潘劍彬

程美景

朱丹莉

李樹(shù)華

董 麗

隨著中國(guó)城市化水平的提高以及城市建成區(qū)人口密度的持續(xù)增加，京津冀、長(zhǎng)三角、珠三角以及成渝等城市群，尤其是北京、天津等高密度城市建成區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)城市區(qū)域污染加劇、“城市熱島”等諸多城市物理環(huán)境問(wèn)題[1-4]。最近10年來(lái)，全國(guó)主要城市區(qū)域頻發(fā)污染物濃度超標(biāo)現(xiàn)象，嚴(yán)重影響到城市居民人體健康、城市氣候環(huán)境質(zhì)量以及可持續(xù)發(fā)展[5-6]。在眾多的城市物理環(huán)境問(wèn)題中，以PM2.5為代表的可吸入細(xì)顆粒物(含PM2.5、PM10等)和以O(shè)3為代表的氣態(tài)污染物濃度超標(biāo)最具代表性和危害性。尤其是近年來(lái)京津冀及其他城市(群)在秋冬、夏秋季節(jié)呈現(xiàn)PM2.5、O3以及PM2.5-O3復(fù)合污染特征，應(yīng)該引起足夠重視[3-4，7]。PM2.5主要源于人類活動(dòng)造成的土壤揚(yáng)塵、燃燒等工業(yè)過(guò)程以及交通工具運(yùn)行，多發(fā)于秋冬季節(jié)，通常具有顯著的空間聚集性與擴(kuò)散性[2，6]。O3污染主要發(fā)生在夏秋季節(jié)且與PM2.5污染具有一定的同源性以及關(guān)聯(lián)性，原因是二者具有共同的前體物氮氧化物(NOx)和揮發(fā)性有機(jī)物(Volatile Organic Compounds，VOCs)，NOx和VOCs通過(guò)光化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生O3[8]，因兩者產(chǎn)生機(jī)理不完全相同，故其時(shí)空分布特征亦有差異。在兩者的消減(消散)和區(qū)域傳輸(溢出)因素中，較大尺度的空氣流動(dòng)(風(fēng))和植被覆蓋被認(rèn)為是最為有效的2類驅(qū)動(dòng)力(高于化學(xué)能源利用和人口密度因素)[1-2，9-10]。相關(guān)研究選取城市區(qū)域尺度、街道/街區(qū)尺度到風(fēng)景園林場(chǎng)地尺度的研究對(duì)象，從城市藍(lán)綠空間系統(tǒng)規(guī)劃[11]、街區(qū)/街道形態(tài)[10，12]以及綠地景觀空間構(gòu)建角度闡釋消散/削減PM2.5-O3復(fù)合污染的基本機(jī)制[13-16]。部分聚焦于植物景觀群落/個(gè)體尺度的研究認(rèn)為，PM2.5濃度與局地植物三維綠量具有顯著的負(fù)向相關(guān)關(guān)系[17]。

綜上所述，針對(duì)國(guó)土和城市區(qū)域尺度的PM2.5-O3復(fù)合污染研究，主要采用實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)及空間插值方法從定量化角度描述該尺度下的PM2.5-O3空間分布異質(zhì)性特征，從而服務(wù)于區(qū)域城市間聯(lián)防聯(lián)控的政策制定以及城市物質(zhì)空間規(guī)劃等。景觀及綠地尺度研究較多關(guān)注影響PM2.5-O3濃度的影響因素，從而為基于降低PM2.5-O3污染強(qiáng)度和影響范圍的功能型綠地設(shè)計(jì)的城市空間增量規(guī)劃設(shè)計(jì)和存量更新提供科學(xué)依據(jù)。而針對(duì)較大面積的城市綠地內(nèi)部由于植物空間和作用差異影響的PM2.5-O3空間分異特征開(kāi)展的深入定量化研究目前仍相對(duì)不足。

筆者所在團(tuán)隊(duì)自2005—2020年持續(xù)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)北京奧林匹克森林公園綠地植物群落的微環(huán)境效應(yīng)(例如消減空氣菌類、降溫增濕及空氣負(fù)離子等)，自2013年開(kāi)始定點(diǎn)監(jiān)測(cè)公園綠地區(qū)域的PM2.5-O3濃度。

本文延續(xù)前期研究的同時(shí)，將北京奧林匹克森林公園綠地樣方的植物群落進(jìn)行模式化區(qū)分：依據(jù)植物群落結(jié)構(gòu)將其劃分為喬灌草型群落(Tree-Shrub-Grass，TSG)、喬灌型群落(Tree-Shrub，TS)、喬草型群落(Tree-Grass，TG)、灌草型群落(Shrub-Grass，SG)、地被/草坪型群落(Grass/Ground cover，G)5種；依據(jù)群落類型將其劃分為針葉林型群落(Evergreen Coniferous Plant community，ECP)、針闊葉混交型群落(Coniferous and Broadleaved mixed Plant community，CBP)、落葉闊葉林型群落(Deciduous Broadleaf Plant community，DBP)、灌叢型群落(Shrub，S)、地被/草坪型群落(Grass/Ground cover，G)5種；選取TSG復(fù)層結(jié)構(gòu)群落(Multi-layer Plant Community，MPC)，TS、TG、SG雙層結(jié)構(gòu)群落(Doublelayer Plant Community，DPC)，G單層結(jié)構(gòu)群落(Single-Plant Community，SPC)，WS濱水廣場(chǎng)典型環(huán)境以及WPC濱水植物群落典型環(huán)境5種；CK為對(duì)比樣點(diǎn)。

1 研究區(qū)概況與研究方法

1.1 研究區(qū)概況

北京奧林匹克森林公園綠地(以下簡(jiǎn)稱“奧運(yùn)森林公園”)位于北京市朝陽(yáng)區(qū)，總占地面積680hm2。公園總綠地面積450hm2，是由100余種共53萬(wàn)株喬木、80余種灌木和100余種地被植物，按照生物多樣性組成自然林系統(tǒng)。由于面積大、植被繁茂，在城市區(qū)域微環(huán)境改善方面發(fā)揮重要作用。

1.2 研究方法

1.2.1 樣點(diǎn)設(shè)置

棋盤式取樣法在奧運(yùn)森林公園綠地內(nèi)選定17處實(shí)測(cè)試驗(yàn)樣點(diǎn)(自2005年始)。為保證試驗(yàn)樣點(diǎn)遠(yuǎn)離較大規(guī)模人群活動(dòng)區(qū)域(城市道路、廣場(chǎng)等)以及選取典型代表性植被類型對(duì)其位置進(jìn)行微調(diào)。同時(shí)，植物群落結(jié)構(gòu)、類型及數(shù)量試驗(yàn)樣點(diǎn)3處以上。2處對(duì)比樣點(diǎn)分別位于奧運(yùn)森林公園南門南1km處奧林匹克公園鋪裝廣場(chǎng)(近地下商業(yè)區(qū))、奧運(yùn)森林公園北四環(huán)路北側(cè)鋪裝廣場(chǎng)(近“鳥(niǎo)巢”國(guó)家體育場(chǎng)，硬質(zhì)鋪裝較多的同時(shí)綠地面積及植物群落數(shù)量較少、人群活動(dòng)密集)。

1.2.2 試驗(yàn)方法

試驗(yàn)儀器為6臺(tái)室外空氣品質(zhì)測(cè)試儀(瑞典產(chǎn)，型號(hào)SWEMA TF-9)，該儀器除PM2.5和O3測(cè)定外，還可以同時(shí)并線采集及記錄存貯PM10和CO2濃度、空氣溫度和相對(duì)濕度數(shù)據(jù)(儀器參數(shù)信息見(jiàn)表1)。實(shí)測(cè)中，每個(gè)指標(biāo)數(shù)據(jù)設(shè)定3個(gè)重復(fù)；試驗(yàn)時(shí)間為2020年8月10—25日的其中3d內(nèi)完成，氣象條件為晴朗(云量不高于30%)、靜風(fēng)(3～4m·s-1以內(nèi))并避開(kāi)降雨天氣(如遇降雨天氣，試驗(yàn)延后3d進(jìn)行)，試驗(yàn)前期以實(shí)地調(diào)研方式獲得綠地群落樣方的優(yōu)勢(shì)種株高、胸徑、冠幅、冠層高度及蓋度、郁閉度等綠地植物群落特征參數(shù)，并以CI-110植物冠層圖像分析儀測(cè)定群落的葉面積指數(shù)等植物群落量化參數(shù)。

表1 試驗(yàn)儀器參數(shù)信息

1.2.3 數(shù)據(jù)分析方法

1)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)方法。

樣點(diǎn)實(shí)測(cè)中，儀器自動(dòng)記錄并存儲(chǔ)測(cè)定數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)分析中，將8：00—18：00連續(xù)10h連續(xù)監(jiān)測(cè)中的8：50—9：10(8：50、8：55、9：00、9：05、9：10間隔5min共5次取值，下同)、13：20—13：40、17：20—17：40時(shí)段間隔時(shí)間5min自動(dòng)記錄的5次取值算術(shù)平均值分別指代上午瞬時(shí)值、中午瞬時(shí)值和下午瞬時(shí)值。以對(duì)比樣點(diǎn)數(shù)據(jù)指示城市區(qū)域環(huán)境本底PM2.5-O3復(fù)合污染濃度數(shù)據(jù)。

2)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)方法。

根據(jù)生態(tài)環(huán)境部于2012年2月發(fā)布并于2016年正式實(shí)施的《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》(GB 3095—2012)[18]，空氣質(zhì)量指數(shù)(Air Quality Index，AQI)是一個(gè)用來(lái)定量描述空氣質(zhì)量水平的數(shù)值，其等級(jí)劃分為：優(yōu)(AQI≤50)、良(50＜AQI≤100)、輕度污染(100＜AQI≤150)、中度污染(150＜AQI≤200)、重度污染(200＜AQI≤300)、嚴(yán)重污染(AQI＞300)。該空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)取自于8：00—18：00連續(xù)10h每間隔10min的自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)(合計(jì)76次)。

我國(guó)目前尚無(wú)正式的空氣質(zhì)量指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)，但此修訂單中PM2.5和O3濃度值可用來(lái)評(píng)價(jià)奧運(yùn)森林公園綠地內(nèi)不同試驗(yàn)植物群落的空氣質(zhì)量水平。

空氣質(zhì)量指數(shù)的計(jì)算公式如下：

式中，I為空氣質(zhì)量指數(shù)，即AQI，輸出值；C為PM2.5和O3濃度日均值，輸入值；Ilow對(duì)應(yīng)Clow的指數(shù)限值，常量；Ihigh對(duì)應(yīng)Chigh的指數(shù)限值，常量；Clow小于或等于C的質(zhì)量濃度限值，常量；Chigh大于或等于C的質(zhì)量濃度限值，常量。

2 結(jié)果與分析

2.1 綠地植物群落與PM2.5空間分異

1)綠地植物群落結(jié)構(gòu)與PM2.5濃度及空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)(AQI)。

圖1所示為奧運(yùn)森林公園綠地內(nèi)不同植物群落結(jié)構(gòu)區(qū)域試驗(yàn)樣點(diǎn)的上午、中午和下午瞬時(shí)PM2.5濃度。上午瞬時(shí)，草本/地被植物群落結(jié)構(gòu)區(qū)域最高(高于50μg·m-3)，其他群落結(jié)構(gòu)類型區(qū)域均低于50μg·m-3，其中，喬灌結(jié)構(gòu)植物群落結(jié)構(gòu)區(qū)域最低(且與其他群落結(jié)構(gòu)比較差異顯著)。中午至下午瞬時(shí)，喬灌草、喬灌結(jié)構(gòu)區(qū)域的PM2.5濃度保持穩(wěn)定并有一定降幅，但其他群落類型區(qū)域的PM2.5濃度呈現(xiàn)逐漸增加的趨勢(shì)且均高于50μg·m-3。圖2所示為奧運(yùn)森林公園綠地內(nèi)不同植物群落類型區(qū)域試驗(yàn)樣點(diǎn)以PM2.5濃度為標(biāo)示的空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)值比較。其中，喬灌草、喬草和喬灌結(jié)構(gòu)區(qū)域的PM2.5濃度低于50μg·m-3(空氣質(zhì)量為“優(yōu)”)，而其他群落結(jié)構(gòu)區(qū)域的空氣質(zhì)量為“良”。

圖1 綠地植物群落結(jié)構(gòu)區(qū)域PM2.5濃度瞬時(shí)值(μg·m-3)

圖2 綠地植物群落結(jié)構(gòu)區(qū)域AQI(PM2.5濃度)

2)綠地植物群落類型與PM2.5濃度及空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)(AQI)。

圖3所示為奧運(yùn)森林公園綠地內(nèi)不同植物群落類型區(qū)域試驗(yàn)樣點(diǎn)的上午、中午和下午瞬時(shí)PM2.5濃度。3個(gè)瞬時(shí)值之間比較，PM2.5濃度自上午至下午呈現(xiàn)緩慢增加趨勢(shì)。常綠針葉型、針闊葉混交型和落葉闊葉型植物群落區(qū)域PM2.5濃度的3個(gè)瞬時(shí)值均低于50μg·m-3，而灌叢區(qū)域的中午和下午瞬時(shí)值，草本地被區(qū)域PM2.5濃度3個(gè)瞬時(shí)值高于50μg·m-3。圖4所示為奧運(yùn)森林公園綠地內(nèi)不同植物群落類型區(qū)域試驗(yàn)樣點(diǎn)以PM2.5濃度為標(biāo)示的空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)值比較。常綠針葉型、針闊葉混交型和落葉闊葉型植物群落區(qū)域PM2.5濃度低于50μg·m-3，空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)為“優(yōu)”。

圖3 綠地植物群落結(jié)構(gòu)區(qū)域PM2.5濃度瞬時(shí)值(μg·m-3)

圖4 綠地植物群落類型區(qū)域AQI(PM2.5濃度)

3)綠地典型景觀環(huán)境與PM2.5濃度及空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)(AQI)。

圖5所示為奧運(yùn)森林公園綠地內(nèi)典型景觀環(huán)境區(qū)域試驗(yàn)樣點(diǎn)的上午、中午和下午瞬時(shí)PM2.5濃度。3個(gè)瞬時(shí)值之間比較，多數(shù)景觀環(huán)境區(qū)域的PM2.5濃度自上午至下午呈現(xiàn)緩慢增加趨勢(shì)，僅復(fù)層植物群落區(qū)域呈現(xiàn)為先增加后下降的特點(diǎn)。所有景觀環(huán)境區(qū)域的PM2.5濃度上午瞬時(shí)值均低于50μg·m-3，復(fù)層和濱水植物群落區(qū)域3瞬時(shí)值均低于50μg·m-3。綜合比較而言，綠地內(nèi)PM2.5濃度顯著低于對(duì)比樣點(diǎn)。圖6所示為奧運(yùn)森林公園綠地內(nèi)典型景觀環(huán)境區(qū)域試驗(yàn)樣點(diǎn)以PM2.5濃度為標(biāo)示的空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)值比較。綠地內(nèi)典型環(huán)境間比較，單層植物群落環(huán)境的空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)為“良”，其他典型環(huán)境均為“優(yōu)”。綜合比較，綠地內(nèi)空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)優(yōu)于對(duì)比樣點(diǎn)。

圖5 綠地典型景觀環(huán)境區(qū)域PM2.5濃度瞬時(shí)值(μg·m-3)

圖6 綠地典型景觀環(huán)境區(qū)域AQI(PM2.5濃度)

2.2 綠地植物群落與O3空間分異

1)綠地植物群落結(jié)構(gòu)與O3濃度及空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)(AQI)。

圖7所示為奧運(yùn)森林公園綠地內(nèi)不同群落結(jié)構(gòu)區(qū)域試驗(yàn)樣點(diǎn)的上午、中午和下午瞬時(shí)O3濃度。3個(gè)瞬時(shí)值之間比較，所有植物群落結(jié)構(gòu)區(qū)域的O3濃度自上午至下午呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，其中上午瞬時(shí)至中午瞬時(shí)增加幅度較大，而中午瞬時(shí)至下午瞬時(shí)增加幅度較小。所有植物群落結(jié)構(gòu)區(qū)域的O3濃度上午瞬時(shí)值均低于100μg·m-3，而中午和下午瞬時(shí)值均高于100μg·m-3。圖8所示為奧運(yùn)森林公園綠地內(nèi)不同群落結(jié)構(gòu)區(qū)域試驗(yàn)樣點(diǎn)以O(shè)3濃度為標(biāo)示的空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)值比較。綜合比較而言，綠地內(nèi)不同群落結(jié)構(gòu)間的O3濃度差異并不顯著，綠地內(nèi)O3濃度略低于對(duì)比樣點(diǎn)，但未呈現(xiàn)顯著差異，均為“輕度污染”。

圖7 綠地植物群落結(jié)構(gòu)區(qū)域O3濃度瞬時(shí)值(μg·m-3)

圖8 綠地植物群落結(jié)構(gòu)區(qū)域AQI(O3濃度)

2)綠地植物群落類型與O3濃度及空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)(AQI)。

圖9所示為奧運(yùn)森林公園綠地內(nèi)不同植物群落類型區(qū)域試驗(yàn)樣點(diǎn)的上午、中午和下午瞬時(shí)O3濃度。3個(gè)瞬時(shí)值之間比較，O3濃度自上午至下午呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，其中，常綠針葉型、針闊葉混交型和落葉闊葉型植物群落區(qū)域O3濃度上午瞬時(shí)的初始值較高(高于100μg·m-3)，而后至下午瞬時(shí)緩慢增加；灌叢、草本地被2種群落類型區(qū)域O3濃度上午瞬時(shí)的初始值較低(低于100μg·m-3)，自上午至中午瞬時(shí)濃度增幅較大，而中午至下午增幅較小。綜合而言，所有植物群落類型區(qū)域O3濃度中午和下午瞬時(shí)值未呈現(xiàn)顯著差異。圖10所示為奧運(yùn)森林公園綠地內(nèi)不同植物群落類型區(qū)域試驗(yàn)樣點(diǎn)以O(shè)3濃度為標(biāo)示的空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)值比較?？傮w而言，綠地內(nèi)不同植物群落類型區(qū)域空氣質(zhì)量之間未呈現(xiàn)顯著差異。綠地內(nèi)空氣質(zhì)量雖略高于對(duì)比樣點(diǎn)，但仍未呈現(xiàn)顯著差異，空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)均為“輕度污染”。

圖9 綠地植物群落類型區(qū)域O3濃度瞬時(shí)值(μg·m-3)

圖10 綠地植物群落類型區(qū)域AQI(O3濃度)

3)綠地典型景觀環(huán)境與O3濃度及空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指數(shù)(AQI)。

圖11所示為奧運(yùn)森林公園綠地內(nèi)典型景觀環(huán)境區(qū)域試驗(yàn)樣點(diǎn)的上午、中午和下午瞬時(shí)O3濃度。3個(gè)瞬時(shí)值之間比較，綠地典型景觀環(huán)境區(qū)域的O3濃度自上午至下午均呈現(xiàn)增加趨勢(shì)，但復(fù)層、雙層和單層植物群落區(qū)域初始值濃度較低(低于100μg·m-3)，自上午至中午瞬時(shí)的增幅較大，而自中午至下午增幅較小。所有景觀環(huán)境區(qū)域的O3濃度中午和下午瞬時(shí)值均高于100μg·m-3。圖12所示為奧運(yùn)森林公園綠地內(nèi)典型景觀環(huán)境區(qū)域試驗(yàn)樣點(diǎn)以O(shè)3濃度為標(biāo)示的空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)值比較。綜合而言，綠地內(nèi)典型環(huán)境區(qū)域空氣質(zhì)量比較并無(wú)顯著差異，綠地內(nèi)空氣質(zhì)量雖略好于對(duì)比樣點(diǎn)但無(wú)顯著差異，均為“輕度污染”。

圖11 綠地典型景觀環(huán)境O3濃度瞬時(shí)值(μg·m-3)

圖12 綠地典型景觀環(huán)境AQI(O3濃度)

2.3 綠地植物群落與PM2.5-O3復(fù)合污染空間分異

圖13～15分別為綠地植物群落結(jié)構(gòu)、類型及典型景觀環(huán)境區(qū)域PM2.5-O3復(fù)合污染空氣質(zhì)量指數(shù)值比較結(jié)果。該結(jié)果呈現(xiàn)近似情形，即各群落結(jié)構(gòu)、類型及典型景觀環(huán)境區(qū)域的PM2.5濃度較低(低于50μg·m-3)而O3濃度偏高(接近或高于100μg·m-3)，所以PM2.5-O3復(fù)合濃度作為空氣質(zhì)量指數(shù)均達(dá)到或高于150μg·m-3，達(dá)到“輕度污染”甚至“中度污染”的程度，此結(jié)果值得進(jìn)一步關(guān)注。另外，喬灌草群落(復(fù)層結(jié)構(gòu))、喬灌和喬草群落(雙層)區(qū)域以及濱水植物群落區(qū)域的PM2.5-O3復(fù)合污染空氣質(zhì)量指數(shù)相對(duì)較低。

3 結(jié)論與討論

3.1 綠地植物群落與PM2.5空間分異相關(guān)關(guān)系

圖1、3、5中，在不同的植物群落結(jié)構(gòu)、類型和典型景觀環(huán)境區(qū)域的多數(shù)樣方，試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)截取的上午、中午和下午3個(gè)瞬間時(shí)段PM2.5濃度緩慢增加，可能源于城市建成區(qū)廣域范圍內(nèi)施工、交通工具運(yùn)行等人類活動(dòng)增加導(dǎo)致的揚(yáng)塵和城市空氣污染物增加，而這些污染物或揚(yáng)塵是PM2.5的直接或間接來(lái)源(例如PM2.5的前體物NOx和VOCs)。試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)城市區(qū)域的氣候因子變化，例如溫度逐漸增加、相對(duì)濕度逐漸降低，也同時(shí)會(huì)導(dǎo)致PM2.5濃度逐漸增加，此結(jié)果也進(jìn)一步驗(yàn)證了部分學(xué)者的研究結(jié)果相近但不完全相同，所以還需要繼續(xù)深入研究[17，19-21]。圖1和圖5中，喬灌草復(fù)層群落區(qū)域的PM2.5濃度先升高后降低，這一現(xiàn)象在PM2.5濃度增加的背景下尤其重要，可能是由于喬灌草的復(fù)層植物空間較大的葉面積指數(shù)及三維綠量，改善了群落間的微氣候條件例如增加冠層水平和垂直方向的空氣“渦流”和“湍流”，“沖刷”細(xì)顆粒物至冠層，進(jìn)一步增大細(xì)顆粒物在植物葉表面的“黏著力”，有利于植物通過(guò)物理或化學(xué)作用消減空氣中的PM2.5(干沉降)，這可能也是綠地樣點(diǎn)PM2.5濃度顯著低于對(duì)比樣點(diǎn)的原因[11]。圖2、4、6中，喬草、喬灌結(jié)構(gòu)等雙層植物群落結(jié)構(gòu)和常綠針葉、針闊葉混交和落葉闊葉類型群落以及濱水植物群落區(qū)域能夠在上層有冠層覆蓋的情況下，保證在林間存在促進(jìn)空氣水平及垂直方向流動(dòng)的湍流作用，進(jìn)一步發(fā)揮喬木冠層消減PM2.5的作用。試驗(yàn)樣點(diǎn)中的常綠針葉型、針闊葉混交型群落區(qū)域植物規(guī)格尚小，但其區(qū)域的PM2.5濃度能夠保持在一定濃度范圍內(nèi)，該群落類型的消減作用值得進(jìn)一步關(guān)注(可能是由于枝葉細(xì)密，更有利于促進(jìn)PM2.5干沉降過(guò)程所致)。

3.2 綠地植物群落與O3空間分異相關(guān)關(guān)系

圖7、9、11中，在不同的植物群落結(jié)構(gòu)、類型和典型景觀環(huán)境區(qū)域，試驗(yàn)時(shí)間內(nèi)截取的上午、中午和下午3個(gè)瞬間時(shí)段O3濃度均有所增加，可能是因?yàn)殡S著太陽(yáng)輻射的逐漸增強(qiáng)以及O3前體化合物(NOx和VOCs)濃度增加，有利于更高濃度的O3產(chǎn)生。3個(gè)瞬間時(shí)段之間，上午時(shí)段的O3起始濃度均較低，但是自上午時(shí)段至中午時(shí)段，濃度增加幅度較大，而中午至下午時(shí)段，濃度增加幅度趨緩。前一時(shí)段，太陽(yáng)輻射強(qiáng)度迅速增加至最高值(O3產(chǎn)生的條件)，O3前體物濃度也達(dá)到一定高值(O3產(chǎn)生的原料)，所以O(shè)3濃度迅速增加；而后一時(shí)段，O3濃度已增加至測(cè)定日最高值，所以濃度增幅趨緩。圖8、10、12中，不同結(jié)構(gòu)、類型群落和景觀環(huán)境區(qū)域(甚至綠地試驗(yàn)樣點(diǎn)與對(duì)比樣點(diǎn)間)空氣質(zhì)量尚沒(méi)有顯著差異(均達(dá)到“輕度污染”)，可能是因?yàn)榫G地植物群落本身通過(guò)光合作用能夠產(chǎn)生一定量的O2，但對(duì)于O3沒(méi)有消減作用導(dǎo)致。圖11中，濱水典型環(huán)境區(qū)域(WS、WPC)上午瞬時(shí)的O3濃度高于典型的植物群落區(qū)域甚至高于對(duì)比樣點(diǎn)，可能與該環(huán)境在上午瞬時(shí)的光照強(qiáng)烈(僅側(cè)方遮擋)，更有利于O3產(chǎn)生有關(guān)，但該結(jié)果可在未來(lái)的研究中進(jìn)一步深入關(guān)注[1]。

3.3 綠地植物群落與PM2.5-O3復(fù)合污染空間分異相關(guān)關(guān)系

圖13～15中，試驗(yàn)城市綠地不同的植物群落結(jié)構(gòu)、類型和典型景觀環(huán)境區(qū)域的PM2.5濃度空間分異特征顯著，但O3濃度未呈現(xiàn)顯著空間分異特征且濃度值偏高(均高于100μg·m-3)?；谏鲜鲈囼?yàn)結(jié)果，因?yàn)镺3在PM2.5-O3復(fù)合污染中的貢獻(xiàn)率較高(超過(guò)70%)，空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)達(dá)到“中度污染”程度。目前多數(shù)研究者認(rèn)為，PM2.5和O3污染的產(chǎn)生機(jī)理近似且有一定的同源性，在兩者的消減機(jī)制中，空氣流動(dòng)被認(rèn)為是最為有效，其次是綠色植被等因素，但根據(jù)該研究結(jié)果可以推斷，綠色植被區(qū)域能夠不同程度地消減PM2.5，但對(duì)O3尚未見(jiàn)顯著的消減作用。因此，有學(xué)者認(rèn)為應(yīng)對(duì)PM2.5-O3復(fù)合污染采取區(qū)域協(xié)防、聯(lián)防聯(lián)控的機(jī)制?？刂坪蜏p少PM2.5-O3復(fù)合污染的前體物產(chǎn)生量(工業(yè)過(guò)程及使用化石能源的城市交通行為)以及營(yíng)造PM2.5-O3復(fù)合污染的消減和快速擴(kuò)散機(jī)制(改善和優(yōu)化街區(qū)風(fēng)環(huán)境、總體規(guī)劃形成“城市風(fēng)廊”)是這一聯(lián)防聯(lián)控策略的核心[3-4，7，10，12]。

圖13 綠地植物群落結(jié)構(gòu)區(qū)域AQI(PM2.5-O3復(fù)合濃度)

圖14 綠地植物群落類型區(qū)域AQI(PM2.5-O3復(fù)合濃度)

圖15 綠地典型景觀環(huán)境AQI(PM2.5-O3復(fù)合濃度)

4 研究局限

本文為應(yīng)用基礎(chǔ)研究，目的是為增量及存量城市綠地的更新優(yōu)化提供基礎(chǔ)科學(xué)依據(jù)，但是在研究深度和廣度上尚存在以下不足。

該文所述在北京奧運(yùn)森林公園綠地內(nèi)進(jìn)行的微環(huán)境細(xì)顆粒物(PM2.5、PM10和O3等)濃度測(cè)定已持續(xù)多年。在研究期間，雖鑒于具體實(shí)驗(yàn)條件采用科學(xué)試驗(yàn)設(shè)計(jì)辦法盡可能減少基礎(chǔ)數(shù)據(jù)采集過(guò)程中的誤差，但因試驗(yàn)設(shè)備及人員更迭、操作過(guò)程等造成的原始數(shù)據(jù)誤差不可避免；因公園綠地所在城市的地理、氣候特征，綠地的山水格局，地域性綠地植被種類組成及數(shù)量、動(dòng)態(tài)生長(zhǎng)等因素決定其微環(huán)境效應(yīng)本身具有顯著的時(shí)空分異性，研究結(jié)論的普適性特征也可能不足。尤其需要說(shuō)明的是，鑒于城市綠地這一研究對(duì)象的開(kāi)放性和復(fù)雜體系特征，該研究在一定程度上模式化綠地植物群落空間構(gòu)成，可能忽略或沒(méi)有關(guān)注到對(duì)結(jié)果有重要影響的異質(zhì)性信息；以及文中用上午、中午、下午3個(gè)瞬時(shí)濃度測(cè)量值作為日均濃度值，而空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)取自于8：00—18：00連續(xù)10h每間隔10min的自動(dòng)記錄數(shù)據(jù)，兩者精度可能有一定差距；因而結(jié)論可能具有一定的局限性，需要接受更多的評(píng)議與檢驗(yàn)。

注：文中圖片均由潘劍彬繪制。