基于雾霾影响因子对绿色宜居环境的设计研究

孙文君++曹宁++李群++任静++赵高卿

摘要：深入研究分析了雾霾对人居环境造成的不同危害，以及绿色植物对减轻雾霾影响人居环境的可行性，然后按照点线面、远近、虚实、透视等构图要素，设计了有利于人居的绿色空间，并通过绿色植物的滞留、吸附、黏附和活性作用，以达到调整人居环境系统内的生态因子及相互关联之目的。

关键词：雾霾防治；生态因子；绿色人居；环境设计

中图分类号：TU972+.12

文献标识码：A文章编号：16749944（2017）01004903

1引言

绿色宜居环境是指通过调整人居环境系统内的生态因子及其相互关系，按照创新、绿色、协调、开放和共享的设计理念，以此改善雾霾天气给人类生存空间带来的严重影响，从而真正实现自然生态与人类生态、自然环境与人工环境相互统一。针对雾霾天气对人类栖息地造成的极大破坏，如何利用绿色建筑和绿色植物等元素建起一个过滤雾霾的生态绿坝系统，无疑给宜居环境设计师们提出新的考验。

2雾霾对人居生态环境的严重影响

人居环境是指人类聚居生活的栖息之地，由人、建筑、环境三者构成，是与人类生存活动息息相关的自然空间。而绿色宜居环境则经历了从自然环境—人工环境—人居环境的发展演化过程，且将继续进行下去。随着可持续发展和低碳概念越发深入人心，人们会对居住环境的要求越来越高。在人类社会文明进程中，受诸多违背环境的高能耗建筑和工业产品的影响，不仅使人类付出了巨大的經济和能源代价，而且极大增加了对生态环境的污染，由此产生的雾霾，使环境质量不断恶化，并严重影响人类的生存与社会发展。

2.1对身体健康的影响

紫外线因受雾霾天气的影响而会极大减弱，导致使许多细菌不能杀死，从而给人体健康带来较大危害。人如果长时间处于雾霾天气当中，甚至可引发气管炎、喉炎、肺炎、哮喘、鼻炎、眼结膜炎等各种疾病。根据哈佛大学公共卫生学院证明，如果阴霾天气中一旦出现颗粒污染物，它不仅会让人引发心肌梗死，而且还会引起心肌缺血或损伤。有关研究资料显示，PM2.5暴露对于健康乃至死亡影响的长期效应远远高于短期效应。

2.2对农作物生长的影响

农作物生长需要充足的养分和能量，而雾霾天气不仅会极大影响农作物的光合作用，而且还会影响到其正常的生长和发育。以水稻为例，其增产高产的必备条件，在需要充足的光和热的同时，还需要丰富的水资源。尤其是水稻发育关键时期，如果出现长时间的阴雨和雾霾天气，就会直接影响水稻后期的产量。与水稻一样，其他许多农作物也需要光照。在我国，因受强雾霾天气的影响，每年都会给农业生产带来巨大经济损失。

2.3对交通运输的影响

雾霾天气一旦出现时，就可能直接导致空气质量变差、能见度变低，并因此直接影响公路、铁路、航空、航运等交通运输安全。尤其在春秋时节，因大雾天气常常导致高速公路封路和民航停班的现象时有发生，有的甚至造成严重的交通事故。据有关统计数据表明，因大雾天气所造成的许多交通事故，相对于其他灾害性天气要高出2.5倍，人员受伤、死亡比例占据交通事故受伤、死亡总数的29.5%与16%。

2.4对输变电设备产生的影响

雾霾不仅对人的身体健康、农作物、交通运输带来严重影响，而且还会对输变电设备造成量变性影响。相关资料表明，雾霾对输变电设备的影响，主要体现在空气湿度及污秽物造成的污闪，尤其是大面积污闪事故，会给电力系统带来灾难性的破坏。1990年2月10～ 21日，因罕见的大雾现象，曾导致北京天津等城市电网中的50多条输电线路共发生跳闸事故140多次。为了防止雾霾对输变电设备产生的影响，国家电网河北省电力公司按照“配置到位，逢瓷必涂，绝缘补强，规避污秽”的技术原则，动态修订污区分布图，自2006年至今，先后累计投入防污闪大修资金达2亿多元，虽然连续7年未发生110 kV以上电压等级输变电设备因污闪跳闸故障，但2亿多元的投入均因雾霾天气所至。

3利用绿色植物减轻雾霾对人居环境影响的可行性

利用绿色植物天然固有的滞留、吸附、黏附和活性作用，能极大减轻雾霾对生态环境的破坏。据国际环保组织与北京大学公共卫生学院联合发布的研究报告表明，在全国30多座大中城市中，目前已先后有20多座城市制定了明确的2017年PM2.5改善目标。按照这一目标要求，通过改善措施，如果均能够达到预期指标，预计可让因雾霾导致的死亡率平均下降0.11‰ 。

（1）净化空气绿化植物的品种众多。根据北京市园林科学院与城市建设研究院联手，通过对60多个树种进行研究，发现包括元宝枫、柿树、国槐、银杏、臭椿、楸树、圆柏、杜仲、毛白杨、栾树、刺槐在内的乔木，以及包含紫叶矮樱、丁香、胡枝子、木槿、榆叶梅、牡丹、钻石海棠在内的18种绿色植物，对PM2.5的吸附能力特别强，并作为北京市绿化带选种的植物。与此同时，为了进一步研究空气中PM2.5、硫化物、氮化物等三种有害气体的消减作用，南京市绿化园林局联合江苏省中科院植物研究所、南京信息工业大学，曾针对30多种常见的园林绿化树种以及20多种植物，首次采取跨学科定量的方式进行测试，测试结果显示，这57种植物均不同程度地存在有净化空气的能力。

（2）绿化植物降低PM2.5形式多样。实践证明，树木的树冠及其枝叶，不仅对截留、阻挡、吸滞空气中的粉尘和灰尘，大幅度减少粉尘中碳、铅微粒所携带的有害细菌和病菌的效果，而且还对净化空气有着极其重要的过滤作用。根据有关研究资料表明，植物的叶片在吸附粉尘方面虽然形式多样，但最常见的一般有3种：一是滞留，二是附着，三是黏附。许多被滞留、附着、黏附的颗粒污染物，尽管极有可能重新返回到大气里面，但由于其中依然有一部分在降水或外力作用下被淋洗到地面，通常也会起到一定的滞尘效果。

（3）绿化植物改善空气质量能力极强。据有关研究资料得知，假如污染物里面的浓度尚未超过植物自身所承受的临界值时，该植物就会通过吸收大气当中的某些有毒有害物质来减轻对大气的污染，从而改善城市的空气环境。而阔叶树吸附滞尘能力较其他非阔叶树的要强，平均每年，每株阔叶树平均滞尘量至少可以达3.16 kg。为此，通过种植绿色的冠叶类植物，可使空气中吸入的颗粒物，比绿化前降低62%以上，特别是对细微颗粒物有较强的吸附能力。研究发现，每亩树林吸收二氧化硫有毒气体，平均每月可达到4 kg之多，这样下来，每年就可吸收尘埃20～60 t。树木在呼吸中，还可产生大量特殊空气。比如桦树、杨树、桧树等能分泌出植物杂菌素，同时又可有效地杀死白喉、肺结核、伤寒、痢疾等病原菌。师法自然，惠及人类，借助自然界的绿化植物，以此降解和抵御雾霾对宜居环境的破坏，这不仅是改善人居环境的一个重要手段，而且也是提高人居生活质量必不可少的条件之一。

2017年1月绿色科技第1期

孙文君，等：基于雾霾影响因子对绿色宜居环境的设计研究

园林与景观

4设计绿色宜居环境的主要路径

治理雾霾的力度，明显取决于追求经济利益与追求环境利益主体之间的博弈均衡。随着雾霾天气对人居环境带来生产、生活、出行等经济与社会活动方面的严重影响，已经给人类生存和社会发展的环境敲响了警钟。如何让绿色宜居环境理念落地生根，真正让人们出行、生活、学习、工作、住得、活动更健康，这无疑给从事绿色宜居环境工程的设计师提出了更高要求。

4.1创新防霾设计理念

设计时，无论是环境工程的规划者，还是设计师，都应该严格按照创新、协调、绿色、开放和共享的五大发展理念，充分考虑雾霾天气对人们日常生活带来的负面影响，通过全民爱绿、植绿、种绿、护绿、养绿等方式，把园林、绿地、广场、道路、街道、巷道进行科学有效的布局，实行以点带面、面点结合，尽量使人居环境变得更加人性化、生活化，真正让绿化起到过滤雾霾的净化作用，有效实现人与自然、自然与城市、城市与人、建筑设施与景观规划的巧妙结合。

4.2增加人居环境平面空间

沈福煦先生在其著作中，对何谓尺度作了明确的定义：所谓尺度，是指在建筑设计中，以人高为衡量建筑物，或构筑物大小规模的标准，亦指建筑物或构筑物本身各构件间大小相比的合理性。要扩大空间尺度，首先以植物为设计元素，按照点线面、远近、虚实、大小、前后、透视等构图原则，建设地下立体车库，或地上立体、升降式停车场，最大限度地节约不可再生的土地资源，以便用于植物绿化。在设计安排小区绿地中的景观道路、健身设施、雕塑等户外空间的同时，应将景观小品的尺度、树木的尺度、建筑的尺度，通过对设计理念的科学优化，并进行综合的考虑与合理的量化，进一步增加人居环境的平面空间，以此达到防霾效果。

4.3增加绿化建筑元素

构成绿化建筑的元素，通常包括有新型环保建筑材料、装饰材料，以及花草、树木、假山、理水、色彩等。在设计过程中，设计师们应尽量利用这些绿色元素，既要着眼于现在，又要着眼于长远。既要考虑植绿、种绿、养绿、护绿、造绿的成本效应，又要综合考虑居民参与园林绿化的因素。比如，应综合考虑古树名木、自然遗迹等科学的保护及合理的利用。通过融入这些元素，既有利于提高居民对于绿化植物的保护意识，又可减少由于人为绿地的破坏影响，从而导致对于雾霾的防治作用的减弱。

4.4合理开发立体空间资源

绿色宜居环境，应该包括平面绿化和垂直绿化两部分所构成的立体交叉的四维绿化空间，景观设计师在从事设计时，既要重视平面上的绿化，又要突破传统园林绿化模式，充分利用垂直、立体的条件，以及建筑物四周的墙面、楼顶、阳台、楼角，布置立体式的绿色植被，形成向空间发展生态效应，以此丰富绿化景观。尤其要充分利用建筑物的建筑小品、架廊、立交桥，以及室内等进行环境的绿化、美化，既可增加人居绿化面积，提高人居绿化率，以达到防治雾霾的作用，又能更好地改善人居生态环境和宜居宜民的生活空间。

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