太阳能辅助大规模空气净化系统（SALSCS）协同CO2直接捕集技术：应对城市PM2.5污染与气候变化的创新解决方案

为应对城市PM2.5污染与全球气候变化，研究人员开发了三代太阳能辅助大规模清洁系统（SALSCS），结合气象建模（WRF）、流体动力学模拟（RANS/LES）及直接空气捕集（DAC）技术，实现日均PM2.5去除率超80%，并探索年捕集1亿吨CO2的潜力，为可持续发展提供关键技术路径。

　　

背景与问题
工业化进程伴随的PM_2.5污染每年导致全球超300万人过早死亡（WHO数据），而传统源控制需数十年见效。与此同时，大气CO₂浓度突破35 Gt/年，加剧气候变化。如何快速降低城市PM_2.5并实现大规模碳捕集，成为环境科学领域的紧迫课题。

研究设计与方法
中国研究团队通过10年攻关，构建三代太阳能辅助大规模清洁系统（Solar-Assisted Large-Scale Cleaning System, SALSCS），结合气象模型（Weather Research and Forecasting, WRF）和流体模拟（Reynolds-Averaged Navier-Stokes, RANS/Large Eddy Simulation, LES），在西安、盐城和德里建立示范单元。关键技术包括：

1. 第一代（西安）：太阳能塔驱动气流，HVAC滤网实现PM_2.5去除；
2. 第二代（盐城）：水喷雾替代滤网，结合NaOH溶液捕集CO₂；
3. 第三代（德里）：轴流风扇驱动下向流，复合滤网系统优化呼吸区净化。

研究结果

1. 建模与验证
WRF模型预测北京六环部署8座SALSCS可降低PM_2.5浓度15%。西安示范塔实测流量与模拟误差仅1.63 m³/s，冬季日均净化量达5×10⁶ m³。

2. 技术迭代

• 盐城水喷雾系统：0.2 m/s流速下实现80%效率，日均处理2.4×10⁵ m³，兼具CO₂捕集潜力；
• 德里风扇系统：5 m/s高流速下仍保持80%效率，净化空气覆盖半径300米。

3. 碳捕集整合
提出1-2代混合系统，通过太阳能板供电与喷雾DAC技术，目标年捕集100 Mt CO₂。

结论与意义
研究证实SALSCS可规模化应用：

• 健康效益：PM_2.5暴露相关疾病（心血管病、肺癌）风险显著降低；
• 气候贡献：DAC技术为负碳路径提供新思路；
• 技术普适性：适应不同城市场景（太阳能依赖型与高密度区风扇驱动型）。

该成果发表于《Journal of Environmental Sciences》，标志着从理论建模到工程实践的完整闭环，为全球空气污染与气候治理提供中国方案。