曹 航 徐 辰 張雅婧 徐 歡

(江蘇師范大學地理測繪與城鄉(xiāng)規(guī)劃學院，江蘇 徐州 221116)

0 引言

城市是當今社會發(fā)展不可逆的方向，是人類生活載體的重要形式之一。但近年來，城市環(huán)境問題突出，尤其是空氣質量問題令人堪憂。因此，探尋城市發(fā)展與人居環(huán)境的關系，也是當前城市環(huán)境問題研究的應有之義。在居住區(qū)規(guī)劃設計中，由住宅建筑與道路網(wǎng)、綠地、開放空間共同構成的景觀格局是造成居住區(qū)PM2.5濃度分布不均勻的主要原因，而綠地的結構、群落及植物類型也對PM2.5濃度具有較大影響[1]。風速以及風向也會對城市下墊面污染物的濃度以及擴散產(chǎn)生重要影響[2]。同一地點，不同季節(jié)乃至空間位置的細微變化，PM2.5濃度的分布都會呈現(xiàn)不均勻分布態(tài)勢[3]。基于前人的研究基礎，本課題組將就空間環(huán)境的不同布局以及組合形式的差異為研究變量，對城市空間環(huán)境中細顆粒物濃度進行比較分析，從城市規(guī)劃的角度為當前城市環(huán)境問題的破解提供新的思路。

1 材料與方法

1.1 研究區(qū)概況

研究區(qū)位于江蘇省徐州市JS大學校園內(nèi)，教學樓多為三面圍合和全圍合布局，少部分為L型布局；學宿樓多為行列式布局以及組團式布局；食堂、體育館以及游泳館多為單體建筑。本課題組選取校內(nèi)具有代表性的建筑空間布局形式六類，共分為三組，分別為開敞型、半圍合型和全圍合型建筑空間布局(見表1)。

表1 測試地點基本概況

1.2 研究方法

課題組于2018年4月～6月期間對取樣點進行了5次實測。測量高度為離地1.5 m，為正常成年人的呼吸高度。測量間隔為每2 h一次，測量時段為8：00～18：00。使用型號為CW-HAT200S的PM2.5測量儀，同時為了合理控制其他變量對細顆粒物濃度的影響，還使用FYTH便攜式數(shù)字溫濕儀對取樣點的溫濕度進行測量。為保證數(shù)據(jù)的科學有效性，在取樣測量時，均采用多次取平均值法收集數(shù)據(jù)。采集的所有數(shù)據(jù)均使用Microsoft Excel 2010軟件進行處理、整合并分析。

2 結果與分析

2.1 不同空間環(huán)境的PM2.5濃度比較分析

由圖1可以得知，PM2.5的值呈現(xiàn)雙峰值動態(tài)變化，即在當日12時左右出現(xiàn)第一個峰值，也是頂峰值，下午4時左右出現(xiàn)第二個峰值即次峰值；全天峰值最高的為開敞小花園，峰值最低的為音樂學院中庭，開敞小花園也是當天的最低谷值。已有研究表明，植物葉片表面的形態(tài)特征和濕潤性決定了植物對空氣PM2.5具有較強的吸附能力；在重力和風的作用下，結合植物枝葉對顆粒物的攔截和吸附作用，從而實現(xiàn)滯塵效應[4]。開敞小花園PM2.5值在極短時間內(nèi)很快升高，表明空間內(nèi)細顆粒物被植物攔截在植物組成的立體空間內(nèi)，考慮到植物植株密度，空間較閉合難于疏散，所以極短時間內(nèi)開敞小花園細顆粒物濃度上升到很高的值；隨著空間細顆粒物濃度的動態(tài)下降，以及植物吸附能力慢慢顯現(xiàn)，開敞小花園內(nèi)PM2.5濃度開始降低，且植物吸附能力較強，開敞花園空間內(nèi)細顆粒物濃度在極短時間內(nèi)下降到谷值。

2.2 不同開敞空間的PM2.5濃度比較

由圖2 所示，開敞花園的PM2.5濃度在上午10時至下午14時高于開敞廣場，此時，空氣中PM2.5的濃度處于當天的第一個峰值期間；其他時間，廣場PM2.5濃度低于花園空間PM2.5濃度?；▓@空間PM2.5濃度起伏較大，當天的峰值與谷值均出現(xiàn)于此，其緣由植物對PM2.5的吸附作用以及花園空間植物形成的立體空間能遲滯細顆粒物見前文。東門廣場濃度曲線起伏較小，因靠近東門，往來車輛較多，空間細顆粒物濃度在正常情況下高于小花園，但空曠的空間有利于擴散，因此數(shù)值相對變化不大。

2.3 不同建筑圍合空間的PM2.5濃度比較

2.3.1三面圍合空間布局

由圖3所示，大三面圍合式建筑PM2.5濃度與小三面圍合布局比較而言，只有兩次峰值間有變化，其他時間段二者幾乎無明顯變化。小三面圍合式建筑峰值高于大三面圍合建筑布局。小三面圍合的空間比較狹長，寬度只有4 m，因此空間上相較于大三面圍合，更為封閉，受風因素影響較小，空間中細顆粒物濃度升高后不易隨氣流擴散。大三面圍合的內(nèi)部空間大，東側為學校主干路，空間中細顆粒物易向東側道路方向擴散，9號樓與8號樓相交處未閉合，形成一個寬4 m長8 m的行走廊道，廊道兩側空氣流動強烈，有助于樓前廣場空間中的細顆粒物擴散，所以峰值低于小三面圍合的內(nèi)部空間細顆粒物濃度。

2.3.2全圍合空間布局

全圍合建筑布局，課題組選取了音樂學院和美術學院兩處，美術學院中庭為封閉式四面圍合，音樂學院建筑為三排聯(lián)排建筑，西側為豎立狀W形銜接，1層中間部分留有出行空間，東側為3層連廊及綜合樓，整體上形成一個閉合空間，但因為各部分采用連廊連接，以及使用需要，各方向1層位置開有出入口，空間通暢性較高。

由圖4所示，全天空間細顆粒物濃度美院中庭均高于音樂學院中庭。經(jīng)過空間環(huán)境的對比，美院中庭相較于音樂學院中庭，更加封閉，比其他建筑組合更難以進行污染物的濃度擴散，音樂學院中庭出入口眾多，樓與樓之間的連接處較空曠，復式連廊相比建筑實體更加通暢，出入口呈相對式，加大空氣對流強度，使得中庭內(nèi)部的空氣處于更快頻率的流動當中。此外，中庭內(nèi)部種植

有女貞，石楠等灌木喬木，對空間中的細顆粒物吸附能力強，因此音樂學院中庭空間細顆粒物濃度始終低于美院中庭細顆粒物濃度。

3 結語

通過對各類建筑空間形態(tài)的研究比較，以及對綠地、道路、風力因素等其他影響空氣中細顆粒物濃度的因子分析，得出以下結論：

建筑空間布局是影響細顆粒物濃度的最重要因素，但空氣中細顆粒物濃度也受該圍合空間中綠地率、周邊道路等級以及與該圍合空間的接入形式、風力因素以及氣流強度的影響。

建筑圍合深度對空氣中細顆粒物濃度的擴散起到重要影響。控制圍合深度之外的影響因素，對取樣點細顆粒物濃度進行排序，小三面圍合→大三面圍合→開敞廣場的順序由大到小進行遞減排序。

建筑圍合空間的封閉性影響細顆粒物濃度的分布。越封閉的圍合空間，細顆粒物濃度越不容易擴散，濃度越高；反之，圍合空間不封閉，尤其能夠形成貫通式氣流的空間，空氣流動加速，內(nèi)外氣流交換頻繁，空氣中細顆粒物也會隨之擴散。因此，圍合空間的封閉性與細顆粒物濃度呈負相關。

植物對細顆粒物的吸附作用以及空氣除塵作用是往后建筑布局必須合理考量的因素。將綠植與建筑布局有機結合起來，從設計源頭上加強對城市生態(tài)的投入，合理在各類建筑布局空間中布置綠植，在植株選擇上、種植密度上、種植格局上等方面與建筑布局有機結合，在建筑建造規(guī)劃層面降低細顆粒物濃度。