基于空气质量、温湿效应的城市湖泊湿地生态环境效应研究

As an important part of urban ecosystem, urban lake wetland is a wetland patch which set in hard basement of the urban built-up area. It serves the function of environmental adjustment and ecological benefits on the regional environment. As the area, geometry, location and environmental types of the urban lake wetlands are varying, the ecological effect is different. This project will analyze the effect of urban lake wetland with four descriptors on the temperature(T), relative humidity(RH), negative ion concentration(NAI), bacteria levels(B) and dust concentration(PM2.5,PM10), including the lake wetland area(WA), landscape shape index(LSI), location in reference to a defined city center(DIST), and surrounding non-built-up proportion around 500m of wetland(PB), using individual-scale of quantitative measurement and spatial interpolation respectively in spring , summer, autumn and winter. Datas of land cover are extracted from Landsat8 OLI images of Wuhan city. Further it will establish systematic and scientific index evaluation on the ecological effect of urban lake wetland. This project will provide scientific basis for the construction of human ideal settlement environment and wetland protection and planning.

城市湖泊湿地是镶嵌于城市建成区硬质基底中的湿地斑块，是城市生态系统的重要组成部分，对区域环境具有巨大的调节功能和环境效益。然而在众多类型的湖泊湿地中，由于其面积、形状、位置及环境类型等不同，所发挥的生态效应也不同。本项目以武汉城市为例，采用小尺度指标测试与空间插值相结合的技术方法，对城市湖泊湿地的生态环境效应进行定量化研究，分别测定与分析其在春、夏、秋、冬四季生态效应，探明城市湖泊湿地的面积指数、形状指数（LSI）、位置指数（距城区中心的距离）、环境类型指数（测试点外侧500m范围内非硬质下垫面所占比例）四者与其温湿效应、空气质量（空气负离子、含菌量、粉尘PM2.5，PM10）的相互关系。在此基础上，建立城市湖泊湿地生态环境效应评价指标，系统全面的评价城市湖泊湿地生态环境效应，为城市人类理想聚居环境的建设及合理的城市湿地规划与保护提供科学依据。

项目以武汉城市湖泊湿地为研究对象，基于土地利用回归模型识别城市湖泊湿地及建成环境对环境效应指标的关键影响因子，重点研究城市湖泊湿地对环境效应指标时空分布的影响。主要结果包括：（1）基于LUR模型的城市湖泊湿地500m缓冲区内PM10、PM2.5空间分布模拟具有一定的可行性，调整后的R2值为0.309-0.971；不同季节LUR模型表明，测试点缓冲区交通变量、距城市中心距离对PM10、PM2.5浓度空间分布影响最显著；城市湖泊湿地景观指数对PM10、PM2.5浓度具有显著的影响，冬季PM2.5与回归模型形状指数（LSI）、距离中心城区距离（DIST）呈显著负相关，与500m缓冲区非硬质下垫面占比（PB）呈显著正相关；春季、夏季PM10,2.5与湖泊湿地面积（WA）、LSI呈显著负相关，与DIST呈显著正相关；秋季PM2.5与PB呈显著负相关，与DIST呈显著正相关；不同季节城市湖泊湿地均表现出一致的降低空气PM10、PM2.5效应。（2）缓冲区交通变量、距离中心城区距离与不同季节空气负离子（NAI）相关性最显著；城市湖泊湿地景观指数对NAI在夏、冬季回归模型表现显著，夏季NAI与回归模型PB、LSI呈显著正相关，与DIST呈显著负相关，冬季NAI与LSI呈显著负相关；不同季节城市湖泊湿地均表现出一定的增加NAI效应。（3）缓冲区交通变量、非硬质下垫面与不同季节空气含菌量（B）浓度相关性最显著；城市湖泊湿地景观指数对B在夏季回归模型表现显著，B与回归模型PB、WA呈显著负相关，与LSI呈显著正相关，不同季节湖泊湿地降低空气含菌量效应不明显。（4）距城市中心距离变量对空气温度（T）、相对湿度（RH）空间分布影响最为显著，缓冲区非硬质下垫面对春、夏季T、RH更为显著，水体占比对夏季T、RH更为显著，距离湖泊湿地距离对夏、秋季T、RH更为显著；城市湖泊湿地景观指数对T、RH具有显著的影响，其中夏季RH与回归模型PB显著正相关，T与PB呈显著负相关、与DIST呈显著正相关，秋季RH与PB呈显著正相关，与DIST呈显著负相关，T与DIST呈显著正相关，冬季RH与WA、LSI呈显著负相关，T相反；不同季节城市湖泊湿地均表现出一致的降温增湿效应。