大气颗粒物污染是中国乃至全球城市面临的重要环境问题之一,长期暴露于高浓度PM2.5环境之中可能会对人类健康和社会经济可持续发展造成巨大伤害。城市内部及其周边具有生态系统功能的绿色基础设施(urban green infrastructure, UGI)被认为是缓解城市大气污染物PM2.5污染的有效途径。然而在长时间序列上对UGI的PM2.5去除能力进行动态评估仍然是一个挑战,且UGI滞尘能力与其景观格局间的关系也鲜见报道。
基于此,沈阳生态所景观生态组基于PM2.5干沉降模型估算了2000-2019年沈阳市UGI对PM2.5的去除能力,并采用Sen-MK检验和局部空间自相关分析检测了PM2.5年去除能力在像元尺度和城市功能区尺度上的空间异质性,然后运用线性回归模型揭示了UGI景观格局和社会经济变量对PM2.5去除能力的影响。研究发现,2000-2019年间沈阳市UGI对PM2.5的去除能力显著增加,去除率、去除率和去除通量三个指标增长率分别为20.64Mg/a、0.0258 g/m2/a、0.377%/a,这表明沈阳市近20年来城市绿色空间得到了较好的保护与提升。此外,UGI对PM2.5的去除能力在研究区表现出较强的空间异质性。具体而言,研究期间沈阳市老城区内的大部分区域UGI对PM2.5去除能力呈增加趋势;PM2.5去除能力较弱的区域集中在高密度不透水表面分布的中心城区,而去除能力较高的区域集中主要集中在绿地规模较大的区域;绿地比例高的城市功能区,PM2.5去除能力明显较高。UGI景观破碎度和形状复杂性对PM2.5的年去除通量和去除率有显著的正向影响,而聚集度与PM2.5的年通量和去除率呈显著的负相关,这表明形态复杂且空间散布的城市绿地空间可能更有助于减轻城市PM2.5污染。此外,人口密度和GDP与UGI的PM2.5去除能力在空间上呈负相关。本研究的方法和结果可以为未来城市景观规划和空气污染缓解提供理论基础和科学依据。
该成果以“Quantitative estimation of the PM2.5 removal capacity and influencing factors of urban green infrastructure”为题发表在Science of the Total Environment期刊上。中科院沈阳应用生态研究所景观生态组联合培养硕士研究生李空明为第一作者,李春林副研究员为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委重点和面上项目、中科院青促会人才项目的支持。
图 城市绿色基础设施滞尘能力评估及其与景观格局的关系