道路綠化帶的不同空間結(jié)構(gòu)對污染物擴散的影響

宋科++梁發(fā)輝++楊艷芳++張媛元++張夢瑤

摘 要：從人行道和人行道綠地2個方面研究了道路綠化帶不同空間結(jié)構(gòu)對汽車尾氣污染物擴散的規(guī)律，結(jié)合天津市復康路道路北側(cè)綠化帶的空間結(jié)構(gòu)選擇3處樣點，即通透型綠地、半通透型綠地和緊密型綠地，并對其樣點上的粉塵濃度、噪音、CO2濃度進行了測量。結(jié)果表明，從人行道環(huán)境質(zhì)量上來看，通透型能降低粉塵和CO2污染濃度，噪音增加量最小，緊密型反而增加了粉塵和CO2的污染，同時噪音增大量也最大，而半通透型介于二者之間；從人行道綠地內(nèi)環(huán)境質(zhì)量上來看，通透型綠地內(nèi)部粉塵和CO2的富集量最小，噪音的增加量最小，緊密型綠地內(nèi)部粉塵和CO2的富集量最大，噪音的增加量最大，而半通透型介于二者之間。

關鍵詞：綠化帶；空間結(jié)構(gòu)；道路污染物

中圖分類號：TU985.12+7 文獻標識碼：A DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2016.12.017

Influence of Different Green Space Structure on the Diffusion of the Pollutant in the Road Green Belt

SONG Ke1， LIANG Fahui1， YANG Yanfang1， ZHANG Yuanyuan1， ZHANG Mengyao1， ZHANG Chao2

（1. College of Horticulture and Landscape， Tianjin Agricultural University， Tianjin 300384， China；2.Tianjin Shuofang Green Technology Development Company Limited， Tianjin 300384， China）

Abstract： The vehicle exhaust pollutant diffusion regularity was studied from two aspects of the pavement and the pavement green space. Combined within green space structure in the north side of road， three sample points were chosen， which was a green space， a half green space and a compact green space. The paper measured dust concentration， noise and the CO2 concentration on the sample. The result showed that from the environmental quality of the pavement， the green space could reduce dust pollution and CO2 concentration， and could increase the minimum noise， but the compact green space could increase the dust pollution and CO2 concentration， and increase the largest noise， and a half green space was between the two. From the environment quality of pavement green space， in the green space the dust and CO2 concentration were the smallest and minimum noise was increased， but in compact green space the dust and CO2 concentration were the biggest， and the largest noise was increased， and a half green space was between the two.

Key words： green belts； spatial structure； road pollutant

隨著我國經(jīng)濟的快速發(fā)展，私家車擁有量越來越多，汽車尾氣的大量排放使城市道路的環(huán)境質(zhì)量日趨下降[1]。而城市道路不僅僅是機動車輛的通道，也是行人及非機動車的通道，道路環(huán)境的質(zhì)量直接影響著人類的健康[2]，所以，如何解決道路污染問題目前備受關注。

植物具有吸附粉塵、降低噪音、吸收部分有害氣體的作用，因此，道路綠化帶可以作為消減交通污染源的重要方法之一[3]，許多研究表明，道路綠化帶可有效地降低粉塵污染和噪音污染[4-6]。因此，道路綠化帶的植物種植量越來越多，群落層次也越來越豐富，但針對人行道上的環(huán)境質(zhì)量與綠化帶結(jié)構(gòu)關系的研究較少。

本試驗以天津市復康路綠帶為研究對象，分析了在不同綠化帶空間結(jié)構(gòu)下汽車尾氣污染物對人行道環(huán)境質(zhì)量的影響以及不同綠化帶空間結(jié)構(gòu)內(nèi)部污染物的變化規(guī)律，以期為在道路綠化帶植物配置模式上，既能考慮行人的健康問題又能更好地利用植物凈化作用提供設計依據(jù)。

1 樣地選擇和方法

1.1 道路樣地的選擇

天津市復康路位于南開區(qū)，是天津市中環(huán)線上的主要交通路段。本試驗道路樣地起于紅旗路交口，止于衛(wèi)津路交口，該段道路長約2.1 km，雙向8車道，有非機動車道，人行道寬4 m。這一段道路上坐落著南開大學，是天津歷史文化的標志之一，周圍有居住區(qū)、圖書館、學校、醫(yī)院和商業(yè)，因此，公交車車次較多，人流量及非機動車流量較大，道路交通繁忙。道路北側(cè)綠地寬度在10～17 m，植物配置形式和植物種類選擇等在市區(qū)內(nèi)都有一定的代表性。

1.2 測量方法

根據(jù)復康路道路北側(cè)綠化帶的空間結(jié)構(gòu)選擇3處樣點，即通透型綠地、半通透型綠地和緊密型綠地，其詳細情況如表1所示。每種類型的綠地選擇2處測量點，一處為人行道中間的點，一處為距離綠地7 m處的點。每個點在垂直高度上選0.5，1.0，1.5 m處3個點。對照選擇在同向道路樣地旁無綠化種植的空曠場地。

于2016年5月30日8：00—10：00（無風或微風，風速在1.0 m·s-1以內(nèi)，溫度為28.1～29.1 ℃，濕度為42%～45%，車輛集中經(jīng)過時車流量為90～110輛·min-1）進行測量。在選定好的樣點上，使用手持粉塵儀、二氧化碳儀、噪音儀及風速儀等在0.5，1.0，1.5 m處分別測量，每個測量點測量3次，結(jié)果取其平均值。同一樣點上不同高度的測量值相加取平均值，即為這一樣點污染物的濃度值。

1.3 數(shù)據(jù)分析

試驗所有數(shù)據(jù)利用Excel 2007進行整理、分析和作圖。

2 結(jié)果與分析

2.1 不同綠化帶空間結(jié)構(gòu)對粉塵濃度的影響

由圖1可知，從人行道中間的粉塵濃度來看，通透型的人行道粉塵濃度最低，為43.88 mg·m-3，且低于對照，而半通透型和緊密型的都明顯高于對照，分別是48.91，51.87 mg·m-3。從綠地內(nèi)的粉塵濃度來看，通透型綠地粉塵濃度與對照相差不大，為46.68 mg·m-3；而半通透型和緊密型的綠地都高于對照，分別是51.83，55.53 mg·m-3。

植物具有滯塵作用[7]，同時也具有阻擋作用，而粉塵擴散的速度和距離與風的作用密切相關。通透型的人行道上粉塵濃度最低，主要是由于通透型的綠化帶內(nèi)部空間較為開闊，和對照環(huán)境比較相似，便于風的擴散，使人行道內(nèi)的粉塵量迅速減少，同時加上植物的吸附作用，又在一定程度上減少了粉塵量。而半通透型和緊密型綠地植物多、層次豐富、空間封閉削弱了風的擴散能力，并且此時植物的阻擋作用占主體，造成人行道上粉塵濃度的明顯升高，并且隨著綠地通透度的減小，人行道上的粉塵濃度逐漸增加。因此，從人行道的粉塵濃度變化規(guī)律來看，粉塵濃度是由于風的擴散作用與植物的阻擋、吸附作用共同導致的，通透型風的擴散作用占主體作用，而緊密型植物的阻擋作用占主體作用，半通透型介于二者之間。

植物滯塵作用是一個動態(tài)的變化過程[8]，因降雨、內(nèi)部風環(huán)境、污染程度以及植物生長時期等不同而有所變化。當植物滯塵量趨于飽和時，致使植物的吸附作用小于阻擋作用，造成粉塵在植物密集處出現(xiàn)了富集。通透型的綠地內(nèi)部便于風的擴散，不會形成過強的阻擋作用，因而粉塵在綠地內(nèi)不會聚集，粉塵濃度最低，同時也說明通透型的綠地不利于固定粉塵，大部分的粉塵將會擴散到其他地方；而半通透型和緊密型綠地更多的是表現(xiàn)為阻擋作用，在相對無風或風速很小的環(huán)境內(nèi)密集。因此，隨著通透度的減小，綠地內(nèi)部的粉塵量逐漸增加，同時說明綠地類型越緊密越有利于固定大量的粉塵，只有少部分粉塵會擴散到其他地方。

由以上分析可得，通透型的綠化帶空間結(jié)構(gòu)能有效地減少人行道上粉塵濃度，半通透型和緊密型能有效地控制粉塵傳播的范圍。

2.2 不同綠化帶空間結(jié)構(gòu)對噪音的影響

由圖2可知，從人行道中間的噪音來看，各個類型的人行道噪音均高于對照，且隨著通透度的減小，人行道上的噪音逐漸增加，其中通透型的人行道噪音最低，為61.40 dB，而緊密型的人行道噪音最大，為66.37 dB。

從綠地內(nèi)的噪音來看，各類綠地類型內(nèi)部的噪音均低于對照，且隨著通透度的減小，綠地內(nèi)部的噪音逐漸減小，其中緊密型的綠地內(nèi)減少的最明顯，比對照減少了5%。

風同樣影響噪音的傳播，順風時傳播遠，逆風時傳播近，遇到阻礙時會反射回來，形成回聲。植物可以降低噪音，因為在聲音傳播路徑上豐富的枝葉對聲波進行反射、繞射和吸收，降低了聲波所攜帶的聲能[9]，但由于植物對噪音在反射方向和吸收等方面的不同，會對周圍環(huán)境產(chǎn)生不一樣的影響。噪音通過人行道一側(cè)的植物阻礙，會形成反射，阻礙程度越大，反射越明顯。因此，隨著綠地通透度的減小，人行道上的噪音會增加。而進入綠地內(nèi)部，各個方向的阻礙使噪音更多地被吸收，因此，緊密型綠地的噪音明顯比其他類型的噪音要低。

由以上分析可得，通透型的綠化帶空間結(jié)構(gòu)能有效地減少人行道上的噪音，而緊密型的綠化帶空間結(jié)構(gòu)能有效地降低綠地內(nèi)的噪音。

2.3 不同綠化帶空間結(jié)構(gòu)對CO2濃度的影響

由圖3可知，從人行道中間的CO2濃度來看，通透型和半通透型的人行道CO2濃度均遠遠低于對照，其中，通透型的CO2濃度最低，為57.22 mg·kg-1，半通透為105.11 mg·kg-1，而緊密型人行道CO2濃度與對照差異不大，為272.78 mg·kg-1。從綠地內(nèi)的CO2濃度來看，通透型和半通透型綠地內(nèi)CO2濃度均遠遠低于對照，其中，通透型的CO2濃度最低，為46.66 mg·kg-1，半通透為128.67 mg·kg-1；而緊密型綠地人行道CO2濃度與對照差異不大，為279.67 mg·kg-1。

CO2濃度變化相對比較復雜，既受到風的影響，同時也受到植物光合作用的影響[10]。對照為硬質(zhì)鋪裝裸地，沒有植物進行光合作用，因而，CO2含量較高，即使是有風的環(huán)境，CO2濃度也很高，說明環(huán)境中的CO2濃度比較高；而通透型和半通透型環(huán)境內(nèi)，CO2受到光合作用的影響，含量較低，其中，通透型最低；但是緊密型的CO2濃度與對照相比，差異不大，一方面可能是因為緊密型的綠量與通透型和半通透型的綠量相比較低；通透型和半通透型的喬木以高大的楊樹為主，高度為15 m以上，冠大蔭濃，生長旺盛，而緊密型的喬木主要以白臘為主，高度在5 m以上，二者在綠量上有明顯的區(qū)別，因而光合作用所需的CO2量不同。另一方面可能與CO2 的富集有關。通透型的植物少、層次單一、空間開闊，便于CO2的擴散，而緊密型的綠化帶空間結(jié)構(gòu)的植物多、層次豐富、空間較封閉，利于阻擋與降低風速，也會在一定空間內(nèi)造成CO2 的富集。

由以上分析可得，通透型的綠化帶空間結(jié)構(gòu)能有效地減少CO2的濃度。

3 結(jié) 論

本研究從人行道和人行道綠地2個方面研究了道路綠化帶不同空間結(jié)構(gòu)對汽車尾氣污染物擴散的規(guī)律，通過實地樣點的測量，結(jié)果表明，從人行道環(huán)境質(zhì)量上來看，通透型能降低粉塵和CO2污染濃度，噪音增加量最??；緊密型反而增加了粉塵和CO2的污染，同時噪音增大量最大，而半通透型介于二者之間；從人行道綠地內(nèi)環(huán)境質(zhì)量上來看，通透型綠地內(nèi)部粉塵和CO2的富集量最小，噪音的增加量最??；緊密型綠地內(nèi)部粉塵和CO2的富集量最大，噪音的增加量最大，而半通透型介于二者之間。因此，今后在進行道路綠地景觀設計時，應充分考慮不同的綠地空間結(jié)構(gòu)對道路污染物擴散的影響，從人類的健康角度出發(fā)，合理地規(guī)劃設計植物配置形式。

參考文獻：

[1]呂波.濟南市機動車對城市道路環(huán)境空氣質(zhì)量的影響研究[D].濟南：山東大學，2009.

[2] 范武波， 陳軍輝， 錢駿， 等. 機動車尾氣對人體健康的危害[J]. 中國環(huán)境管理， 2016（1）： 110-113.

[3]李新宇，趙松婷，李延明，等.北京市不同主干道綠地群落對大氣PM2.5濃度消減作用的影響[J].生態(tài)環(huán)境學報，2014，23（4）：615-621.

[4] 張新獻， 古潤澤， 陳自新，等. 北京城市居住區(qū)綠地的滯塵效益[J]. 北京林業(yè)大學學報， 1997（4）： 14-19.

[5]張明麗，胡永紅，秦俊.城市植物群落的減噪效果分析[J].植物資源與環(huán)境學報，2006，15（2）：25-28.

[6]王琳琳，鄭國華.不同公園植物群落的減噪效果及影響因子分析[J].福建農(nóng)業(yè)學報，2016，31（1）：63-69.

[7]戴希剛，張振，曾長立，等.武漢市主城區(qū)綠化植物滯塵效應研究[J].湖北農(nóng)業(yè)科學，2016，55（9）：2279-2282， 2286.

[8]廖莉團，蘇欣，李小龍，等.城市綠化植物滯塵效益及滯塵影響因素研究概述[J].森林工程，2014，30（2）：21-24， 28.

[9]張晶，郭小平，王寶，等.綠化帶降噪機理及模型研究進展[J].熱帶亞熱帶植物學報，2013，21（4）：381-388.

[10]史曉麗.北京市行道樹固碳釋氧滯塵效益的初步研究[D].北京：北京林業(yè)大學，2010.