摘要：地表颗粒物是城市雨水径流的主要污染源，也是多种径流污染物的主要载体，对其污染特征及规律的掌握是有效控制径流污染的关键。采用文献计量学方法，系统梳理2017—2023年国内外城市地表颗粒物研究报道，从物理化学特性、污染时空分布特征、污染源解析、累积过程与影响因素
城市地表颗粒物污染特性研究进展与展望
作者及单位
刘墨涵1, 2, 3，张伟1, 2, 3，孙慧超1，王胤4，乔晓娟4
1.北京市可持续城市排水系统构建与风险控制工程技术研究中心，北京建筑大学
2.城市雨水系统与水环境教育部重点实验室，北京建筑大学
3.北京节能减排与城乡可持续发展省部共建协同创新中心，北京建筑大学
4.中国市政工程西南设计研究总院有限公司
摘要
地表颗粒物是城市雨水径流的主要污染源，也是多种径流污染物的主要载体，对其污染特征及规律的掌握是有效控制径流污染的关键。采用文献计量学方法，系统梳理2017—2023年国内外城市地表颗粒物研究报道，从物理化学特性、污染时空分布特征、污染源解析、累积过程与影响因素4个方面归纳总结城市地表颗粒物的研究进展。结果表明：Web of Science 和中国知网数据库2017—2023年在城市地表颗粒物领域的发文量均呈现先上升后下降的趋势，中英文文献研究热点集中在重金属、多环芳烃（PAHs）、源解析、风险评价等方面；粒径是影响地表颗粒物携带污染物种类和含量的重要物理特性，地表颗粒物中新污染物如多环芳烃衍生物、微塑料等化学指标逐渐受到关注；城市商业区、交通区和工业区地表颗粒物中重金属、PAHs、微塑料等污染水平较高，而公园绿地中氮和磷含量较高；地表颗粒物污染显著的季节性差异与污染来源和气候因素有关；城市地表颗粒物中重金属来源于自然或人为活动，PAHs 主要源于有机物不完全燃烧，氮和磷来源解析尚无定论；幂函数、指数函数、饱和函数等函数形式可较好地描述城市地表颗粒物累积过程。未来研究应重点关注污染物赋存形态及其迁移转化机制，深入探讨不同类型下垫面颗粒物时空演替规律及相应机制，精确解析不同类型污染物来源，并探索地表颗粒物累积过程普适性形式。
文章亮点
●系统梳理2017—2023年在城市地表颗粒物领域中英文研究文献发现，近年来研究多聚焦于重金属、多环芳烃（PAHs）、源解析、风险评价等方面。
●粒径是影响地表颗粒物携带污染物种类和含量的重要物理特性，城市商业区、交通区和工业区地表颗粒物中重金属、PAHs、微塑料等污染水平较高，季节性差异、污染来源、气候因素、自然或人为活动是影响颗粒物污染特性的主要因素。
●污染物赋存形态及其迁移转化机制、下垫面颗粒物时空演替规律及相应机制、不同类型污染物来源解析、地表颗粒物累积过程普适性形式是未来研究应重点关注的方向。
研究背景
尽管国内外开展了城市地表颗粒物的综述研究，但限于研究重点和篇幅，尚未对地表颗粒物的理化特性、时空分布、源解析、累积过程等方面进行系统阐述，一些关于地表颗粒物的最新研究也因论文发表时间限制并未纳入已有综述研究范畴。鉴于我国城市径流污染研究与实践的迫切需要，以及海绵城市建设等行业的重要需求，有必要系统梳理近年来城市地表颗粒物的最新研究进展，分析目前研究中可能存在的短板与不足，明确未来研究的重点方向和亟待解决的关键问题，以期为相关研究提供参考和借鉴，并为城市径流污染有效控制和海绵城市建设提供有力支撑。
主要内容
利用VOSviewer软件对WoS 和CNKI 数据库导出的文献进行分析，得到关键词共现网络。关键词所在的球状点越大，其出现的频次越高，同时节点颜色代表该关键词所在文献最早出现的时间。从英文文献来看，街尘（road dust、street dust）是主要受关注的研究对象，重金属（heavy metals）和多环芳烃（PAHs）是主要受关注的污染指标，近年来，微塑料（microplastics）等新污染物受关注程度也明显增加。此外，作为体现污染指标潜在威胁的风险评价（risk assessment）和健康风险评价（health risk assessment）同样也是出现频次较高的关键词。中文文献中，除与英文文献类似的研究关注点外，地表颗粒物污染特性的时空分布和源解析也进入研究人员视野，以及作为颗粒物重要来源之一的PM2.5和PM10，其对大气质量等方面的影响也受到较多的关注。
颗粒物理化特性方面，城市地表颗粒物以粒径分布和形貌特征为代表的物理特性，以及以重金属、PAHs、氮和磷为代表的化学特性存在显著差异性，其污染水平是多种因素共同影响的结果。目前研究关注的颗粒物污染指标相对有限，且较少涉及污染物赋存形态，以及环境因素影响下的迁移、转化行为及其影响机制，未来应更多关注颗粒物中微塑料、SPAHs 等其他新污染物。
污染时空分布特征方面，城市地表颗粒物在时间和空间2个维度上均呈现明显异质性特征，目前研究可能受数据收集难度、资金技术支持、研究方法和工具等的限制，尚未对不同地域城市多种类型下垫面颗粒物进行相同条件的同步监测比较研究，多种时间和空间维度下颗粒物污染演替规律尚不够明晰，应更加聚焦城市不同类型下垫面颗粒物时空演替规律及相应机制研究。
污染源解析方面，城市地表颗粒物中重金属、PAHs源解析研究通过多种方法交叉验证可实现污染来源和贡献度的分析，但对于更为普遍性的氮、磷等常规污染物来源解析，由于氮、磷迁移转化过程复杂性和本身不稳定性特点，尚未得到普遍性的结论。未来随着更多识别方法和算法的引入，可能为地表颗粒物不同类型污染物源解析提供可行途径。
累积过程与影响因素方面，幂函数、指数函数、饱和函数等函数形式可较好描述城市地表颗粒物累积过程，但模型适用性存在一定局限。今后研究应重点从模型函数形式适用性、模型参数确定方法、模型不确定性等方面深入，探索颗粒物累积过程普适性形式，以期为开展颗粒物累积模拟研究提供有力支撑。
总结与展望
本文结合近年来城市地表颗粒物领域的关注热点和研究方向的定量梳理与分析，从颗粒物理化特性、污染时空分布特征、污染源解析、累积过程与影响因素4个方面阐述城市地表颗粒物污染特性研究进展。
除上述4个方面外，未来研究还应重点关注不同地域特征和气候背景以及不同经济发展程度城市，探索科学合理的地表颗粒物典型污染物的污染水平判断基准值，避免目前研究中常采用土壤污染物标准作为参考“基线”的局限性。还应重点关注颗粒物负载各类型污染物在累积和降雨冲刷过程中的交互作用和协同效应，为科学探索地表颗粒物潜在生态风险和健康风险评价方法提供依据。近年来，随着海绵城市建设的持续推进，透水铺装等技术得到了普遍应用。由于透水铺装不同于传统不透水铺装，具有独特的物理结构和产流特征，这为研究这种“新型”城市下垫面的地表颗粒物污染特征和累积规律提出了新的挑战，也是今后应重点关注的方向之一。
第一作者：刘墨涵（2000—），女，硕士研究生，主要从事城市雨水系统与海绵城市研究，liumohan200061@163.com。
责任作者：张伟(1984—)，男，副教授，博士生导师，主要从事城市雨水系统与海绵城市研究，zhangwei@bucea.edu.cn.
作者个人官方主页：https://faculty.bucea.edu.cn/pub/zhangwei/
本文引用格式
刘墨涵，张伟，孙慧超，等.城市地表颗粒物污染特性研究进展与展望[J].环境工程技术学报，2025，15（4）：1422-1433.
LIU M H,ZHANG W,SUN H C,et al.Research progress and prospect of urban surface particulate pollution characteristics[J].Journal of Environmental Engineering Technology，2025，15（4）：1422-1433.
来源：新浪财经