太原市PM2.5污染特征及园林规划建议

黄金华,焦 燕

(1.太原市环保局迎泽分局,山西 太原 030012； 2.山西财经大学资源型经济转型发展研究院,环境经济学院,山西 太原 030006)



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太原市PM2.5污染特征及园林规划建议

黄金华1,焦 燕2

(1.太原市环保局迎泽分局,山西 太原 030012； 2.山西财经大学资源型经济转型发展研究院,环境经济学院,山西 太原 030006)

笔者从太原市PM2.5的化学组成和太原市PM2.5随季节及气象条件的变化规律两方面阐述了太原市PM2.5的特征，介绍了不同园林植物滞尘能力的差异。在此基础上，指出园林植物对太原市PM2.5有一定的控制作用，并提出了增加绿化面积、适地适树、注重植物配置模式、后期管理等园林植物种植管理建议，以期为控制太原市大气污染提供参考。关键词： PM2.5； 化学组成； 园林植物； 滞尘效率

目前，我国以PM2.5污染为代表的区域性大气复合污染已成为社会高度关注与亟待治理的首要环境问题，并在国家中长期科技发展规划中被确定为资源环境领域优先解决的问题。太原市是我国重要的煤炭生产基地，同时也是典型的重工业城市。由于特殊的资源状况、自然环境、工业结构、燃料结构等多因素共同作用，导致太原市大气环境处于高污染水平，PM2.5等颗粒物污染严重，太原市现已成为我国大气治理的重点区域。笔者从太原市PM2.5颗粒物的特征、植物吸收颗粒物的机理、园林植物吸附PM2.5能力的差异几方面阐述了城市园林植物对PM2.5控制的重要作用，并对太原市园林植物的种植和规划提出建议，以期为控制太原市大气污染提供必要的借鉴。

1 太原市PM2.5的特征

1.1 太原市PM2.5化学组成

1.2 太原市PM2.5随季节及气象条件的变化规律

连续监测结果显示，太原市PM2.5浓度随季节变化明显，冬、春季显著高于夏、秋两季，这与燃煤采暖有很大的关系。PM2.5最高值出现在冬季，可达544.11 μg/m3.最低值在夏季，只有49.95 μg/m3.相差近11倍，但PM2.5随昼夜变化特征不明显。PM2.5质量浓度与大气温度呈明显负相关，与湿度、风力只存在较弱的负相关性。2011年和2012年同期采暖期检测结果显示，24 h PM2.5平均浓度分别为327.93 μg/m3和 336.01 μg/m3，且2年的PM2.5污染水平接近，均高于国内其它城市。在冬季，太原市PM2.5污染十分严重，是控制PM2.5的重要季节。孟昭阳等的研究显示，冬季太原市PM2.5质量浓度日变化呈双峰双谷型，受风力、气温、采暖燃烧排放、生活习惯等因素共同影响，PM2.5高峰期出现在10：00～12：00和22：00，低谷期出现在00：00～02：00和15：00～17：00.

太原市PM2.5春冬季质量浓度与实时风速、空气能见度及气压呈明显负相关,而与空气湿度呈正相关。从太原市PM2.5的输入路径分析显示，来自西南轨迹方向的气团输入PM2.5质量浓度值最高，其次是来自东边轨迹方向的气团，而来自西北方向的气团输入PM2.5质量浓度低于前两者。太原市局部区域污染相对突出，气流显著影响局部地区之间的PM2.5质量浓度。季节变化同样也影响PM2.5的化学组成，太原市冬季PM2.5有机碳和元素碳组分含量都较高，与采暖燃煤直接相关。气象条件对PM2.5组分变化存在不同程度的影响，其中，大雾天气、湿度、风力和降水对气溶胶浓度变化影响显著。此外，沙尘暴能够明显提高PM2.5的浓度，加重大气环境污染。

2 园林植物滞尘能力差异

城市园林是城市生态系统的重要组成部分。园林植物具有改善环境质量、维护生态平衡及美化景观等作用，作为城市园林的主体，对空气中的细微粉尘有明显的滞尘作用。了解园林植物调控空气颗粒物的机制，是科学规划、高效调控PM2.5等气溶胶颗粒物污染的基础。目前，对于植物滞尘机制的研究主要集中在物理滞尘和化学滞尘2个方面。

园林植物个体之间滞尘能力不同，树种之间差异性较大。研究表明，同一环境中，紫叶小檗的滞尘能力只有丁香的1/6；落叶乔木毛白杨由于具有绒毛状的叶表面，其滞尘能力较强，为垂柳的3倍多。同一生境下，叶面颗粒物附着密度比较实验发现，圆柏、侧柏气溶胶颗粒物附着密度最高，其次为雪松、白皮松，油松等松类，而云杉类最低。针叶树是东北地区的常见树种，研究发现其在冬季有较强的滞尘作用。不同树种滞尘能力差异明显，表现为沙松冷杉>沙地云杉>红皮云杉>东北红豆杉>白皮松>华山松>油松。合肥地区15种常见绿化树种的滞尘能力测试结果显示：广玉兰>女贞>棕榈>悬柃木>香樟，并认为滞尘能力差异主要是由树种自身生物学特性和所处的环境污染程度不同所引起。以筛选滞尘能力强的绿化树种为目的，胡舒等详细研究了6种主要落叶绿化树种的滞尘能力，结果显示，能力强弱依次为紫薇>法国梧桐>枫杨>毛白杨>构树>意大利杨。然而，园林树种的滞尘能力比较研究尚没有得到统一结论，其滞尘能力的测试方法差别较大，难以形成统一标准。此外，由于植物叶片滞尘能力受自身生长状态和外界环境的影响，单位叶面积的滞尘量普遍变化较大。总之，园林植物具有较强的滞尘能力及不同植物能力强弱不同的结论是研究者均认可的。而在滞尘能力比较研究中，因受植物本身生长状态、所处环境污染程度、研究者分析方法等多因素综合影响，导致实验结论存在明显分歧。

3 太原市园林植物种植管理建议

目前，我国正处于经济迅速发展阶段，随着工业化、城镇化、信息化、农业现代化进程不断加快，城市人口持续增长，环境压力日益凸显。除了采取调整产业结构、提高环境准入标准等措施从源头上控制污染物排放外，通过增加绿色园林植物来消减PM2.5气溶胶颗粒物的方法也越来越受到重视。

3.1 增加绿化面积

2013年，太原市绿化覆盖率为39.88%.其中，园林绿地面积占城市面积的34.97%；公园绿地面积增加了99.53 hm2，人均公园绿地面积达到10.96 m2(以户籍登记人口计算)。但与其它城市相比，绿化面积仍比较少。如，北京市2013年底，林木绿化率达到57.4%，建成区绿地率为44.95%，森林覆盖率已达到40%，人均公园绿地面积11.87 m2.因此，太原市应增加园林投入，提高城市绿化率。根据太原市气候特征，可在城区外围西北方向种植与入射风成30°～ 60° 夹角的防护林带，截留气团中的微细粉尘。扩大绿化面积，从源头上控制大气气溶胶颗粒物的传播。

3.2 适地适树

由太原市PM2.5污染特征可知，太原市气溶胶颗粒物的重污染季节为冬春季，尤其是在采暖期，而此时大多数阔叶树种叶片已经凋零。如，目前太原市种植最为广泛的绿化树种为银杏，生叶晚(4月中下旬)，落叶早(10月上中旬)，加上其单株叶片生长量相对较少，在冬季根本起不到滞尘作用，这可能也是冬、春2季太原市PM2.5居高不下的原因之一。因此，在污染严重的太原市，应坚持适地适树的原则，挖掘本土常绿植物资源，保持生物多样性，加大市区常绿树种的种植密度，以达到冬、春两季消减PM2.5的目的。研究分析表明，针叶树种及黄杨类树种冬季滞尘能力较强，是北方滞尘的首选树种，应扩大种植面积。

3.3 注重植物配置模式

绿地植物的配置模式不同，PM2.5消减能力明显不同。因此，在园林建设中应注重植物的配置模式，进行立体种植，形成草+灌木+乔木或灌木+乔木的立体层次。路旁绿化带及滨河绿化带应达到一定的种植宽度，一般应≥30 m；迎风面的园林植物配置需保留一定的疏透度，呈合理的“品”字形或“井”字形，便于空气流动，促进PM2.5颗粒物沉降。水系、道路等防护绿地应沿中轴线朝风向依次配置植物，形成广阔的开敞面，对风形成导向，发挥通风绿色廊道的作用。公园绿地植物配置应达到一定规模，注重公园绿地系统与周边绿地的衔接，为保障绿地对PM2.5污染的规模效应，单块绿地规模应≥50 hm2，并与城市主导风向的通风廊道形成较好衔接。充分利用场地固有的天然山水，对现存的15 cm以上木本植物进行合理的规划与利用，营造良好生境。缩小不透水硬化地面面积，减少道路对园林植物绿化区的过度分割，确保土壤、植物、大气之间的物质交换通畅，保障园林植物健康生长，促进生态效益的可持续发展。

3.4 后期管理

园林植物修剪是园林维护的重要工作，但不宜过度修剪。利用植物消减PM2.5污染，必须使植物具有较大的叶片生物量和高度，而修剪时去除了大量枝干和顶端优势，降低了树木的滞尘效果。因此，应兼顾园林植物的生态功能，在修剪时保留一定的生物量和高度，起到美化和净化环境的双重作用。树木吸附的气溶胶颗粒在有风或是振动的条件下极易返回大气中，降低了园林植物的滞尘效率。因此，在非霜冻的干燥季节，结合植物浇水进行叶面喷水，使气溶胶颗粒进入土壤中，极大程度地提高了植物的滞尘效率。此外，园林植物的管护对其能否持续发挥良好的生态效应十分关键。应及时进行浇水、施肥、松土、消灭病虫害等作业，使园林植物健康成长并发挥良好的生态效益，使城市园林绿化成为城市的有机整体。

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2014-12-09

山西省高等学校科技创新项目(2013125)

黄金华(1977— )，女，山东东平人，2004年毕业于太原理工大学，助理工程师。

焦 燕(1981— )，女，山西屯留人，2010年毕业于哈尔滨工业大学，讲师。

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1007-726X(2015)02-0038-03