王薇 ，張蕾

1. 安徽建筑大學(xué)建筑與規(guī)劃學(xué)院，安徽 合肥 230022；2. 安徽建筑大學(xué)建成環(huán)境與健康重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，安徽 合肥 230022

在快速發(fā)展的工業(yè)化和城市化進(jìn)程中，城市環(huán)境問(wèn)題逐漸成為現(xiàn)階段的突出熱點(diǎn)，空氣質(zhì)量更是影響了人居環(huán)境和居民健康，成為影響中國(guó)城市居住質(zhì)量和可持續(xù)發(fā)展不可忽視的問(wèn)題。而空氣質(zhì)量的評(píng)價(jià)及污染防治由于大量化石燃料的燃燒、工礦業(yè)發(fā)展以及機(jī)動(dòng)車(chē)尾氣排放的影響，已成為大氣污染研究和城市氣候領(lǐng)域的主要課題之一（趙晨曦等，2014）。研究表明，相對(duì)于PM10、TSP等較大細(xì)顆粒物，PM2.5由于粒徑小，在大氣中的存留時(shí)間長(zhǎng)，對(duì)有毒物質(zhì)的吸附性和呼吸系統(tǒng)對(duì)其的吸收率大，因此對(duì)人體健康、空氣污染、大氣能量平衡以及大氣能見(jiàn)度的影響嚴(yán)重（胡元潔，2018）。近年來(lái)出現(xiàn)的海平面上升、洪水和干旱、極端高溫、熱島效應(yīng)、空氣污染等各類(lèi)氣候?yàn)?zāi)害都是由全球氣候變化導(dǎo)致，對(duì)城市居民的健康和生存環(huán)境產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。例如中國(guó)長(zhǎng)三角區(qū)域在 2013年夏季出現(xiàn)持續(xù)性熱浪，2015年冬季受強(qiáng)厄爾尼諾現(xiàn)象影響在全國(guó)范圍出現(xiàn)連續(xù)的霧霾現(xiàn)象（Manfred et al.，2013；郭飛，2017；任思佳，2018），2016—2017年臺(tái)風(fēng) 14號(hào)“莫蘭蒂”等相繼登陸帶來(lái)了大規(guī)模大范圍的沙塵和持續(xù)降雨天氣，災(zāi)情嚴(yán)重；2018年中東部地區(qū)持續(xù)低溫雪災(zāi)，江西大部分地區(qū)出現(xiàn)強(qiáng)降雨，洪澇嚴(yán)重等（趙晨曦等，2014）持續(xù)的自然災(zāi)害。

多數(shù)學(xué)者對(duì)細(xì)顆粒物進(jìn)行了總結(jié)和歸納（金嘉恒等，2017；鄒佳樂(lè)等，2019），從空間規(guī)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(tài)學(xué)領(lǐng)域研究細(xì)顆粒物與植被關(guān)系（趙晨曦等，2013），從化學(xué)領(lǐng)域研究 PM2.5的來(lái)源解析方法（鄭玫等，2014），但多局限于對(duì)細(xì)顆粒物的控制技術(shù)、檢測(cè)方法、相關(guān)性、解析技術(shù)等方面的綜述。本文結(jié)合了文獻(xiàn)計(jì)量法、知識(shí)可視化圖譜分析法與傳統(tǒng)文獻(xiàn)梳理法，對(duì)城市環(huán)境中細(xì)顆粒物研究的整體特征、熱點(diǎn)前沿、路徑演化與發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析，旨在推動(dòng)城市中細(xì)顆粒物研究向多元化、縱深化與國(guó)際化方向發(fā)展。

1 數(shù)據(jù)與方法

1.1 數(shù)據(jù)采集

檢索時(shí)間截至2020年9月30日，數(shù)據(jù)來(lái)源于Web of Science核心合集（SCI與SSCI來(lái)源）和中國(guó)學(xué)術(shù)期刊網(wǎng)絡(luò)出版數(shù)據(jù)（CNKI）（核心期刊與CSSCI來(lái)源期刊），通過(guò)以下方式進(jìn)行文獻(xiàn)檢索（郭琳琳等，2017）。

1.1.1 直接檢索

運(yùn)用2組專業(yè)術(shù)語(yǔ)“建筑、微環(huán)境、微氣候、綠化”與“霧霾、顆粒物、PM、空氣質(zhì)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(duì)其進(jìn)行交集運(yùn)算。

1.1.2 追溯檢索

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

1.1.3 循環(huán)檢索

循環(huán)前2步的檢索，納入相關(guān)度高的文獻(xiàn)，刪除無(wú)作者及與城市環(huán)境等不相關(guān)文獻(xiàn)，最終篩選出中、英相關(guān)文獻(xiàn)樣本各 329、558篇，輸出格式為download_*.txt，運(yùn)行CiteSpaces進(jìn)行去重處理。

1.2 研究工具與方法

CiteSpace軟件通過(guò)分析信息知識(shí)單元的測(cè)度和相似性，采用不同技術(shù)形成多途徑的可視化知識(shí)網(wǎng)絡(luò)，對(duì)學(xué)科的研究熱點(diǎn)、發(fā)展前沿和演化路徑進(jìn)行梳理（Chen，2006；Chen et al.，2010）。數(shù)據(jù)源為1971—2020年WOS和CNKI數(shù)據(jù)庫(kù)中的文獻(xiàn)樣本，使用Citespace軟件計(jì)算、統(tǒng)計(jì)并繪制出關(guān)鍵詞、區(qū)域分布、突現(xiàn)詞探測(cè)、作者共被引等可視化圖譜，以分析結(jié)果作為城市環(huán)境視角下顆粒物研究的知識(shí)基礎(chǔ)、前沿?zé)狳c(diǎn)、發(fā)展趨勢(shì)探測(cè)的重要參考依據(jù)，結(jié)合傳統(tǒng)文獻(xiàn)梳理法，對(duì)研究?jī)r(jià)值較高文獻(xiàn)的內(nèi)容及觀點(diǎn)進(jìn)行剖析，從發(fā)展趨勢(shì)、研究性質(zhì)、對(duì)象演變等方面揭示城市環(huán)境中顆粒物研究的前沿動(dòng)態(tài)和發(fā)展趨勢(shì)，為探索研究動(dòng)態(tài)與發(fā)展趨勢(shì)提供建議與參考。

1.3 國(guó)內(nèi)外研究整體特征分析

1.3.1 發(fā)文量

由圖1可知，基于城市環(huán)境視角的顆粒物研究于1971年初現(xiàn)，1971—1995年間總體文獻(xiàn)數(shù)量偏少，1995—2005年間增幅較平緩，2005年后總體呈現(xiàn)出持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，表明國(guó)內(nèi)外對(duì)建筑環(huán)境中顆粒物的關(guān)注度逐漸增加。2017—2018年后，國(guó)內(nèi)外發(fā)表論文均有一定程度的減少。國(guó)內(nèi)研究從1993—2013年間論文數(shù)量與增幅均較小，2013年后呈井噴式增長(zhǎng)，說(shuō)明在顆粒物污染加重的環(huán)境下，社會(huì)和學(xué)者們提高了關(guān)注度，并研究相應(yīng)的解決方法與措施。

圖1 文獻(xiàn)數(shù)量年度分布圖Fig. 1 Annual distribution map of literature quantity

對(duì)比圖1中數(shù)量和發(fā)展趨勢(shì)上的異同，可知以下3點(diǎn)，其一，國(guó)外最早開(kāi)始城市環(huán)境中的顆粒物研究，經(jīng)歷了近 50年的發(fā)展，影響力日趨增大，吸引了越來(lái)越多專家學(xué)者。其二，國(guó)內(nèi)外細(xì)顆粒物文獻(xiàn)在發(fā)展過(guò)程中早期增幅較小，可能是前期對(duì)于細(xì)顆粒物的研究尚未廣泛觸及相關(guān)學(xué)科領(lǐng)域，隨著學(xué)科的交叉與發(fā)展，在城市環(huán)境中解決空氣質(zhì)量問(wèn)題逐漸獲得學(xué)者們的重視。其三，早期國(guó)內(nèi)對(duì)細(xì)顆粒物的研究來(lái)自國(guó)外相關(guān)研究與實(shí)踐，并得到了持續(xù)關(guān)注；隨著城市化進(jìn)程的迅速發(fā)展，并伴隨著空氣質(zhì)量的污染，在 2003年后掀起研究浪潮，近年研究數(shù)量增長(zhǎng)率逐漸加快，說(shuō)明該領(lǐng)域的國(guó)內(nèi)研究趨勢(shì)與社會(huì)需求緊密相關(guān)。

1.3.2 區(qū)域分布的特征

由圖2可知，中國(guó)對(duì)該領(lǐng)域研究關(guān)注度極高，是在此領(lǐng)域發(fā)文量最大的國(guó)家；國(guó)外細(xì)顆粒物研究的對(duì)象主要集中在美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)和意大利。但對(duì)比聚類(lèi)可知中國(guó)雖與多國(guó)進(jìn)行合作交流，但合作數(shù)量較少，英國(guó)則是進(jìn)行國(guó)際合作最多的國(guó)家。

圖2 英文文獻(xiàn)區(qū)域分布知識(shí)圖譜Fig. 2 Knowledge map of regional distribution of English literature

德國(guó)對(duì)顆粒物的研究多集中于 20世紀(jì)，是該領(lǐng)域的前期探索者，可能是由于 19世紀(jì)末工業(yè)革命后，煙囪工業(yè)帶來(lái)的污染在歐洲尤以德國(guó)與比利時(shí)最盛。美國(guó)賓夕法尼亞州及俄亥俄州受其影響巨大，20世紀(jì)40年代后美國(guó)發(fā)生多次大型煙霧事件，更加引起了學(xué)者的重視。英國(guó)作為世界上第一個(gè)工業(yè)化國(guó)家，面對(duì)嚴(yán)重的環(huán)境污染問(wèn)題，開(kāi)始研究空氣質(zhì)量的改善，推動(dòng)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(guó)化學(xué)物理學(xué)家唐南（Frederick George Donnan）發(fā)現(xiàn)膠體化學(xué)過(guò)程和有云的大氣過(guò)程有許多相似之處，因此依據(jù)“Hydrosol（水溶膠）”引入了“Aerosol（氣溶膠）”術(shù)語(yǔ)。中國(guó)對(duì)于顆粒物研究集中于近20年，上世紀(jì)80年代后中國(guó)學(xué)者開(kāi)始了對(duì)大氣顆粒物的研究工作，對(duì)細(xì)顆粒物的關(guān)注較晚，因此研究成果相對(duì)較少（謝心慶等，2015）。

1.3.3 代表人物、觀點(diǎn)

由于國(guó)外文獻(xiàn)作者數(shù)較多，因此將時(shí)間切片設(shè)為每?jī)赡辏⑼ㄟ^(guò)尋徑算法修剪切片網(wǎng)絡(luò)，得到作者共被引知識(shí)圖譜（圖3）。由圖3可以看出，在英文文獻(xiàn)中，該研究領(lǐng)域的研究學(xué)者之間形成了相互影響的復(fù)雜網(wǎng)絡(luò)。Vardoulakis對(duì)該領(lǐng)域影響最大，他曾發(fā)表多篇該領(lǐng)域的綜述；2003年他發(fā)表的《街道峽谷的空氣質(zhì)量模擬：綜述》（謝心慶等，2015）對(duì)研究評(píng)估空氣質(zhì)量的不同擴(kuò)散建模方法，包括數(shù)學(xué)模型、物理模型和化學(xué)算法模型，以及監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行了整理和比較；此外，他還發(fā)表了多篇高頻被引文章。影響力為第二的是Gromke，他通過(guò)風(fēng)洞和數(shù)值調(diào)查方法獲得實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)樹(shù)木種植的街道峽谷中進(jìn)行擴(kuò)散研究，并對(duì)CFD數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行評(píng)估（Gromke et al.，2008）。Oke（1988）則在1988年通過(guò)回顧當(dāng)時(shí)城市峽谷實(shí)地研究的成果，結(jié)合尺度和數(shù)學(xué)模型對(duì)街道設(shè)計(jì)與城市冠層氣候的影響進(jìn)行了探討（Gromke et al.，2008），在城市氣候研究領(lǐng)域奠定了知識(shí)基礎(chǔ)。

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

中文文獻(xiàn)作者之間的合作關(guān)系并不復(fù)雜，可以看出幾個(gè)明顯的集聚關(guān)系。由圖4可以看出，影響力較大的作者間存在合作關(guān)系，高被引文獻(xiàn)重復(fù)較高，因此以團(tuán)體為單位進(jìn)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(tuán)隊(duì)，該團(tuán)隊(duì)合作研究了不同結(jié)構(gòu)類(lèi)型的建筑中，窗隙通風(fēng)對(duì)室內(nèi)細(xì)顆粒物（PM2.5）濃度的影響（陳超等，2016），并對(duì)北京市某辦公建筑夏冬季室內(nèi)外PM2.5濃度變化特征進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)與數(shù)據(jù)分析（趙力等，2015）。其次是馮銀廠和吳建會(huì)的課題團(tuán)隊(duì)所進(jìn)行的PM2.5和PM10污染特征及來(lái)源解析研究（王敬等，2014），該團(tuán)隊(duì)在杭州、寧波、天津、濟(jì)南、烏魯木齊等地均進(jìn)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(shí)踐于多數(shù)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(shí)段或不同天氣下的PM2.5濃度變化（陳波等，2016c；陳波等，2016b），并對(duì)該地區(qū)常見(jiàn)綠化樹(shù)種的PM2.5吸滯能力進(jìn)行定量分析（陳波等，2016a）。由圖4可知，課題團(tuán)隊(duì)僅在本課題深入研究，而鮮少與其他領(lǐng)域有知識(shí)交叉，主要是由于國(guó)內(nèi)研究多來(lái)自現(xiàn)實(shí)需求，缺乏長(zhǎng)期、全面的研究，以及缺乏與國(guó)外深度研究的交流互動(dòng)，因此各課題團(tuán)隊(duì)的關(guān)聯(lián)性較少，無(wú)法形成復(fù)雜的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

圖4 中文文獻(xiàn)作者合作知識(shí)圖譜Fig. 4 Collaborative relationship knowledge graph of Chinese literature authors

2 國(guó)際研究前沿與熱點(diǎn)分析

2.1 研究前沿與知識(shí)基礎(chǔ)

本文梳理了 1971—2020年國(guó)際上對(duì)城市環(huán)境中顆粒物研究的前沿演化特征與知識(shí)基礎(chǔ)，見(jiàn)圖5。該網(wǎng)絡(luò)分為17個(gè)聚類(lèi)，本文選擇最大的6個(gè)主要聚類(lèi)進(jìn)行分析。

圖5 1971—2020年基于WOS的文獻(xiàn)共被引網(wǎng)絡(luò)聚類(lèi)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(lèi)#0（dispersion modelling）

聚類(lèi)#0主要致力于研究城市環(huán)境中顆粒物的擴(kuò)散模式和規(guī)律。該聚類(lèi)的知識(shí)基礎(chǔ)源于Kim et al.（2004）通過(guò)建立具有重整化群k-epsilon湍流格式的三維流體動(dòng)力學(xué)計(jì)算模型，開(kāi)展環(huán)境風(fēng)向?qū)Τ鞘薪值缻{谷流動(dòng)和擴(kuò)散影響的數(shù)值研究。例如Kumar et al.（2011）對(duì)城市道路交通中細(xì)顆粒物的動(dòng)力學(xué)和擴(kuò)散模型的研究進(jìn)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(yùn)；Mazzeo et al.（2011）根據(jù)來(lái)自 4個(gè)街道峽谷的全尺度數(shù)據(jù)，分析了自然以及交通產(chǎn)生的氣體流動(dòng)。

2.1.2 聚類(lèi)#1（idealized street canyon）

聚類(lèi)#1主要依據(jù)建立理想化的街道峽谷模型，研究城市植被、大氣環(huán)境與交通等影響因素對(duì)空氣污染的消減作用。該聚類(lèi)的知識(shí)基礎(chǔ)源于Gromke et al.（2008）在城市街道峽谷對(duì)街道式綠化的交通流和交通尾氣擴(kuò)散規(guī)律進(jìn)行的研究，并提出了一種新的方法來(lái)模擬多孔植物結(jié)構(gòu)，如樹(shù)冠小規(guī)模風(fēng)洞應(yīng)用（Gromke et al.，2009）。例如Badach et al.（2020）綜述了近年來(lái)有關(guān)城市綠化因沉積和空氣動(dòng)力作用而減輕空氣污染的研究，并嘗試通過(guò)合理設(shè)計(jì)和保護(hù)植被系統(tǒng)，提出空間規(guī)劃策略以改善城市空氣質(zhì)量；Salim et al.（2011）運(yùn)用兩種方法rans（標(biāo)準(zhǔn)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(shù)木種植的污染物擴(kuò)散數(shù)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(diǎn)，依據(jù)模型與實(shí)驗(yàn)得出城市植被對(duì)微?？諝馕廴境练e與擴(kuò)散的作用。

2.1.3 聚類(lèi)#2（urban environment）

聚類(lèi)#2主要強(qiáng)調(diào)了細(xì)顆粒物污染在城市環(huán)境中的表現(xiàn)。該聚類(lèi)的知識(shí)基礎(chǔ)源于Li et al.（2006）在街道峽谷風(fēng)場(chǎng)與污染物輸運(yùn) CFD模擬研究上的進(jìn)展，以及Sabatino et al.（2007）在2007年通過(guò)CFD和積分模型對(duì)城市理想幾何形狀內(nèi)的污染物擴(kuò)散模擬。例如Tominaga et al.（2013）綜述了目前CFD模擬城市環(huán)境近場(chǎng)污染物擴(kuò)散的建模技術(shù)，對(duì)以往研究中近場(chǎng)污染物在建筑物周?chē)鷶U(kuò)散的主要特征進(jìn)行了識(shí)別和討論；Ramponi et al.（2015）對(duì)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(fēng)進(jìn)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(nèi)污染物濃度分布的關(guān)系。

2.1.4 聚類(lèi)#3（scale emission）

聚類(lèi)#3主要研究城市大氣細(xì)顆粒物污染的擴(kuò)散和排放程度。該聚類(lèi)的知識(shí)基礎(chǔ)源于Vardoulakis et al.（2003）在 2003年對(duì)街道峽谷空氣質(zhì)量模型的研究綜述，包括對(duì)不同擴(kuò)散建模方法以及監(jiān)測(cè)技術(shù)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(kuò)散的數(shù)值；Tay et al.（2010）將街道峽谷中的城市氣溶膠通量與更大規(guī)模的排放關(guān)聯(lián)起來(lái)；Britter et al.（2003）從區(qū)域、城市、鄰里和街道 4個(gè)不同的尺度研究城市區(qū)域的污染物流動(dòng)與擴(kuò)散問(wèn)題。

2.1.5 聚類(lèi)#4（viaduct setting）

聚類(lèi)#4聚焦于高架橋或建筑造成的不同峽谷空間對(duì)氣流及污染物擴(kuò)散的影響。該聚類(lèi)的知識(shí)基礎(chǔ)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(duì)城市理想高層建筑區(qū)域污染物擴(kuò)散和行人通風(fēng)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(guān)系；Baik et al.（1999）通過(guò)城市街道峽谷氣流和污染物擴(kuò)散特性的數(shù)值研究，得出了街道峽谷污染物濃度在連續(xù)排放和非排放階段的分布結(jié)論。例如Hang et al.（2019）研究了高寬比和墻體加熱條件對(duì)二維典型街道峽谷氣流和被動(dòng)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(dòng)污染物暴露數(shù)值；Duan et al.（2020）研究了高架走道內(nèi)外的湍流和擴(kuò)散。

2.1.6 聚類(lèi)#5（gas emission factor）

聚類(lèi)#5重視分析不同城市環(huán)境下的細(xì)顆粒物排放因子分析。Wallace（2012）在1996年對(duì)室內(nèi)顆粒物的綜述，以及Wehner et al.（2002）在2002年通過(guò)實(shí)測(cè)和簡(jiǎn)單模型研究街道峽谷中粒子數(shù)大小分布及其對(duì)城市空氣環(huán)境的轉(zhuǎn)化，構(gòu)成了該領(lǐng)域的知識(shí)基礎(chǔ)。例如Ketzel et al.（2003）基于街道和屋頂?shù)乃接^測(cè)，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(nèi)外和個(gè)人實(shí)測(cè)的數(shù)據(jù)庫(kù)，研究聚焦在懸浮顆粒物、較小程度的二氧化氮和光化學(xué)污染物；Longley et al.（2003）以英國(guó)曼徹斯特為例，實(shí)測(cè)研究了繁忙街道峽谷內(nèi)氣溶膠（4.6 nm d-p 10 mu m）的數(shù)量和質(zhì)量大小分布。

從近 50年聚類(lèi)的時(shí)間分布可見(jiàn)，最初對(duì)城市中顆粒物的分析局限于氣體排放因子（1997）和排放規(guī)模（2000）等微觀角度，2000年后逐漸走向?qū)Τ鞘酗L(fēng)況到氣流流向規(guī)律的研究，2009年起大量使用CFD研究城市中細(xì)顆粒物的論文成為熱門(mén)話題；對(duì)城市的客體研究也從單個(gè)個(gè)體，如城市植樹(shù)（2002）、上游建筑物（2007）、綠色屋頂（2010）等對(duì)顆粒物的影響或改善作用，擴(kuò)大到街道峽谷（2012）、城市綠色空間（2016）等城市規(guī)劃宏觀角度的研究。

2.2 研究熱點(diǎn)與發(fā)展趨勢(shì)

本文利用 CiteSpace軟件引文的突現(xiàn)詞探測(cè)算法，對(duì)其同義詞和相近詞進(jìn)行歸攏，得出城市環(huán)境中細(xì)顆粒物研究領(lǐng)域的突現(xiàn)詞圖譜，見(jiàn)圖6。

圖6 基于WOS的城市環(huán)境中顆粒物研究中的突現(xiàn)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(xiàn)詞為PM10和氣象學(xué)與大氣科學(xué)。該時(shí)期重點(diǎn)關(guān)注氣象學(xué)角度PM2.5和PM10的污染狀況。如 Putaud et al.（2009）研究了歐洲60個(gè)農(nóng)村、城市和道路顆粒物的物理和化學(xué)特征；Chan et al.（2007）介紹了中國(guó)特大城市空氣污染的現(xiàn)狀。

2003—2009年的突現(xiàn)詞為場(chǎng)域、湍流、散布、交通運(yùn)輸和CFD模擬。該時(shí)期常以CFD模擬來(lái)探索某場(chǎng)域內(nèi)顆粒物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律和交通排放的空間分析。如計(jì)算無(wú)限長(zhǎng)街谷中街道內(nèi)與屋頂上方大氣層界面處污染物的流動(dòng)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(duì)大氣生物氣溶膠（花粉、真菌孢子、細(xì)菌、病毒或動(dòng)植物碎片）濃度釋放、擴(kuò)散的影響（Jones et al.，2004）。

2011—2014年的突現(xiàn)詞為粒徑分布和污染物。重點(diǎn)關(guān)注對(duì)城市中污染物氣體的數(shù)量檢測(cè)、成分分析和變化預(yù)測(cè)。例如收集大量數(shù)據(jù)研究 PM2.5在北京、天津、承德和石家莊的時(shí)空變化及其化學(xué)成分（Zhao et al.，2013），或結(jié)合衛(wèi)星遙感等新技術(shù)對(duì)區(qū)域表面的PM2.5進(jìn)行估算（Ma et al.，2014）。

2014—2017年的突現(xiàn)詞為植被、影響、干沉降、土地利用和質(zhì)量。該時(shí)期基于干沉降原理的植物除塵以及人為或自然現(xiàn)況對(duì) PM2.5濃度的影響研究成為研究熱點(diǎn)。如利用 CFD方法評(píng)估路邊樹(shù)木對(duì)街道峽谷空氣動(dòng)力學(xué)和沉積的影響（Xue et al.，2017），從城市規(guī)劃的角度評(píng)價(jià)土地利用和景觀格局與PM2.5濃度之間的相關(guān)性（Feng et al.，2017），研究不同氣象參數(shù)與大氣污染物濃度的影響等（Zhang et al.，2015）。

2018年后的突現(xiàn)詞為綠色可持續(xù)科技、人體熱舒適、室內(nèi)空氣質(zhì)量、環(huán)境研究，逐漸傾向于從可持續(xù)發(fā)展、人類(lèi)健康以及改善人居環(huán)境角度研究細(xì)顆粒物對(duì)人體的影響，技術(shù)上也不再局限于單一分析手段。Pettit et al.（2018）開(kāi)展了實(shí)用性植物對(duì)室內(nèi)空氣修復(fù)作用的綜述研究；Ghaffarianhoseini et al.（2018）研究分析了 SBS（病態(tài)建筑綜合癥）的癥狀和負(fù)面影響，強(qiáng)調(diào)了建筑環(huán)境的作用，針對(duì)健康室內(nèi)環(huán)境的研究提出了可行的解決方案；Weerasuriya et al.（2019）集成了計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)模擬、多區(qū)域空氣流動(dòng)模型和建筑能量模擬來(lái)計(jì)算風(fēng)、浮力以及風(fēng)和浮力驅(qū)動(dòng)通風(fēng)機(jī)制下的通風(fēng)率，利用自然通風(fēng)優(yōu)化高層住宅的能源性能。

3 國(guó)內(nèi)研究熱點(diǎn)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(shí)段中的分析視角、研究方法、熱點(diǎn)領(lǐng)域的變化。而研究主題可以通過(guò)中心度較高的關(guān)鍵詞展現(xiàn)，關(guān)鍵詞間的相關(guān)性一定范圍內(nèi)能夠表達(dá)學(xué)科領(lǐng)域中知識(shí)的相互關(guān)聯(lián)（秦曉楠等，2014）。本文利用關(guān)鍵詞共現(xiàn)分析梳理了國(guó)內(nèi)對(duì)于城市環(huán)境中顆粒物研究的主要熱點(diǎn)、研究?jī)A向和結(jié)構(gòu)發(fā)展變化，使用尋徑算法對(duì)片狀網(wǎng)絡(luò)與合并網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行修剪，繪制出研究主題演化路徑及關(guān)鍵詞中心性排序列表，見(jiàn)圖7和表1?？梢暫蟮膱D譜共包含關(guān)鍵詞節(jié)點(diǎn)59個(gè)，連線49條。

圖7 國(guó)內(nèi)城市環(huán)境中細(xì)顆粒物研究領(lǐng)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(diǎn)分析

本文以中心度為指標(biāo)，對(duì)關(guān)鍵路徑圖譜中的關(guān)鍵詞排序得出表 1，以此識(shí)別并整理不同時(shí)段的城市環(huán)境中顆粒物的研究主題。

表1 城市環(huán)境中細(xì)顆粒物研究關(guān)鍵詞共現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)的關(guān)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(guān)鍵詞較少，說(shuō)明該時(shí)段處于城市環(huán)境中細(xì)顆粒物研究的起步階段，核心關(guān)鍵詞為 PM2.5、PM10、源解析和可吸入性顆粒物等基礎(chǔ)性詞匯。大多集中于對(duì)某地區(qū)污染程度的評(píng)估與顆粒物的濃度與成分分析，如朱易等（2004）對(duì)南寧市大氣顆粒物（TSP、PM10、PM2.5）的污染程度進(jìn)行了監(jiān)測(cè)；華蕾等（2006）利用源解析技術(shù)對(duì)北京市 PM10的主要排放源進(jìn)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(jī)物的時(shí)空變化。

2011—2014年間對(duì)細(xì)顆粒物的研究逐漸發(fā)展，在短期內(nèi)熱點(diǎn)詞迅速增多，該時(shí)段的核心關(guān)鍵詞為粒徑分布、空氣污染、相關(guān)性和功能區(qū)，除了對(duì)不同區(qū)域細(xì)顆粒物濃度、粒徑分布、排放因子和化學(xué)成分的分析外，細(xì)顆粒物與氣象要素（李綏等，2014）、土地利用類(lèi)型以及功能區(qū)規(guī)劃之間的相關(guān)性的研究也成為了研究熱點(diǎn)，并常使用模型作為相關(guān)性分析的技術(shù)方法（陽(yáng)海鷗等，2017）。

2015—2016年間該領(lǐng)域研究進(jìn)展迅速，兩年內(nèi)出現(xiàn)大量的核心熱點(diǎn)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(duì)大氣污染滯塵能力的分析，其中包括大尺度的環(huán)城綠地（肖玉等，2015）、綠化設(shè)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(duì)細(xì)顆粒物中水溶性離子的污染特征研究也得到了關(guān)注（陳金媛等，2016）。

2017年后的核心熱點(diǎn)詞為污染特征、主成分分析、無(wú)機(jī)元素、春季、影響因素和穿透系數(shù)，除往年關(guān)注過(guò)的熱點(diǎn)話題外，對(duì)顆粒物的基礎(chǔ)研究開(kāi)始傾向于季節(jié)性的變化特征（杜萬(wàn)光等，2017）以及不同季節(jié)的特征對(duì)比（王的等，2017）。另外由于室內(nèi)空氣質(zhì)量受到不斷關(guān)注，對(duì)可吸入顆粒物圍護(hù)結(jié)構(gòu)滲透機(jī)理的研究（張輝輝等，2017），以及基于建筑漏風(fēng)量與圍護(hù)結(jié)構(gòu)穿透系數(shù)的室內(nèi)細(xì)顆粒物防控設(shè)計(jì)研究（李景廣等，2017）取得了進(jìn)展。

3.2 研究方向與路徑演化

由圖7可知，根據(jù)主題詞的節(jié)點(diǎn)分布與聯(lián)系，梳理出國(guó)內(nèi)該領(lǐng)域研究3條重要的演化路徑。

3.2.1 “細(xì)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(duì)細(xì)顆粒物進(jìn)行基礎(chǔ)性研究，從城市空氣質(zhì)量監(jiān)測(cè)的需求出發(fā)，逐漸發(fā)展為對(duì)細(xì)顆粒物的產(chǎn)生原因及表現(xiàn)特征的分析，主要集中以下 4個(gè)方面的研究：（1）濃度監(jiān)測(cè)：主要采取實(shí)測(cè)-數(shù)據(jù)分析（毛慧倫等，2019）的方式；（2）空間格局：主要采取遙感影像數(shù)據(jù)收集（PM2.5濃度反演影像和DMSP-OLS夜間燈光數(shù)據(jù)集）（吳健生等，2016）、模型分析（重力模型、ESDA模型（楊帆等，2016）、Fluent）、數(shù)值分析（GIS空間統(tǒng)計(jì)分析、克里金插值法（戴昭鑫等，2016））等方法；（3）產(chǎn)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(xué)成分分析（陳金媛等，2016）、化學(xué)質(zhì)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(duì)濕度、風(fēng)速）（劉晴等，2019）、人文因素（魯紹偉等，2017）的相關(guān)性分析，采取因子分析、聚類(lèi)分析及空間相關(guān)性分析（吳健生等，2016）等主要技術(shù)手段。

3.2.2 “細(xì)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(lèi)活動(dòng)高度影響下對(duì)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(gè)尺度的研究。對(duì)城市森林植被區(qū)的研究主要集中在不同生境類(lèi)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(duì)景觀綠化的研究包括綠地植物滯塵作用的機(jī)理、植物個(gè)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(jié)構(gòu)對(duì)大氣顆粒物的消減能力（孫曉丹等，2015）；對(duì)植物葉片的研究大多為分析綠化植物葉片表面特征對(duì)滯塵效應(yīng)的影響（柴一新等，2002）。

3.2.3 “細(xì)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(yáng)塵/穿透系數(shù)-漏風(fēng)量”研究路徑

該路徑從細(xì)顆粒物的污染特征細(xì)化至粒徑分布（王申博等，2017），關(guān)注了城市中顆粒物分布不均衡問(wèn)題（吳正旺等，2014），主要包括，（1）街道峽谷：主要關(guān)注街區(qū)尺度的顆粒物污染的空間分布，通過(guò)模型模擬和評(píng)估街道空氣質(zhì)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(zhǎng)之比）、街道峽谷高寬比和風(fēng)（劉建峰等，2017）。（2）揚(yáng)塵：主要關(guān)注建筑施工揚(yáng)塵對(duì)城市環(huán)境的影響，可以通過(guò)高斯面源反演法計(jì)算揚(yáng)塵污染源，建立開(kāi)放源可吸入顆粒物污染源強(qiáng)數(shù)據(jù)庫(kù)，進(jìn)一步分析城市揚(yáng)塵污染（劉彩霞，2006）。（3）穿透系數(shù)-漏風(fēng)量：主要從室內(nèi)空氣質(zhì)量出發(fā)，通過(guò)質(zhì)量平衡方程分析室內(nèi)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(shù)、滲透因子和室內(nèi)外顆粒物濃度比的關(guān)系，以及打印復(fù)印設(shè)備集中局部排風(fēng)、人體活動(dòng)影響的室內(nèi)污染物分布變化（李景廣等，2017），研究手段包括現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試、實(shí)驗(yàn)室研究、模型研究（張輝輝等，2017）。

4 結(jié)論與展望

4.1 結(jié)論

（1）在研究整體特征方面，國(guó)內(nèi)外對(duì)于城市環(huán)境中的細(xì)顆粒物研究?jī)?nèi)容稍有差異，但總體趨勢(shì)相近，在發(fā)展過(guò)程中的增幅都呈現(xiàn)緩步上升、井噴增長(zhǎng)和相對(duì)減少 3個(gè)階段。起步階段國(guó)內(nèi)對(duì)細(xì)顆粒物的基礎(chǔ)性研究較少，自2004年后關(guān)注點(diǎn)緊跟前沿，研究重心的趨同與中國(guó)學(xué)者近年來(lái)在國(guó)際上發(fā)表論文的占比逐年遞增有顯著關(guān)系。相較國(guó)外，國(guó)內(nèi)對(duì)該領(lǐng)域研究是由于現(xiàn)實(shí)需求而出發(fā)的，缺乏長(zhǎng)期、全面的研究，缺少與國(guó)外深度研究的交流互動(dòng)，因此各課題間的關(guān)聯(lián)性較少，未形成復(fù)雜的知識(shí)網(wǎng)絡(luò)。

（2）在研究性質(zhì)方面，國(guó)內(nèi)研究側(cè)重細(xì)顆粒物的產(chǎn)生原因及表現(xiàn)特征方面，在對(duì)空間分布和時(shí)空變化的研究中，多數(shù)為基于實(shí)測(cè)與模型分析得出數(shù)據(jù)結(jié)論與環(huán)境評(píng)價(jià)的定量分析；國(guó)外則多定量分析，運(yùn)用動(dòng)力學(xué)和沉積原理，研究場(chǎng)域中細(xì)顆粒物的運(yùn)動(dòng)規(guī)律。

（3）在研究對(duì)象方面，國(guó)內(nèi)的源解析案例較多，而國(guó)外對(duì)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(guó)內(nèi)較關(guān)注建筑施工揚(yáng)塵對(duì)居民生活的影響，而國(guó)外則更多聚焦于研究個(gè)體暴露對(duì)細(xì)顆粒物的影響。

（4）在研究前沿趨勢(shì)方面，對(duì)細(xì)顆粒物的濃度、因子、空間分布、源解析等基礎(chǔ)性研究，城市綠地對(duì)細(xì)顆粒物的消減作用，以及人居環(huán)境和室內(nèi)空氣質(zhì)量的改善是近20年的主要研究?jī)?nèi)容。2017年后國(guó)內(nèi)外前沿話題出現(xiàn)異端，國(guó)內(nèi)研究在主成分分析的基礎(chǔ)上對(duì)不同成分的細(xì)顆粒物做細(xì)化研究，室內(nèi)空氣質(zhì)量的優(yōu)化得到了關(guān)注；國(guó)外研究則從更傾向于可持續(xù)發(fā)展、人類(lèi)健康以及改善人居環(huán)境角度研究細(xì)顆粒對(duì)人體的影響。

4.2 展望

（1）城市環(huán)境中細(xì)顆粒物的研究涉及到環(huán)境科學(xué)、城市規(guī)劃、建筑學(xué)、化學(xué)、力學(xué)、生態(tài)學(xué)、計(jì)算機(jī)科學(xué)等眾多學(xué)科，需要數(shù)據(jù)處理、源解析、計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)、遙感等多項(xiàng)技術(shù)支撐，因此需要加強(qiáng)多學(xué)科交叉與合作，以拓展人居環(huán)境視角下細(xì)顆粒物的系統(tǒng)性研究。

（2）可持續(xù)發(fā)展和人類(lèi)健康學(xué)視角下的細(xì)顆粒物研究已成為國(guó)際研究關(guān)注的熱點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)綜合關(guān)注其在不同城市和功能區(qū)的水平運(yùn)動(dòng)和垂直擴(kuò)散規(guī)律。同時(shí)有效優(yōu)化綠色基礎(chǔ)設(shè)施的空間配置，準(zhǔn)確地從源頭控制環(huán)境污染，從而改善城市空氣質(zhì)量及維護(hù)城市生態(tài)平衡。