基于热环境改善的城市绿地系统降减细颗粒物（PM2.5）质量浓度的研究——以北京为例

The fine particulate matter (PM2.5) is one of the important resources of air pollution in cities. Urban thermal environment has immediate impact on the distribution of fine particals in cities, especially in those with strong urban island effects. First, the high temperature stimulates the formation of aerosols. Secondly, the thermal inversion suppresses the diffusion of fine particles. Thirdly, unbalanced urban heat island causes verticle thermodynamic circulation, which will block the diffussion of fine particles. Therefore, the improvement to urban thermal environment is one of efficient ways to reduce the fine particulate matter concentration. Urban green spaces can obviously improve urban thermal environment, including elimination or moderation heat island effect by changing underlying surface, creating good microclimate, and generating forest edge wind, in consequence indirectly reduce fine particulate matter concentration in cities. .This research focuses on the indirect effect of urban green spaces to reduce fine particulate matter concentration, reducing aerosols and accelerating diffusion of fine particles by improving the urban thermal environment, so that the fine particulate matter concentration could be reduced, and then air quality could be improved. Because Beijing has typicality in air pollution caused by fine particulate matter and urban heat island effect, this research chooses Beijing as the object to study. The two methods of on-site and remote sensing detection, and digital simulation are used to implement reduction of fine particulate matter concentration through urban green space system.

细颗粒物是造成城市空气污染的主要原因之一。城市热环境对空气中细颗粒物的质量浓度分布有着直接的影响，特别是在城市热岛效应明显的城市，其一，高温能促使气溶胶形成，其二，逆温作用会抑制细颗粒物的扩散，其三，热岛辐合效应与次生环流导致局地细颗粒物难以扩散。因此，改善城市热环境是降减细颗粒物质量浓度的有效途径之一。城市绿地在改善城市热环境上作用明显，如可以消低热岛效应强度、减少局地垂直热岛环流、形成良好的小气候、产生“林源风”等，从而间接降减细颗粒物质量浓度。本课题重点研究城市绿地对降减空气中细颗粒物质量浓度的间接作用，通过城市绿地对改善城市热环境的功能，来减少气溶胶的形成和改善细颗粒物的扩散条件，从而达到降减细颗粒物质量浓度、改善空气质量的目的。由于北京在空气污染和热岛效应上的典型性，课题以北京为研究地，采用实地与遥感观测、数值模拟两种主要方法，通过优化城市绿地系统来间接降减细颗粒物质量浓度。

PM2.5颗粒物是我国城市主要的空气污染物之一，已经成为困扰我国城市空气质量的首要问题。城市热环境对空气中PM2.5质量浓度分布有着直接的影响，特别是在城市热岛效应明显的城市。课题以北京为研究地，研究通过优化城市绿地系统来改善城市热环境，间接降减细颗粒物质量浓度。.主要研究内容包括：1）城市绿地间接抑制颗粒物气溶胶产生的作用；2）城市绿地系统改善城市热岛局地辐合效应、促进PM2.5扩散的作用；3）城市绿地稀释局地细颗粒物浓度的作用；4）北京城市绿地系统的优化研究。.通过研究发现了1）绿地的气溶胶浓度与周边地区相比明显低，而且面积越大、植被越密集的绿地气溶胶浓度差越明显，说明城市绿地具有抑制二次气溶胶产生的作用；2）PM2.5浓度与城市热岛存在叠合区的现象说明城市热岛多尺度热力结构是造成PM2.5积聚的原因之一，城市绿地系统可以改善城市热岛多尺度热力结构，从而促进PM2.5的扩散；3）绿地边缘具有明显的“林源风”，说明城市绿地具有稀释局地PM2.5浓度的作用；4）北京南部PM2.5浓度向西北呈梯度下降，说明输入性污染是PM2.5的主要来源之一，通过建立防护绿带可以减少PM2.5的输入；4）能源生产是PM2.5的主要来源之一，建筑能耗在社会总能耗中占有较大比重，通过屋顶绿化、立体绿化可以减少建筑能耗，从而减少PM2.5的产生。根据以上研究结果，本课题从改善城市热环境进而间接降减PM2.5质量浓度的角度出发，提出了北京城市绿地系统优化方案。.本课题北京城市绿地系统间接降减PM2.5质量浓度的研究思路，是现有直接降减PM2.5质量浓度的各种研究思路的补充，研究成果将对北京市的绿色宜居建设以及相关的规划设计实践起到借鉴、指导作用。本课题采取的物联网、大数据、遥感解析等方法和技术探索，可供其他研究参考、采用。.