城市是人口聚集地，工商业活动中心。城市的快速扩展会导致一系列的生态环境问题，如城市热岛、大气污染、水体污染、水资源短缺等。其中大气污染与居民关系密切，直接影响着着人类的身体健康和居民的福祉。随着城市交通基面、绿化基面、城市公共活动基面立体化以及城市建筑高层化，城市空间形态呈现出越来越显著的三维特征，使得景观格局演变与生态环境的相互作用和影响变得更加复杂。城市街谷下垫面具有与自然生态系统所不同的物质空间环境，密集的人口以及道路交通，形成了城市小尺度局地环流、大气湍流等大气运动方式，进而影响大气污染物的时空扩散。因此，研究城市街谷大气污染物的扩散特征，揭示大气污染物的扩散与街谷三维形态及行道树配置的相互关系，不仅是城市生态学及城市规划研究的重要内容，而且对于解决城市下垫面大气污染问题及防御措施有重要的意义。
　　为此，中国科学院沈阳应用生态研究所城市森林（树木园）团队开展了系列研究，得出了以下研究结果：
　　行道树与大气污染物：针对已有评估行道树对大气颗粒物净化作用的研究中实测数据缺乏，团队以实地监测数据为基础，定量分析城市街谷行道树对大气颗粒物浓度的影响及其季节效应。结果表明，行道树降低了近地面PM₁₀和TSP的浓度，增加了PM_2.5的浓度，即随着大气颗粒物粒径的增大，行道树的削减作用增强。行道树在有绿叶的季节有利于大气颗粒物污染的减轻，而在落叶季则加重了颗粒物的污染。
　　三维形态与大气污染物：团队通过实地监测和ENVI-met模拟分析了城市街谷形态对街谷大气污染物分布的影响。结果表明，大气颗粒物浓度与天空开阔度之间的有较强的正相关性，且随着颗粒物粒径的增大，相关性增强。当街谷与主风向呈45°夹角时近地表颗粒物浓度最低。街谷与主风向垂直或平行时不利于近地表颗粒物的扩散。
　　大气污染物垂直分布：团队对城市街谷内大气污染物进行了垂直方向的固定观测发现，69m大气颗粒物浓度显著高于27m和1.5m，27m 的PM_2.5浓度在冬季高于1.5m的浓度，而在其它季节低于1.5m的浓度。不同类型大气其污染物的垂直分布不同。大气颗粒物的垂直分布表现为69m高于1.5m和27m，SO₂的垂直分布表现为27m高于1.5m高于69m，NO₂的垂直分布表现为27m高于69m高于1.5m。
　　空气质量与热舒适度：团队以固定观测的方法估算了城市街区不同高度大气污染物浓度和热舒适度，阐明了热舒适度与大气污染物浓度之间的相关性，揭示了行道树对近地面热舒适度和大气污染物浓度的调控作用及二者的相关性。结果表明，街区中层的热舒适度指数（PET）显著高于顶层，高于底层。街区不同高度热舒适度差异的原因主要是相对湿度和风速的不同引起的。比较不同污染物PM_2.5，SO₂,，CO，NO₂和O₃浓度与PET的相关性，O₃浓度与PET的相关性最强，随着PET的增加呈指数增长。街区底层NO₂浓度随着PET的增加而增加，顶层浓度随着PET的增加而降低。
　　上述研究结果已发表SCI论文8篇，城市森林组特别研究助理苗纯萍为第一作者，何兴元研究员和陈玮研究员为通讯作者。研究得到国家自然科学基金重点项目（32130068，41730647）、面上项目（32271661，41671185）、青年项目（41801187）、中国博士后科学基金面上项目一等资助（2018M640264），辽宁省博士启动基金（2019-BS-260）等项目的支持。
文章列表：