李伯惠 張靖 趙琪茉 劉睿 張貽龍

摘? ? 要：城市綠地提供了噪聲消除、雨后排水、娛樂(lè)和文化服務(wù)等諸多生態(tài)和社會(huì)價(jià)值，但也給城市居民生活帶來(lái)了花粉污染、飛毛飛絮和氣味污染等負(fù)面影響。筆者以‘高分1號(hào)遙感影像為數(shù)據(jù)源，采用面向?qū)ο蟮膱D像分類(lèi)技術(shù)，在獲得大連市城市綠地分布圖的基礎(chǔ)上，使用致敏指數(shù)和人口暴露指數(shù)分別計(jì)算大連市植源型污染分布圖與污染人口暴露度。結(jié)果表明：大連市城市建筑物密集區(qū)致敏指數(shù)值相對(duì)較低，區(qū)域內(nèi)綠地面積分布不均勻是造成植源型污染致敏指數(shù)分布不均的主要原因;污染暴露度與人口居住密度有關(guān)，人口居住密度越高則造成各區(qū)居民污染暴露越高。

關(guān)鍵詞：植源型污染;致敏指數(shù);人口暴露度;城市綠地;大連市

中圖分類(lèi)號(hào)：X821? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? ? ? ? ? ?DOI 編碼：10.3969/j.issn.1006-6500.2019.09.016

Abstract：? Urban green space provides many ecosystem services such as noise elimination， drainage after rain， entertainment and cultural services， but it also brings some negative ecological effects such as pollen sensitization， catkins and odor pollution. In this paper， taking remote sensing imageries of 'GF-1' as data source， object-oriented image classification technology was adopted to digitalize the urban green space distribution map of Dalian. The plant-source pollution distribution map and the exposure degree of polluted population map were calculated by allergenicity index and population exposure index respectively. The conclusions were as follows： The allergenicity index in urban building-intensive areas of Dalian was relatively low， and the uneven distribution of green space was the main reason for the distribution of plant-source pollution; the pollution exposure was related to the population density， and the higher the density， the higher the pollution exposure of residents in each urban district.

Key words： plant source pollution; allergenicity index; population exposure; urban green space; Dalian

城市是以人為中心的“社會(huì)-經(jīng)濟(jì)-自然”復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)[1]，是一個(gè)高度復(fù)合的人工生態(tài)系統(tǒng)，其不僅具有自然生態(tài)系統(tǒng)的物理屬性、生態(tài)屬性，更包含社會(huì)屬性和經(jīng)濟(jì)屬性。然而，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展與人口增長(zhǎng)，城市建成區(qū)面積不斷擴(kuò)張，城市周邊的綠地、農(nóng)田和濕地等自然景觀(guān)逐漸被瀝青和混凝土等不透水地面和人工建筑所取代[2]，加劇城市熱島、灰霾、雨洪雨污及水體富營(yíng)養(yǎng)化等生態(tài)環(huán)境問(wèn)題，影響城市生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)和人居環(huán)境[3]。在此背景下，人們關(guān)注的焦點(diǎn)逐漸從關(guān)注經(jīng)濟(jì)發(fā)展轉(zhuǎn)移到關(guān)注城市的生態(tài)作用[4-5]。作為城市綠色景觀(guān)，公共綠地、森林、行道樹(shù)、濕地等的生態(tài)作用受到學(xué)者和城市管理人員的關(guān)注。城市綠地提供空氣過(guò)濾、微氣候調(diào)節(jié)、噪聲消除、雨后排水、污水處理等生態(tài)價(jià)值，以及休憩、娛樂(lè)和文化服務(wù)等社會(huì)價(jià)值，這些功能對(duì)城市居民人居環(huán)境的提升有重大影響。

盡管城市綠地是城市中珍貴的公共綠色空間，但部分植物卻作為過(guò)敏原威脅著人們的健康[6]。植物體的分泌物、附著物（毛、絮和刺等）給人們的日常生活帶來(lái)不便，或?qū)θ梭w健康產(chǎn)生危害的現(xiàn)象被稱(chēng)作植源型污染[7]，包括花粉污染、飛毛飛絮污染和氣味污染等[8]。致敏植物的花粉飄散于空氣中引起人群過(guò)敏反應(yīng)，楊樹(shù)、柳樹(shù)的飛絮和懸鈴木果實(shí)散開(kāi)后的飛毛進(jìn)入人的眼睛、鼻孔，引起易感人群鼻炎、咽炎、支氣管炎等呼吸道疾病和皮膚過(guò)敏等問(wèn)題，威脅城市居民的健康[9-11]。

因此，本研究選取遼寧省大連市作為典型的研究區(qū)，遼寧省采用遙感和地理信息系統(tǒng)技術(shù)相結(jié)合的手段，調(diào)查大連市城市森林建設(shè)過(guò)程中植源型污染植物，通過(guò)致敏植物分布格局和物候特征研究，結(jié)合地理信息系統(tǒng)空間分析和制圖功能，直觀(guān)表現(xiàn)大連城市森林植源型污染的分布情況，以期為提高大連市城市人居環(huán)境提供數(shù)據(jù)支持。

1 研究?jī)?nèi)容和方法

1.1 城市綠地遙感解譯與致敏植物種類(lèi)調(diào)查

以2018年‘高分1號(hào)影像為數(shù)據(jù)源，采用面向?qū)ο蟮膱D像分類(lèi)技術(shù)對(duì)遼寧省大連市城市綠地進(jìn)行解譯，結(jié)合實(shí)地驗(yàn)證，獲得遼寧省大連市城市植物分布圖。致敏植物的識(shí)別采用實(shí)地踏勘和百度街景的形式，對(duì)大連市四區(qū) （甘井子、沙河口、西崗區(qū)和中山區(qū)）內(nèi)植物種類(lèi)和數(shù)量分布較大的公園、校園、廣場(chǎng)、居住小區(qū)、單位場(chǎng)院、道路等進(jìn)行植物類(lèi)型調(diào)查，明確了大連市城區(qū)內(nèi)植物的種類(lèi)結(jié)構(gòu)（僅調(diào)查喬木和灌木類(lèi)的致敏植物），并查閱文獻(xiàn)確定大連市致敏植物的物候特征[8， 12-13]。

1.2 城市綠地致敏指數(shù)

2 結(jié)果與分析

2.1 城市綠地遙感解譯與致敏植物種類(lèi)調(diào)查結(jié)果

通過(guò)遙感解譯，遼寧省大連市沙河口區(qū)、甘井子區(qū)、中山區(qū)和西崗區(qū)城市綠地面積分別為1 543，13 486，2 697和1 070 hm2，所占面積比率分別為36.9%，37.2%，55.7%和40.3%。

調(diào)查發(fā)現(xiàn)，大連城區(qū)內(nèi)共有致敏植物17科24屬58種（表1），其中裸子植物4科6屬16種，被子植物13科18屬42種?；ǚ壑旅舻膯棠?6種、灌木11種，飛毛飛絮致敏11種。

從其空間分布來(lái)看，在公園和廣場(chǎng)綠地中花粉致敏植物種數(shù)最為多樣。如針葉樹(shù)種有雪松、側(cè)柏、油松、黑松、白皮松、水杉;落葉喬木有銀杏、槐樹(shù)、光葉櫸、紫花泡桐、構(gòu)樹(shù);各類(lèi)花木有西府海棠、日本櫻花、迎春、連翹、丁香、榆葉梅、黃刺玫、木槿;綠籬植物有大葉黃楊、檜柏、紫葉小檗、鼠李、紫葉李、紅楓、連翹、忍冬等。住宅小區(qū)的植物致敏植物種數(shù)較少。其中，灌木類(lèi)有大葉黃楊、紫葉小檗、東北連翹、金葉女貞、丁香、鋪地柏等;喬木類(lèi)有紫葉李、青扦、白扦、光葉櫸、色木槭等，而城市行道樹(shù)多以飛毛飛絮致敏，如法桐、三球懸柃木、楊樹(shù)、垂柳、旱柳等。

植物致敏原從時(shí)間分布上看，花粉致敏植物的花期集中在春秋兩季：3月下旬到4月下旬，以致敏性較弱氣傳花粉為主;8月末至9月末，以強(qiáng)致敏性的草本植物花粉居多[11]。飛毛飛絮污染主要集中在春季：4月中下旬，楊柳科植物果實(shí)開(kāi)裂、絮四處飛揚(yáng);4月下旬至5月上旬，懸鈴木發(fā)芽、老果脫落，果球炸裂，在果毛脫落的同時(shí)，新生的雄花序也會(huì)散落一定量的花粉。

2.2 大連市植源型污染分布

大連市植源型污染致敏指數(shù)分布如圖1所示，該指數(shù)較高的地區(qū)集中在大連市甘井子區(qū)、西崗區(qū)和中山區(qū)南部山地森林區(qū)，而在各區(qū)城市建筑物密集區(qū)致敏指數(shù)卻相對(duì)較低;從各區(qū)的致敏指數(shù)平均值來(lái)看，中山區(qū)的致敏指數(shù)最高（0.69），甘井子區(qū)次之（0.68），西崗區(qū)和沙河口區(qū)分別排在第3、4位（分別為0.63和0.56）。各區(qū)城市綠地面積占其行政區(qū)面積的51.43%，37.08%，39.81%和36.83%，區(qū)域內(nèi)城市綠地面積的分布不均勻是造成污染致敏指數(shù)呈不均勻分布狀態(tài)的主要原因，且綠地面積比例與致敏指數(shù)的相關(guān)系數(shù)為0.901（P<0.01）。

2.3 大連市城市居民植源型污染暴露度分析

大連市人口密度圖如圖2a所示。其中，春柳街道人口密度最高（253.7人·hm-2）、中山公園和馬欄等5個(gè)街道人口密度次之（在200～250人·hm-2之間），而南關(guān)嶺和凌水等9個(gè)街道人口密度最少（小于50人·hm-2）。植源型污染分布僅反應(yīng)潛在的暴露風(fēng)險(xiǎn)，并不意味著值越高風(fēng)險(xiǎn)就越高。因此，通過(guò)人口加權(quán)的暴露指數(shù)可以計(jì)算出大連市城市居民植源型污染人口暴露情況。人口居住密度不同造成各區(qū)居民污染暴露程度不同（圖2a），統(tǒng)計(jì)分析表明兩者的相關(guān)系數(shù)為0.966（P<0.01）。從各區(qū)平均污染人口暴露度來(lái)看：沙河口區(qū)（2.95）>西崗區(qū)（2.07）>中山區(qū)（1.26）>甘井子區(qū)（0.65）;從污染暴露度空間分布來(lái)看（圖2b），居民暴露度較高的區(qū)域在甘井子區(qū)與沙河口區(qū)交界的區(qū)域，包括：春柳街道、中山公園街道、周水子街道等7個(gè)街道，其暴露度范圍在3.5～5.0之間;而西崗區(qū)的大部分區(qū)域、中山區(qū)的西部、沙河口區(qū)的南部居民暴露度相對(duì)較低（為1.5～3.5之間），包括興華街道、葵英街道、黑石礁街道等20個(gè)街道;而中山區(qū)的東部和甘井子區(qū)除中心區(qū)域外的大部分區(qū)域其暴露度均較低（<1.5），含泉水街道、桃源街道、海軍廣場(chǎng)街道等11個(gè)街道。

3 結(jié)論與討論

本研究以‘高分1號(hào)影像為數(shù)據(jù)源，采用致敏指數(shù)和人口暴露指數(shù)分別計(jì)算了遼寧省大連市植源型污染致敏指數(shù)分布圖與污染人口暴露度。調(diào)查發(fā)現(xiàn)大連市公園、廣場(chǎng)綠地中以花粉致敏植物為主，而城市行道樹(shù)多以飛毛飛絮致敏。城市中致敏指數(shù)較高區(qū)域主要集中在大連市南部山地森林區(qū)，而在城市建筑物密集區(qū)該指數(shù)相對(duì)較低，區(qū)域內(nèi)城市綠地面積的分布不均勻是造成該指數(shù)異質(zhì)性分布的主要原因。人口居住密度造成各區(qū)居民污染暴露不同，居民暴露度較高的區(qū)域在甘井子區(qū)與沙河口區(qū)交界處。

隨著居民對(duì)城市人居環(huán)境的持續(xù)追求，城市綠地建設(shè)已成為宜居城市的重要標(biāo)志之一。在城市綠地建設(shè)和更新過(guò)程中，植物種類(lèi)的選擇除考慮城市景觀(guān)需要外，應(yīng)從品種選擇和育種方面（如少毛品種和雄性無(wú)性系）減少植物對(duì)居民健康的不利影響;對(duì)城市中已有的致敏性植物，可以通過(guò)修剪、水肥管理或采取化學(xué)藥劑防治等措施，減少現(xiàn)有樹(shù)木的開(kāi)花數(shù)量（如懸鈴木）。通過(guò)科學(xué)合理的措施避免植源型污染的發(fā)生，而不是抹殺綠色植物的有益功能，從而保證城市森林的健康發(fā)展。

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