基于CiteSpace的城市環境中細顆粒物研究進展的可視化分析

王薇 ，張蕾

1. 安徽建筑大學建筑與規劃學院，安徽 合肥 230022；2. 安徽建筑大學建成環境與健康重點實驗室，安徽 合肥 230022

在快速發展的工業化和城市化進程中，城市環境問題逐漸成為現階段的突出熱點，空氣質量更是影響了人居環境和居民健康，成為影響中國城市居住質量和可持續發展不可忽視的問題。而空氣質量的評價及污染防治由于大量化石燃料的燃燒、工礦業發展以及機動車尾氣排放的影響，已成為大氣污染研究和城市氣候領域的主要課題之一（趙晨曦等，2014）。研究表明，相對于PM10、TSP等較大細顆粒物，PM2.5由于粒徑小，在大氣中的存留時間長，對有毒物質的吸附性和呼吸系統對其的吸收率大，因此對人體健康、空氣污染、大氣能量平衡以及大氣能見度的影響嚴重（胡元潔，2018）。近年來出現的海平面上升、洪水和干旱、極端高溫、熱島效應、空氣污染等各類氣候災害都是由全球氣候變化導致，對城市居民的健康和生存環境產生了嚴重影響。例如中國長三角區域在 2013年夏季出現持續性熱浪，2015年冬季受強厄爾尼諾現象影響在全國范圍出現連續的霧霾現象（Manfred et al.，2013；郭飛，2017；任思佳，2018），2016—2017年臺風 14號“莫蘭蒂”等相繼登陸帶來了大規模大范圍的沙塵和持續降雨天氣，災情嚴重；2018年中東部地區持續低溫雪災，江西大部分地區出現強降雨，洪澇嚴重等（趙晨曦等，2014）持續的自然災害。

多數學者對細顆粒物進行了總結和歸納（金嘉恒等，2017；鄒佳樂等，2019），從空間規劃的角度闡述了城市顆粒物空氣污染的控制策略（戴菲等，2019），從生態學領域研究細顆粒物與植被關系（趙晨曦等，2013），從化學領域研究 PM2.5的來源解析方法（鄭玫等，2014），但多局限于對細顆粒物的控制技術、檢測方法、相關性、解析技術等方面的綜述。本文結合了文獻計量法、知識可視化圖譜分析法與傳統文獻梳理法，對城市環境中細顆粒物研究的整體特征、熱點前沿、路徑演化與發展趨勢進行分析，旨在推動城市中細顆粒物研究向多元化、縱深化與國際化方向發展。

1 數據與方法

1.1 數據采集

檢索時間截至2020年9月30日，數據來源于Web of Science核心合集（SCI與SSCI來源）和中國學術期刊網絡出版數據（CNKI）（核心期刊與CSSCI來源期刊），通過以下方式進行文獻檢索（郭琳琳等，2017）。

1.1.1 直接檢索

運用2組專業術語“建筑、微環境、微氣候、綠化”與“霧霾、顆粒物、PM、空氣質量、空氣污染”，“building、micro-environment、microclimate、building environment、urban environment”與“PM、haze、air pollution、particulate matter、air quality”，在檢索式中對其進行交集運算。

1.1.2 追溯檢索

由于 WOS中英文關鍵詞與中文關鍵詞有出入，在上一步檢索到的與城市環境密切相關的文獻中，利用相似關鍵詞“residential areas、urban vegetation、urban park、road-side、green infrastructure、street canyon”等，重復追溯檢索。

1.1.3 循環檢索

循環前2步的檢索，納入相關度高的文獻，刪除無作者及與城市環境等不相關文獻，最終篩選出中、英相關文獻樣本各 329、558篇，輸出格式為download_*.txt，運行CiteSpaces進行去重處理。

1.2 研究工具與方法

CiteSpace軟件通過分析信息知識單元的測度和相似性，采用不同技術形成多途徑的可視化知識網絡，對學科的研究熱點、發展前沿和演化路徑進行梳理（Chen，2006；Chen et al.，2010）。數據源為1971—2020年WOS和CNKI數據庫中的文獻樣本，使用Citespace軟件計算、統計并繪制出關鍵詞、區域分布、突現詞探測、作者共被引等可視化圖譜，以分析結果作為城市環境視角下顆粒物研究的知識基礎、前沿熱點、發展趨勢探測的重要參考依據，結合傳統文獻梳理法，對研究價值較高文獻的內容及觀點進行剖析，從發展趨勢、研究性質、對象演變等方面揭示城市環境中顆粒物研究的前沿動態和發展趨勢，為探索研究動態與發展趨勢提供建議與參考。

1.3 國內外研究整體特征分析

1.3.1 發文量

由圖1可知，基于城市環境視角的顆粒物研究于1971年初現，1971—1995年間總體文獻數量偏少，1995—2005年間增幅較平緩，2005年后總體呈現出持續增長的態勢，表明國內外對建筑環境中顆粒物的關注度逐漸增加。2017—2018年后，國內外發表論文均有一定程度的減少。國內研究從1993—2013年間論文數量與增幅均較小，2013年后呈井噴式增長，說明在顆粒物污染加重的環境下，社會和學者們提高了關注度，并研究相應的解決方法與措施。

圖1 文獻數量年度分布圖Fig. 1 Annual distribution map of literature quantity

對比圖1中數量和發展趨勢上的異同，可知以下3點，其一，國外最早開始城市環境中的顆粒物研究，經歷了近 50年的發展，影響力日趨增大，吸引了越來越多專家學者。其二，國內外細顆粒物文獻在發展過程中早期增幅較小，可能是前期對于細顆粒物的研究尚未廣泛觸及相關學科領域，隨著學科的交叉與發展，在城市環境中解決空氣質量問題逐漸獲得學者們的重視。其三，早期國內對細顆粒物的研究來自國外相關研究與實踐，并得到了持續關注；隨著城市化進程的迅速發展，并伴隨著空氣質量的污染，在 2003年后掀起研究浪潮，近年研究數量增長率逐漸加快，說明該領域的國內研究趨勢與社會需求緊密相關。

1.3.2 區域分布的特征

由圖2可知，中國對該領域研究關注度極高，是在此領域發文量最大的國家；國外細顆粒物研究的對象主要集中在美國、德國、英國和意大利。但對比聚類可知中國雖與多國進行合作交流，但合作數量較少，英國則是進行國際合作最多的國家。

圖2 英文文獻區域分布知識圖譜Fig. 2 Knowledge map of regional distribution of English literature

德國對顆粒物的研究多集中于 20世紀，是該領域的前期探索者，可能是由于 19世紀末工業革命后，煙囪工業帶來的污染在歐洲尤以德國與比利時最盛。美國賓夕法尼亞州及俄亥俄州受其影響巨大，20世紀40年代后美國發生多次大型煙霧事件，更加引起了學者的重視。英國作為世界上第一個工業化國家，面對嚴重的環境污染問題，開始研究空氣質量的改善，推動了世界上首部空氣污染防治法《清潔空氣法》的誕生（王越，2018）。1918年，英國化學物理學家唐南（Frederick George Donnan）發現膠體化學過程和有云的大氣過程有許多相似之處，因此依據“Hydrosol（水溶膠）”引入了“Aerosol（氣溶膠）”術語。中國對于顆粒物研究集中于近20年，上世紀80年代后中國學者開始了對大氣顆粒物的研究工作，對細顆粒物的關注較晚，因此研究成果相對較少（謝心慶等，2015）。

1.3.3 代表人物、觀點

由于國外文獻作者數較多，因此將時間切片設為每兩年，并通過尋徑算法修剪切片網絡，得到作者共被引知識圖譜（圖3）。由圖3可以看出，在英文文獻中，該研究領域的研究學者之間形成了相互影響的復雜網絡。Vardoulakis對該領域影響最大，他曾發表多篇該領域的綜述；2003年他發表的《街道峽谷的空氣質量模擬：綜述》（謝心慶等，2015）對研究評估空氣質量的不同擴散建模方法，包括數學模型、物理模型和化學算法模型，以及監測技術進行了整理和比較；此外，他還發表了多篇高頻被引文章。影響力為第二的是Gromke，他通過風洞和數值調查方法獲得實驗數據，對樹木種植的街道峽谷中進行擴散研究，并對CFD數據結果進行評估（Gromke et al.，2008）。Oke（1988）則在1988年通過回顧當時城市峽谷實地研究的成果，結合尺度和數學模型對街道設計與城市冠層氣候的影響進行了探討（Gromke et al.，2008），在城市氣候研究領域奠定了知識基礎。

圖3 英文文獻作者共被引知識圖譜Fig. 3 Knowledge map of co-cited authors in English literature

中文文獻作者之間的合作關系并不復雜，可以看出幾個明顯的集聚關系。由圖4可以看出，影響力較大的作者間存在合作關系，高被引文獻重復較高，因此以團體為單位進行分析。其中影響力最大的是以趙力、陳超、王清勤為核心的科研團隊，該團隊合作研究了不同結構類型的建筑中，窗隙通風對室內細顆粒物（PM2.5）濃度的影響（陳超等，2016），并對北京市某辦公建筑夏冬季室內外PM2.5濃度變化特征進行實時監測與數據分析（趙力等，2015）。其次是馮銀廠和吳建會的課題團隊所進行的PM2.5和PM10污染特征及來源解析研究（王敬等，2014），該團隊在杭州、寧波、天津、濟南、烏魯木齊等地均進行了采樣及解析（馮銀廠等，2004；吳琳等，2009；包貞等，2010；肖致美等，2012）。馮銀廠的研究成果被其他研究者實踐于多數城市。魯紹偉、李少寧、陳波等主要研究城市綠化空間在不同時段或不同天氣下的PM2.5濃度變化（陳波等，2016c；陳波等，2016b），并對該地區常見綠化樹種的PM2.5吸滯能力進行定量分析（陳波等，2016a）。由圖4可知，課題團隊僅在本課題深入研究，而鮮少與其他領域有知識交叉，主要是由于國內研究多來自現實需求，缺乏長期、全面的研究，以及缺乏與國外深度研究的交流互動，因此各課題團隊的關聯性較少，無法形成復雜的知識網絡。

圖4 中文文獻作者合作知識圖譜Fig. 4 Collaborative relationship knowledge graph of Chinese literature authors

2 國際研究前沿與熱點分析

2.1 研究前沿與知識基礎

本文梳理了 1971—2020年國際上對城市環境中顆粒物研究的前沿演化特征與知識基礎，見圖5。該網絡分為17個聚類，本文選擇最大的6個主要聚類進行分析。

圖5 1971—2020年基于WOS的文獻共被引網絡聚類圖譜Fig. 5 Clustering map of the articles' co-citation network based on Web of Science (WOS), 1971-2020

2.1.1 聚類#0（dispersion modelling）

聚類#0主要致力于研究城市環境中顆粒物的擴散模式和規律。該聚類的知識基礎源于Kim et al.（2004）通過建立具有重整化群k-epsilon湍流格式的三維流體動力學計算模型，開展環境風向對城市街道峽谷流動和擴散影響的數值研究。例如Kumar et al.（2011）對城市道路交通中細顆粒物的動力學和擴散模型的研究進行了綜述；Salmond et al.（2010）研究了街道峽谷與城市邊界層堆積模式粒子的垂直輸運；Mazzeo et al.（2011）根據來自 4個街道峽谷的全尺度數據，分析了自然以及交通產生的氣體流動。

2.1.2 聚類#1（idealized street canyon）

聚類#1主要依據建立理想化的街道峽谷模型，研究城市植被、大氣環境與交通等影響因素對空氣污染的消減作用。該聚類的知識基礎源于Gromke et al.（2008）在城市街道峽谷對街道式綠化的交通流和交通尾氣擴散規律進行的研究，并提出了一種新的方法來模擬多孔植物結構，如樹冠小規模風洞應用（Gromke et al.，2009）。例如Badach et al.（2020）綜述了近年來有關城市綠化因沉積和空氣動力作用而減輕空氣污染的研究，并嘗試通過合理設計和保護植被系統，提出空間規劃策略以改善城市空氣質量；Salim et al.（2011）運用兩種方法rans（標準k-epsilon模型和RSM模型）和les（大型渦流模擬）比較城市街道峽谷中樹木種植的污染物擴散數值模擬；Janhall（2015）以城市街道峽谷或交叉路口的植被屏障為重點，依據模型與實驗得出城市植被對微粒空氣污染沉積與擴散的作用。

2.1.3 聚類#2（urban environment）

聚類#2主要強調了細顆粒物污染在城市環境中的表現。該聚類的知識基礎源于Li et al.（2006）在街道峽谷風場與污染物輸運 CFD模擬研究上的進展，以及Sabatino et al.（2007）在2007年通過CFD和積分模型對城市理想幾何形狀內的污染物擴散模擬。例如Tominaga et al.（2013）綜述了目前CFD模擬城市環境近場污染物擴散的建模技術，對以往研究中近場污染物在建筑物周圍擴散的主要特征進行了識別和討論；Ramponi et al.（2015）對不同城市密度、相同和不同街道寬度下一般城市布局室外通風進行了 CFD模擬；Buccolieri et al.（2010）主要研究了城市空氣的可呼吸性及其與模擬城市幾何形狀內污染物濃度分布的關系。

2.1.4 聚類#3（scale emission）

聚類#3主要研究城市大氣細顆粒物污染的擴散和排放程度。該聚類的知識基礎源于Vardoulakis et al.（2003）在 2003年對街道峽谷空氣質量模型的研究綜述，包括對不同擴散建模方法以及監測技術的整理和比較。例如Assimakopoulos et al.（2003）研究了不同二維街道峽谷配置下大氣污染物擴散的數值；Tay et al.（2010）將街道峽谷中的城市氣溶膠通量與更大規模的排放關聯起來；Britter et al.（2003）從區域、城市、鄰里和街道 4個不同的尺度研究城市區域的污染物流動與擴散問題。

2.1.5 聚類#4（viaduct setting）

聚類#4聚焦于高架橋或建筑造成的不同峽谷空間對氣流及污染物擴散的影響。該聚類的知識基礎源于 Hang et al.（2012）和 Baik et al.（1999）的不同研究。Hang等研究建筑物高度差異性對城市理想高層建筑區域污染物擴散和行人通風的影響，闡明了建筑布局、高度差異性和高層城市幾何體中地面污染物去除潛力之間的關系；Baik et al.（1999）通過城市街道峽谷氣流和污染物擴散特性的數值研究，得出了街道峽谷污染物濃度在連續排放和非排放階段的分布結論。例如Hang et al.（2019）研究了高寬比和墻體加熱條件對二維典型街道峽谷氣流和被動污染物暴露的影響；He et al.（2017）研究了不同街道高寬比和高架橋下的高層深街峽谷氣流和被動污染物暴露數值；Duan et al.（2020）研究了高架走道內外的湍流和擴散。

2.1.6 聚類#5（gas emission factor）

聚類#5重視分析不同城市環境下的細顆粒物排放因子分析。Wallace（2012）在1996年對室內顆粒物的綜述，以及Wehner et al.（2002）在2002年通過實測和簡單模型研究街道峽谷中粒子數大小分布及其對城市空氣環境的轉化，構成了該領域的知識基礎。例如Ketzel et al.（2003）基于街道和屋頂的水平觀測，分析了哥本哈根交通源附近的顆粒物和微量氣體排放因子；Monn（2001）描述了空氣污染物的小尺度空間變化以及室內外和個人實測的數據庫，研究聚焦在懸浮顆粒物、較小程度的二氧化氮和光化學污染物；Longley et al.（2003）以英國曼徹斯特為例，實測研究了繁忙街道峽谷內氣溶膠（4.6 nm d-p 10 mu m）的數量和質量大小分布。

從近 50年聚類的時間分布可見，最初對城市中顆粒物的分析局限于氣體排放因子（1997）和排放規模（2000）等微觀角度，2000年后逐漸走向對城市風況到氣流流向規律的研究，2009年起大量使用CFD研究城市中細顆粒物的論文成為熱門話題；對城市的客體研究也從單個個體，如城市植樹（2002）、上游建筑物（2007）、綠色屋頂（2010）等對顆粒物的影響或改善作用，擴大到街道峽谷（2012）、城市綠色空間（2016）等城市規劃宏觀角度的研究。

2.2 研究熱點與發展趨勢

本文利用 CiteSpace軟件引文的突現詞探測算法，對其同義詞和相近詞進行歸攏，得出城市環境中細顆粒物研究領域的突現詞圖譜，見圖6。

圖6 基于WOS的城市環境中顆粒物研究中的突現詞圖譜Fig. 6 Burst terms in the study of the particulate matter in urban environment based on Web of Science

1998—1999年的突現詞為PM10和氣象學與大氣科學。該時期重點關注氣象學角度PM2.5和PM10的污染狀況。如 Putaud et al.（2009）研究了歐洲60個農村、城市和道路顆粒物的物理和化學特征；Chan et al.（2007）介紹了中國特大城市空氣污染的現狀。

2003—2009年的突現詞為場域、湍流、散布、交通運輸和CFD模擬。該時期常以CFD模擬來探索某場域內顆粒物的運動規律和交通排放的空間分析。如計算無限長街谷中街道內與屋頂上方大氣層界面處污染物的流動和垂直交換（Sini et al.，1996），以及交通排放空間格局模擬（Requia et al.，2017），或是研究氣象因素對大氣生物氣溶膠（花粉、真菌孢子、細菌、病毒或動植物碎片）濃度釋放、擴散的影響（Jones et al.，2004）。

2011—2014年的突現詞為粒徑分布和污染物。重點關注對城市中污染物氣體的數量檢測、成分分析和變化預測。例如收集大量數據研究 PM2.5在北京、天津、承德和石家莊的時空變化及其化學成分（Zhao et al.，2013），或結合衛星遙感等新技術對區域表面的PM2.5進行估算（Ma et al.，2014）。

2014—2017年的突現詞為植被、影響、干沉降、土地利用和質量。該時期基于干沉降原理的植物除塵以及人為或自然現況對 PM2.5濃度的影響研究成為研究熱點。如利用 CFD方法評估路邊樹木對街道峽谷空氣動力學和沉積的影響（Xue et al.，2017），從城市規劃的角度評價土地利用和景觀格局與PM2.5濃度之間的相關性（Feng et al.，2017），研究不同氣象參數與大氣污染物濃度的影響等（Zhang et al.，2015）。

2018年后的突現詞為綠色可持續科技、人體熱舒適、室內空氣質量、環境研究，逐漸傾向于從可持續發展、人類健康以及改善人居環境角度研究細顆粒物對人體的影響，技術上也不再局限于單一分析手段。Pettit et al.（2018）開展了實用性植物對室內空氣修復作用的綜述研究；Ghaffarianhoseini et al.（2018）研究分析了 SBS（病態建筑綜合癥）的癥狀和負面影響，強調了建筑環境的作用，針對健康室內環境的研究提出了可行的解決方案；Weerasuriya et al.（2019）集成了計算流體動力學模擬、多區域空氣流動模型和建筑能量模擬來計算風、浮力以及風和浮力驅動通風機制下的通風率，利用自然通風優化高層住宅的能源性能。

3 國內研究熱點與路徑演化

研究主題的分布和演變可以直觀地反映不同時段中的分析視角、研究方法、熱點領域的變化。而研究主題可以通過中心度較高的關鍵詞展現，關鍵詞間的相關性一定范圍內能夠表達學科領域中知識的相互關聯（秦曉楠等，2014）。本文利用關鍵詞共現分析梳理了國內對于城市環境中顆粒物研究的主要熱點、研究傾向和結構發展變化，使用尋徑算法對片狀網絡與合并網絡進行修剪，繪制出研究主題演化路徑及關鍵詞中心性排序列表，見圖7和表1。可視后的圖譜共包含關鍵詞節點59個，連線49條。

圖7 國內城市環境中細顆粒物研究領域研究主題演化路徑Fig. 7 The research themes evolution path of field of fine particulate matter in domestic urban environment

3.1 研究主題與熱點分析

本文以中心度為指標，對關鍵路徑圖譜中的關鍵詞排序得出表 1，以此識別并整理不同時段的城市環境中顆粒物的研究主題。

表1 城市環境中細顆粒物研究關鍵詞共現網絡的關鍵詞中心性排序列表Table 1 The keyword centre index rank of study on fine particulate matter in urban environment co-occurrence network

1993—2010年間具有中心性的關鍵詞較少，說明該時段處于城市環境中細顆粒物研究的起步階段，核心關鍵詞為 PM2.5、PM10、源解析和可吸入性顆粒物等基礎性詞匯。大多集中于對某地區污染程度的評估與顆粒物的濃度與成分分析，如朱易等（2004）對南寧市大氣顆粒物（TSP、PM10、PM2.5）的污染程度進行了監測；華蕾等（2006）利用源解析技術對北京市 PM10的主要排放源進行了成分分析；董雪玲等（2009）研究了北京市大氣 PM10和PM2.5中有機物的時空變化。

2011—2014年間對細顆粒物的研究逐漸發展，在短期內熱點詞迅速增多，該時段的核心關鍵詞為粒徑分布、空氣污染、相關性和功能區，除了對不同區域細顆粒物濃度、粒徑分布、排放因子和化學成分的分析外，細顆粒物與氣象要素（李綏等，2014）、土地利用類型以及功能區規劃之間的相關性的研究也成為了研究熱點，并常使用模型作為相關性分析的技術方法（陽海鷗等，2017）。

2015—2016年間該領域研究進展迅速，兩年內出現大量的核心熱點詞，分別為城市綠地、園林植物、霧霾、滯塵能力、大氣污染、水溶性離子、因子分析、PM2.5濃度以及城市森林，研究集中在城市綠化對大氣污染滯塵能力的分析，其中包括大尺度的環城綠地（肖玉等，2015）、綠化設施（韓曄等，2015）、城市森林（陳波等，2016）以及小尺度的園林植物（張桐等，2017），此外對細顆粒物中水溶性離子的污染特征研究也得到了關注（陳金媛等，2016）。

2017年后的核心熱點詞為污染特征、主成分分析、無機元素、春季、影響因素和穿透系數，除往年關注過的熱點話題外，對顆粒物的基礎研究開始傾向于季節性的變化特征（杜萬光等，2017）以及不同季節的特征對比（王的等，2017）。另外由于室內空氣質量受到不斷關注，對可吸入顆粒物圍護結構滲透機理的研究（張輝輝等，2017），以及基于建筑漏風量與圍護結構穿透系數的室內細顆粒物防控設計研究（李景廣等，2017）取得了進展。

3.2 研究方向與路徑演化

由圖7可知，根據主題詞的節點分布與聯系，梳理出國內該領域研究3條重要的演化路徑。

3.2.1 “細顆粒物（PM10/PM2.5）-大氣污染-因子分析-濃度-空間分布”研究路徑

該路徑主要對細顆粒物進行基礎性研究，從城市空氣質量監測的需求出發，逐漸發展為對細顆粒物的產生原因及表現特征的分析，主要集中以下 4個方面的研究：（1）濃度監測：主要采取實測-數據分析（毛慧倫等，2019）的方式；（2）空間格局：主要采取遙感影像數據收集（PM2.5濃度反演影像和DMSP-OLS夜間燈光數據集）（吳健生等，2016）、模型分析（重力模型、ESDA模型（楊帆等，2016）、Fluent）、數值分析（GIS空間統計分析、克里金插值法（戴昭鑫等，2016））等方法；（3）產生因子：一般采取源解析法分析其因，如離子色譜法從其化學成分分析（陳金媛等，2016）、化學質量平衡模型（CMB model）和二重源解析（馮銀廠等，2005）的方式；（4）影響因子：主要集中在地理位置、氣象因素（空氣溫度、相對濕度、風速）（劉晴等，2019）、人文因素（魯紹偉等，2017）的相關性分析，采取因子分析、聚類分析及空間相關性分析（吳健生等，2016）等主要技術手段。

3.2.2 “細顆粒物（PM10/PM2.5）-空氣顆粒物-城市綠地/城市森林-園林植物-滯塵能力”研究路徑

該路徑更傾向于研究植物在人類活動高度影響下對顆粒物的消減作用，分為城市森林、景觀綠化和植物葉片3個尺度的研究。對城市森林植被區的研究主要集中在不同生境類型下城市森林大氣顆粒物的變化特征及其影響因素（段文軍等，2017）；對景觀綠化的研究包括綠地植物滯塵作用的機理、植物個體和群落的滯塵能力以及綠地滯塵的影響因素（孫曉丹等2015），以及不同綠地結構對大氣顆粒物的消減能力（孫曉丹等，2015）；對植物葉片的研究大多為分析綠化植物葉片表面特征對滯塵效應的影響（柴一新等，2002）。

3.2.3 “細顆粒物（PM10/PM2.5）-污染特征-粒徑分析-可吸入性顆粒物-街道峽谷/揚塵/穿透系數-漏風量”研究路徑

該路徑從細顆粒物的污染特征細化至粒徑分布（王申博等，2017），關注了城市中顆粒物分布不均衡問題（吳正旺等，2014），主要包括，（1）街道峽谷：主要關注街區尺度的顆粒物污染的空間分布，通過模型模擬和評估街道空氣質量，4種常用模型包括 ENVI-met、FLUENT、MISKAM 和OSPM（周姝雯等，2017），研究變量常為建筑物間隔（即建筑間距與街道總長之比）、街道峽谷高寬比和風（劉建峰等，2017）。（2）揚塵：主要關注建筑施工揚塵對城市環境的影響，可以通過高斯面源反演法計算揚塵污染源，建立開放源可吸入顆粒物污染源強數據庫，進一步分析城市揚塵污染（劉彩霞，2006）。（3）穿透系數-漏風量：主要從室內空氣質量出發，通過質量平衡方程分析室內顆粒物濃度的主要影響因素，研究顆粒滲透研究中穿透系數、滲透因子和室內外顆粒物濃度比的關系，以及打印復印設備集中局部排風、人體活動影響的室內污染物分布變化（李景廣等，2017），研究手段包括現場測試、實驗室研究、模型研究（張輝輝等，2017）。

4 結論與展望

4.1 結論

（1）在研究整體特征方面，國內外對于城市環境中的細顆粒物研究內容稍有差異，但總體趨勢相近，在發展過程中的增幅都呈現緩步上升、井噴增長和相對減少 3個階段。起步階段國內對細顆粒物的基礎性研究較少，自2004年后關注點緊跟前沿，研究重心的趨同與中國學者近年來在國際上發表論文的占比逐年遞增有顯著關系。相較國外，國內對該領域研究是由于現實需求而出發的，缺乏長期、全面的研究，缺少與國外深度研究的交流互動，因此各課題間的關聯性較少，未形成復雜的知識網絡。

（2）在研究性質方面，國內研究側重細顆粒物的產生原因及表現特征方面，在對空間分布和時空變化的研究中，多數為基于實測與模型分析得出數據結論與環境評價的定量分析；國外則多定量分析，運用動力學和沉積原理，研究場域中細顆粒物的運動規律。

（3）在研究對象方面，國內的源解析案例較多，而國外對交通排放空間格局的研究居于前沿。在人為影響因素的分析中，國內較關注建筑施工揚塵對居民生活的影響，而國外則更多聚焦于研究個體暴露對細顆粒物的影響。

（4）在研究前沿趨勢方面，對細顆粒物的濃度、因子、空間分布、源解析等基礎性研究，城市綠地對細顆粒物的消減作用，以及人居環境和室內空氣質量的改善是近20年的主要研究內容。2017年后國內外前沿話題出現異端，國內研究在主成分分析的基礎上對不同成分的細顆粒物做細化研究，室內空氣質量的優化得到了關注；國外研究則從更傾向于可持續發展、人類健康以及改善人居環境角度研究細顆粒對人體的影響。

4.2 展望

（1）城市環境中細顆粒物的研究涉及到環境科學、城市規劃、建筑學、化學、力學、生態學、計算機科學等眾多學科，需要數據處理、源解析、計算流體動力學、遙感等多項技術支撐，因此需要加強多學科交叉與合作，以拓展人居環境視角下細顆粒物的系統性研究。

（2）可持續發展和人類健康學視角下的細顆粒物研究已成為國際研究關注的熱點，應當綜合關注其在不同城市和功能區的水平運動和垂直擴散規律。同時有效優化綠色基礎設施的空間配置，準確地從源頭控制環境污染，從而改善城市空氣質量及維護城市生態平衡。