吉林市不同功能區綠地環境效應比較

摘要：選擇吉林市具有代表性的功能區綠地為研究對象，對各功能區綠地的負離子效應、滯塵效應、抑菌效應、降溫增濕效應進行比較研究。結果表明，各功能區綠地環境效應差異顯著，風景區綠地環境效應最好，商業區綠地環境效應最差，各功能區綠地環境效應由強至弱為風景區、居住區、文教區、交通區、商業區。

關鍵詞：吉林市；功能區；綠地；環境效應

中圖分類號：S731.2 文獻標識碼：A 文章編號：0439—8114（2012）19—4288—05

城市綠地在城市生態系統中發揮著多種生態效益已成為不爭的事實。國外最早關于綠地生態效益的研究起源于林地改善小氣候方面的研究，國內在20世紀50年代開始認識到植物生態效益的重要性，并開始了相關研究。我國眾多研究者主要從單因子以及多因子上對城市綠地的生態效益進行觀測評價[1—5]。目前有關綠地結構模式與生態環境效益之間關系的研究較多，但對于不同功能區綠地環境效應的研究并不深入。為此，以吉林市不同功能區綠地為研究對象，對其環境效應進行觀測與比較研究，以期為科學指導城市各功能區規劃建設、植物配置提供理論依據。

1 材料與方法

1.1 采樣點概況

采樣點位于吉林市城區范圍內，依據城區環境及職能情況劃分為5個功能區：文教區（A）、風景區（B）、居住區（C）、交通區（D）、商業區（E）。在各功能區中選取具有代表性的采樣點2～3個進行對比分析，并在每個功能區選取一個空曠地做對照，各功能區采樣點具體情況見表1。

1.2 觀測指標與方法

觀測指標：空氣中離子濃度、粉塵含量、細菌含量、氣溫（離地面1.5 m）、相對濕度。

觀測方法：8∶00～18∶00每隔2 h觀測1次，連續觀測3 d，同步觀測。使用AIC1000正、負離子濃度檢測儀測定空氣中離子濃度，P5L2C型數字粉塵儀測定空氣中粉塵含量，JWL—ⅡB202新型撞擊式多功能空氣微生物監測儀測定空氣中細菌含量，NK4500手持氣象站測定氣溫和相對濕度，并測定對照地的相關指標。

2 結果與分析

2.1 空氣負離子效應

空氣負離子被譽為“空氣維生素和生長素”，具有抑菌功能[6]，在凈化空氣[7]、人體保健、防病治病[8]等方面效果顯著，其濃度水平已成為評價城市空氣清潔程度的一個重要指標。

以空氣離子濃度為基本觀測指數，在國內外城市空氣離子評價中已成功應用空氣離子評價系數對空氣質量進行評價[9]。計算公式為CI=（n—/1 000）×（1/q），CI為空氣離子評價系數；n—為空氣負離子濃度，單位為個/cm3；q為單極系數（q=n+/n—，n+為空氣正離子濃度）；1 000為滿足人體生物學需求的空氣負離子濃度，單位為個/cm3。CI值越大，空氣質量越好，目前國際上通行的空氣清潔度評價標準見表2。

不同功能區綠地有明顯的空氣負離子效應，利用空氣離子濃度計算空氣離子評價系數（CI），并確定各個功能區空氣清潔度等級，具體結果見表3。從表3可以看出，不同功能區綠地對空氣負離子的產生有一定影響，最高可達907個/cm3（B—2），最低僅為423個/cm3（E—2），不同功能區中空氣負離子平均濃度由大到小為風景區、文教區、居住區、交通區、商業區。在觀測期間，不同功能區的空氣負離子水平差異較大。風景區空氣負離子水平最高，平均為855個/cm3，是文教區的1.3倍，居住區、交通區的1.5倍，商業區的1.9倍。

風景區空氣負離子水平明顯高于其他功能區，這與植物的種植有密切關系。風景區植物種類豐富，植物通過光合作用釋放氧氣，由于氧氣和水分子比氮氣等更具有親電性，優先形成空氣負離子。文教區內除植物光合作用之外，樹木與花卉釋放出的芳香揮發性物質等也能使綠地中的空氣發生電離，再加上綠地中植物的凈化、除塵作用，使綠地中的空氣負離子不僅濃度高，而且壽命較長。商業區由于車流量大、人口密集、空氣污染物等緣故，所以凈化空氣的能力比較弱，空氣負離子濃度也相對較低。為改善商業區與交通區的空氣環境和質量狀況，可栽植一定數量的綠色植物，從而提高空氣負離子濃度，改善城市環境。

通過不同功能區的空氣離子評價系數和空氣清潔度等級可以得出：在觀測期間，風景區空氣質量最好，清潔度為Ⅰ級；文教區、居住區、交通區空氣清潔度均為Ⅱ級，屬清潔范圍；而商業區空氣清潔度為Ⅲ級，空氣質量為中等。不同功能區空氣質量從好到差為風景區、文教區、交通區、居住區、商業區。

2.2 滯塵效應

粉塵是城市環境污染的一部分，它嚴重影響著人類的生產生活，有時甚至會造成人身危害[10]。空氣粉塵對氣候也有一定影響，使大氣能見度變差，降低城市的美學價值，嚴重影響城市旅游和交通運輸等行業[11]，因此空氣粉塵含量已經成為環境質量評價的重要指標。有關研究表明，園林植被通過樹木降低風速而起到減塵作用，通過其枝葉對粉塵的截留和吸附作用，能有效降低空氣中粉塵含量，從而實現滯塵效應[12]。

以不同功能區采樣點及對照地空氣中粉塵含量為基數，計算吉林市各功能區滯塵率，結果見表4。由表4可見，城市綠地具有明顯的滯塵效應，進一步分析得出，風景區平均粉塵含量最低，為0.017 4 mg/m3，商業區粉塵含量最高，達0.129 7 mg/m3，平均粉塵含量從低到高為風景區、居住區、文教區、交通區、商業區。通過計算采樣地滯塵率得出，風景區滯塵率最高可達48.36%（B—1），文教區、居住區、交通區粉塵含量居中，滯塵率最高分別為37.95%（A—1）、30.08%（C—1）、28.25%（D—2），商業區粉塵含量最高，滯塵率最高僅為18.28%，最低為7.02%。計算各個功能區平均滯塵率：風景區平均滯塵率最高，達到32.72%，其次為文教區、交通區、居住區，商業區滯塵率最低，僅為12.65%，表明綠地空氣粉塵含量與功能區位置環境、綠地面積密切相關。文教區粉塵含量高于居住區，主要是因為文教區內采樣地點位于華山路附近，車輛行駛引起粉塵飛揚，導致空氣中粉塵增多，而居住區內禁止車輛通行，減少了交通造成的粉塵量。

2.3 抑菌效應

空氣細菌中有很大一部分是許多流行性疾病的病源，它們的存在對人體健康是一個巨大的威脅。植物具有較強的抑菌功能，國外學者最早對植物的抑菌原理進行了研究，發現洋蔥、大蒜、辣根菜等植物散發出的揮發性物質具有殺死空氣中葡萄球菌、鏈球菌及其他細菌的作用[13]。我國也在不同植物種類對環境微生物的作用效果、不同的植物群落對空氣中細菌含量的影響[12，14]等方面進行了研究。

以不同功能區采樣點及對照地空氣中細菌含量為基數，計算吉林市各功能區綠地抑菌率，結果見表5。從表5可以看出，不同功能區綠地空氣細菌含量存在差異。商業區綠地平均細菌含量最高，達到42個，風景區的平均細菌含量最低，為8個，不同功能區綠地平均細菌含量從大到小為商業區、交通區、居住區、文教區、風景區。其中，空氣細菌含量最高為43個（E—2），最低為6個（B—1）。從抑菌率來看，各綠地的抑菌率在12.24%～47.22%，表明城市綠地具有不同程度的抑菌效應，這主要與各功能區樣地的綠化狀況、周圍環境、人為活動等有關。商業區和交通區綠化少，硬質鋪裝多，人車流量大，空氣中污染物多；居住區綠化較好，但人流量大，綠化較好的區域有人游憩、娛樂，觀賞池附近賞魚者較多，而且靠近水面空氣潮濕，容易滋生微生物；文教區綠化面積大，綠化率高，但來往學生多，且樣地靠近城區交通主干道，則空氣中細菌含量較高；風景區植被眾多，配置結構豐富，植物種類多樣，對區內空氣起到一定程度的凈化作用，所以空氣細菌含量最低，空氣質量處于較清潔水平。

2.4 降溫增濕效應

許多氣象學家的研究證明了綠地小氣候的存在，綠地改善小氣候效應最明顯的表現在降溫和增濕兩方面。一方面植物可以遮擋太陽輻射，吸收地面輻射，有效降低空氣溫度。另一方面，植物通過蒸騰作用向環境中散失水分，同時從周圍環境中大量吸熱，降低了環境空氣的溫度，增加了空氣濕度。因而植物具有降溫增濕作用。

王忠君[15]通過測定植物的蒸騰速率、葉面溫度等指標，定量計算植物因蒸騰作用而產生的環境增濕降溫效益理論值，并對綠地小氣候的環境濕熱特征進行測定，結果表明測定值與理論值相差不大。因此，本研究直接采用測定法得出各綠地及對照地溫度、濕度，結果見表6。

從表6可以看出，各功能區綠地均具有不同程度的降溫增濕效應，降溫幅度為1.45%～9.94%，其中居住區C—1綠地降溫效果最明顯，降溫率為9.94%，此處郁閉度較高、葉面積指數較大的葡萄，還有高大喬木（榆樹）和灌木（黃刺玫、榆葉梅）等結構較復雜的植物群落對溫度影響較大，易形成局部小氣候。不同功能區綠地平均降溫率從大到小為居住區、風景區、文教區、交通區、商業區。在5個功能區綠地中，除商業區綠地降溫效果較差之外，其他綠地降溫效果均較好。增濕幅度為1.02%～19.91%，其中文教區、風景區、居住區、交通區綠地平均增濕效果相對較好，而商業區綠地增濕效果較差，平均增濕率僅為2.81%。

3 環境效應綜合評價

3.1 評價方法

不同功能區綠地環境效應差異較大，有的功能區負離子效應大，而有的功能區滯塵能力高，有的則對各個效應作用均不明顯。為了綜合評價各個功能區環境效應，根據專家咨詢意見和試驗結果對各效應指標采用打分方式，對各功能區綠地環境效應綜合排序。

1）分值（F）的確定。負離子效應、滯塵效應、抑菌效應分別以空氣負離子評價系數、粉塵含量以及細菌含量為基礎，依據GB3095—1996《環境質量標準》確立分級標準，降溫增濕效應采用目前學術界較為認可的溫濕指數（THI）表示，通常采用公式THI=t—0.55（1—f）（t—14.4）來計算劃分等級，t為氣溫，f為相對濕度。分值標準見表7。

根據各指標分值標準，得出不同功能區綠地環境效應比較分值（表8）。

2）權重（a）的確定。在一系列研究基礎上采用指數賦權法確定各環境效應的權重：

ai=（Ci/Si）■Ci/Si，其中Ci為i指標的實測值，Si為此指標的評價標準值。其中，ai∈[0，1]（i=1，2，3，4），且滿足■ai=1，各指標權重見表9。

3.2 綜合得分

綜合得分計算公式為：A=■Fiai，根據公式得出綜合得分，見表10。由表10可以看出，不同功能區綠地環境效應由強至弱為風景區、居住區、文教區、交通區、商業區。

4 小結

研究結果表明，吉林市不同功能區綠地具有明顯的負離子效應、滯塵效應、抑菌效應和降溫增濕效應。其中，除商業區空氣清潔度屬中等外，其他功能區均屬清潔范圍及以上；滯塵效應幅度為7.02%～48.36%；抑菌效應幅度為12.24%～47.22%；降溫幅度為1.45%～9.94%，增濕幅度為1.02%～19.91%。各功能區綠地環境效應由強至弱為風景區、居住區、文教區、交通區、商業區。

5個功能區綠地環境效應與綠地的空間結構及其綠量有密切關系，研究結果表明，具有豐富的植物種類、復雜配置模式的風景區綠地環境效應較好，而綠地面積較少、配置模式單一的商業區綠地環境效應較差。

合理規劃，草坪種植適可而止。交通區、商業區由于人口密集、車流量大，導致環境效應較差，建議在進行綠地規劃時，可根據需要栽植一定數量的喬灌木，適當減少草坪面積，觀賞草坪雖然可以豐富綠地景觀類型，提高景觀觀賞效果，但由于其本身綠地結構較簡單，綠量也相對較小，在環境效果上遠不如其他類型綠地。吉林市目前草坪已有一定規模，如世紀廣場、朝陽廣場等都種植有一定規模的草坪，從生態學及改善環境質量角度考慮，今后吉林市可加強對廣場草坪建設的控制。

參考文獻：

[1] 張 浩，王祥榮.城市綠地降低空氣中含菌量的生態效應研究[J].環境污染與防治，2002，24（2）：101—103.

[2] 孫 偉，王德利.草坪與稀樹草坪生態作用的比較分析[J].草原與草坪，2001（3）：18—21.

[3] 祝 寧，李 敏，柴一新.哈爾濱市綠地系統生態功能分析[J].應用生態學報，2002，13（9）：1117—1120.

[4] 馮建軍，沈家芬，蘇開君.廣州市道路綠化模式環境效益分析[J].城市環境與城市生態，2001，14（2）：4—6.

[5] 寧偉艷. 北方城市綠地建設及綠化模式多樣式探討[J]. 齊齊哈爾大學學報（哲學社會科學版），2002（2）：18—20.

[6] KORUBLUE 1 H. The clinical effect of aero—ionization[J]. Medical Biometeorology，1990（5）：12—14.

[7] 林忠寧.空氣負離子在衛生保健中的作用[J].生態科學，1999，18（2）：87—90.

[8] KRUEGER A P， SMITH R F， ING GAN GO. The action of air ions on bacteria I. Protective and lethal effects on suspensions of Staphylococci in droplets[J]. J Gen Physiol，1957， 41（2）：359—381.

[9] KAREN A. The influence of electro aerosol inhalation on the disease of the respiratory tract and the lungs[A].Proceedings of the Seventh International conference[C]. New York： Academic Press，1975.105—106.

[10] 鄭少文.城市綠地滯塵效應研究[D]. 山西太谷：山西農業大學，2005.

[11] 姚煥英.渭南市城區大氣TSP污染及其防治措施研究[J].渭南師范學院學報（綜合版），2002，17（5）：40—41.

[12] 劉艷琴.南京市城市森林抑菌、滯塵效應研究[D].南京：南京林業大學，2006.

[13] 田治國，王 飛，劉 洋，等.西北地區常見的6種植物揮發性物質抑菌效果研究[J].西北林學院學報，2009，24（6）：124—128.

[14] 羅 英，李曉梅，黃利斌，等.城市街道綠地不同配置模式植物群落的抑菌功能[J].浙江林學院學報，2009，26（6）：859—864.

[15] 王忠君.福州國家森林公園生態效益與自然環境旅游適宜性評價研究[D].北京：北京林業大學，2004.