公路绿化带滞尘效应研究

生态环境学报 2015, 24(9): 1478-1485 Ecology and Environmental Sciences E-mail: editor@
基金项目：山西省科技攻关项目（20100311015）；山西省林业厅科技支撑项目（G09-47）；山西农业大学科技创新基金项目（201303）；山西农业大学引进人才科研启动经费
作者简介：王慧（1985年生），女，讲师，博士，研究方向为森林培育。

E-mail: birdpink@
*通信作者：郭晋平，教授，博士生导师。

E-mail: jinpguo@
收稿日期：2015-07-22
公路绿化带滞尘效应研究
王慧1
，郭晋平2
*，张芸香1
1. 山西农业大学林学院，山西 太谷 030801；
2. 山西农业大学城乡建设学院，山西 太谷 030801
摘要：道路交通扬尘不仅危害人体健康，而且会造成环境污染。

以山西省典型公路绿化带为研究对象，对不同公路绿化带进行分类，并选择粒径分别为150、106、75、53 μm 的黄土粉，模拟道路交通TSP ，采用喷粉机设置1、2、3、4 m·s -1的喷粉速度在路沿处设置人工喷粉，在路侧设置样带分0、2、5、10、15、20 m 距离梯度布设采样点进行尘源样品的采集，进行称重。

本文提出绿化带净滞尘率和梯度净化率的概念，研究不同粒径水平、不同瞬时风力条件以及不同类型绿化带对交通扬尘的阻滞吸收效应，最后基于显著影响因子和因子的互作采用逐步回归法拟合绿化带滞尘效应多元回归模型，分析绿化带滞尘效应与多种林带特征因子的关系。

结果表明，公路绿化带明显改变了道路TSP 扩散格局，对空气中的粉尘有显著的净化效应。

本实验条件下，在距道路5 m 范围内绿化带开始发挥效应，净滞尘效应均值达22.95%，随后TSP 净滞尘率降低，在20 m 净滞尘率均值为9.83%，但净化率均值达96.56%；不同粒径水平和瞬时风力条件下，绿化带的滞尘效应不同，TSP 粒径为53、75 μm 时，绿化带在5 m 的净滞尘率最高，分别为18.81%和38.09%，而粒径为106、150 μm 时，绿化带在15 m 的净滞尘率最高，分别为15.40%和24.94%，当瞬时风力为1 m·s -1时，净滞尘率在15 m 处最高，为16.50%，当瞬时风力分别为2、3、4 m·s -1时，净滞尘率均在5 m 处最高，分别为22.03%、28.69%、25.09%，均以高密度型绿化带（郁闭度≥0.55）效果较好；在近路基处栽植杨树（Populus L.）或槐树（Sophora japonica Linn.），且乔木种长势高大并伴有较密的灌草结构，能增强绿化带的滞尘效应。

关键词：公路绿化带；滞尘效应；林带特征因子 DOI: 10.16258/ki.1674-5906.2015.09.009
中图分类号：X173；X51 文献标志码：A 文章编号：1674-5906（2015）09-1478-08 引用格式：王慧，郭晋平，张芸香. 公路绿化带滞尘效应研究[J]. 生态环境学报, 2015, 24(9): 1478-1485.
WANG Hui, GUO Jinping, ZHANG Yunxiang. Dust-retaining Effects of Roadside Tree-belt on TSP Pollution of Roadside [J]. Ecology and Environmental Sciences, 2015, 24(9): 1478-1485.
道路上交通行驶中的车辆排放大量有害气体的同时，还会因机动车车辆遗撒、车轮车身携带泥块、沙尘；路面老化破损；机动车轮胎或其他零部件的老化和磨损；生物碎屑及残骸；道路施工和建筑施工扬尘等引起交通扬尘。

这些粉尘不仅会沉积在人的呼吸系统，危害人体健康，直接影响人们的生活质量，而且是光化学反应的催化剂，还会对云核的形成、太阳光及红外线的吸收、散射及气候变化等产生影响，引起地球气候变暖、酸雨形成等，此外交通营运扬尘中富含Fe 、Cr 、Cd 、Zn 、Cu 、Pb 等重金属颗粒（Ogunsola et al.，1994；Whiteley et al.，2003；Lu et al.，2008a ；Shi et al.，2008；王丹丹等，2012）是路域环境重金属污染等重大环境问题产生的根源。

公路绿化带可相对减少空气中的含尘量起到净化空气的目的，其滞尘功能是公路绿化带的主要生态环境效应之一。

众多学者常通过磁效应对交通扬尘中磁性颗粒物的研究分析粉尘的空间分布和植物的滞尘效应（Matzka et al.，1999；Moreno et al.，2003；Mahera et al.，2008；Lu et al.，2008b ；Wonnyon et al.，2009；Mitchell et al.，2009），也有通过比较不同树种的单叶表面形态测定其滞尘量的大小（柴一新等，2002；陈玮等，2003；冯朝阳等，2007；王会霞等，2010；李生宇等，2012；刘璐等，2013；王会霞等，2015），从而评价树木滞尘能力。

绿化带不同的结构类型决定了其不同的滞尘效应，据测定，由机动车产生的大气扬尘在经过路边绿化带的阻挡吸附后，浓度呈现出明显的下降趋势，其中靠近路边的10 m 内去除效果尤为显著（殷杉等，2007），以乔木为主的复层结构绿地能够最有效地
王慧等：公路绿化带滞尘效应研究 1479
增加单位绿地面积上的绿量，从而提高绿地的滞尘效益（张新献等，1997）。

本研究采用便携式喷粉机，选择不同结构类型公路绿化带为研究对象，通过设定不同的喷粉粒径及喷粉速度对典型路段绿化带进行喷粉作业，通过测定道路旁侧及不同距离梯度绿化带降尘量，研究公路绿化带对粉尘的净化效应。

1 研究对象和方法 1.1 研究对象概况 通过多年的绿化实践，加上以往公路绿化的成果，山西省主要公路绿化带形成了多种类型的结构类型，由于道路飘尘的特点，在距离道路20 m 处降尘量已经很少，故针对公路绿化林的滞尘效应研究中，绿化带结构类型划分未考虑林带宽度的因素，可分为4种类型，见表1。

1.
2 公路绿化带的典型路段选定及样带布设 根据现有公路绿化带结构特征类型，选定16条典型路段，在每个典型路段路侧的绿化带横向布设样带。

为保证代表性，要求典型路段远离居民区和工业污染源，路段长度大于200 m 。

此外，选择一段无绿化带或两年内新建幼林绿化带，长度大于50 m 的路段作为无绿化带对照路段。

垂直于道路分别设置3条样带设为重复，根据绿化带宽度确定样带宽度，使样带面积不少于400 m 2，同时保证样带内所包含的主要树种的株数不少于30株，各典型路段概况见表2。

对样带内树木进行每木检尺，测定主要树种高度，按株数比例计算
树种组成，采用标准地对角线上样点法测定郁闭度。

1.3 量化因子设定
本研究采用模拟试验的方法，在识别量化因子基础上，定量分析公路绿化带对灰尘自然飘散的格局影响。

道路灰尘的飘散不仅与机动车类型、车流量、车速等有关，而且与路面粉尘负荷、气候条件等有关。

本研究主要以喷粉粒径及喷粉速度两个因素作为量化因子，以不同的水平值进行模拟实验。

不同粒径的粉尘飘散规律不同，有研究表明，
叶面尘与地表粉尘的粒径主要集中于[10~50] μm 区间，[2.5~10]和[50~100] μm 区间的百分比次之，单
从粒径角度来看，叶面尘与地表灰尘主要成分为TSP （庞博等，2009）。

因此本试验分别选择过100目、150目、200目及270目筛的黄土粉（粒径分别为150、106、75、53 μm ），模拟道路交通TSP 。

风速、风向也是影响植株滞尘的重要因素。

通过山西高等级公路实地测定已知在高速、国道及省
道上车辆行驶过程中可致扬尘时的风速约为
1.2~
2.7 m·s -1，最大时瞬时风速可达
3.1 m·s -1，考虑
到本研究中试验路段走向不一致性，因此试验选择在晴朗无风或风速小于1 m·s -1的天气，采用华盛泰山-18AC 型背负式喷雾喷粉机（山东华盛农业药械股份有限公司）调节喷粉力度以及喷粉距离，使喷
表2 公路绿化带滞尘试验典型路段概况表
Table 2 Stand status of typical roadside tree-belt in Shanxi of dust-retaining
结构类型
典型路段
道路类型
林带走向
带宽/m
郁闭度
灌草结构
树种组成 I G108太谷段 国道 NS 40 0.33 裸地 杨 I G108晋中段 国道 NS 35 0.39 稀灌 杨 I G307交城段 国道 EW 15 0.44 裸地 杨 I S319太谷段 省道 EW 15 0.44 裸地 柳 II 大运高速清徐段 高速 NS 40 0.55 紧密灌木 杨 II
大运高速清徐段
高速 NS 40 0.60 紧密灌木 杨 II G108太谷段 国道 NS 15 0.73 紧密灌木 杨 II S320交城段 省道 EW 15 0.74 裸地 柳 II S319太谷段 省道 EW 30 0.76 裸地 槐 II 太长高速太谷段 高速 NS 30 0.82 稀灌 杨 III G108晋中段 国道 NS 40 0.37 紧密灌木 槐柳杨 III
大运高速交城段
高速 NS 20 0.40 裸地 槐柳杨 III S319太谷段 省道 NS 25 0.47 稀灌 槐杨松 IV S316清徐段 省道 EW 30 0.53 稀灌 柳杨 IV G307清徐段 国道 EW 30 0.68 稀灌 槐柳杨 IV G208清徐段
国道 NS 40 0.85 稀灌
槐柳杨
表1 公路绿化带结构类型及划分依据
Table 1 Roadside forest-belt structure types and the classification
类型名称 类型代码 绿化带特征
乔木层树种组成 郁闭度
纯林低密度型 Ⅰ 单树种
0.1~0.50
纯林高密度型 Ⅱ 0.51~1.0
混交林低密度型 Ⅲ 多树种 0.1~0.50 混交林高密度型 Ⅳ 0.51~1.0 树种组成按林学方法确定纯林与混交林的标准划分为单树种和多
树种
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粉机喷粉速度在路沿处分别为1、2、3、4 m·s -1，用称重并编号的干净塑料袋套在口径一致、直径为20 cm 的塑料桶上作为“尘源收集装置”，采用喷粉机进行喷粉作业，设置喷粉时间为20 min 。

本试验共计16组处理，重复3次，见表3。

1.4 尘源样品的采集与处理
试验于植物生长茂盛季的6─8月进行，大雨过后的当日或第二日分别在无绿化路段及绿化带路段的样带内，按离开路沿的距离设置距离梯度调查样点，距离梯度为0、2、5、10、15、20 m ，将尘源收集装置编号后放置在各调查样点收集大气降尘。

在实地测试的地点，在道路边缘架设2m 高的落灰架，采用喷粉机对林冠位置进行人工扬尘，在尘源降落后2 h 将收集尘源的塑料袋迅速密封编号于自封袋中带回实验室称重。

1.5 公路绿化带滞尘效应指标
以TSP 的净化率（Dust Purifying Rate ）表征绿化带的滞尘作用，净化率越大，表示该点对TSP 的净化效应越大，计算公式为：
100%s m
D s
M M P M −=
× （1） 式中，P D 是净化率，M s 是路基处单位面积降
尘质量（g·m -2）
，M m 是绿化带不同距离梯度上单位面积的降尘质量（g·m -2）。

为客观地反映绿化带对TSP 的净化效应，本文进而提出“绿化带净滞尘率（Net Purifying Rate of Tree-belt ）”和“梯度净化率（Gradient Purifying Rate ）”的概念。

绿化带的滞尘总量为无绿化带时随距离增加而自然降尘减少的TSP 质量与绿化带阻挡、吸收的TSP 质量之和。

因此，绿化带净滞尘率表示为绿化
带不同距离梯度上单位面积的净降尘质量（g·m -2）
，公式如下：
00
--(
-)100%s m s m N s s M M M M P M M =× （2）
式中：P N 是绿化带净滞尘率，M s 0是无绿化路
段路基处单位面积降尘质量（g·m -2）
，M m 0是无绿化路段不同距离梯度上单位面积的降尘质量（g·m -2）。

梯度净化率以单位距离上的TSP 减少量来表示，公式如下：
-1(-)/a r r R M M r = （3）
式中：R a 为梯度净化率，r 为距离点（m ），M r 为距公路距离为r 点梯度上的降尘质量（g·m -2），
M r -1为Mr 前一距离梯度的降尘质量（g·m -2）。

2 结果与分析
2.1 有无绿化带路段路旁TSP 飘散格局
便于比较分析，对所有绿化带和无绿化路段的典型路段样带内各距离梯度降尘量实测值，分别计算平均值和标准差置于图中，制成路旁TSP 扩散格局分析图，见图1。

由图1可知，自路基处绿化带即开始发挥显著
的滞尘效应，与无绿化带路段相比，降尘在距道路5 m 范围内呈较快的递减趋势，从距道路0 m 处234.51 g·m -2降至5 m 处91.11 g·m -2，平均降低143.39 g·m -2，对TSP 的净化率均值达61.10%，净滞尘率在2 m 处平均达到19.10%，在5 m 达到22.95%；在路旁5~15 m 范围内TSP 降低趋势减缓，平均降低69.44 g·m -2，对TSP 的净化率均值达90.67%，净滞尘率在10 m 处为19.93%，在15 m 为18.53%；在15~20 m 范围内，TSP 降低趋势更缓，平均降低13.31 g·m -2，净化率均值达96.56%，最高值可达100%，20 m 处净滞尘率为9.83%。

进一步对无绿化带路段和有绿化带路段各梯度上TSP 质量进行差异显著性t 检验，结果表明，两者之间在P <0.001水平上差异极显著。

绿化带对路旁TSP 污染有明显的防护效应。

2.2 不同结构类型绿化带的滞尘效应
对4种结构类型的绿化带典型路段样带各距离
n 绿化=768；n 无绿化=48
图1 有绿化带与无绿化带路段路旁TSP 飘散格局对比图 Fig. 1 Dispersion patterns of TSP with and without roadside tree-belt
表3 道路灰尘飘散试验方案 Table 3 Testing program of TSP spraying 项目
水平 分级 尘源粒径
1 2 3 4 150 μm 106 μm 75 μm 53 μm 喷粉力度
1 2 3 4
1 m·s -1
2 m·s -1
3 m·s -1
4 m·s -1
0501001502002503003500
5
1015
20
降尘量/(g ·m -2)
距离/m
无绿化路段
绿化路段
王慧等：公路绿化带滞尘效应研究 1481
梯度降尘量以及净滞尘率，计算平均值和标准差一并置于图中，制成不同结构类型绿化带路旁TSP 扩散格局分析图，见图2。

进一步采用LSD 法分析比较各结构类型绿化带梯度净化率差异性，结果见表4。

由图2和表4可知，在路旁2 m 处，高密度林带表现出较高的滞尘效应，其中高密度型纯林在2 m 处的净化率均值为42.79%，TSP 从235.68 g·m -2降为135.78 g·m -2，净滞尘率为12.98%，高密度混交林的TSP 从240.68 g·m -2降为140.02 g·m -2，TSP 净化率为41.73%，净滞尘率为23.96%；4种类型绿化带净滞尘率在5~10 m 处为最高，在路旁5 m 处，4种类型绿化带对TSP 的净化率均达到50%以上，纯林高密度绿化带与混交林高密度绿化带相比差异不显著（P =0.447），TSP 净化率均达到67%，TSP 分别降至77.20和77.10 g·m -2，净滞尘率分别为29.22%和29.72%，与其余两种类型绿化带差异显著（P <0.001），而低密度的混交林绿化带净化率为54.56%，从220.93 g·m -2降至5 m 处100.33 g·m -2，净滞尘率为16.40%，滞尘效果略高于净化率为51.52%、净滞尘率为13.37%的纯林绿化带（从
238.30 g·m -2降至115.58 g·m -2）
，差异显著（P <0.001）；路旁10和15 m 处，4种类型的绿化带表现差异显著（P <0.001），净化率、净滞尘率均表现为混交林高密度>纯林高密度型>混交林低密度型>纯林低密度；到20 m 处，不同结构类型的绿化带对TSP 的净化率均达到了90%以上，其中纯林高
密度绿化带与混交林高密度绿化带相比差异不显著（P =0.491），净化率分别为98.76%和98.56%，净滞尘率为11.16%和11.30%，TSP 分别为5.33和4.74 g·m -2，与其余两种类型绿化带差异显著（P <0.001），纯林低密度型、混交林低密度型绿化带20 m 处TSP 分别为14.04和10.48 g·m -2，净滞尘率为7.62%和8.64%。

2.3 不同粒径水平下绿化带的滞尘效应
对4种粒径水平下的绿化带典型路段样带内各距离梯度降尘量和净滞尘率，分别计算平均值和标准差置于图中，制成不同粒径水平下绿化带路旁TSP 扩散格局分析图，见图3。

进一步采用LSD 法分析比较各结构类型不同粒径水平的绿化带距离梯度净化率差异性，结果见表5。

由图3可以看出，粒径不同，TSP 飘散格局明显不同，在路肩处即表现出P <0.001水平的显著性差异。

综合所有绿化带净滞尘率，除粒径为53 μm 与粒径为106 μm 时差异不显著（P =0.307），其余各粒径水平两两之间绿化带净滞尘率在P <0.001水平差异显著。

在4种粒径水平下，公路绿化带均在2 m 至15 m 即表现出较高的滞尘效应，其中粒径为53 μm 时，绿化带净滞尘率在 5 m 处最高，为18.84%；粒径为75 μm 时，绿化带在5 m 处的净滞尘率最高，为38.09%；粒径为106 μm 时，绿化带净滞尘率在15m 处最高，为15.40%；粒径为150 μm 时，绿化带净滞尘率在15 m 处最高，为24.94%。

因此，TSP 粒径较小时（53、75 μm ），绿化带在2~5
n I =192；n II =288；n III =144；n IV =144
图2 不同结构类型绿化带路旁TSP 飘散格局对比图
Fig. 2 Dispersion patterns of TSP with different structures of roadside tree-belts
表4 不同结构类型绿化带滞尘梯度净化率多重比较
Table 4 TSP Gradient purifying rate with different structures of roadside tree-belts % 类型
距离/m
2
5
10
15
20
Ⅰ 28.94±4.33 Aa 51.52±5.82 Aa 68.67±5.30Aa 85.47±4.76Aa 93.62±3.15 Aa Ⅱ 42.79±5.58 Bb 67.38±6.78 Bb 81.79±6.45Bb 93.50±3.09Bb 98.76±1.48 Bb Ⅲ 30.75±3.31 Cc 54.56±3.88 Cc 71.970±4.14Cc 87.70±2.83Cc 95.56±1.39 Cc Ⅳ 41.73±6.54 Bd 67.87±8.05 Bb 83.97±8.01
Dd 94.88±3.96
Dd 98.56±1.50 Bb
同一列内数据后的不同大小写字母分别表示在0.01和0.05水平上差异显著（下同）；n I =192，n II =288，n III =144，n IV =144
0501001502002500
5
10
15
20
降尘量/(g ·m -2)
距离/m
ⅠⅡⅢ
Ⅳ
-10%
0%
10%20%30%40%50%05
1015
20
净滞尘率
距离/m
Ⅰ
ⅡⅢⅣ
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m 的滞尘效应较高，可能是由于TSP 粒径较小时较
易附着于近路边植物的枝叶表面或是悬浮于空气之中，而粒径较大时（106、150 μm ），绿化带在5~15 m 的滞尘效应较高。

由表5可以看出，在不同粒径水平下4种绿化带表现出明显不同的梯度净化率。

其中，粒径为53、75、106 μm 时，纯林高密度绿化带和混交林高密度绿化带差异不显著（P =0.753，0.081，0.246），此两种类型绿化带和其余两种皆在P <0.001水平差异显著；粒径为150 μm 时，4种类型绿化带在P <0.001水平差异显著。

2.4 不同喷粉力度水平绿化带的滞尘效应
对4种喷粉力度下的绿化带典型路段样带内各距离梯度降尘量和净滞尘率，分别计算平均值和标准差置于图中，制成不同喷粉力度水平下绿化带路旁TSP 扩散格局分析图，见图4。

进一步采用LSD
法分析比较各结构类型不同喷粉力度水平的绿化带梯度净化率差异性，结果见表6。

对不同喷粉力度水平下绿化带的净滞尘率作差异显著性t 检验，结合图3可以看出，当喷粉力度分别为1、2、3及4 m·s -1时，公路绿化带对不同的喷粉力度的TSP 净滞尘率在P <0.001水平差异显著。

当喷粉力度为1 m·s -1时，净滞尘率在15 m 处最高，为16.50%；当喷粉力度为2、3、4 m·s -1时，净滞尘率均在5 m 处最高，分别为22.03%、28.69%、25.09%；因此，不同的瞬时风力条件，滞尘效应不同。

由表6可知，而在不同的喷粉力度水平下，不同类型绿化带对TSP 的梯度净化率均表现为：低密度型绿化带分别与高密度型绿化带类型相比，差异显著（P <0.001），纯林低密度型绿化带、混交林低密度型绿化带均与其他3种绿化带差异显著（P <0.001），高密度型绿化带之间差异不显著
n =192
图3 不同粒径水平绿化带路旁TSP 扩散格局分析图 Fig. 3 Dispersion patterns of TSP with different partical size 表5 4种结构类型绿化带不同粒径TSP 梯度净化率LSD 多重比较
Table 5 TSP Gradient purifying rate with different partical size % 粒径/μm
类型
距离/m
均值差异性
n 2 5 10 15 20
53
Ⅰ 28.93±4.07 52.73±4.55 68.99±4.87 85.33±5.62 95.84±2.24
Aa 48 Ⅱ 44.10±7.08 67.00±6.94 82.46±7.07 94.20±3.72 98.03±1.81 Bb 48 Ⅲ 30.46±3.25 54.31±4.01 72.24±4.66 87.72±2.86 96.14±1.17 Cc 48 Ⅳ 41.26±6.49 67.62±7.50 83.70±7.94 94.44±4.47 98.03±1.63 Bb 48 75
Ⅰ 28.41±4.55 51.46±6.04 67.40±5.32 84.40±4.37 93.79±2.80
Aa 72 Ⅱ 42.97±5.84 67.86±7.06 81.57±6.32 92.93±3.21 98.12±1.62 Bb 72 Ⅲ 31.19±3.09 54.15±4.03 72.16±4.05 87.14±2.99 95.19±1.37 Cc 72 Ⅳ 41.92±6.73 68.26±8.56 84.10±7.80 94.99±3.90 98.19±1.47 Bb 72 106
Ⅰ 29.52±4.08 49.81±7.06 68.55±5.87 85.41±3.53 93.29±2.23
Aa 36 Ⅱ 42.54±4.31 67.84±6.61 81.61±6.19 93.76±2.77 98.04±1.61 Bb 36 Ⅲ 30.61±3.21 54.99±3.67 71.58±4.12 87.83±2.26 94.82±1.18 Cc 36 Ⅳ 42.13±6.77 67.27±8.46 83.93±8.57 95.22±3.68 97.82±1.80 Bb 36 150
Ⅰ 28.88±4.65 52.10±5.08 69.74±4.99 86.75±5.09 94.48±2.40
Aa 36 Ⅱ 41.54±4.42 66.81±6.56 81.50±6.26 93.11±2.39 97.39±1.66 Bb 36 Ⅲ 30.75±3.75 54.76±3.90 71.88±3.85 88.12±3.15 95.37±1.39 Cc 36 Ⅳ 41.61±6.42 68.35±7.92 84.15±8.06 94.87±3.88 98.08±1.66
Dd
36
0100
200
300400
5
1015
20
降尘量/(g ·m -2)
距离/m
53 μm 75 μm 106 μm
150 μm
-10%0%
10%
20%30%40%50%
60%0
5
1015
20
净降尘率
距离/m
53 μm 75 μm 106 μm
150 μm
王慧等：公路绿化带滞尘效应研究 1483
（P =0.450）。

2.5 公路绿化带特征因子对绿化带滞尘效应的影响
由研究可知，在绿化带10 m 处的TSP 净化率即可达到75%以上，已可基本满足绿化带对TSP 的净化效应要求。

因此，为进一步分析公路绿化带的滞尘效应机理，以10 m 处绿化带对TSP 的净化率为因变量，根据公路绿化带滞尘效应与绿化带特征因子的相关关系，选出滞尘效应影响显著的因子作为自变量，考虑到因子间可能存在的互作关系，并加入主要影响因子的乘积作自变量，建立多元回归模型，通过逐步回归法（Stepwise ）进行多元回归分析，结果见表7。

模型中涉及因子较多，采用逐步回归的方法减少因子量，便于实际应用。

表7所示，所有模型方
程的决定系数R 2均高于0.78，
达极显著水平，表示模型的拟合优度较高。

模型1为基于显著影响因子的绿化带对TSP 净化效应的线性方程模拟，
R 2>0.78，
表示绿化带的郁闭度和灌草结构对于TSP 净化效应最为重要；模型2~3表明主要特征因子以及因子之间的互作对绿化带的滞尘有较大的贡献作用，拟合模型R 2>0.89。

3 结论
（1）公路绿化带对空气中的TSP 有显著的净化效应，明显改变了道路TSP 的扩散格局。

自路基处在距道路5 m 范围内绿化带即开始发挥显著的滞尘效应，对TSP 的净化率均值达61.10%，净滞尘率为最高，达22.95%；在路旁5~15 m 范围内TSP 质量降低趋势减缓；在15~20 m 范围内，TSP 降低趋
表6 4种结构类型绿化带不同喷粉力度颗粒梯度净化率LSD 多重比较
Tabe 6 TSP Gradient purifying rate with different dusting dynamics % 力度/(m·s -1)
类型
距离/m
均值差异性
n
2 5 10 15 20
1
Ⅰ 29.10±4.14 51.12±5.25 69.00±5.67 85.95±5.18 94.61±2.62 Aa 48
Ⅱ 42.93±5.71 66.87±6.49 81.95±6.39 93.51±3.42 98.13±1.58 Bb 48 Ⅲ 30.61±2.98 54.39±3.83 71.74±4.53 87.76±2.60 95.42±1.40 Cc 48 Ⅳ 40.99±6.30 67.69±8.01 84.33±7.91 95.57±3.46 98.32±1.49 Bb 48 2
Ⅰ 28.78±4.93 51.80±5.90 69.14±4.98 85.24±4.47 94.32±2.54 Aa 72
Ⅱ 42.54±5.63 67.25±6.54 81.84±6.79 93.44±2.72 97.84±1.61 Bb 72 Ⅲ 30.22±2.86 54.75±3.71 72.14±4.17 87.30±3.16 95.40±1.41 Cc 72 Ⅳ 41.76±6.44 68.56±8.25 83.99±7.96 94.66±4.15 98.06±1.51 Bb 72 3
Ⅰ 28.71±4.14 52.10±5.95 68.05±5.42 84.87±5.38 93.68±2.93 Aa 36
Ⅱ 42.54±5.41 67.29±6.62 81.90±6.34 93.67±2.88 97.82±1.79 Bb 36 Ⅲ 31.24±3.53 54.56±4.20 72.05±4.04 87.62±2.95 95.28±1.38 Cc 36 Ⅳ 42.43±6.59 67.75±8.44 83.59±8.37 94.61±4.23 97.84±1.92 Bb 36 4
Ⅰ 29.15±4.17 51.07±6.23 68.50±5.22 85.82±3.92 94.80±2.15 Aa 36
Ⅱ 43.15±5.65 68.10±7.49 81.45±6.40 93.38±3.33 97.79±1.79 Bb 36 Ⅲ 30.92±3.84 54.52±3.92 71.93±3.99 88.11±2.62 95.41±1.29 Cc 36 Ⅳ 41.74±7.02 67.49±7.77 83.97±8.13 94.68±4.05 97.90±1.60 Bb 36
n =192
图4 不同喷粉力度绿化带路旁TSP 扩散格局分析图 Fig. 4 Dispersion patterns of TSP with different dusting dynamics 0100
200
300400
5
1015
20
降尘量/(g ·m -2)
距离/m
1 m/s
2 m/s
3 m/s
4 m/s
-10%
0%
10%
20%
30%40%50%
5
10
15
20
25
净降尘率
距离/m
1 m/s
2 m/s
3 m/s
4 m/s
1484 生态环境学报第24卷第9期（2015年9月）
势更缓，净滞尘率在5~15 m逐渐减弱，在20 m净滞尘率均值为9.83%，TSP净化率均值达96.56%，最高可达100%。

（2）公路绿化带的结构不同，滞尘效果也不同。

绿化带宽度15 m对TSP的净化率即可达到85%以上，即可满足除尘的要求。

高密度型绿化带（郁闭度≥0.55）对TSP表现出非常显著的净化效应，在5 m处净滞尘率可达29%以上。

TSP粒径大小不同，绿化带的滞尘效应也不同，TSP粒径为53、75 μm 时，绿化带在5 m的净滞尘率最高，分别为18.81%和38.09%，而粒径为106、150 μm时，绿化带在15 m的净滞尘率最高，分别为15.40%和24.94%，尤以高密度型绿化带较好。

不同的瞬时风力条件对绿化带的滞尘效应也有影响，当瞬时风力为小风（1 m·s-1）时，净滞尘率在15 m处最高，为16.50%；当瞬时风力为微风（2、3、4 m·s-1）时，净滞尘率均在5 m处最高，分别为22.03%、28.69%、25.09%，以高密度型绿化带效果较好。

（3）绿化带的滞尘效应受林带的多种特征因子综合影响，以绿化地郁闭度、密度、平均枝下高、冠幅、灌草结构、首行树种类型影响最为显著，而因子之间互作作用对绿化带的滞尘有较大的贡献作用。

树种不同，绿化带的滞尘效应不同，因此在近路基处栽植杨树或槐树，且乔木种长势高大并伴有较密的灌草，能增强绿化带的滞尘效应。

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表7 绿化带滞尘效应多元回归模型
Table 7 Simulation equations of TSP -retaining with tree-belt
编号R2 F P 模型
1 0.784
1384.767
<0.001y=51.108+38.704x1+6.329x9
2 0.893
788.307
<0.001y=36.021+51.322x1+0.246x3-1.479x5+3.191x6+4.137x9+2.076x10-0.112x3x6+0.014x3x4
3 0.896
650.418
<0.001y=32.594+54.294x1+0.257x3-1.276x5+3.352x6+4.309x9+2.731x10+1.001x11-0.113x3x6+0.016 x3x4-0.004x1x3x4
各自变量代表参数：x1：绿化带郁闭度，x2：疏透度，x3：绿化带密度（株/亩），x4：绿化带主要树种均高/m，x5：绿化带平均枝下高/m，x6：绿化带冠幅/m，x7：100 m绿化带胸高总断面积，x8：叶面积指数，x9：绿化带灌草结构，x10、x11：绿化带首行树种，x12：树种组成。

其中x9~x12为定性因变量，处理方式如下：引进虚拟变量x9后，把“灌草结构”划分为2种类型，x9=1代表有灌草结构的林带，x9=0代表裸地；把“绿化带首行树种”划分为3种类型，x10=1代表绿化带首行乔木树种为杨树（Populus L.），x10=0代表除杨树外的其他配置，x11=1代表首行乔木种为国槐（Sophora japonica Linn．），x11=0代表除国槐的其他配置，则x10=0且x11=0代表柳树（Salix babylonica）；x12：1代表纯林，0代表混交。

n =768
王慧等：公路绿化带滞尘效应研究 1485 Dust-retaining Effects of Roadside Tree-belt on TSP Pollution of Roadside
WANG Hui1, GUO Jinping2*, ZHANG Yunxiang1
1. College of Forestry, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China;
2. College of Urban and Rural Construction, Shanxi Agricultural University, Taigu 030801, China
Abstract: Road traffic TSP not only threatens human health, but causes environmental pollution. Some typical roadside tree-belts were selected and classified for this study in Shanxi province, TSP pollution of roadside simulated by loess powder with particle size were 150, 106, 75 and 53 μm respectively, powder spraying by manual operations via gallus power sprayer with powder spraying speed were 1, 2, 3 and 4 m·s-1 respectively at subgrade, dust sampling points was set in roadside tree-belts distance away from the roads by 0, 2, 5, 10, 15, 20 m on the ground, the dispersion patterns of TSP with or without tree-belts were studied, and dust-retaining effect of tree-belts on TSP pollution with different particle size, different instantaneous wind condition and different stand types were analyzed. Based on significant impact factors and interactions, multiple regression models on dust-retaining effects of roadside tree-belt and stand characteristic factors were set up using stepwise. The results showed: Roadside tree-belts have obvious dust-retaining effects that changed the dispersion patterns of road traffic TSP, in this study, away from the roads of 5 m the net purifying rate of tree-belt was 22.95% on average, and dust-retaining rate of 61.10%, then declined with net purifying rate of tree-belt of 9.83% at 20 m, with dust-retaining rate of 96.56%; dust-retaining effects varies from particle size and instantaneous wind condition, net purifying rate of tree-belt was highest at 5 m with particle size were 53 and 75 μm or with instantaneous wind condition were 2, 3, 4 m·s-1, the value were 18.81%, 38.09%, 22.03%, 28.69% and 25.09% respectively; net purifying rate of tree-belt was highest at 15 m with particle size were 106 and 150 μm or with instantaneous wind condition was 1 m·s-1, the value were 15.40%, 24.94% and 16.50% respectively; high density tree-belt with a canopy density≥0.55 have better effect on dust-retaining, the dust-retaining effects of roadside tree-belt could be improved by complex structure with taller trees plus shrubs and grass, Populus L. and Sophora japonica Linn. planted at subgrade would be better.
Key words: roadside tree-belt; dust-retaining effect; characteristic factor。