高層住宅建筑群的環境污染及應對措施研究

牛巧云

摘 要：本文論述了高層住宅建筑群在空氣污染和熱環境影響下的熱島效應等環境污染，并從規劃及綠化方面提出了應對措施，分析高層住宅建筑群環境污染現狀，以期對今后城市建設及高層建筑群規劃起到一定的修正和指導作用。

關鍵詞：高層住宅;環境污染;風環境;熱島效應

中圖分類號：TU971 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）11-0149-03

Abstract： This paper discussed the air pollution and heat island effect of high-rise residential buildings under the influence of air pollution and thermal environment， gave the corresponding measures from the aspects of planning and greening， analysed the present situation of environmental pollution of high-rise residential buildings，The author hopes that this study will play a certain role in revising and guiding urban construction and high-rise building complex planning in the future.

Keywords： high-rise residential building;environmental pollution;wind environment;heat-island effect

隨著社會經濟的高速發展，城市中高層住宅建筑的數量與日俱增，逐步形成了密集型高層住宅建筑群。一方面，大量高層居住建筑群對城市風環境和灰塵等污染物的自凈功能產生較大影響，造成城市空氣污染，給人們的身體健康帶來了一定影響;另一方面，由于城市下墊面性質改變，加劇了城市中心區的熱島效應，影響人們的熱舒適感。但好的建筑群規劃和綠化設計可以創造適宜的環境，減少環境污染，改善人們的居住條件，為人們營造一個舒適的居住環境。

1 高層住宅建筑群的環境污染

近年來，高層住宅樓如雨后春筍般不斷涌現。高樓層數愈來愈高，小區棟數不斷增加，隨之帶來一系列環境問題，主要有風環境影響、灰塵污染及熱島效應。

1.1 風環境影響

廣義上的風環境指室外自然風在城市地形地貌或自然地形地貌影響下形成的受到影響之后的風場。在高層建筑集中地區，建筑物周圍有風力、風速在瞬間或局部增大的現象，往往會形成渦流風、風聲音、風振效應等，這是高層建筑群風環境的主要特征，也是施工單位盡量避免和減少的主要風環境影響。

1.1.1 渦流風。當風迎面吹向高層建筑時，建筑阻擋了風向流動，造成氣流受阻，使建筑周圍產生局地強風，一部分風將越過建筑頂面和側面，流向建筑后部，形成建筑風影區。另外一部分風將向下流動，風速加快，形成迎風面渦流區（見圖1）。渦流風區是風害的多發區，無規則、不均勻、隨機變化，瞬間風速能達到周圍環境風的3～4倍。輕者影響居住者的舒適度和通行，嚴重者將危害居住者的人身和財產安全。

1.1.2 風噪聲。風噪聲指在高層建筑外部環境遇到能形成漩渦的地方，與哨子同理，當風速加大時，會產生相應風噪聲。隨著建筑高度增加，風速加大，風的呼嘯聲及碰到建筑上的撞擊聲也越大，此外，高層建筑上的玻璃及鋁板等金屬外裝飾材料對聲音的大量反射也形成回聲，延長了噪聲干擾時間。風噪聲對人們的生活和休息造成很大干擾，影響人們的心理和情緒。

1.1.3 風振效應。風振效應處于風流場中的高層建筑，由于風向、風速和周圍氣流的變化，各個面都受到不同變化的壓力，有正壓和負壓，使建筑產生一定運動，產生緩慢偏移和圍繞偏移位置振動，這種現象就是“風振效應”。如果高層建筑群周圍的風環境不好，這種風振效應就會因風環境的加強和疊加而加重，這不會對高層建筑的結構造成安全影響，但會對居民的心理造成不良影響。

1.2 灰塵影響

隨著我國經濟的發展，高層住宅建筑群林立，由于建筑群內部人口密度較大，交通堵塞，汽車尾氣排放量大，造成PM2.5顆粒、二氧化硫、一氧化碳等灰塵顆粒物排放嚴重，因顆粒物粒徑越小，比表面積越大，有毒有害物質往往呈現更大的活性和毒性，對人體危害越大[1-3]，致使建筑群內部大氣污染隨之加劇，對人體健康造成危害?；覊m顆粒物污染垂直分布比較復雜，主要和污染源分布及天氣情況有關，較小灰塵顆粒濃度底層和上層變化不明顯，較大灰塵顆粒的濃度底層要大于上層。一般情況下，冬季灰塵污染嚴重，因為冬季地面干燥裸露，氣溫低，居民燃煤量大，機動車流量大，空氣穩定度大，霧霾較多，近地面空氣污染較重[4]。

此外，由于高層建筑群形成的不良風環境，對內部局部空氣質量產生很大影響，高層建筑群內部形成的渦流風區對空氣質量造成的污染最為嚴重。因為在渦流風區內空氣流動緩慢，與周圍空氣的交換量較小，在該區域內居住或餐飲產生的油煙、汽車尾氣等污染物聚集無法擴散，渦流把周邊的垃圾、塵土等污染物吸引進來，使垃圾在此匯集。當人們經過時，揚起的灰塵會刺激人們的呼吸道，從而形成空氣污染的重災區，嚴重影響人們的身體健康。

英國曾有一項研究表明：在高層住宅中，居住者居住的樓層越高，發生健康狀況不佳者越多。英國政府決定停止建造新的高層住宅，并拆毀以往建造的高層住宅[5]。因此，現在英國等歐洲的很多國家，較少能見到超高住宅樓。

1.3 熱島效應

熱島效應（Urban Heat Island Effect）指一個地區的氣溫高于周圍地區的現象。由于城市建筑結構、人口密集、車輛及廠房排熱、居民生活用能釋放等人為原因，改變了城市地表的局部濕度、溫度、空氣對流等因素，進而改變了城市下墊面特性，從而引起城市氣溫普遍高于周圍郊區氣溫。高層住宅建筑群內部的人口密度大、建筑容積率高、空調等熱源排放量大，是城市升溫的主要熱源點，使“熱島效應”更加明顯。例如深圳、廣東等大城市年均氣溫的城鄉差值約1℃。

“熱島效應”以市中心為熱島中心，向上發出一股暖氣流，逐漸上升并向四周擴散，而城郊上空是較冷的空氣逐漸下沉，從而形成城郊氣流環流（見圖2），空氣中的灰塵等各種污染物在這種局地環流的作用下，將聚集在城市上空，如果沒有很強的冷空氣吹散，污染物將長期在空氣中滯留，導致城市環境被破壞，產生各類疾病。

2 應對高層住宅建筑群環境污染的措施

我國土地成本高且有限，高層建筑的逐漸增多將是我國城市發展不可避免的趨勢，因此，懂得如何應對高層居住建筑群的風、灰塵及熱島效應等環境污染尤為重要。本文主要從高層住宅建筑群的規劃和綠化兩個方面進行論述。

2.1 規劃

施工單位要想從源頭上避免環境污染，改善高層住宅建筑群的風環境，就應從規劃設計階段加以重視和研究，使高層住宅建筑在建成使用過程中能夠更好地為人們提供生態宜居的生活環境，減少環境污染的不利影響。

2.1.1 改善風環境。高層住宅建筑群在規劃時應仔細研究建筑群所處地理位置和季風風向等影響因素，采用電腦模擬或評估手段，從平面和立體空間布局上調整和優化設計方案，有效避免渦流風、風振效應等不良風環境現象的出現。增建防風設施，一方面，增加輔助改善風環境的構筑物，起到改善局部區域風的走勢與降低風速的作用，實現避免渦流風、減小風振效應的效果;另一方面，可以作為聲源和建筑物之間的隔聲屏障以遮擋直達聲，如實心圍墻、山丘、土堤或其他構筑物等，這種隔聲屏障可以將波長較短的高頻聲反射回去，使屏障后區域噪聲明顯下降，形成聲影區。這種實心的隔聲屏障對高頻聲的阻擋作用最為有效，一般可降低噪聲中的高頻部分15～25dB，達到減弱噪音的目的。

2.1.2 減少灰塵污染。渦流風區內的灰塵污染是高層住宅建筑群內部最嚴重的污染。因此，施工單位在規劃時，應分析周邊及建筑內部的風環境，合理布置每棟建筑的位置及高度，營造良好的風環境，盡量避免渦流風出現，減少灰塵聚集及空氣滯留，達到減少污染的目的。規劃綠植時，應把消除裸地、消滅揚塵作為一項重要內容。除建筑物、硬路面和林木之外，全部地面應為草坪所覆蓋，以避免風大時產生揚塵現象。同時，適當增加地被植物種植，減少因近地面不良風造成的揚塵作用。

2.1.3 緩解熱島效應。采用新型規劃與設計理念，改善城市下墊面的熱屬性是緩解熱島效應的關鍵措施。因此，在建筑材料方面，高層住宅建筑可以使用新型緩解熱島強度的戶外建筑材料，提高對太陽光的反射率，減少建筑輻射熱;在建筑群內部地面規劃方面，提倡使用滲透性較強的地面鋪裝材料;啟用生態合理的綠地系統，增大內部水體、綠地面積，盡量減少滲透性小的硬質地面面積。濕地、水體及植被是減小環境污染、緩解熱島效應的關鍵措施，因為植被在蒸騰水分的過程中，從環境中吸收大量的熱，可以降低周邊空氣溫度，同時可以吸收空氣中大量的二氧化碳，有效抑制溫室效應。此外，植物還能滯留空氣中的粉塵，減少城市空氣中總懸浮顆粒物的濃度。當一個區域達到30%的植被覆蓋率時，對熱島效應會有較明顯的削弱作用。

2.2 綠化

大量研究表明，植被是城市生態系統中的重要組成部分，可以減緩高層住宅建筑群的環境壓力，減輕環境污染，最終實現高層住宅生態系統的良性循環。

2.2.1 整體綠化布局。高層住宅建筑群綠化應從內部和外部相結合的整體綠化系統角度進行分析，合理安排喬、灌、草的比率及位置，形成一個多層次的立體綠色空間，減少高層住宅建筑群的環境污染，創建清新自然的綠色環境。從內部綠化分析，主要以集中綠地系統為主，分散塊狀、點狀分布綠地為輔，集中綠地可以種植樹木及灌木，塊狀或點狀綠地以種植低矮灌木、鮮花、草坪為主，形成一個多層次的立體綠色空間，達到優化風環境、降低噪聲、減少揚塵、清潔空氣的目的。從外部分析，建議在高層住宅建筑群的夏季主導風向迎風面以及城市主風道方向種植低矮植被或草地，這樣不會阻礙新風進入建筑群內部，并能將新風引入內部，達到稀釋污染物濃度以及減弱熱島效應的目的。

2.2.2 地面綠化。高層住宅建筑群內部地面綠化應以全覆蓋為主，盡量做到不露裸地，這樣既可以消除揚塵現象，又可以凈化空氣，減少環境污染。布局建筑群內花園廣場時，可以在硬質地板的空隙內種植柔軟的草坪，既滿足人們對硬地面的需求，又實現草皮覆蓋地面的效果。植物不僅可以凈化空氣，吸附細微的灰塵顆粒，也可以改善小環境的局部風環境，起到減少灰塵不良影響及緩解熱島效應的作用，使處在城市嘈雜環境中的居住者能夠享有自然清新的景觀。

2.2.3 垂直綠化。將植物與自然景觀組織到高層建筑的立面中，能夠給人們帶來清新明朗的綠化環境。在高層住宅樓的外立面，可以設計一些凸出的構架，用以種植綠植，從下到上，綠植隨構架鋪展上升，貫穿整個建筑，使高層住宅樓充滿綠色與生機。植物不僅可以優化風環境，還在蒸發過程有效控制了建筑的表面溫度，提供給住戶舒適的生活空間、更少的噪音和灰塵，使住戶得到更加涼爽、清潔的空氣，更多微風和更美的景觀。Met設計的米特住宅完美應用了垂直綠化原則，建筑立面是格架結構，每個格架內置綠植，使整個建筑被綠色包圍（見圖3），身處其中，住戶能夠享受到舒心愜意的優美環境。米特住宅將綠化與建筑完美結合，創造了高層住宅建筑的典范。

2.2.4 頂面綠化。屋頂綠化是高層住宅建筑群增加綠化面積或總體綠量較為有效的方法之一，可以有效減少環境污染問題。眾多研究已表明，屋頂綠化具有緩解城市熱島效應和凈化空氣的作用，屋頂綠化或屋頂花園的概念最早起源于歐洲，在實際生活中，美國芝加哥市曾啟動屋頂綠化工程用以降低城市溫度，達到削弱熱島效應的目的;日本政府曾規定新建筑或重新翻新的舊建筑必須進行屋頂綠化的做法也值得我國借鑒。

3 結語

現代科技的快速發展，土地人均占有率減小，使高層住宅建筑成為我國房地產市場發展的主要趨勢。但高層住宅建筑群設計不應盲目砌筑、機械仿抄，應從規劃、綠化等各方面進行系統分析，采取有效的緩解措施，盡量減少環境污染，充分考慮人們實際居住過程中的舒適度，滿足人們在單調的鋼筋混凝土環境中達到更高層次的精神生活和社會生活的要求，實現高層住宅建筑群的健康有序發展。

參考文獻：

[1]王廣華，林俊，姚劍，等.上海市郊春節期間大氣顆粒物及其組分的粒徑分布[J].環境化學，2011（5）：913-919.

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[3]段菁春，李興華，郝吉明.北京市冬季大氣細粒子數濃度的粒徑分布特征[J].中國環境監測，2008（2）：54-58.

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[5]白楊.高層住宅的利與弊[J].百科知識，2013（15）：24.