城市森林大气颗粒物浓度变化规律研究 ——以乌鲁木齐市燕尔窝生态林为例

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城市大气颗粒物污染已成为常见现象,可吸入颗粒物(PM10)、细颗粒物(PM2.5)以及超细颗粒物(PM1.0)受到了相关学者的广泛关注。雾霾中高浓度的大气颗粒物不但影响出行,还会损害人类健康。作为城市生态系统中的重要组分,城市森林可通过多种方式降低大气颗粒物浓度,对大气颗粒物具有较强的削减作用,有利于城市环境空气质量的提升。本文以干旱区典型绿洲城市——乌鲁木齐市燕尔窝生态林为研究对象,于2018年8月至2019年7月,对林地内外不同监测点的大气颗粒物(PM1.0、PM2.5和PM10)浓度以及气温、相对湿度、风速等环境因子进行同步监测,分析了不同粒径大气颗粒物浓度的时空分布规律及其对气象因子的响应,研究了天气条件对城市森林调控颗粒物浓度的影响,探讨了城市森林内不同配置绿地对大气颗粒物浓度的削减能力。研究结果如下:(1)PM10、PM2.5、PM1.0浓度的日变化趋势近似“V”字形。早晨8:00和傍晚18:00出现高值,中午14:00出现低值;PM10在一天内的浓度变化幅度最大,PM2.5、PM1.0浓度变化较为平缓;林地外河滩快速路边监测点的颗粒物浓度显著高于林地内3个监测点,颗粒物浓度的季节变化表现为:冬季>秋季>春季>夏季,这与植物的生长状况有关。(2)“乔-灌-草”、“乔-灌”、“乔-草”和“草地”等不同配置模式绿地结构在不同时段内对大气颗粒物浓度的削减能力存在明显差异。夏季4种不同绿地结构对3种不同粒径颗粒物浓度的削减率均为最大值,其次是秋季和春季,冬季绿地结构对颗粒物浓度的削减率均为最小值。综合全年,不同植被类型模式绿地对不同粒径大气颗粒物浓度的平均削减率表现为“乔-灌-草”>“乔-灌”>“乔-草”>“草地”,说明“乔-灌-草”结构对不同粒径颗粒物浓度的削减能力均较强。(3)气象因子对大气颗粒物浓度的影响较大。相对湿度与3种颗粒物浓度均成正相关关系,气温、风速与3种颗粒物浓度均成负相关关系,相关系数绝对值表现为气温>相对湿度>风速;森林内部能形成特殊的小气候环境,林地中心位置的风速和气温比周围区域小,相对湿度比周围区域大。(4)降雨天气对大气颗粒物的浓度影响较为显著。雨前三天颗粒物浓度逐渐升高,在雨前一天达到相对高值,降雨当天迅速降低至相对低值,随后颗粒物浓度又逐步回升。大气颗粒物浓度日均值表现为多云间阴天>多云天>晴天>雨后阴天>雨后多云天>雨后晴天>雨天。(5)轻度雾霾天气下,生态林内不同粒径的颗粒物浓度略高于生态林外的颗粒物浓度,早晨颗粒物浓度较高,午后随着雾霾的消散,天气状况得到改善,颗粒物浓度开始下降,14:00至17:00颗粒物浓度都处于较低水平。
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