宝鸡金渭湖湿地小气候效应初探
2020-10-14霍轩琳王毅勇唐甜甜
霍轩琳 王毅勇 唐甜甜
摘要： 以宝鸡市金渭湖湿地为研究对象，在金渭湖拦河闸桥附近进行气象及大气颗粒物观测，将拦河闸桥看作湿区，公路旁看作干区，对比分析湿地小气候特征的结果表明：宝鸡市金渭湖湿地具有明显的降温增湿作用，距离湿区越远，温度越高，相对湿度越低;冬季的相对湿度大于夏季，冬夏季的湿区温度始终低于干区，干湿两区的温度和相对湿度的日变化规律基本一致;湿区的PM2.5质量浓度小于干区，最多可小47%，表明金渭湖湿地对局地大气环境中的细颗粒物质量浓度具有显著削减作用。
关键词： 金渭湖湿地; 小气候; PM2.5质量浓度
中图分类号： S 161. 3 + 2 文献标识码： A 文章编号：1001 - 9499（2020）02 - 0055 - 04
湿地作为独特的生态系统，在涵养水源、保持生物多样性、调节区域小气候及控制碳循环等方面具有重要的意义[ 1 ]。城市湿地在调节城市小气候、缓解城市热岛效应、降低大气颗粒物浓度方面的作用尤为显著[ 2 - 3 ]。
宝鸡市位于关中平原的西部，是关天经济区副中心城市。地势南高北低，中间是渭河谷地，地质构造复杂，东、南、西、北、中的地貌差异很大，因而气候的垂直差异明显，气象灾害频繁。宝鸡市属于中纬度暖温带半湿润气候，全年气候变化受东亚季风影响，干湿交替，四季分明。春季温暖多雨、夏季炎热多雨、秋季降温迅速，冬季寒冷干燥[ 4 ]。区域主导风向为东风，山谷风特征明显[ 5 ]。据全国第二次湿地调查资料显示，宝鸡市湿地面积达3.6万hm2，其中位于中心城区的金渭湖湿地是由渭河拦河闸工程下闸蓄水所形成的人工浅水湿地。蓄水后正常景观水位为583.5 m，回水长度1.65 km、面积140万m2。金渭湖湿地属于河流型人工湿地水面，蓄水情况受到拦河闸运行方式的影响[ 7 ]，拦河闸雍高水位之后，河流流速缓慢，滞留时间较长。金渭湖湿地具有重要的研究价值，主要功能是配合城市生态环境建设，营造城市水域景观。本文通过对金渭湖湿地拦河闸桥与周围道路冬夏季的温度、相对湿度和大气颗粒物观测对比，并分析其降温增湿和削减大气颗粒物的作用[ 8 - 9 ]，为深入探讨该湿地生态功能以及评价人工湿地改善小气候能力提供研究案例。
1 观测采样地点及时间
本研究观测地点位于宝鸡市金渭湖湿地拦河闸桥上（图1），观测试验在拦河闸桥上从中心位置到城区道路方向，间距160 m布点，A观测点是金渭湖横截面拦河闸桥中心位置，B观测点是拦河闸桥中心位置到拦河闸桥边1/2位置，C观测点为拦河闸桥边的观测点，D为公路旁的观测点。观测点A、B、C位于人工湿地中，可视为湿区，观测点D位于公路边可视为干区。冬、夏季分别于2018年12月30日和2019年7月6日开始观测;观测时间：冬季为11～18时，夏季为11～19时;观测间隔时间为1 h，连续观测2 天时间。
2 观测采样项目及仪器与方法
2. 1 风速、气温和相对湿度要素观测
采用FYTH-1便携式数字温湿度仪测量气温和相对湿度，测量范围为-30 ℃～+50 ℃、（0～100）%，测量精度为±0.5 ℃，尺寸为190 mm×73 mm×30 mm，重量为0.55 kg;风速采用FYF-1便携式测风仪测量，测量范围为0～30 m/s，起动风速为0.8 m/s，测量精度为±（0.3 + 0.03 v）m/s（v为实际风速）。
2. 2 大气颗粒物质量浓度采样观测
采用武汉智能中流量空气总悬浮微粒采样器TH-150AⅡ型测量大气颗粒物质量浓度，流量范围为80～130 L/min，流量准确度为±2.5%，流量稳定性为±3%，采样流量为100 L/min[ 10 ]。所有样品均采用石英纤维滤膜（WhatmanQM/A）收集，滤膜使用之前于450 ℃马沸炉中灼烧6 h，以去除可能存在的有机污染物。采样后滤膜保存于冰箱，要求温度为-20 ℃。
PM2.5的质量浓度计算[ 11 ]：设采样气体体积为Q，终端滤膜增加质量为Δm0，PM2.5冲击板滤膜增加质量为Δm1，则PM2.5的质量浓度（C（PM2.5））计算公式为
3 结果与分析
3. 1 金渭湖湿地小气候效应
3. 1. 1 不同观测点冬夏季的温度、相对湿度对比
冬季观测期间有零星小雪，夏季观测期间天气状况良好。冬季得到16组数据，夏季得到18组数据。分别统计冬、夏季各观测点的平均溫度和平均相对湿度（表1），进行对比分析可知：冬季观测点B、C、D比观测点A温度分别高0.038 ℃、0.101 ℃、0.488 ℃;夏季观测点B与A的温度相同，C、D比A的温度分别高0.122 ℃、0.355 ℃，表明湿区温度明显低于干区温度，距离湿地中心越远，温度升高的幅度越大。这是因为水体的比热容较大，故水体及其上空的温度上升缓慢。相对湿度的变化与温度相反，冬季观测点B、C、D比A的相对湿度分别降低0.737%、0.875%、2.563%;夏季观测点A、B、C的相对湿度依次降低，C比A下降2.033%;D比C略高，但比A低了1.766%。考虑到公路旁行道树及灌木等植物正在生长的季节，气温较高，其蒸腾作用将大量水分输送到空中，使得观测点D点的相对湿度略高于C。总体上，湿区相对湿度高于干区，距离湿地越近，空气湿度越大。冬夏季各观测点的温度、湿度分布反映出金渭湖湿地具有明显的降温增湿作用。A、B、C、D 4个观测点冬季的相对湿度比夏季分别增加9.403%、9.699%、10.561%、8.606 %，这是由于冬季观测期间有小雪，使得相对湿度较高。夏季观测当天，风向为东南，冬季观测当天，风向为西北。各测量点间风速差异较大，干湿区风速没有明显规律，因此未做深入分析。
[11] 唐曉明， 崔丽娟， 赵欣胜， 等. 北京市湿地削减大气细颗粒物PM2.5功能[J]. 生态学杂志， 2015， 34（10）： 2 807 - 2 813.
[12] 聂晓， 王毅勇. 沼泽湿地局地小气候“冷湿岛”效应[J]. 生态与农村环境学报， 2010， 26（2）： 189 - 192.
[13] 周林飞， 高宇龙， 党连双， 等. 石佛寺人工湿地对周围气候的影响[J]. 沈阳农业大学学报， 2014， 45（5）： 584 - 591.
第1作者简介： 霍轩琳（1998-）， 女， 大学本科， 主要从事湿地变化和环境效应研究。
通讯作者： 王毅勇（1966-）， 男， 博士， 教授， 主要从事气候变化、 湿地保护和恢复、 环境监测方面的研究。
收稿日期： 2020 - 01 - 11
（责任编辑： 李 丹）
Abstract The Jinwei Lake wetland in Baoji City was selected as the research object， and meteorological observation and atmospheric particulate matter observation were conducted near the Jinwei Lake sluice bridge. The sluice bridge was regarded as a wet area， and the roadside was regarded as a dry area. Wetland microclimate characteristics were compared and analyzed. The results show that the Jinwei Lake wetland in Baoji City has a significant cooling and humidifying effect. The farther away from the wet area， the higher the temperature， and the lower the relative humidity; the relative humidity in winter is greater than that in summer， and the temperature in wet areas in winter and summer is always lower than in dry and wet areas. It is basically consistent with the daily variation of temperature and relative humidity in the dry area. Wetlands contribute to the stability of the large temperature and humidity in the area. The PM2.5 mass concentration in the wet area is less than that in the dry area and can be up to 47% lower， indicating that the Jinwei Lake wetland is relatively local. The mass concentration of fine particles in the atmospheric environment has a significant reduction effect.
Key words Jinwei Lake Wetland; Microclimate; PM2.5 Concentration
