張掖市城市道路林帶對PM2.5的削減作用

曾萬祺張純曦張娟

(1.甘肅省祁連山水源涵養林研究院，甘肅 張掖 734000；2.張掖市林業科學研究院，甘肅 張掖 734000)

環境問題一直制約著社會經濟的可持續發展，PM2.5作為大氣污染物的主要來源，其粒徑小，可直接呼吸入肺，成為危害健康的殺手。眾多研究表明，利用城市綠地削減PM2.5已成為城市突破十面“霾”伏最有效的生態學處理方式[1]。Nowak等[2]通過構建模型測算指出，樹木每年可削減4.7～64.5tPM2.5。袁楚陽[3]研究表明，以“灌-草”和“喬-灌-草”為主的植物配置方式對PM2.5等顆粒物的削減率高且削減效果穩定。陳小平等[4]研究表明，林帶郁閉度在75%～90%、疏密度在10%～20%時，對大氣顆粒物的削減效果最佳。顧康康等[5]研究表明，城市道路林帶隨著林帶寬度的增加，對顆粒物的削減作用更突出。春夏季林緣到林帶內PM2.5濃度呈遞增趨勢，秋冬季PM2.5在25～30m處濃度值低于林緣處[6]。也有部分研究關注道路綠地、居住小區綠地、公園綠地對大氣顆粒物的削減作用，其中，史曉麗[7]對北京行道樹滯塵效益的探究中有結論表示植物的滯塵量道路>校園；李海梅等[8]以杭州市常見的5種植物為研究對象，在工業區、交通去和清潔區對照采樣研究發現植物對PM2.5的滯留能力工業區>交通去>清潔區。綜合眾多學者的研究發現，植物對PM2.5的削減能力受植物種類、結構、面積和寬度的影響。林帶對PM2.5的削減效果因林帶配置結構等的不同，最佳削減寬度也存在差異。

1 研究方法

1.1 數據采集

PM2.5濃度采集分季節進行，每個季節選擇天氣晴朗，無風或者微風天，采用BR-HOl-1210顆粒物監測儀器，以路緣0m距離為起點，向林內3m、10m、20m、30m、50m處6個觀測點同步觀測3d，手持顆粒物監測儀器布設在距離地面1.5m處(成人呼吸高度)連續觀測3min，每1min記錄1次數據作為重復。

1.2 數據處理

數據借助于SPSS 19.0進行單因素方差分析，采用最小顯著性差異法(LSD)進行多重比較，圖形借助Origin 9.1繪制。

削減率公式：

W(%)=(C0-Cn)/C0×100%[9]

式中，W為削減率；C0為道路林帶0m處PM2.5濃度值；Cn為道路林帶n m處PM2.5濃度值。

2 結果與分析

2.1 不同水平梯度林帶削減PM2.5差異

如表1所示，4月林帶對PM2.5的削減率在10m處最小，50m處削減率最大，為4.73%，與其它梯度差異顯著。7月林帶對PM2.5的削減在50m處與其它梯度差異性顯著，削減率為5.42%。10月，林帶對PM2.5的削減率在0m、3m為負削減之外，其它梯度削減率均為正，其中50m處削減率最大，為1.61%，與其它正削減的梯度上差異性不顯著。12月林帶對PM2.5的削減除在50m處為正削減之外，在其它梯度均為負削減，但是除與10m梯度外，在0.05水平上與其它梯度差異性不是很顯著。

表1 不同采樣距離林帶內PM2.5削減率差異性

2.2 不同功能區林帶對PM2.5的消減作用分析

城市不同功能區道路林帶對PM2.5的削減率變幅在-14.29%～12.49%。商業區和空地對照道路林帶對PM2.5的削減率多為正；住宅區道路林帶對PM2.5的削減率在30m和50m處為正，其它寬度處為負；城郊區林帶對PM2.5的削減均為負。不同功能區道路林帶對PM2.5的削減率總體，如圖1所示，表現為城郊區>空地>住宅區>商業區。

表2 不同功能區道路林帶對PM2.5的削減率比較

3 討論

道路林帶對PM2.5的削減，在不同季節表現出來的削減有效寬度不同。可能是因為冬季林帶樹木進入冬季休眠期，植物的生理活動較弱，加上樹木落葉，林帶的郁閉度下降，林分的疏透性較強，滯留能力降低，因此隨PM2.5削減的有效寬度增大。春夏秋季采樣時快速路林帶植物處于生長期，夏季植物生長旺盛，這3個季節林帶內植物郁閉度和密度在逐漸擴大或者最大，植物生理活動開始增強或者較強，對大氣中PM2.5的吸附和截留作用強，因此林帶對PM2.5的削減率較高。

道路綠地對PM2.5的削減效率受城市功能區的影響。空地因人為活動較少，對道路綠地植物的覆蓋度及其生物多樣性的影響小，因此滯塵的特征明顯，滯塵作用在50m梯度上最好，與王月榮[10]滯塵在20～30m梯度上最好的結論不相同，可能是因為采樣地點以及采樣時間不一樣的原因。商業區、住宅區等屬于人口集中區，靠近道路的林帶受干擾水平較高，一定條件下限制了個體較高大草本植物的生長，林帶植物群落多樣性和蓋度距道路越近變異越大[11]，因此對于PM2.5的削減能力降低。林帶對PM2.5的削減率呈現出在水平梯度上的不規律性，但不同功能區均在50m處削減率最大。

4 結論

林帶對PM2.5的削減在不同水平梯度的表現特征需分季節討論。4月，林帶對PM2.5的削減率30～50m效果明顯；7月，削減率在50m處差異顯著；10月，削減率在20～50m處均為正；12月，削減率只在50m處為正。

快速路林帶不同功能區內PM2.5的污染水平總的表現為商業區>居住區>城郊去。寬度上，商業區和城郊區在30～50m處削減效果好，住宅區在50m處削減效果良好，因此，應結合城市功能區去配置林帶寬度，以發揮最佳滯塵效果。