游览高峰期千岛湖森林公园大气颗粒物浓度变化特征

杨小可,朱志鹏,陈梓茹,许媛,张轩溢,蓝若珂,余鹏飞,郭真真,傅伟聪,王敏华,董建文

福建农林大学 艺术学院、园林学院;国家林业局森林公园工程技术研究中心,福建 福州 350002

游览高峰期千岛湖森林公园大气颗粒物浓度变化特征

杨小可,朱志鹏,陈梓茹,许媛,张轩溢,蓝若珂,余鹏飞,郭真真,傅伟聪,王敏华,董建文*

福建农林大学 艺术学院、园林学院;国家林业局森林公园工程技术研究中心,福建 福州 350002

为探索千岛湖森林公园大气颗粒物浓度变化特征，选择游客游览高峰期5月、10月晴朗天，对3类游憩地12个监测点的大气颗粒物（TSP、PM10、PM2.5、PM1.0）浓度、气象因子等数据进行采集分析。研究了园内大气颗粒物浓度日变化规律、不同类型游憩地变化规律及大气颗粒物浓度变化与气象因子、游客游览行为的相关性。结果表明：1）5月、10月千岛湖国家森林公园均达到国家空气质量二级标准，大粒径颗粒物浓度呈早晚高，中午低的“V”字型，小粒径大气颗粒物浓度（PM2.5和PM1.0）呈“L”字形；2）以3类游憩地划分，大气颗粒物浓度从低到高的区域依次为游憩林地、临水休憩地、观景台；3）海拔、温度、气压、湿度对不同粒径的颗粒物影响较大；4）千岛湖森林公园内大气颗粒物浓度与游客游览活动关系密切，特别是对大粒径（TSP和PM10）颗粒物的增加最为明显。

千岛湖国家森林公园;大气颗粒物;浓度

随着人们生活水平及环境意识的日益提高，人居环境中的空气质量的优劣正得到人们的广泛关注，TSP（总悬浮颗粒物，d≤l00µm)、PM10(可吸入颗粒物，d≤l0µm)、PM2.5(可吸入肺细颗粒物，d≤2.5µm)和PM1.0(d≤1.0µm)作为城市空气的首要污染物对环境的空气质量有重要影响[1]。大气颗粒物表面吸附大量有害化合物[2]，对人们呼吸系统[3]和免疫系统[4]有显著破坏作用，更有甚者导致癌症和心脏病等死亡率增加[5-8]。目前已有少数学者对游憩地颗粒物展开研究，傅伟聪[9-12]针对福州及百里杜鹃国家森林公园游憩地进行了日变化监测，论述了百里杜鹃林一日中各空气指标的变化趋势，但未进行多季节对比研究；王磊[13]对城市森林大气颗粒物作用展开研究，从森林植被角度分析其对大气颗粒物的作用，却忽略了大气颗粒物在时间上的变化；以及部分学者针对林分滞尘作用[14]、植物配置对降尘效果的影响[15-17]等角度进行研究。而从游人游憩角度出发，对森林公园应如何规划，哪个时间段更适合游览、在什么游憩地适合进行活动仍较少讨论。

1986年我国面积最大的森林公园——千岛湖国家森林公园正式建立，作为中国设立的首批国家级风景名胜区之一，千岛湖国家森林公园也是浙江省淳安县不可或缺的重要旅游资源[18]，与加拿大金斯顿千岛湖、湖北阳新千岛湖并称“世界三大千岛湖”。在游客需求、资源禀赋、发展模式方面千岛湖国家森林公园拥有着得天独厚的的优势。现阶段，千岛湖国家森林公园通过强力推动森林旅游项目，体现项目个性内涵等措施，推动其森林休闲旅游产业持续健康高效发展。健康出行是游览的主要目的，因此探索千岛湖国家森林公园内大气颗粒物浓度变化特征，对指导游人选择合适的参观时间，具有重要意义。经千岛湖国家森林公园所在地区淳安县旅游局统计，2005年至2014年，千岛湖国家森林公园共接待游客1412.7万人次，每年5月、10月，随着“黄金周”的到来，伴着春花植物盛开、秋叶植物色彩显现，森林公园迎来两个游客高峰期[19]。目前，对千岛湖国家森林公园的研究主要集中在群落结构[18,20]、动物多样性[21]、生态环境[22]等方面，而对其空气颗粒物的监测研究鲜见报道，笔者选择5月、10月游客游览高峰期对千岛湖国家森林公园旅游开发重点岛龙山岛典型3类游憩地12个监测点进行大气颗粒物浓度及气象因子等数据监测及分析，以便了解千岛湖国家森林公园大气颗粒物浓度变化规律和不同游憩地变化特征，为千岛湖国家森林公园规划建设及游客合理选择游览路线、游览时间提供理论依据，并可丰富园内空气质量研究相关数据。

1 材料与方法

1.1 研究地概况

样地位于千岛湖森林公园内一开放游览岛屿--龙山岛（N29°22’-29°50’，E118°34’-119°15’），海拔108～350 m，位于中亚热带季风气候北缘。年均温度16.3～17.8℃，无霜期263 d，年均降水量1430 mm，年雨日155 d，年均相对湿度76%，群落的优势种为马尾松（Pinus massoniana）、苦槠(Castanopsis sclerophylla）、石栎(Lithocarpus glaber)、青冈(Cyclobalanopsis glauca)其它常见的植物还有尖连蕊茶(Camellia cuspidata)、短柄桴(Quercusserratavar.brevipetiolata)、盐肤木(Rhus chinensis)、枫香(Viscum liquidambaricolum)等。

1.2 研究方法

选择千岛湖国家森林公园中龙山岛上12个典型游憩地作为监测点，各监测点概况如表1所示。

表1 监测点概况Table 1 The profile of monitoring sites

1.3 指标测定

选择2015年5月游览高峰期晴朗天，平均呼吸高度1.2～1.5 m处的空气：TSP(总悬浮颗粒物，d≤l00µm)、PM10(可吸入颗粒物，d≤10µm)、PM2.5(可吸入肺细颗粒物，d≤2.5µm，)、PM1.0(d≤1.0 µm)的浓度（以下大气颗粒物浓度均以μg/m3为单位）；同时，使用南方测绘公司生产的厘米级GPS测算各个监测点海拔高度，以及小气候监测仪（NK4500）监测风速、温度、湿度、气压等每个观测点设3个重复，并统计以监测点为中心向外辐射150 m距离范围监测时间点内游客人数。

1.4 数据处理

数据统计、处理及图表制作采用SPSS19.0和Excel 2007进行。

2 结果与分析

2.1 不同粒径大气颗粒物的浓度日变化规律

整体而言如图1、图2，千岛湖国家森林公园大粒径大气颗粒物（TSP、PM10）浓度日变化规律均为上午和傍晚高，中午下午低，大粒径颗粒物浓度日变化表现为早晚高，中午低的“V”字型；小粒径大气颗粒物浓度（PM2.5和PM1.0）呈现出早高，午后至傍晚低的“L”字形（图1）。进一步观察可知，大粒径颗粒物（TSP和PM10）均在早7:00达到白昼最高值，下午11:00～13:00颗粒物浓度下降至一天中最低值，随后又开始缓慢上升。大粒径大气颗粒物浓度日变化呈“V”字型规律和千岛湖国家森林公园内游客早（8:300～9:30）出游，晚(16:30～17:00)返程及就餐恰为高峰时段大致吻和，因此园内颗粒物浓度呈先下降后上升的“V”字型变化规律。

由于5月千岛湖森林公园处于雨季，早7:00～9:00样地的空气相对湿度较大，平均值接近70%，有时甚至超过80%；当湿度大于70%，PM2.5浓度升高幅度较大,接近90%时，PM2.5浓度成倍增长[23]，且千岛湖森林公园处于亚热带季风气候区北缘地区，园内森林覆盖率高和千岛湖水面的调节作用，早晚温差不明显，早7:00平均温度21.47℃而日平均气温为23.69℃、日最高气温为27.20℃。根据前人研究证明，小粒径颗粒物随气温降低而升高[24]；因此，小粒径大气颗粒物在早7:00～9:00达到白昼最高值。而中午11:00～13:00，随着气温升高、温度降低颗粒物浓度下降至一天中最低，并保持较低平稳值后又逐渐上升。同5月份大气颗粒物浓度变化规律相似，10月份浓度变化规律整体呈早、晚高、中午低的变化趋势，不同的是，PM10、PM2.5浓度较5月份低，可能与10月份空气湿度相对较低有关。

图2 千岛湖国家森林公园10月份不同粒径大气颗粒物浓度日变化规律Fig.2 Diurnal variations of PM with 4 different kinds of diameters in Qiandaohu National Forest Park in October

2.2 各类型游憩地大气颗粒物浓度对比

根据试验可得，不同游憩地的不同粒径大气颗粒物浓度有不同的特点，参考大气颗粒物清洁度评价指标[25]，千岛湖森林公园空气中TSP、PM10、PM2.5、PM1.0浓度均处国家二级标准。由表2得出，千岛湖森林公园大气颗粒物浓度从低到高的分别是游憩林地、临水休憩地和观景台。但是具体监测点颗粒物浓度有所差异，首先游憩地中S5、S2、S8和S3的总悬浮颗粒物浓度均较高。游憩林地TSP、PM2.5、PM1.0平均浓度为3类游憩地中最低，而PM10最低的为临水游憩地。主要是因为，（1）游憩林地由于绿化植物的覆盖阻挡了颗粒物作用[26-28]。（2）检测过程中统计，日均70%的游客趋于停留在临水游憩地、观景台类游憩地展开游憩活动，此行为对其颗粒物浓度影响紧密相关。（3）园中临水游憩地、观景台的设置便于交通工具的直接抵达，由此产生了尾气排放等气体污染。

表2 千岛湖森林公园内游憩地颗粒物日均浓度值(μg/m3)Table 2 Daily average concentrations of PM in different recreational regions in Qiandaohu National Forest Park(μg/m3)

大气颗粒物浓度的大小不仅和自身性质影响有关[29,30]，也受气象因子等环境因素影响，试验中对大气颗粒物浓度和气象因子（最大风速、即时风速、平均风速、温度、露点温度、湿球温度、相对湿度、热力指数、风寒指数）进行相关性分析，如表3。结果表明在大气颗粒物浓度处于二级标准条件下，影响大气颗粒物环境因子有：最大风速、平均风速、温度、风寒、相对湿度、热力指数、露点温度和湿球温度。其中，海拔、温度、气压、湿度对空气中不同粒径的颗粒物（TSP、PM10、PM2.5和PM1.0）影响较大，均呈显著相关；海拔对空气中不同粒径颗粒物（TSP、PM10、PM2.5和PM1.0）浓度呈极显著负相关；随着颗粒物大小递减，温度与其相关性逐渐减小；由此可见，在空气质量等级处于二级标准时，气象因子对大粒径（TSP、PM10）和小粒径(PM2.5、PM1.0)颗粒物的影响大致相同。

表3 气象因子与大气颗粒物浓度的相关性分析Table 3 Correlation coefficients of PM and meteorological factors

3 结论与讨论

3.1 结 论

2015年对千岛湖国家森林公园大气颗粒物浓度研究结果表明，5月及10月各游憩地颗粒物浓度处于国家二级排放标准，空气质量良好，大气颗粒物浓度日变化规律为早高午低傍晚略有回升，同古琳，王成，徐高福[31,32]等研究结果对比，试验结果基本一致。试验发现，气象因子，包括最大风速、平均风速、温度、风寒、相对湿度、热力指数、露点温度和湿球温度对大气颗粒物浓度具有一定相关性，表现为：相对湿度越大、气压越大、海拔越低、温度越低，TSP、PM10、PM2.5、PM1.0浓度越高，这与赵中华等人研究所得结果基本相同[33]。略有不同的是，试验发现在空气质量较高时，随着最大风速、气压、湿球指数、热力指数、湿度减小，空气中不同粒径的颗粒物（TSP、PM10、PM2.5、PM1.0）浓度越低；气压、湿度与小粒径颗粒物（PM2.5、PM1.0）的浓度为极显著正相关。森林公园内可能因湖水环绕且园内森林覆盖率高，早晨湿度较高导致清晨颗粒物浓度较高，适当疏林可改变林内小气候，不仅有利于千岛湖森林公园林分自我更新，保持群落稳定性[34,35]，且有利于降低大气颗粒物浓度。不同游憩地大气颗粒物浓度具有不同表现特点。千岛湖森林公园大气颗粒物浓度从低到高的区域依次为游憩林地、临水休憩地、观景台。而林内游憩地中不同郁闭度林下颗粒物浓度也不相同，随郁闭降低大气颗粒物浓度平均值大致呈下降趋势：S5＞S3＞S7＞S12＞11，可见，不同郁闭度的林分对大气颗粒物浓度的影响各不相同[34]。由此可知，游人进入千岛湖森林公园游览时间宜为午后，游憩林地及海拔高处更宜游览，且相较5月份，10月千岛湖森林公园更宜游览。

3.2 讨 论

森林公园在游憩地建设时应注重（1）适当疏林以确保林内适度郁闭，利于减少林外污染物进入以及林内颗粒物的外排；（2）重视不同林分的植物间植，利于提高林内空气质量。除了环境因子的影响，游人活动也是影响城市环境大气颗粒物浓度时空变化的主要原因[36]。相关数据显示，千岛湖森林公园内大气颗粒物浓度与游客游览活动关系密切，特别是对大粒径（TSP和PM10）颗粒物的增加最为明显。针对这一现象，在对森林公园游憩地建设中可：（1）通过合理的规划游览线路进行引导，引导游人进入空气质量较高的游览地进行游览行为；（2）注重林内游憩地建设及林内空间绿化配植以助于游览地美景度提升。

使用定点监测手法对千岛湖国家森林公园进行大气颗粒物浓度、小气候等数据监测，为其进一步规划和提升提供了数据支撑。由于千岛湖国家森林公园高峰期天气、开园时间等条件限制，仅对园内12个监测点在游览高峰期间7:00至17:00时段进行监测研究，未能对其他游览时间、游览季节提供参考。本研究将进一步开展多点、多时段和四季监测，以提供更为可靠的千岛湖森林公园大气颗粒物浓度变化特征，为森林公园管理建设提供数据支撑。

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对于这样一个突如其来的消息，易家的三个人，是三种表情。向南是错愕，易非是惊讶，只有妈，是掩饰不住的兴高采烈。

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TheVariationCharacteristicsofAtmosphericParticulateConcentrations inThousand-IslandLakeNationalForestParkinPeakTouristSeasons

YANGXiao-ke,ZHUZhi-peng,CHENZi-ru,XUYuan,ZHANGXuan-yi,LANRuo-ke, YUPeng-fei,GUOZhen-zhen,FUWei-cong,WANGMin-hua,DONGJian-wen*
College of Arts and Landscape Architecture/Fujian Agriculture and Forestry University;Engineering and Technology Research Center for Forest Parks of State Forestry Administration,Fuzhou 350002,China

To explore the variation characteristics of atmospheric particulate concentrations in Thousand-Island Lake National Forest Park,atmospheric particulates(TSP,PM10,PM2.5 and PM1.0)concentrations,meteorological factors and other relevant data were collected in the twelve monitoring points in the three kinds of recreational sites on sunny days in May and October when the number of tourists reached the top.The daily variation rule of atmospheric particulate concentrations in the park,the change regularity of atmospheric particulate concentrations in different types of recreational sites,and the correlation between the variation of atmospheric particulate concentrations and climatic factors as well as tourist behaviors,were studied in the researches.The results showed that:1)The air quality in Thousand-Island Lake National Forest Park met the national Grade-II standard and the concentration of large-size particulates showed dual peaks and a single valley like“V”,while the concentration of small-size atmospheric particulates(PM2.5 and PM1.0)was shaped like“L”;2)In the three kinds of recreational sites,the concentration of atmospheric particulates was sorted from low to high: recreational site in forest,recreational site near water,and sightseeing stand;3)Factors including altitude,temperature, atmospheric pressure and humidity had great effects on different size of particles;4)There was a close correlation between the atmospheric particulate concentrations in Thousand-island Lake Forest Park and travel activities.In particular,large-size (TSP and PM10)particulates increased obviously in number under the influence of the activities.

Thousand-Island Lake National Forest Park;atmospheric particulate;concentration

X513

:A

:1000-2324(2017)02-0315-06

10.3969/j.issn.1000-2324.2017.02.031

2016-11-01

:2016-12-06

国家林业公益性行业科研专项:森林公园绿色名录与森林风景资源培育技术(201404315);美丽城镇森林景观的构建技术研究与示范(201404301);国家林业局森林公园工程技术研究中心开放课题(PTJH1500207)

杨小可(1992-),女,硕士研究生.研究方向:风景园林学、森林公园规划设计.E-mail:340431882@qq.com

*通讯作者:Author for correspondence.E-mail:fjdjw@126.com