黃金華,焦 燕

(1.太原市環(huán)保局迎澤分局,山西 太原 030012； 2.山西財(cái)經(jīng)大學(xué)資源型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展研究院,環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)院,山西 太原 030006)

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·問(wèn)題討論·

太原市PM2.5污染特征及園林規(guī)劃建議

黃金華1,焦 燕2

(1.太原市環(huán)保局迎澤分局,山西 太原 030012； 2.山西財(cái)經(jīng)大學(xué)資源型經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展研究院,環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)院,山西 太原 030006)

筆者從太原市PM2.5的化學(xué)組成和太原市PM2.5隨季節(jié)及氣象條件的變化規(guī)律兩方面闡述了太原市PM2.5的特征，介紹了不同園林植物滯塵能力的差異。在此基礎(chǔ)上，指出園林植物對(duì)太原市PM2.5有一定的控制作用，并提出了增加綠化面積、適地適樹(shù)、注重植物配置模式、后期管理等園林植物種植管理建議，以期為控制太原市大氣污染提供參考。關(guān)鍵詞： PM2.5； 化學(xué)組成； 園林植物； 滯塵效率

目前，我國(guó)以PM2.5污染為代表的區(qū)域性大氣復(fù)合污染已成為社會(huì)高度關(guān)注與亟待治理的首要環(huán)境問(wèn)題，并在國(guó)家中長(zhǎng)期科技發(fā)展規(guī)劃中被確定為資源環(huán)境領(lǐng)域優(yōu)先解決的問(wèn)題。太原市是我國(guó)重要的煤炭生產(chǎn)基地，同時(shí)也是典型的重工業(yè)城市。由于特殊的資源狀況、自然環(huán)境、工業(yè)結(jié)構(gòu)、燃料結(jié)構(gòu)等多因素共同作用，導(dǎo)致太原市大氣環(huán)境處于高污染水平，PM2.5等顆粒物污染嚴(yán)重，太原市現(xiàn)已成為我國(guó)大氣治理的重點(diǎn)區(qū)域。筆者從太原市PM2.5顆粒物的特征、植物吸收顆粒物的機(jī)理、園林植物吸附PM2.5能力的差異幾方面闡述了城市園林植物對(duì)PM2.5控制的重要作用，并對(duì)太原市園林植物的種植和規(guī)劃提出建議，以期為控制太原市大氣污染提供必要的借鑒。

1 太原市PM2.5的特征

1.1 太原市PM2.5化學(xué)組成

1.2 太原市PM2.5隨季節(jié)及氣象條件的變化規(guī)律

連續(xù)監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，太原市PM2.5濃度隨季節(jié)變化明顯，冬、春季顯著高于夏、秋兩季，這與燃煤采暖有很大的關(guān)系。PM2.5最高值出現(xiàn)在冬季，可達(dá)544.11 μg/m3.最低值在夏季，只有49.95 μg/m3.相差近11倍，但PM2.5隨晝夜變化特征不明顯。PM2.5質(zhì)量濃度與大氣溫度呈明顯負(fù)相關(guān)，與濕度、風(fēng)力只存在較弱的負(fù)相關(guān)性。2011年和2012年同期采暖期檢測(cè)結(jié)果顯示，24 h PM2.5平均濃度分別為327.93 μg/m3和 336.01 μg/m3，且2年的PM2.5污染水平接近，均高于國(guó)內(nèi)其它城市。在冬季，太原市PM2.5污染十分嚴(yán)重，是控制PM2.5的重要季節(jié)。孟昭陽(yáng)等的研究顯示，冬季太原市PM2.5質(zhì)量濃度日變化呈雙峰雙谷型，受風(fēng)力、氣溫、采暖燃燒排放、生活習(xí)慣等因素共同影響，PM2.5高峰期出現(xiàn)在10：00～12：00和22：00，低谷期出現(xiàn)在00：00～02：00和15：00～17：00.

太原市PM2.5春冬季質(zhì)量濃度與實(shí)時(shí)風(fēng)速、空氣能見(jiàn)度及氣壓呈明顯負(fù)相關(guān),而與空氣濕度呈正相關(guān)。從太原市PM2.5的輸入路徑分析顯示，來(lái)自西南軌跡方向的氣團(tuán)輸入PM2.5質(zhì)量濃度值最高，其次是來(lái)自東邊軌跡方向的氣團(tuán)，而來(lái)自西北方向的氣團(tuán)輸入PM2.5質(zhì)量濃度低于前兩者。太原市局部區(qū)域污染相對(duì)突出，氣流顯著影響局部地區(qū)之間的PM2.5質(zhì)量濃度。季節(jié)變化同樣也影響PM2.5的化學(xué)組成，太原市冬季PM2.5有機(jī)碳和元素碳組分含量都較高，與采暖燃煤直接相關(guān)。氣象條件對(duì)PM2.5組分變化存在不同程度的影響，其中，大霧天氣、濕度、風(fēng)力和降水對(duì)氣溶膠濃度變化影響顯著。此外，沙塵暴能夠明顯提高PM2.5的濃度，加重大氣環(huán)境污染。

2 園林植物滯塵能力差異

城市園林是城市生態(tài)系統(tǒng)的重要組成部分。園林植物具有改善環(huán)境質(zhì)量、維護(hù)生態(tài)平衡及美化景觀等作用，作為城市園林的主體，對(duì)空氣中的細(xì)微粉塵有明顯的滯塵作用。了解園林植物調(diào)控空氣顆粒物的機(jī)制，是科學(xué)規(guī)劃、高效調(diào)控PM2.5等氣溶膠顆粒物污染的基礎(chǔ)。目前，對(duì)于植物滯塵機(jī)制的研究主要集中在物理滯塵和化學(xué)滯塵2個(gè)方面。

園林植物個(gè)體之間滯塵能力不同，樹(shù)種之間差異性較大。研究表明，同一環(huán)境中，紫葉小檗的滯塵能力只有丁香的1/6；落葉喬木毛白楊由于具有絨毛狀的葉表面，其滯塵能力較強(qiáng)，為垂柳的3倍多。同一生境下，葉面顆粒物附著密度比較實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，圓柏、側(cè)柏氣溶膠顆粒物附著密度最高，其次為雪松、白皮松，油松等松類(lèi)，而云杉類(lèi)最低。針葉樹(shù)是東北地區(qū)的常見(jiàn)樹(shù)種，研究發(fā)現(xiàn)其在冬季有較強(qiáng)的滯塵作用。不同樹(shù)種滯塵能力差異明顯，表現(xiàn)為沙松冷杉>沙地云杉>紅皮云杉>東北紅豆杉>白皮松>華山松>油松。合肥地區(qū)15種常見(jiàn)綠化樹(shù)種的滯塵能力測(cè)試結(jié)果顯示：廣玉蘭>女貞>棕櫚>懸柃木>香樟，并認(rèn)為滯塵能力差異主要是由樹(shù)種自身生物學(xué)特性和所處的環(huán)境污染程度不同所引起。以篩選滯塵能力強(qiáng)的綠化樹(shù)種為目的，胡舒等詳細(xì)研究了6種主要落葉綠化樹(shù)種的滯塵能力，結(jié)果顯示，能力強(qiáng)弱依次為紫薇>法國(guó)梧桐>楓楊>毛白楊>構(gòu)樹(shù)>意大利楊。然而，園林樹(shù)種的滯塵能力比較研究尚沒(méi)有得到統(tǒng)一結(jié)論，其滯塵能力的測(cè)試方法差別較大，難以形成統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。此外，由于植物葉片滯塵能力受自身生長(zhǎng)狀態(tài)和外界環(huán)境的影響，單位葉面積的滯塵量普遍變化較大。總之，園林植物具有較強(qiáng)的滯塵能力及不同植物能力強(qiáng)弱不同的結(jié)論是研究者均認(rèn)可的。而在滯塵能力比較研究中，因受植物本身生長(zhǎng)狀態(tài)、所處環(huán)境污染程度、研究者分析方法等多因素綜合影響，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)結(jié)論存在明顯分歧。

3 太原市園林植物種植管理建議

目前，我國(guó)正處于經(jīng)濟(jì)迅速發(fā)展階段，隨著工業(yè)化、城鎮(zhèn)化、信息化、農(nóng)業(yè)現(xiàn)代化進(jìn)程不斷加快，城市人口持續(xù)增長(zhǎng)，環(huán)境壓力日益凸顯。除了采取調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)、提高環(huán)境準(zhǔn)入標(biāo)準(zhǔn)等措施從源頭上控制污染物排放外，通過(guò)增加綠色園林植物來(lái)消減PM2.5氣溶膠顆粒物的方法也越來(lái)越受到重視。

3.1 增加綠化面積

2013年，太原市綠化覆蓋率為39.88%.其中，園林綠地面積占城市面積的34.97%；公園綠地面積增加了99.53 hm2，人均公園綠地面積達(dá)到10.96 m2(以戶(hù)籍登記人口計(jì)算)。但與其它城市相比，綠化面積仍比較少。如，北京市2013年底，林木綠化率達(dá)到57.4%，建成區(qū)綠地率為44.95%，森林覆蓋率已達(dá)到40%，人均公園綠地面積11.87 m2.因此，太原市應(yīng)增加園林投入，提高城市綠化率。根據(jù)太原市氣候特征，可在城區(qū)外圍西北方向種植與入射風(fēng)成30°～ 60° 夾角的防護(hù)林帶，截留氣團(tuán)中的微細(xì)粉塵。擴(kuò)大綠化面積，從源頭上控制大氣氣溶膠顆粒物的傳播。

3.2 適地適樹(shù)

由太原市PM2.5污染特征可知，太原市氣溶膠顆粒物的重污染季節(jié)為冬春季，尤其是在采暖期，而此時(shí)大多數(shù)闊葉樹(shù)種葉片已經(jīng)凋零。如，目前太原市種植最為廣泛的綠化樹(shù)種為銀杏，生葉晚(4月中下旬)，落葉早(10月上中旬)，加上其單株葉片生長(zhǎng)量相對(duì)較少，在冬季根本起不到滯塵作用，這可能也是冬、春2季太原市PM2.5居高不下的原因之一。因此，在污染嚴(yán)重的太原市，應(yīng)堅(jiān)持適地適樹(shù)的原則，挖掘本土常綠植物資源，保持生物多樣性，加大市區(qū)常綠樹(shù)種的種植密度，以達(dá)到冬、春兩季消減PM2.5的目的。研究分析表明，針葉樹(shù)種及黃楊類(lèi)樹(shù)種冬季滯塵能力較強(qiáng)，是北方滯塵的首選樹(shù)種，應(yīng)擴(kuò)大種植面積。

3.3 注重植物配置模式

綠地植物的配置模式不同，PM2.5消減能力明顯不同。因此，在園林建設(shè)中應(yīng)注重植物的配置模式，進(jìn)行立體種植，形成草+灌木+喬木或灌木+喬木的立體層次。路旁綠化帶及濱河綠化帶應(yīng)達(dá)到一定的種植寬度，一般應(yīng)≥30 m；迎風(fēng)面的園林植物配置需保留一定的疏透度，呈合理的“品”字形或“井”字形，便于空氣流動(dòng)，促進(jìn)PM2.5顆粒物沉降。水系、道路等防護(hù)綠地應(yīng)沿中軸線(xiàn)朝風(fēng)向依次配置植物，形成廣闊的開(kāi)敞面，對(duì)風(fēng)形成導(dǎo)向，發(fā)揮通風(fēng)綠色廊道的作用。公園綠地植物配置應(yīng)達(dá)到一定規(guī)模，注重公園綠地系統(tǒng)與周邊綠地的銜接，為保障綠地對(duì)PM2.5污染的規(guī)模效應(yīng)，單塊綠地規(guī)模應(yīng)≥50 hm2，并與城市主導(dǎo)風(fēng)向的通風(fēng)廊道形成較好銜接。充分利用場(chǎng)地固有的天然山水，對(duì)現(xiàn)存的15 cm以上木本植物進(jìn)行合理的規(guī)劃與利用，營(yíng)造良好生境?？s小不透水硬化地面面積，減少道路對(duì)園林植物綠化區(qū)的過(guò)度分割，確保土壤、植物、大氣之間的物質(zhì)交換通暢，保障園林植物健康生長(zhǎng)，促進(jìn)生態(tài)效益的可持續(xù)發(fā)展。

3.4 后期管理

園林植物修剪是園林維護(hù)的重要工作，但不宜過(guò)度修剪。利用植物消減PM2.5污染，必須使植物具有較大的葉片生物量和高度，而修剪時(shí)去除了大量枝干和頂端優(yōu)勢(shì)，降低了樹(shù)木的滯塵效果。因此，應(yīng)兼顧園林植物的生態(tài)功能，在修剪時(shí)保留一定的生物量和高度，起到美化和凈化環(huán)境的雙重作用。樹(shù)木吸附的氣溶膠顆粒在有風(fēng)或是振動(dòng)的條件下極易返回大氣中，降低了園林植物的滯塵效率。因此，在非霜凍的干燥季節(jié)，結(jié)合植物澆水進(jìn)行葉面噴水，使氣溶膠顆粒進(jìn)入土壤中，極大程度地提高了植物的滯塵效率。此外，園林植物的管護(hù)對(duì)其能否持續(xù)發(fā)揮良好的生態(tài)效應(yīng)十分關(guān)鍵。應(yīng)及時(shí)進(jìn)行澆水、施肥、松土、消滅病蟲(chóng)害等作業(yè)，使園林植物健康成長(zhǎng)并發(fā)揮良好的生態(tài)效益，使城市園林綠化成為城市的有機(jī)整體。

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2014-12-09

山西省高等學(xué)?？萍紕?chuàng)新項(xiàng)目(2013125)

黃金華(1977— )，女，山東東平人，2004年畢業(yè)于太原理工大學(xué)，助理工程師。

焦 燕(1981— )，女，山西屯留人，2010年畢業(yè)于哈爾濱工業(yè)大學(xué)，講師。

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1007-726X(2015)02-0038-03