北京西山不同海拔油松林PM2.5浓度及叶片吸附量变化规律

以北京西山不同海拔梯度油松人工林为研究对象,对油松林PM_(2.5)浓度变化和叶片PM_(2.5)吸附量进行分析,并应用电子显微镜对不同海拔油松叶表面微形态特征进行观察,阐释叶片吸附PM_(2.5)差异。结果表明:随着海拔升高PM_(2.5)质量浓度逐渐降低,不同海拔油松林PM_(2.5)质量浓度日变化均呈典型的双峰曲线,7:00和19:00是一天的两个峰值,最小值出现在13:00—15:00左右;从不同月份看,不同海拔油松林PM_(2.5)质量浓度最高值出现在冬季的2月,最低值在8月;不同海拔油松林PM_(2.5)质量浓度全年均值为84 m((102.28±18.44)μg/m~3)110 m((94.18±18.34)μg/m~3)160 m((81.53±19.23)μg/m~3)230 m((75.39±15.71)μg/m~3);随着海拔升高单位叶面积PM_(2.5)吸附量逐渐减小,每升高50 m,单位叶面积PM_(2.5)吸附量降低23.25%,每公顷PM_(2.5)吸附量下降26.43%,不同海拔油松林每公顷PM_(2.5)吸附量全年均值为84 m((8.61±1.08)kg/hm~2)110 m((7.30±0.94)kg/hm~2)160 m((6.35±0.99)kg/hm~2)230 m((4.34±1.14)kg/hm~2);处于低海拔的油松叶表面较粗糙,气孔内部和周围聚集大量颗粒物,在叶面形态上更有利于吸附PM_(2.5),高海拔则相反。高海拔空气质量优于低海拔,低海拔的植物吸附颗粒物多于高海拔。研究结果可为城市造林和森林净化大气提供数据支持。     

城市规模对大气污染物NO2和PM2.5浓度的影响

随着我国城市的快速发展,城市的区域性大气污染问题日益突出,尤其是大城市和超大城市的污染问题更加严重。那么城市规模的扩大是否必然导致空气污染的加剧?控制城市人口规模是否是防治空气污染的有效手段?这些问题成为空气污染防治中政府、公众和学者广泛关注的焦点。采用2013年冬季全国114个重点城市两种典型大气污染物-NO_2(传统)和PM_(2.5)(新型)-浓度的实时监测数据,首先分析了这两种大气污染物的空间分布特征,进而定量分析城市人口规模和大气污染物浓度的关系。结果显示:(1)仅有21%的城市NO_2浓度达到WHO的城市年均浓度标准(40μg/m~3),全部城市的PM_(2.5)浓度高于WHO年均浓度标准(10μg/m~3);(2)大气污染物的空间分布具有显著的集聚特征和区域性特征,表现为:NO_2呈较为分散的空间分布,而PM_(2.5)的空间分布呈现"北高南低、内陆高沿海低"的特征。NO_2浓度高的区域主要分布在天津、河北东南部和山东中部地区,PM_(2.5)浓度高的区域主要分布于河北西南部和山东西部;(3)常住人口规模同冬季NO_2和PM_(2.5)浓度呈倒"U"型关系;在1000到1200万的城市冬季平均NO_2和PM_(2.5)浓度最高(NO_2:69.28μg/m~3,PM_(2.5):119.58μg/m~3)。(4)总人口低于1200万的城市,冬季NO_2浓度和PM_(2.5)浓度随着城市规模增加而显著升高(NO_2:r=0.44,P0.01;PM_(2.5):r=0.43,P0.01);总人口高于1200万的城市,NO_2浓度同城市规模呈显著负相关关系(r=0.91,P0.05),PM_(2.5)浓度随城市规模增加逐渐降低。(5)常住人口密度在1000人/km~2以下的重点城市,NO_2和PM_(2.5)浓度同城市人口密度呈显著正相关关系(NO_2:r=0.23,P0.05;PM_(2.5):r=0.36,P0.01)。常住人口密度在1000人/km~2以上的城市人口密度同NO_2和PM_(2.5)浓度呈显著负相关关系(NO_2:r=-0.61,P0.05;PM_(2.5):r=0.63,P0.01)。以上研究结果可以为划定不同大气污染物的重点防治区域和制定联合防治行动计划提供理论依据,并为重点城市大气污染治理和城市人口规模控制理论完善提供参考。     

北京湿地削减大气PM2.5的生态系统服务流研究

湿地对大气颗粒物的沉降和运移有一定的影响。目前,相关研究多集中在小尺度定量湿地下垫面的颗粒物沉降速度与沉降量以及湿地植物对颗粒物的吸附或阻滞作用。但由于方法的缺失,研究无法在大尺度上定量解释有关湿地对颗粒物的产生、转移、转化和传递过程,这也导致研究结果对政策制定和城市空间规划缺少指导作用。因此,本研究引入了生态系统服务流模型的理论框架,结合颗粒物干沉降与HYSPLIT模型,量化北京市湿地削减PM_2.5服务的物理流量、流动路径以及受益地区。研究结果表明：（1）北京市湿地2015年PM_2.5沉降总量为4240 t,单位面积的平均沉降量为8.27×10^-3 kg/m²;2018年为2610 t,单位面积的平均沉降量为4.46×10^-3 kg/m²;（2）2015年和2018年北京市湿地削减PM_2.5生态系统服务物理流量最高值均出现在冬季,最低值出现在夏季,总体呈现出冬季 > 春季 > 秋季 > 夏季的趋势;（3）2015年和2018年向华北地区迁移的气流轨迹占当季气流轨迹总数的比例最大,京津冀地区与山东省为主要受益区。研究结果既为科学管理湿地资源和实现区域可持续发展提供客观准确的依据,也可为开展湿地生态系统服务流的相关研究奠定一定的基础。     

PM2.5对呼吸系统的影响及其作用机制的研究

现如今PM_2.5已成为我国主要的大气污染物,它会导致各种呼吸系统疾病的发生。PM_2.5是粒径小于2.5 μm的细颗粒物,可以携带多种有毒物质。PM_2.5与其他颗粒物相比,体积较小,表面积较大,更容易进入人体,对人体健康造成危害,其中呼吸系统首当其冲。许多流行病学证据表明PM_2.5与呼吸系统疾病密切相关,在体内和体外均证实了细颗粒物对呼吸系统的损伤。而PM_2.5对呼吸系统的毒性机制是国内外专家和学者研究的重点,主要包括氧化应激、炎性损伤、细胞内钙稳态失衡、免疫细胞功能不全和功能障碍、致突变性、微生态学改变、气道上皮防御功能缺陷等。本文综述了PM_2.5的定义、特征和对呼吸系统的影响及毒性机制。     

PM2.5暴露对Wistar大鼠呼吸道菌群的改变

目的研究暴露于PM_(2.5)环境后Wistar大鼠呼吸道微生态的改变。方法 12只Wistar大鼠随机分为PM_(2.5)暴露组和对照组,每组6只。大鼠饲养1周适应环境,从第2周开始在动式染毒系统暴露仓中暴露染毒,对照组暴露于生理盐水。每天暴露4 h,连续暴露28 d后,收集大鼠气管灌洗液和支气管肺泡灌洗液。采用16S rDNA分析技术对其中所含的菌群种类及丰富度进行高通量测序。结果暴露于PM_(2.5)大鼠的上、下呼吸道菌群结构发生明显改变。经PM_(2.5)暴露后呼吸道中寄居的主要正常菌群厚壁菌门、拟杆菌门、变形菌门、放线菌门的总数较正常对照组都明显降低。结论 PM_(2.5)的暴露能够导致大鼠呼吸道微生态菌群失衡。     

2000-2015年中国PM2.5浓度时空分布特征及其城乡差异

近40年来,中国快速经济发展引发较为严重的大气污染,PM_2.5是一种重要的空气污染物,掌握其时空分布规律是对其进行防治的重要前提。基于遥感反演出的PM_2.5浓度数据集,研究了中国2000-2015年PM_2.5浓度的时空分布特征,并基于界定的1376个城镇城区及对应乡村的边界分析了每年PM_2.5浓度值的城乡差异,用线性趋势分析法计算城镇PM_2.5浓度的年际变化速率及显著性。结果表明,研究期内,PM_2.5浓度高于35 μg/m³的面积比例由18.58%增加至32.03%,低于15 μg/m³的面积从43.92%减少到25.12%。PM_2.5污染最严重的地区分布在塔里木盆地、河北南部、河南北部和山东西部。从2000年到2015年,中国绝大多数城镇PM_2.5浓度显著增加,尤其是在东北平原、太行山以东的河北省西南部、燕山以南的北京天津及河北唐山、鲁中南山地丘陵及周围平原地区、华北平原江苏省北部。PM_2.5城乡差异在河北省、山西省两条东北-西南向S形条带区域、浙江省-福建省条带及天山北部绿洲区域较大。研究对PM_2.5高浓度区域、PM_2.5浓度增长较快区域以及城区PM_2.5浓度对乡村影响较大区域进行图示,为中国进一步控制雾霾污染提供一定科学依据。     

北京西山典型城市森林内PM_(2.5)动态变化规律

城市森林内PM2.5浓度的状况可以直接反映城市森林对PM2.5的净化效果,也是居民休闲游憩关心的森林环境问题。选择北京西山3种典型的游憩型城市森林,通过对林内PM2.5浓度一年四季昼夜24h内变化的同步观测,分析了不同类型城市森林内PM2.5浓度的季节变化、日变化以及影响因素,结果表明:(1)北京西山3种游憩林内PM2.5浓度多数时候远低于城区对照值,在春、夏、秋三季都达到了国家城市化地区的标准,甚至在春季、秋季还达到了国家一类地区的标准。(2)城市森林在不同季节对PM2.5的净化效果存在差异,林内PM2.5浓度总体上呈现冬季夏季秋季春季的规律。(3)林内PM2.5浓度在一天24h内有很大变化波动,夜间浓度总体上高于白天,日变化曲线近似呈"双峰双谷"型,两个高峰出现在夜晚和早上,两个低谷出现在凌晨和中午前后。一年四季白天低谷出现时间有所不同,春季15:00左右、夏季13:00—17:00、秋季13:00—15:00、冬季9:00—11:00。(4)PM2.5在不同类型游憩林内的变化趋势和浓度值存在一定差异。郁闭度较大的侧柏林夜间PM2.5浓度总体上高于其它两种林型,其高峰和低谷出现时间延迟,高峰值大,高峰期持续时间长,且这种规律在秋季表现得更明显。(5)基于上述研究认为,北京西山城市森林为居民在PM2.5污染比较突出的都市背景下提供了一个相对清洁、健康的森林游憩环境,春季、夏季、秋季全天以及冬季9:00—11:00均是森林中PM2.5状况健康而适宜外出游憩的时段。     

珠三角地区PM2.5浓度估算及其健康效应评估

快速的社会经济发展导致城市出现以PM_2.5为首要污染物的空气污染问题,PM_2.5污染严重危害人群健康。因此,厘清PM_2.5时空分布特征并估算其带来的健康影响,对于PM_2.5的区域联防联控具有重要意义。现有研究中,为弥补地面监测数据的不足,借助机器学习算法估算PM_2.5浓度成为研究热点,此外,基于流行病学研究结果的健康效应模型也被广泛用于评估PM_2.5健康影响的研究中。利用珠江三角洲地区2014-2018年56个空气质量监测站的PM_2.5实时监测数据、气象数据、社会经济数据和归一化植被指数,构建随机森林模型,多要素联合估算2000-2018年监测站点的PM_2.5浓度,并采用克里金插值方法获得PM_2.5浓度的空间分布,在此基础上应用全球暴露死亡（GEMM）模型,评估珠三角地区的PM_2.5健康效应。结果表明：（1）2000-2018年期间,珠三角地区的PM_2.5算术年均浓度维持在35μg/m³左右,呈现"西北-东南"递减空间分异;降水量、温度、风速和水汽压等气象因子对PM_2.5浓度具有负向影响,GDP和人口密度等社会经济因子对PM_2.5浓度具有正向影响。（2）2000-2018年期间,珠三角地区PM_2.5人口加权年均浓度均低于PM_2.5算术年均浓度,表明珠三角地区人口密度和PM_2.5浓度未呈现明显的空间匹配关系,例如肇庆PM_2.5浓度较高但人口密度较低,深圳PM_2.5浓度较低但人口密度较高。（3）2000-2018年期间,珠三角地区PM_2.5污染对于缺血性心脏病和中风的健康影响较显著,而对下呼吸道感染的健康影响较弱。区域PM_2.5相关过早死亡人数逐渐增多,主要集中在PM_2.5浓度和人口密度较高的地区,例如珠三角中心地区,以广州中心城区表现明显。本研究建议珠三角地区加大空气污染治理力度,提高医疗服务水平,同时关注城市人口结构,引导城市人口有序流动迁移,以缓解PM_2.5带来的健康影响,实现城市化的健康发展。     

北京市PM2.5化学组分特征

对2012年8月至2013年7月期间北京市定陵、车公庄、房山和榆垡4个站点的15种PM_(2.5)化学组分进行分析,探讨各组分的时空分布特征以及有机碳(OC)、元素碳(EC)的污染特征。结果表明,4个站点PM_(2.5)组分中OC、SO_4~(2-)、NO_3~-和NH_4~+的含量较高,年均浓度分别为(22.62±21.86)、(19.39±21.06)、(18.89±19.82)、(13.20±12.80)μg/m3。各组分浓度在时间分布上多为冬季最高,夏季最低;在空间分布上多为南部高,北部低;另外NH+4浓度水平明显高于早年间的监测结果。受燃煤的影响,冬季OC和EC平均浓度分别为夏季浓度的3倍和2.5倍。春、夏、秋、冬季4个站点平均OC/EC比值分别为4.9、7.0、8.1和8.4,表明北京市全年均存在较严重的SOC污染。采用OC/EC比值法估算得出全年定陵、车公庄、房山和榆垡站二次有机碳(SOC)占OC的比例分别为57.7%、60.0%、45.6%和57.6%。定陵、车公庄、房山和榆垡站年均[NO_3~-]/[SO_4~(2-)]比值分别为1.01、1.25、1.08和1.12,表明目前北京市排放源表现出固定源和移动源并重的特征。     

大气颗粒物(PM2.5、PM10)对地表景观结构的响应研究进展

颗粒物PM_(2.5)、PM_(10)是近年来我国大气首要污染物,威胁环境和人类健康。地表景观结构直接或间接影响PM_(2.5)、PM_(10)浓度,了解其影响过程和机理对于改善生态环境具有重要意义。系统总结了国内外关于PM_(2.5)、PM_(10)对地表景观结构响应的研究成果,指出研究中出现不确定性的可能影响因素,并对今后的发展方向进行展望。得出基本结论:(1)地表景观类型的构成及其格局显著影响大气颗粒物浓度,对PM_(2.5)、PM_(10)起到"源"和"汇"的作用。(2)地表景观结构引起局地气候变化并影响颗粒物的迁移转化,但其影响过程和机理复杂,研究结论并不明确。(3)颗粒物浓度和地表景观数据主要通过实际监测或遥感处理方法获得,但因为获取方法、监测点微观环境及遥感影像等因素影响,导致数据具有不确定性,加上时空尺度相对应的复杂性,大大限制了地表景观结构与PM_(2.5)、PM_(10)响应关系的研究进展,是未来要突破的难点。(4)PM_(2.5)、PM_(10)对地表景观结构响应的区域时空差异及过程,局地小气候变化对颗粒物浓度的影响过程和强度,主要景观类型尤其是水体、湿地景观对大气颗粒物浓度的影响过程、机理与贡献程度等是未来需要关注的方向。     

中国主要城市森林对大气PM2.5的削减量及其占大气PM2.5总量比例

空气中的细颗粒物(PM_2.5)是我国城市空气污染的主要污染物之一,严重威胁着城市居民的健康,限制城市发展的可持续性。PM_2.5去除的自然途径有两种,分别是干沉降和湿沉降,其中干沉降占据主导作用,且干沉降的过程和效率与城市森林紧密关联。目前针对城市森林对干沉降作用的研究主要是在小尺度中从不同树种、不同群落结构、不同景观类型等角度来估算并比较其滞尘量,较少关注其占空气污染总量的比率,从而可能影响对城市森林滞尘服务能力的判断。因此,利用城市森林效益(Urban Forest Effect, UFORE)模型中的大气污染干沉降模块的核心算法,以2015年为例,估算了我国主要城市辖区的城市森林一年内对大气中的PM_2.5削减量以及其占空气中PM_2.5污染总量的比重。结果显示：(1)2015年全国主要城市单位绿地面积日均滞尘量较高地区主要集中在华北地区、华东地区、以及东北地区。其中北京30.47mg/m²,苏州24.63mg/m²,沈阳28.55mg/m²     

基于实地监测的城市林木调控PM2.5能力研究

随着城市的不断扩张,PM_2.5污染凸显,引起广泛关注。研究表明,城市林木为城市环境提供了重要的生态保障,在调控、缓解、降低城市PM_2.5污染危害等方面发挥极其重要的作用,通过筛选树种、优化配置结构、提高林木质量等方面进行城市林木前瞻性布局。然而,结合前期研究基础如何进一步深入研究并研究突破城市林木调控PM_2.5污染机制与机理,实现调控PM_2.5效应的最大化、最优化,依然是一个亟待解决的难题,这迫切需要在多尺度、多维度进行调控PM_2.5效应研究,并在不同尺度、不同维度进一步进行结合、延伸。对基于实地监测的城市林木调控PM_2.5能力研究现状相关文献进行归纳总结,并从林木单位叶面积与形态特征、配置结构特征、气象条件以及其他因素等方面归纳城市林木调控PM_2.5机制,同时从城市林木调控PM_2.5效应的时间变化特征、水平距离和垂直变化特征、内外变化特征等方面总结城市林木调控PM_2.5时空特征。最终提出研...     

基于ENVI-met的城市道路绿地植物配置对PM2.5的影响研究

随着城市化的快速发展,大气污染尤其细颗粒物(PM_2.5)已成为制约城市环境的重要因素,相关研究表明,在众多的PM_2.5来源中道路交通是在其中的重要来源之一,而道路绿地植物群落能够消减来自道路的PM_2.5。运用场地观测和ENVI-met模拟相结合的方法探讨城市道路绿地植物群落对PM_2.5的影响,分析仅有乔木(i)、乔木+树篱(ii)、乔木+树篱+灌木(iii)3种模式下的植物群落配置对PM_2.5的影响,揭示绿地植物群落的长度、宽度、高度和LAI对PM_2.5的影响。结果表明:(1)场地观测中的道路绿地植物群落的3种配置模式对PM_2.5的消减率分别是iii(14.2%)>ii(12.9%)>i(9.2%)。(2)绿地中植物的种类、绿地宽度、绿地植物的叶面指数等要素对消减作用起正面作用,高度和长度起负面作用。(3)绿地的长度的一定量的减少可以在绿地后方形成一个宽度约为绿地长度80%的、随着与绿地的距离的增加而宽度递减的较绿地长度更...     

植物吸滞PM2.5研究进展——从宏观到微观

PM_2.5严重危害环境安全和人体健康,虽然国内外大气PM_2.5状况已有好转,但雾霾天气仍然时有发生。植物能有效吸附和净化大气中PM_2.5,其净化作用受到生态学广泛关注。随着研究内容的深入,该领域研究尺度由宏观尺度转向微观尺度,研究对象由植被区转向植物个体,研究方法由野外监测转向人工控制法。因此在区域尺度上对比了植被、非植被区PM_2.5浓度差异及不同树种单位叶面积PM_2.5吸滞量,以风洞、熏气法两种研究方法归纳了人工控制条件下植物净化PM_2.5的研究成果,在大气PM_2.5浓度和气象因素两方面探讨了环境因素对植物净化PM_2.5的影响机制。得出宏观研究方面很多城市缺乏植被区与非植被区PM_2.5浓度监测数据,微观方面植物个体吸滞PM_2.5机理研究不够深入,缺乏植物吸滞PM_2.5过程与机理的室内模拟外界环境的高精度对比试验,更缺乏环境因素直接影响植物吸收、分...