屋頂綠化對城市環(huán)境質(zhì)量的影響

摘要：本文以成都主城區(qū)為樣本，通過理論與數(shù)據(jù)分析，探討城市屋頂綠化對城市環(huán)境、尤其是空氣環(huán)境的影響，發(fā)現(xiàn)：如果成都主城區(qū)房屋都推進屋頂綠化，則每天可為成都提供足夠2293萬人呼吸的氧氣，可吸收掉成都1105萬人呼出的二氧化碳，可以將14844萬立方米二級二氧化硫污染的空氣恢復(fù)到正常狀態(tài)，可以將478866萬立方米的PM10二級粉塵污染空氣恢復(fù)到正常狀態(tài)，還可以減少165174噸的城市水污染。本文僅僅是以成都為分析對象，其實屋頂綠化對中國每一個城市的環(huán)保意義，都是一樣的，在環(huán)境污染日益嚴重、霧霾陰云不散的今日中國，全面推進城市屋頂綠化，既是城市環(huán)保的當務(wù)之急，也是最現(xiàn)實、最經(jīng)濟的選擇。

關(guān)鍵詞：屋頂綠化；環(huán)境質(zhì)量；環(huán)境保護

本文是筆者在“成都市屋頂綠化現(xiàn)狀調(diào)查”[1]、“關(guān)于屋頂綠化對室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)作用的對比實驗研究”[2]和“屋頂綠化與環(huán)保節(jié)能關(guān)系的研究”[3]的基礎(chǔ)上，所進行的進一步的延伸研究。在之前的文章中，筆者先后調(diào)查了成都市屋頂綠化現(xiàn)狀，得出了“夏天屋頂綠化使室內(nèi)溫度降低，冬天屋頂綠化使室內(nèi)溫度升高”的研究結(jié)論，并據(jù)此計算出屋頂綠化給城市節(jié)能所帶來的巨大效益。但屋頂綠化對城市環(huán)保、尤其是對空氣質(zhì)量會帶來什么樣的影響呢？一個城市的屋頂綠化，究竟能給這個城市帶來多少氧氣？能夠吸收多少二氧化碳和二氧化硫？又能夠吸附多少可吸入性污染顆粒？還能凈化多少城市雨水？等等。本文希望在前期研究數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，借助理論推演和數(shù)據(jù)分析，進一步探索頂綠化對城市空氣環(huán)境的影響，希望能為屋頂綠化的全面推廣提供現(xiàn)實依據(jù)。

1、屋頂綠化對城市空氣中氧含量的影響

據(jù)筆者之前的調(diào)查[4]顯示，成都市主城區(qū)總共有大約3818萬平方米屋頂，而其中有3745458萬平方米的屋頂沒有完全綠化?？紤]到屋頂需要保留部分通道無法綠化（比如消防），可以推進綠化的屋頂面積可以達到整個屋頂面積的70%，這樣，成都主城區(qū)就至少有26218206萬平方米的屋頂需要綠化。假如我們的屋頂采用最簡單的草坪方式進行綠化，那么，根據(jù)相關(guān)資料，每平方米草坪每天可以釋放900g氧氣[5]。據(jù)此算出，成都主城區(qū)屋頂草坪每天可以釋放大約235963854千克的氧氣。假設(shè)一套住房的面積為100平方米，高度為3米，那么這些氧氣在標準氣壓下可以裝滿5504172個這樣的住房。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，人吸入的空氣中氧氣含量大約為21%，呼出的氣體中氧氣含量大約為16%[6]，假設(shè)一個體重50KG的人每次呼吸氣體500ml，吸入和呼出的氣體體積不變，則一個人一次呼吸約吸入氧氣105ml，同時呼出氧氣80ml。由此可看出，一個人一次呼吸需要消耗25ml氧氣。一個正常的成年人在靜止的狀態(tài)下平均每分鐘呼吸20次，一個成年人每天大約要呼吸28800次。這樣可以計算出一個成年人一天吸入的氧氣量約為720L。如果成都主城區(qū)建筑屋頂全面綠化，一天提供的氧氣量就相當于22934050個成年人一天所吸入的氧氣量。成都主城區(qū)人口大約有600萬，屋頂綠化所生產(chǎn)的氧氣，則可以達到主城區(qū)人口需氧量的38倍，這對改善城市空氣氧含量是十分有意義的?，F(xiàn)在的城市污染越來越嚴重，城市人群大量聚集和汽車尾氣排放等，造成城市空氣中氧含量持續(xù)下降，因此，增加城市環(huán)境中的氧氣來源，對于城市空氣質(zhì)量的改善至關(guān)重要。

國家環(huán)保部科技標準副司長劉志金說：目前全國約五分之一的城市大氣污染，113個重點城市中三分之一空氣質(zhì)量達不到國家二級標準?？諝赓|(zhì)量下降，直接減少的則是空氣中的氧含量，氧含量減少，人體吸入氧氣的份量就不足，導致城市人口長期處于缺氧的城市環(huán)境之中，容易導致老人、兒童、孕婦以及長期呆在辦公室的人群輕微缺氧，時間長了，就會出現(xiàn)注意力不集中、記憶力下降，精力差，易疲勞等身體反應(yīng)，嚴重的還會產(chǎn)生心慌、氣悶，心跳加速、免疫力下降、身體技能降低等問題，嚴重氧含量不足，還會誘發(fā)多種疾病。因此，全面推進城市屋頂綠化，通過增加城市大氣中的氧氣，不僅可以改善城市空氣質(zhì)量，還可以增強居民的身體健康，減少患病幾率，提升居民的生活品質(zhì)。

2、屋頂綠化對城市二氧化碳排放的影響

醫(yī)學常識告訴我們，空氣中二氧化碳濃度過高，可使體內(nèi)二氧化碳滯留，導致呼吸性酸中毒和中樞麻醉。低濃度二氧化碳可興奮呼吸中樞，高濃度則抑制甚至麻痹呼吸中樞，在缺氧條件下，可增強二氧化碳的毒性作用，身體會生產(chǎn)頭暈、頭痛、乏力、嗜睡、耳鳴、心悸、胸悶、視力模糊等病態(tài)反應(yīng)，人會感到嚴重不適。

在新鮮空氣中，二氧化碳的濃度，鄉(xiāng)村約為003%，城市約為004%。實驗研究證明：當二氧化碳含量達007%時，像肺病、哮喘、身體欠佳的敏感人群，會感到不適；如果達01%時，普通人就會感受到不適；如果達到3%時，身強力壯的人，也會感受到嚴重不適；達4%時，則會有頭痛、耳鳴、胸悶、氣喘、血壓上升等反應(yīng)；達8～10%時，就會出現(xiàn)呼吸困難，意識恍惚。達30%時，人就是窒息死亡。因此，減少城市二氧化碳含量，對提升城市居民的空氣質(zhì)量，改善城市的生活品質(zhì)，是十分必要的。

研究資料顯示，每平方米草坪每日可以吸收600克二氧化碳[7]。如果成都市主城區(qū)能夠全面推進屋頂綠化，則每日可以吸收大約157309236千克的二氧化碳。假如一間住房的面積為100平方米，高度為3米，那么在標準氣壓下這些屋頂綠化的植物可以吸收相當于2652322067個房屋體積的二氧化碳。依據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)，人吸入的大氣中的二氧化碳含量大約為003%，呼出的氣體中二氧化碳含量大約為5%[8]。假設(shè)一個體重50KG的人每次呼吸氣體500ml，吸入和呼出的氣體體積不變。則一個人一次呼吸約吸入二氧化碳015ml，呼出二氧化碳25ml。由此可得一個人一次呼吸產(chǎn)生CO2約2485ml（此處我們?nèi)≌?5ml，下同）。根據(jù)上文的數(shù)據(jù)我們可以算出一個成年人每天會呼出720L的二氧化碳。如果成都主城區(qū)全面進行屋頂綠化，那么這些綠化植物每天可以吸收相當于1105134294個成年人所釋放的二氧化碳，這個數(shù)據(jù)大致等于成都主城區(qū)居民所呼出的二氧化碳的兩倍。由此可以看出，一個城市的屋頂綠化，是完全可以降低城市空氣中二氧化碳水平的。

3、屋頂綠化對城市二氧化硫含量的影響

空氣中的二氧化硫，是衡量環(huán)境是否遭到污染的主要標志，是衡量空氣污染的重要因素。在城市中，二氧化硫主要由燃煤、燃油等含硫物質(zhì)燃燒所產(chǎn)生。

人少量的吸入二氧化硫，對身體并不直接產(chǎn)生負面影響，但過量，就會影響身體健康。研究證實：大氣中二氧化硫濃度在05ppm以下時，對人體健康不會產(chǎn)生太大危害；超過05ppm，人就會感到不舒適；達到1～3ppm時，多數(shù)人會感到刺激；達到400～500ppm時，一些人會出現(xiàn)潰瘍和肺水腫反應(yīng)；濃度再增加，人就會窒息而死。因二氧化硫易溶于水，因此很容易在呼吸過程中阻滯在呼吸道上，在濕潤的粘膜上生成具有腐蝕性的亞硫酸、硫酸和硫酸鹽，引發(fā)呼吸系統(tǒng)疾病，產(chǎn)生諸氣喘、咳嗽等一系列癥狀，繼而引發(fā)哮喘病、心血管、慢性支氣管炎、肺氣腫等疾病。如果二氧化硫進入血液，還會對全身產(chǎn)生毒副作用，它通過破壞身體中酶的活力，從而對內(nèi)臟器官產(chǎn)生嚴重影響，嚴重的，甚至還會引發(fā)癌癥病變。

研究數(shù)據(jù)表明，每一平方米草坪每天可以吸收大約0008493克（即8493微克）的二氧化硫[9]。根據(jù)相關(guān)國家標準[10]，24小時平均二氧化硫濃度達到50μm/m3（微克每立方米）時，即算作一級污染；24小時平均二氧化硫濃度達到150μm/m3時，即為二級污染。而一平方米的草坪可以在24小時內(nèi)吸收8493微克的二氧化硫，相當于能夠?qū)?6986立方米的空氣從一級污染狀態(tài)恢復(fù)到正?？諝赓|(zhì)量狀態(tài)，或者將5662立方米的空氣從二級污染狀態(tài)恢復(fù)到正?？諝赓|(zhì)量。而如果成都市主城區(qū)26218206萬平方米的屋頂全部進行綠化，則相當于可以在24小時內(nèi)將148447482立方米的二級二氧化硫污染空氣恢復(fù)到正常狀態(tài)。這對清潔城市空氣，減少城市污染意義非常重大。

4、屋頂綠化對城市空氣中粉塵含量的影響

粉塵，主要來自于燃煤、建筑揚塵、汽車揚塵、垃圾焚燒等等，是城市霧霾的重要組成部分，現(xiàn)在中國許多城市深受霧霾困擾，這與空氣中粉塵含量超標密切相關(guān)。粉塵作為空氣的組成部分，只要控制在合理的空濃度范圍，就不會對人體健康產(chǎn)生負面影響。但超過標準，就會對身體產(chǎn)生危害?？諝庵蟹蹓m含量超標，長期吸入，就可能引發(fā)鼻炎、咽炎、支氣管炎等呼吸道疾病，還會造成皮膚黏膜損害、皮疹、皮炎、眼結(jié)膜損傷等身體傷害。

根據(jù)綠色和平組織2015年1月22日發(fā)布的中國《年度城市PM25排行榜》顯示，中國全國190座城市的PM25年均濃度平均為608微克/立方米，其中PM25年均濃度達到“國標”35微克/立方米的城市僅18座，172座城市都超標，超標城市占九成以上。而且有四分之一的城市的PM25濃度，甚至達到國家二級標準的兩倍以上，這表明，中國城市的污染已經(jīng)非常嚴重，再不治理，就會嚴重危害城市居民的身體健康。

數(shù)據(jù)顯示，每一平方米的草坪平均每年可以吸附001kg的可吸入顆粒物（直徑小于10μm的顆粒物或PM10）[11]，每天可以吸附大約2739726027微克的可吸入顆粒物。根據(jù)相關(guān)國家標準[12]，24小時空氣中可吸入顆粒物濃度達到50μm/m3（微克每立方米）即算作一級污染，24小時可吸入顆粒物濃度達到150μm/m3即為二級污染。一平方米的草坪可以在24小時內(nèi)將18264立方米的PM10二級污染空氣恢復(fù)正常，那么262182萬平方米的屋頂綠化，理論上則可以在24小時內(nèi)將4788667932立方米的PM10二級污染空氣恢復(fù)正常。這對于減少城市霧霾，清新城市空氣，是大有好處的。因此，對中國多達90%的污染城市而言，全面推進屋頂綠化，難道不是一項明智的選擇嗎？

5、屋頂綠化對城市雨污水質(zhì)的影響

在我們?nèi)粘Ｅ欧诺纳顝U水中，通常會含有一些有毒有害物質(zhì)。而當植物吸收水分并蒸發(fā)后則會過濾掉其中的部分污染物質(zhì)。研究文獻顯示，屋頂雨水徑流在屋頂綠化的作用下，能夠有效的去除其中的重金屬污染和無機鹽，提高pH值，降低雨水酸度[13]。這不僅能改善水污染、而且能減輕污水處理工作者的負擔。研究數(shù)據(jù)還表明，一平方米的草坪每天可以凈化水約063千克[14]。如果成都市主城區(qū)建筑全面落實屋頂綠化，理論上每天就能夠減少16517469千克（即16，517469噸）水中的污染物，這對改善城市水質(zhì)，提升水健康標準，是很有意義的。

根據(jù)以上分析，筆者認為，全力推進屋頂綠化，是擺在中國每個城市面前的現(xiàn)實選擇，也是切實可行的有效辦法。筆者在此呼吁所有的城市都積極行動起來，大理推進城市屋頂綠化，不僅讓城市屋頂披上綠裝，讓城市上空這個空中荒漠變成空中綠洲，還能全面改善城市空氣和水環(huán)境，讓城市遠離污染，變成我們最美好的家園。

參考文獻：

[1]李陳卓爾，成都市屋頂綠化現(xiàn)狀調(diào)查與立體田園城市建設(shè)，《城市建設(shè)理論研究》，2012年11期。

[2]李陳卓爾，關(guān)于屋頂綠化對室內(nèi)溫度調(diào)節(jié)作用的對比實驗研究，《城市建設(shè)理論研究》，2012年30期。

[3]李陳卓爾，屋頂綠化與環(huán)保節(jié)能關(guān)系的研究，《城市建設(shè)理論研究》，2015年31期。

[4]同[1]。

[5]毛麗君、高爾夫球場嚴重污染土地《國際金融報》2004年02月23日13版。

[6]百度作業(yè)幫，http：//www.zybang.com/question/8002fd461a172ccd00877d17a4265e51.html。

[7]同[5]。

[8]同[6]。

[9]陳力彤，基于屋頂綠化治理霧霾的方法探討，《現(xiàn)代園藝》，2015年第8期。

[10]國家環(huán)境保護局、國家技術(shù)監(jiān)督局，中華人民共和國國家標準——環(huán)境空氣質(zhì)量標準，中國標準出版社，1996。

[11]同[9]。

[12]同[11]。

[13]宮永偉 等，屋頂綠化的效益及成本分析，《環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展》，2015年第3期。

[14]百度作業(yè)幫，http：//zhidao.baidu.com/。