多维城市扩张对PM2.5浓度的影响机制：基于形态学中介效应的中国城市实证研究

《Sustainable Cities and Society》：Coordinated development and driving mechanisms between urban green space and urbanization: A panel analysis of 35 Chinese metropolises

　　本文通过构建涵盖面积（U1）、体积（U2）和社会经济（U3）的三维城市扩张指标体系，采用偏最小二乘结构方程模型（PLS-SEM）揭示了中国257个城市中城市形态在"扩张-PM2.5"关系中的关键中介作用。研究发现：面积与体积扩张加剧污染，社会经济扩张则具缓解效应；空间碎片化与过度集聚是核心中介变量；不同主导扩张类型城市呈现差异化污染机制。

　　

¹城市扩张对PM_2.5浓度的影响路径

图3展示了城市扩张通过城市形态特征影响PM_2.5污染的直接与间接路径。分析表明，城市扩张对PM_2.5浓度的直接效应强度显著大于间接效应。在直接路径中，城市面积扩张（U₁）和体积扩张（U₂）均对PM_2.5浓度产生显著正向影响，标准化路径系数分别为0.522和0.347（p<0.01），而社会经济扩张（U₃）则呈现显著负向影响（-0.218，p<0.05）。

²城市形态的中介效应

本研究发现城市扩张通过改变城市形态，进而影响PM_2.5的传输扩散过程，形成"城市扩张→城市形态→PM_2.5"的因果链。虽然城市扩张对PM_2.5的直接效应更强，但城市形态的中介作用不容忽视。

具体而言，面积扩张（U₁）通过"集聚度（AI）→碎片化（LPI）"路径间接影响污染水平，而体积扩张（U₂）则主要通过"紧凑度（CI）→集聚度（AI）"的双重中介路径产生影响。社会经济扩张（U₃）则通过降低空间碎片化（LPI）和优化集聚格局（AI）产生环境改善效应。

³结论

本研究建立的多维城市扩张测量框架应用于257个中国城市的分类分析，通过结构方程模型系统检验了城市扩张如何通过城市形态影响PM_2.5浓度。主要结论包括：首先，不同维度的城市扩张对PM_2.5污染的作用机制存在显著差异；其次，城市形态在扩张与污染的关联中扮演着关键的中介角色；第三，基于主导扩张模式的城市分类揭示了差异化的环境效应机制。