城市綠地空氣負離子和PM2.5濃度分布特征及其與微氣候關系
——以合肥天鵝湖為例

王薇，陳明

安徽建筑大學建筑與規劃學院，安徽 合肥 230022

城市綠地空氣負離子和PM2.5濃度分布特征及其與微氣候關系
——以合肥天鵝湖為例

王薇，陳明

安徽建筑大學建筑與規劃學院，安徽 合肥 230022

選取夏熱冬冷地區合肥市天鵝湖3種不同類型綠地作為研究對象，并以空曠廣場為對照，于2015年夏冬季分別測試了空氣離子濃度、PM2.5濃度、溫度、濕度、風速等指標，分析了3種不同類型綠地以及對照廣場的空氣負離子濃度和PM2.5濃度的時空特征，并進行了空氣質量評價。結果表明，（1）實測樣地的空氣負離子濃度日變化較明顯，呈現出上午高、下午低的趨勢。同一時刻中對照廣場空氣負離子濃度最低，均低于3種不同類型綠地，峰值期間差異尤其明顯。（2）夏冬季實測樣地的空氣負離子濃度由大到小依次為：疏林地、密林地、草地、對照廣場。（3）實測樣地的PM2.5濃度日變化較明顯，呈雙峰雙谷型，即早中晚低、白天高。（4）夏季實測樣地PM2.5濃度差異較顯著，冬季不顯著，且冬季PM2.5濃度均大于夏季。（5）夏冬季實測樣地的空氣負離子平均濃度差異不大，CI指數接近，等級為D，空氣清潔度屬于容許范圍；而對照廣場的空氣負離子平均濃度顯著低于3種不同類型綠地，CI指數最低，等級為E級，空氣清潔度屬于中污染。由此得出以下結論：（1）合理的綠地空間布局能夠提高空氣負離子濃度，降低顆粒物污染并改善空氣質量；（2）空氣負離子濃度與PM2.5濃度呈顯著負相關；與相對濕度呈顯著負相關，與風速呈顯著正相關，與溫度關系不明確。在此基礎上進一步提出展望，建議對PM2.5濃度和空氣負離子濃度展開實時監測并對結果進行對比分析，找出兩者之間的相關關系。同時對不同季節、不同天氣狀況、不同下墊面結構的城市綠地進行進一步深入研究，探索有利于居民身心健康和休閑運動的城市綠地類型。

城市綠地；不同類型；空氣負離子；PM2.5；時空特征；局地微氣候；相關性

城市綠地具有改善局地小氣候、固碳釋氧、殺菌滯塵、減噪等多種功能，因此城市綠地的生態功能和生態效益日益受到環保、園林、建設等職能部門以及城市居民的重視（倪軍等，2004）。城市綠地產生的空氣負離子具有良好的保健功能，被譽為空氣中的維生素和生長素，因此常被作為衡量城市空氣質量的一種重要且正面的指標（邵海榮等，2005；王薇等，2013）。與負離子相比，顆粒物濃度是衡量環境質量的一種權威且反面的指標，尤其是以PM2.5為代表的細顆粒物。PM2.5表面積大，富含有毒、有害物質且在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，對人體健康和空氣環境質量的影響更大，長期暴露在高濃度 PM2.5環境中，會引發各種呼吸道和心血管疾病，甚至增加居民早亡風險（王曉磊等，2014； Brook et al.，2004；Arden et al.，2002；Johnson et al.，2005）。因此，城市綠地作為城市生態系統的重要組成部分，在緩解PM2.5污染方面發揮著重要的作用，有益于居民健康、休閑健身（陳自新等，1998；Beckett et al.，2000）。

目前國內外有關城市綠地對環境質量、空氣污染和人體保健的研究正在興起，特別是在空氣清潔度、空氣負離子、顆粒物濃度和抑菌能力等綠地自身保健效益方面的研究（Holmes et al.，2005；吳志萍等，2007；校建民等，2009；劉新等，2011；潘劍彬等，2012；古琳等，2013；王曉磊等，2014）。研究對象多集中在城市森林、高校校園、城市街頭綠地等，而對于城市開放性公園研究不多，同時對不同類型綠地空氣負離子與 PM2.5濃度以及氣象因素等缺少全面系統的研究。因此開展不同類型綠地的凈化功能以及負離子濃度和 PM2.5濃度的相關關系研究，對科學規劃城市綠地系統建設，指導居民開展合理的綠地游憩活動具有借鑒意義（校建民等，2009）。

1 研究地概況和研究方法

1.1 研究地概況

安徽省合肥市地處中緯度地帶，北緯 31°52′，東經117°17′，是季風氣候最為明顯的區域之一，屬于典型的夏熱冬冷地區氣候代表城市。全年氣溫夏熱冬冷，春秋溫和，年平均氣溫為15～16 ℃，屬于溫和的氣候型；夏季平均氣溫為 27.5～28.5 ℃；冬季月平均氣溫為 1.5～5.0 ℃。相對濕度的年變化與溫度年變化相一致，夏季最大，冬季最小。城市主導風向為東南風，其中夏季東南風，冬季偏北風，年平均風速為1.6～3.3 ms-1。

天鵝湖地處合肥政務文化新區核心，北緯31°48′，東經117°13′，東臨潛山路、南臨祁門路、西臨圣泉路、北臨東流路，是在原擔負著防汛泄洪功能的十五里河河道基礎上修建而成的人工景觀湖。周邊環繞合肥大劇院、市政府、省廣電中心、合肥奧體中心等標志性公共建筑和多座商業綜合體以及大量新建高層住區。天鵝湖始建于2003年，水深3.5 m，占地約66.67 hm2，周長3.5 km，是目前合肥市內最大的開放式公園，周邊有大片綠地，包括各種雕塑、園林樹木、人工沙灘、噴泉等景觀，如圖1所示。植物綠化環繞在天鵝湖周圍，植被覆蓋率約 80%，主要有桂花（Osmanthus sp.）、銀杏（Ginkgo biloba L.）、黃山巒樹（Koelreuteri intefnifoliola）、銀杏（Ginkgo biloba L.）、合歡（Alibizia julibrissin Durazz）、水杉（Metase quoia glyptostroboides Hu et Cheng）、垂柳（Salix babylonica）、石楠（Photinia serrulata Lindl.）、金葉女貞（Ligustrum vicaryi）、紅花檵木（Loropetalum chinense var.rubrum）、梔子花（Gardenia jasminoides Ellis）、粉紅繡線菊（Spiraea japonica L.f.）、南天竹（ Nandina domestica）、 金 絲 桃（ Hypericum monogynum L.），行道樹以香樟（Cinnamomum camphora (L.) Presl.）和懸鈴木（Platanus acerifolia）為主。

1.2 樣地選擇

為了減少周圍環境和樣本類型等因素的影響，在天鵝湖周邊選取密林地、疏林地、草地3種典型綠地作為樣地，同時為了對比不同下墊面類型對空氣負離子和 PM2.5濃度的影響，選取遠處一處空曠廣場作為非綠地對照觀測點。3種典型綠地的結構特征分別如下，（1）疏林地：面積約1200 m2，主要樹種為黃山欒樹，黃山欒樹高 5.5～6.5 m，胸徑15～22 cm，冠幅3 m×4 m，郁閉度30%；林下覆草為矮生百慕大草（Cynodon dactylon），草地覆蓋度85%。（2）密林地：面積約800 m2，主要樹種為香樟，香樟樹高6.5～7.5 m，胸徑22～28 cm，冠幅3.5 m×4.5 m，郁閉度90%；林下覆草為矮生百慕大草，草地覆蓋度70%。（3）草地：面積約400 m2，主要為矮生百慕大草，覆蓋75%。在遠離綠地的空曠廣場設置1個對照廣場，為硬質鋪地，如圖2所示。

1.3 研究方法

圖1 合肥市天鵝湖實景Fig. 1 Hefei swan lake real

測試指標包括正、負離子濃度，PM2.5濃度，以及風速、空氣溫度、空氣濕度。2015年7—8月、12月選取3個晴朗微風的日子，每天08:00—18:00，每隔 2 h測試 1次，同時記錄 PM2.5質量濃度（μgcm-3）、空氣溫濕度、風速。空氣正、負離子濃度（ioncm-3）、溫度和濕度采用日本原產的COM-3200PRO空氣離子測試儀測定，測定高度為距地面1.5 m處，與成人呼吸高度基本一致。風速采用三杯式風速傳感器測定，用 WY-100G數據采集記錄儀連接，實時顯示空氣正、負離子濃度，溫度，濕度與風速并記錄，每隔5秒記錄1次。PM2.5濃度采用美國便攜式Dylos空氣質量檢測儀測定，每個觀測點記錄5 min，每分鐘讀取1組數據。運用Excel 2010軟件進行數據處理，采用SPSS Statistics 19進行統計分析。

1.4 空氣質量評價方法

國內外專家學者提出了多種負離子的評價方法，目前單極系數和安培空氣質量評價指數這兩個評價指標在國內外應用最廣泛。

1.4.1 單極系數（q）

大氣分子中正負離子濃度是不均勻的，這種特征被稱為大氣的單極性，常常用單極系數q來表示，即空氣中正離子與負離子的比值，即q=n+/n-。單極系數越小，對人體越有利。當q值小于1，且負離子超過1000 ioncm-3時，對人體健康最為有益（邵海榮等，2005）。

由于空氣清潔度不僅與q值相關，還與負離子濃度的絕對值有關。因此，單極系數不能真實全面地反映空氣清潔情況。

1.4.2 安培空氣質量評價指數（CI）

安培空氣質量評價指數由日本學者安培提出，通過對城市居民生活區空氣離子的研究，反映了居住區空氣中離子濃度接近自然界空氣離子化水平的程度，即CI=（n-/1000×q）（邵海榮等，2005）。其中 1000表示滿足人體生物學效應最低需求的空氣負離子濃度，單位為ioncm-3，q為單極系數。由于考慮了正負離子的構成比，故空氣質量評價指數較為全面和客觀（吳楚材等，1995）。評價標準如表1所示。

表1 空氣清潔度與空氣質量評價指數（CI）的關系Table 1 The relationship of air cleanliness and air quality assessment index (CI)

2 不同類型綠地與空氣負離子濃度的關系

2.1 3種類型綠地以及對照廣場負離子濃度的時間序列變化特征

2.1.1 夏季數據

夏季 3種類型綠地以及對照廣場空氣負離子濃度日變化均較明顯，其中密林地、草地、對照廣場負離子濃度呈現出中午低、上下午較高的特征，如圖3所示。由于植被組成與郁閉度的不同，最高和最低濃度出現的時間差別也較大。其中密林地濃度最高值出現在16:00，為251 ioncm-3；濃度最低值出現在14:00，為165 ioncm-3。疏林地濃度最高值出現在14:00，為290 ioncm-3；濃度最低值出現在8:00，為198 ioncm-3。草地濃度最高值出現在9:00，為198 ioncm-3；濃度最低值出現在15:00，為110 ioncm-3。對照廣場濃度最高值出現在 11:00，為 139 ioncm-3；濃度最低值出現在10:00，為85 ioncm-3。

圖2 實測樣地Fig. 2 The measured plots

圖3 夏季3種類型綠地以及對照廣場空氣負離子濃度的時間序列變化Fig. 3 NAI concentration of three types of green spaces and the open square time series in summer

2.1.2 冬季數據

冬季 3種類型綠地以及對照廣場空氣負離子濃度日變化亦均較明顯，如圖4所示。密林地、疏林地與草地的濃度值均近似且呈下降趨勢，濃度最高值均出現在 12:00，分別為 360、285和 323 ioncm-3；濃度最低值均出現在18:00，分別為75、70和80 ioncm-3。冬季白天空氣溫度逐漸升高，濕度逐漸降低，此過程對負離子濃度產生了影響。對照廣場的濃度最高值出現在12:00，為185 ioncm-3；濃度最低值出現在18:00，濃度值為40 ioncm-3，如圖4所示。

圖4 冬季3種類型綠地以及對照廣場空氣負離子濃度的時間序列變化Fig. 4 NAI concentration of three types of green spaces and the open square time series in winter

2.1.3 結果分析

3種類型綠地以及對照廣場空氣負離子濃度日變化較明顯，如圖5所示，呈現出上午高、下午低的趨勢。相關研究表明，一天中空氣負離子濃度變化較為明顯，白天多大于夜間（王薇等，2014）。雖然3種類型綠地的空氣負離子濃度峰值、谷值出現時間不一致，但都在上午，其中密林地和草地濃度最高值出現在 9:00，最低值分別出現在 18:00和15:00；疏林地濃度最高值出現在 12:00，最低值出現在18:00；對照廣場濃度最高值出現在14:00，最低值出現在18:00。同一時刻中，對照廣場空氣負離子濃度最低，均低于3種類型綠地，峰值期間差異尤其明顯。

圖5 3種類型綠地以及對照廣場空氣負離子濃度的時間序列變化Fig. 5 NAI concentration of three types of green spaces and the open square time series

2.2 3種類型綠地以及對照廣場空氣負離子濃度的空間序列變化特征

2.2.1 夏季數據

由圖6得知，夏季4塊樣地之間空氣負離子濃度存在顯著差異，空氣負離子平均濃度從大到小的順序是：疏林地、密林地、草地、對照廣場，其中對照廣場和草地的負離子濃度均極顯著低于密林地和疏林地，密林地和疏林地的負離子濃度較高且穩定，而疏林地的負離子濃度略大于密林地。

2.2.2 冬季數據

由圖7得知，冬季4塊樣地之間空氣負離子濃度存在顯著差異，空氣負離子平均濃度從大到小的順序是：草地、密林地、疏林地、對照廣場。其中12月2日草地的風速較大，導致負離子濃度增大，因而整體平均值偏高；其他測試期段均較穩定。

2.2.3 結果分析

圖6 夏季3種類型綠地以及對照廣場負離子濃度的空間序列變化Fig. 6 NAI concentration of three types of green spaces and the open square space series in summer

圖7 冬季3種類型綠地以及對照廣場負離子濃度的空間序列變化Fig. 7 NAI concentration of three types of green spaces and the open square space series in winter

圖8 夏冬季3種類型綠地以及對照廣場負離子濃度的空間序列變化Fig. 8 NAI concentration of three types of green spaces and the open square space series in summer and winter

由圖8可知，夏冬季3種類型綠地以及對照廣場的空氣負離子濃度由大到小依次為：疏林地、密林地、草地、對照廣場。由于植被結構不同，濃度平均值差別較大，其中密林地與疏林地平均值較高且穩定，夏季疏林地負離子濃度最高，為 241 ioncm-3；冬季草地負離子濃度最高，為210 ioncm-3；夏冬季對照廣場負離子最低，分別為 148 ioncm-3和118 ioncm-3。

綜合上述分析可以得出以下觀點：

（1）喬灌草組合結構產生的空氣負離子濃度比其他植被結構類型高。

（2）密林地植被密度過高，且風速接近于零，因此不易產生負離子。而疏林地風速較大，對負離子濃度存在影響，能有效顯著地增加負離子濃度。

（3）密林地植被郁閉度過大而導致陽光無法透過樹冠層葉片照射到地被層植物葉片上，故植物葉片無法進行光電效應（王薇，2014），從而降低了空氣負離子濃度。

（4）冬季草地負離子濃度顯著高于夏季。測試期間，冬季草地的平均風速和最大風速均高于夏季，空氣的流動增加了空氣之間的摩擦，加速了空氣分子發生電離，因此風增加了離子的遷移速率（王琨等，2009），通過摩擦激發產生空氣負離子并疏散顆粒物。

2.3 3種類型綠地以及對照廣場空氣質量評價

運用單極系數和安培空氣質量評價指數對3種類型綠地以及對照廣場的空氣質量進行評價。

2.3.1 夏季3種類型綠地以及對照廣場空氣質量評價

由表2可知，夏季密林地和疏林地評價指數明顯高于草地與對照廣場，疏林地評價指數最高，屬于中等清潔；密林地評價指數略低，空氣清潔度屬于容許范圍；草地屬于輕污染，空氣質量稍好于對照廣場；對照廣場空氣質量最差，屬于中等污染。

表2 夏季3種類型綠地以及對照點廣場的空氣質量評價Table 2 Air quality assessment of three types of green spaces and the open square in summer

2.3.2 冬季3種類型綠地以及對照廣場空氣質量評價

由表3可知，冬季草地評價指數明顯高于密林地、疏林地與對照廣場，草地清潔度屬于容許范圍；密林地評價指數稍好于疏林地，空氣清潔度均屬于輕污染；對照廣場空氣質量最差，屬于重污染。

表3 冬季3種類型綠地以及對照廣場的空氣質量評價Table 3 Air quality assessment of three types of green spaces and the open square in winter

2.3.3 3種類型綠地以及對照點空氣質量評價

對夏冬兩季實測樣地的空氣質量進行評價，結果見表4。由表4可知，3種類型綠地夏冬季空氣負離子平均濃度差異不大，故3種類型綠地的CI指數接近，等級均為D，空氣清潔度屬于容許；而對照廣場的空氣負離子平均濃度顯著低于 3種綠地，故CI指數最低，等級為E級，空氣清潔度屬于重污染。

表4 夏冬季3種類型綠地以及對照廣場的空氣質量評價Table 4 Air quality assessment of three types of green spaces and the open square in summer and winter

綜合上述分析可以得出以下觀點：

（1）3種類型綠地的空氣質量明顯高于對照廣場，有植被的地方比無植被的地方高（邵海榮等，2000）。植被是產生空氣負離子的一個重要來源之一，因此綠地對提升空氣負離子濃度具有重要作用。

（2）夏季陽光充沛，空氣流通較好，而冬季嚴重的城市霧霾降低了負離子濃度，故CI指數低。

（3）從綠地組成植被對負離子的影響來看，高大喬木光合作用、蒸騰旺盛，且易產生大量水氣，從而增加了負離子濃度，故CI指數高，空氣質量高。

（4）從綠地結構來看，密林地中樹木郁閉度高、綠量大，但CI指數卻低于郁閉度較小的疏林地。這可能與密林地內的透氣性和通風條件相對較弱有關。喬灌草、喬草林內郁閉度和地被物覆蓋度高、綠量大，負離子損耗少。喬灌草和喬草型樣地中，人流量少，也相應地減少了對負離子濃度的影響。

（5）從綠地周邊環境來看，對照廣場附近的車輛尾氣排放和地面揚起的灰塵以及下墊面類型不同導致硬質鋪地廣場的負離子濃度低于覆土路面，故對照廣場的CI指數低，空氣質量差。同理，由于周圍環境空曠，四周沒有樹木，草地樣點的負離子濃度和空氣質量與對照廣場相似。

3 不同類型綠地與PM2.5濃度的關系

3.1 3種類型綠地以及對照點PM2.5濃度的時間序列變化特征

3.1.1 夏季數據

夏季3種類型綠地以及對照廣場內空氣PM2.5濃度日變化均較明顯，呈近似雙峰單谷型， PM2.5濃度值上下午較高、中午較低，如圖9所示。密林地、疏林地與對照廣場 PM2.5質量濃度最高值均出現在10:00，分別為83、62和95 μgm-3；草地PM2.5質量濃度最高值出現在9:00，為71 μgm-3；4個樣地PM2.5濃度最低值均出現在18:00，分別為37、27、52和38 μgm-3。

圖9 夏季3種類型綠地以及對照廣場PM2.5濃度的時間序列變化Fig. 9 PM2.5concentration of three types of green spaces and the open square time series in summer

3.1.2 冬季數據

冬季3種類型綠地以及對照廣場內空氣PM2.5濃度日變化較為平緩，如圖10所示。疏林地、草地、對照廣場PM2.5質量濃度最高值均出現在15:00，分別為100、103和106 μgm-3，密林地PM2.5質量濃度最高值出現在16:00，濃度值為101 μgm-3；4個樣地PM2.5濃度最低值均出現在8:00，分別為65、67、75和68 μgm-3。

圖10 冬季3種類型綠地以及對照廣場PM2.5濃度的時間序列變化Fig. 10 PM2.5concentration of three types of green spaces and the open square time series in winter

3.1.3 結果分析

3種類型綠地以及對照廣場的 PM2.5濃度日變化較明顯，呈雙峰雙谷型，即早中晚低、白天高。4個樣地的PM2.5濃度最高值均出現在10:00，9:00和15:00為次高峰，低谷值分別出現在18:00、8:00、8:00、12:00，如圖11所示。

圖11 夏冬季3種類型綠地以及對照廣場PM2.5濃度的時間序列變化Fig. 11 PM2.5concentration of three types of green spaces and the open square time series

3.2 3種類型綠地以及對照廣場 PM2.5濃度的空間序列變化特征

3.2.1 夏季數據

測試期間空氣 PM2.5濃度均較穩定，實測樣地之間差異不顯著。對照廣場 PM2.5濃度相對最大；密林地次之，與草地 PM2.5濃度幾乎無差別；疏林地PM2.5濃度最低，如圖12所示。

圖12 夏季3種類型綠地以及對照廣場PM2.5濃度的空間序列變化Fig. 12 PM2.5concentration of three types of green spaces and the open square space series in summer

3.2.2 冬季數據

測試期間空氣 PM2.5濃度均較穩定，實測樣地之間差異不顯著。其中12月19日的PM2.5濃度明顯大于另外兩天，與當天霧霾天氣關系較大，如圖13所示。

圖13 冬季3種類型綠地以及對照廣場PM2.5濃度的空間序列變化Fig. 13 PM2.5concentration of three types of green spaces and the open square space series in winter

3.2.3 結果分析

夏季實測樣地差異較顯著，冬季不顯著。夏季疏林地PM2.5濃度最低，對照廣場PM2.5濃度最高，密林地與草地 PM2.5濃度幾乎無差別。冬季實測樣地PM2.5濃度均大于夏季，如圖14所示。當綠地植被郁閉度達到某一個較高的臨界值時，會影響植被內部的通風環境，同時夏季濕熱，導致空氣流通較差，PM2.5濃度隨著郁閉度增大而逐漸升高。

圖14 夏冬季3種類型綠地以及對照廣場PM2.5濃度的空間序列變化Fig. 14 PM2.5concentration of three types of green spaces and the open square space series in summer and winter

4 不同類型綠地空氣負離子與 PM2.5濃度的相關分析

綠地內部局地微氣候因素如溫度、濕度、風速等對空氣負離子濃度和 PM2.5濃度均有重要的影響（吳志萍等，2007）。因此，基于3種類型綠地以及對照廣場的監測數據，分別將溫度、濕度、風速與空氣負離子與PM2.5濃度進行了相關性分析，如表5和表6所示。

表5 4塊樣地PM2.5濃度與空氣負離子及微氣候指標的相關系數Table 5 The correlation coefficient of PM2.5with NAI concentration and microclimate indicator of four measured plots

由表6可知，總體上4個樣地空氣負離子濃度與濕度和 PM2.5呈顯著負相關，與風速呈顯著正相關，與溫度的相關性不明確。說明風速越大，負離子濃度越高；濕度越大，負離子濃度越低；負離子濃度與 PM2.5濃度的關系顯著；溫度對空氣負離子的影響不確定（韋朝領等，2006；吳志萍等，2007；王薇，2014）。

5 結論與展望

5.1 結論

（1）合理的綠地空間布局能夠提高負離子濃度并改善空氣質量。4個樣地的空氣負離子濃度日變化均較明顯，綠地空氣負離子濃度和空氣質量明顯高于對照廣場。但是由于植被組成不同，不同類型綠地的空氣負離子濃度存在較顯著差異。

表6 4塊樣地空氣負離子濃度與PM2.5及微氣候指標的相關系數Table 6 The correlation coefficient of NAI concentration with PM2.5and microclimate indicator of four measured plots

（2）合理的綠地空間布局能夠減少顆粒物污染。4塊樣地的 PM2.5濃度日變化較明顯，呈雙峰雙谷型，即白天高、早中晚低。綠地 PM2.5濃度明顯低于對照廣場。

（3）空氣負離子濃度與 PM2.5濃度呈顯著負相關；與相對濕度呈顯著負相關，與風速呈顯著正相關，與溫度相關性不明確。

5.2 展望

（1）空氣負離子濃度和PM2.5濃度相關性顯著，通過對 PM2.5和空氣負離子濃度開展實時監測并對結果進行對比分析，找出兩者之間的相關關系。

（2）空氣負離子濃度和 PM2.5濃度除了受來自不同綠地類型的影響之外，不同季節、不同天氣狀況、不同下墊面結構等都會導致相應的變化。因此，哪種城市綠地類型更有利于提高空氣負離子濃度并降低 PM2.5濃度，并有利于居民的身心健康和休閑運動，值得進一步深入研究。

致謝：感謝安徽建筑大學建筑與規劃學院本科生蘇辰光、研究生鄧卓劍和劉仍輝同學在實測中的積極協助。

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Distribution Characteristics of Negative Air Ion and PM2.5and Their Relationships with the Microclimate in Different Urban Greenlands——Case Study of Hefei Swan Lake

WANG Wei, CHEN Ming

School of Architecture and Urban Planning, Anhui Jianzhu University, Hefei 230022, China

This study investigated three different types of green spaces around the Swan Lake in Hefei city, which is in Hot-summer and Cold-winter area. Taking the open square as control, the researcher measured, during 2015 summer and winter seasons, air ions concentration, PM2.5, temperature, relative humidity and wind speed. The study assessed the air quality by analyzing the spatial and temporal characteristics of the NAI concentration and PM2.5concentrations of the three different types of green spaces in comparison to those of the open square. The results revealed, (1) NAI concentration of the measured plots diurnal variation is obvious, showing a trend high in the morning and low in the afternoon. At the same time, the NAI concentration on the open square is the lowest and the difference is particularly evident during the peak. (2) In summer and winter seasons, the NAI concentration of the measured plots exhibits a descending order as follows: woodland, dense woodland, grassland and the open square. (3) PM2.5concentrations of the measured plots diurnal variation is obvious, showing a bimodal double dip type, low in the morning, at noon and in the evening, but high during the rest of the daytime. (4) In summer, PM2.5concentrations of the measured plots indicate more significant difference, but no significant difference in winter, and PM2.5concentrations in winter are higher than in summer. (5) The average of NAI concentration of the measured plots shows no significant difference in summer and winter seasons, with CI index being close to the rating of D, which belongs to allow air cleanliness. Meanwhile, the NAI average concentration of the open square is significantly lower than the three different types of green spaces under investigation and its CI index is also the lowest, with the rating of E, indicating that air cleanliness belongs to heavy pollution. Therefore, the conclusions can be drawn as follows, (1) Reasonable layout of green space can improve the air NAI concentration and air quality. (2) Reasonable layout of green space can reduce particle pollution. (3) A significant negative correlation is revealed between NAI concentration and PM2.5concentration. (4) NAI concentration is shown to have a significant negative correlation with relative humidity, a significant positive correlation with wind speed, and a unclear relationship with the temperature relationship. Based on these conclusions, the paper further proposes to carry out real-time monitor on PM2.5concentration and NAI concentration and to analyze the results for the relationship between them. It also suggests that the urban green space with different underlying surface structure should be further studied in different seasons and under different weather conditions, in order to ensure the urban green space is conducive to the physical and mental health of the residents and suitable for recreational sports.

urban green space; different types; negative air ion (NAI); PM2.5; spatial and temporal characteristics; local microclimate; correlation

10.16258/j.cnki.1674-5906.2016.09.012

X51; X16

A

1674-5906（2016）09-1499-09

王薇, 陳明. 2016. 城市綠地空氣負離子和PM2.5濃度分布特征及其與微氣候關系——以合肥天鵝湖為例[J]. 生態環境學報, 25(9): 1499-1507.

WANG Wei, CHEN Ming. 2016. Distribution characteristics of negative air ion and PM2.5and their relationships with the microclimate in different urban greenlands——case study of Hefei Swan Lake [J]. Ecology and Environmental Sciences, 25(9): 1499-1507.

2014年安徽省高校優秀青年人才支持計劃項目；2016年安徽省教育廳自然科學研究重大項目（KJ2016SD13）；2013年安徽省教育廳省級質量工程項目（2013zjjh023）；安徽建筑大學博士科研啟動基金項目

王薇（1975年生），女，教授，博士，碩士生導師，國家一級注冊建筑師，研究方向為建筑技術和人居環境。E-mail: vivi.gan@126.com

2016-07-21