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香港大學（港大）社會科學學院研究團隊發現，微細懸浮粒子（PM2.5）污染會顯著削弱植物有效利用水分及吸收二氧化碳的能力。研究揭示，PM2.5污染破壞了植被關鍵的碳水耦合作用，突顯了減少空氣污染不僅是公共衛生的首要任務，更是應對氣候變化的關鍵一環。

儘管過去數十年來，大氣中二氧化碳濃度上升及氣候變化總體上提高了全球植物的水分利用效率（Water-use efficiency），但PM2.5對這種碳水耦合作用的具體影響，科學界一直所知甚少。

港大社會科學學院地理系周宇宇教授領導的研究團隊，利用涵蓋樹木年輪同位素、渦度相關通量（eddy-covariance fluxes）及衛星植被指標的全球數據庫進行深入分析。研究證實，PM2.5在不同的空間尺度上對WUE均產生負面影響，削弱了自2000年代以來因二氧化碳增加而帶來的水分利用效率增益。這種影響的程度因地理位置而異，並受植被特徵、污染水平及氣候之間的交互作用所調節。

研究指出，水分利用效率下降的主因是PM2.5抑制了植物的光合作用（即碳吸收），而非改變了蒸散作用（即水分流失）。PM2.5污染減少了光合有效輻射及植物的羧化能力，從根本上阻礙了植物的生長及固碳能力。

此外，研究亦揭示了現有生態系統模型的重大局限。由於這些模型未有將氣溶膠過程納入考量，僅依賴植被對氣候驅動因素的反應，因此無法準確重現觀測到的PM2.5與水分利用效率關係。

主要研究成果及啟示：

• 抑制植物水分利用效率： PM2.5污染對WUE產生廣泛的負面影響，削弱了二氧化碳帶來的增益。其影響程度因地理位置而異，森林與非森林地區亦呈現出不同的模式。
• 抑制光合作用： WUE下降主要源於PM2.5減少了光合有效輻射和羧化能力，從而抑制了光合作用（碳吸收），而非影響水分流失。
• 現有生態系統模型的局限： 目前的模型因缺乏氣溶膠輸入數據，無法準確反映PM2.5對WUE的影響，證明單靠氣候驅動的反應不足以解釋觀測結果。
• 呼籲採取綜合氣候行動： 減少PM2.5排放對於提升陸地碳吸收及氣候韌性至關重要，在污染嚴重的地區尤為顯著。未來的氣候適應策略及新一代地球系統模型必須納入氣溶膠的成分、粒徑分佈及沉降動態，以避免適得其反的政策後果。

該研究成果已於國際頂尖期刊《自然氣候變化》（Nature Climate Change）上發表。

關於研究團隊
本研究由周宇宇教授領銜。周宇宇教授：美國科學促進會（AAAS）會士、香港大學地理學系及氣候與碳中和研究院教授。

合作團隊成員包括：香港大學地理學系博士後研究員王健博士；中國科學院大學劉玲莉教授；東京大學Constantin M. Zohner教授；北京大學韋晶教授；中國科學院大學吳朝陽教授。

本研究得到香港大學「港大百人計劃」學者基金、香港大學社會科學學院內部種子基金計劃，以及研究資助局策略主題研究資助（項目編號：STG2/P-705/24-R）的支持。

關於可持續城市實驗室
可持續城市實驗室（SUSTAINABLE CITIES LAB, 簡稱 SCL）旨在利用地理空間與遙感大數據，以及結合遙感、地理資訊系統、區域與全球氣候模擬、綜合評估模型等先進跨學科方法，以深入理解環境變化問題，並為實現可持續環境探尋潛在的解決方案。SCL 實驗室的研究主要集中在以下六個方向：城市化製圖與模擬、城市環境變化、城市能源利用與排放、城市可持續發展、水-能源-糧食紐帶關係及氣候變化的影響、適應與脆弱性。

欲促進知識交流，可透過 SCL 網站瀏覽最新研究活動。

論文連結： https://doi.org/10.1038/s41558-026-02712-y
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