冷紅，王如月，袁青

（哈爾濱工業(yè)大學(xué)建筑學(xué)院，寒地城鄉(xiāng)人居環(huán)境科學(xué)與技術(shù)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(xué)者的重點關(guān)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(nèi)容，已有研究證實，建設(shè)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(chǎn)生負面影響[3]，若忽視空氣中污染物的影響，依靠改善物質(zhì)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(jīng)驗，提出相應(yīng)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(guān)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(xué)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(yīng)為正的甜點區(qū)和步行的健康效應(yīng)為負的酸點區(qū)[4]。國內(nèi)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(jié)果與僅考慮設(shè)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(jīng)集中連成片建設(shè)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(shù)計算方法，獲得研究范圍內(nèi)各街道基于步行指數(shù)的可步行性現(xiàn)狀；第二步，將空氣污染暴露數(shù)據(jù)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(jié)果。

2.1 基于步行指數(shù)的街道可步行性現(xiàn)狀

2.1.1 基礎(chǔ)步行指數(shù)

基礎(chǔ)步行指數(shù)是依據(jù)單元內(nèi)不同設(shè)施的數(shù)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(shè)計規(guī)范》（2016 年修訂版）設(shè)施分類，以及調(diào)查問卷結(jié)果，將日常使用設(shè)施分為8 大類16 小類，每一類設(shè)施的權(quán)重如表1 所示。

表1 日常使用設(shè)施分類及權(quán)重

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

將實測得到的冬季居民步行速度數(shù)據(jù)加權(quán)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(diào)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(shè)施距離衰減系數(shù)用分段函數(shù)的方法表示，如圖2 所示。

圖2 設(shè)施距離衰減系數(shù)

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

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

2.1.2 街道步行指數(shù)

根據(jù)相關(guān)研究結(jié)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(chǔ)步行指數(shù)進行修正，衰減率對照如表2 所示，街道步行指數(shù)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(shù)；wi為基礎(chǔ)步行指數(shù)；α交為交叉口衰減系數(shù)；α長為街區(qū)長度衰減系數(shù)。

街道步行指數(shù)結(jié)果如圖3、圖4 所示，從步行指數(shù)的數(shù)值分布可發(fā)現(xiàn)，研究區(qū)域作為哈爾濱老城區(qū)，設(shè)施配套完善，道路密度高，街道整體可步行性水平較好。根據(jù)美國步行指數(shù)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(nèi)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(shù)最低得分為63.78。

圖3 街道步行指數(shù)得分

圖4 街道步行指數(shù)等級

但利用步行指數(shù)評價街道的可步行性，評價結(jié)果區(qū)分數(shù)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(shù)據(jù)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(shù)據(jù)進行實地測量，保證每個數(shù)據(jù)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(shè)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(zhì)量濃度數(shù)據(jù)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(diào)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(zhì)量指數(shù)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(zhì)量指數(shù)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(shù)據(jù)校正

為了排除由于非同一臺測量設(shè)備造成的數(shù)據(jù)誤差，在測試前24h 進行同步數(shù)據(jù)采集。將所有設(shè)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(guān)系數(shù)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(shù)據(jù)和國控站監(jiān)測點監(jiān)測數(shù)據(jù)二者的回歸方程，利用標定后的方程對相應(yīng)檢測儀器采樣的污染物濃度數(shù)據(jù)進行校正，最終獲取約2.6 萬條有效數(shù)據(jù)。

2.2.3 空氣污染暴露水平空間分布

將3d 內(nèi)采集的污染物濃度數(shù)據(jù)以50m 為空間單元取平均值，共獲得920個PM2.5 質(zhì)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(nèi)各條街道的空氣污染情況，最終結(jié)果如圖6、圖7 所示。根據(jù)中國環(huán)保部官網(wǎng)的環(huán)境空氣質(zhì)量指數(shù)（AQI）技術(shù)規(guī)定（試行）（HJ 633-2012），研究區(qū)域內(nèi)等級為優(yōu)和良的街道數(shù)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(jié)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(zhì)量濃度≥134.05ug·m-3；而在建設(shè)商業(yè)步行街附近街道污染等級較低，街道PM2.5 質(zhì)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(nèi)，空氣污染物濃度空間分布與街道步行指數(shù)呈現(xiàn)較大差異。越靠近城市中心，路網(wǎng)密度越高、各項設(shè)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(shù)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(shù)為0.4。研究利用衰減系數(shù)來表示空氣污染暴露情況對步行指數(shù)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(shù)的可步行性綜合評價得分；Walk Score 為基于設(shè)施便利度的步行指數(shù)得分；ap為各路段空氣污染暴露衰減系數(shù)。

2.3.1 評價結(jié)果

得到研究范圍內(nèi)街道可步行性綜合評價結(jié)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(jié)果得分最高的路段集中分布于兩處:一處在馬家溝河南側(cè)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(nèi)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(jié)果分析

為了能更加直觀地展示是步行指數(shù)與空氣污染暴露水平疊加產(chǎn)生的結(jié)果，根據(jù)可步行性綜合評價得分、空氣污染暴露水平結(jié)果和步行指數(shù)空間分布結(jié)果，將研究區(qū)域內(nèi)部街道分為5 種類型:①步行指數(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(shù)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(yīng)增加的健康正效應(yīng)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(yīng)進行優(yōu)化的空間。通過對這五類街道進行定性分析，總結(jié)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(dǎo)空間規(guī)劃設(shè)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(shè)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(chǎn)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(wǎng)，加強交通組織管理，來提高通行能力，減少機動車尾氣排放?？刹捎媒⑼＼囄缓蛙囍髦g實時有效連接的方式，解決特殊時段因亂停車導(dǎo)致交通擁堵，交通污染的問題，如在鐵嶺小學(xué)附近路段設(shè)置電子引導(dǎo)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(wǎng)，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(jīng)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(yīng)重點加強對這些路段的管理，劃定經(jīng)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(jié)合”的方式，增加常綠針葉樹種的數(shù)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(shù)高，在冬季依然可以很好的吸滯PM2.5[7]。

同時應(yīng)注意植物群落的排列順序，小灌木應(yīng)在靠近道路的一側(cè)，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?cè)植物配備的方法，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(shè)置隔離帶、護欄來提高附近人行道上的空氣質(zhì)量。

圖10 街道防護示意圖

3.1.3 科學(xué)排放商鋪廢氣

對于底層商業(yè)、上層居住的混合住宅，開設(shè)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(yīng)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(shù)規(guī)范》的要求，采取科學(xué)的油煙收集方法和凈化措施，規(guī)范煙污染治理技術(shù)和排放限值，減少對周邊道路空氣質(zhì)量的影響。

污染源管理相關(guān)優(yōu)化措施如表6 所示。

表5 污染源管理相關(guān)優(yōu)化措施

表6 空間規(guī)劃設(shè)計相關(guān)優(yōu)化措施

3.2 空間規(guī)劃設(shè)計

3.2.1 降低污染暴露風險的街道設(shè)計

在街道空間規(guī)劃設(shè)計時，應(yīng)注意趨利避害，一方面，應(yīng)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(yīng)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(shè)計，構(gòu)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(shè)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(shè)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(yīng)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(jié)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(zhì)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(shè)計相關(guān)優(yōu)化措施如表6 所示。

4 結(jié)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(jié)果之上，利用衰減系數(shù)法整合空氣污染暴露水平對街道可步行性的修正結(jié)果，從而對街道進行可步行性綜合評價及分析，總結(jié)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(shè)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。