太原市PM2.5污染特征及園林規劃建議

黃金華,焦 燕

(1.太原市環保局迎澤分局,山西 太原 030012； 2.山西財經大學資源型經濟轉型發展研究院,環境經濟學院,山西 太原 030006)

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太原市PM2.5污染特征及園林規劃建議

黃金華1,焦 燕2

(1.太原市環保局迎澤分局,山西 太原 030012； 2.山西財經大學資源型經濟轉型發展研究院,環境經濟學院,山西 太原 030006)

筆者從太原市PM2.5的化學組成和太原市PM2.5隨季節及氣象條件的變化規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。在此基礎上，指出園林植物對太原市PM2.5有一定的控制作用，并提出了增加綠化面積、適地適樹、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。關鍵詞： PM2.5； 化學組成； 園林植物； 滯塵效率

目前，我國以PM2.5污染為代表的區域性大氣復合污染已成為社會高度關注與亟待治理的首要環境問題，并在國家中長期科技發展規劃中被確定為資源環境領域優先解決的問題。太原市是我國重要的煤炭生產基地，同時也是典型的重工業城市。由于特殊的資源狀況、自然環境、工業結構、燃料結構等多因素共同作用，導致太原市大氣環境處于高污染水平，PM2.5等顆粒物污染嚴重，太原市現已成為我國大氣治理的重點區域。筆者從太原市PM2.5顆粒物的特征、植物吸收顆粒物的機理、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PM2.5控制的重要作用，并對太原市園林植物的種植和規劃提出建議，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化學組成

1.2 太原市PM2.5隨季節及氣象條件的變化規律

連續監測結果顯示，太原市PM2.5濃度隨季節變化明顯，冬、春季顯著高于夏、秋兩季，這與燃煤采暖有很大的關系。PM2.5最高值出現在冬季，可達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質量濃度與大氣溫度呈明顯負相關，與濕度、風力只存在較弱的負相關性。2011年和2012年同期采暖期檢測結果顯示，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，均高于國內其它城市。在冬季，太原市PM2.5污染十分嚴重，是控制PM2.5的重要季節。孟昭陽等的研究顯示，冬季太原市PM2.5質量濃度日變化呈雙峰雙谷型，受風力、氣溫、采暖燃燒排放、生活習慣等因素共同影響，PM2.5高峰期出現在10：00～12：00和22：00，低谷期出現在00：00～02：00和15：00～17：00.

太原市PM2.5春冬季質量濃度與實時風速、空氣能見度及氣壓呈明顯負相關,而與空氣濕度呈正相關。從太原市PM2.5的輸入路徑分析顯示，來自西南軌跡方向的氣團輸入PM2.5質量濃度值最高，其次是來自東邊軌跡方向的氣團，而來自西北方向的氣團輸入PM2.5質量濃度低于前兩者。太原市局部區域污染相對突出，氣流顯著影響局部地區之間的PM2.5質量濃度。季節變化同樣也影響PM2.5的化學組成，太原市冬季PM2.5有機碳和元素碳組分含量都較高，與采暖燃煤直接相關。氣象條件對PM2.5組分變化存在不同程度的影響，其中，大霧天氣、濕度、風力和降水對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，加重大氣環境污染。

2 園林植物滯塵能力差異

城市園林是城市生態系統的重要組成部分。園林植物具有改善環境質量、維護生態平衡及美化景觀等作用，作為城市園林的主體，對空氣中的細微粉塵有明顯的滯塵作用。了解園林植物調控空氣顆粒物的機制，是科學規劃、高效調控PM2.5等氣溶膠顆粒物污染的基礎。目前，對于植物滯塵機制的研究主要集中在物理滯塵和化學滯塵2個方面。

園林植物個體之間滯塵能力不同，樹種之間差異性較大。研究表明，同一環境中，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，為垂柳的3倍多。同一生境下，葉面顆粒物附著密度比較實驗發現，圓柏、側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，而云杉類最低。針葉樹是東北地區的常見樹種，研究發現其在冬季有較強的滯塵作用。不同樹種滯塵能力差異明顯，表現為沙松冷杉>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15種常見綠化樹種的滯塵能力測試結果顯示：廣玉蘭>女貞>棕櫚>懸柃木>香樟，并認為滯塵能力差異主要是由樹種自身生物學特性和所處的環境污染程度不同所引起。以篩選滯塵能力強的綠化樹種為目的，胡舒等詳細研究了6種主要落葉綠化樹種的滯塵能力，結果顯示，能力強弱依次為紫薇>法國梧桐>楓楊>毛白楊>構樹>意大利楊。然而，園林樹種的滯塵能力比較研究尚沒有得到統一結論，其滯塵能力的測試方法差別較大，難以形成統一標準。此外，由于植物葉片滯塵能力受自身生長狀態和外界環境的影響，單位葉面積的滯塵量普遍變化較大。總之，園林植物具有較強的滯塵能力及不同植物能力強弱不同的結論是研究者均認可的。而在滯塵能力比較研究中，因受植物本身生長狀態、所處環境污染程度、研究者分析方法等多因素綜合影響，導致實驗結論存在明顯分歧。

3 太原市園林植物種植管理建議

目前，我國正處于經濟迅速發展階段，隨著工業化、城鎮化、信息化、農業現代化進程不斷加快，城市人口持續增長，環境壓力日益凸顯。除了采取調整產業結構、提高環境準入標準等措施從源頭上控制污染物排放外，通過增加綠色園林植物來消減PM2.5氣溶膠顆粒物的方法也越來越受到重視。

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到10.96 m2(以戶籍登記人口計算)。但與其它城市相比，綠化面積仍比較少。如，北京市2013年底，林木綠化率達到57.4%，建成區綠地率為44.95%，森林覆蓋率已達到40%，人均公園綠地面積11.87 m2.因此，太原市應增加園林投入，提高城市綠化率。根據太原市氣候特征，可在城區外圍西北方向種植與入射風成30°～ 60° 夾角的防護林帶，截留氣團中的微細粉塵。擴大綠化面積，從源頭上控制大氣氣溶膠顆粒物的傳播。

3.2 適地適樹

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為冬春季，尤其是在采暖期，而此時大多數闊葉樹種葉片已經凋零。如，目前太原市種植最為廣泛的綠化樹種為銀杏，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量相對較少，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，在污染嚴重的太原市，應堅持適地適樹的原則，挖掘本土常綠植物資源，保持生物多樣性，加大市區常綠樹種的種植密度，以達到冬、春兩季消減PM2.5的目的。研究分析表明，針葉樹種及黃楊類樹種冬季滯塵能力較強，是北方滯塵的首選樹種，應擴大種植面積。

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，在園林建設中應注重植物的配置模式，進行立體種植，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達到一定的種植寬度，一般應≥30 m；迎風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，促進PM2.5顆粒物沉降。水系、道路等防護綠地應沿中軸線朝風向依次配置植物，形成廣闊的開敞面，對風形成導向，發揮通風綠色廊道的作用。公園綠地植物配置應達到一定規模，注重公園綠地系統與周邊綠地的銜接，為保障綠地對PM2.5污染的規模效應，單塊綠地規模應≥50 hm2，并與城市主導風向的通風廊道形成較好銜接。充分利用場地固有的天然山水，對現存的15 cm以上木本植物進行合理的規劃與利用，營造良好生境。縮小不透水硬化地面面積，減少道路對園林植物綠化區的過度分割，確保土壤、植物、大氣之間的物質交換通暢，保障園林植物健康生長，促進生態效益的可持續發展。

3.4 后期管理

園林植物修剪是園林維護的重要工作，但不宜過度修剪。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，而修剪時去除了大量枝干和頂端優勢，降低了樹木的滯塵效果。因此，應兼顧園林植物的生態功能，在修剪時保留一定的生物量和高度，起到美化和凈化環境的雙重作用。樹木吸附的氣溶膠顆粒在有風或是振動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，結合植物澆水進行葉面噴水，使氣溶膠顆粒進入土壤中，極大程度地提高了植物的滯塵效率。此外，園林植物的管護對其能否持續發揮良好的生態效應十分關鍵。應及時進行澆水、施肥、松土、消滅病蟲害等作業，使園林植物健康成長并發揮良好的生態效益，使城市園林綠化成為城市的有機整體。

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2014-12-09

山西省高等學校科技創新項目(2013125)

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

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

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