高层住宅建筑群的环境污染及应对措施研究

牛巧云

摘 要：本文论述了高层住宅建筑群在空气污染和热环境影响下的热岛效应等环境污染，并从规划及绿化方面提出了应对措施，分析高层住宅建筑群环境污染现状，以期对今后城市建设及高层建筑群规划起到一定的修正和指导作用。

关键词：高层住宅;环境污染;风环境;热岛效应

中图分类号：TU971 文献标识码：A 文章编号：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

随着社会经济的高速发展，城市中高层住宅建筑的数量与日俱增，逐步形成了密集型高层住宅建筑群。一方面，大量高层居住建筑群对城市风环境和灰尘等污染物的自净功能产生较大影响，造成城市空气污染，给人们的身体健康带来了一定影响;另一方面，由于城市下垫面性质改变，加剧了城市中心区的热岛效应，影响人们的热舒适感。但好的建筑群规划和绿化设计可以创造适宜的环境，减少环境污染，改善人们的居住条件，为人们营造一个舒适的居住环境。

1 高层住宅建筑群的环境污染

近年来，高层住宅楼如雨后春笋般不断涌现。高楼层数愈来愈高，小区栋数不断增加，随之带来一系列环境问题，主要有风环境影响、灰尘污染及热岛效应。

1.1 风环境影响

广义上的风环境指室外自然风在城市地形地貌或自然地形地貌影响下形成的受到影响之后的风场。在高层建筑集中地区，建筑物周围有风力、风速在瞬间或局部增大的现象，往往会形成涡流风、风声音、风振效应等，这是高层建筑群风环境的主要特征，也是施工单位尽量避免和减少的主要风环境影响。

1.1.1 涡流风。当风迎面吹向高层建筑时，建筑阻挡了风向流动，造成气流受阻，使建筑周围产生局地强风，一部分风将越过建筑顶面和侧面，流向建筑后部，形成建筑风影区。另外一部分风将向下流动，风速加快，形成迎风面涡流区（见图1）。涡流风区是风害的多发区，无规则、不均匀、随机变化，瞬间风速能达到周围环境风的3～4倍。轻者影响居住者的舒适度和通行，严重者将危害居住者的人身和财产安全。

1.1.2 风噪声。风噪声指在高层建筑外部环境遇到能形成漩涡的地方，与哨子同理，当风速加大时，会产生相应风噪声。随着建筑高度增加，风速加大，风的呼啸声及碰到建筑上的撞击声也越大，此外，高层建筑上的玻璃及铝板等金属外装饰材料对声音的大量反射也形成回声，延长了噪声干扰时间。风噪声对人们的生活和休息造成很大干扰，影响人们的心理和情绪。

1.1.3 风振效应。风振效应处于风流场中的高层建筑，由于风向、风速和周围气流的变化，各个面都受到不同变化的压力，有正压和负压，使建筑产生一定运动，产生缓慢偏移和围绕偏移位置振动，这种现象就是“风振效应”。如果高层建筑群周围的风环境不好，这种风振效应就会因风环境的加强和叠加而加重，这不会对高层建筑的结构造成安全影响，但会对居民的心理造成不良影响。

1.2 灰尘影响

随着我国经济的发展，高层住宅建筑群林立，由于建筑群内部人口密度较大，交通堵塞，汽车尾气排放量大，造成PM2.5颗粒、二氧化硫、一氧化碳等灰尘颗粒物排放严重，因颗粒物粒径越小，比表面积越大，有毒有害物质往往呈现更大的活性和毒性，对人体危害越大[1-3]，致使建筑群内部大气污染随之加剧，对人体健康造成危害。灰尘颗粒物污染垂直分布比较复杂，主要和污染源分布及天气情况有关，较小灰尘颗粒浓度底层和上层变化不明显，较大灰尘颗粒的浓度底层要大于上层。一般情况下，冬季灰尘污染严重，因为冬季地面干燥裸露，气温低，居民燃煤量大，机动车流量大，空气稳定度大，雾霾较多，近地面空气污染较重[4]。

此外，由于高层建筑群形成的不良风环境，对内部局部空气质量产生很大影响，高层建筑群内部形成的涡流风区对空气质量造成的污染最为严重。因为在涡流风区内空气流动缓慢，与周围空气的交换量较小，在该区域内居住或餐饮产生的油烟、汽车尾气等污染物聚集无法扩散，涡流把周边的垃圾、尘土等污染物吸引进来，使垃圾在此汇集。当人们经过时，扬起的灰尘会刺激人们的呼吸道，从而形成空气污染的重灾区，严重影响人们的身体健康。

英国曾有一项研究表明：在高层住宅中，居住者居住的楼层越高，发生健康状况不佳者越多。英国政府决定停止建造新的高层住宅，并拆毁以往建造的高层住宅[5]。因此，現在英国等欧洲的很多国家，较少能见到超高住宅楼。

1.3 热岛效应

热岛效应（Urban Heat Island Effect）指一个地区的气温高于周围地区的现象。由于城市建筑结构、人口密集、车辆及厂房排热、居民生活用能释放等人为原因，改变了城市地表的局部湿度、温度、空气对流等因素，进而改变了城市下垫面特性，从而引起城市气温普遍高于周围郊区气温。高层住宅建筑群内部的人口密度大、建筑容积率高、空调等热源排放量大，是城市升温的主要热源点，使“热岛效应”更加明显。例如深圳、广东等大城市年均气温的城乡差值约1℃。

“热岛效应”以市中心为热岛中心，向上发出一股暖气流，逐渐上升并向四周扩散，而城郊上空是较冷的空气逐渐下沉，从而形成城郊气流环流（见图2），空气中的灰尘等各种污染物在这种局地环流的作用下，将聚集在城市上空，如果没有很强的冷空气吹散，污染物将长期在空气中滞留，导致城市环境被破坏，产生各类疾病。

2 应对高层住宅建筑群环境污染的措施

我国土地成本高且有限，高层建筑的逐渐增多将是我国城市发展不可避免的趋势，因此，懂得如何应对高层居住建筑群的风、灰尘及热岛效应等环境污染尤为重要。本文主要从高层住宅建筑群的规划和绿化两个方面进行论述。

2.1 规划

施工单位要想从源头上避免环境污染，改善高层住宅建筑群的风环境，就应从规划设计阶段加以重视和研究，使高层住宅建筑在建成使用过程中能够更好地为人们提供生态宜居的生活环境，减少环境污染的不利影响。

2.1.1 改善风环境。高层住宅建筑群在规划时应仔细研究建筑群所处地理位置和季风风向等影响因素，采用电脑模拟或评估手段，从平面和立体空间布局上调整和优化设计方案，有效避免涡流风、风振效应等不良风环境现象的出现。增建防风设施，一方面，增加辅助改善风环境的构筑物，起到改善局部区域风的走势与降低风速的作用，实现避免涡流风、减小风振效应的效果;另一方面，可以作为声源和建筑物之间的隔声屏障以遮挡直达声，如实心围墙、山丘、土堤或其他构筑物等，这种隔声屏障可以将波长较短的高频声反射回去，使屏障后区域噪声明显下降，形成声影区。这种实心的隔声屏障对高频声的阻挡作用最为有效，一般可降低噪声中的高频部分15～25dB，达到减弱噪音的目的。

2.1.2 减少灰尘污染。涡流风区内的灰尘污染是高层住宅建筑群内部最严重的污染。因此，施工单位在规划时，应分析周边及建筑内部的风环境，合理布置每栋建筑的位置及高度，营造良好的风环境，尽量避免涡流风出现，减少灰尘聚集及空气滞留，达到减少污染的目的。规划绿植时，应把消除裸地、消灭扬尘作为一项重要内容。除建筑物、硬路面和林木之外，全部地面应为草坪所覆盖，以避免风大时产生扬尘现象。同时，适当增加地被植物种植，减少因近地面不良风造成的扬尘作用。

2.1.3 缓解热岛效应。采用新型规划与设计理念，改善城市下垫面的热属性是缓解热岛效应的关键措施。因此，在建筑材料方面，高层住宅建筑可以使用新型缓解热岛强度的户外建筑材料，提高对太阳光的反射率，减少建筑辐射热;在建筑群内部地面规划方面，提倡使用渗透性较强的地面铺装材料;启用生态合理的绿地系统，增大内部水体、绿地面积，尽量减少渗透性小的硬质地面面积。湿地、水体及植被是减小环境污染、缓解热岛效应的关键措施，因为植被在蒸腾水分的过程中，从环境中吸收大量的热，可以降低周边空气温度，同时可以吸收空气中大量的二氧化碳，有效抑制温室效应。此外，植物还能滞留空气中的粉尘，减少城市空气中总悬浮颗粒物的浓度。当一个区域达到30%的植被覆盖率时，对热岛效应会有较明显的削弱作用。

2.2 绿化

大量研究表明，植被是城市生态系统中的重要组成部分，可以减缓高层住宅建筑群的环境压力，减轻环境污染，最终实现高层住宅生态系统的良性循环。

2.2.1 整体绿化布局。高层住宅建筑群绿化应从内部和外部相结合的整体绿化系统角度进行分析，合理安排乔、灌、草的比率及位置，形成一个多层次的立体绿色空间，减少高层住宅建筑群的环境污染，创建清新自然的绿色环境。从内部绿化分析，主要以集中绿地系统为主，分散块状、点状分布绿地为辅，集中绿地可以种植树木及灌木，块状或点状绿地以种植低矮灌木、鲜花、草坪为主，形成一个多层次的立体绿色空间，达到优化风环境、降低噪声、减少扬尘、清洁空气的目的。从外部分析，建议在高层住宅建筑群的夏季主导风向迎风面以及城市主风道方向种植低矮植被或草地，这样不会阻碍新风进入建筑群内部，并能将新风引入内部，达到稀释污染物浓度以及减弱热岛效应的目的。

2.2.2 地面绿化。高层住宅建筑群内部地面绿化应以全覆盖为主，尽量做到不露裸地，这样既可以消除扬尘现象，又可以净化空气，减少环境污染。布局建筑群内花园广场时，可以在硬质地板的空隙内种植柔软的草坪，既满足人们对硬地面的需求，又实现草皮覆盖地面的效果。植物不仅可以净化空气，吸附细微的灰尘颗粒，也可以改善小环境的局部风环境，起到减少灰尘不良影响及缓解热岛效应的作用，使处在城市嘈杂环境中的居住者能够享有自然清新的景观。

2.2.3 垂直绿化。将植物与自然景观组织到高层建筑的立面中，能够给人们带来清新明朗的绿化环境。在高层住宅楼的外立面，可以设计一些凸出的构架，用以种植绿植，从下到上，绿植随构架铺展上升，贯穿整个建筑，使高层住宅楼充满绿色与生机。植物不仅可以优化风环境，还在蒸发过程有效控制了建筑的表面温度，提供给住户舒适的生活空間、更少的噪音和灰尘，使住户得到更加凉爽、清洁的空气，更多微风和更美的景观。Met设计的米特住宅完美应用了垂直绿化原则，建筑立面是格架结构，每个格架内置绿植，使整个建筑被绿色包围（见图3），身处其中，住户能够享受到舒心惬意的优美环境。米特住宅将绿化与建筑完美结合，创造了高层住宅建筑的典范。

2.2.4 顶面绿化。屋顶绿化是高层住宅建筑群增加绿化面积或总体绿量较为有效的方法之一，可以有效减少环境污染问题。众多研究已表明，屋顶绿化具有缓解城市热岛效应和净化空气的作用，屋顶绿化或屋顶花园的概念最早起源于欧洲，在实际生活中，美国芝加哥市曾启动屋顶绿化工程用以降低城市温度，达到削弱热岛效应的目的;日本政府曾规定新建筑或重新翻新的旧建筑必须进行屋顶绿化的做法也值得我国借鉴。

3 结语

现代科技的快速发展，土地人均占有率减小，使高层住宅建筑成为我国房地产市场发展的主要趋势。但高层住宅建筑群设计不应盲目砌筑、机械仿抄，应从规划、绿化等各方面进行系统分析，采取有效的缓解措施，尽量减少环境污染，充分考虑人们实际居住过程中的舒适度，满足人们在单调的钢筋混凝土环境中达到更高层次的精神生活和社会生活的要求，实现高层住宅建筑群的健康有序发展。

参考文献：

[1]王广华，林俊，姚剑，等.上海市郊春节期间大气颗粒物及其组分的粒径分布[J].环境化学，2011（5）：913-919.

[2]范雪波，刘卫，林俊，等.太仓大气细颗粒物的粒径分布及来源分析[J].环境污染与防治，2011（2）：35-39.

[3]段菁春，李兴华，郝吉明.北京市冬季大气细粒子数浓度的粒径分布特征[J].中国环境监测，2008（2）：54-58.

[4]王艳妮，王金乐.贵阳市冬季高层建筑环境空气中可吸入颗粒物的污染特征[J].绿色科技，2014（8）：245.

[5]白杨.高层住宅的利与弊[J].百科知识，2013（15）：24.