曹 航 徐 辰 张雅婧 徐 欢
(江苏师范大学地理测绘与城乡规划学院，江苏 徐州 221116)
0 引言
城市是当今社会发展不可逆的方向，是人类生活载体的重要形式之一。但近年来，城市环境问题突出，尤其是空气质量问题令人堪忧。因此，探寻城市发展与人居环境的关系，也是当前城市环境问题研究的应有之义。在居住区规划设计中，由住宅建筑与道路网、绿地、开放空间共同构成的景观格局是造成居住区PM2.5浓度分布不均匀的主要原因，而绿地的结构、群落及植物类型也对PM2.5浓度具有较大影响[1]。风速以及风向也会对城市下垫面污染物的浓度以及扩散产生重要影响[2]。同一地点，不同季节乃至空间位置的细微变化，PM2.5浓度的分布都会呈现不均匀分布态势[3]。基于前人的研究基础，本课题组将就空间环境的不同布局以及组合形式的差异为研究变量，对城市空间环境中细颗粒物浓度进行比较分析，从城市规划的角度为当前城市环境问题的破解提供新的思路。
1 材料与方法
1.1 研究区概况
研究区位于江苏省徐州市JS大学校园内，教学楼多为三面围合和全围合布局，少部分为L型布局；学宿楼多为行列式布局以及组团式布局；食堂、体育馆以及游泳馆多为单体建筑。本课题组选取校内具有代表性的建筑空间布局形式六类，共分为三组，分别为开敞型、半围合型和全围合型建筑空间布局(见表1)。
表1 测试地点基本概况
1.2 研究方法
课题组于2018年4月～6月期间对取样点进行了5次实测。测量高度为离地1.5 m，为正常成年人的呼吸高度。测量间隔为每2 h一次，测量时段为8：00～18：00。使用型号为CW-HAT200S的PM2.5测量仪，同时为了合理控制其他变量对细颗粒物浓度的影响，还使用FYTH便携式数字温湿仪对取样点的温湿度进行测量。为保证数据的科学有效性，在取样测量时，均采用多次取平均值法收集数据。采集的所有数据均使用Microsoft Excel 2010软件进行处理、整合并分析。
2 结果与分析
2.1 不同空间环境的PM2.5浓度比较分析
由图1可以得知，PM2.5的值呈现双峰值动态变化，即在当日12时左右出现第一个峰值，也是顶峰值，下午4时左右出现第二个峰值即次峰值；全天峰值最高的为开敞小花园，峰值最低的为音乐学院中庭，开敞小花园也是当天的最低谷值。已有研究表明，植物叶片表面的形态特征和湿润性决定了植物对空气PM2.5具有较强的吸附能力；在重力和风的作用下，结合植物枝叶对颗粒物的拦截和吸附作用，从而实现滞尘效应[4]。开敞小花园PM2.5值在极短时间内很快升高，表明空间内细颗粒物被植物拦截在植物组成的立体空间内，考虑到植物植株密度，空间较闭合难于疏散，所以极短时间内开敞小花园细颗粒物浓度上升到很高的值；随着空间细颗粒物浓度的动态下降，以及植物吸附能力慢慢显现，开敞小花园内PM2.5浓度开始降低，且植物吸附能力较强，开敞花园空间内细颗粒物浓度在极短时间内下降到谷值。
2.2 不同开敞空间的PM2.5浓度比较
由图2 所示，开敞花园的PM2.5浓度在上午10时至下午14时高于开敞广场，此时，空气中PM2.5的浓度处于当天的第一个峰值期间；其他时间，广场PM2.5浓度低于花园空间PM2.5浓度。花园空间PM2.5浓度起伏较大，当天的峰值与谷值均出现于此，其缘由植物对PM2.5的吸附作用以及花园空间植物形成的立体空间能迟滞细颗粒物见前文。东门广场浓度曲线起伏较小，因靠近东门，往来车辆较多，空间细颗粒物浓度在正常情况下高于小花园，但空旷的空间有利于扩散，因此数值相对变化不大。
2.3 不同建筑围合空间的PM2.5浓度比较
2.3.1三面围合空间布局
由图3所示，大三面围合式建筑PM2.5浓度与小三面围合布局比较而言，只有两次峰值间有变化，其他时间段二者几乎无明显变化。小三面围合式建筑峰值高于大三面围合建筑布局。小三面围合的空间比较狭长，宽度只有4 m，因此空间上相较于大三面围合，更为封闭，受风因素影响较小，空间中细颗粒物浓度升高后不易随气流扩散。大三面围合的内部空间大，东侧为学校主干路，空间中细颗粒物易向东侧道路方向扩散，9号楼与8号楼相交处未闭合，形成一个宽4 m长8 m的行走廊道，廊道两侧空气流动强烈，有助于楼前广场空间中的细颗粒物扩散，所以峰值低于小三面围合的内部空间细颗粒物浓度。
2.3.2全围合空间布局
全围合建筑布局，课题组选取了音乐学院和美术学院两处，美术学院中庭为封闭式四面围合，音乐学院建筑为三排联排建筑，西侧为竖立状W形衔接，1层中间部分留有出行空间，东侧为3层连廊及综合楼，整体上形成一个闭合空间，但因为各部分采用连廊连接，以及使用需要，各方向1层位置开有出入口，空间通畅性较高。
由图4所示，全天空间细颗粒物浓度美院中庭均高于音乐学院中庭。经过空间环境的对比，美院中庭相较于音乐学院中庭，更加封闭，比其他建筑组合更难以进行污染物的浓度扩散，音乐学院中庭出入口众多，楼与楼之间的连接处较空旷，复式连廊相比建筑实体更加通畅，出入口呈相对式，加大空气对流强度，使得中庭内部的空气处于更快频率的流动当中。此外，中庭内部种植
有女贞，石楠等灌木乔木，对空间中的细颗粒物吸附能力强，因此音乐学院中庭空间细颗粒物浓度始终低于美院中庭细颗粒物浓度。
3 结语
通过对各类建筑空间形态的研究比较，以及对绿地、道路、风力因素等其他影响空气中细颗粒物浓度的因子分析，得出以下结论：
建筑空间布局是影响细颗粒物浓度的最重要因素，但空气中细颗粒物浓度也受该围合空间中绿地率、周边道路等级以及与该围合空间的接入形式、风力因素以及气流强度的影响。
建筑围合深度对空气中细颗粒物浓度的扩散起到重要影响。控制围合深度之外的影响因素，对取样点细颗粒物浓度进行排序，小三面围合→大三面围合→开敞广场的顺序由大到小进行递减排序。
建筑围合空间的封闭性影响细颗粒物浓度的分布。越封闭的围合空间，细颗粒物浓度越不容易扩散，浓度越高；反之，围合空间不封闭，尤其能够形成贯通式气流的空间，空气流动加速，内外气流交换频繁，空气中细颗粒物也会随之扩散。因此，围合空间的封闭性与细颗粒物浓度呈负相关。
植物对细颗粒物的吸附作用以及空气除尘作用是往后建筑布局必须合理考量的因素。将绿植与建筑布局有机结合起来，从设计源头上加强对城市生态的投入，合理在各类建筑布局空间中布置绿植，在植株选择上、种植密度上、种植格局上等方面与建筑布局有机结合，在建筑建造规划层面降低细颗粒物浓度。
