指數(shù)越高，人體對環(huán)境的感受越不舒服，反之越舒服。園內(nèi)的不舒適度指數(shù)整體呈現(xiàn)先上升后緩慢下降的趨勢（圖4）。結(jié)合溫濕度測量結(jié)果可知，8：00—9：00公園內(nèi)部及對照點(diǎn)的不舒適指數(shù)最低，均處在21.0～23.9，屬于等級2，而后不舒適指數(shù)逐漸上升，在14：00—16：00達(dá)到最高，但基本處在等級3（24.0≤DIlt;27.0）。與對照點(diǎn)相比，蘭圃內(nèi)部的景觀空間能在一定程度上降低人體在熱環(huán)境中的不舒適度，指數(shù)可降低0.80～1.18。

3.2 空氣負(fù)氧離子濃度

不同分區(qū)的空氣負(fù)氧離子濃度日變化不同，但總體來看，上午8：00—11：00園內(nèi)空氣負(fù)氧離子濃度相對較高；11點(diǎn)之后開始下降，直到12：00—13：00達(dá)到谷值，濃度相對較低；13：00后開始上升，到達(dá)峰值，且該時(shí)段負(fù)氧離子濃度園內(nèi)整體高于園外（圖5）。測量日園內(nèi)日平均負(fù)氧離子濃度為689個(gè)/cm3，處于4級（501～900 個(gè)/cm3），能夠滿足維持人健康的基本需求，對人體健康的影響也處在正常的水平。蘭園區(qū)平均空氣負(fù)氧離子濃度最高（833 個(gè)/cm3），接著為芳華園區(qū)（656 個(gè)/cm3）、明鏡閣區(qū)（579 個(gè)/cm3）。將空氣負(fù)氧離子濃度與空氣溫度及相對濕度分別進(jìn)行皮爾遜相關(guān)性分析（表5），結(jié)果顯示空氣負(fù)氧離子濃度與空氣溫度呈現(xiàn)極顯著性負(fù)相關(guān)（Plt;0.01），空氣溫度上升，空氣負(fù)氧離子濃度隨之減少；空氣負(fù)氧離子濃度與相對濕度呈現(xiàn)極顯著性正相關(guān)（Plt;0.01），相對濕度增加，空氣負(fù)氧離子濃度相應(yīng)提高。

3.3 空氣顆粒物濃度

根據(jù)測量結(jié)果，蘭圃的日平均PM2.5及PM10濃度分別為36.95 μg/m3、76.80 μg/m3，PM2.5 、PM10的濃度日變化趨勢較為復(fù)雜（圖6～7）。在上午8：00—9：00，空氣顆粒物的濃度最低，隨著時(shí)間的推移，濃度逐漸上升，一定程度上是因?yàn)楣獾幕瘜W(xué)反應(yīng)會影響空氣顆粒物的濃度變化[23]。各個(gè)分區(qū)的PM2.5、PM10最高點(diǎn)及最低點(diǎn)位置相對一致，園內(nèi)空氣顆粒物濃度最高點(diǎn)出現(xiàn)在明鏡閣區(qū)，僅次于對照點(diǎn)，且時(shí)間段均為16：00—17：00。

PM2.5與PM10的比值在污染嚴(yán)重的城市為0.5～0.7，在污染較輕的城市為0.3～0.5[24]。明鏡閣區(qū)、蘭園區(qū)、芳華園區(qū)的PM2.5與PM10比值的日平均值分別為0.482、0.481和0.480，均低于0.5，說明蘭圃受到的污染較輕。根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量》標(biāo)準(zhǔn)中對PM2.5" 、PM10的24 h均值的分類，園內(nèi)PM2.5與PM10濃度的日均值均符合國家二類標(biāo)準(zhǔn)限值（PM2.5lt;75 μg/m3，PM10lt;150 μg/m3）。

將空氣顆粒物PM2.5、PM10與空氣溫度及相對濕度分別進(jìn)行皮爾遜相關(guān)性分析（表5），結(jié)果顯示PM2.5、PM10與空氣溫度呈現(xiàn)極顯著性正相關(guān)（Plt;0.01），空氣溫度上升，PM2.5、PM10濃度均隨之增加；PM2.5、PM10與相對濕度呈現(xiàn)顯著性負(fù)相關(guān)（Plt;0.01），相對濕度上升，PM2.5、PM10濃度均降低。

3.4 聲環(huán)境

根據(jù)測量結(jié)果（表6），蘭圃晝間等效聲級為60.82 dB（A），3個(gè)區(qū)的最小等效聲級均出現(xiàn)在8：00—9：00?！堵暛h(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》將環(huán)境的噪聲限制劃分為5類，其中2類聲環(huán)境功能區(qū)（需要維護(hù)住宅安靜的區(qū)域）的晝間環(huán)境噪聲的限值為60 dB（A），園內(nèi)僅芳華園區(qū)的晝間等效聲級級別符合2類標(biāo)準(zhǔn)。

4 討論

4.1 降溫效果影響因素

復(fù)雜的群落結(jié)構(gòu)、高郁閉度以及高大的植株是植物群落能夠達(dá)到明顯降溫效果的重要條件[25]。在植物配置上，蘭園區(qū)以榕樹Ficus microcarpa、蒲桃Syzygium jambos、龍牙花Erythrina corallodendron、棕竹Rhapis excelsa、黃花夾竹桃Thevetia peruviana、錦繡杜鵑Rhododendron × pulchrum、文殊蘭Crinum asiaticum var. sinicum、腎蕨Nephrolepis cordifolia等具有高大型冠幅的植物群落類型為主；而芳華園區(qū)及明鏡閣區(qū)多以大花紫薇Lagerstroemia speciosa、水石榕Elaeocarpus hainanensis、海桐Pittosporum tobira、腎蕨等冠層較稀疏的植物群落類型為主。蘭園區(qū)的植物群落更高、層次結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜，降溫效果更為明顯，這與前人關(guān)于植物群落高度、分層數(shù)量與微氣候舒適度存在極顯著正相關(guān)關(guān)系的研究結(jié)果基本一致[26]。因此，華南濕熱地區(qū)的公園植物配置時(shí)，建議以陰香、榕樹、假蘋婆Sterculia lanceolata、樟Camphora officinarum等常綠、大冠幅的鄉(xiāng)土喬木作為上層結(jié)構(gòu)，結(jié)合豐富的中下層植物，在快速形成穩(wěn)定的群落生態(tài)的基礎(chǔ)上達(dá)到更好的降溫效果。

4.2 空氣負(fù)氧離子和顆粒物濃度影響因素

已有研究證實(shí)，不同群落結(jié)構(gòu)條件下，喬灌草群落結(jié)構(gòu)對空氣負(fù)氧離子的影響明顯優(yōu)于簡單植物群落結(jié)構(gòu)[27]。本次研究結(jié)果顯示蘭園區(qū)的空氣負(fù)氧離子高于其他分區(qū)，再次驗(yàn)證了群落結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜的區(qū)域空氣負(fù)氧離子濃度更高。監(jiān)測時(shí)間段內(nèi)，測得的PM2.5與PM10的濃度變化隨空氣溫度上升而增加，隨相對濕度增加而降低，這進(jìn)一步驗(yàn)證了部分學(xué)者關(guān)于溫度及濕度對PM2.5與PM10濃度影響的研究結(jié)果[28～29]，但仍存在一定差異，需要進(jìn)一步深入研究。

4.3 聲環(huán)境影響因素

芳華園區(qū)地勢比蘭園區(qū)高約5 m，且兩分區(qū)邊緣種植魚尾葵Caryota maxima，有效減弱了蘭園區(qū)噪聲對芳華園區(qū)的干擾，這與李哲鋒對景觀地形能夠緩解噪聲的研究基本一致[30]。空間的封閉程度對聲環(huán)境也具有一定影響。蘭園區(qū)在不同邊界處種植了大量青皮竹Bambusa textilis、棕竹，形成一定的封閉空間，一定程度上減弱了馬路外側(cè)噪聲對園內(nèi)的影響。但由于園墻基本為鏤空墻體，并不能起到完全阻隔噪聲的作用。

5 結(jié)論

本研究發(fā)現(xiàn)蘭圃景觀空間能夠起到降溫、改善人體舒適度的效果，空氣負(fù)氧離子能夠滿足康養(yǎng)需求，空氣質(zhì)量較好。與對照點(diǎn)相比，蘭圃內(nèi)部不舒適指數(shù)降低0.80～1.18，能夠在一定程度上提升人體舒適度。測量日蘭圃的蘭園區(qū)日均降溫效果最好。接著為芳華園區(qū)、明鏡閣區(qū)，說明高溫天氣蘭園區(qū)比其他兩個(gè)分區(qū)更適合游人停留。園內(nèi)日平均負(fù)氧離子濃度為689 個(gè)/cm3，整體處于正常水平?；谘芯拷Y(jié)果，建議在公園的植物景觀提升上重視營造植物群落結(jié)構(gòu)，以鄉(xiāng)土植物豐富群落的上層結(jié)構(gòu)，以達(dá)到更好的遮蔭降溫效果。根據(jù)監(jiān)測結(jié)果，蘭圃的PM2.5與PM10的濃度日均值均符合國家二類標(biāo)準(zhǔn)限值。在后續(xù)的公園提升中，建議將園墻改為封閉的墻體，或者在園墻外增設(shè)綠地，以豐富的植物群落減少噪聲的干擾，降低空氣污染物濃度。

本文對嶺南園林蘭圃內(nèi)部環(huán)境因子展開研究，探索了嶺南地區(qū)公園綠地的景觀空間的康養(yǎng)保健功能建設(shè)要點(diǎn)。但本研究所采取的移動觀測方式，在一定程度上會受到外部干擾，在后續(xù)的研究上應(yīng)充分利用儀器設(shè)備，在多時(shí)段進(jìn)行定點(diǎn)觀測，以提高數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。同時(shí)，研究僅針對單一園林環(huán)境，在后續(xù)的研究中可增加多個(gè)園林進(jìn)行對比研究，或針對南方與北方地區(qū)的園林環(huán)境因子展開對比研究。此外，研究主要針對大區(qū)域的景觀空間環(huán)境因子，而影響環(huán)境因子的要素有建筑、植物、水體等，后續(xù)將結(jié)合多方面、多學(xué)科的研究方法，為傳統(tǒng)園林的環(huán)境優(yōu)化提供更加科學(xué)、合理的建議。

注：圖片均由作者自攝自繪。

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作者簡介：

李冰敏/1992年生/女/廣東潮州人/碩士/廣州普邦園林股份有限公司（廣州 510600）/風(fēng)景園林工程師/專業(yè)方向?yàn)閳@林植物、風(fēng)景規(guī)劃設(shè)計(jì)

馬綿英/1994年生/女/廣東汕頭人/仲愷農(nóng)業(yè)工程學(xué)院園藝園林學(xué)院在讀碩士研究生/廣州普邦園林股份有限公司（廣州 510600）/專業(yè)方向?yàn)閳@林植物應(yīng)用

謝偉文/1996年生/男/廣東茂名人/碩士/廣州普邦園林股份有限公司（廣州 510600）/專業(yè)方向?yàn)閳@林植物與景觀生態(tài)

董晨露/1994年生/女/河南焦作人/碩士/廣州普邦園林股份有限公司（廣州 510600）/工程師/專業(yè)方向?yàn)轱L(fēng)景園林

（*通信作者）譚廣文/1959年生/男/廣東廣州人/碩士/廣州普邦園林股份有限公司（廣州 510600）/教授級高級工程師/研究方向?yàn)閳@林植物、風(fēng)景園林規(guī)劃設(shè)計(jì)/E-mail：1002871592@qq.com