冷紅，王如月，袁青

（哈爾濱工業(yè)大學建筑學院，寒地城鄉(xiāng)人居環(huán)境科學與技術工業(yè)和信息化部重點實驗室，哈爾濱 150006）

0 引言

隨著新型冠狀病毒肺炎疫情的爆發(fā)，公共健康問題受到廣大學者的重點關注。營造促進公共健康的城市建成環(huán)境一直是現(xiàn)代城市規(guī)劃的重要研究內容，已有研究證實，建設良好的城市步行環(huán)境，可以增加城市步行友好程度，從而促進體力活動和公共健康[1]，可步行性（walkability）常被用來衡量城市的步行友好水平[2]。然而寒地城市冬季空氣污染情況隨靜穩(wěn)天氣增多而加重，冬季降雪對街道可步行性產生負面影響[3]，若忽視空氣中污染物的影響，依靠改善物質空間環(huán)境來促進可步行性，可能會提高行人的空氣污染暴露水平，反而不利于健康?；谏鲜鰡栴}，文中在空氣污染暴露的視角下，以寒地城市哈爾濱部分城區(qū)街道為例，將空氣污染暴露水平納入街道可步行性評價中來，綜合評估街道的可步行性，并借鑒國外寒地城市街道可步行性優(yōu)化方法和經驗，提出相應的可步行性優(yōu)化建議。

1 空氣污染暴露下的可步行性相關研究

空氣污染暴露（Air Pollution Exposure）是指個體居民與空氣污染物直接接觸使其暴露在空氣污染中的狀態(tài)或過程。美國學者以定量方式評估了基于空氣污染暴露的步行出行風險和收益，發(fā)現(xiàn)城市中存在步行健康效應為正的甜點區(qū)和步行的健康效應為負的酸點區(qū)[4]。國內空氣污染暴露下的可步行性研究起步較晚，上海靜安區(qū)的研究將交通污染情況納入到對可步行性的評價中來，評價結果與僅考慮設施便利性的可步行性評價呈現(xiàn)較大差異[5]。由此可見，街道可步行性還有待納入空氣污染暴露水平來進一步分析評價。

2 基于空氣污染暴露的哈爾濱市街道可步行性評價

文中選取哈爾濱市已經集中連成片建設發(fā)展的地塊作為研究區(qū)域，研究區(qū)域面積約3.4m2，街道總長度約53229m 見圖1。

圖1 研究區(qū)域

街道可步行性評價開展兩步計算與分析：第一步采用世界上普遍認可的步行指數計算方法，獲得研究范圍內各街道基于步行指數的可步行性現(xiàn)狀；第二步，將空氣污染暴露數據按照一定計算方式進行疊加計算，得到受空氣污染暴露衰減的街道可步行性綜合評價結果。

2.1 基于步行指數的街道可步行性現(xiàn)狀

2.1.1 基礎步行指數

基礎步行指數是依據單元內不同設施的數量和空間分布計算得出。參照Walk Score 和《城市居住區(qū)規(guī)劃設計規(guī)范》（2016 年修訂版）設施分類，以及調查問卷結果，將日常使用設施分為8 大類16 小類，每一類設施的權重如表1 所示。

表1 日常使用設施分類及權重

調查共發(fā)放問卷300 份，其中有效問卷264 份，有效率88%。調查人群覆蓋青年、中年、老年，分別占人群總數的35.61%，34.47%和29.92%。

將實測得到的冬季居民步行速度數據加權計算，得到哈爾濱市居民冬季步行平均速度為4.70km/h。通過問卷調查，得到冬季居民步行舒適時間平均值為4.88min，容忍時間平均值為12.34min，抵抗時間為16.78min。將設施距離衰減系數用分段函數的方法表示，如圖2 所示。

圖2 設施距離衰減系數

將出發(fā)點1.31km 范圍之內不同圈層的設施權重乘以相應的衰減系數后相加，可得到基礎步行指數?；A步行指數最高值為15，為了便于評價，將其等比例放大，使結果值在0～100 之間。計算公式如下：

式中，Walk Score 為基礎步行指數；W 為某類日常使用設施的影響權重；i 為不同類型的日常使用設施；n 為所有類型的日常使用設施；s 為某類日常使用設施離該街道的步行距離，m；f（s）為s 在衰減函數中所對應的衰減系數。

2.1.2 街道步行指數

根據相關研究結論，采用交叉口密度和街區(qū)長度兩個指標對量化后的基礎步行指數進行修正，衰減率對照如表2 所示，街道步行指數的計算公式：

表2 交叉口密度和街區(qū)長度衰減率對照

式中，walk 為街道步行指數；wi為基礎步行指數；α交為交叉口衰減系數；α長為街區(qū)長度衰減系數。

街道步行指數結果如圖3、圖4 所示，從步行指數的數值分布可發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)域作為哈爾濱老城區(qū)，設施配套完善，道路密度高，街道整體可步行性水平較好。根據美國步行指數分級評價表，得分在70 分以上可步行性較好的道路占研究區(qū)域內道路總長的74.69%；其余道路得分等級為可步行性一般，步行指數最低得分為63.78。

圖3 街道步行指數得分

圖4 街道步行指數等級

但利用步行指數評價街道的可步行性，評價結果區(qū)分數不高。因此，納入空氣污染暴露水平對街道可步行性進一步綜合評價。

2.2 空氣污染暴露水平現(xiàn)狀

2.2.1 PM2.5 數據的獲取

研究采用手持式空氣顆粒物檢測儀和GPS 手持機對街道空氣污染暴露水平數據進行實地測量，保證每個數據具有空間和時間信息。將研究范圍劃分A、B、C 共3個分區(qū)，見圖5，每個分區(qū)由1 套采集設備和1 名志愿者組成。采樣時將檢測儀置于距地面1.5m處，以盡可能多地采集到PM2.5 質量濃度數據為前提，志愿者的采樣路徑不予強制規(guī)定。

圖5 采樣分區(qū)

在調研期間2020 年12 月～2021 年2 月的90d中，有85d 風力等級為2～3 級，風速在1.6～5.6m/s。剔除個別空氣污染嚴重的日期，平均空氣質量指數在60～70 左右。2020 年12 月2 日～2020 年12 月4 日風力為3 級，平均空氣質量指數在65 左右，在哈爾濱冬季具有一定的代表性。因此研究選取2020 年12 月2 日～2020 年12 月4 日作為采樣時段。

2.2.2 數據校正

為了排除由于非同一臺測量設備造成的數據誤差，在測試前24h 進行同步數據采集。將所有設備放置在道外承德廣場國控站監(jiān)測點同一環(huán)境中，通過線性擬合，得到相關系數R 在0.983～0.996 之間，滿足研究要求，儀器精度可以保證。

通過回歸分析，可得到采樣點污染物濃度數據和國控站監(jiān)測點監(jiān)測數據二者的回歸方程，利用標定后的方程對相應檢測儀器采樣的污染物濃度數據進行校正，最終獲取約2.6 萬條有效數據。

2.2.3 空氣污染暴露水平空間分布

將3d 內采集的污染物濃度數據以50m 為空間單元取平均值，共獲得920個PM2.5 質量濃度空間模擬插值點，再通過空間插值可獲得研究范圍內各條街道的空氣污染情況，最終結果如圖6、圖7 所示。根據中國環(huán)保部官網的環(huán)境空氣質量指數（AQI）技術規(guī)定（試行）（HJ 633-2012），研究區(qū)域內等級為優(yōu)和良的街道數量為零，整體空氣污染暴露水平較高，街道污染等級統(tǒng)計結果如表3 所示。

表3 街道污染等級統(tǒng)計

圖6 空氣污染暴露水平

圖7 空氣污染暴露等級

馬家溝河以北的花園街和與其垂直的路段是研究區(qū)域中街道污染等級最高的路段，街道PM2.5 質量濃度≥134.05ug·m-3；而在建設商業(yè)步行街附近街道污染等級較低，街道PM2.5 質量濃度在91.70～98.35 g·m-3之間。街道污染等級最低的路段分布在馬家溝河以南的比樂街、潔凈街及與其垂直的路段。

研究區(qū)域內，空氣污染物濃度空間分布與街道步行指數呈現(xiàn)較大差異。越靠近城市中心，路網密度越高、各項設施越完備，具備越高的步行性，但同時也伴隨著更多的機動車尾氣排放和更密集的人類活動。因此，城市建成區(qū)街道的綜合可步行性還有待對街道步行指數和空氣污染暴露水平的進一步的分析。

2.3 可步行性綜合評價及分析

已有研究表明，交通環(huán)境對步行出行活動影響顯著，其優(yōu)勢比（由于交通環(huán)境的存在而進行步行出行活動的優(yōu)勢與不進行步行出行活動的優(yōu)勢之比）為1.5[6]。所以，若以1 為街道環(huán)境對出行的總影響來計算，那么空氣污染暴露情況對可步行性的影響系數為0.4。研究利用衰減系數來表示空氣污染暴露情況對步行指數的修正，劃分出5個相等間隔的衰減等級。疊加街道空氣污染暴露等級的街道可步行性綜合評價計算方法如下：

式中，WalkP為疊加空氣污染暴露衰減系數的可步行性綜合評價得分；Walk Score 為基于設施便利度的步行指數得分；ap為各路段空氣污染暴露衰減系數。

2.3.1 評價結果

得到研究范圍內街道可步行性綜合評價結果如圖8、圖9 所示。

圖8 可步行性綜合評價得分

圖9 可步行性綜合評價得分等級

可步行性綜合評價結果得分最高的路段集中分布于兩處:一處在馬家溝河南側東西走向的連戎街、永和街、人和街等路段，南北走向的雨陽街、光芒街、士課街等路段；另一處在秋林商圈內的郵政街、建民街、集市街和南崗商業(yè)步行街等路段。而得分最低的路段同樣集中分布于兩處：一處在與花園街相交的國民街、光芒街、阿什河街、鐵嶺街等路段；另一處主要分布在宣化街輔路附近，大成街、平準街、平公街等路段。

2.3.2 評價結果分析

為了能更加直觀地展示是步行指數與空氣污染暴露水平疊加產生的結果，根據可步行性綜合評價得分、空氣污染暴露水平結果和步行指數空間分布結果，將研究區(qū)域內部街道分為5 種類型:①步行指數高，空氣污染暴露程度低的可步行性綜合評價得分高型街道；②步行指數一般，空氣污染暴露程度低的可步行性綜合評價得分高型街道；③步行指數低，空氣污染暴露程度高的可步行性綜合評價得分低型街道；④步行指數一般，空氣污染暴露程度高的可步行性綜合評價得分低型街道；⑤步行指數高，空氣污染暴露程度高的可步行性綜合評價得分低型街道。

顯然，前兩類高可步行性綜合評價得分街道間對健康的影響是正向的，也是城市規(guī)劃中應增加的健康正效應空間；后三類低可步行性綜合評價得分街道不利于居民健康，是應進行優(yōu)化的空間。通過對這五類街道進行定性分析，總結了基于空氣污染暴露的可步行性影響因素,如表4 所示。

表4 綜合可步行性影響因素

3 優(yōu)化建議

從影響因素分析看可以得出，管控污染源和引導空間規(guī)劃設計是降低空氣污染暴露水平，提高可步行性的重要手段。因此，文中主要從污染源管理和空間規(guī)劃設計兩個方面提出優(yōu)化建議。

3.1 污染源管理

3.1.1 提高道路通行能力

城市交通擁堵是造成交通污染的重要原因之一，在機動車緩慢行駛或是機動車在停車仍未熄火的情況下，會增加尾氣排放率，產生更多的空氣污染物。使用新能源汽車是從源頭上控制污染排放的方法之一。除此之外，還可以通過優(yōu)化城市路網，加強交通組織管理，來提高通行能力，減少機動車尾氣排放。可采用建立停車位和車主之間實時有效連接的方式，解決特殊時段因亂停車導致交通擁堵，交通污染的問題，如在鐵嶺小學附近路段設置電子引導牌，開發(fā)錯峰停車App，提高現(xiàn)有停車泊位的使用率，減緩交通擁堵給行人帶來的尾氣污染。同時，完善改造現(xiàn)有路網，暢通微循環(huán)。如打開光芒街與果戈里大街中間封閉的人和街路段，有效緩解光芒街和果戈里大街高峰時段的交通壓力，減少尾氣排放。另外，底層商鋪和流動攤販占道經營會迫使行人走上車道，增加行人危險，引發(fā)交通擁堵，增加空氣污染暴露水平，如宣化街輔路及其相鄰路段。應重點加強對這些路段的管理，劃定經營范圍，保證步行空間。

3.1.2 加強道路防護

在控制污染源上，行道樹的防護也不容忽視，其具有吸滯污染，改善空氣的作用。在冬季落葉后，行道樹的防護作用會大大降低。因此，在樹種組成上可采用“常綠樹為主，與落葉樹結合”的方式，增加常綠針葉樹種的數量，如雪松、油松、圓柏等。雪松等針葉樹葉片表面粗糙，氣孔開度和密度較大，葉面積系數高，在冬季依然可以很好的吸滯PM2.5[7]。

同時應注意植物群落的排列順序，小灌木應在靠近道路的一側，之后是大灌木和高大的喬木。在保正生長空間的前提下，增大郁閉度，減小疏透度，更多的隔離污染物見圖10?？梢圆捎猛晟平值纼蓚戎参锱鋫涞姆椒?，來改善人行道空間充足但空氣污染暴露水平高的街道，如花園街。對于已存在的特殊形式道路，如宣化街輔路上的高架橋，可以通過設置隔離帶、護欄來提高附近人行道上的空氣質量。

圖10 街道防護示意圖

3.1.3 科學排放商鋪廢氣

對于底層商業(yè)、上層居住的混合住宅，開設餐飲類對周邊環(huán)境有影響的店鋪要征詢居民意見；對于國民街、光芒街等住宅底層已配有餐飲店的街道，商家應嚴格按照GB 18483-2001《飲食業(yè)油煙排放標準（試行）》和HJ 554-2010《飲食業(yè)環(huán)境保護技術規(guī)范》的要求，采取科學的油煙收集方法和凈化措施，規(guī)范煙污染治理技術和排放限值，減少對周邊道路空氣質量的影響。

污染源管理相關優(yōu)化措施如表6 所示。

表5 污染源管理相關優(yōu)化措施

表6 空間規(guī)劃設計相關優(yōu)化措施

3.2 空間規(guī)劃設計

3.2.1 降低污染暴露風險的街道設計

在街道空間規(guī)劃設計時，應注意趨利避害，一方面，應減少行人在空氣污染水平嚴重路段上的通行與逗留時間，降低污染暴露的風險。

如城市主干路宣化街輔路，應保證其人行道的通暢度與連續(xù)性，注意平整路面，規(guī)范綠化方式。同時，減少空間界面與行人的互動以及建筑邊界的模糊滲透，減少凹形空間和建筑底層臨街界面的開口，方便行人通過。

要增加低污染暴露街道的吸引力，在適宜步行的低污染街道上，通過對街道界面的設計，構筑物，建筑物的細節(jié)處理打造適合人們在冬季停留的空間，提高行人步行的舒適度和安全感，增加行人使用在此類街道的頻率。同時，良好的街道庇護設施也能吸引行人駐足，如在南崗商業(yè)步行街及其附近步行街旁設置具有加熱功能的座椅，或者利用塑料薄膜遮蔽街道空間，既起到了保暖作用，又可使行人觀察街道所發(fā)生的活動。

3.2.2 完善公共開敞空間體系

公共開敞空間是城市的進氣系統(tǒng)，能夠稀釋空氣中的污染物，應保證其連續(xù)性，盡量避免其零星分散布局。如建新街與宣德街交口處的三角廣場，屬于零星布局，并與道路結合的綠地類型，不但對街道空氣污染暴露程度沒有改善作用，相反，還會增加在此處活動居民的污染暴露風險。而形成一定規(guī)模開敞空間的兒童公園，具有很好的滯塵效果，有效的優(yōu)化了局部街道空間的顆粒物分布，其附近的街道如比樂街等PM2.5 質量濃度低至84.35～91.70ug·m-3。未來可加強馬家溝河為整體的公共開敞空間的連續(xù)性，提高居民的步行意愿。

空間規(guī)劃設計相關優(yōu)化措施如表6 所示。

4 結語

研究的街道可步行性綜合評價建立在街道空氣污染暴露水平現(xiàn)狀與街道可步行性現(xiàn)狀研究結果之上，利用衰減系數法整合空氣污染暴露水平對街道可步行性的修正結果，從而對街道進行可步行性綜合評價及分析，總結出道路形式、交通狀況、街道步行空間、開敞空間是4個基于空氣污染暴露的可步行性影響因素,并從污染源管理和空間規(guī)劃設計兩個方面提出了優(yōu)化建議。研究成果對優(yōu)化寒地城市冬季街道可步行性有一定的啟示。