植物在不同声源环境中的降噪效果比较

祝遵凌 ，韩 笑 ，刘 洋

（南京林业大学 a.风景园林学院；b.艺术设计学院，江苏 南京210037）

植物在不同声源环境中的降噪效果比较

祝遵凌a,b，韩 笑a，刘 洋a

（南京林业大学 a.风景园林学院；b.艺术设计学院，江苏 南京210037）

以南京地区常见的11种植物纯林为研究对象，使用音箱播放预先制作的音频作为噪声源，在背景噪音为40±5 dB（A）的林带中进行试验，监测植物在不同声源环境中的噪声衰减值。结果发现：声源环境的等效声级不同时，同一林带对模拟交通噪声的降噪值不同；11处林带的最小降噪值均出现在声源环境为60 dB（A）时，81.8%试验林带在85 dB（A）和90 dB（A）时降噪效果最佳。声源环境的等效声级和植物种类均对林带的降噪效果产生一定影响，植物的降噪效果与声源环境的等效声级大小呈非线性关系。11处试验林带按照降噪能力强弱分为四类，第一类为雪松、圆柏、白玉兰；第二类为女贞、马褂木、广玉兰；第三类为枫香、石楠、紫薇；第四类为无患子、木莲。

植物降噪；声源环境；降噪效果

近年来，城市规模不断扩大，社会经济的高速发展加剧了环境污染，人口的急剧增加引发了交通道路数量和机动车辆大幅度增长，城市的交通噪声污染问题更加突出。据有关部门的初步测算，我国80%以上的大中城市都受到承受交通的巨大压力，交通干线昼间噪声等效声级都超过70 dB（A）[1-2]。植物具备引起乱反射的不平枝叶，还有多层次的柔性表面能起到减弱噪声的作用[3]。国内外已有一些学者对植物降噪领域开展了研究，以往研究报道比较注重枝下高、高度、冠幅、宽度、能见度等结构特征因子[4-6]和季节、土壤[7-8]等环境因子对降噪效果的影响。同时也有学者已得出“交通流量越大，道路越宽，则噪音值也大，绿化带的降噪效应越好”的结论[9]，但目前对于单种植物在不同声源环境中的降噪量没有进行系统研究。本文以11种植物纯林为试验对象，监测了植物在不同声源环境中的噪声衰减值，以探寻声源环境的等效声级与林带降噪效果的关系。

1 材料与方法

1.1 试验材料

所选试验样地均位于平地，且植物结构完整、长势良好，选取25 m宽林带测定其对噪声的衰减效果。除此之外，要求远离噪声区，根据《声环境质量标准》相应规定，距离任何反射物（地面除外）至少3.5 m外测量。试验场地背景噪声保持在40±5dB（A），以减少环境噪音对数据采集过程的干扰[10]。根据上述试验点选取原则，经过实地调查后，在南京市浦口区汤泉镇、星甸镇、老山林场及中山陵园苗圃场选取了11处林带，各测定点植物的绿化结构特征详见表1。

表1 降噪测定的林带的特征Table 1 Characteristics of tree belts in noise reduction measuring

1.2 试验仪器

1.2.1 测量仪器

本研究中对噪声的测定全部使用国营红声器材厂嘉兴分厂生产的HS6288B型噪声频谱分析仪(HS6020型声校准器)。其余测量工具为2 m测树钢围尺、30 m手摇式卷尺、树木测高器等，用于记录供试验植物的绿化结构特征。

1.2.2 噪声源

录制实际交通噪声作为未编辑的声源音频，分别为龙蟠中路交通高峰期的数量车行驶声音、数车鸣笛声、SANTANA的发动机声音、SANTANA的发动机声与鸣笛声四种。使用音频处理软件消除背景噪声，截取其中声压级比较高、音质比较清晰的一段音频，将其多次复制，得到30min时长的音频。然后进行音频的筛选。根据对南京市实际交通噪声的监测结果及文献显示，道路边缘处连续等效A声级的平均值为73.5dB（A）[11]。于户外用音箱分别播放编辑过的四段音频，使其达到73.5dB（A）后，再使用HS6288B型噪声频谱分析仪进行滤波器自动测量，得到四段音频的频谱分析结果。后将其与实际交通噪声的频谱分析相比较，选择最为相近的音频作为供试验用的模拟交通噪声。这样可以保证制作的模拟交通噪声的准确性，使其最大程度的接近实际交通噪声。最后，用移动式音箱播放预先制作的模拟交通噪声，作为噪声源。

1.3 试验方案

在林带中央设置一条长25 m的测定样线，将样线起点处设为0 m，噪声频谱分析仪A放置0 m距地面的1.2 m高处，在25 m距地面同样高处放置另一噪声频谱分析仪B，发声装置放置于林带前2 m，距地面1.2 m高处，与两个噪声频谱分析仪在同一条直线上。开启音箱，调节音量，使噪声频谱分析仪A分别显示60dB（A）、65dB（A）、70dB（A）、75dB（A）、80dB（A）、85dB（A）、90dB（A），将其视为声源环境的等效声级，待仪器稳定后，两台分析仪A、B正对着声源同时测量。时间计权为F（快反应），每样点定时测量时间为10 s，分别监测记录5组数据。

2 结果与分析

根据试验设计进行室外数据采集工作，在声源环境不同的情况下，11林带对模拟交通噪声的衰减效果详见表2。

表2 11种林带的噪声衰减值Table 2 Noise attenuation values of 11 kinds of tree belts

2.1 同一林带在不同声源环境中的降噪效果

由表2可以看出，11处林带都对模拟交通噪声产生了衰减作用。枫香在声源环境为80 dB（A）时降噪效果最佳，噪声衰减值为29.15 dB（A），60 dB（A）时降噪效果最差，为13.25 dB（A）；马褂木在85 dB（A）时降噪效果最好，为29.30 dB（A），与最低降噪值相差13.30 dB（A）；雪松在85 dB（A）时降噪值可达28.45 dB（A），90 dB（A）的降噪值次之，为27.70 dB（A）；广玉兰、无患子、圆柏和紫薇均在声源环境等效声级为90 dB（A）处降噪效果最佳，分别为29.55 dB（A）、30.30 dB（A）、28.75 dB（A）和26.79 dB（A）；石楠的最大降噪值为27.74 dB（A），其余声源环境中的降噪效果依次降低，最低为11.10 dB（A）。木莲在85 dB（A）、90 dB（A）时降噪效果相近，噪声衰减值可达25.55 dB（A）和25.50 dB（A）；白玉兰的最大降噪值为29.97 dB（A），最小值为18.20 dB（A），相差11.77 dB（A）；女贞于80 dB（A）、85 dB（A）时降噪效果比较好，分别为29.60 dB（A）、29.65 dB（A）。

在本试验测定范围60dB（A）～90dB（A）内，广玉兰、无患子、圆柏以及紫薇林带的噪声衰减值随声源环境的等效声级增大而增加，占试验林带总数的36.4%；27.3%的试验林带，分别是枫香、石楠和女贞对模拟交通噪声的衰减值先随声源环境等效声级的增大而增加，而后随其增大而减小。11处林带的最小降噪值均出现在声源环境为60dB（A）时，45.5%的林带在声源环境为85dB（A）时的降噪效果最好，36.4%的林带在90dB（A）时降噪效果最佳，可见车流量较小的路段，植物的降噪效果不明显。

2.2 不同林带在同一声源环境中的降噪效果

由表2可以看出，声源环境为60 dB（A）、65 dB（A）时，雪松的降噪效果最好，无患子和木莲的降噪效果较差；70 dB（A）时，马褂木的降噪效果最佳，比降噪值最小的木莲高7.32 dB（A）；75 dB（A）时，女贞的降噪效果最佳，为28.70 dB（A）；80 dB（A）时，白玉兰的噪声衰减值为29.97 dB（A），与其余林带相比，降噪效果最好；85 dB（A）时，女贞的降噪效果最佳，马褂木次之，为29.30 dB（A）；90 dB（A）时，无患子和广玉兰的降噪效果较好，分别为30.30 dB（A）、29.55 dB（A）。

2.3 声源环境的等效声级对植物降噪效果的影响

对11种林带在不同声源环境中的噪声衰减值进行方差分析（表3）。由结果可知，关于因素“植物种类”的检验，F=6.932768＞Fcrit＝1.992592，Sig.=0.000＜0.05，枫香、马褂木、雪松、广玉兰、石楠、无患子、木莲、白玉兰、圆柏、女贞、紫薇林带的降噪效果差异显著。关于因素“声源环境”的检验，F=73.51751＞Fcrit=2.254053，Sig.＝0.000＜0.05，声源环境的等效声级对噪声衰减值的影响显著。此外，偏Eta2植物种类＜偏Eta2声源环境，可认为两个因素对总变异的贡献是因素“植物种类”＜因素“声源环境”。

表3 11种林带在不同声源环境中噪声衰减值的方差分析Table 3 Analysis of variance about noise attenuation values of 11 kinds of tree belts in different sound source environment

对林带的降噪效果与声源环境声压级之间的关系进行回归分析。以声源环境等效声级为自变量（x），不同声源环境中植物的平均噪声衰减值为因变量（y），选择合适的模型进行曲线拟合，结果以二次多项式的拟合优度最高，R2为0.9857，拟合方程为y=-0.490 5x2+6.053 1x+9.419 4（表4）。

2.4 不同植物的降噪效果评价

使用SPSS 19.0统计分析软件对11处试验林带在7种声源环境中的降噪效果进行聚类分析，结果见聚类树状图（图1）。

图1 11种植物降噪效果的聚类树状图Fig.1 Dendrogram of 11 kinds reduction effect of plants

从图1可以看出，11种植物在不同声源环境中降噪能力的强弱可分为四类，第一类为雪松、圆柏、白玉兰；第二类为女贞、马褂木、广玉兰；第三类为枫香、石楠、紫薇；第四类为无患子、木莲。夏季针叶林带的降噪效果优于阔叶林带。

3 结论与建议

（1）不同林带都对模拟交通噪声产生了衰减作用。声源环境不同时，同一林带对模拟交通噪声的降噪值不同。11处林带的最小降噪值均出现在声源环境的等效声级为60 dB（A）时，81.8%试验林带在声源环境为85 dB（A）和90 dB（A）时降噪效果最佳，说明车流量较小的路段，植物的降噪效果不明显。

（2）声源环境的等效声级和植物种类均对林带的降噪效果产生一定影响，声源环境对林带降噪能力的影响程度大于植物种类的差异。模型拟合不同声源环境中植物的平均噪声衰减值，以二次多项式拟合优度最高，植物的降噪效果与声源环境的等效声级大小呈非线性关系。

（3）供试的11种植物降噪能力强弱不同，雪松、圆柏、白玉兰的降噪效果较佳，无患子、木莲的降噪效果较弱。在园林绿化工程实践中，可以根据噪音污染路况，适地选择相应的树种。

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[11] 杜 丹. 城市道路植物群落的降噪效果及其优化研究[D]. 南京：南京林业大学, 2011.

Comparison of noise reduction effect of plants in different sound sources environment

ZHU Zun-linga,b, HAN Xiaoa, LIU yanga
(a.College of Arts & Design; b. College of Landscape Architecture, Nanjing Forestry University, Nanjing 210037, Jiangsu, China)

By choosing 11 tree species of pure forests as the tested objects, and taking the pre-production sound in audio speakers as a source of noise with background noise to 40 ± 5dB (A), the environments for monitoring noise attenuation values of different plants with various sound source in Nanjing were conducted. The results show that when the equivalent sound level of the sound source environment was not same, noise reduction values of same plant belt on the simulation of traff i c noise were different. When 11 kinds of plant belt’s minimum noise reduction values appeared in sound source environment to 60 dB (A), 81.8% of tested plant belts in noise reduction were most effective to be 85 dB (A) and 90 dB (A). Equivalent sound levels of the sound source environments and plant species had certain impacts on the noise reduction effects of the plant belts, and there were nonlinear relationship between the noise reduction of the plant and the equivalent sound level of the sound source. 11 species plant belt’s noise reduction capabilities were divided into four categories according to the noise reduction capability. The fi rst category included Cedrus deodara, Sabina chinensis,Magnolia denudate. The second category was Ligustrum lucidum, Liriodendron chinensis (Hemsl.) Sarg, Liriodendron chinensis (Hemsl.)Sarg. The third category was Liquidambar formosana Hance, Photinia serrulata Lindl, Lagerstroemia indica. The fourth category was Sapindus, Manglietia fordiana (Hemsl.) OliV.

noise reduction by plants; sound source environment; noise reduction effect

S719

A

1673-923X(2012)12-0187-04

2012-09-13

国家自然科学基金项目(31270741）；江苏省2011年度普通高校研究生科研创新计划项目（CXZZ11_0540）；江苏高校优势学科建设工程资助项目

祝遵凌(1968-)，男，河南固始人，博士，副教授，主要从事园林植物应用、园林植物栽培理论与实践等方面研究

[本文编校：吴 彬]