基于Daniel的廣州麓湖公園10年間大氣環(huán)境質(zhì)量變化規(guī)律研究

何司彥+林石獅

摘要：麓湖公園位于廣州市城區(qū)內(nèi)，是以自然風(fēng)景為特色的大型城市公園，其東、西和南面均為居民住宅區(qū)，公園空氣環(huán)境質(zhì)量直接影響居民健康。利用Daniel趨勢(shì)檢驗(yàn)法對(duì)麓湖公園10年的大氣質(zhì)量（包括SO2、NO2、O3、PM10等）與氣候因子進(jìn)行相關(guān)性分析，結(jié)果反映出廣州近年推行的減排措施為麓湖公園空氣質(zhì)量帶來(lái)改善。建議市政府在該公園區(qū)域使用新能源公共汽車取代原公車，進(jìn)一步制定風(fēng)道規(guī)劃，營(yíng)造更適宜的微氣候環(huán)境。

關(guān)鍵詞：大氣質(zhì)量；Daniel檢驗(yàn)法；趨勢(shì)分析；麓湖公園；廣州

中圖分類號(hào)：TU986

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1671-2641（2017）02-0033-04

收稿日期：2016-11-09

修回日期：2017-01-22

Abstract： Luhu Park is a large urban park characterized by natural landscape located in the city of Guangzhou. The east， west and south of the park are residential areas. The air quality of the park directly affects the health of residents. By analyzing the correlation between quality factors （including SO2， NO2， O3， PM10 and so on） and climatic factors in recent 10 years based on Daniel trend test， the results show that the emission reduction measures introduced in Guangzhou improve the air quality of Luhu Park. It is suggested that Guangzhou should replace the original bus with new energy bus in the park area， further develop the wind tunnel planning， and create a more suitable microclimate environment.

Key words： Air quality； Daniel test method； Trend analysis； Luhu Park； Guangzhou

公園是供公眾游覽、觀賞、游憩和鍛煉身體的場(chǎng)所，有較大面積的公共綠地和良好的綠化環(huán)境[1]。一般認(rèn)為，公園里的空氣肯定更好，人們都喜歡到公園享受自然，呼吸新鮮空氣。事實(shí)是否如此呢？公園內(nèi)的各項(xiàng)大氣質(zhì)量因子指標(biāo)值是否均優(yōu)于所在地區(qū)平均值呢？公園如何營(yíng)造更有利于大氣質(zhì)量微氣候環(huán)境呢？這是本研究著重探討的問(wèn)題。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與研究方法

1.1研究區(qū)概況

麓湖公園位于廣州市白云山南麓，其東、西和南面為居民住宅區(qū)，公園總面積250 hm2，是廣州市內(nèi)以自然風(fēng)景為特色的大型城市綜合性公園，其生態(tài)環(huán)境質(zhì)量情況直接影響居民的身心健康。廣東省空氣監(jiān)測(cè)子站設(shè)在公園內(nèi)“聚芳園”。公園內(nèi)大氣污染物濃度主要受周邊生活、生產(chǎn)、機(jī)動(dòng)車尾氣產(chǎn)生的污染物釋放量影響，也受公園植被的污染吸附能力影響。

結(jié)合文獻(xiàn)與課題組現(xiàn)場(chǎng)考察，麓湖公園植被與植物多樣性以常見(jiàn)園林植物為主，其中以喬木為主的植被類型包括洋紫荊Bauhinia variegata林、落羽杉Taxodium distichum林、南洋杉Araucaria heterophylla、臺(tái)灣相思Acacia confusa 林及其他園林植物混交林；主要疏林草地類型以大王椰子Roystonea regia、假檳榔 Archontophoenix alexandrae、黃花風(fēng)鈴木Handroanthus chrysanthus、白蘭Michelia × alba、美麗異木棉Ceiba speciosa等為主；其他常見(jiàn)植物還包括榕樹(shù)Ficus microcarpa、檸檬桉Eucalyptus citriodora、馬尾松Pinus massoniana 、樟樹(shù)Cinnamomum camphora、石栗Aleurites moluccana、狐尾椰Wodyetia bifurcata、散尾葵Dypsis lutescens、木犀Osmanthus fragrans、假連翹Duranta erecta等[1]。

1.2數(shù)據(jù)來(lái)源

本研究以廣東省環(huán)境保護(hù)廳發(fā)布的2006～2015年《粵港澳珠江三角洲區(qū)域空氣監(jiān)測(cè)網(wǎng)絡(luò)檢測(cè)》年度報(bào)告中廣州市麓湖公園的SO2、NO2、O3、PM10、CO、PM2.5等大氣質(zhì)量因子的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)[2]和《廣州統(tǒng)計(jì)年鑒》《廣州氣象數(shù)據(jù)共享網(wǎng)》中歷年氣候數(shù)據(jù)[3]進(jìn)行分析。麓湖公園空氣自動(dòng)監(jiān)測(cè)子站由廣州市環(huán)境監(jiān)測(cè)站1993年1月開(kāi)始運(yùn)作，該子站采樣高度（海拔高度）30 m，地面以上（相對(duì)高度）9 m。

1.3研究方法

大氣質(zhì)量變化趨勢(shì)采用Daniel趨勢(shì)檢驗(yàn)法（Spearman相關(guān)性）進(jìn)行定量分析，按照（式1）計(jì)算時(shí)間段內(nèi)空氣污染物數(shù)據(jù)組的軼相關(guān)系數(shù)值sγ。軼相關(guān)系數(shù)sγ為正值，表示指標(biāo)變化呈現(xiàn)增加或加重趨勢(shì)；sγ為負(fù)值表示呈減少或好轉(zhuǎn)趨勢(shì)。sγ絕對(duì)值大小表示污染物變化的強(qiáng)度，將其與臨界值WP比較（表1），大于WP表示變化趨勢(shì)明顯，指標(biāo)有顯著意義，小于則相反，同時(shí)也表明指標(biāo)變化穩(wěn)定。

2結(jié)果與分析

2.1大氣質(zhì)量因子污染分擔(dān)率分析

大氣質(zhì)量因子污染分擔(dān)率是用來(lái)反映公園內(nèi)各大氣質(zhì)量因子對(duì)空氣質(zhì)量改變的貢獻(xiàn)率，用單項(xiàng)指數(shù)百分率來(lái)表示。大氣質(zhì)量因子的污染分擔(dān)率越大，表明其對(duì)空氣質(zhì)量改變所起的作用也越大。從2006～2014年監(jiān)測(cè)結(jié)果看，在麓湖公園各年度的SO2、NO2、O3、PM10等單項(xiàng)指標(biāo)中，PM10的分擔(dān)率最大，在33.2%～41.6%之間；SO2分擔(dān)率呈明顯逐年下降趨勢(shì)，從24.7%下降至7.9%；NO2分擔(dān)率呈先下降后上升趨勢(shì)，2006～2011年從28.0%下降至21.6%，2012～2015年上升至28.8%；O3整體呈現(xiàn)上升趨勢(shì)，從13%上升至26.6%（圖1）。2015年監(jiān)測(cè)因子增加PM2.5和CO，各污染因子SO2、NO2、O3、PM10、PM2.5和CO的比例調(diào)整為4.9%、26.8%、20.8%、28.4%、18.6%和0.5%。說(shuō)明城市環(huán)境整治后，麓湖公園大氣質(zhì)量的主要污染物仍為PM10和NO2，O3和PM2.5為次要污染物，四者對(duì)公園空氣質(zhì)量的影響越來(lái)越大，SO2和CO經(jīng)城市環(huán)境整治后對(duì)公園空氣質(zhì)量影響較弱。

2.2大氣質(zhì)量因子污染濃度超標(biāo)分析與年度變化規(guī)律

根據(jù)《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（GB3095-2012）》[4]，從2006～2015年麓湖公園監(jiān)測(cè)子站測(cè)得的數(shù)據(jù)分析，總體來(lái)說(shuō)，SO2、NO2、PM10的年平均值分別下降了83%、18%和28%，呈現(xiàn)明顯下降趨勢(shì)，這反映近年廣州推行的減排措施，包括制定及收緊車輛的排放標(biāo)準(zhǔn)、禁止高污染車輛進(jìn)口、提高油品規(guī)格等，已對(duì)麓湖公園的整體空氣質(zhì)量帶來(lái)改善。而O3年平均值同比上升31%，反映區(qū)內(nèi)的光化學(xué)污染問(wèn)題嚴(yán)重。

1）SO2年平均值隨年份呈快速下降趨勢(shì)，兩者顯著負(fù)相關(guān)，R2為0.955（>WP），相關(guān)性很強(qiáng)。10年來(lái)的數(shù)值介于9～53 μg/m3之間，均合二級(jí)年平均標(biāo)準(zhǔn)限值（60 μg/m3），2011年起從高于廣東年平均值變?yōu)榈陀趶V東值（圖2）。

2）NO2年平均值與年份呈顯著負(fù)相關(guān)，R2為0.356，相關(guān)性較弱。其數(shù)值介于40～60μg/m3之間，近3年數(shù)值變化不大，除2011年外，其他年份均未達(dá)到二級(jí)年平均標(biāo)準(zhǔn)限值（40 μg/m3），10年來(lái)年平均值均高于廣東省水平，該子站與佛山惠景城、金桔咀子站、廣州磨碟沙子站共同為廣東省NO2值較高區(qū)域。

3）O3介于29～59 μg/m3之間，年平均值普遍低于廣東省水平，O3呈曲折上升趨勢(shì)，并同比上升了31%。數(shù)值與年度相關(guān)性不顯著。2011年，O3濃度值異常高，但NO2值較低，印證了兩者的相關(guān)性為顯著負(fù)相關(guān)（表2）。

4）PM10年平均值介于52～79 μg/m3之間，僅2008、2011、2014、2015年符合二級(jí)年平均標(biāo)準(zhǔn)限值（70μg/m3），總體呈下降趨勢(shì)，2015年最高值大幅度下降，從120 μg/m3降低至74 μg/ m3。自2009年起其年平均值均高于廣東省水平，但數(shù)值與年度相關(guān)性不顯著。4個(gè)指標(biāo)數(shù)值反映城市減排措施已改善該區(qū)域的空氣質(zhì)量。

2.3氣象因子與污染物濃度關(guān)系

為了解不同氣象因子與污染物濃度之間的關(guān)系，使用SPSS對(duì)SO2、 NO2、O3、PM10四個(gè)指標(biāo)年均值與廣州市區(qū)2006～2015年10年間的年均風(fēng)速、年均相對(duì)濕度、平均溫度、降雨量和日照時(shí)數(shù)5個(gè)氣象參數(shù)兩兩進(jìn)行Daniel分析，數(shù)據(jù)顯示：SO2和NO2與平均溫度呈正相關(guān)，隨平均溫度升高而升高；但O3和PM10與平均溫度無(wú)相關(guān)性。SO2、NO2與年均風(fēng)速呈負(fù)相關(guān)，隨年均風(fēng)速增大而降低。4個(gè)大氣質(zhì)量指標(biāo)與相對(duì)濕度、降雨量、日照時(shí)數(shù)均無(wú)相關(guān)性（表3）。

值得討論的是，10年數(shù)值顯示，在麓湖公園區(qū)域PM10數(shù)值與廣州市年均風(fēng)速并沒(méi)有顯示顯著相關(guān)性，風(fēng)速對(duì)PM的驅(qū)散作用不明顯，與目前普遍對(duì)風(fēng)速與PM關(guān)系的認(rèn)知存在不一致性。分析主要是因?yàn)槁春珗@區(qū)域北面為山體阻擋了風(fēng)速，導(dǎo)致風(fēng)速局域性下降，從另一角度看，城市整體缺乏風(fēng)道規(guī)劃也是導(dǎo)致無(wú)法引風(fēng)除霾的原因。

3討論與建議

污染物的產(chǎn)生是一個(gè)區(qū)域性問(wèn)題，僅靠公園無(wú)法解決其根本問(wèn)題，但是在小范圍內(nèi)公園能對(duì)空氣質(zhì)量起到一定的改進(jìn)作用，減少一定范圍內(nèi)的空氣污染物。

3.1公園公共交通特殊性分析及新能源應(yīng)用建議

麓湖公園大氣主要污染物為PM10和NO2，次要污染物為O3和PM2.5。麓湖公園內(nèi)有兩條對(duì)外開(kāi)放的公交系統(tǒng)，交通頻繁，帶來(lái)了大量污染物。因此建議公交車能源清潔化，至少是麓湖公園區(qū)域的公交車路線使用新能源公共汽車，以減少汽車尾氣帶來(lái)的污染物。

3.2公園公交車道兩側(cè)植物種類調(diào)整的建議

針對(duì)園區(qū)內(nèi)存在的主要大氣污染物的種類，建議通過(guò)植物種類和綠地結(jié)構(gòu)的調(diào)整，降低局部的污染物濃度。建議增重對(duì)PM和NO2抗性強(qiáng)且吸收量大的植物種類比例。對(duì)PM有吸附作用的植物具有葉表皮粗糙、密集纖毛或能分泌樹(shù)脂黏液等特征，如鳳尾絲蘭Yucca gloriosa、常春藤Hedera nepalensis var. sinensis、欖仁樹(shù)Terminalia catappa、高山榕Ficus altissima和女貞Ligustrum lucidum等品種可選用（后三者主要吸附粒徑小于1 μm的細(xì)顆粒）[7-8]，使園內(nèi)植物滯塵效果達(dá)到最佳。對(duì)NO2有吸附作用的植物品種有火棘Pyracantha fortuneana、麥冬Ophiopogon japonicus、大頭茶Gordonia axillaris、儀花Lysidice

rhodostegia[9-10]。

3.3基于引風(fēng)除污理念的公園大氣質(zhì)量提升與綠地結(jié)構(gòu)調(diào)整建議

研究數(shù)據(jù)表明，溫度和風(fēng)速對(duì)NO2等污染物濃度有明顯影響，營(yíng)造適宜的公園微氣候環(huán)境，降低公園區(qū)域平均溫度，增大公園區(qū)域風(fēng)速，能在一定程度上改善大氣環(huán)境質(zhì)量。廣州每年10月到次年3月主要吹東北風(fēng)，4～9月主要吹東南風(fēng)。廣州風(fēng)玫瑰圖顯示主導(dǎo)風(fēng)為東南風(fēng)、東風(fēng)、北風(fēng)和南風(fēng)，其中東南風(fēng)的靜風(fēng)頻率較高，南風(fēng)和東風(fēng)次之，北風(fēng)最低。結(jié)合公園“北高南低”的外環(huán)境，由于公園北面白云山的遮擋，北風(fēng)無(wú)法進(jìn)入園區(qū)，南門(mén)開(kāi)闊的湖面，可引入東風(fēng)、東南風(fēng)和南風(fēng)，但東南風(fēng)中高頻率的靜風(fēng)對(duì)污染物的濃度驅(qū)散作用有限，建議公園改造時(shí)，優(yōu)先考慮根據(jù)大氣污染物的時(shí)空規(guī)律進(jìn)行風(fēng)道規(guī)劃和園區(qū)綠地調(diào)整，引入東風(fēng)和南風(fēng)的風(fēng)道以驅(qū)散公園內(nèi)城市主干道的公交車、機(jī)動(dòng)車產(chǎn)生的污染物。

道路也屬于通風(fēng)廊道，建議降低公園內(nèi)現(xiàn)有車行道兩側(cè)植物空間的郁閉度，改變局部區(qū)域的綠地結(jié)構(gòu)形式，將郁閉度大的空間調(diào)整為開(kāi)闊的空間；通過(guò)草坪或灌-草的種植形式，增大車行道通風(fēng)廊道的寬度，以營(yíng)造更好的污染物驅(qū)散環(huán)境，改善公園的生態(tài)環(huán)境質(zhì)量。

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作者簡(jiǎn)介：

何司彥/1983年生/女/廣東肇慶人/講師/專業(yè)方向?yàn)樯稚鷳B(tài)和城市園林