关于作者

李皓,环境科普志愿者,“中科院老科学家科普演讲团”成员。 1982年毕业于四川大学生物系生物化学专业。1983年至1986年先后在西南农业大学土壤化学系、中国科学院成都生物研究所生化室工作。1986年至1994年在德国弗朗霍夫(Fraunhofer)研究院汉诺威毒理研究所从事免疫生物学研究,1994年获得德国汉诺威大学自然科学博士学位。1995年回国到北京医科大学免疫系做博士后,研究中草药成分的免疫调节作用。出于对当时中国环境状况的极度忧虑,1996年辞职走向社会成为环境科普志愿者。1997年至2007年主要从事引进和翻译国际环境教育影视片的工作。2000年至2004年为国家环保总局环境使者。2008年成为“中科院老科学家科普演讲团”成员。

将“水泥化”城市变为绿色城市

李皓
2014年03月10日

关键词:城市环境建设;水泥化的环境负效应;城市环境质量;建绿色城市的做法;环境建设工程;生态友好标准

正?文

一、“水泥化”现象与环境质量概念

“建设绿色城市”已成为中国全社会熟悉的口号。但有一个问题显现出来:不少以“城市环境建设”为由而实施的工程几乎没有保护生态的常识,其结果是:工程完工后给城市的环境和生态带来了明显的负效应。大面积的“水泥化”就是最典型的一种。
本文所指的“水泥化”是泛指使用混凝土、沥青、花岗岩、大理石、釉面砖、硅酸盐等建筑材料来硬化城市的现象。硬化的表面包括地面、墙面、屋顶和水体。这种硬化设计的初衷本是希望减少城市粉尘、增加建筑的美感、提高水体的清洁度等。然而,这类硬化设计带来的真实效果却是加重了城市的热岛效应、增加了粉尘治理的难度、使水体水质恶化、使雨水资源流失、使城市植被不健康、使城市的噪声污染加剧、使城市的居住舒适度变差。
“城市环境质量主要包括哪些方面?” “绿色城市该是怎样的面貌?” 这两个基本的知识目前并不被社会与公众所清晰地了解。因此,政府虽花了大钱搞 “环境建设”,却对提高城市的环境质量帮助不大。为此,笔者简要列出两个方便记忆、容易理解的城市环境质量概念:
1)现代城市主要的八大环境问题是:空气污染,水体污染,垃圾污染,噪声污染,光污染,热岛效应重,本土生物物种消失,当地人与自然和谐共生的传统文化消失。
2)国际绿色城市的八个环境指标是:空气质量好,水质好且地下水位不下降,垃圾资源化处理,噪声扰民小,光污染少,无明显热岛效应,本土自然物种多,当地人与自然能和谐共存。
二、 “水泥化”对城市环境的负效应
与其他影响城市环境质量的因素相比,“水泥化” 带给城市环境的负效应是最广、最为多样的,总结起来主要有以下七个方面:
1)水泥化建材能吸收大量的太阳辐射热。在夏季的阳光下,混凝土平台的温度可比气温高8 ,屋顶和沥青路面可高17 ,因此水泥化会增加城市的热岛效应,使空气中悬浮颗粒物增多,使空气质量变差;
2)水泥化表面会反射辐射热和噪声,进而加重城市的热效应和噪声污染,直接影响城市居住的舒适度和居民的健康;

3)水泥化衬砌河道、河岸、河底和湖体会使水体生态系统受到毁灭性破坏,水体因此而丧失自净功能,其结果是水质下降,水体发绿发臭,水中大量滋生蚊蝇和其他病原体,水污染加重;

4)水泥化铺路会使城市地表丧失吸收雨水和雪水的能力,城市的地下水位回升难。这样的地面不下雨时极为干燥、尘土飞扬,而一遇下雨就满地积水,地表径流污染严重。而当地表径流进入雨水排放口后,这些污染的径流会直接排入河流或湖体,从而污染河湖之水。在冬季,水泥化地表极易结冰,引发开车事故或步行摔倒。为了化雪,道路需要大量使用融雪剂,使雪水受到污染。因此,水泥化会危害城市的水资源安全和出行安全;

5)水泥化铺路会减少地表之下微生物的生存机会,因而毁灭地表生态,减少地表土层获得补充有机质的机会,从而加重城市的土壤沙化;

6)水泥化铺路还阻断了城市地面的生物通道,对城市生物物种的生存和生物多样性的保护十分有害。硬化的铺地方式会直接影响城市植被的根系发育,在栽种了树木的地面进行水泥硬化会使树木最终因树根不能呼吸而死亡或倒伏。

7)“水泥化” 城市难以带来人与自然和谐共生的生态景观。

三、城市“生态化”改造过程

正因为“水泥化”是致使城市多方面环境和生态恶化的根源,欧洲国家的一些城市开始尝试建设绿色城市时,把彻底改造城市的水泥化地面、墙面、屋顶与河道放到了最重要的位置。德国南部著名的绿色城市弗莱堡就是实例。

弗莱堡着手建设绿色城市始于20世纪80年代中期。当时整个城市做的第一件事情就是:对城市所有的硬化地面(公路除外)进行彻底拆除,代之铺上多种形式的透水地面(包括透水砖地、卵石地、孔型砖地、碎石地、有机质屑地等)。这一项对城市硬化地表的透水改造,给弗莱堡的环境带来了多方面的改善。大量的雨水有了渗透入地的通路,地下水位得到了迅速的回升,也解决了雨季时城市的防洪问题。


[caption id="attachment_2578" align="aligncenter" width="500"]图1:弗莱堡内城区改造后人行道为透水型卵石地表。(李皓摄) 图1:弗莱堡内城区改造后的人行道为透水型卵石地表。(李皓摄)[/caption]

回升的地下水位使弗莱堡充满了水的灵气——城市植被能完全脱离人工浇灌而郁郁葱葱。由于透水地面能通透“地气”,因而能使地表在夏天凉爽,冬天暖和,雨季透水,冬季化雪,对城市居住的舒适度有很好的正效应。另外,由于透水地面的孔隙多,表面积大,因此对粉尘的吸附力强,能很大程度地减少城市的扬尘污染,于是空气质量就自然得到了提高。弗莱堡从改造水泥地面,恢复地表的透水性来开始建造绿色城市的做法,为其他城市提供了很好的范例。


[caption id="attachment_2581" align="aligncenter" width="500"]图2:弗莱堡小街道的多缝石块透水地表。(李皓摄) 图2:弗莱堡城内的小街道地表为透水性多缝石块地面。(李皓摄)[/caption]
[caption id="attachment_2580" align="aligncenter" width="500"]图3:弗莱堡中心城区的绿植郁郁葱葱。(李皓摄) 图3:弗莱堡中心城区的绿植郁郁葱葱。(李皓摄)[/caption]
在对水泥化的墙面、屋顶和河道的改造方面,在弗莱堡也能看到实例。他们的主要方法是利用植被来覆盖水泥化表面。弗莱堡城中马路边上的水泥墙面由梯级栽种的灌木和爬藤类植物所覆盖,由此减少了水泥墙面的热反射,降低了路边的温度,并能很好地吸附汽车排放的污染物,吸收车辆行驶中产生的噪声,大大净化了城市公路交通的污染。
[caption id="attachment_2576" align="aligncenter" width="500"]图4:在弗莱堡一绿色社区,居民为自己的住宅楼种植的攀援植物。(李皓摄) 图4:在弗莱堡一绿色社区,居民为自己的住宅楼种植的攀援植物。(李皓摄)[/caption]


弗莱堡城中的河流以模拟自然河床、保持河与岸的自然过渡结构、维持岸边自然植被为原则来维护河流环境,使河道中的水质清,河岸景色自然美观,适宜休闲,且维护费用少。
弗莱堡城市的居民通过庭院自助绿化、墙面立体绿化、阳台绿化、屋顶绿化、让天然植被回归城市等方法,有效地帮助自己居住的这个太阳辐射强的城市减少了热岛效应,使其卫生状况、环境质量和居住舒适度都达到了很高的水平。
[caption id="attachment_2575" align="aligncenter" width="500"]图5:弗莱堡主城区路旁绿地中的天然植被。(李皓摄) 图5:弗莱堡主城区路旁绿地中的天然植被。(李皓摄)[/caption]
[caption id="attachment_2577" align="aligncenter" width="500"]图6:弗莱堡居民区中由居民自己建造的家庭后花园。(李皓摄) 图6:弗莱堡居民区中由居民自己建造的家庭后花园。(李皓摄)[/caption]

四、中国城市建设的误区与出路

目前中国的城市建设有一明显的错误概念,那就是:“现代化就是水泥化,世界化就是高楼化。” 其实,这些是西方国家半个多世纪前的城市建设理念,而到了20世纪末期,这样的城市建设观念已被淘汰。与此同时,生态设计和对水泥化城市进行环境友好型改造开始在西方国家兴起。到了21世纪的今天,尽量减少环境负效应、建造与自然和谐共存的城市模式,已成为国际上绿色城市在规划、设计、选材、施工等多个领域中的操作原则。
在中国近年来高速完成的多个城市建设工程中,人们看到的几乎都是重蹈了西方国家过去大建水泥化城市的覆辙。这些工程的完工后,部分地导致了中国城市目前面临的诸多环境问题,比如:空气质量差、水资源短缺、河流污染、土地沙化、噪声扰民、光污染增加、热岛效应明显、本土生物物种少、人与自然和谐共生的景观消失。
中国城市走出困境是有希望的,但出路在于:要彻底改变城市环境建设工程尚无生态友好标准的状况。这个生态友好标准需要多个部门(包括生态、环保、水利、园林、农林、市政、城市规划、气象、交通、公路设计等)的研究人员共同来制定。制定过程要充分交流信息和知识,制定出的生态友好标准要应用于城市环境建设工程的设计、施工、完工和事后的管理之中。如果没有这样的生态友好标准,一些今后将要实施的“城市环境工程”可能还会对城市最珍贵的生态资源造成毁灭性的破坏。
要根治城市的水泥化现象,中国需要尽快了解和掌握生态设计的原则,那就是:要尽量顺应自然、尊重自然规律、高效利用自然界的资源和能源、利用自然界的物质循环规律、利用自然界自身形成的景观来建设我们城市的环境。
对于已经水泥化的地面、屋顶、墙面和水体,需要改造的方法是:
1)尽可能将硬化地面改为透气透水的生态地面,城区范围可包括居民小区、停车场、人行道、步行街、公园、广场和小街巷;
2)在屋顶上铺一层砾石,有条件的可以在屋顶上生长植物的方法来增加屋顶的吸尘、降温能力,并能为城市的鸟类提供栖息环境;
3)在光滑的墙面建一些辅助植被攀爬的架子,栽种攀缘植物来建植被墙;
4)在城市中的土地上,鼓励市民自助绿化,帮助本土植被的恢复,自然草地、灌木的恢复,人工辅以栽种本土树种,使自然回归城区;
5)逐渐拆除水体岸边的水泥表面,恢复水体与岸边的自然生态阶梯,以便恢复水环境生态;
6)在城市中的历史建筑保留区,要严格按照传统的工艺、材料和手法来修缮建筑的地面、墙面、屋顶和花园,使之充分保留传统建筑与自然和谐的特色、面貌和景观。
故宫的地面就是透水的,中国传统的园林、庙宇、宅院、街道的铺设都是透水的。生活在具有这种传统文化的古国,我们让自己的城市建设走出水泥化的误区应该是不困难的,因为古人为我们留下的实例还存在于我们生活的城市的多个角落中。重要的是,我们要有能够看到它们的价值的眼光,再把我们做错了的事情纠正过来。通过加强我们与世界的交流,我们就更能够看到自己传统文化中保护环境、尊重生态的做法的价值,从而在现代化城市建设中,保留好自己民族的这些优秀东西,把中国这个有文化、有特色、有魅力的东方古国展示给世界。

(发表于《中国环境报》2003年9月5日第三版,题为:“走出水泥化误区,建设绿色城市”。图片摄于2011年)