缓解热岛效应：治理雾霾的有效手段

喻立新+李圣勇

随着我国城市化飞速发展，一幢幢高楼大厦拔地而起，一条条高速公路拓展延伸，在给人们带来便利快捷的同时，也出现了许多令人担忧的环境问题。其中雾霾现象是近些年来政府、人民普遍关注的焦点，特别是在京津冀地区。据统计，北京市2014年近一半的时间是雾霾天气；2015年未，华北、东北地区持续遭遇重度雾霾，东北地区重度及以上污染城市达21个；中国十大空气最差的城市中，京津冀地区占了8个之多。雾霾给人带来的危害数不胜数，如各种呼吸系统疾病、心血管系统疾病等。

热岛效应也是近些年来学术界关注的城市环境问题之一，其主要特征是城区与郊区产生了明显的温差。医学表明，人体对生存环境的温度变化非常敏感，当环境温度高于28℃时就会出现不舒适的感觉；当环境温度再升高一些，人就会出现情绪烦躁、中暑等状况；如果环境温度超过34℃，并且伴随持续的热空气冲击，就会诱发心血管系统、呼吸系统的相关疾病，增加死亡率。

当前，减轻甚至是清除热岛效应和雾霾天气刻不容缓。研究发现，建设海绵城市、大幅减少城市硬覆盖地面、采用生态透水路面等方法可以减轻热岛效应和雾霾。

雾霾与热岛效应是工业化造成的城市环境问题

雾霾是工业化社会的一种灾害性天气，常见于城市，近年来已向远郊和农村扩散。其中“雾”指的是液体小颗粒，“霾”指的是固体小颗粒。雾霾形成的原理是：当空气中的水蒸气达到饱和之后，就会凝结成小水滴，即是雾；但当空气中有大量的固体小颗粒时，以固体小颗粒为凝结核，再凝结成的固液混合物就是雾霾，其凝结过程跟凝结核有很大关系。凝结核的来源非常广泛，包括工业生产和生活煤炭燃烧产生的粉尘废气、厂矿生产粉尘颗粒、排放物、扬尘、汽车尾气颗粒、矿山粉尘等。

全国大范围雾霾，是多年来为追求经济高增长而损害环境、掠夺性利用资源、能源，造成工业污染物排放量远超环境承载力，积累到临界点后与特殊气候环境结合产生的。其治理是一个浩大的系统工程，根本方法是调结构、转方式，深化供给侧结构性改革，去产能、化库存，特别是对采矿、钢铁、水泥建材、有色金属冶炼、化工等高能耗、高排放行业落后产能坚决压减，加快技术进步、节能减排和产业转型升级，走创新、绿色发展之路。这需要较长的时间和不懈努力，近几年已有初步成效，如全国煤炭消费量呈减量态势，2015年比上年下降3.7%，为39.65亿吨，2016年预计下降2%，污染物排放量同步减少，促进了雾霾治理。

热岛效应是指由于人为原因，导致城区与郊区之间的温度、湿度、空气流动等因素产生了差距，进而引起城市小气候变化的现象。在城市近地面等温线图中，由于城市市区的温度较高，郊区的温度较低，导致市区温度线凸出，看上去类似岛屿，因此被称为“城市热岛”。热岛效应是城市气候最明显的特征之一。

城区温度高的最主要原因是城市化进程加快、城区规模急剧扩大。城市化对自然环境的影响包括以下几种情况：

下垫面的变化。下垫面是指与大气层直接接触的地球表面。在没有进行城市化建设的区域，下垫面就是土壤、植被或者水；但在现代化城市中，下垫面已经变成了各种建筑物和道路。

硬化路面的增加。实验以及生活实践都证明，沥青路面和水泥路面的比热容要比自然土壤的比热容小，也就是说在接受相同的太阳热量下，沥青路面和水泥路面比自然土壤表面温度高。实验数据表明，在夏天同一时段，草地表面温度32℃时，水泥路面表层温度达57℃，沥青路面高达63℃。

人工热源的增加。城市运转的办公商务楼宇、酒店餐饮、工商业生产、交通运输、居民生活，都需要使用电、燃气、汽柴油、煤炭等各种能源，能源的消耗产生大量的热量，这些热量成为城市的主要热源。随着城区规模不断扩张和人口大幅增加，能源的消耗量及相应排放的热量剧增，对城区小气候变化影响日益增长。

大气污染严重。城市里的车辆流动、工业生产、居民生活等油、煤、燃气的燃烧会产生大量的氮、碳氧化物，这些气体由于浓度大，气溶胶颗粒多，会阻止高温气体向上扩散，在一定程度上形成了温室效应，从而使区域大气进一步升温。

植被面积减少。随着城市化的推进，城区面积不断扩大，城市的建筑物、道路越来越多，树木、植物、水体的数量越来越少。众所周知，绿色植物是缓解温室效应的关键因素，绿色植物、水体面积的减少直接升高了城市的温度。

热岛效应助推雾霾天气的形成，雾霾天气又加剧热岛效应

从上述分析可知，热岛效应基本表现就是城区比效区温度高，地表温度比上空温度高。城区温度高的空气向上上升，郊区温度低的空气向下沉降，这样便会在该环境下形成一个循环式的空气对流。

热岛效应是导致城市雾霾的一个主要因素。雾霾形成的因素很多，但终究是不同种类的凝结核引起的，而凝结核与小水滴凝结而成的固液混合物是形成雾霾天气的主要原因。当风大时，雾霾颗粒被吹散，同时把粉尘吹到了另一个地方，雾霾天气也就不存在了；但当无风时，伴随着热岛效应的发生，雾霾颗粒就会随着热岛效应的大气流动规律在一个特定的区域不断循环，雾霾天气就难以消除。

由于热空气的上升，周围的云层向城市的上空聚集，使得城市的上空形成一个大盖子，由此形成了一个密闭的空间。若是无风时，云层吹散不开，天地间的热气流便会在云层和地面之间进行循环。人类社会活动不断产生的气流又会带起地上的尘埃，加重雾霾的浓度。

综上所述，热岛效应是产生雾霾的一个重要因素，而雾霾的颗粒在一定程度上保存热量，提高环境温度，所以雾霾是热岛效应的一个重要原因。两者是相辅相成、彼此交融的关系。

缓解热岛效应、推进雾霾治理的途径

缓解热岛效应是治理城市雾霾、改善环境的有效手段。缓解热岛效应，从根源上说，要优化城市规划，科学合理布局街区绿地，控制城区规模，防止区域城市的无序蔓延，建设宜居宜业的海绵城市。具体可从以下几个方面着手。

第一，大力推广使用生态透水路面。生态透水路面就是有强大透水功能的路面，对缓解热岛效应具有明显效果，国内外广泛用于市政道路、体育场馆、公园绿地、港口、码头、机场、高速公路等。

当前我国城市道路以沥青和水泥路面为主，这两种路面比热容小、温差变化大，夏天炎热时期地表温度很高。将普通沥青水泥道路改为生态透水路面，具有多种益处。由于透水路面含有大量的孔隙，雨水通过其孔隙渗入到地表，同时将尘埃冲刷至地下，从而减少细小颗粒物的数量，同时透水路面还可以将一部分雨水储存起来，补充地下水资源，非常有利于调节城市地表的温度和湿度。另外，储存起来的雨水会变相将尘土的质量增加，由此会减弱热岛效应带来的尘土飞扬问题，也就减弱了雾霾的发生。实验数据表明，透水路面的地表温度要比普通沥青路面低很多。

推广生态透水路面的具体措施，一是要将城区主要道路的普通沥青水泥路面，伴随道路新建和维修工程，逐步改造成生态透水沥青路面，增加城区道路的吸水渗透率。使用透水沥青，成本虽高一些，但利在长远、惠及后代，也将促进产业转型升级，以及城市品位的提升。二是将市政人行步道、公园、小区、公共建筑、商业设施、楼宇厂房等建筑物外的地面，铺设规范标准的透水砖，构成海绵城市的基础。

第二，增加城市绿化和水体面积。科学研究表明，绿化覆盖率与热岛强度成反比，即城市绿化覆盖率越高，热岛效应的强度就越低。当城市绿化覆盖率达到30%以上时，热岛效应强度明显下降；当覆盖率达到50%以上时，热岛效应强度极其明显地削弱。水的比热容是最高的，也就是说，在接受相同的太阳能辐射下，水的温差变化是最小的，水体增加也就降低了地表的温度。同时，增加绿化和水体覆盖率可提高空气中的含氧量，对人体健康有极大的帮助。

我们要科学规划建设城市，根据环境承载力，调控城市规模，防止区域城市无序蔓延，优化城市空间布局和形态功能，确定城市建设中绿地植被的约束性指标。要在规划老城改造和新区建设中，强制性增加绿地面积，借助自然条件，合理利用雨水、中水，增加城市水体、湿地面积，缓解热岛效应的强度。

此外，还要优化绿化结构中乔木、灌木、草地的配比。绿化要以乔木为主，占80%以上，灌木次之，少量草地为补充。人工草坪维护费高、耗水大、冬季枯萎、二氧化碳吸附率低，只宜作为景观绿化的补充。乔灌木特别是乔木，裁种养护几年就能自然生长，养护费低，吸附二氧化碳、粉尘效率高，净化空气能力强，环境和经济效益比最佳。树种选择在考虑景观的基础上，要逐步改变阔叶林占比大的问题，增加常绿针叶林比重。研究表明，针叶林生长虽然缓慢，但吸附二氧化碳、粉尘、造氧能力是阔叶林的两倍，净化空气效果显著。欧洲发达国家多年来植树造林，选择以针叶林为主，就是基于此种考虑。

第三，推广高顶绿化及建筑物涂刷反射材料。高顶绿化就是在各类建筑、构筑物、桥梁（立交桥）等的屋顶、露台、天台、阳台或大型人工假山山体上造园，种植树木花卉。高顶绿化可以增加城市绿地面积，改善众多道路的硬质铺装取代自然土地和植物的现状，缓解各种废气污染形成的城市热岛效应对人类的危害，改善人民的居住条件，提高生活质量，美化城市环境。要结合实际，在规划建设楼宇时，倡导推广实施高顶绿化。

反射涂料是指可令被涂物在太阳光照射下产生温度调节效果的涂料。建筑外墙反射涂料的技术原理主要是反射波长为400-2500nm的可见光和红外能量，不让太阳的热量在物体表面进行累积升温。反射涂料具有一定的光谱选择特性，实验证明在400～1000nm波长段反射率可以达到80%～95%。在建筑外墙涂刷反射涂料可以反射80%以上的可见光和红外光，有效减缓热岛效应。

以上几种方法都能有效减轻城市热岛效应。相比之下，增加大冠树木和水体覆盖面积，是缓解热岛效应最有效且对人体最有利的方式，但城市重新规划的经济代价过高，要结合旧城整治改造和新街区建设的实际，强制增加绿地和水体面积。在现有条件下，城市道路透水路面改造和涂刷反射涂料的性价比最高，特别是透水路面是缓解热岛效应最经济有效的方式。一是其表层温度可比水泥、普通沥青等路面的温度低6℃～10℃，降低热岛温度，二是可以储存雨水，间接增加尘土的质量，减少扬尘，从而减弱雾霾现象的发生，是符合当前社会经济技术发展水平的有效手段。

（作者分别为国家机关事务管理局住宅中心副主任；民主建国会全国工商联支部会员、北京盛泰伟业科技发展有限公司总经理）

【参考文献】

①《国务院办公厅印发<关于推进海绵城市建设的指导意见>》，新华网，2015年10月16日。

责编/周素丽 美编/于珊