我院张振明教授团队利用精准生态调控技术破解城市大气污染与水资源短缺难题

在城市快速发展的背景下，大气颗粒物污染与水资源短缺已成为制约大都市可持续发展的两大瓶颈问题。近日，我院张振明教授研究团队与西澳大学科研团队通力合作，在这一领域取得重大突破。相关研究成果以"Optimizing particulate matter removal through rainfall: Role of duration, intensity, and species in green infrastructure"为题，发表于环境与生态学领域顶级期刊《Journal of Hazardous Materials》（2024年影响因子12.2，环境与生态学大类一区TOP期刊）。

研究团队创新性地开发出一项精准生态调控技术，通过优化植被灌溉过程，实现了城市植被对大气颗粒物去除能力的显著提升和水资源的高效利用。研究采用人工模拟降雨实验方法，首次提出了基于植被类型的差异化灌溉策略：在灌溉初期采用较高强度灌溉以增强颗粒物冲刷效果，而在灌溉后期则降低强度以实现水资源节约。研究发现，在相同灌溉总量下，较低强度、较长时间的灌溉方式可获得更高的颗粒物去除率（图1）。同时，研究团队系统确定了不同植被喷灌过程的最佳灌溉强度和喷头喷洒距离，实现了颗粒物去除效率的最大化和水资源利用的最优化（图2）。此外，研究还创新性地提出了灌溉强度的动态调控方案，进一步提升了颗粒物去除效果。

图1 技术关键变量对颗粒物去除效率的相对重要性和交互作用

这项突破性技术的推广应用，将为城市空气质量改善和水资源节约提供双重保障，同时为大都市的可持续发展提供了强有力的技术支撑。研究不仅具有重要的理论价值，更为城市生态环境治理提供了切实可行的创新解决方案。

图 2 不同物种对各粒径颗粒物的去除率

本研究由北京林业大学生态与自然保护学院2022级博士生周士钧担任第一作者，张振明教授为通讯作者。研究团队还包括北京林业大学张明祥教授、西澳大学Matthew R. Hipsey教授和Peisheng Huang教授。研究获得了国家自然科学基金（41877535）、人力资源和社会保障部国家外国专家项目（H20240392）、澳大利亚研究理事会（LP200200910）以及国家留学基金委（202306510037）的资助。

论文信息:

Zhou, S., Zhang, Z., Hipsey, M.R., Huang, P., Zhang, M., 2025. Optimizing particulate matter removal through rainfall: Role of duration, intensity, and species in green infrastructure. Journal of Hazardous Materials 489, 137612. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.jhazmat.2025.137612.

原文链接:

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0304389425005266（50天内免费下载）

编辑：舒远琴、刘佳凯

审核：张振明