蘇峪口國(guó)家森林公園環(huán)境整體舒適度評(píng)價(jià)

杜田恬，羅 紅，卿明亮，劉建軍

(1.西北農(nóng)林科技大學(xué)風(fēng)景園林藝術(shù)學(xué)院，陜西 楊凌 712100；2.西北農(nóng)林科技大學(xué)林學(xué)院，陜西 楊凌712100)

森林不僅具有固碳釋氧、涵養(yǎng)水源等良好的生態(tài)功能，還因具有潔凈的空氣、富氧的環(huán)境以及豐富的植物精氣等眾多康健因子而對(duì)人體具有一定的康養(yǎng)作用[1]。正是基于對(duì)森林的認(rèn)知以及現(xiàn)代社會(huì)中人類面臨的種種壓力和各種健康問(wèn)題，德、日、韓等國(guó)家率先意識(shí)到引導(dǎo)人們“回歸自然、走進(jìn)森林”將有利于身心健康，從而促進(jìn)人類的可持續(xù)發(fā)展。

在一系列森林康健因子中，最為基礎(chǔ)的便是森林空氣的潔凈程度以及環(huán)境的舒適程度[2-3]。國(guó)內(nèi)外均有學(xué)者分別進(jìn)行過(guò)空氣潔凈程度[4-5]、氣候舒適度[6-8]、聲環(huán)境優(yōu)劣[9-10]的研究與評(píng)價(jià)，但是對(duì)森林進(jìn)行空氣潔凈度和環(huán)境舒適度評(píng)價(jià)的較少。本研究選取蘇峪口國(guó)家森林公園作為研究對(duì)象，同時(shí)引入銀川市這一城市環(huán)境作為對(duì)照，探究高溫季節(jié)(7—9月)白天人為活動(dòng)時(shí)間(8∶00—18∶00)內(nèi)森林環(huán)境中不同區(qū)域的潔凈度和舒適度的時(shí)空差異，并依照對(duì)各指標(biāo)的分級(jí)、賦值進(jìn)行環(huán)境整體舒適度的評(píng)價(jià)。此研究不僅可以更好地指導(dǎo)人們進(jìn)行休閑康養(yǎng)活動(dòng)，為康養(yǎng)旅游的規(guī)劃設(shè)計(jì)提供參考；同時(shí)也為森林康養(yǎng)功能評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的建立提供借鑒。

1 研究區(qū)概況

蘇峪口國(guó)家森林公園是生態(tài)型森林公園，位于賀蘭山國(guó)家級(jí)自然保護(hù)區(qū)內(nèi)，地處東經(jīng)105°49′—106°41′、北緯38°19′—39°22′之間，海拔1350～3483 m。森林公園的總面積為9587 hm2，植被覆蓋率達(dá)70%，擁有各種野生動(dòng)植物資源898種。森林公園內(nèi)的植被呈明顯垂直分布：海拔1600～2000 m為山地疏林草原帶，有灰榆(Ulmusglaucescens)林分布；海拔1900～2350 m為油松(Pinustabuliformis)純林；海拔2350～3100 m為青海云杉(Piceacrassifolia)純林。森林公園地處內(nèi)陸，屬于典型的大陸性氣候，全年降水較少，降水主要集中在6—9月，占年降水的70%左右。一年四季寒暑分明，光照強(qiáng)烈，早晚溫差較大。年均氣溫-0.8 ℃，極端最高溫度25.2 ℃，極端最低溫度-31 ℃。

蘇峪口國(guó)家森林公園的黃金旅游季節(jié)為5—10月[11]，且游客游玩時(shí)間集中于9∶00—17∶00。目前森林公園的高峰期客流量為(4285±302) 人·d-1，而森林公園的旅游環(huán)境承載力是384.26萬(wàn)人·年-1，現(xiàn)在的客流量遠(yuǎn)小于生態(tài)旅游容量，公園具有非常巨大的發(fā)展?jié)摿12]。

2 研究方法

2.1 指標(biāo)選取

空氣的潔凈度是最基本的健康環(huán)境因子?？諝庵械念w粒物污染是國(guó)內(nèi)外許多城市空氣的首要污染物，其濃度直接影響空氣的潔凈程度[13]。環(huán)境的舒適度是人體直接感知的重要因素。同時(shí)，環(huán)境的舒適度又包含了聲環(huán)境和氣候環(huán)境2個(gè)方面。其中，噪聲的大小表征聲環(huán)境的舒適與否。氣候舒適度是指人們無(wú)需借助任何消寒避暑措施就能保證生理過(guò)程正常進(jìn)行的氣候條件[14-15]。氣候條件越適宜，人體感覺(jué)越舒適。

基于此，本研究選取2個(gè)層次(空氣潔凈度和環(huán)境舒適度)、3個(gè)目標(biāo)(環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)、聲環(huán)境舒適度和氣候環(huán)境舒適度)、6個(gè)指標(biāo)(PM 2.5濃度、PM 10濃度、噪聲、溫度、相對(duì)濕度、風(fēng)速)進(jìn)行休閑康養(yǎng)活動(dòng)適宜程度的評(píng)價(jià)(表1)。

表1 休閑康養(yǎng)活動(dòng)適宜程度評(píng)價(jià)指標(biāo)

2.2 測(cè)定地點(diǎn)

依據(jù)森林公園內(nèi)的植被分布，選擇不同海拔的典型林分類型進(jìn)行監(jiān)測(cè)(兔兒坑青海云杉林、西溝油松林、西溝灰榆林)，選擇松濤山莊停車廣場(chǎng)作為森林公園內(nèi)的對(duì)照，同時(shí)選擇銀川市火車站廣場(chǎng)作為城市參照點(diǎn)(表2)。

表2 監(jiān)測(cè)地點(diǎn)特征

表2(續(xù))

2.3 實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)獲取

7—9月具有優(yōu)良?xì)夂颦h(huán)境的森林公園備受游客青睞。因此本研究選取7—9月的8∶00—18∶00(白天人為活動(dòng)的時(shí)間)進(jìn)行實(shí)測(cè)與評(píng)價(jià)，用以反映典型季節(jié)下森林公園不同林分的整體環(huán)境舒適度。實(shí)驗(yàn)從2017年7—9月，每月選取3 d(典型天氣，晴天或者多云)，每個(gè)地點(diǎn)進(jìn)行3次重復(fù)監(jiān)測(cè)。監(jiān)測(cè)時(shí)間為8∶00—18∶00，每2 h測(cè)定1次，每次測(cè)量保持儀器高度為距離地面1.3～1.5 m。

2.4 數(shù)據(jù)處理

經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)篩選，使用Excel對(duì)各樣地各個(gè)時(shí)間段的監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算。使用PM 2.5和PM 10濃度，進(jìn)行空氣潔凈度的計(jì)算與評(píng)定[16-17]；使用噪聲值來(lái)評(píng)價(jià)聲環(huán)境的舒適度(表3)；本研究采用人體舒適度(公式1)，通過(guò)監(jiān)測(cè)到的溫度、相對(duì)濕度和風(fēng)速進(jìn)行氣候環(huán)境舒適度的評(píng)價(jià)[18]，分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)見(jiàn)表4。

(1)

式中：SSD為人體舒適度指數(shù)；t為平均氣溫(℃)；f為相對(duì)濕度(%)；v為平均風(fēng)速(m·s-1)。

表3 聲環(huán)境舒適度、空氣潔凈度分級(jí)及相關(guān)信息

3 結(jié)果與分析

3.1 氣候環(huán)境舒適度時(shí)空分異

氣候環(huán)境會(huì)顯著影響人體的舒適度，本研究進(jìn)行森林公園內(nèi)外氣候環(huán)境舒適度的實(shí)測(cè)與分析，結(jié)果表明：7月，青海云杉林的舒適度指數(shù)范圍為62～72，在8∶00—10∶00最為舒適(58～70)，然后舒適度指數(shù)隨時(shí)間先增加后降低最后又稍稍增加，舒適度指數(shù)集中在71～72之間(較舒適)。青海云杉林內(nèi)的人體感覺(jué)在最舒適和偏暖較舒適的范圍，說(shuō)明即使在炎熱的夏季，兔兒坑青海云杉林的舒適度也是非常適宜的，幾乎沒(méi)有高溫悶熱的不適感?；矣芰?、油松林和松濤廣場(chǎng)這3個(gè)監(jiān)測(cè)點(diǎn)的舒適度指數(shù)的變化情況基本一致，舒適度指數(shù)隨時(shí)間先增加后減少，人體的舒適度由偏暖較舒適(70～75)逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)槠珶岵皇孢m(75～79)，其中，油松林的12∶00—18∶00(79～82)，灰榆林的10∶00—16∶00(79～81)，松濤廣場(chǎng)的12∶00和16∶00(70～80)這些時(shí)間段為炎熱很不舒適(79～85)。說(shuō)明即使在森林公園內(nèi)，夏日的高溫環(huán)境也依然存在。銀川市的舒適度指數(shù)范圍為92～102，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)酷熱極不舒適的指數(shù)(85)，說(shuō)明銀川市的高溫環(huán)境難以忍受，遠(yuǎn)超出人體的舒適度范圍。通過(guò)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，即使森林公園內(nèi)部分地點(diǎn)和部分時(shí)間段的氣候環(huán)境會(huì)處于炎熱很不舒適的狀態(tài)，但仍然要優(yōu)于銀川的城市氣候環(huán)境(酷熱、極不舒適)，更何況森林公園內(nèi)的其它時(shí)間段都處于最舒適及較舒適的狀態(tài)。

表4 人體舒適度指數(shù)范圍與等級(jí)

8月，森林公園內(nèi)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的舒適度偶爾會(huì)出現(xiàn)“偏熱不舒適”的狀態(tài)(油松林的14∶00—18∶00)，其余都是處于最舒適或者偏暖較舒適的狀態(tài)，而銀川市是處于偏熱不舒適和炎熱很不舒適的狀態(tài)，人體在森林公園內(nèi)的舒適感會(huì)更好。

9月，青海云杉林的舒適度指數(shù)范圍為53～71，此時(shí)由于較高的海拔及較為密集的林分，人體感覺(jué)從偏涼較舒適到最舒適到偏涼較舒適，在10∶00前和16∶00后，人體會(huì)感覺(jué)到比較涼爽，中午的時(shí)間段內(nèi)感覺(jué)最為舒適。油松林(62～69)和灰榆林(64～68)測(cè)量時(shí)間段內(nèi)的人體感覺(jué)均為最舒適狀態(tài)。松濤廣場(chǎng)的舒適度指數(shù)為64～71，人體感覺(jué)僅在12∶00左右處于偏暖較舒適狀態(tài)，其余均為最舒適狀態(tài)。

7—9月，森林公園內(nèi)各樣點(diǎn)的環(huán)境舒適度在大多時(shí)間段內(nèi)都處于“最舒適”和“偏暖、較舒適”狀態(tài)，只有油松林16∶00左右處于“偏熱、不舒適”狀態(tài)。而銀川市處于“炎熱、很不舒適”和“酷熱、極不舒適”狀態(tài)。7—9月，森林公園內(nèi)的環(huán)境舒適度遠(yuǎn)優(yōu)于銀川市，更適合人群的出行活動(dòng)(圖1)。

圖1 7—9月氣候環(huán)境舒適度指數(shù)變化趨勢(shì)圖

3.2 聲環(huán)境舒適度時(shí)空分異

灰榆林、油松林、青海云杉林噪音隨時(shí)間變化均不明顯，在40～50 dB浮動(dòng)，噪音基本不會(huì)影響人體的休息和睡眠，聲環(huán)境狀況良好。松濤廣場(chǎng)的噪音隨時(shí)間先增大后減小，在12∶00左右達(dá)到最大值，并且10∶00—16∶00的噪音在50～60 dB之間。但松濤廣場(chǎng)的噪音值整體仍處于較舒適的范圍，不會(huì)引起人體的不適。

銀川市的噪音整體最高，但銀川市監(jiān)測(cè)點(diǎn)處的噪音除個(gè)別時(shí)間段(12∶00和18∶00左右)的噪音值高于70 dB，會(huì)使人覺(jué)得較不舒適(干擾談話，影響工作效率)外，其余時(shí)間段的噪音也均小于70 dB。

3.3 空氣潔凈度時(shí)空分異

7—9月，森林公園內(nèi)和銀川市各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的PM 2.5濃度均小于國(guó)家污染物濃度二級(jí)限值(75 μg·m-3)，空氣狀況良好。PM 10濃度的變化趨勢(shì)與PM 2.5顯著正相關(guān)，這與李廣德等[19]的研究結(jié)果一致，依國(guó)家環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)技術(shù)規(guī)定，得到各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)(AQI)。7—9月，森林公園內(nèi)與銀川市各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的環(huán)境空氣質(zhì)量均為優(yōu)良狀態(tài)(0～100)，一般不會(huì)引起人體不適。

3.4 環(huán)境整體舒適度時(shí)空分異

考慮到氣候環(huán)境舒適度、聲環(huán)境舒適度、空氣潔凈度對(duì)環(huán)境整體舒適度的影響及便于舒適時(shí)間段的劃分，對(duì)評(píng)價(jià)目標(biāo)指數(shù)賦予相應(yīng)的值(表3、表4)，并規(guī)定，3個(gè)指數(shù)之和(S)處于不同的范圍，環(huán)境整體舒適度不同：0≤S≤2時(shí)為舒適；3≤S≤4時(shí)為較舒適；5≤S≤6時(shí)為不舒適；S≥7時(shí)為極不舒適。

7—9月各監(jiān)測(cè)點(diǎn)氣候環(huán)境舒適度、聲環(huán)境舒適度、空氣潔凈度及3指數(shù)和隨時(shí)間分布情況見(jiàn)表5。由表5可知，青海云杉林在白天范圍內(nèi)均處于舒適范圍；油松林在8∶00左右舒適，其余時(shí)間段較舒適；灰榆林在16∶00左右較舒適，其余時(shí)間段舒適；松濤廣場(chǎng)在8∶00和18∶00左右舒適，其余時(shí)間段較舒適；而銀川市在12∶00—14∶00為極不舒適，其余時(shí)間段也均處于不舒適的范圍。這表明，在7—9月的白天時(shí)間段，森林公園內(nèi)各樣點(diǎn)的整體舒適度為舒適或較舒適狀態(tài)，而銀川市為不舒適或極不舒適。而森林公園和銀川市的AQI相差不大，即本研究中導(dǎo)致森林和城市環(huán)境舒適度差異性的主要原因在于聲環(huán)境和氣候環(huán)境。

表5 7—9月各監(jiān)測(cè)點(diǎn)氣候環(huán)境舒適度、聲環(huán)境舒適度、空氣潔凈度等級(jí)及3個(gè)指數(shù)之和

根據(jù)環(huán)境整體舒適度的分析結(jié)果，建議7—9月高溫環(huán)境下，城市居民可前往森林公園進(jìn)行避暑游憩，其中8∶00—18∶00的青海云杉林，8∶00左右的油松林、灰榆林及松濤廣場(chǎng)環(huán)境為“舒適”，均最適宜開(kāi)展森林康養(yǎng)游憩活動(dòng)。10∶00—18∶00的油松林、灰榆林及松濤廣場(chǎng)環(huán)境為“較舒適”，也可進(jìn)行康養(yǎng)活動(dòng)，但要注意適當(dāng)?shù)谋苁罘雷o(hù)。測(cè)量時(shí)間段內(nèi)的銀川市環(huán)境為“不舒適”或“極不舒適”，不適宜出行，更不適宜活動(dòng)。

4 結(jié)論與討論

蘇峪口國(guó)家森林公園內(nèi)不同地點(diǎn)的空氣潔凈程度和環(huán)境舒適程度存在一定的時(shí)空分異，但整體環(huán)境依然優(yōu)于銀川市。高溫環(huán)境下，具有優(yōu)良的空氣質(zhì)量、適宜的聲環(huán)境以及相對(duì)較為舒適的氣候環(huán)境的蘇峪口國(guó)家森林公園無(wú)疑具有良好的適游性，潔凈的空氣以及舒適的環(huán)境也更有利于人體的健康。

7—9月，森林公園內(nèi)和銀川市各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的PM 2.5濃度均小于國(guó)家污染物濃度二級(jí)限值(75 μg·m-3)，空氣狀況良好。灰榆林、油松林、青海云杉林的聲環(huán)境全天均處于優(yōu)良狀態(tài)；松濤廣場(chǎng)10∶00—16∶00的噪音值會(huì)超出50 dB，干擾休息；銀川市的噪音在上下班高峰期會(huì)超過(guò)70 dB，影響工作。7—9月，森林公園內(nèi)各監(jiān)測(cè)點(diǎn)的氣候環(huán)境舒適度偶爾會(huì)出現(xiàn)“偏熱、不舒適(75～79)”的狀態(tài)(油松林的14∶00—18∶00)，其余均處于“最舒適(58～70)”或“偏暖、較舒適(70～75)”的狀態(tài)，而銀川市是處于“炎熱、很不舒適(79～85)”和“酷熱、極不舒適(85以上)”的狀態(tài)，人體在森林公園內(nèi)的舒適感會(huì)更優(yōu)良。森林公園內(nèi)各樣點(diǎn)的整體舒適度為“舒適(0≤S≤2)”或“較舒適(3≤S≤4)”狀態(tài)，而銀川市為“不舒適(5≤S≤6)”或“極不舒適(S≥7)”。

森林環(huán)境的整體舒適度受到多因子的影響，本研究盡管綜合考慮了空氣潔凈度和環(huán)境舒適度(包括聲環(huán)境和氣候環(huán)境)，但仍未能全面綜合各種因子。此外，本研究用層次分析法來(lái)進(jìn)行整體環(huán)境舒適度的評(píng)估，對(duì)每一具體指標(biāo)采用了前人研究的分析方法，但其實(shí)采用的分析方法的不同會(huì)導(dǎo)致結(jié)果存在一定的差異。就氣候環(huán)境舒適度而言，有溫濕指數(shù)、風(fēng)寒指數(shù)、著衣指數(shù)、體感溫度模型、綜合舒適度指標(biāo)等評(píng)價(jià)分析方法?？紤]到指數(shù)計(jì)算方法與時(shí)更新及本研究目標(biāo)之一為服務(wù)于森林康養(yǎng)規(guī)劃，本研究選用了2017年《貴州省森林康養(yǎng)基地規(guī)劃技術(shù)規(guī)程》中所推薦的人體舒適度指數(shù)計(jì)算方法來(lái)表征。

本研究著眼于7—9月白天(8∶00—18∶00)的研究，盡管選取了森林旅游旺季人為活動(dòng)較為集中和頻繁的時(shí)間段來(lái)進(jìn)行森林環(huán)境整體舒適度的研究，較為貼合實(shí)際需求，但缺乏長(zhǎng)期的指標(biāo)監(jiān)測(cè)和更為深入的規(guī)律發(fā)現(xiàn)。若要考慮分析森林公園不同地點(diǎn)整體環(huán)境舒適度的年際變化及其規(guī)律，則可以進(jìn)行全年不同季節(jié)整體環(huán)境舒適度的監(jiān)測(cè)與評(píng)價(jià)。此外，本研究?jī)H進(jìn)行空氣潔凈度和環(huán)境舒適度2個(gè)最為基本的森林康健因素的研究，如果想要更為清晰明了地闡釋蘇峪口國(guó)家森林公園的適游度及對(duì)人體的康健作用，還需要對(duì)其他康建指標(biāo)進(jìn)行監(jiān)測(cè)分析。