廣州蘭圃環境因子及人體舒適度研究

摘要

為探索華南地區適合開展康養保健活動的公園綠地的建設，基于實地調查，選取廣州蘭圃內部不同景觀分區，監測其空氣溫度、相對濕度、負氧離子濃度、空氣顆粒物濃度及聲環境因子，并分析人體舒適度。結果表明：蘭圃的景觀空間具有顯著的降溫效果，其中最明顯的為蘭園區，其次為芳華園區、明鏡閣區，能夠在一定程度上緩解人體的不舒適程度；蘭圃空氣負氧離子平均濃度為689 個/cm3，對人體健康的影響處于正常水平；園內空氣顆粒物PM2.5及PM10的日均濃度分別為36.95 μg/m3和76.80 μg/m3，均達到國家二類標準；蘭圃晝間等效聲級為60.82 dB（A），僅芳華園區達到國家晝間環境噪聲限值的2類標準。蘭圃內的環境因子受到多方面的干擾，需通過景觀手法改善不利條件對環境因子的影響，提升園內的康養質量與效果。

關鍵詞

嶺南園林；園林康養；負氧離子；空氣顆粒物；人體舒適度；聲環境

Abstract

In order to explore the construction of parks suitable for recreational activities in South China， based on the field survey， different landscape zones inside Canton Orchid Garden were selected to monitor the air temperature， relative humidity， anion concentration， air particulate concentration and acoustic environmental factors. Human comfort analysis was also carried out. The results show that Canton Orchid Garden has a significant cooling effect， of which the most obvious area is the orchid garden， followed by the Fanghua Garden and the Mingjingge area， which can alleviate the discomfort of the human body to a certain extent. The average concentration of negative oxygen ions in the Orchid Garden is 689 ions/cm3， and the impact on human health is normal. The average concentration of airborne particulate matter in the orchid garden is about 36.95 μg/m3 for PM2.5 and 76.80 μg/m3 for PM10， and the daily average of the concentrations of PM2.5 and PM10 have reached the national standard of Class II. The average daytime sound in Orchid Garden is 60.82dB （A）， and only the average daily sound level in Fanghua Park reaches the national daytime ambient sound level 2. The environmental factors in the Canton Orchid Garden are disturbed in many ways， and it is necessary to control the impact of unfavourable conditions on the environmental factors through landscape practices to enhance the quality and effectiveness of recreation in the garden.

文章亮點

1）從負氧離子及PM2.5等空氣顆粒物入手進行量化研究；2）對城市公園的康養保健研究具有重要影響。

在經濟社會快速發展的過程中，人類面臨著環境污染與傳染疾病蔓延等問題，全世界約有75%的人正處在亞健康狀態[1～2]。2022年《“十四五”國民健康規劃》提出全面推進健康中國建設，加快實施健康中國行動。接觸自然環境能激發人們開展身體鍛煉，緩解人們精神壓力，改善生理與心理健康問題[3～5]。綠地空間中的空氣負氧離子濃度、溫度、濕度、空氣顆粒物及聲音等能夠對人體健康產生一定的影響[6～8]。在綠色景觀中開展5 min低強度的身體鍛煉，能夠有效提升人的情緒及自尊感，時間越長，便能更大程度提升人的認知能力[9～10]。

而伴隨著城市化的快速發展，城市人口規模迅速擴大，城市用地日益緊張。如何高效利用城市綠地空間，產生較高的生態效益，滿足人們的康養保健需求，成為有關學者研究的重點。潘劍彬等[11]認為，綠地的負氧離子含量與綠地的組成類型及群落建群種的喬木種類、規格等具有顯著相關性。顧康康等[12]利用ENVI-met軟件研究道路植物群落對PM2.5的削減作用，結果表明喬木-樹籬-灌木群落類型的削減作用高于純喬木群落與喬木-樹籬群落。趙慶等[13]對廣東云勇國家森林公園6種林分以不同時間維度進行體感舒適度、負氧離子釋放等的綜合評價研究，結果表明每年5月份陰香Cinnamomum burmanni林和灰木蓮Manglietia glauca林的綜合保健功能最佳。晏琪等[14]通過篩選并構建森林康養空間評價指標體系，認為在森林環境中環境保健性的關鍵性因素是空氣負離子濃度，主要影響因素為氣候舒適度及空氣中的氧氣濃度。目前對城市綠地空間在康養保健方面的研究較多，但對華南地區公園綠地空間的康養保健研究仍較缺乏。

廣州市的旅游人流量大，蘭圃作為鬧市中的綠洲，成為人們旅游、休閑的首選之地。通過有效手段提高公園的游人體驗感，從公園內部空間入手開展關于人體健康的相關研究十分必要。因此以廣州蘭圃作為研究對象，對其內部的空氣負氧離子、空氣溫度、相對濕度等環境因子進行定量研究，分析不同景觀空間對人體舒適度影響及微氣候調節等方面的差異，以探究更適合人們開展康養活動的景觀空間，為嶺南園林的生態保健功能建設提供一定的參考借鑒。

1 研究區概況

廣州位于廣東省中南部，珠江三角洲北部，處于南亞熱帶，為季風性海洋氣候，年均氣溫在2.17～23.1℃，最冷月為12月—次年2月，最熱月為7—9月，年均降水量1 923 mm，4—6月為雨季，全年平均相對濕度達到74.8%，具有雨季明顯，溫差較小，光熱充足的特點。蘭圃（23.260°E，113.144°N）位于廣州市越秀區，建于1951年，前身為植物標本園，后發展為以蘭花為主的專類園[15]，是近現代嶺南園林的代表作之一，也是廣州第一批歷史名園之一。蘭圃的占地面積約5 hm2，水陸比為2∶9，整體呈南北走向的長方形布局。蘭圃以國蘭為主題，在造園上延續了嶺南造園藝術風格，在一定程度上體現嶺南的生活特征，如選擇冠大蔭濃的大喬木以滿足人們在亞熱帶氣候條件下對舒適休閑空間的需求[16]。園內景點蘭園位于東側，于1961年建成，內有3個栽培觀賞蘭花的蘭棚；芳華園位于西側，建于1982年，為中國參加德國慕尼黑國際園藝展的作品，總面積540 m2，布局以水為中心，水體占總面積的22.22%；明鏡閣位于西南側，建于1984年，整體風格古樸素雅[17～18]。

2 研究方法

2.1 樣點及對照點設置

根據蘭圃的布局及園內主要景點的建設時間，分為蘭園區、芳華園區及明鏡閣區3個分區，在每個分區內各設置3個樣點進行監測（圖1），測點相對集中以減少干擾。同時在公園外設置1個下墊面為硬質水泥鋪裝的對照點。依據各個分區上層喬木的覆蓋度與占地面積之比估算郁閉度（表1）。

2.2 試驗方法

本研究測量儀器主要有HD32.3TC熱指數儀、ONETEST-502XP負氧離子檢測儀及SL720B數字噪聲計（表2），試驗時間為2024年4月10日，試驗期間天氣晴朗。實測中試驗儀器的測定高度為1.3～1.5 m，每個樣地的測量點固定，采用移動觀測法對每個樣點進行測量，從8：00到18：00每2 h進行1次數據測量記錄，每個樣點停留3 min，間隔30 s讀取1次數據，同時每個樣點的測量都在1 h內完成，以減少誤差。

2.3 數據分析方法

各個分區的降溫效果采用日均空氣降溫率Dt表示[19]，計算公式如下：

（1）

式（1）中：Dci為對照點第i時刻的溫度值（ ℃）；Di為樣點第i時刻的溫度值（ ℃）；n為記錄的時間段（n=5）。

人體對周邊環境的感受受到氣候因素如空氣溫度、相對濕度及風速等的影響，其中空氣溫度、相對濕度2項生態指標對人體感受的影響較為直接，因此本研究以Thom E.C.提出的不舒適指數DI（Discomfort Index）作為評價的指標對人體舒適度進行量化分析[11，20]。本研究以實際測得的數據對蘭圃各分區的人體不舒適指數DI進行計算比較，計算公式為：

DI=T-0.55×（1-0.01×RH）×（T-14.5）" " " " " " " " " " "（2）

式（2）中：T為空氣溫度（ ℃）；RH為相對濕度（%）。DI能夠反映人體在不同的溫度、濕度條件下對空氣環境感覺舒適的程度。根據Anastasia Poupkou[21]對DI的等級劃分，將人體感受程度分為6個等級（表3）。

參考空氣負氧離子在自然環境中的濃度分布等級與健康的關系進行分析，負氧離子濃度越高，等級越高，對人體的健康越有利[22]（表4）。

對于空氣顆粒物的評價參考環境保護部發布的《環境空氣質量》（GB 3095-2012）的分級標準進行。其中日平均的空氣顆粒物濃度分級為：PM10lt;50 μg/m3為一級，PM10lt;150 μg/m3為二級；PM2.5lt;35 μg/m3為一級，PM2.5lt;75 μg/m3為二級，等級越高，空氣質量越好。

對于聲環境的評價，根據《聲環境質量標準》（GB 3096-2008）對應分類級別對實測數據進行分析。最后利用皮爾遜相關性分析對各個環境因子進行分析。

3 結果與分析

3.1 溫濕度及人體舒適度變化

各個分區及對照點的平均空氣溫度變化均呈現先上升后下降的規律，且3個分區的空氣溫度在各個時間段均低于對照點（圖2），可見公園內部的景觀空間具有一定的降溫效果。平均空氣溫度最高的為對照點（28.06 ℃），接著為明鏡閣區（26.75 ℃）、芳華園區（26.45 ℃）、蘭園區（26.07 ℃）。相對于對照點，園內日均空氣降溫率表現為：蘭園區（6.89%）的降溫率最高，其次為芳華園區（5.68%），最后是明鏡閣區（4.64%）。

各個分區及對照點的相對濕度整體呈現先下降后上升的趨勢，相對濕度最低的時段出現在12：00—13：00（圖3），該時段的溫度為當日最高，高溫使水分蒸發，導致空氣濕度有所降低。

不舒適度指數越高，人體對環境的感受越不舒服，反之越舒服。園內的不舒適度指數整體呈現先上升后緩慢下降的趨勢（圖4）。結合溫濕度測量結果可知，8：00—9：00公園內部及對照點的不舒適指數最低，均處在21.0～23.9，屬于等級2，而后不舒適指數逐漸上升，在14：00—16：00達到最高，但基本處在等級3（24.0≤DIlt;27.0）。與對照點相比，蘭圃內部的景觀空間能在一定程度上降低人體在熱環境中的不舒適度，指數可降低0.80～1.18。

3.2 空氣負氧離子濃度

不同分區的空氣負氧離子濃度日變化不同，但總體來看，上午8：00—11：00園內空氣負氧離子濃度相對較高；11點之后開始下降，直到12：00—13：00達到谷值，濃度相對較低；13：00后開始上升，到達峰值，且該時段負氧離子濃度園內整體高于園外（圖5）。測量日園內日平均負氧離子濃度為689個/cm3，處于4級（501～900 個/cm3），能夠滿足維持人健康的基本需求，對人體健康的影響也處在正常的水平。蘭園區平均空氣負氧離子濃度最高（833 個/cm3），接著為芳華園區（656 個/cm3）、明鏡閣區（579 個/cm3）。將空氣負氧離子濃度與空氣溫度及相對濕度分別進行皮爾遜相關性分析（表5），結果顯示空氣負氧離子濃度與空氣溫度呈現極顯著性負相關（Plt;0.01），空氣溫度上升，空氣負氧離子濃度隨之減少；空氣負氧離子濃度與相對濕度呈現極顯著性正相關（Plt;0.01），相對濕度增加，空氣負氧離子濃度相應提高。

3.3 空氣顆粒物濃度

根據測量結果，蘭圃的日平均PM2.5及PM10濃度分別為36.95 μg/m3、76.80 μg/m3，PM2.5 、PM10的濃度日變化趨勢較為復雜（圖6～7）。在上午8：00—9：00，空氣顆粒物的濃度最低，隨著時間的推移，濃度逐漸上升，一定程度上是因為光的化學反應會影響空氣顆粒物的濃度變化[23]。各個分區的PM2.5、PM10最高點及最低點位置相對一致，園內空氣顆粒物濃度最高點出現在明鏡閣區，僅次于對照點，且時間段均為16：00—17：00。

PM2.5與PM10的比值在污染嚴重的城市為0.5～0.7，在污染較輕的城市為0.3～0.5[24]。明鏡閣區、蘭園區、芳華園區的PM2.5與PM10比值的日平均值分別為0.482、0.481和0.480，均低于0.5，說明蘭圃受到的污染較輕。根據《環境空氣質量》標準中對PM2.5" 、PM10的24 h均值的分類，園內PM2.5與PM10濃度的日均值均符合國家二類標準限值（PM2.5lt;75 μg/m3，PM10lt;150 μg/m3）。

將空氣顆粒物PM2.5、PM10與空氣溫度及相對濕度分別進行皮爾遜相關性分析（表5），結果顯示PM2.5、PM10與空氣溫度呈現極顯著性正相關（Plt;0.01），空氣溫度上升，PM2.5、PM10濃度均隨之增加；PM2.5、PM10與相對濕度呈現顯著性負相關（Plt;0.01），相對濕度上升，PM2.5、PM10濃度均降低。

3.4 聲環境

根據測量結果（表6），蘭圃晝間等效聲級為60.82 dB（A），3個區的最小等效聲級均出現在8：00—9：00。《聲環境質量標準》將環境的噪聲限制劃分為5類，其中2類聲環境功能區（需要維護住宅安靜的區域）的晝間環境噪聲的限值為60 dB（A），園內僅芳華園區的晝間等效聲級級別符合2類標準。

4 討論

4.1 降溫效果影響因素

復雜的群落結構、高郁閉度以及高大的植株是植物群落能夠達到明顯降溫效果的重要條件[25]。在植物配置上，蘭園區以榕樹Ficus microcarpa、蒲桃Syzygium jambos、龍牙花Erythrina corallodendron、棕竹Rhapis excelsa、黃花夾竹桃Thevetia peruviana、錦繡杜鵑Rhododendron × pulchrum、文殊蘭Crinum asiaticum var. sinicum、腎蕨Nephrolepis cordifolia等具有高大型冠幅的植物群落類型為主；而芳華園區及明鏡閣區多以大花紫薇Lagerstroemia speciosa、水石榕Elaeocarpus hainanensis、海桐Pittosporum tobira、腎蕨等冠層較稀疏的植物群落類型為主。蘭園區的植物群落更高、層次結構更為復雜，降溫效果更為明顯，這與前人關于植物群落高度、分層數量與微氣候舒適度存在極顯著正相關關系的研究結果基本一致[26]。因此，華南濕熱地區的公園植物配置時，建議以陰香、榕樹、假蘋婆Sterculia lanceolata、樟Camphora officinarum等常綠、大冠幅的鄉土喬木作為上層結構，結合豐富的中下層植物，在快速形成穩定的群落生態的基礎上達到更好的降溫效果。

4.2 空氣負氧離子和顆粒物濃度影響因素

已有研究證實，不同群落結構條件下，喬灌草群落結構對空氣負氧離子的影響明顯優于簡單植物群落結構[27]。本次研究結果顯示蘭園區的空氣負氧離子高于其他分區，再次驗證了群落結構更為復雜的區域空氣負氧離子濃度更高。監測時間段內，測得的PM2.5與PM10的濃度變化隨空氣溫度上升而增加，隨相對濕度增加而降低，這進一步驗證了部分學者關于溫度及濕度對PM2.5與PM10濃度影響的研究結果[28～29]，但仍存在一定差異，需要進一步深入研究。

4.3 聲環境影響因素

芳華園區地勢比蘭園區高約5 m，且兩分區邊緣種植魚尾葵Caryota maxima，有效減弱了蘭園區噪聲對芳華園區的干擾，這與李哲鋒對景觀地形能夠緩解噪聲的研究基本一致[30]。空間的封閉程度對聲環境也具有一定影響。蘭園區在不同邊界處種植了大量青皮竹Bambusa textilis、棕竹，形成一定的封閉空間，一定程度上減弱了馬路外側噪聲對園內的影響。但由于園墻基本為鏤空墻體，并不能起到完全阻隔噪聲的作用。

5 結論

本研究發現蘭圃景觀空間能夠起到降溫、改善人體舒適度的效果，空氣負氧離子能夠滿足康養需求，空氣質量較好。與對照點相比，蘭圃內部不舒適指數降低0.80～1.18，能夠在一定程度上提升人體舒適度。測量日蘭圃的蘭園區日均降溫效果最好。接著為芳華園區、明鏡閣區，說明高溫天氣蘭園區比其他兩個分區更適合游人停留。園內日平均負氧離子濃度為689 個/cm3，整體處于正常水平。基于研究結果，建議在公園的植物景觀提升上重視營造植物群落結構，以鄉土植物豐富群落的上層結構，以達到更好的遮蔭降溫效果。根據監測結果，蘭圃的PM2.5與PM10的濃度日均值均符合國家二類標準限值。在后續的公園提升中，建議將園墻改為封閉的墻體，或者在園墻外增設綠地，以豐富的植物群落減少噪聲的干擾，降低空氣污染物濃度。

本文對嶺南園林蘭圃內部環境因子展開研究，探索了嶺南地區公園綠地的景觀空間的康養保健功能建設要點。但本研究所采取的移動觀測方式，在一定程度上會受到外部干擾，在后續的研究上應充分利用儀器設備，在多時段進行定點觀測，以提高數據的準確性。同時，研究僅針對單一園林環境，在后續的研究中可增加多個園林進行對比研究，或針對南方與北方地區的園林環境因子展開對比研究。此外，研究主要針對大區域的景觀空間環境因子，而影響環境因子的要素有建筑、植物、水體等，后續將結合多方面、多學科的研究方法，為傳統園林的環境優化提供更加科學、合理的建議。

注：圖片均由作者自攝自繪。

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作者簡介：

李冰敏/1992年生/女/廣東潮州人/碩士/廣州普邦園林股份有限公司（廣州 510600）/風景園林工程師/專業方向為園林植物、風景規劃設計

馬綿英/1994年生/女/廣東汕頭人/仲愷農業工程學院園藝園林學院在讀碩士研究生/廣州普邦園林股份有限公司（廣州 510600）/專業方向為園林植物應用

謝偉文/1996年生/男/廣東茂名人/碩士/廣州普邦園林股份有限公司（廣州 510600）/專業方向為園林植物與景觀生態

董晨露/1994年生/女/河南焦作人/碩士/廣州普邦園林股份有限公司（廣州 510600）/工程師/專業方向為風景園林

（*通信作者）譚廣文/1959年生/男/廣東廣州人/碩士/廣州普邦園林股份有限公司（廣州 510600）/教授級高級工程師/研究方向為園林植物、風景園林規劃設計/E-mail：1002871592@qq.com