城市绿地系统规划：有效维持碳氧平衡

2023-10-11 理论教育版权反馈

【摘要】：为了保持城市生态系统的碳氧平衡，需要不断消耗二氧化碳，释放氧气。由各种园林植物组成的城市绿地系统，在维持和改善区域境地范围内的大气碳循环与碳氧平衡中起到了关键作用。表3.1是各种绿化树木在一定的浓度范围内含硫量与吸硫量的数值，以及吸收二氧化硫的能力比较。

空气是人类赖以生存和生活的不可缺少的物质，是最重要的人居外环境因素之一。按照国际标准化组织（ISO）的定义，“大气污染通常系指由于人类活动或自然过程引起某些物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和福利或环境的现象”。城市中的工业废气、汽车尾气及生活燃气的大量排放，使得城市生态系统的碳氧平衡被打破，空气中大量的悬浮物（粉尘、酸雾、气溶胶、油烟、碳粒等）以及高浓度的有毒有害气体（二氧化碳、氮氧化物、碳氢化物、光化学烟雾和卤族元素等），降低了太阳的照明度和辐射强度，削弱了紫外线，并使人们的呼吸系统受到污染，导致各种呼吸道疾病的发病率增加，不利于人体的健康。

绿色植物被称为“生物过滤器”，城市绿地中大量的园林植物从其净化空气的作用来看：一是吸收二氧化碳，释放氧气，维持碳氧平衡；二是吸收有毒有害气体，吸附粉尘，净化空气，是名副其实的“城市绿肺”。

1）维持碳氧平衡

由于人类生产、生活活动的影响，加之密集的城市建筑和众多的城市人口，众多的“碳源”使得城市空气中的二氧化碳成分显著增加，目前许多城市市区空气中的二氧化碳含量已超过自然界大气中二氧化碳300 mg/kg的正常含量指标，尤其在人口密集的居住区、商业区和大量耗氧燃烧的工业区此现象出现的频率更多。二氧化碳浓度的增加还会使城市局部地区升温，产生“热岛效应”，并促使城市上空形成逆温层，加剧空气污染。为了保持城市生态系统的碳氧平衡，需要不断消耗二氧化碳，释放氧气。城市生态系统中，二氧化碳和氧气的平衡主要靠城市绿地中的园林植物来维持，它们承担着“碳汇”的功能。园林植物的光合作用，能利用太阳能，大量吸收城市生产、生活活动所排放的二氧化碳，并释放出氧气。园林植物的呼吸作用虽也消耗氧气，释放出二氧化碳，但植物光合作用所制造的氧气比其呼吸作用所消耗的氧气要多得多，所以城市植物是城市中天然的“吸碳制氧工厂”。相关城市绿地实验证明，生长良好的草坪，在进行光合作用时，每平方米每小时可以吸收二氧化碳1.5 g，如果按成年人每天呼出二氧化碳0.9 kg、吸收氧气0.75 kg计算，为达到空气中二氧化碳和氧气的平衡，理论上每人只需要25 m2草坪的绿地。而树木吸收二氧化碳的能力还要强于草地，研究表明，1个城市居民只要有10 m2的森林绿地面积，就可以吸收其呼出的全部二氧化碳。事实上，加上城市生产、生活所产生的二氧化碳，则城市人均必须拥有30～40 m2的绿地面积，才能维持碳氧平衡，联合国相关部门则提出每人应有60 m2的人均绿地面积指标。由各种园林植物组成的城市绿地系统，在维持和改善区域境地范围内的大气碳循环与碳氧平衡中起到了关键作用。因而，要调节和改善城市大气中的碳氧平衡，建设“低碳城市”，除了控制二氧化碳的排放量，还需要保护好现有的城市植被，同时大力建设城市园林绿地，对城市绿地系统进行合理布局。

2）吸收有害气体

城市中由于工业生产和汽车尾气等产生的空气污染物质甚多，最主要的有一氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、氯气、氟化氢、氨以及汞、铅的气体等，此外还有有机类的醛、苯、酚及安息香吡啉等，这些气体对人类及动物危害很大。在一定浓度条件下，城市绿地中的许多园林植物对于空气中的有毒有害气体，具有吸收和净化的作用。尤其是有些种类的植物，净化功能突出，大量栽种可以降低污染程度，达到净化空气的目的。此外，不少植物对环境的反应比人和动物都要敏感得多，利用植物的这种敏感性可以监测环境污染，人们可以根据植物所表现出来的有关症状分析鉴别环境污染状况，这类对污染敏感而能发出“信号”的植物称为“环境污染指示植物”或“监测植物”。

（1）二氧化硫　二氧化硫是一种具有强烈刺激性臭味的气体，是城市中数量较多、分布较广、危害较大的有害气体之一，其主要来源于城市的工业生产（硫酸厂、化肥厂、钢铁厂、热电厂、焦化工等）和民用生活中的煤炭燃烧，是空气中污染最普遍、最大量的一种。空气中的二氧化硫浓度高达100 mg/kg时，就会使人感到不适，无法持续工作，当浓度达到400 mg/kg时就会使人致死。

硫是植物生长的必需元素之一，正常植物体内都含有一定量的硫，许多学者对植物吸收二氧化硫的能力进行了大量的研究工作，结果表明空气中的二氧化硫主要是被各种园林植物的表面所吸收，其中植物的叶片表面吸收二氧化硫的能力最强，只要在植物可以忍受的限度内，植物就能不断吸取大气中的二氧化硫。随着植物叶片的衰老凋落，它所吸收的硫也一同落下，树木长叶落叶，二氧化硫也就不断地被吸收。各种植物吸收二氧化硫的能力是不同的，根据上海园林局的测定结果，臭椿和夹竹桃吸收二氧化硫的能力是非常强的，在二氧化硫污染情况下，臭椿叶片含硫量可达正常含硫量的29.8倍，夹竹桃可达8倍。其他的园林植物，如罗汉松、龙柏、银杏、广玉兰等都有很强的吸收二氧化硫的能力。表3.1是各种绿化树木在一定的浓度范围内含硫量与吸硫量的数值，以及吸收二氧化硫的能力比较。此外，研究表明，二氧化硫抗性越强的植物，一般吸收二氧化硫的量也就越多，而阔叶林对二氧化硫的抗性比针叶林要强，叶片角质和蜡质层厚的树一般比角质和蜡质层薄的树要强。

表3.1　主要绿化树种吸收二氧化硫能力比较

（2）氟化氢和氯气　氟是一种无色而有腐蚀性的气体，在自然界中多以氟化物的形式存在，氟化氢就是其中危害性最大的一种，在炼铝厂、炼钢厂、玻璃厂和磷肥厂等企业的生产过程中均有氟化物的排出。氟化氢对植物的危害比二氧化硫大，对人体的毒害作用则几乎比二氧化硫大20倍。对氟化氢抗性强的树木有大叶黄杨、蚊母树、海桐、香樟、山茶、凤尾兰、棕榈、石榴、皂荚、紫薇、丝绵木、梓树等。氯气是一种具有强烈刺激性气味、毒性很大的黄绿色气体，其主要来源是化工厂、农药厂、制药厂，吸收氯气能力较强的植物有柽柳、银桦、悬铃木、构树、君迁子等。表3.2为几种绿地树木对氯气的吸收比较。

表3.2　主要绿化树种吸收氯气能力比较(www.chuimin.cn)

（3）其他有害气体　大多数植物都能吸收臭氧，其中银杏、柳杉、日本扁柏、樟树、海桐、青冈栎、日本女贞、夹竹桃、栎树、刺槐、悬铃木、连翘、冬青等吸收臭氧的作用都很大。有的植物可以吸收大气中铅、汞、镉等重金属气体，如夹竹桃、棕榈、樱花、桑、八仙花等对大气中汞的吸收非常有效。有的植物可以吸收醛、酮、醇、醚和致癌物安息香吡啉等毒气，如桂香柳、加拿大杨树等。此外，悬铃木、榆、石榴、构树、刺槐、女贞、大叶黄杨等对大气中的铅有较强的吸收能力。

许多园林植物兼能吸收多种有毒气体，如夹竹桃兼能吸收二氧化硫和汞，美人蕉兼能吸收氟化氢和汞，女贞兼能吸收氯和铅，大叶黄杨兼能吸收氟化氢、汞和铅等。

（4）吸滞烟尘和粉尘　空气中的烟尘和工厂中排放出来的粉尘是污染环境的主要有害物质之一。粉尘是在生产过程中产生的，并能较长时间漂浮在空气中的固体微粒。生产性粉尘对人体的危害是多方面的，最突出的危害表现在引起肺部病变反应（鼻喉气管炎、肺炎、哮喘等）和过敏性疾病。另一方面粉尘可降低阳光照明度和辐射强度，特别是减少紫外线辐射，减少对人体健康和对植物生长发育的不利影响。

植物构成的绿色空间对烟尘和粉尘有明显的阻挡、过滤和吸附作用。一方面由于树冠茂密，具有降低风速的作用，随着风速的降低，空气中携带的大颗粒灰尘便下降；另一方面由于叶片表面常凹凸不平，多有茸毛，有的还能分泌黏性油脂或汁液，形成庞大的吸附面，空气中的尘埃经过绿地时便被阻截、吸附、过滤。树木的滞尘能力与树冠高低、总的叶片面积、叶片大小、着生角度、表面粗糙程度等因素有着重要关系。所以可以很容易理解，树木在不同的季节所表现的阻滞作用是不同的，在冬季植物落叶后，其吸滞粉尘的能力要明显弱于夏季。而叶表多皱的植物如大叶榆等，叶表粗糙的植物如荚蒾、朴树等，叶表多绒毛的植物如构树等，以及能分泌油脂的植物如松柏类等，其滞尘能力相比较于一般绿色植物更强。

（5）减菌杀菌　城市人口众多，空气中悬浮着大量的细菌、病原菌等微生物，时刻侵袭着人体，从而使城市中的居民更容易患各种疾病，严重影响人们的健康及生活。园林植物有很好的杀菌效果，其中一个重要的原因是很多植物的芽、叶、花粉能分泌出具有挥发性的有机物杀菌素，从而杀死细菌、真菌和病原生物，如桉类、松柏类、樟树类、胡桃属、柑橘类、悬铃木、紫薇、百里香、丁香、天竺葵等。樟树、桉树的植物分泌物还可以杀死小的蚊虫，赶走苍蝇，杀死肺炎球菌、痢疾杆菌、结核菌和流感病毒。1 hm2的圆柏林一昼夜分泌的植物杀菌素，在2 km内可以杀死大气中的白喉、结核、伤寒、痢疾等细菌和病毒。此外由于园林植物能减少空气中作为细菌载体的尘埃数量，也能减少空气中的细菌数量，因而在疗养院或医院周围多种植杀菌能力强的柏类植物，有利于抑制和治疗肺结核等多种传染疾病。

表3.3　树木的杀菌作用测定结果

表3.3是一项有关园林树木杀菌的测定结果，从表中可知，城市闹市区由于缺少树木覆盖，空气中含菌量明显高于树木量大的城市绿地，如公园、校园等地段。例如，在北京市繁华的王府井大街，每立方米空气中有几十万个细菌，而在郊区公园只有几千个。此外，中南林学院的相关研究表明，园林绿地的空气中还富含被称为“空气维生素”的负离子，具有抑制细菌生长、清洁空气、调节神经系统、促进人体新陈代谢、稳定人们情绪、镇静催眠等强身健体的功效。

城市绿地系统规划：有效维持碳氧平衡

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