关于屋顶绿化对城市环境质量的影响研究

屋顶绿化对城市环境质量的影响

本文是笔者在“成都市屋顶绿化现状调查”[1]、“关于屋顶绿化对室内温度调节作用的对比实验研究”[2]和“屋顶绿化与环保节能关系的研究”[3]的基础上，所进行的进一步的延伸研究。在之前的文章中，笔者先后调查了成都市屋顶绿化现状，得出了“夏天屋顶绿化使室内温度降低，冬天屋顶绿化使室内温度升高”的研究结论，并据此计算出屋顶绿化给城市节能所带来的巨大效益。但屋顶绿化对城市环保、尤其是对空气质量会带来什么样的影响呢？一个城市的屋顶绿化，究竟能给这个城市带来多少氧气？能够吸收多少二氧化碳和二氧化硫？又能够吸附多少可吸入性污染颗粒？还能净化多少城市雨水？等等。本文希望在前期研究数据的基础上，借助理论推演和数据分析，进一步探索顶绿化对城市空气环境的影响，希望能为屋顶绿化的全面推广提供现实依据。
　　1、屋顶绿化对城市空气中氧含量的影响
　　据笔者之前的调查[4]显示，成都市主城区总共有大约3818万平方米屋顶，而其中有3745458万平方米的屋顶没有完全绿化。考虑到屋顶需要保留部分通道无法绿化（比如消防），可以推进绿化的屋顶面积可以达到整个屋顶面积的70%，这样，成都主城区就至少有26218206万平方米的屋顶需要绿化。假如我们的屋顶采用最简单的草坪方式进行绿化，那么，根据相关资料，每平方米草坪每天可以释放900g氧气[5]。据此算出，成都主城区屋顶草坪每天可以释放大约235963854千克的氧气。假设一套住房的面积为100平方米，高度为3米，那么这些氧气在标准气压下可以装满5504172个这样的住房。相关数据显示，人吸入的空气中氧气含量大约为21%，呼出的气体中氧气含量大约为16%[6]，假设一个体重50KG的人每次呼吸气体500ml，吸入和呼出的气体体积不变，则一个人一次呼吸约吸入氧气105ml，同时呼出氧气80ml。由此可看出，一个人一次呼吸需要消耗25ml氧气本文由毕业论文网http://www.zgazxxw.com收集整理。一个正常的成年人在静止的状态下平均每分钟呼吸20次，一个成年人每天大约要呼吸28800次。这样可以计算出一个成年人一天吸入的氧气量约为720L。如果成都主城区建筑屋顶全面绿化，一天提供的氧气量就相当于22934050个成年人一天所吸入的氧气量。成都主城区人口大约有600万，屋顶绿化所生产的氧气，则可以达到主城区人口需氧量的38倍，这对改善城市空气氧含量是十分有意义的。现在的城市污染越来越严重，城市人群大量聚集和汽车尾气排放等，造成城市空气中氧含量持续下降，因此，增加城市环境中的氧气来源，对于城市空气质量的改善至关重要。
　　国家环保部科技标准副司长刘志金说：目前全国约五分之一的城市大气污染，113个重点城市中三分之一空气质量达不到国家二级标准。空气质量下降，直接减少的则是空气中的氧含量，氧含量减少，人体吸入氧气的份量就不足，导致城市人口长期处于缺氧的城市环境之中，容易导致老人、儿童、孕妇以及长期呆在办公室的人群轻微缺氧，时间长了，就会出现注意力不集中、记忆力下降，精力差，易疲劳等身体反应，严重的还会产生心慌、气闷，心跳加速、免疫力下降、身体技能降低等问题，严重氧含量不足，还会诱发多种疾病。因此，全面推进城市屋顶绿化，通过增加城市大气中的氧气，不仅可以改善城市空气质量，还可以增强居民的身体健康，减少患病几率，提升居民的生活品质。
　　2、屋顶绿化对城市二氧化碳排放的影响
　　医学常识告诉我们，空气中二氧化碳浓度过高，可使体内二氧化碳滞留，导致呼吸性酸中毒和中枢麻醉。低浓度二氧化碳可兴奋呼吸中枢，高浓度则抑制甚至麻痹呼吸中枢，在缺氧条件下，可增强二氧化碳的毒性作用，身体会生产头晕、头痛、乏力、嗜睡、耳鸣、心悸、胸闷、视力模糊等病态反应，人会感到严重不适。
　　在新鲜空气中，二氧化碳的浓度，乡村约为003%，城市约为004%。实验研究证明：当二氧化碳含量达007%时，像肺病、哮喘、身体欠佳的敏感人群，会感到不适；如果达01%时，普通人就会感受到不适；如果达到3%时，身强力壮的人，也会感受到严重不适；达4%时，则会有头痛、耳鸣、胸闷、气喘、血压上升等反应；达8～10%时，就会出现呼吸困难，意识恍惚。达30%时，人就是窒息死亡。因此，减少城市二氧化碳含量，对提升城市居民的空气质量，改善城市的生活品质，是十分必要的。
　　研究资料显示，每平方米草坪每日可以吸收600克二氧化碳[7]。如果成都市主城区能够全面推进屋顶绿化，则每日可以吸收大约157309236千克的二氧化碳。假如一间住房的面积为100平方米，高度为3米，那么在标准气压下这些屋顶绿化的植物可以吸收相当于2652322067个房屋体积的二氧化碳。依据相关数据，人吸入的大气中的二氧化碳含量大约为003%，呼出的气体中二氧化碳含量大约为5%[8]。假设一个体重50KG的人每次呼吸气体500ml，吸入和呼出的气体体积不变。则一个人一次呼吸约吸入二氧化碳015ml，呼出二氧化碳25ml。由此可得一个人一次呼吸产生CO2约2485ml（此处我们取整25ml，下同）。根据上文的数据我们可以算出一个成年人每天会呼出720L的二氧化碳。如果成都主城区全面进行屋顶绿化，那么这些绿化植物每天可以吸收相当于1105134294个成年人所释放的二氧化碳，这个数据大致等于成都主城区居民所呼出的二氧化碳的两倍。由此可以看出，一个城市的屋顶绿化，是完全可以降低城市空气中二氧化碳水平的。 　　 3、屋顶绿化对城市二氧化硫含量的影响
　　空气中的二氧化硫，是衡量环境是否遭到污染的主要标志，是衡量空气污染的重要因素。在城市中，二氧化硫主要由燃煤、燃油等含硫物质燃烧所产生。
　　人少量的吸入二氧化硫，对身体并不直接产生负面影响，但过量，就会影响身体健康。研究证实：大气中二氧化硫浓度在05ppm以下时，对人体健康不会产生太大危害；超过05ppm，人就会感到不舒适；达到1～3ppm时，多数人会感到刺激；达到400～500ppm时，一些人会出现溃疡和肺水肿反应；浓度再增加，人就会窒息而死。因二氧化硫易溶于水，因此很容易在呼吸过程中阻滞在呼吸道上，在湿润的粘膜上生成具有腐蚀性的亚硫酸、硫酸和硫酸盐，引发呼吸系统疾病，产生诸气喘、咳嗽等一系列症状，继而引发哮喘病、心血管、慢性支气管炎、肺气肿等疾病。如果二氧化硫进入血液，还会对全身产生毒副作用，它通过破坏身体中酶的活力，从而对内脏器官产生严重影响，严重的，甚至还会引发癌症病变。
　　研究数据表明，每一平方米草坪每天可以吸收大约0008493克（即8493微克）的二氧化硫[9]。根据相关国家标准[10]，24小时平均二氧化硫浓度达到50μm/m3（微克每立方米）时，即算作一级污染；24小时平均二氧化硫浓度达到150μm/m3时，即为二级污染。而一平方米的草坪可以在24小时内吸收8493微克的二氧化硫，相当于能够将16986立方米的空气从一级污染状态恢复到正常空气质量状态，或者将5662立方米的空气从二级污染状态恢复到正常空气质量。而如果成都市主城区26218206万平方米的屋顶全部进行绿化，则相当于可以在24小时内将148447482立方米的二级二氧化硫污染空气恢复到正常状态。这对清洁城市空气，减少城市污染意义非常重大。
　　4、屋顶绿化对城市空气中粉尘含量的影响
　　粉尘，主要来自于燃煤、建筑扬尘、汽车扬尘、垃圾焚烧等等，是城市雾霾的重要组成部分，现在中国许多城市深受雾霾困扰，这与空气中粉尘含量超标密切相关。粉尘作为空气的组成部分，只要控制在合理的空浓度范围，就不会对人体健康产生负面影响。但超过标准，就会对身体产生危害。空气中粉尘含量超标，长期吸入，就可能引发鼻炎、咽炎、支气管炎等呼吸道疾病，还会造成皮肤黏膜损害、皮疹、皮炎、眼结膜损伤等身体伤害。
　　根据绿色和平组织2015年1月22日发布的中国《年度城市PM25排行榜》显示，中国全国190座城市的PM25年均浓度平均为608微克/立方米，其中PM25年均浓度达到“国标”35微克/立方米的城市仅18座，172座城市都超标，超标城市占九成以上。而且有四分之一的城市的PM25浓度，甚至达到国家二级标准的两倍以上，这表明，中国城市的污染已经非常严重，再不治理，就会严重危害城市居民的身体健康。
　　数据显示，每一平方米的草坪平均每年可以吸附001kg的可吸入颗粒物（直径小于10μm的颗粒物或PM10）[11]，每天可以吸附大约2739726027微克的可吸入颗粒物。根据相关国家标准[12]，24小时空气中可吸入颗粒物浓度达到50μm/m3（微克每立方米）即算作一级污染，24小时可吸入颗粒物浓度达到150μm/m3即为二级污染。一平方米的草坪可以在24小时内将18264立方米的PM10二级污染空气恢复正常，那么262182万平方米的屋顶绿化，理论上则可以在24小时内将4788667932立方米的PM10二级污染空气恢复正常。这对于减少城市雾霾，清新城市空气，是大有好处的。因此，对中国多达90%的污染城市而言，全面推进屋顶绿化，难道不是一项明智的选择吗？
　　5、屋顶绿化对城市雨污水质的影响
　　在我们日常排放的生活废水中，通常会含有一些有毒有害物质。而当植物吸收水分并蒸发后则会过滤掉其中的部分污染物质。研究文献显示，屋顶雨水径流在屋顶绿化的作用下，能够有效的去除其中的重金属污染和无机盐，提高pH值，降低雨水酸度[13]。这不仅能改善水污染、而且能减轻污水处理工作者的负担。研究数据还表明，一平方米的草坪每天可以净化水约063千克[14]。如果成都市主城区建筑全面落实屋顶绿化，理论上每天就能够减少16517469千克（即16，517469吨）水中的污染物，这对改善城市水质，提升水健康标准，是很有意义的。
　　根据以上分析，笔者认为，全力推进屋顶绿化，是摆在中国每个城市面前的现实选择，也是切实可行的有效办法。笔者在此呼吁所有的城市都积极行动起来，大理推进城市屋顶绿化，不仅让城市屋顶披上绿装，让城市上空这个空中荒漠变成空中绿洲，还能全面改善城市空气和水环境，让城市远离污染，变成我们最美好的家园。