《Environmental Pollution》：Species-specific PM retention by urban tree bark is associated with functional traits under controlled exposure
编辑推荐：
•控制性密闭舱试验隔离了城市树木各器官固有的颗粒物（PM）滞留能力。•单位面积树皮的颗粒物滞留量显著高于叶片和枝条。•在物种水平上，整株树皮的PM2.5-10捕获量达到叶片过滤能力的两倍或与之相当。•皮孔密度和微地貌特征驱动了物种特异性的树皮颗粒物捕获能力。•忽略树皮特征会导
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控制性密闭舱试验隔离了城市树木各器官固有的颗粒物（PM）滞留能力。
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单位面积树皮的颗粒物滞留量显著高于叶片和枝条。
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在物种水平上，整株树皮的PM2.5-10捕获量达到叶片过滤能力的两倍或与之相当。
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皮孔密度和微地貌特征驱动了物种特异性的树皮颗粒物捕获能力。
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忽略树皮特征会导致植被颗粒物模型中出现系统性低估。
引言
大量流行病学和毒理学队列研究已证实，长期暴露于可吸入粗颗粒物（PM10）和细颗粒物（PM2.5）会引发严重的全身性炎症、呼吸系统疾病以及心血管疾病死亡（Nan等，2023；Colonna等，2022）。为应对这一日益严峻的公共卫生危机，世界卫生组织（WHO）对其《全球空气质量指南》进行了严格修订，将PM2.5的年均安全阈值从10 μg m?3降至5 μg m?3，以强调细颗粒物的毒性（世界卫生组织，2021）。城市绿色基础设施通过干沉降作用于暴露的植物表面，从而削减大气中的颗粒物（Jennings等，2021；Kim等，2021）。
此前的种间比较研究表明，颗粒物沉降速率因植物形态而异（Pettit等，2021；Zhou等，2022；Bi等，2022）。迄今为止，大多数研究聚焦于叶片（Esposito等，2020；Zhang等，2021；Prigioniero等，2022），而树皮的生态功能仍然缺乏量化研究。树皮传统上被视为生物监测微量元素和持久性有机污染物的被动基质（Moreira等，2016；Brignole等，2018；Hasheminejad等，2024）。关键的是，树皮保持着相对稳定的物理结构，使其能够在冬季及落叶期作为颗粒物沉降的主要植被表面发挥作用，而这恰好与温带地区环境颗粒物污染的季节性高峰相吻合（Niu等，2019；Pereira等，2019）。近期初步证据表明，某些木本植物树皮的单位面积颗粒物质量累积量可能等于甚至超过叶片，这提示忽略非叶结构会给城市森林服务评估引入系统性误差（Xu等，2019；Xu等，2025；Wang等，2024）。
尽管叶片微观形态（包括毛状体密度和角质层蜡化学成分）与沉降动力学之间的深层关联已被充分揭示（Corada等，2021；Ossola等，2024；Chen等，2024），但控制树皮种间差异的具体功能性状仍不明确。早期多数试图建立树皮形态与颗粒物储存之间联系的研究均在自然野外条件下进行，导致其结果极易受到混杂气象干扰和可变的环境颗粒物浓度的影响（Xu等，2019；Zhang等，2022）。在标准化、可重复的条件下，评估复杂微地貌构型与PM10及PM2.5动力学之间的关系尚待验证（Weber等，2014；Pace等，2021）。
尽管对树皮作为城市树木颗粒物（PM）捕集重要表面的认识日益增加，我们仍缺乏对树皮功能性状如何与不同粒径分级颗粒物的滞留种间差异相关的清晰定量理解。此前比较不同物种的野外研究受可变局部气候条件（风速、湿度和环境颗粒物浓度）的干扰，难以将各物种特有的性状效应与环境背景噪声区分开来。为弥补这些空白，本研究采用改良开放式顶盖密闭舱（OTC）进行受控暴露实验，以保持所有物种间环境条件的一致性。本研究提供了四项主要贡献：第一，报告了一项采用OTC的受控暴露实验，在标准化密闭舱条件下系统比较了12个阔叶物种的树皮颗粒物滞留能力，从而大幅降低了混杂环境变异性；第二，采用整合多性状方法，将三种树皮性状（表面粗糙度、沟纹显著性和皮孔密度）与细颗粒物和粗颗粒物滞留联系起来，以便评估单个性状和粒径的影响；第三，在相同暴露条件下比较树皮、叶片和枝条，以量化两种粒径分级下树皮对地上总颗粒物滞留的贡献；第四，应用了"校准—验证—应用"三阶段框架（12个物种用于模型校准，3个物种用于独立验证，26个城市绿化物种用于性状外推预测），为操作性物种选择标准提供了初步证据。
基于上述考虑，我们提出了三个核心假设：H1. 在标准化暴露条件下，阔叶物种的树皮表现出比叶片和枝条更高的单位面积颗粒物滞留量；H2. 在整株尺度上，树皮对粗颗粒物分级的贡献不成比例地大于对细颗粒物分级的贡献；H3. 包括表面粗糙度、沟纹显著性和皮孔密度在内的树皮微地貌性状共同与单位面积滞留能力相关。我们在12个核心校准物种中系统比较了按粒径分级分离的PM2.5–10和PM2.5在叶片、枝条和树皮中的滞留情况，并对一系列树皮结构性状进行了定量表征，建立了将结构与滞留关联起来的严谨数学模型。最终，本研究旨在阐明颗粒物在树皮表面固定化的机制基础，并为城市空气质量管理的物种选择提供基于实证证据的性状标准。
章节片段
样本采集与质量管理
2022年，本课题组高级成员开展了一项初步实地调查，涉及系统样方采样以及长期观测记录和已发表文献的整合。此次调查为后续2024年树皮采集行动中代表性树种和个体的选择提供了依据。实地调查在中国杭州（30°15′50.61″N，119°42′54.51″E）的四种城市绿地类型中进行：路旁行道树、居民区，
树皮、叶片与枝条的颗粒物滞留比较
在12个核心校准物种中，观察到各器官间颗粒物滞留量存在显著差异。在单位面积尺度上，12个物种中有11个的树皮PM2.5-10和PM2.5滞留负荷显著高于对应的叶片和枝条（p < 0.05，图3）。唯一的例外是J. formosana（枫香），其树皮与枝条基质之间未检测到显著差异（p > 0.05）。物种特异性捕获特征表明，C. camphora（樟树）
树皮作为城市树木颗粒物清除的主要器官
在标准化条件下，树皮相对于叶片和枝条观察到的显著更高的单位投影面积颗粒物滞留量（图3）与Wang等（2024）的最新发现一致。慢性颗粒物沉降对叶片产生有害影响（Banerjee等，2022），包括破坏蜡层完整性和损害气孔功能（Kończak等，2021；Popek等，2013）；相比之下，树皮卓越的颗粒物滞留能力源于其独特的
结论
本研究量化了树皮在城市大气修复中的作用，表明在单位面积尺度上，树皮比叶片和枝条累积更多的颗粒物（p < 0.05）。Cinnamomum camphora（樟树）表现出最高的捕获效率（364.5 ± 9.3 μg cm?2），其次为Liquidambar formosana（枫香）和Magnolia grandiflora（广玉兰），而Juniperus formosana（金钱松）最低（112.1 ± 13.6 μg cm?2）。将结果扩展至整株预算后，揭示了粒径选择性过滤模式，
CRediT作者贡献声明
Dan Chen：撰写—初稿，可视化，调查研究，形式分析。Yuan Ren：撰写—审阅与编辑，验证，监督，资源，项目管理，经费获取，概念构思。Jian Chen：撰写—审阅与编辑，监督，资源，项目管理，经费获取。Ruiyu Liu：可视化，方法论，调查研究，形式分析。Xingbao Wang：撰写—初稿，可视化，调查研究。Hanxing Zhou：软件，
未引用参考文献
Chaparro等，2020；Dong等，2026b；Ossola和Farmer，2024；Van Mensel等，2023。
利益冲突声明
? 作者声明，他们没有已知的竞争经济利益或个人关系，这些利益或关系可能会被认为对本论文所述工作产生影响。
致谢
本研究得到了国家自然科学基金（项目编号：32572143，32672474）和浙江省高校基础研究基金（项目编号：2024TD005）的资助。
Dan Chen | Xingbao Wang | Ruiyu Liu | Jialin Zhang | Xintian Xu | Bo Yang | Shen Ye | Jingyi Hu | Hanxing Zhou | Dong Liu | Jian Chen | Yuan Ren
