Page 127 - 《环境工程技术学报》2023年第1期

第 1 期 王丽宸等：城市绿地及其溢出效应 对 PM 2. 5 浓度影响研究—以合肥市主城区为例 · 123 ·

富含有害物质，对大气环境和人体健康影响更 3 种地貌，以丘陵岗地为主，全年主导风向为西北
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大 [1-2] 。医学研究表明，PM 5 会增加呼吸系统疾病的 风。截 至 202 年，合肥市总面 积 11 445.06 km ，建
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2.
发病风险 [3-5] 。 成区面 积 502.50 km ，常住人 口 936.9 万人，建成区
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绿地是城市结构中的自然主体，其中植被（包括 绿化覆盖率 为 46.53%。空气质量在线监测分析平台
树木和草本植物等）对大气颗粒物存在一定的消减 发布的数据显示，201 年 1 月合肥空气 有 1 天达到
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作用，可以改善大气环境，是缓解城市空气污染的重 轻度污染级别，其中 有 2 天为重度污染，大气污染问
要途径。近年来，国内外学者开展的大量颗粒物与 题严重，主要大气污染物是 NO 、SO 和颗粒物
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2
城市绿地的相关研究，多集中在植物对颗粒物的作 （PM 、PM ）等。
2.5 10
用机理 [6-7] 、植被类型与植物种类对颗粒物的作 1.2 数据来源
用 [8-9] 、绿地特征以及环境因子对颗粒物消减的 合肥市 的 1 个国控环境监测点可以监 测 PM
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2.5
影响 [10-11 ] 等方面。研究表明，绿化覆盖率、道路面积 浓度及其变化情况，但数据有限，难以反 映 PM 5 的
2.
率和相对高程等绿地特征 对 PM 5 浓度有显著影响， 空间分布情况。研究表明，利用卫星数据得到气溶
2.
景 观 破 碎 化 程 度 的 增 加 和 聚 集 度 的 降 低 会使 胶光学深度（aerosol optical depths，AODs），并通过
PM 5 浓度增加 [12-14] 。因此，通过增加绿地数量、优 GEOS-Che m 模型模拟地表 PM 5 浓度和 AOD 之
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2. 2.
化绿地形态等方式可以有效降 低 PM 2. 5 浓度 [10,15] 。 间的关系，PM 2. 5 模拟值与地面实际监测值相关性较
有学者进一步利用模型（ 如 CF D 模型等）量化研究 好（R 为 2 0.81，斜率 为 0.90） 。
[19]
不同因素 对 PM 5 空间分布的影响。研究发现植物 PM 5 栅格数据来源于华盛顿大学大气成分分
2. 2.
的空气动力学效应优先于沉积效应 [16] ，改变植物的 析组（https://sites.wustl.edu/acag/）201 年 4 月中国
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空间布局形式和植物尺度会影 响 PM 5 的扩散 。 的 PM 5 栅格数据，并通 过 ArcGI 软件进行校准与
[17]
S
2. 2.
目前的研究多采用实测数据或气象站数据，通过比 处理。遥感图像来源于中国科学院计算机网络信息
较各监测点间数据得出结论，研究范围受到较大限 中心地理空间数据云平台（http://www.gscloud.cn），
制，监测点位置的选择也会对研究结果产生影响。 选用合肥 市 201 年 4 月 1 日的遥感影像，条代号
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溢出效应（spillover effect）的概念与经济学中的 为 121，行列号 为 38，影像质量较好，云量 为 0.03%。
外部性类似，指的是一个组织的某种行为不仅会对 1.3 研究方法
本组织产生影响，还会对相邻的组织产生相同或相 1.3.1 PM 5 效应区划分
2.
反的影响 [18] 。城市绿地具有非常明显的外部性，参 利 用 ArcGI 软件对合肥市主城 区 4 月 的 PM
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2.5
考溢出效应的概念，将城市绿地大于其主体成本的 栅格数据进行空间插值处理（处理后图像空间分辨
物理、生化作用对周边区域大气颗粒物浓度的影响 率 为 50 m×50 m），得 到 PM 5 的空间分布情况，并进
2.
定义为绿地 对 PM 5 浓度影响的溢出效应。考虑到 行空间自相关分析，将研究区划分为不同 的 PM 5 效
2. 2.
城市绿地对内 部 PM 5 浓度的影响与绿地溢出效应 应区，分别 为 HH（high-high）效应区、LL（low-low）效
2.
的作用机理不同，且在目前的研究中对绿地溢出效 应区和无明显效应区。其 中 H H 效应区 和 L 效应
L
应的关注较少，笔者以合肥市主城区为例，利用卫星 区代表的是正的空间自相关关系，揭示了区域的集
数据，分别对绿地内、外 部 PM 5 浓度进行统计分 聚和相似性，无明显效应区则表示的是地区间不存
2.
析，研究不同区域的城市绿地及其溢出效应 对 PM 在空间自相关性的区域。由于空间自相关分析结果
2.5
浓度的影响，以期为城市绿地规划提供指引。 中没有像元表示低集聚增长地区被高集聚增长的其
他区域所包围（LH）和高集聚增长地区被低集聚增长
1 材料与方法
的其他区域所包围（HL），在研究区的划分中不考虑
1.1 研究区概况 L 效应区 和 H 效应区。
H
L
合肥市（116°41′E～117°58′E，30°57′N～32°32′N） 1.3.2 绿地解译与筛选
位于安徽省中部，地处中纬度地带，属亚热带季风性 通过 对 201 年的遥感图像进行分类，得到城市
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湿润气候，季风明显，四季分明，气候温和，雨量适 各绿地的范围，并通过目视解译对所得范围进行校
中，年均气 温 15.7 ℃，年均降水量 约 1 000 mm，年日 准和整理。为减少周边绿地、水体对研究结果的影
照时间 约 2 000 h，年均无霜 期 228 d，平均相对湿度 响，剔除了周边有大型绿地或水体的样本。考虑到
为 77%。境内有丘陵岗地、低山残丘、低洼平原 PM 5 栅格数据处理后图像的空间分辨率 为 50 m×
2.