城市道路林內(nèi)大氣顆粒物的時(shí)空變化特征——以泰安市為例.pdf

1、隨著城市化進(jìn)程的加快，大氣污染日益加劇，霧霾天氣不斷增多，不僅影響人們的出行，而且給人們的健康帶來(lái)嚴(yán)重危害。霧霾主要是大氣顆粒物增加造成的，如何消減大氣顆粒物已成為美麗城鎮(zhèn)建設(shè)的技術(shù)難題之一。森林植被在消減大氣顆粒物方面具有重要的作用，因而創(chuàng)建森林城市日益受到各級(jí)地方政府的重視。然而，截至目前，城市森林的防塵抑霾功能有多大，什么樣的森林結(jié)構(gòu)作用最佳？等等問(wèn)題尚無(wú)深入細(xì)致的研究。本文以泰安市12種典型結(jié)構(gòu)和配置的道路林為研究對(duì)象，對(duì)林帶內(nèi)

2、外的TSP、PM10、PM2.5、PM1四種顆粒物進(jìn)行同步監(jiān)測(cè)，分析不同季節(jié)、不同時(shí)段、不同水平梯度處大氣顆粒物的變化趨勢(shì)，探討不同配置模式的城市道路林對(duì)大氣顆粒物的滯塵效益，為城市環(huán)境友好型道路林建設(shè)提供理論依據(jù)。研究結(jié)果如下：
　?。?）人類活動(dòng)影響大氣顆粒物日變化趨勢(shì)
　　TSP、PM10、PM2.5、PM1四種顆粒物日變化趨勢(shì)大致呈早晚高、中間低的特點(diǎn)，近似“U”形，顯現(xiàn)“雙峰單谷”趨勢(shì)。顆粒物峰值出現(xiàn)在人類活動(dòng)的早

3、高峰和晚高峰時(shí)段8:00和18:00，10:00—16:00顆粒物濃度較低。TSP、PM10大部分時(shí)間段都能達(dá)到環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，8:00兩種顆粒物濃度最高，分別為473.49μg/m3和214.39μg/m3，分別超出環(huán)境質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)36.6％和30%；其次是18:00，分別超出7.36%、16.53%。PM2.58:00和18:00達(dá)到空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，兩個(gè)時(shí)間段分別超出環(huán)境空氣質(zhì)量一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)29.3%與13.4%，其余時(shí)間段基本都能

4、達(dá)到一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。建議城市居民戶外活動(dòng)盡量避開(kāi)早晚2個(gè)時(shí)段為宜。
　?。?）不同季節(jié)城市道路林對(duì)大氣顆粒物的消減作用
　　不同季節(jié)，大氣顆粒物變化趨勢(shì)一致，濃度最高的為冬季，且明顯高于其它季節(jié)，其次依次為秋季、春季、夏季。夏季林內(nèi) TSP、PM10均值分別為156.91μg/m3、53.73μg/m3，達(dá)到環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。春、秋、冬季林內(nèi)TSP均值分別超出空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)23.5%、41.65%、86.6%，PM10濃度分

5、別超出空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)45.05%、68.59%、94.16%，兩種顆粒物冬季污染最重。春季、夏季PM2.5濃度分別為28.81μg/m3、15.62μg/m3，達(dá)到環(huán)境空氣質(zhì)量二級(jí)標(biāo)準(zhǔn)，秋季和冬季PM2.5分別超標(biāo)72.5%、87.6%。不同季節(jié)，道路林對(duì)大氣顆粒物消減能力不同，春季、夏季對(duì)大氣顆粒物有消減效果，秋季效果不明顯，冬季林內(nèi)顆粒物濃度明顯高于林外，TSP、PM10、PM2.5、PM1分別增加111.56μg/m3、116.

6、99μg/m3、23.88μg/m3、2.53μg/m3，顆粒物濃度增加也是造成霧霾的主要原因，建議秋冬季節(jié)減少大排量汽車的數(shù)量，以減少汽車尾氣的排放；此外道路林內(nèi)應(yīng)當(dāng)增加針葉樹(shù)種的比例，即使秋冬季節(jié)樹(shù)葉凋落的情況下也能對(duì)大氣顆粒物有一定的凈化效果。
　?。?）大氣顆粒物與氣象因子的相關(guān)性
　　分析發(fā)現(xiàn)，氣象因子對(duì)大氣顆粒物的影響較大，空氣相對(duì)濕度、風(fēng)速和風(fēng)向是影響其濃度的主要因子。風(fēng)速和顆粒物呈線性負(fù)相關(guān)（R2=0.852

7、4），風(fēng)力能夠有效擴(kuò)散林帶內(nèi)的大氣顆粒物。受不同天氣狀況的影響，溫度與大氣顆粒物相關(guān)性不顯著（P>0.05）；相對(duì)濕度與大氣顆粒物呈線性正相關(guān)（R2=0.911），相對(duì)濕度越高，大氣顆粒物濃度越高。
　?。?）城市道路林凈化大氣顆粒物的水平空間變化
　　晴朗微風(fēng)和雨后晴天天氣下，道路林內(nèi)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)大氣顆粒物均低于對(duì)照，30m處下降最明顯，可使TSP、PM10、PM2.5、PM1最大下降21.7%、15.81%、25.53%、2

8、7.4%。而陰天和霧霾天氣下，道路林對(duì)大氣顆粒物調(diào)控能力較弱，只有在30m處TSP、PM10分別減少2.77%、5.64%，但表現(xiàn)出林帶越寬，對(duì)大氣顆粒物消減能力越強(qiáng)的特點(diǎn)?？紤]到實(shí)踐中道路綠帶寬度受道路用地紅線等多種因素的限制，建議道路林建設(shè)寬度至少為20m。
　　（5）城市道路林消減大氣顆粒物的最優(yōu)配置模式
　　不同配置模式的道路林帶對(duì)大氣顆粒物的滯塵效益差異顯著，與植物種類、綠量、組成結(jié)構(gòu)等因素相關(guān)。其中針闊混交和喬灌

9、草結(jié)構(gòu)對(duì)大氣顆粒物的滯塵效益最強(qiáng)，單一結(jié)構(gòu)的道路林效果最差，說(shuō)明豐富的植物種類、完整的結(jié)構(gòu)層次以及充沛的植物綠量能夠發(fā)揮更強(qiáng)的滯塵效益。通過(guò)對(duì)12種不同配置模式的道路林滯塵能力評(píng)判，篩選出了4種滯塵效益和觀賞效果較好的配置模式，①針闊混交型：以雪松、紫葉李等4～6喬木樹(shù)種混交，比例為1:1，鄉(xiāng)土樹(shù)種比例80%以上；②針葉片林型：雪松、油松等3～4種針葉樹(shù)種作為優(yōu)勢(shì)樹(shù)種混交，鄉(xiāng)土樹(shù)種比例90%；③自然式：法桐、國(guó)槐等大喬木、紫葉李等小喬木