张掖市城市道路林带对PM2.5的削减作用

2021-09-28曾万祺张纯曦张娟

农业与技术 2021年18期

曾万祺张纯曦张娟

(1.甘肃省祁连山水源涵养林研究院，甘肃张掖 734000；2.张掖市林业科学研究院，甘肃张掖 734000)

环境问题一直制约着社会经济的可持续发展，PM2.5作为大气污染物的主要来源，其粒径小，可直接呼吸入肺，成为危害健康的杀手。众多研究表明，利用城市绿地削减PM2.5已成为城市突破十面“霾”伏最有效的生态学处理方式[1]。Nowak等[2]通过构建模型测算指出，树木每年可削减4.7～64.5tPM2.5。袁楚阳[3]研究表明，以“灌-草”和“乔-灌-草”为主的植物配置方式对PM2.5等颗粒物的削减率高且削减效果稳定。陈小平等[4]研究表明，林带郁闭度在75%～90%、疏密度在10%～20%时，对大气颗粒物的削减效果最佳。顾康康等[5]研究表明，城市道路林带随着林带宽度的增加，对颗粒物的削减作用更突出。春夏季林缘到林带内PM2.5浓度呈递增趋势，秋冬季PM2.5在25～30m处浓度值低于林缘处[6]。也有部分研究关注道路绿地、居住小区绿地、公园绿地对大气颗粒物的削减作用，其中，史晓丽[7]对北京行道树滞尘效益的探究中有结论表示植物的滞尘量道路>校园；李海梅等[8]以杭州市常见的5种植物为研究对象，在工业区、交通去和清洁区对照采样研究发现植物对PM2.5的滞留能力工业区>交通去>清洁区。综合众多学者的研究发现，植物对PM2.5的削减能力受植物种类、结构、面积和宽度的影响。林带对PM2.5的削减效果因林带配置结构等的不同，最佳削减宽度也存在差异。

1 研究方法

1.1 数据采集

PM2.5浓度采集分季节进行，每个季节选择天气晴朗，无风或者微风天，采用BR-HOl-1210颗粒物监测仪器，以路缘0m距离为起点，向林内3m、10m、20m、30m、50m处6个观测点同步观测3d，手持颗粒物监测仪器布设在距离地面1.5m处(成人呼吸高度)连续观测3min，每1min记录1次数据作为重复。

1.2 数据处理

数据借助于SPSS 19.0进行单因素方差分析，采用最小显著性差异法(LSD)进行多重比较，图形借助Origin 9.1绘制。

削减率公式：

W(%)=(C0-Cn)/C0×100%[9]

式中，W为削减率；C0为道路林带0m处PM2.5浓度值；Cn为道路林带n m处PM2.5浓度值。

2 结果与分析

2.1 不同水平梯度林带削减PM2.5差异

如表1所示，4月林带对PM2.5的削减率在10m处最小，50m处削减率最大，为4.73%，与其它梯度差异显著。7月林带对PM2.5的削减在50m处与其它梯度差异性显著，削减率为5.42%。10月，林带对PM2.5的削减率在0m、3m为负削减之外，其它梯度削减率均为正，其中50m处削减率最大，为1.61%，与其它正削减的梯度上差异性不显著。12月林带对PM2.5的削减除在50m处为正削减之外，在其它梯度均为负削减，但是除与10m梯度外，在0.05水平上与其它梯度差异性不是很显著。

表1 不同采样距离林带内PM2.5削减率差异性

2.2 不同功能区林带对PM2.5的消减作用分析

城市不同功能区道路林带对PM2.5的削减率变幅在-14.29%～12.49%。商业区和空地对照道路林带对PM2.5的削减率多为正；住宅区道路林带对PM2.5的削减率在30m和50m处为正，其它宽度处为负；城郊区林带对PM2.5的削减均为负。不同功能区道路林带对PM2.5的削减率总体，如图1所示，表现为城郊区>空地>住宅区>商业区。

表2 不同功能区道路林带对PM2.5的削减率比较

3 讨论

道路林带对PM2.5的削减，在不同季节表现出来的削减有效宽度不同。可能是因为冬季林带树木进入冬季休眠期，植物的生理活动较弱，加上树木落叶，林带的郁闭度下降，林分的疏透性较强，滞留能力降低，因此随PM2.5削减的有效宽度增大。春夏秋季采样时快速路林带植物处于生长期，夏季植物生长旺盛，这3个季节林带内植物郁闭度和密度在逐渐扩大或者最大，植物生理活动开始增强或者较强，对大气中PM2.5的吸附和截留作用强，因此林带对PM2.5的削减率较高。

道路绿地对PM2.5的削减效率受城市功能区的影响。空地因人为活动较少，对道路绿地植物的覆盖度及其生物多样性的影响小，因此滞尘的特征明显，滞尘作用在50m梯度上最好，与王月荣[10]滞尘在20～30m梯度上最好的结论不相同，可能是因为采样地点以及采样时间不一样的原因。商业区、住宅区等属于人口集中区，靠近道路的林带受干扰水平较高，一定条件下限制了个体较高大草本植物的生长，林带植物群落多样性和盖度距道路越近变异越大[11]，因此对于PM2.5的削减能力降低。林带对PM2.5的削减率呈现出在水平梯度上的不规律性，但不同功能区均在50m处削减率最大。