城市熱島效應對臭氧與顆粒物協同污染的促進作用研究：以上海為例

摘要

隨著全球氣候變暖與城市化進程的加速，城市熱島效應對空氣污染的影響日益顯著，尤其在夏季高溫背景下，臭氧（O₃）與細顆粒物（PM₂.₅）呈現出頻繁疊加、強度增強的協同污染特徵，嚴重威脅城市生態安全與居民健康。本文以上海為研究區域，融合遙感地表溫度資料、地面氣象監測資料與多網站空氣質量數據，構建熱島—污染—氣象三維耦合分析框架，從時空分佈、形成機制與城區異質性等多角度系統揭示熱島對 O₃–PM₂.₅ 協同污染的促進路徑。

研究表明，2015–2022 年間，上海熱島強度呈現中心—邊緣型空間格局，熱島高值區與協同污染事件的空間重疊率超過 70%。高溫、低風速、邊界層抑制與太陽輻射增強等氣象因數與熱島協同作用，使得臭氧生成速率顯著加快，顆粒物的二次轉化效率提升，污染物在城市核心區形成明顯積聚。通過不同功能區對比發現，中心商務區與工業園區的熱島—污染耦合機制最為複雜，污染事件強度與頻次遠高於生態緩衝區與新興居住區，體現出熱環境與污染回應的空間異質性。

在機制識別基礎上，本文提出多層次熱島與污染協同調控路徑，包括城市通風廊道優化、綠地網路系統重構、源頭排放精細調度與微氣候基礎設施建設等，強調熱島與污染治理的協同集成對策。本研究不僅拓展了城市熱環境對大氣複合污染的認知維度，也為極端氣候背景下城市環境風險回應與韌性城市構建提供了理論支撐與實踐參考。