陳 明 楊 超 戴 菲

城鎮(zhèn)化引起的大氣顆粒物污染威脅著人們的身體健康，空氣動(dòng)力學(xué)直徑小于2.5μm的細(xì)顆粒物(PM2.5)，由于粒徑小，對人的健康危害較大[1]。暴露在高濃度的PM2.5中，將誘發(fā)呼吸道和心血管疾病，并與因呼吸道疾病導(dǎo)致的死亡率呈正相關(guān)[2]。城市綠地的滯塵凈化功能，對降低大氣顆粒物污染起著重要作用。一方面，植物對大氣顆粒物具有吸附、沉降、阻滯等作用；另一方面，綠地影響其局域的空氣溫濕度、風(fēng)速風(fēng)向等，間接影響顆粒物的濃度與分布[3]。

城市綠地對大氣顆粒物的顯著影響已被諸多研究證實(shí)。城市主城區(qū)中，綠地、農(nóng)用地、水域等用地的PM2.5濃度往往低于建設(shè)用地，尤其綠地與PM2.5的關(guān)系更加顯著[4]。以北京五環(huán)以內(nèi)的范圍為例，通過i-Tree Eco模型預(yù)測其綠地每年可消減PM2.5約6 380t[5]。在構(gòu)成城市的普遍街區(qū)中，綠地的規(guī)模、空間格局均是影響PM2.5濃度的重要因素[6-7]。在不同的城市綠地類型中，PM2.5濃度最低的是公園綠地，居住區(qū)、校園等附屬綠地次之，較高的位于廣場用地、道路、工業(yè)等附屬綠地[8-9]。公園綠地是體現(xiàn)城市環(huán)境品質(zhì)的重要綠地類型，承擔(dān)居民日常游憩的同時(shí)，兼具生態(tài)服務(wù)與社會(huì)服務(wù)。公園綠地中不同功能分區(qū)的大氣顆粒物濃度存在顯著差異，例如，沈陽東陵公園的文化景觀區(qū)內(nèi)大氣顆粒物濃度顯著高于其他功能區(qū)[10]。不同景觀空間的PM2.5濃度也差異顯著，并受到綠量、濕度的影響較大[11-12]。以景觀格局指數(shù)衡量綠地的空間形態(tài)，研究發(fā)現(xiàn)，綠地的規(guī)模、形狀指數(shù)與周長越大，對PM2.5的消減效果越明顯[13]。陳羽陽等以單個(gè)公園——武漢中山公園為例，發(fā)現(xiàn)綠地對PM2.5、PM10的影響范圍可到周圍250～400m[14]。在綠地結(jié)構(gòu)方面，研究基本從植被類型，包括喬、灌、草及其搭配，以及所形成空間的郁閉度、開敞度等方面展開。一般來說，綠地結(jié)構(gòu)為1～2層的喬林或“喬+草”、群落骨干樹種突出相較于單一結(jié)構(gòu)有利于PM2.5的消減[15-17]，尤其在面積較小或較為封閉的空間里，植被郁閉度越高，越不利于PM2.5消減，主要是由于空氣流通不暢，以及植物也釋放揮發(fā)性有機(jī)物[18]。即便如此，公園綠地在發(fā)揮其大氣污染改善的作用較大，因此極具研究價(jià)值。

然而，當(dāng)前研究大多關(guān)注公園綠地自身的規(guī)模、外輪廓形態(tài)，或植被群落、植被類型對大氣顆粒物的消減效果[19]，對公園綠地具有更強(qiáng)可操作性的內(nèi)部空間特征的研究較為缺乏。同時(shí)，公園綠地對大氣顆粒物的影響可延伸至周圍一定范圍，然而周圍建成環(huán)境與綠地的消減效果之間存在怎樣的關(guān)系，也鮮有研究涉及。

本文以武漢市10個(gè)公園綠地為研究對象，通過現(xiàn)場實(shí)測的PM2.5數(shù)據(jù)，從公園綠地的總體特征、綠色空間格局、周圍建成環(huán)境3個(gè)方面，系統(tǒng)探索它們對PM2.5消減效果的影響，為公園綠地的空間設(shè)計(jì)及周圍建成環(huán)境的空間形態(tài)優(yōu)化提供參考。

1 研究方法

1.1 研究區(qū)概況

武漢地處華中地區(qū)，屬于長江中下游平原城市，也是長江經(jīng)濟(jì)帶的重要城市，河流、湖泊資源豐富，為亞熱帶季風(fēng)氣候。近年來，城市綠地建設(shè)成效顯著，據(jù)2021年武漢市綠化狀況公報(bào)顯示，建成區(qū)綠化覆蓋率為43.07%，綠地率為40.02%，人均公園綠地面積達(dá)14.82m2。

武漢亦是長江中下游地區(qū)大氣顆粒物污染嚴(yán)重的典型城市，據(jù)2021年武漢市生態(tài)環(huán)境狀況公報(bào)顯示，全市空氣質(zhì)量輕度污染有67天，占全年天數(shù)的18%，中度以上污染有9天。在輕度及以上污染當(dāng)中，首要污染物主要為PM2.5，污染問題依然嚴(yán)峻。

1.2 公園綠地樣本的選擇

本研究的公園綠地概念來源于《城市綠地分類標(biāo)準(zhǔn)》(CJJ/T 85—2017)(以下簡稱《標(biāo)準(zhǔn)》)，依據(jù)以下幾個(gè)因素進(jìn)行選擇：1)城市中的水與大面積綠地會(huì)影響PM2.5濃度，在篩選綠地樣本時(shí)，首先排除周圍有大面積綠地或者水域的公園綠地；2)公園周圍建成環(huán)境均為高密度的建設(shè)空間，并遠(yuǎn)離工業(yè)、建筑施工等明顯的污染源；3)公園綠地需滿足綠化占比大于65%的要求，盡量避免公園綠地內(nèi)出現(xiàn)大面積水域、硬質(zhì)鋪裝；4)選取的公園綠地對外開放，便于實(shí)測。依托0.5m分辨率的Google Earth高清遙感影像及現(xiàn)場實(shí)地踏勘，最終選取了10個(gè)公園綠地作為研究及實(shí)測對象。在上述考慮因素的基礎(chǔ)上，現(xiàn)實(shí)情況中難以找到10個(gè)規(guī)模相近的綠地，因此將研究樣本按照面積與功能進(jìn)行分類，依據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》，可分為3個(gè)綜合公園、3個(gè)社區(qū)公園、1個(gè)專類公園和3個(gè)游園(圖1)。同時(shí)，依據(jù)《標(biāo)準(zhǔn)》對于上述4類公園的面積要求，10個(gè)公園可分為小于1hm2的小型公園綠地(3個(gè))、1～10hm2的中型公園綠地(4個(gè))及大于10hm2的大型公園綠地(3個(gè))，公園類型與公園規(guī)模之間存在聯(lián)系。

圖1 10個(gè)公園綠地的空間分布及面積

1.3 公園綠地及周圍建成環(huán)境空間特征指標(biāo)

公園綠地?cái)?shù)據(jù)來源于2020年12月0.5m分辨率的遙感影像圖，依托ArcGIS平臺(tái)，通過人工目視解譯的方式，精確提取公園綠地的邊界及綠色植被覆蓋區(qū)的矢量數(shù)據(jù)。周圍建成環(huán)境數(shù)據(jù)主要為綠地周邊的建筑，來源于BIGEMAP網(wǎng)絡(luò)電子地圖，可下載帶有建筑外邊界輪廓及高度的矢量數(shù)據(jù)。結(jié)合現(xiàn)場調(diào)研進(jìn)行人工核驗(yàn)，提高建筑數(shù)據(jù)的精度。

1.3.1 公園綠地的總體特征指標(biāo)

從公園綠地規(guī)模與綠化覆蓋率兩方面衡量公園綠地的總體特征。綠地規(guī)模即綠地邊界圍合的面積，綠化覆蓋率則是綠地中綠化覆蓋區(qū)占整個(gè)綠地的比例。這2個(gè)指標(biāo)通過高分辨率影像解譯的綠地邊界及綠化覆蓋區(qū)的矢量數(shù)據(jù)計(jì)算得來。

1.3.2 公園綠地的綠色空間格局指標(biāo)

采用形態(tài)學(xué)空間格局分析(Morphological Spatial Pattern Analysis，MSPA)衡量綠地的空間格局，該方法基于腐蝕、膨脹、開閉運(yùn)算等數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)原理，測度景觀結(jié)構(gòu)連接性[20]，由此得到綠地的7種形態(tài)格局(表1)，近年來被運(yùn)用于城市1km街區(qū)中的綠色空間與PM2.5，以及城市綠地與熱環(huán)境的研究，發(fā)現(xiàn)不同形態(tài)格局與PM2.5濃度、熱環(huán)境指標(biāo)具有顯著相關(guān)性[21-22]。該方法還能以可視化方式呈現(xiàn)綠地的不同空間形態(tài)，對于指導(dǎo)規(guī)劃建設(shè)具有重要意義，然而該方法在公園綠地的研究中鮮有運(yùn)用。以每種形態(tài)格局的面積占該公園綠地面積的比例作為綠色空間格局的衡量指標(biāo)(以下簡稱“MSPA指標(biāo)”)，從而盡可能消除不同綠地面積差異的影響。

表1 MSPA指標(biāo)及含義

1.3.3 公園綠地的周圍建成環(huán)境指標(biāo)

從密度、高度、三維體量3個(gè)方面選取了5個(gè)指標(biāo)衡量周邊建成環(huán)境的空間特征[23](表2)。鑒于公園綠地對PM2.5的影響可延伸至周圍400m[14]，依托ArcGIS，以各個(gè)公園綠地的外輪廓為邊界，進(jìn)行100、200、300、400和500m共5個(gè)層次的緩沖分析(圖2)，并計(jì)算5個(gè)緩沖區(qū)內(nèi)(不包括綠地自身)5個(gè)指標(biāo)的數(shù)值。這些指標(biāo)均為單位面積(或單位高度、單位數(shù)量)上的值，也可減小因綠地面積差異造成的影響。

表2 建成環(huán)境指標(biāo)及含義

圖2 公園綠地500m緩沖區(qū)內(nèi)的建成環(huán)境平面圖(以3個(gè)不同規(guī)模綠地為代表)

1.4 PM2.5實(shí)地測量

選擇污染最嚴(yán)重的冬季時(shí)期(2020年12月—2021年1月)，并且無雨雪、風(fēng)速較低的連續(xù)晴朗天氣進(jìn)行PM2.5測量。每個(gè)綠地進(jìn)行2輪實(shí)測，每輪實(shí)測均為1天，在每天的9：00—12：00、12：00—15：00、15：00—18：00開展。由于10個(gè)綠地位于主城區(qū)不同區(qū)域，通過綠地內(nèi)外設(shè)點(diǎn)監(jiān)測，以PM2.5消減量作為研究指標(biāo)，減小因PM2.5背景濃度及測量日期差異造成的影響[24]。綠地外部測量點(diǎn)設(shè)置于空曠、硬質(zhì)地面場所，能反映周圍環(huán)境的PM2.5污染水平。依據(jù)綠地規(guī)模、綠地內(nèi)部空間的可達(dá)性，于綠地內(nèi)部相對均勻地設(shè)置4～6個(gè)測量點(diǎn)，以其平均濃度代表綠地內(nèi)的PM2.5污染水平。PM2.5消減量的計(jì)算公式如下[25]：

式中，ΔC表示公園綠地的PM2.5消減值；Ck表示固定參照監(jiān)測點(diǎn)的PM2.5濃度；Ci表示內(nèi)部監(jiān)測定點(diǎn)的PM2.5濃度；n表示公園綠地的內(nèi)部監(jiān)測點(diǎn)數(shù)。

綠地外部、內(nèi)部測量點(diǎn)分別采用T S I AM520粉塵儀、TSI 8534粉塵儀，通過三腳架固定在1.5m高度，即亞洲成年人平均呼吸高度。內(nèi)外測量同時(shí)進(jìn)行，以相同時(shí)間間隔記錄數(shù)據(jù)，每10s記錄一次數(shù)據(jù)，記錄3min，每臺(tái)儀器每個(gè)點(diǎn)得到36組數(shù)據(jù)。由于儀器之間的測量值存在一定微小誤差，測量前以TSI AM520為參照，對TSI 8534進(jìn)行校準(zhǔn)[26]，得出校準(zhǔn)公式如下。

式中，C0表示TSI AM520儀器測得的PM2.5濃度值；C表示TSI 8534儀器測得的PM2.5濃度值。

2 結(jié)果與討論

2.1 公園綠地的PM2.5消減量分析

首先，公園綠地規(guī)模不同，對PM2.5濃度的消減能力也不同，PM2.5消減量的整體趨勢表現(xiàn)為大型公園綠地＞中型公園綠地＞小型公園綠地(圖3)。其中，2個(gè)小型綠地(揚(yáng)子街游園與球場街游園)的PM2.5消減量為負(fù)值，即綠地內(nèi)的PM2.5濃度高于外部，說明綠地規(guī)模達(dá)到一定范圍是其產(chǎn)生PM2.5效消減作用的前提。研究表明，1hm2以下的綠地面積對PM2.5無顯著影響[19]，王蘭等亦提出針對小型綠地適宜采取集中布局，使綠地達(dá)到一定規(guī)模[27]。在小型綠地中，受其自身綠量的限制，未能完全發(fā)揮PM2.5的消減作用；當(dāng)其存在較密集的植被時(shí)，也使得內(nèi)部PM2.5難以擴(kuò)散出去。因此，在綠化覆蓋較小的區(qū)域，相較植物的吸附滯塵功能，氣流運(yùn)動(dòng)帶動(dòng)PM2.5的擴(kuò)散，成為影響該處PM2.5濃度的主要原因。通過單因素方差分析，揭示不同規(guī)模綠地對PM2.5的消減是否存在顯著差異。結(jié)果表明，數(shù)據(jù)滿足方差齊性檢驗(yàn)，3個(gè)規(guī)模等級的綠地之間，僅小型公園綠地與大型公園綠地的PM2.5消減量在0.05水平上存在顯著差異，平均消減量相差約14μg/m3。

圖3 10個(gè)公園綠地的PM2.5消減量

其次，不同公園綠地的PM2.5消減量由大到小排序?yàn)榫C合公園＞專類公園＞社區(qū)公園＞游園(圖3)，這與各類綠地的規(guī)模有關(guān)。一般來說，綜合公園面積大于10hm2，專類公園面積大于2hm2，社區(qū)公園面積大于1hm2。但本研究的專類公園只有1個(gè)，未來有待選取更多樣本量進(jìn)行證實(shí)。該結(jié)論在既往研究僅針對城市綠地大類進(jìn)行的PM2.5消減量差異分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步推進(jìn)了公園綠地的中類綠地的PM2.5消減差異，揭示了綜合公園在提供游憩功能的同時(shí)，也具有最顯著的PM2.5消減效應(yīng)，因此這也是綠地布局值得關(guān)注的地方。不同類型綠地的單因素方差分析數(shù)據(jù)亦滿足方差齊性檢驗(yàn)，4類公園綠地之間，僅游園與綜合公園的PM2.5消減量在0.1水平上存在顯著差異，但在0.05水平上差異并不顯著。

2.2 公園綠地總體特征對PM2.5的影響

采用綠地面積、綠化覆蓋率2個(gè)指標(biāo)衡量綠地的總體特征，表征綠地的綠色空間總體情況。通過相關(guān)分析揭示10個(gè)綠地的總體特征與PM2.5消減量之間的關(guān)系。結(jié)果表明，PM2.5消減量與綠地面積呈顯著的正相關(guān)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)為0.723(P＜0.05)，說明綠地面積越大，越有利于PM2.5的消減。

然而，綠地的綠化覆蓋率與PM2.5消減量無顯著相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)為-0.544(P=0.104)，這與既往研究中針對街區(qū)進(jìn)行的綠化覆蓋率與PM2.5的研究結(jié)果不同[6]。對于綠地這一用地類型，得益于綠地本身的高綠量(如在本研究中，10個(gè)綠地的綠化覆蓋率都在65%以上)，因此其綠化覆蓋對PM2.5的消減影響較小。然而，需要注意的是，PM2.5消減量隨綠化覆蓋率的增加呈現(xiàn)明顯的下降趨勢，尤其當(dāng)去除揚(yáng)子街游園以后，則二者相關(guān)性顯著(圖4)。綠地的綠化覆蓋率越大，綠地中的植被種植往往越密集，除了綠地的吸附滯塵作用外，一定程度上影響了內(nèi)部的氣流運(yùn)動(dòng)，導(dǎo)致PM2.5不易疏散[28]，尤其在大型公園中，絕非倡導(dǎo)森林式布綠。對于適宜的綠化覆蓋率閾值，當(dāng)前研究仍主要集中在城市街區(qū)這個(gè)對象上，例如，在37個(gè)街區(qū)樣本的研究中，街區(qū)綠化覆蓋率適宜控制到30%左右[6]。但對于綠地這類用地而言，學(xué)者多數(shù)從公園綠地、附屬綠地、廣場用地等綠地類型的角度進(jìn)行探索，一般來看，它們的綠化覆蓋率依次降低，PM2.5濃度也依次升高[8]。公園綠地合理的綠化覆蓋率亟待更多樣本量的研究，以便確定綠地面積規(guī)模達(dá)到一定程度以后，為了更好地提高綠地的PM2.5消減能力，可降低的綠化覆蓋率值有多少。

圖4 PM2.5消減量與綠化覆蓋率、綠地面積的曲線擬合

進(jìn)一步采用曲線擬合分析，揭示公園綠地對PM2.5消減的影響規(guī)律。經(jīng)過多種模型的測試，包括線性、二次、三次、對數(shù)、指數(shù)等，通過模型的顯著性、F值、R2等指標(biāo)，得到綠地面積與PM2.5消減量在對數(shù)模型上擬合優(yōu)度最高(圖4)。PM2.5消減量增加的幅度隨綠地面積的增加逐漸趨緩，這意味著單純增加綠地的規(guī)模所帶來的消減效益并不高，面積超過一定范圍后消減率開始下降，隨后逐漸趨于平緩。由于本研究的限制，要得到準(zhǔn)確的綠地規(guī)模閾值仍需更多的綠地樣本量。即便如此，相關(guān)研究表明，不論是綠地規(guī)模還是街區(qū)中的綠化覆蓋率、三維綠量等綠色空間數(shù)量，對PM2.5濃度的影響均呈非線性，存在飽和點(diǎn)[6]，且該規(guī)律特征也存在于綠地的降溫[29]、增濕[30]等其他生態(tài)效應(yīng)。

2.3 公園綠地綠色空間格局對PM2.5的影響

以MSPA指標(biāo)衡量的綠地空間格局反映了綠地的不同形態(tài)，可以進(jìn)一步將其拆分成3類格局——點(diǎn)面、邊界、廊道，點(diǎn)面對應(yīng)著孤島與核心，邊界包含邊緣與孔隙，廊道則由環(huán)線、橋接與分支構(gòu)成。

以7個(gè)MSPA指標(biāo)作為自變量，PM2.5消減量作為因變量，通過逐步回歸探索綠地空間格局對PM2.5消減的影響。為了減少由于各個(gè)綠地大小不一而產(chǎn)生的干擾，采用加權(quán)最小二乘回歸，以綠地面積作為權(quán)重進(jìn)行回歸分析。由表3可知，模型通過了0.01的顯著性檢驗(yàn)，可解釋65.7%的綠地空間格局對PM2.5消減的影響。或許由于樣本量限制，此次回歸分析僅核心與分支2個(gè)指標(biāo)顯著且納入模型。從2個(gè)指標(biāo)的回歸系數(shù)可知，綠地中越少的核心與分支越有利于PM2.5的消減。此外，相比分支而言，核心對PM2.5消減的貢獻(xiàn)度更大。

表3 公園綠地空間格局與PM2.5消減量的回歸分析

鑒于實(shí)證研究難以完全平衡外界因素的影響，因此篩出的綠地?cái)?shù)量有限。綠地的7個(gè)MSPA指標(biāo)對PM2.5的影響與既往研究中針對城市街區(qū)中綠色空間的MSPA指標(biāo)，或采用景觀格局衡量綠地空間格局，存在較大的結(jié)果差異。

1)點(diǎn)面格局上，僅核心對PM2.5的消減起顯著作用。然而在街區(qū)中，它往往起到相反的作用，擁有較多核心的街區(qū)，其PM2.5濃度往往較低，主要是由于核心所呈現(xiàn)出的集中連片、優(yōu)勢的綠色空間格局，發(fā)揮著較大的生態(tài)功能。對于綠地而言，因其自身的大本底優(yōu)勢，即使采用小核心、分散式的布局，也能促進(jìn)PM2.5的消減。類似的現(xiàn)象也出現(xiàn)在城市不同功能單元中的綠色空間消減PM2.5的研究中，綠地單元中的綠色空間適宜采用分散布局，與居住、商業(yè)等單元的結(jié)果相反[31]。亦有研究發(fā)現(xiàn)，在直徑1km的研究單元中，核心與PM2.5濃度呈顯著正相關(guān)[32]。因此，為了有效提高綠地消減PM2.5的能力，需要有針對性地采取空間設(shè)計(jì)。孤島在本研究中并未產(chǎn)生顯著影響，但它在城市街區(qū)中往往不利于PM2.5的消減，主要是由于它所呈現(xiàn)出的破碎化空間格局。

2)廊道格局上，分支在綠地與街區(qū)中對PM2.5的影響起到相似的作用，由于僅一端連接著其他綠色斑塊，常常暴露于核心綠色斑塊之外，未完全發(fā)揮其連通性功能，較高的分支比例不利于PM2.5的消減。橋接與環(huán)線未表現(xiàn)出顯著的影響，但在城區(qū)范圍1km網(wǎng)格街區(qū)的研究中，它們與PM2.5濃度有顯著的負(fù)相關(guān)關(guān)系[33]。作為分別連接著不同核心、同一核心的線性廊道，或許受到處于綠地空間中的制約，導(dǎo)致它們消減PM2.5未起到明顯的作用。

3)邊界格局上，孔隙與邊緣均未表現(xiàn)出對PM2.5的顯著影響，它們一定程度上反映了綠色斑塊的形狀復(fù)雜度。在綠地單元中，綠色空間適宜采用簡單的形狀，而在居住、商業(yè)單元中則要求復(fù)雜形狀，才可促進(jìn)PM2.5的消減[31]，這與本研究有著相似的結(jié)果。因此，在綠地中，針對其綠色空間的邊界格局，無須進(jìn)行過度的復(fù)雜化。

2.4 公園綠地周圍建成環(huán)境對PM2.5的影響

10個(gè)公園綠地的周圍建成環(huán)境類型較為相似，社區(qū)公園、專類公園、游園周圍主要為居住區(qū)，綜合公園周圍以居住為主，局部配套商業(yè)區(qū)，但空間形態(tài)有差異，如居住密度、建筑層高等。因此，研究篩選的5個(gè)建成環(huán)境指標(biāo)反映了建筑布局的布局密度、豎向形態(tài)和三維體量。以PM2.5消減量為因變量、5個(gè)建成環(huán)境指標(biāo)為自變量，亦采用加權(quán)最小二乘回歸方法，分別對5個(gè)緩沖區(qū)進(jìn)行分析，得出對PM2.5消減具有顯著影響的建成環(huán)境指標(biāo)(表4)。結(jié)果表明，5個(gè)緩沖區(qū)的模型顯著性與擬合度隨緩沖范圍的增大呈先增加后減小的趨勢，在300m緩沖區(qū)時(shí)達(dá)到最大，說明公園綠地周圍300m范圍內(nèi)的建成環(huán)境對PM2.5的消減影響最大。其中，100m緩沖區(qū)的模型未納入具有顯著性的建成環(huán)境指標(biāo)，其余模型中，納入的指標(biāo)具有差異性。即便如此，從不同模型的回歸系數(shù)來看，同一指標(biāo)對PM2.5消減量的影響存在相同的正負(fù)關(guān)系。

表4 公園周圍建成環(huán)境指標(biāo)與PM2.5消減量的回歸分析

1)布局密度方面，建筑密度是既往研究最常用的指標(biāo)之一，所得結(jié)論基本與本研究相符，即街區(qū)中建筑密度越低，PM2.5濃度也越低[34-35]。本研究進(jìn)一步揭示出較低的建筑密度，可對毗鄰公園綠地的PM2.5消減具有促進(jìn)作用。

2)豎向形態(tài)方面，平均建筑高度與最高建筑指數(shù)均對綠地的PM2.5消減起消極作用，建筑高度錯(cuò)落度則無顯著影響。一般來說，研究區(qū)的平均建筑高度對PM2.5濃度的影響具有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)[36]，當(dāng)高度達(dá)到一定區(qū)間時(shí)能加重污染。本研究不同緩沖區(qū)的平均建筑高度普遍在15m以上，導(dǎo)致對周圍公園綠地的PM2.5消減起到消極作用。最高建筑指數(shù)較少應(yīng)用于PM2.5的研究領(lǐng)域，雖然黃垌茗通過對杭州下沙經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)以500m進(jìn)行的街區(qū)單元?jiǎng)澐盅芯堪l(fā)現(xiàn)，最高建筑指數(shù)與PM2.5濃度無顯著相關(guān)[23]，但本研究揭示其對綠地的PM2.5消減具有重要影響。建筑高度錯(cuò)落度反映了研究區(qū)建筑高度的差異程度，既往研究中存在類似的指標(biāo)——建筑高度標(biāo)準(zhǔn)差，在15個(gè)城市街區(qū)尺度的研究中，該指標(biāo)起到顯著影響的也僅3個(gè)[37]，說明該指標(biāo)對PM2.5的作用相對有限。

3)三維體量方面，建筑體積密度越大，綠地的PM2.5消減量也越大，這與街區(qū)建筑體積密度和PM2.5濃度之間的負(fù)相關(guān)關(guān)系相符[24]。建筑體積密度越大，說明研究區(qū)中與大氣交換的立體空間范圍越大，不僅有利于PM2.5的擴(kuò)散流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)PM2.5濃度的降低，也有利于增加綠地吸附沉降的概率，增加綠地的消減量。

由于周圍環(huán)境難以完全控制，或許存在污染源差異，后續(xù)研究針對其他城市有更多可選綠地時(shí)，將進(jìn)一步平衡周圍建成環(huán)境的相似性?？傮w來說，這些建成環(huán)境指標(biāo)與PM2.5消減量之間的關(guān)系，與它們在街區(qū)中的研究具有相似的特征，這些特征為公園綠地周圍建成環(huán)境，從改善街區(qū)自身的空氣質(zhì)量及提高綠地PM2.5消減量的雙重維度，均提供了明確的優(yōu)化調(diào)控指引方向。

2.5 研究啟示

依據(jù)公園綠地總體特征、綠色空間格局、周圍建成環(huán)境與PM2.5消減的定量分析，它們均影響綠地的PM2.5消減效益，可提出以下優(yōu)化調(diào)控策略。

1)公園綠地的總體規(guī)模需達(dá)到1hm2左右，方能較好地發(fā)揮其PM2.5消減作用，因此對于口袋公園，避免密集的林木種植，疏透的綠色空間較為適宜。規(guī)模較大的綠地可適當(dāng)降低整體綠化覆蓋面積，通過更豐富的景觀要素，增加PM2.5的消減效果。

2)公園綠地的綠色空間格局方面，優(yōu)先考慮核心綠色斑塊與單邊聯(lián)系綠廊的布局。不同于街區(qū)，公園綠地的核心斑塊不宜采取集中式的布局，而應(yīng)分散布置，通過設(shè)置水系、園路等要素，將其進(jìn)行適當(dāng)?shù)姆指?，這有助于增加區(qū)域內(nèi)的流動(dòng)性以疏散PM2.5。在綠地中，分支往往對應(yīng)著從核心斑塊延伸出的喬灌木廊道，為了增強(qiáng)這些綠廊的連通性，需避免過多的分支出現(xiàn)，可進(jìn)一步將其延伸至其他核心斑塊，形成完整的廊道。

3)對于公園綠地周圍環(huán)境，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注綠地外圍300m范圍內(nèi)的建成環(huán)境，按照不同建成環(huán)境指標(biāo)對PM2.5消減的貢獻(xiàn)程度，有針對性地采取不同層面的調(diào)控措施。首先，應(yīng)優(yōu)先考慮最高建筑指數(shù)所反映的核心景觀高度的管控，在新區(qū)規(guī)劃時(shí)劃定限值，在舊區(qū)改造時(shí)，根據(jù)片區(qū)整體形態(tài)進(jìn)行調(diào)整。其次，控制建筑密度，在密度較高的老城區(qū)、城中村等區(qū)域，在滿足規(guī)劃調(diào)控的前提下進(jìn)行整體重建或局部更新時(shí)，減少建筑的簇?fù)矶扰c擁擠度。再者，控制建筑高度，避免較高建筑密度導(dǎo)致街區(qū)通風(fēng)不暢，從而引起PM2.5的滯留。最后，可適當(dāng)增加建筑體量，增加與大氣接觸的建筑表面，提高PM2.5的消減效應(yīng)。

3 結(jié)論與展望

3.1 結(jié)論

1)公園綠地規(guī)模越大，其PM2.5消減量往往也越大，整體趨勢為大型公園綠地＞中型公園綠地＞小型公園綠地，綜合公園＞專類公園＞社區(qū)公園＞游園，其中大型公園的PM2.5消減量與小型公園在0.05水平上差異顯著，綜合公園的PM2.5消減量與游園在0.1水平上差異顯著。

2)公園綠地規(guī)模與PM2.5消減量呈顯著正相關(guān)關(guān)系，綠化覆蓋率對PM2.5的消減雖未顯著相關(guān)，但具有潛在影響，覆蓋率較高的綠地消減量較低。

3)公園綠地的綠色空間格局方面，僅核心與分支2個(gè)指標(biāo)納入回歸模型，對PM2.5消減具有顯著影響，核心與分支越多的綠地，其PM2.5消減量越少，其中核心的貢獻(xiàn)度更高。

4)公園綠地周圍建成環(huán)境方面，除建筑高度錯(cuò)落度未納入回歸模型外，其余指標(biāo)在不同緩沖區(qū)的模型中均發(fā)揮著相似的作用，尤其需注重300m范圍內(nèi)的4項(xiàng)指標(biāo)管控，其優(yōu)先次序?yàn)樽罡呓ㄖ笖?shù)、建筑密度、平均建筑高度、建筑體積密度。

3.2 展望

本研究通過實(shí)測的方法，對武漢市公園綠地的PM2.5消減量及其影響因素進(jìn)行了較為全面的探討，但仍存在一些不足之處，有待后續(xù)研究進(jìn)行解決。首先，在現(xiàn)實(shí)中，難以找到一個(gè)公園綠地完全不受外在環(huán)境的影響，后續(xù)研究可以對其他城市進(jìn)行實(shí)測，增加公園綠地?cái)?shù)據(jù)，選取綜合公園、社區(qū)公園、專類公園、游園等各類型綠地進(jìn)行分析。其次，考慮綠地周圍環(huán)境的差異，可選取同種類型綠地，對比周圍環(huán)境差異下綠地對PM2.5消減的差異性。最后，通過反演、數(shù)值模擬等手段，更易于控制變量，探討不同綠地消減PM2.5的影響因素。對于實(shí)測，可補(bǔ)充更多天數(shù)的實(shí)測，當(dāng)前針對每個(gè)公園綠地進(jìn)行了連續(xù)2輪的實(shí)測，但受限于設(shè)備、氣象環(huán)境等約束，僅完成了一個(gè)季節(jié)的實(shí)測，未來可增補(bǔ)實(shí)測天數(shù)，增加數(shù)據(jù)量，為更加客觀準(zhǔn)確地分析結(jié)果奠定基礎(chǔ)。

注：文中圖片均由陳明繪制。