近年来中国臭氧（O3）污染问题日益突出，近地面高浓度臭氧已成为影响城市空气质量的主要污染气体［1］。高浓度臭氧会对人类健康及生态环境造成危害，如刺激鼻黏膜、呼吸道、视觉神经、损害中枢神经系统［2-5］，以及破坏植物形态，影响植物生理生化功能和生长发育状态等。目前，关于臭氧的研究主要集中在前体物、气象因子、典型天气等影响因素与其的关系，浓度的监测，预测模型的建立，对植物单体及农作物产量的影响等方面。城市森林既是植物生长的载体又是人们日常康养、休闲的重要场所［6］，进行林内不同垂直高度的康养活动以及建立不同高度的康养设施有利于人们更加科学合理地使用森林环境，因此对城市森林内不同垂直高度的臭氧浓度研究具有重要意义。但是，中国目前关于森林内臭氧的研究主要集中在森林背景地区，对城市森林内臭氧的研究还极为缺乏。此外，城市森林内植物有机挥发物［7-8］、太阳辐射强度［9］、气象因子［10］等在不同垂直高度的差异可能会引起林内臭氧浓度沿垂直梯度的变化。然而，现有研究还未见对城市森林内不同垂直高度臭氧浓度的研究。因此，本研究以雁荡山国家森林公园内杉木Cunninghamia lanceolata林为对象，研究春夏两季不同高度杉木林环境臭氧质量浓度变化规律，分析臭氧质量浓度与环境因子的关系，为科学开发和利用森林游憩环境，为人们合理选择游憩时间、空间提供理论依据。

1 研究区概况与研究方法

1.1 研究区概况

雁荡山国家森林公园位于浙江省温州市东北部海滨，属北雁荡山风景区范畴，距温州市区约58 km，东南临近乐清湾，西南与大龙湫雁湖景区相接，北接卓南乡。属中亚热带海洋性季风气候，园内地形较为平坦，四周崖壁陡峭，山谷、缓坡地带分布成片人工杉木林，有少量阔叶树分布，群落层次明显，有乔木、灌木和草本等。季节性降雨明显，春末5-6月为梅雨季节，阴雨连绵，雨量占全年的26%～28%，夏季7-9月受台风影响，多雷阵雨或大暴雨。

1.2 研究方法

1.2.1 样地选择 杉木林是温州地区较为典型的山地森林植被类型。温州雁荡山国家森林公园的杉木林是20世纪50～60年代营造的人工林，树龄相对一致，树高大致相同。

本次试验的样地面积约7 680.2 m2，林分郁闭度约0.70。杉木平均高度为12.36 m，平均胸径为11.6 cm；林下灌木主要有少量檵木Loropetalum chinense和杜鹃Rhododendron simsii等。按照人体高度H1（1.5 m），林冠层中部高度H2（6.0 m）和林冠冠层顶部H3（12.0 m）等3个高度设置观测点。

1.2.2 测定方法 每个监测高度选取正方形竹梯边线相交点观测，3个点分别位于东北角、西南角、东南角（图1）。臭氧质量浓度采用新西兰产的AeroQualSeries 500臭氧检测仪。该仪器测定范围为0～0.500 mg·kg-1。 0～0.100 mg·kg-1范围内精度＜0.008 mg·kg-1， 0.100～0.500 mg·kg-1范围内精度＜0.01 mg·kg-1；气象因子包括温度、相对湿度、露点温度、气压、平均风速等指标。采用美国产Kestrel 3500 Pocket Weather Meter便携风速气象测定仪，温度测定精度范围为-29～70℃，相对湿度测定精度范围为5%～95%，风速测定精度范围为0.6～40.0 m·s-1；光照强度采用中国台湾产TES-1332A光照仪，测定范围为0～2×105lx。

图1 杉木林内测量竹梯示意图Figure 1 Schematic diagram of measurement platform inCunninghamia lanceolataforest

北半球环境空气中高浓度臭氧污染事件多发生在春夏季节［11］，由中国环境监测总站提供的空气质量报告中，2017年5月及8月温州臭氧污染为首要污染，根据候温划分法结合监测期间当地气温，于2017年5月初、8月（即春夏两季）每月选取多云或晴的3 d，从9:00到次日9:00，对杉木林内3种高度，共9个观测点的臭氧质量浓度及气象因子进行昼夜24 h同步监测，隔2 h监测1次，各观测点安排2人读取和记录数据，每个观测点同一时段连续读取6次数据，每次读取待仪器稳定并间隔2 min。各观测点共获取臭氧质量浓度数值1 296个。

为科学比较杉木林环境内3种垂直高度空气质量，以中国环境保护部2012年修订的GB 3095-2012《环境空气质量标准》中臭氧质量浓度日最大8 h均值（指1 d中最大的连续8 h平均质量浓度的算术平均值）以及小时均值作为衡量标准。观测期间的温州市区臭氧质量浓度背景值数据由中国环境监测总站提供。

2 结果与分析

2.1 杉木林内不同高度臭氧质量浓度的总体特征

如图2所示：杉木林内各高度臭氧质量浓度最大8 h均值为75.40～116.35 μg·m-3。H1，H2和H3各高度差异显著（P＜0.05），其中H1臭氧质量浓度最低，H3最高。这可能是由于H3处于冠层上部边界，是与对流层大气交换最为强烈的区域，一方面外源环境臭氧垂直输送的前体物最先到达H3，导致其臭氧质量浓度最高；另一方面，冠层上部光照强度及紫外辐射最强，为臭氧的生成提供了有利条件；H2处于树冠中部，冠层中部为叶片相对集中区域，且植物气孔主要分布在叶片的上下表皮［12］，而气孔是臭氧进入植物体并发生毒害作用的主要通道［13］，所以在H2处叶片吸收部分臭氧，其质量浓度相对较低；H1由于处于距地面1.5 m处，臭氧通过H2和H3高度处植物的吸收，到达H1的通量最少。另外，臭氧与土壤的相互作用也在一定程度上降低了H1高度的臭氧质量浓度。

文章来源：《安全与环境学报》 网址: http://www.aqyhjxb.cn/qikandaodu/2020/1012/346.html

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