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研究作者与机构
本研究由David J. Nowak、Daniel E. Crane和Jack C. Stevens共同完成，他们均来自美国农业部林业局东北研究站（USDA Forest Service, Northeastern Research Station）。研究发表于2006年的《Urban Forestry & Urban Greening》期刊。

学术背景
空气污染是全球主要城市面临的重大环境问题。近年来，研究逐渐聚焦于城市植被在空气污染物形成和降解中的作用。尽管城市树木通过释放挥发性有机化合物（VOCs）可能促进臭氧（O₃）的形成，但更多综合性研究表明，低VOCs排放的树种可以通过多种功能（如蒸腾降温、干沉降吸附污染物、减少建筑能耗等）有效降低城市臭氧水平。本研究的目的是量化美国本土48个州城市树木对空气污染物的去除能力，并评估其对改善空气质量的潜在贡献。

研究流程
研究分为以下几个步骤：
1. 数据收集与模型构建
研究使用了1994年的每小时气象数据和污染物浓度数据，覆盖美国55个城市。通过计算机模型模拟了城市树木对一氧化碳（CO）、二氧化氮（NO₂）、臭氧（O₃）、粒径小于10微米的颗粒物（PM₁₀）和二氧化硫（SO₂）的去除能力。模型基于气象数据、污染物浓度数据和城市树木覆盖率数据构建。
2. 污染物通量计算
污染物通量（F）通过沉积速度（vd）和污染物浓度（C）的乘积计算得出（F = vd × C）。沉积速度由空气动力学阻力（ra）、准层流边界层阻力（rb）和冠层阻力（rc）的倒数计算得出。每小时的气象数据来自附近机场，冠层阻力基于改进的“大叶”和多层冠层沉积模型计算。
3. 季节性调整
研究考虑了叶期和非叶期的差异，对CO和颗粒物的沉积速度进行了季节性调整。叶面积指数（LAI）假设为6，并假设城市树木覆盖率为10%的针叶林。
4. 全国范围估算
对于未分析的55个城市之外的其他城市，研究使用标准化污染去除率和平均污染物浓度数据，结合树木覆盖率，估算全国范围内的污染去除总量。污染物的经济价值基于外部性成本（externality values）计算。

主要结果
1. 污染物去除总量与价值
研究表明，美国城市树木每年去除的空气污染物总量为711,000吨，经济价值达38亿美元。其中，臭氧的去除量最大（305,100吨），其次是PM₁₀（214,900吨）、NO₂（97,800吨）、SO₂（70,900吨）和CO（22,600吨）。
2. 城市间差异
不同城市的污染物去除量和单位树木覆盖率的去除效率存在显著差异。例如，Jacksonville, FL的总去除量最高（11,100吨/年），而Los Angeles, CA的单位树木覆盖率去除效率最高（23.1 g/m²/年）。
3. 空气质量改善
尽管城市树木对空气质量的改善率通常低于1%，但在某些情况下（如100%树木覆盖的区域），短期改善率可高达16%（臭氧和SO₂）。

结论
研究表明，城市树木通过去除空气污染物和降低空气温度，能够显著改善城市空气质量和人类健康。尽管当前的改善率较低，但通过增加城市树木覆盖率，可以进一步提高空气质量。研究结果支持将城市树木管理作为改善空气质量和实现清洁空气标准的可行策略。

研究亮点
1. 量化污染物去除能力
研究首次对美国本土48个州的城市树木污染物去除能力进行了全面量化，提供了具体的数据支持。
2. 经济价值评估
研究不仅估算了污染物的去除量，还计算了其经济价值，为政策制定提供了科学依据。
3. 模型创新
研究基于改进的冠层沉积模型，考虑了季节性变化和城市间差异，提高了估算的准确性。

其他有价值的内容
研究还指出，城市树木对臭氧、SO₂和NO₂的去除效果在叶期白天最为显著，而颗粒物的去除则全年持续。此外，森林冠层可以限制上层空气污染物向地面扩散，从而进一步改善地面空气质量。

以上是对该研究的全面报告，涵盖了研究背景、流程、结果、结论及其科学和应用价值。