一、引言
随着社会的发展,城市化水平已经成为世界各国现代化发展的一个重要标志,人类的生产与生活越来越向城市集中,城市生态平衡被严重破坏,日趋恶化的生存环境阻碍着城市的进一步发展。据科学测定,若城市绿化覆盖率能达到,就可基本上消除城市热岛效应等环境恶化带来的不利影响。所以,崇尚自然,回归自然,让绿色布满人居环境,已成为城市人居环境建设的发展趋势。
城市主要是由密集的建筑物构成的“钢筋混凝土森林”,随着我国城市化进程的高速发展和建筑面积的急剧增加,建筑能耗将更加巨大,温室气体的排放更多,“城市热岛”现象将更为严重。建筑用地与居住环境的矛盾日益突出,建设可持续发展的建筑与城市成为当今最受关注的话题。在这样的大背景下,人们越来越关注城市生态环境的建设,屋顶花园的建设已经成为现代建筑发展的必然趋势。
对城市建筑进行屋顶绿化,可以大幅度降低建筑能耗、减少温室气体排放,有效缓解“城市热岛”现象。同时,可增加城市绿地面积、美化城市、净化空气、改善城市气候和生态环境。
二、屋顶绿化对城市生态环境的影响
屋顶绿化的主角是绿色植物,它具有生态学、心理学、物理学、美学等多方面的功能;它能够制造氧气、净化空气、调节空气温度和湿度,从而创造出良好的生态环境;它散发的气体物质具有杀菌作用,对人的身心健康十分有益;同时它对建筑物还具有隔热保温、隔声减噪以及保护防水层和屋盖结构等多种作用,被誉为是“有生命的建筑材料”。
(一)缓解“城市热岛”现象
所谓“城市热岛”现象,主要指城市聚热能力,来自于建设城市的钢筋水泥、土木砖瓦以及纵横交织的道路网,它们取代了原本能降低城市温度的树木和草地,让城市接受更多太阳的热量,同时又散发和反射出巨大的辐射热能,在太阳能和各种辐射热能的烘烤下城市的气温越来越高。也就是由于城市化的发展,导致城市中的气温高于外围郊区的现象,它反映的是一个温差的概念,只要城市与郊区有明显的温差,就可以说存在了城市热岛,城市热岛一年四季都可能出现,但夏季高温天气的热岛效应对城市居民生活的影响来得更为明显。
建筑物的屋顶绿化对于降低建筑物周围环境的气温作用十分明显。有关资料表明,没有屋顶绿化覆盖的平屋顶,夏季由于阳光的照射,屋面温度比气温高得多。不同结构、不同颜色和材料的屋顶温度升高幅度不同,最高可达80℃以上,如图所示。
减少热容量的地面面积, 增加绿化是缓解城市热岛效应的有效措施之一,而目前城市绿化最大的难题是城区缺少土地,屋顶绿化解决了在有限的城市空间提高绿地效率这个问题。日本利用番薯进行屋顶绿化预防热岛现象,将屋顶表面温度从未绿化时的55℃降低到最高不到30℃,效果十分明显。日本东京的研究材料表明:东京市在20世纪年平均温度上升了3℃,如果东京城市的一半屋顶被绿化,夏季的最高日温可以下降0.84℃,而建筑物周围环境的气温每降低1℃,建筑物顶部的内部空调容量可降低6%,每天节省的空调费达100万美元。因此,降温而导致城市空气质量的改善,其环境效益则是不可估量的。减少的经济负担也越来越引起人们的重视。譬如,在美国,夏季日常大城市市区的气温比周围郊区高3.3―4.4℃,仅在洛杉矶市,约15%的耗电量被用于抵消“热岛效应”所带来的市区升温,而美国为抵消“热岛效应”而多生产能源的成本每年竟达100亿美元之巨。
(二)可有效缓解城市绿化用地与建设用地矛盾
解决建筑用地与园林绿化用地矛盾的措施之一是在新建或已建的各类房屋本身寻找出路。建筑物垂直绿化,特别是屋顶绿化几乎能够以同等面积偿还支撑建筑物所占的地面,使我们的城市变得更漂亮,也开拓了城市的空间。
利用低、多层建筑屋顶作为绿化空间,可以使城市绿化面积大量增加,节省大量拆迁建绿地(广场)的资金,使城市的绿化覆盖率大大提高,对解决我国人多地少,特别是城市人口密集、绿地少的矛盾效果明显。以济南为例,现有多、低层建筑屋顶面积约1100万m2,其中住宅占500多万m2,如果有50%的屋顶进行绿化改造,可使城市绿化面积增加近600万m2,如果屋顶绿化率达到80―90%,则绿化面积将更高。据中国绿色时报报道,2008年上海屋顶的绿化率仅0.19%,与发达国家的15―30%相差甚远,如将屋顶的绿化率提高到1%甚至更高,上海市将增加多少绿地面积是不言而喻的。
(三)有效改善城市的空气质量
城市的空气质量是我们每个人都十分关心的问题,现在随着工业化和城市化进程的加快,城市的空气质量变得越来越差,空气中有害的物质越来越多,如二氧化碳、二氧化硫、烟尘、氟化氢、氯气和氨气等等。而屋顶绿化中的绿色植物具有生产氧气、吸滞烟尘、吸收有害气体、杀灭细菌、改善气候等功能,被誉为“环境的自然保护者”,它对大气污染的净化和监测有着巨大的作用。
改善空气质量的功能主要表现在:
1、 维持大气中氧和二氧化碳的平衡
绿色植物在进行光合作用时要消耗二氧化碳,并释放出氧气,因此可维持大气中的氧和二氧化碳的平衡。据测算,一株百年的毛山榉,每小时吸收2352g二氧化碳,释放1712g氧气,超过成年人一天所需要的氧气量。一年中,1公顷落叶林释放16吨、1公顷常绿阔叶林释放20―35吨氧气。可见,大自然的绿色植物为人们提供了新鲜的空气。
2、 吸滞大气中的烟尘
绿色植物,特别是树木,叶片表面往往都生长着绒毛,有褶皱或分泌粘液,对各种尘埃有阻挡、过滤和吸附的作用,从而大大减少大气中的灰尘。据测定,一个缺林少树的城镇,每天的降尘量在850mg/m2以上,而城郊有树木的地区,每天的降尘量不足100mg/m2。
3、 吸收有害气体
许多植物对不同有害、有毒气体具有一定的吸收、同化作用。据试验得知,氟化氢气体通过40m宽的刺槐林后,其浓度的降低比相同宽度的空旷地快50%左右。一条宽15m的悬铃木林带后面一侧的二氧化硫浓度,比林带前面一侧的低一半左右。可见,绿色植物对有害气体的阻挡、吸收是十分明显的。
4、 减少空气中的细菌
植物的某些分泌物具有杀灭细菌的作用,从而可以减轻大气中的细菌污染。南京植物研究所1994年在当地测得,就每立方米空气中的细菌数目而言,绿化差的中华门火车站为49700个,没有绿化的公路上为44050个,有绿化的公路上为24480个,柏树林中只有747个,而松树林中仅有589个。可见闹市区街道和没有绿化的公路上空气中的细菌要比绿化地区高很多倍,这首先因为绿色植物能杀灭空气中散布着的各种细菌,其次,绿化地区灰尘少使细菌、病毒等微生物缺乏依附物质。
因此,城镇中的各类绿色植物净化大气污染的作用和保护环境的功能是显而易见的,而对城市中的屋顶进行绿化改造可以有效地、大幅度地增加城市绿化面积、增加各类绿色植物,是值得人们重视和改善现在日渐恶化的城市生态环境的重要途径。
三、结论
我国是世界上发展最快的发展中国家,也是人口最多的国家,人均占有绿地极少。随着我国经济的高速发展,城市化进程的加快,城市人均绿地占有面积将越来越少,屋顶绿化无疑是解决这一矛盾的最佳途径。对多数城市来说,屋顶绿化至今还是刚刚起步。屋顶绿化是缓解城市热岛效应、节约土地、开拓城市空间、改善大气环境的有效办法,是建筑与绿化艺术的有机结合,也是人类与自然的有机结合,是改善城市生态环境十分有效的措施,值得我们大力推广和应用。