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人體具有一定的康養(yǎng)作用[1]。正是基于對森林的認知以及現(xiàn)代社會中人類面臨的種種壓力和各種健康問題，德、日、韓等國家率先意識到引導(dǎo)人們“回歸自然、走進森林”將有利于身心健康，從而促進人類的可持續(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]。國內(nèi)外均有學(xué)者分別進行過空氣潔凈程度[4-5]、氣候舒適度[6-8]、聲環(huán)境優(yōu)劣[9-10]的研究與評價，但是對森林進行空氣潔凈度和環(huán)境舒適度評價的較少。本研究選取蘇峪口國家森林公園作為研究對象，同時引入銀川市這一城市環(huán)境作為對照，探究高溫季節(jié)(7—9月)白天人為活動時間(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空差異，并依照對各指標(biāo)的分級、賦值進行環(huán)境整體舒適度的評價。此研究不僅可以更好地指導(dǎo)人們進行休閑康養(yǎng)活動，為康養(yǎng)旅游的規(guī)劃設(shè)計提供參考；同時也為森林康養(yǎng)功能評價指標(biāo)體系的建立提供借鑒。

1 研究區(qū)概況

蘇峪口國家森林公園是生態(tài)型森林公園，位于賀蘭山國家級自然保護區(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70%，擁有各種野生動植物資源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 ℃。

蘇峪口國家森林公園的黃金旅游季節(jié)為5—10月[11]，且游客游玩時間集中于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384.26萬人·年-1，現(xiàn)在的客流量遠小于生態(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。空氣中的顆粒物污染是國內(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，環(huán)境的舒適度又包含了聲環(huán)境和氣候環(huán)境2個方面。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需借助任何消寒避暑措施就能保證生理過程正常進行的氣候條件[14-15]。氣候條件越適宜，人體感覺越舒適。

基于此，本研究選取2個層次(空氣潔凈度和環(huán)境舒適度)、3個目標(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個指標(biāo)(PM 2.5濃度、PM 10濃度、噪聲、溫度、相對濕度、風(fēng)速)進行休閑康養(yǎng)活動適宜程度的評價(表1)。

表1 休閑康養(yǎng)活動適宜程度評價指標(biāo)

2.2 測定地點

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行監(jiān)測(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作為森林公園內(nèi)的對照，同時選擇銀川市火車站廣場作為城市參照點(表2)。

表2 監(jiān)測地點特征

表2(續(xù))

2.3 實驗數(shù)據(jù)獲取

7—9月具有優(yōu)良氣候環(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(白天人為活動的時間)進行實測與評價，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。實驗從2017年7—9月，每月選取3 d(典型天氣，晴天或者多云)，每個地點進行3次重復(fù)監(jiān)測。監(jiān)測時間為8∶00—18∶00，每2 h測定1次，每次測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)過數(shù)據(jù)篩選，使用Excel對各樣地各個時間段的監(jiān)測數(shù)據(jù)進行計算。使用PM 2.5和PM 10濃度，進行空氣潔凈度的計算與評定[16-17]；使用噪聲值來評價聲環(huán)境的舒適度(表3)；本研究采用人體舒適度(公式1)，通過監(jiān)測到的溫度、相對濕度和風(fēng)速進行氣候環(huán)境舒適度的評價[18]，分級標(biāo)準見表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、空氣潔凈度分級及相關(guān)信息

3 結(jié)果與分析

3.1 氣候環(huán)境舒適度時空分異

氣候環(huán)境會顯著影響人體的舒適度，本研究進行森林公園內(nèi)外氣候環(huán)境舒適度的實測與分析，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)的人體感覺在最舒適和偏暖較舒適的范圍，說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，幾乎沒有高溫悶熱的不適感。灰榆林、油松林和松濤廣場這3個監(jiān)測點的舒適度指數(shù)的變化情況基本一致，舒適度指數(shù)隨時間先增加后減少，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)，松濤廣場的12∶00和16∶00(70～80)這些時間段為炎熱很不舒適(79～85)。說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，遠遠超過酷熱極不舒適的指數(shù)(85)，說明銀川市的高溫環(huán)境難以忍受，遠超出人體的舒適度范圍。通過對比發(fā)現(xiàn)，即使森林公園內(nèi)部分地點和部分時間段的氣候環(huán)境會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

8月，森林公園內(nèi)各監(jiān)測點的舒適度偶爾會出現(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)的舒適感會更好。

9月，青海云杉林的舒適度指數(shù)范圍為53～71，此時由于較高的海拔及較為密集的林分，人體感覺從偏涼較舒適到最舒適到偏涼較舒適，在10∶00前和16∶00后，人體會感覺到比較涼爽，中午的時間段內(nèi)感覺最為舒適。油松林(62～69)和灰榆林(64～68)測量時間段內(nèi)的人體感覺均為最舒適狀態(tài)。松濤廣場的舒適度指數(shù)為64～71，人體感覺僅在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)各樣點的環(huán)境舒適度在大多時間段內(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)境舒適度遠優(yōu)于銀川市，更適合人群的出行活動(圖1)。

圖1 7—9月氣候環(huán)境舒適度指數(shù)變化趨勢圖

3.2 聲環(huán)境舒適度時空分異

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

銀川市的噪音整體最高，但銀川市監(jiān)測點處的噪音除個別時間段(12∶00和18∶00左右)的噪音值高于70 dB，會使人覺得較不舒適(干擾談話，影響工作效率)外，其余時間段的噪音也均小于70 dB。

3.3 空氣潔凈度時空分異

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

3.4 環(huán)境整體舒適度時空分異

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

7—9月各監(jiān)測點氣候環(huán)境舒適度、聲環(huán)境舒適度、空氣潔凈度及3指數(shù)和隨時間分布情況見表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，其余時間段較舒適；灰榆林在16∶00左右較舒適，其余時間段舒適；松濤廣場在8∶00和18∶00左右舒適，其余時間段較舒適；而銀川市在12∶00—14∶00為極不舒適，其余時間段也均處于不舒適的范圍。這表明，在7—9月的白天時間段，森林公園內(nèi)各樣點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)測點氣候環(huán)境舒適度、聲環(huán)境舒適度、空氣潔凈度等級及3個指數(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、灰榆林及松濤廣場環(huán)境為“舒適”，均最適宜開展森林康養(yǎng)游憩活動。10∶00—18∶00的油松林、灰榆林及松濤廣場環(huán)境為“較舒適”，也可進行康養(yǎng)活動，但要注意適當(dāng)?shù)谋苁罘雷o。測量時間段內(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。

4 結(jié)論與討論

蘇峪口國家森林公園內(nèi)不同地點的空氣潔凈程度和環(huán)境舒適程度存在一定的時空分異，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)境以及相對較為舒適的氣候環(huán)境的蘇峪口國家森林公園無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)測點的PM 2.5濃度均小于國家污染物濃度二級限值(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10∶00—16∶00的噪音值會超出50 dB，干擾休息；銀川市的噪音在上下班高峰期會超過70 dB，影響工作。7—9月，森林公園內(nèi)各監(jiān)測點的氣候環(huán)境舒適度偶爾會出現(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)的舒適感會更優(yōu)良。森林公園內(nèi)各樣點的整體舒適度為“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進行整體環(huán)境舒適度的評估，對每一具體指標(biāo)采用了前人研究的分析方法，但其實采用的分析方法的不同會導(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)等評價分析方法?？紤]到指數(shù)計算方法與時更新及本研究目標(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)計算方法來表征。

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較為集中和頻繁的時間段來進行森林環(huán)境整體舒適度的研究，較為貼合實際需求，但缺乏長期的指標(biāo)監(jiān)測和更為深入的規(guī)律發(fā)現(xiàn)。若要考慮分析森林公園不同地點整體環(huán)境舒適度的年際變化及其規(guī)律，則可以進行全年不同季節(jié)整體環(huán)境舒適度的監(jiān)測與評價。此外，本研究僅進行空氣潔凈度和環(huán)境舒適度2個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家森林公園的適游度及對人體的康健作用，還需要對其他康建指標(biāo)進行監(jiān)測分析。