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    沈陽生態所揭示集中供暖地區城市大氣顆粒物濃度與自然和人為因素的定量關系

      中國經歷了快速的城市化進程,但粗放而低效的經濟發展模式已經嚴重破壞了生態環境,空氣污染事件頻發。相關研究表明城市顆粒物(UPM)更易突破人體防御,對人的神經、胎兒造成傷害并在體內產生積累,這增加了慢性病和癌癥、過早死亡和呼吸道損傷的風險。此外,城市顆粒物(UPM)的環境影響包括環境效益的降低和阻擋陽光造成的一系列生態問題并阻礙經濟發展。UPM的主要人為來源包括工業、交通和住宅排放。中國北方一半以上的空氣污染來自于居民供暖,這種獨特的人為影響在供暖(HS)和非供暖(NHS)季節產生明顯的時空異質性。在復雜地表形態的城市中,固定監測不能準確捕捉居民對UPM的動態暴露,也缺乏對影響UPM因素的全面評估。 

      基于此,以中國遼寧省沈陽市為例,使用可穿戴式空氣污染監測設備,在沈陽市建成區的人行道上進行了長時間的系列高分辨率UPMPM1、PM2.5PM10)監測活動,考慮了影響污染物產生、傳播和擴散的因素,將隨機森林模型與土地利用和興趣點數據相結合,定量地揭示自然因素、人類活動以及二維(2D)和三維(3D)景觀格局對不同季節不同顆粒物的貢獻和邊際效應。 

      結果表明,在研究區域的東部地區,UPM在兩個季節中表現出完全相反的空間分布特征。在采暖季節,UPM的濃度高于非采暖季節的濃度。溫度和濕度是擴散UPM的重要因素。鍋爐的生產和運行對UPM的產生很重要。在二維景觀模式指數中,森林百分比和香農多樣性指數分別是第一和第二重要的因素。建筑物的三維模式對UPM的運輸和擴散有重要影響(景觀高度范圍>100,容積率>1.3,景觀體積密度>5)??纱┐髟O備可以監測居民接觸UPM的真實情況,并在生態學意義上量化影響UPM時空分布的因素。這些結果為城市規劃領域內解決城市空氣污染的最佳土地利用配置提供了科學建議。 

      該成果以“Natural and human factors influencing urban particulate matter concentrations in central heating areas with long-term wearable monitoring devices”為題發表在Environmental Research上。中國科學院沈陽應用生態研究所景觀生態組博士研究生張楚宜為第一作者,李春林為副研究員為通訊作者。該項目得到了國家自然科學基金委重點和面上項目的支持。

    圖 不同影響因素與城市顆粒物濃度的變化關系

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