第二十三届广州市青少年科技大赛 城市森林群落的环境生态效应试验研究

1.  广州市第八十九中学高一(2)班 作者： 陈奕毅 一、 问题提出 ～ 试验目的 城市工业废气及迅猛增加的机动车尾气给城市环境带来愈益严峻的环境负荷，诸如SO2、NOx及城市热岛等；大气环境是城市生命圈重要的环境条件之一；城市森林尤其是视野常见的林带森林群落，其自身的吸收同化、吸附阻滞等生理生态作用可有效地缓解城市大气污染、吸储污染物，是其他城市基础设施不可替代的。采用同步平行对比试验，计量揭示城市密集交通区林带森林群落的生物环境与空间环境效应，培育科学实验技能、巩固生物课理论学习，从实验视角评价城市森林的环境效益。 • 采用定位观测、平行对比试验的研究方法 • 选择城市机动车密集的龙洞广汕公路及林带森林群落20m内侧为对比试验观测区，林带主要树种有塞楝、高山榕、小叶榕、木棉、人面子等，林分平均高9.6m、平均胸径21.6cm、冠幅4.6m 、枝下高1.9m，小灌丛高0.86m，郁闭度0.66。 • 借用中国林科院Interscan便携式空气SO2、NO2浓度直读仪(4240、4150型，精度0.01ppm)观测空气SO2、NO2浓度；美国RHTH－1型数字式温度/湿度仪(精度±0.2℃和±3％)观测空气温度、湿度 。 • 择秋季典型晴天按时段同步观测，观测高度1.5~2.0m 、读数间隔4~6s、重复读数46次 ；函数统计规律。 二、 实验方法及试验方案 三、试验结果分析 生理生态原理 观测仪器 3.1 公路旁空气NO2、SO2两日平均值分别为0.155mg/m3、0.191mg/m3，均属国家地面环境Ⅲ级标准，而相应的林带区NO2为0.091mg/m3属Ⅱ级标准、SO2为0.015mg/m3小于Ⅰ级标准。林带森林区相对公路旁空气NO2、SO2浓度分别减少41.3％、92.1％，表现出显著的生物吸储、阻滞效应。 森林植物根系和叶片化学吸收；雨水和空气中的化学物通过叶片的气孔、角质层进入植物体内。 林带森林降低风速而滞留沉降物、枝叶分泌汁吸附大气颗粒物效应。 3.2 相对公路旁， 林带森林群落区日均温度降低0.9℃、空气相对湿度增加1.2％；校园林带有效降低了公路侧的热岛强度、增加区域环境湿度；蒸腾蒸发吸收热量降低环境温度 、增加湿度生态机制所致。 3.3 公路侧NO2浓度日变化呈逐递增趋势、最高在17时、最低在8时，下午较上午浓度高；SO2呈单峰型，最高值在12时、最低值在15时，受机动车流量波动显著；而林带群落区NO2浓度日变化呈单峰、12时为最高浓度时；SO2日变化仅在12时较高浓度外变化不大。相对公路侧，林带对两种气体浓度消减率日变化在11.4％~71.5%和69.5％~95.8%之间 。 3.4 两侧区气温呈单峰变化，8、12时为日最低、最高温度时，上午时段公路侧较林带区气温高1.1℃、下午15时仅0.3℃(公路侧气温日变化21.2~24.4℃)，林带减低热岛强度明显。两侧区空气湿度日变化呈双曲线型，变化范围分别在64.7%~51.0%和66.2%~52.7%之间，森林侧区各时段均高于公路旁，12时的空气相对湿度较公路旁高出2.0％，增湿效应显著。 四、小结论 • 试验揭示出密集机动车公路侧20m林带的森林群落可有效的消减空气SO2、NO2的浓度、降低环境温度、增加区域湿度，对于城市环境具有重要的环境生态效应； • 短期科学试验使我们深刻理解到，城市绿色森林群落与环境间有着密切的相互关系,启事我们热爱生命环境、热爱身边的绿色森林并为城市林业发展尽应有的力量。 第二十三届广州市青少年科技大赛 城市森林群落的环境生态效应试验研究