利用自然的力量净化空气

文   体:讲座文稿

关键词:悬浮颗粒物;飘尘与来源;空气污染与防护;伦敦的空气污染与治理;城市植被与净化空气;纽约中央公园与清洁交通;机动车道设计与道路扬尘;植草边沟;树木与降温;地表设计与吸尘;砾石铺地的好处;立交桥下的扬尘治理;中国传统园林与净化空气

正   文

空气里有大量的悬浮颗粒物时,其中有一大类,粒径小于10微米,叫飘尘或可吸入颗粒物,也叫PM10。它可以不受我们鼻毛的阻隔,通过我们呼吸的空气进入到呼吸系统,5~10微米大小的颗粒,可抵达气管和支气管,如果咳嗽,咳出的痰里有黑色物质,就是这些颗粒的沉积物。小于5微米的颗粒,能够进入到细支气管。小于或等于2.5微米的颗粒物即PM2.5,就能进入到肺泡,而进到肺泡的颗粒物是无法通过咳嗽排出体外的,它们的一部分滞留在肺泡中,另一部分可通过肺泡进入血液,这就是PM2.5对健康伤害极大的原因。

世界卫生组织指出,在发展中国家,空气中的PM10里约一半是PM2.5。在发达国家,由于很多基础建设已经建成,建筑工地少,但汽车尾气多,所以其PM10中PM2.5占到50%~80%。细颗粒PM2.5主要来自燃烧,烧煤炭、汽油、柴油、食用油、木材、垃圾、秸秆、树叶、烟草等产生的烟雾里有大量的PM2.5。粗颗粒(直径在2.5~10微米的颗粒)主要来自摩擦,比如车轮摩擦地面产生的尘颗粒、橡胶轮胎颗粒,还有施工扬尘、裸土扬尘、建筑积尘飘飞等。

可吸入颗粒物PM10对健康的危害主要表现为会加重心脏和肺部疾病。欧盟国家规定:一年中,PM10日均浓度高于50μg/m3的天数不得超过35天,即不能超过总天数的10%,而50μg/m3这个浓度是我国一级空气质量的标准。所以,要达到欧盟国家的标准,PM10为一级空气质量的天数一年要达90%,才算得上与国际接轨了。德国的空气质量报告显示:PM10的浓度低于50μg/m3,颜色标识为白色到蓝色,表示安全;50~100μg/m3是橙色,表示警戒;高于100μg/m3是红色,表示有害。我国是发展中国家,我国规定的空气质量一级和二级都为达标,但二级空气质量的PM10达标浓度为150μg/m3,这一浓度值在欧盟的标准中是在红色范围中,算严重超标。  

遇到严重雾霾天气,出门要戴口罩,医用口罩就行。戴完后还可洗了再用。为什么医用的棉质口罩能过滤可吸入颗粒物呢?因为医用的棉质口罩是挡细菌的,细菌的大小是在0.5到12μm,正好在PM2.5到PM10的范围内,它甚至能够挡住更小的颗粒。在雾霾天,老人、小孩外出要戴口罩,骑车人也要戴口罩,因为骑车时人的呼吸量比步行大得多,步行也最好戴上口罩。在室内,一定要关好所有的窗户,不要通风,做好清洁,这样做能够降低室内空气污染。其实开窗通风是一个误区,只要把室内清洁做好了,氧气是能够进来的,而颗粒物能被关窗档住一大部分。在空气质量差的地方,保持窗户关闭能使室内的空气质量比较稳定,我们要学会自我保护的基本知识与做法。

20世纪50年代,欧洲国家污染最严重的城市是伦敦。英国伦敦发生了严重的空气污染事件,当时的烟黑浓度日峰值超过5000μg/m3。因烟黑含大量PM10,可推测其PM10的浓度已近5000μg/m3,比现在中国规定的PM10严重污染的临界浓度(420μg/m3)要高出10倍以上,而且,当时伦敦空气中二氧化硫的日均浓度达到3000-4000μg/m3

但到了20世纪90年代,在伦敦就能看到蓝天白云了,那里的空气污染治理好了。伦敦治理的过程以一件礼物的形式形象地展示给了中国的公众。2010年上海世博会有一个伦敦案例馆,馆中展示着一件伦敦送来的礼物,是一个皮箱,箱子里有三个不同年份的伦敦瓶装空气。第一瓶是1953年的,正是1952年12月伦敦发生空气污染事件之后,当时因空气污染事件死了4000人,第一瓶装的就是伦敦那个时代的空气,整个玻璃瓶是黑的,玻璃本来是无色透明的,黑色表明其中全是煤烟型颗粒物。此后,伦敦通过采取一系列措施治理空气污染,到1970年,伦敦的空气质量已有明显好转,从第二瓶空气可以看到,煤烟型的黑色细颗粒没有了。这是怎么治理的呢?让所有燃煤的工厂都迁出伦敦,同时,要求伦敦居民日常使用的燃料——以前是煤,家里取暖做饭都用煤——全部改成燃气和电力,家里要么用电炉,要么用燃气,或是油烧暖气,绝对不能用煤了。所以到了1970年代,伦敦的煤烟型污染治理好了,但空气中还有扬尘颗粒物的污染。第三个瓶装的是伦敦2010年的空气,非常干净了,扬尘颗粒物也看不见了。

伦敦是怎样做到让城市里悬浮颗粒物那么少的呢?伦敦经过研究发现:城市中若有相近的两条街道,同样的楼高,居住的人数和来往的车辆都差不多,但若一条街道有行道树,而另一条街道没有树。在有树的街道,树长得高大,树冠浓密,与没有树的街道相比,空气里的悬浮颗粒物的浓度只有10%至15%,也就是说,85%~90%的悬浮颗粒物没有了,全部被树叶吸附了,有些污染气体还能被树叶直接吸收,因此,树木能净化城市空气。现在到伦敦去旅行的人都能看到:伦敦整个城市到处都是大树,树长得高高的,另外还随处可见长有攀缘植物的篱笆和墙体。植物使伦敦的空气清新、干净。

种树的地方,就有土壤,但在伦敦的城市绿地中看不到土壤暴露。这里的绿地表面都有一层5~10公分由木屑组成的园林有机质,将土壤表面覆盖起来。因木屑呈块状,如拇指大小,由树皮和树枝粉碎后拌上50%园林腐殖质组成,刮风时,这样的绿地表面不会起尘。而且,木屑铺在表土上,使土壤微生物非常活跃,它们能疏松土壤,增强土壤的吸水能力。下雨时,雨水穿过木屑层,渗透到土壤中。吸收了雨水的土壤较湿润,因覆盖了木屑层而使阳光晒不到土壤,土壤就能保湿,不易干燥,这也使得绿地表面不产生扬尘。不只是伦敦,从欧洲到北美、大洋洲、日本等发达国家和地区都采用这个方法,使城市绿地不再有土壤暴露,成功地解决了植绿地带包括行道树坑的扬尘问题。

伦敦的城市绿植还有攀缘植物,因为树要很多年才能长大,而种攀缘植物一年就可长到齐墙高,如此一来,夏季就能给墙体隔热,冬季可以御寒,还能吸收汽车排放的尾气,这也是净化空气的一个方式。

此外,屋顶如果是水泥平台式,最好种一些天然耐旱的植物,把屋顶绿化了。绿化之后,水泥屋顶就不容易贡献热岛效应了,同时掉到屋顶上的灰尘也能够被吸附住,刮风的时候屋顶不会出现二次扬尘的问题。当城市有了植被区——地表树林区、休闲绿地区,墙体立体绿化,屋顶上也有植物——整个气温就降下来了。气温下降,空气中的悬浮颗粒物按照物理运动规律,随着冷空气往下沉,往地面沉降,这些颗粒物就会被植物的叶子吸附住,吸附之后,气流就干净了,这样就能把城市上空漂浮的脏空气置换干净。

还有一个典型例子在纽约。一百多年前,全世界修高楼最疯狂的地方就是纽约。这些建高楼的举动现在很少了。一百多年前,纽约的空气非常污浊,污染严重。所以150年前,纽约一些有远见的学者就建议在纽约建中央公园。正因为有了这个巨大的中央公园,纽约解决了热岛效应和空气污染问题。中央公园已建成150年了,它的面积为3.4 k㎡,相当于五个北京故宫的面积。中央公园里有一个大水库,为纽约人提供生活用水。到中央公园里去看,里面有大量的大树,有些大树甚至生长有一百多年了,里面还有很多宽敞的道路,但是没有机动车道,园内的道路只用于步行、跑步、骑车或滑板,还提供给观光马车使用,全是无能耗的交通工具。中央公园的下面有一些隧道,机动车要通过中央公园,可以走隧道。中央公园是完全免费的,它有很多入口,所以市民要从一个地方步行到另一个地方常可穿越中央公园走捷径,在中央公园中穿行,能使人心情好,也能避免呼吸马路边的脏空气。

我们懂得了植物的叶面可以吸附悬浮颗粒物之后,就知道城市的草地不要老去修剪,不要把草地剪成板寸。把草叶剪得非常短,会减弱草地的吸尘能力,还会使草地土壤暴露,水分蒸发,增加草地浇水,浪费水资源。城市里的草地不要过度养护,一般让草长到几十公分高之后,才剪一次,剪下的草渣应留在草地里,以补充土壤的水分和养分。

在伦敦城郊的机动车道上看不见扬尘问题,这是因为其道路设计是有讲究的。路面设计有坡度,道路中间高,两边低,坡度约为0.2-0.3%,有了坡度,路面的灰尘颗粒能随着气流自行运动到路边低处的草丛中。因此,机动车道边要建下凹式植被地带,当路边的植被地带设计得比公路路面低5-10公分,道路上的灰尘、雨水都能自动进入植被地带而被吸收掉。若植被地带的草长得很高,草根扎土就越深,下雨时,这样的植被地带能大量吸收地表径流,以免机动车道积水。如果公路旁植被地带的草长得过高,需要修剪,剪下的草留在原处任其腐烂即可,腐烂的草又成了土壤的肥料。这样的土壤非常肥沃、疏松,湿润且透气性好,植被地带中的大树就长得壮实,这些树木不需要人工去浇水、护理而能够自己生长得枝繁叶茂。

我国还不太懂得学习和借鉴近二十年来在发达国家流行的生态设计新概念。目前中国城市出现的很多环境问题,大多是因设计不当造成的,比如:路面灰尘很大,路边虽有绿地,但路面与绿地隔了一个凸起的道牙石。绿地是需要水分的,一定要建在低处才能接纳到水。但绿地建得高于路面,路面的积水无法进入绿地,绿地土壤就会持续干旱。在给绿地浇水时,因绿地高,水会带着绿地的泥土流到马路上,路面干了之后,泥土被来往的车辆反复碾压,四处飘散,产生扬尘问题。这种因绿地高、路面低产生的尘污染是清扫不净的。这样的设计不符合物理学原理,因而会导致路面反复出现扬尘问题。  

在德国,新修的道路设计很注重符合人与环境友好的特点,比如,在机动车道边建有植草边沟,也就是挖一个土沟,沟表面长着草,因边沟低于机动车道,下雨时,雨水顺势往边沟中流,沟中的草根能将雨水吸收入土,非常有利于马上消纳地表径流。在植草边沟的另一侧,建有自行车道,旁边还有建有专供步行的林荫道,这样三条道路的平行设计,满足了开车者、骑车者、步行者各自的需求,而且路边都有植被和树林相隔,所以是对人和环境友好的设计。道路两边的树木长得高大,不仅能为所有的道路提供树荫,还能给地表降温。城市大量种树就能给城市整体降温,减少热岛效应,减少地表在夏季升温。降温能降多少呢?在树荫下,沥青路面的温度可以降12℃,气温可以降3℃。

空气中的悬浮颗粒物在夜间空气温度凉的时候,沉降在地表上,需要地表给它们提供能够附着的表面。如果在城市广场铺一些豪华型的表面光滑的花岗岩地表,花岗岩板材间的接缝处也被水泥封死了,没有缝隙,这就令天地不通了。地表是大地的皮肤,皮肤上一定要有许多毛孔,如果天地不通的话,天降的水和尘就只能滞留在硬化地表上,太阳一照射,水又化作水气回到空气中,无法入地的尘颗粒也会再次随热气流进入空气中,空气就会又污浊起来。所以现在发达国家的城市铺设地表,是把过去硬化的地表改造成具有透水吸尘功能的地表。

铺设透水吸尘的地面,在中国古代一千多年前就成了惯例。在中国许多名胜古迹,我们可以看到古人使用砖、石等材料铺砌的地面,下雨天不会湿脚,因为地面的砖、石缝隙能吸收雨水,走在这样的地面上,脚不会粘泥;晴天时,因砖、石缝中的泥是湿润的,这样地面也不起灰尘。

工地是万万不能硬化地面的。环保局提出工地必须硬化地面,以为这样能减少工地扬尘,其实,工地硬化地面会增加扬尘污染。这是因为,工地有大量的水泥等建材、施工区常使用水来降尘,而硬化的工地地面不能吸收水和尘,工地降尘产生的泥水就会顺着硬化地面流到工地外的马路上去,经马路上车辆的碾压,泥水干了以后就全变成道路扬尘了,所以发达国家的工地地面,只铺砾石。工地地表铺砾石,能够阻隔汽车车轮直接碾压泥土,所以车轮很干净,而且砾石表面有很多缝隙,因而具有很强的吸尘、吸水能力,使工地上的灰尘、降水能全部被吸到地表下面去,这才是环境友好型的做法。而且,铺砾石要比铺混凝土省钱、省时,工地完工后,砾石方便回收,工地复绿快。干净的砾石可以就地铺到屋顶上,使屋顶具有吸尘能力,这些做法在发达国家是很普遍的。

此外,砾石还可以铺到立交桥下的空地上。有些城市在立交桥下种了一些绿植,这是没有什么意义的。因为立交桥挡住了阳光和雨水,而植物的生长是需要阳光雨露的。没有雨水的洗刷,立交桥下的植物叶面会积淀很厚的尘土,对城市景观和净化空气都没有好处。在立交桥下铺石子,砾石层能吸尘,又能透水,下雨时,立交桥上的雨水与尘土被引到桥墩下,能立刻被砾石层吸收,不会流到马路上去,这既可减少内涝,也能消除尘污染。

其实,铺石子的做法在中国古代就已经很普遍了。中国的古园、古村、古道中都曾广泛使用这个方法。苏州的一些古园林常用碎石片、碎砖块来铺路,地表很结实,并能留出很多缝隙来接纳雨水、吸收尘土。这样一来,尘土能够不断地进入地表去充实地基,而地基的泥层也能不断地得到雨水的补充,保障丰富的含水量,地表的地基就比较稳定、结实,不容易塌陷。如此铺路的另一个大好处是,因地表的透气、透水性好,种树是不会受影响的,因为树根在地下能透气、能吸水,树冠就能长得非常的旺盛。所以中国古代的人居环境,其铺地方式、绿地设计、植绿方法都具有极好的净化空气的效果。我们想要建设绿色城市,要多学习中国传统的园林方法。

 (此文为李皓题为《建宜居环境,与自然共存》的讲座内容第二部分)