绿色空间数量与形态对气溶胶污染的影响——以武汉市为例

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气溶胶污染问题是人类公共卫生安全和可持续健康发展面临的严峻挑战。当前新型冠状病毒肆虐全球的情况下,对气溶胶的关注引领了新的研究视角,而绿色空间作为缓解气溶胶污染的重要绿色生命体,对缓解气溶胶污染具有举足轻重的作用。既往研究多注重对PM10、PM2.5、SO2等单独大气污染物的缓解作用,对综合空气污染物气溶胶的研究较少,对不同维度的绿色空间缓解气溶胶的研究更是凤毛麟角。这为本文从综合空气污染物气溶胶的角度运用不同维度的绿色空间进行污染的缓解研究提供了契机。本文研究了以AOD为代表的气溶胶浓度的空间分布规律,绿色空间的二维绿量、三维绿量及其景观指数的空间分布特征。然后探究了二维、三维绿量及其景观指数与AOD的相关规律,最后提出缓解气溶胶污染的阈值调控策略。结果表明:(1)AOD空间分布呈现明显的集聚特征,呈主城区浓度高、汉南区-沉湖湿地浓度高的“双高”特征;以及西北部、东北部山区浓度低,南部丘陵地区浓度低的“双低”特征;以及西北部、东南部点状低-高差异特征和中山舰旅游区高-低差异的特征。(2)二维绿量集聚空间整体呈现一Z五片区的特征。三维绿量集聚空间整体呈现“一心四片区”的特点。二维绿量景观指数CA、PLAND、LPI、COHESION、AI的高-高集聚空间与斑块密度PD的低-低集聚空间呈现高度的空间一致性。前五个指数在在黄陂区木兰湖风景区-木兰文化生态生态旅游区-云雾山-素山寺森林公园沿线、新洲区道观河生态旅游风景区和江夏区梁子湖南侧的丘陵地带高高集聚的特征。三维绿量景观指数方面,在主城区,LPI、AI与LSI、PD呈现低-低集聚和高-高集聚的空间特征。在武汉市西北部、东北部,CA、PLAND、LPI、COHESION、AI的高-高集聚空间与斑块密度PD、LSI的低-低集聚空间呈现高度的空间一致性。而在武汉东南部的江夏区梁子湖南侧的丘陵地带LSI与AI呈现较大面积一致性的低-低与高-高集聚的空间一致性,PD与LPI、COHESION表现出较高的低-低与高高集聚的空间一致性。(3)二维绿量与AOD的pearson系数为-0.775,说明两者呈极显著负相关,最优回归模型为Y=1.31-0.58*x-2.03*x*x+1.5*x*x*x。以叶面积指数LAI衡量的三维绿量与AOD的pearson系数为-0.604,两者在0.01水平极显著负相关。两者的相对最优拟合规律模型为Y=1.984*exp(-0.176*x)。说明二维绿量和三维绿量对缓解气溶胶污染具有显著的作用。二维绿量景观指数和三维绿量景观指数的CA、PLAND、LPI、COHESION、AI与AOD在0.01水平极显著负相关,是缓解气溶胶污染的重要景观形态指标,PD、LSI与AOD在0.01水平极显著正相关,是加重气溶胶污染的重要指标。通过最小二乘法(OLS)验证后进行地理加权回归发现,二维绿量和三维绿量缓解气溶胶污染的核心景观形态指标分别为CA、LSI、COHESION和CA、PLAND、LSI。进而进行阈值调控发现,缓解气溶胶污染的二维绿量的阈值为45%,基于三维绿量的阈值为5.38,二维绿量的核心景观形态指标CA、LSI、COHESION的阈值分别为749、6.13和99.91,三维绿量景观指数核心景观形态指标为CA、PLAND、LSI,其阈值分别为602、87.61、4.56,分别根据它们的阈值提出对应的调控策略。本研究从绿色空间的二维绿量和三维绿量及其空间形态指标角度提出了缓解气溶胶污染的策略。旨在为健康城市和人居环境的可持续发展提供规划设计的参考。
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