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北京需要一场屋顶绿化“革命”

北京9000万平方米的可绿化屋顶空间既可减小污染和洪灾威胁,又能在炎夏为城市降温。

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北京屋顶绿化减少的空气颗粒物污染相当于73万辆汽车的排放。图片来源:加文·罗瑞

过去二十年中,北京的人口迅速增长,与之相伴的是建设的蓬勃开展,在建的有长达数百公里的地铁、庞大的首都第二机场以及高铁网络,而且这一势头似乎还要持续下去。

伴随人口增长而来的还有收入和汽车数量的增长,这些导致北京城不断扩张,从四环、五环、六环一直到更远。城市的扩大在让北京居民受益的同时,也带来了众多环境问题,影响着人们的健康和生活质量。

北京最著名的环境问题是空气污染,但大量路面、停车场、屋顶和其他不透水面层也带来了挑战,而且这挑战常常被忽视。不透水面层让大量的水进入雨水系统,在大暴雨期间无法排出,引发城市洪涝。

另一个问题是城市热岛效应,原因在于建筑、人车道路大量吸热,同时却缺乏自然降温的植被。北京植被覆盖区域和密集城市区域的最大温度差可达6.5摄氏度,这既加大了用电量,也让居民感到不适。

上述问题之间的联系盘根错节,从而让其对环境的影响更加复杂。最近的研究发现,北京的城市热量在大暴雨期间导致降雨量增大,让洪灾更为严重。

这种热量也增加了空调的能源需求,让非机动出行的比例下降,从而增加发电和车辆排放带来的污染。随着北京城市面积的持续增大,必须想方设法减少污染和洪涝,同时给市区降温。

绿化北京的屋顶

屋顶绿化(即用绿色植被覆盖屋顶)最早流行于德国,此后已经传播到世界各地。它们帮助城市减少雨水径流、降低城市环境温度、吸收空气污染、为建筑隔热并增加生物多样性。如果北京能够实现充分的屋顶绿化,就能实现对环境的积极影响,改善生活质量。

我对这个课题的研究发现,在北京有大约9300万平方米的屋顶空间适合进行“物美价廉”的屋顶绿化。如果能够采取最经济和最基础的形式实现这些空间的屋顶绿化,北京的城市环境将得到本质性的改善。

如果这一方案得以实现,北京每年可以减少空气颗粒物污染88万吨,相当于73万辆汽车的排放。大暴雨期间的降雨可减少350万立方米,相当于将整个故宫和天安门广场放上2米深的水,也相当于1400个奥运泳池的水量。

此外,北京的夏季平均温度将降低0.32摄氏度,在峰荷时间还将下降更多。最后,一半以上的屋顶绿化区域的隔热效果都会显著提高,从而减少采暖和制冷所需的能源消耗。

城市环境的改善还将带来其他的生活质量提高。比如,城市更加凉爽,空调需求量就会下降,发生大洪灾的几率减小,城市环境更加怡人。污染减轻后,人们会更愿意步行和骑车,在夜间开窗降温以及带孩子到户外玩耍。

屋顶绿化可以充当微型公园或者城市农场,还能吸引人们从其他建筑上向此眺望。

按照目前的价格,要将北京所有适合的屋顶绿化,需要大约290亿元人民币的资金,外加每年的维护费用。尽管随着屋顶绿化经济规模的扩大和技术进步,这一费用会有所下降,但仍然是一笔巨大的投入。

此外,屋顶植被所需的灌溉用水也可以通过使用本地草类、采取先进的自动喷灌系统和灰水等手段减到最少。如果将屋顶绿化后城市的直接和间接收益考虑进来,实际上在很多情况下财务成本和用水就算不了什么了。要让北京所有适合的屋顶都实现绿化是不现实的,但只要实施切实可行的项目,保证许多新建筑都引入屋顶绿化,就能对城市环境产生巨大的影响。

北京补贴屋顶绿化

实际上,北京自从2008年奥运会之前就开始对屋顶绿化进行补贴,而且从2005年以来绿化面积以平均每年超过10万平方米的速度递增。

其中一个引人注目的行动,是在横贯天安门广场的东西长安街两侧进行屋顶绿化,而且近几年已经完成了12万平方米的绿化面积。这为更广泛的屋顶绿化努力提供了基础,有助于应对城市的环境挑战。

作为首都,北京云集着各级政府机关和国有企事业单位,如果都算进去的话,这些政府建筑的屋顶面积将多达数千万平米。如果政府只在那些隔热较差的政府建筑屋顶上进行绿化,面积大概有几百万平米,节约的供暖和制冷费用也就相对较少。

如果要迅速采取屋顶绿化行动,这是最容易也最有作为的选择,所有收益都归政府及其服务的市民所有。

北京的非高层商业设施和公共住房也为屋顶绿化提供了可观的潜在空间。许多餐饮和零售商业设施都有很大的屋顶区域,同时隔热却很差。如果能激励那些常常不愿为这些空间的供暖和制冷付费的业主进行屋顶绿化,将会让租户和更多其他人受益。

北京市的公租房和单位公房遍布城中各地,通常隔热都比较差,如果能进行屋顶绿化,将让住在其中的中低收入家庭获益良多。但是,由于这些公房复杂的所有权状况和有限的措施,在这一方面的屋顶绿化将需要政府的直接资助,并且以降低能源消耗的形式,发挥社会公益转换器的作用。

在新建筑上进行屋顶绿化是一个前途更加光明的机会,而且北京CBD的许多建筑已经绿化。政府可以在制定建筑规范时,要求或鼓励新的商业建筑引入屋顶绿化,而且在新建筑上的建设成本要比老建筑更加低廉。

屋顶绿化能够在不妨碍人居功能的前提下,让自然环境重新回归城市,其收益远远超出了建设成本。而且,作为首都,北京若迅速大规模地引入屋顶绿化,将在让北京市民受益的同时,为全国其他城市树立榜样。


翻译:奇芳

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匿名 | Anonymous

方法不恰当

植被通过水分的蒸腾发挥绿色效应,一颗树每天可以产出几百升的水。在屋顶种植草地的效应几乎为零,反而是一种经济浪费。将更多的资金投入建设到北京环城绿化对抗沙尘天气,才是将钱发挥到更大作用。

squarecoins do not role

The effect of natural vegetation is based on the normal evapuration of water for a normal tree this wouldbe many hundreds of liters of water every day , if one uses native grasses the effect is almost zero and thus a waste of money , if one would spendmore money on making a green belt around bejing towards the dessert the money would give more effect

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匿名 | Anonymous

我的建议

听起来不错,但(中国人的最爱):

1.文中列举出的收益缺乏相关研究支撑.个人认为这是一个trade-off的过程,需要更深入的评估.我关心的是如何养活这些绿植,答案当然是得靠土,水,肥. 土:从哪儿运来这么多土,又要花多大代价改造屋顶,再花多大代价把土运上去,在着整个过程中产生的扬尘怎么控制(这个虽然简单,在短时间内的环境影响不能忽视); 水:把水运上去的代价呢; 肥:这个作为非农业源氨排放,是最容易被忽视的(详情请移步 Chang, Y., Liu, X. et al. (2012). "Stemming PM2.5 Pollution in China: Re-evaluating the Role of Ammonia, Aviation and Non-exhaust Road Traffic Emissions." Environmental Science & Technology 46(22): 13035-13036.)!以往都注重SO2,NOx的减排,但如果没有NH3的参与,它们不可能转化为二次气溶胶(PM2.5的主体),含氮肥料的使用将导致NH3的挥发,根据城市绿地经验,要养好这些绿植则年需氮量应为400 公斤/公顷,接近华北农田平均施氮量(500公斤/公顷).

如果能处理好以上问题,我举双手赞成.

2.除了这个策略,其实还有很成本低,见效快的措施可以采用.例如:最高层应给三桶油更大压力,使中国汽车用油的含硫量等指标与国际标准接轨;部级,厅级以下人员除专门任务外(如警察/医院/环境监测流动车)严格使用车辆;北上广等大城市要以实现煤炭零消耗为目标;(我们的研究表明,如果能在减少城市内的氨排放,将很大程度上减少颗粒物污染,但成果尚未发表,仅供参考)

My suggestion

It sounds great, but (as Chinese people love to say):

1. The benefits listed in the article are not supported by research. Personally, I think it's a process of trade-offs, which needs deeper assessment. I'm worried about how to grow these green plants. For example: where can we get enough soil? How much do we need to spend to rebuild the roof and move water and soil on it? And even more, how do you control the dust raised during the process? (This may be quite easy but can't be ignored as it causes bad environmental effects). Fertilizer, as non-agricultural ammonia emissions, is quite easily ignored (for details, please see:Chang, Y., Liu, X. et al. (2012). "Stemming PM2.5 Pollution in China: Re-evaluating the Role of Ammonia, Aviation and Non-exhaust Road Traffic Emissions." Environmental Science & Technology 46(22): 13035-13036 ). In the past we focused on emission reduction of SO2 and NOx, but without NH3, it is not possible to transform to secondary aerosols (main body of PM2.5). The use of nitrogenous fertilizer well lead to NH3 volatilization. According to the experiences of urban green spaces, these plants need to keep a annual nitrogen demand of 400 kg/ha, close to the North China farmland average nitrogen fertilization rate (500 kg/ha).

I will applaud anyone who solves these problems.

2. Besides this strategy, there are other effective, low-cost measures that can be used. For example, the highest organs should put more pressure on CNPC, CPCC and CNOOC, and get the sulphur content of vehicle gasoline and other indicators up to international standards, as well as tighten the vehicle use of departments and ministries. In addition, Beijing, Shanghai, Guangzhou and other big cities should set a goal of zero consumption of coal (our research shows that if we can reduce ammonia emissions within cities, that will largely reduce particulate matter pollution, but the results are not yet published, so this is for reference only).

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匿名 | Anonymous

龙月光 回复评论

感谢以上评论。如果这篇学术论文被发表,我将附上该链接。

评论1
确实是这样的。树木在降低周边温度方面确实比草地更为有效,绿化带和更多的树木肯定会有好的影响。
有区别的是屋顶绿化能够降低屋顶温度,这些屋顶都在密集的城市环境中,并且达到很高的温度。这意味着这种温度的降低能够对城市居民产生直接影响。
评论2
问题一:
绿色屋顶通常不使用常规土壤,因为常规土壤过重并含有高浓度的有机物质。在这项研究中以10厘米厚基板为材质的绿色屋顶被广泛使用,它可以放置在大多数屋顶并没有额外的结构压力。
如何施肥的问题很重要。相信在培植指导和今后的相关研究下,施肥将不会成为问题。
问题二:
的确,有一些措施可以更为直接的对空气污染产生影响。但当以绿色屋顶作为一种解决方案时,其所产生的环境效益应当加以考虑。

Gavin Lohry

Response to comments

Thanks for the comments on the article. Once an academic paper is published is will link it.

Comment 1
True, trees are much more effective in cooling than grass and green belts or additional trees would definitely have an impact.

The difference is that green roofs are able to cool rooftops that normally reach high temperatures in dense urban areas. This means that the cooling has a direct effect on the city residence.

Comment 2
Part 1
Green roofs do not normally use regular soil because it’s weight and concentration of organic matter. In this study extensive green roofs with 10cm thick substrate were used, which can be placed on most roofs without additional structural reinforcement.

The issue of fertilizer is important, with guidelines and further research needed to ensure it is not become a problem.

Part 2
True, there are probably more effective ways to directly address air pollution. But when looking at green roofs as a solution all the environmental benefits need to be taken into account.

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匿名 | Anonymous

屋顶绿化应该从设计开始

屋顶绿化应该从设计开始,最好是屋顶温室,结合立体绿色农业。新建建筑考虑屋顶温室设计,有利建筑物的防水保温。性价比会更好。

Green roofs should start from design

Green roofs should start from design, combined with three-dimensional green agriculture. The best choice is roof greenhouses. The design of roof greenhouses should be considered in new buildings. They have high performance-cost ratio and benefit for waterproof and heat preservation of buildings.

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匿名 | Anonymous

数据来源

你好 龙月光 我对你的论点很感兴趣 请你提供文章中数据的来源 或统计方法 例如 9300 万平方米;88 万吨;73 万辆汽车的排放;6.5 摄氏度 等 方便和您取得联系 谢谢

Data Source

Hello Gavin Lohry, I am very interested in your argument. Could you provide your data sources or statistical method? For example, when you say 93,000,000 square metres, 800,000 tons, the emission of 730,000 cars, 6.5 degrees Celsius etc. Thank you.

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匿名 | Anonymous

question

Hi, Thank you for this article…

Could you please let me know, what is the references of data in your article? For example you mentioned “Beijing has 90 million square meters of potential green roof space “….

I am a phd student in Beijing and want to work on green roofs. I am interested to collaborate with other researchers in this field. So you are welcome to contact with me ([email protected])