雾霾下的北京城 章轲摄
北京市土地利用情况（上）与PM2.5浓度分布（右）对比余新晓供图
PM2.5和PM10与人类头发的平均直径尺寸（70微米）和细沙滩沙粒（90微米）的比较（来源：Guaita等，2011）
不同粒径颗粒物的积累潜力（来源：Londahl等，2006）
什么是PM2.5等颗粒物？
空气污染对人类、其他生物体和自然环境造成不同程度的伤害。近些年，北京地区的雾霾事件引起全社会的广泛关注，并得到有关部门的高度重视。
其实，雾和霾是两种不同的天气：雾是在空气中挥发的水汽，虽然会影响交通，但风一吹、太阳一晒就消失了；霾也有很多水分，但其中灰蒙蒙的物质主要是粉尘、化学污染物和病菌等气溶胶，且很容易散掉。
空气颗粒物是大气中存在的各种固态和液态颗粒状物质的总称，这些颗粒物能够在大气中长时间悬浮和远距离移动，也称为大气气溶胶。
世界卫生组织报告表明，空气颗粒物中的化学成分多样，包括硝酸盐、硫酸盐、元素碳和有机碳、有机化合物（例如多环芳烃）、生物化合物（例如内毒素、细胞碎片）和金属（如铁、铜、镍、锌、钒）。
根据粒径大小，空气颗粒物可分为总悬浮颗粒物TSP（空气动力学直径≤100微米）、可吸入颗粒物PM10（空气动力学直径≤10微米）、细颗粒物PM2.5（空气动力学直径≤2.5微米）和超细颗粒物PM1（空气动力学直径≤1微米）。
从室内和室外环境观察到的空气污染对健康的影响一直受到高度关注，因为即使空气污染物浓度相对较低，暴露风险也很高。据估计，全球每年有超过200万人死于肺部和呼吸系统受损的空气污染造成的直接后果。在这些死亡人数中，约有2.1万人和47万人是由细颗粒物和臭氧造成的。与地面臭氧和（或）其他常见空气污染物（如一氧化碳）相比，空气颗粒物对人类健康的危害更大。
许多科学研究已经将空气颗粒物污染解释为各种健康问题的根源，包括心脏病或肺病患者的过早死亡，非致命性心脏病发作，心律不齐，哮喘加重，肺功能增加以及呼吸道症状增加，如气道刺激，咳嗽或呼吸困难。其影响潜力与这些颗粒物的粒径大小直接相关，空气动力学直径是描述其在大气中的运输能力和（或）通过呼吸生物吸入能力的主要标准之一，各国环保局也是基于它们预测的进入肺的穿透能力进行颗粒物分类。
森林对PM2.5等颗粒物的调控作用如何？
世界各国在控制颗粒污染物排放和削减其在大气中的含量做了工作。现阶段雾霾治理研究主要集中在改变产业结构、降低污染源排放等方面，但是由于治理难度大、周期长、复杂性高，需权衡各方面因素。目前尚不能完全依靠污染源治理解决颗粒物污染问题。
森林对削减大气颗粒物、改善空气质量具有明显作用。北京市城六区所有植被每年平均总滞尘量为9789吨，其中细颗粒物滞尘量为105吨、粗颗粒物滞尘量为1227吨、大颗粒物滞尘量为8457吨。
另一项研究测算了10个美国城市中森林对PM2.5的调控作用，发现每个城市每年树木清除PM2.5总量范围为4.6吨-64.5吨，空气质量改善的年平均百分比为 0.05%-0.24%，死亡率每个城市年减少约1人-7.6人，年度价值范围为110万-6010万美元。美国萨克拉门托市城市森林对PM10的日清除率达2.7吨，占人为排放的1%-2%。美国芝加哥城市森林面积占11%，每年可以吸附234吨PM10；全美国城市乔灌木每年消除21.5万吨PM10和71.1万吨TSP。
英国伦敦城市树木覆盖率为20%，每年可清除PM10达 850吨-2000吨；全英国植物每年阻滞吸附3.9万-6.0万吨PM10，减少死亡人数5人-7人，减少呼吸系统疾病入院病例4例-6例。
墨西哥中部地区城市森林每年减少大气中PM10的量超过100吨，相当于研究区年度人为排放的2%。
植被覆盖率与PM2.5等颗粒物调控的关系如何？
当森林植被覆盖率增加时，对颗粒物的阻滞吸附能力也增强。中国北部植被覆盖度比南部小，导致PM2.5和PM10浓度从南到北（海口、宁波到青岛、天津）呈明显增长趋势。北京市城区植被覆盖率和绿地百分比与可吸入颗粒物浓度呈负相关关系，随着缓冲区半径的增加，相关性更加显著。当缓冲区半径达到3000米以上时，所有月份的PM2.5浓度均值都与缓冲区森林覆盖度呈极其显著的负相关关系。
观察美国芝加哥城市植被的滞尘效应，发现当植被覆盖率达到11%时，空气质量平均每小时提高0.4%。英国西米德兰兹郡和格拉斯哥郡空气中PM10与植被覆盖率的关系表明，当植被覆盖率由3.7%提高到16.5%时，PM10的浓度将下降10%，每年消除10吨大气中的PM10；当植被覆盖率达到理论最大值54%时，PM10浓度下降26%，每年消除PM10的质量达200吨。以色列类似研究发现，当植被覆盖增加19%-25%，PM10浓度在有可比性的城市地区之间都减少了5%-20%。
（作者系北京林业大学教授）
