陳 瑞， 童方平， 李 貴， 劉振華

(湖南省林業(yè)科學院， 湖南 長沙 410004)

森林類型對大氣中PM2.5值的影響

陳 瑞， 童方平， 李 貴， 劉振華

(湖南省林業(yè)科學院， 湖南 長沙 410004)

從2014年9月開始到2015年8月，在長沙市郊湖南省林業(yè)科學院杜家沖試驗林場選擇不同森林類型林分，對其大氣中PM2.5持續(xù)監(jiān)測1年。結(jié)果表明：該區(qū)大氣中PM2.5值最高的為闊葉混交林，其次為2個空曠地，最低的為樟樹林；大氣中PM2.5值在不同林分間差異不顯著，在不同時間段間差異顯著。

PM2.5； 森林類型； 闊葉混交林

大氣顆粒物是指大氣中存在的各種固態(tài)和液態(tài)顆粒狀物質(zhì)的總稱，也稱大氣氣溶膠，是影響城市空氣質(zhì)量的首要污染物[1-3]，主要成分為PM10、PM2.5、PM1.0等。PM10(可吸入顆粒物)是懸浮顆粒物中對環(huán)境和人體健康危害最大的一類，可進入鼻腔；PM2.5可進入肺部，PM1.0則可深達肺泡并沉積，進而進入血液循環(huán)，可能導致與心肺功能障礙有關的疾病[4-5]。長沙市東、西、南三面環(huán)山，北部低平呈馬蹄形地勢，不利于污染源的擴散，PM10、PM2.5質(zhì)量濃度居高不下，成為長沙市大氣中首要污染物[6]。植物能夠吸附顆粒物，減少空氣中顆粒物的含量，起到改善空氣質(zhì)量的作用[7]。近年來，對長沙市顆粒物的研究主要是針對顆粒物中重金屬、水溶性離子等成分分析以及與氣象條件關系等方面[8-11]，而對不同類型林分顆粒物濃度含量的研究卻沒有涉及。本研究對長沙市不同類型林分空氣中PM2.5質(zhì)量濃度進行分析，為長沙市大氣污染研究與治理提供參考資料。

1 試驗區(qū)概況

試驗地位于長沙市市郊湖南省林業(yè)科學院杜家沖試驗林場(112°59′E，28°05′N)，海拔110 m。該區(qū)為中亞熱帶季風濕潤氣候區(qū)，年均氣溫16.8 ℃，無霜期大于264天；平均日照時數(shù)為1 496～1 850 h；雨量豐沛，年降水量為1 400～1 900 mm。

2 試驗方法

2.1樣品采集

從2014年9月到2015年8月，在試驗林場的樟樹林(20年生，密度為2 m×2 m)、針闊混交林(18年生柏木和木蘭塊狀混交，密度為2 m×1.5 m)以及空曠地設置4個采樣點，每個月選擇1個晴天進行PM2.5采樣。采樣器為PC-3L型袖珍式激光環(huán)境粉塵連續(xù)測試儀，每次機器顯示采集數(shù)據(jù)為6次機器采樣的平均值。樣品采集時間點設定為9∶00、11∶00、13∶00、15∶00、17∶00，每個采樣點記錄3組PM2.5值讀數(shù)。

2.2數(shù)據(jù)處理方法

數(shù)據(jù)全部采用spss、Excel進行分析。

3 結(jié)果與分析

3.1PM2.5值的月動態(tài)變化

從圖1、圖2可以看出：2014年9月到2015年2月，湖南省林業(yè)科學院杜家沖試驗林場大氣中PM2.5值從早上09∶00到下午17∶00整體是逐漸降低的趨勢，而2015年3月PM2.5值呈逐漸遞增的趨勢，2015年4月和5月呈現(xiàn)波動變化趨勢，2015年6月和8月呈現(xiàn)先降低后增高的變化趨勢，2015年7月呈現(xiàn)先增高后降低的變化趨勢。從2014年9月到2015年8月，12個月的PM2.5值呈現(xiàn)上下波動的動態(tài)變化。2014年9—12月，最大值出現(xiàn)在12月的闊葉混交林，為267.64 pg/m3；最小值出現(xiàn)在11月的樟樹林，為61.08 pg/m3。而2015年1—8月，最大值出現(xiàn)在3月的闊葉混交林，為167.4 pg/m3；最小值出現(xiàn)在6月的樟樹林，為7.945 pg/m3。

圖1 2014年9月至2015年2月PM2.5值動態(tài)變化Fig.1 Dynamic change of PM2.5 value from September 2014 to February 2015

圖2 2015年3—8月PM2.5值動態(tài)變化Fig.2 Dynamic change of PM2.5 value from March to August 2015

3.2不同林分和不同時間點PM2.5值的年動態(tài)

從圖3到圖6可以看出：不同林分、不同時間點的大氣PM2.5值年動態(tài)波動趨勢大體一致，呈不斷上下波動的動態(tài)變化。2014年9—12月，樟樹林、食堂前空曠地、大門外空曠地最高值都出現(xiàn)在12月上午09∶00，最小值都出現(xiàn)在9月下午17∶00，而闊葉混交林最高值出現(xiàn)在12月11∶00，最小值出現(xiàn)在11月15∶00；2015年1—8月，最高值都出現(xiàn)在1月上午09∶00，最小值都出現(xiàn)在6月下午17∶00。

3.3不同林分月平均PM2.5值的年動態(tài)

從圖7可以看出，2014年9月到2015年8月，大氣中PM2.5值最高的為闊葉混交林，其次為2個空曠地，最低的為樟樹林。

圖3 樟樹林大氣PM2.5值月動態(tài)變化Fig.3 Monthly dynamic change of PM2.5 value of Cinnamomum forest

圖4 食堂前空曠地大氣PM2.5值月動態(tài)變化Fig.4 Monthly dynamic change of PM2.5 value of open space in front of canteen

圖5 大門外空曠地大氣PM2.5值月動態(tài)變化Fig.5 Monthly dynamic change of PM2.5 value of open space in front of gate

圖6 闊葉混交林大氣PM2.5值月動態(tài)變化Fig.6 Monthly dynamic change of PM2.5 value of broadleaf mixed forest

圖7 2014年9月到2015年8月PM2.5值月份動態(tài)變化Fig.7 Monthly dynamic change of PM2.5 value from September 2014 to August 2015

3.4時間和林分對PM2.5值的影響

由表1可以看出，PM2.5值在不同林分間差異不顯著，在不同時間段間的差異顯著。

表1 不同時間和林分的PM25值方差分析Tab1 VarianceanalysisofPM25valueindifferenttimeandforeststand來源DF平方和均方F比率P值>F時間410372762593195207200005?誤差2351170310349800合計23912740379不同林分3355541185140220108824誤差23612704825538340合計23912740379

4 結(jié)論與討論

湖南省林業(yè)科學院杜家沖試驗林場全年大氣中PM2.5值1天中的動態(tài)變化大致隨著時間的增加呈先增加后降低再增加的趨勢；全年動態(tài)變化中，6月PM2.5值最低，12月PM2.5值最高。這與吳志萍對清華大學校園內(nèi)6種城市綠地空氣中PM2.5濃度變化規(guī)律的研究[12]結(jié)果有差異。這個可能和不同城市不同季節(jié)的降雨量有關，長沙6月夏季雨水多，對大氣中PM2.5進行了沖刷；而12月為冬季，少雨。但這些與王浩宇對太原市PM2.5值冬夏兩季污染特征研究結(jié)果相仿[13]。這些與冬季城市供暖用電對環(huán)境的污染有關。

本研究中PM2.5值在不同林分中差異不顯著，而在不同時間段間差異顯著，可能是因為樹種不同的原因。Dzierzanowski研究發(fā)現(xiàn)灌木吸附PM的能力比喬木強，針葉樹種吸附PM的能力比闊葉樹種強[14]，而本研究選擇的是闊葉林及針闊混交林，對監(jiān)測PM2.5動態(tài)變化不具明顯代表性，下一步應選擇更具代表性的針葉林和闊葉林的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行對比分析。Prusty 等在研究開放環(huán)境中城市道路灌木葉片滯塵能力時發(fā)現(xiàn)，葉片阻滯的顆粒物在葉面的滯留越穩(wěn)定，空氣中攜帶的大顆粒降塵含量將會下降[15]，而本文只對PM2.5值進行分析，后期需跟進監(jiān)測與研究PM2.5值與PM10值在不同林分的動態(tài)，以及對不同林分葉面積指數(shù)與PM2.5值的相關性進行研究。

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AnalysisoninfluenceofdifferentforesttypesofatmosphericPM2.5

CHEN Rui， TONG Fangping， LI Gui， LIU Zhenhua

(Hunan Academy of Forestry， Changsha， Hunan 410004， China)

The atmosphere PM2.5 in Dujiachong experimental forest farm of Hunan Academy of Forestry of Changsha City urban were monitored continuously one year with selection of different types of forest stand from September 2014 to August 2015.The results showed that the atmospheric PM2.5 highest value for broadleaf mixed forest，followed by two open space，the lowest forCinnamomumforest.Atmospheric PM2.5 value has no significant difference between the different forest，and has significant effects between the different time periods.

PM2.5； the different forest types； broadleaf mixed forest

2015-12-17

世行銀行貸款湖南森林恢復和發(fā)展項目“環(huán)境質(zhì)量監(jiān)測資訊服務”(jc-7)。

陳 瑞(1984-)，女，湖南省岳陽市人，碩士研究生，助理研究員，主要研究方向為森林生態(tài)學。

童方平(1964-)，男，湖南省桃源縣人，研究員，博士，主要研究方向為生態(tài)修復及治理。

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A

1003 — 5710(2016)02 — 0044 — 06

10. 3969/j. issn. 1003 — 5710. 2016. 02. 009

(文字編校：唐效蓉)