南湖新闻网讯（通讯员 郭雅耘 肖乾坤）近日，我校园艺林学学院城市生态健康诊断与蓝绿空间效能优化创新团队吴昌广副教授课题组在城市街谷绿化应对空气污染方面取得重要进展，研究成果以“The right tree for the right street canyons: An approach of tree species selection for mitigating air pollution”为题在工程技术领域国际学术期刊Building and Environment上发表。
现代城市致密化建设和机动车尾气排放增加导致街道峡谷（街谷）内部空气污染加剧，如何降低行人空气污染物暴露风险是城市人居环境品质提升技术的重要议题。由于城市绿化具有滞尘、遮荫、降温等生态效能的潜在认知占据主导地位，因此行道树种植一直被作为改善街谷空气品质的通用策略。但近年来随着城市街谷微环境研究的精细化及计算流体力学（CFD）数值模拟技术的应用，诸多研究表明行道树种植的空气动力学效应对街谷污染物扩散稀释产生的负面影响远比沉降效应的积极影响更显著，不恰当的行道树种植存在加剧街谷污染物积聚和浓度上升的风险。在此背景下，传统“树越多越好”的种植模式在应对城市街谷空气污染时是否适用值得商榷。
大量研究已经揭示行道树叶面积密度、冠幅大小、枝下高等树木形态特征对街谷空气流动性、湍流强度以及污染物吸附沉降产生综合作用，从而影响空气污染物浓度空间再分布，且这种影响还会因街谷的几何特征、来流条件差异而存在较大不确定性。因此，如何在行道树种植设计中针对不同类型街谷选择合理的树种，以提升街谷空气环境品质、降低呼吸暴露风险亟待一套有效方法。在此背景下，研究团队基于城市微气候模拟软件ENVI-met构建了一套降低街谷人行道空气污染物积聚的行道树树种选择技术框架，通过综合评价树木形态因子、街谷高宽比（深浅）、风向风速（来流）对机动车排放污染物扩散稀释、吸附沉降的权衡协同关系，从而科学选择与特定街谷相适应的行道树树种。
图1. 降低街谷人行道空气污染物积聚的树种选择技术框架
图2. 基于ENVI-met街谷行道树种植平面建模（a）及评估区三维示意（b）
研究团队利用上述技术框架以武汉市生活性街谷应对PM10空气污染为案例进行了树种选择研究。通过对武汉市行道树的叶面积密度（leaf area density, LAD）、树高（tree height, H）、分枝点高度（trunk height, TH）、冠幅（crown diameter, CD）4个树木形态因子的调研，选取各形态因子典型值组合成45种树形特征以代表不同树种，如DTHW表示为“高叶面积密度-高树高-高分枝点-大冠幅”行道树树种。同时将高宽比（H/W）设置为0.5、1、2、3分别代表浅、规则、次深、深街谷四类典型街谷，并将背景风向与街谷相交角度设置为平行（0°）、斜交（45°）、垂直（90°）三类，最终形成了552个情景模拟方案。
图3. 不同树木LAD情景下街谷行人高度处PM10浓度分布（典型时刻）
研究结果表明，不同类型街谷在种植行道树后两侧人行道空气污染物浓度均出现上升趋势，尤其街谷走向与来流风向呈垂直、斜交时，背风侧人行道空气污染物积聚比迎风侧更显著。从树木形态因子与PM10浓度相关性来看，影响垂直和斜交街谷迎风侧浓度变化的因子依次为树高H、叶面积密度LAD、冠幅大小CD，而影响背风侧浓度变化依次为LAD、CD、H；街谷与来流风向平行时，LAD和CD是行道树影响两侧浓度变化的主要因子且影响相近。最后，研究团队对不同类型街谷植树前后人行道PM10浓度相对变化率进行k-means聚类，分别提取四类街谷在不同来流风向下人行道PM10浓度积聚风险最小的10个树形组合，并结合武汉市现有行道树树种选取适宜不同类型街谷的树种及其形态修剪建议。该研究成果为面向空气质量提升的街谷行道树树种选择提供了理论依据，同时为街谷绿化种植提供了一种有效的设计辅助决策方法。
图4. 植树与不植树情景时不同类型街谷两侧人行道PM10浓度特征
该研究得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费、武汉市园林和林业局科技计划等项目的资助。风景园林系硕士研究生郭雅耘、博士研究生肖乾坤为论文共同第一作者，吴昌广副教授为论文通讯作者，园艺林学学院滕明君副教授、王鹏程教授、硕士研究生凌晨，武汉市林业工作站肖之炎高级工程师参与该项研究工作。
英文摘要：
Trees planted in street canyons affect the dispersion and deposition of air pollutants primarily through their aerodynamic and deposition effects to change the air quality. However, the potential of trees to improve air quality is uncertain as it depends on a combination of tree forms (species), street canyon geometry and local meteorological conditions. We developed a method to select tree forms with appropriate morphology in specific street canyons based on Computational Fluid Dynamics (CFD) simulation, aiming to promote the dispersion and concentration reduction of pollutants at pedestrian height. In this method, we combined the leaf area density (LAD), crown diameter (CD), tree height (H), and trunk height (TH) as representative metrics for various tree forms. The effects of street canyon aspect ratio, wind direction, and wind speed on the potential of trees to regulate pollutant concentrations were comprehensively considered. In a case study in Wuhan, China, 15 tree forms and corresponding 36 tree species adapted to different street canyons were identified using the validated ENVI-met model. Our research offers practical recommendations and effective tools for professionals and policymakers to select tree species that can enhance the air quality in street canyons.
审核人：吴昌广
