香港的风与污染 | ENVI-met from One Click LCA

Jeffrey Chang 是香港大学的博士生，他利用 ENVI-met 软件分析了风的动态和城市设计如何影响香港建筑密集的街道峡谷的污染水平。他的研究以旺角（香港最密集的地区之一）为背景，调查了风流、建筑几何形状和汽车尾气排放之间的相互作用，这些因素导致了局部地区的空气质量问题。

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香港的风与污染 | ENVI-met from One Click LCA

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空气污染已成为全球城市最紧迫的环境和健康问题之一。根据世界卫生组织（WHO）的数据，近90%的城市地区二氧化氮（NO2）和颗粒物（PM2.5）等污染物超过了建议的空气质量标准，而这些污染物与心脏病、肺癌和呼吸系统疾病等健康问题息息相关。事实上，《2024 年全球空气状况报告》指出，2021 年全球有 810 万人死于空气污染，其中对健康影响最大的是亚洲、非洲和东欧的城市。

鉴于空气污染的严重影响，了解其原因并找到有效的解决方案至关重要。这对于污染程度往往较高的高密度城市尤为重要。香港就是这样一个城市，那里的街道和楼宇密集，街道峡谷效应使空气汙染物长期困在街道之中。

什么是街道峡谷效应？

街道峡谷是包括香港在内的许多特大城市的显著特征。这些城市地形形成了微气候(Microclimate)，气流受到密集的高楼大厦的限制。因此，车辆排放的废气（尤其是氮氧化物）会被滞留，从而形成局部污染热点。

在旺角这个城市最繁忙、最密集的街区，这种影响尤为明显。停滞的风况和高车流量使空气质量恶化，居民和行人暴露在高浓度的污染物中，增加了罹患呼吸道和心血管疾病的风险。

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图片来源：Jeffrey Chang

通过使用微气候模拟工具 ENVI-met，该研究分析了风向、风速和城市几何形状等因素如何影响氮氧化物在一天中的扩散。

ENVI-met风向模拟结果

ENVI-met的风力建模能力提供了有关街道峡谷如何影响空气质量的详细见解：

✔ 风向影响污染物的扩散：吹过街道峡谷的风（从东面或西面吹来）会形成漩涡状空气，将污染物困在靠近地面的地方，导致某些区域的污染物浓度较高。相反，沿峡谷吹来的风（从北面或南面吹来）有助于污染物在街道上移动，使其更均匀地扩散，减少在一个地方的积聚。

✔ 建筑几何形状会影响气流：

研究表明，建筑物的高度和布局会影响风在峡谷中的流动。迎风一侧的较高建筑会形成静止的空气区域，污染物会在此聚集，而反面的建筑则会阻碍风的自由流动。建筑物和风之间的这种相互作用会导致街道和建筑物较低楼层的污染物水平升高。

✔ 污染垂直扩散：

虽然大多数研究都侧重于地面暴露，但 Jeffrey

的模拟显示，氮氧化物等污染物会向上扩散到建筑物的半层，浓度最高可上升 10 米。这对于居住在多层建筑中的居民来说尤为重要，因为他们可能会暴露在污染物水平升高的环境中，尽管他们居住的楼层比街道水平高出几层。

对城市规划和公共卫生的应用

Jeffrey 的研究为城市规划者和政策制定者减少密集城市的污染提供了宝贵的见解。通过了解建筑设计和交通流量对空气流通的影响，规划者可以优化城市布局，防止有害污染物的积累。例如，设计建筑以改善空气流通，或调整交通模式以减少拥堵，都有助于分散污染物，从而带来更清洁的空气。通过识别空气停滞和高排放聚集的污染热点，城市可以集中精力采取有针对性的干预措施，例如纳入绿色基础设施或重新设计道路以改善交通管理。

ENVI-met在解决城市空气污染中的作用

研究表明，在香港的街道峡谷等密集的城市环境中，停滞的空气可能会加剧污染风险，滞留氮氧化物和颗粒物等有害排放物。这会导致局部热点地区污染水平升高。另一方面，优化气流有助于分散污染物、减少接触并改善空气质量。

ENVI-met 的高分辨率模拟能力对于理解这些复杂的相互作用至关重要。该软件的三维风流模型可以模拟建筑物周围的空气流动，识别高风速和湍流区域以及低风速和停滞气团区域。这样，城市规划者就能找出污染热点，并评估潜在的干预措施，如修改建筑布局或采用绿色外墙来改善气流。通过分析这些因素，ENVI-met 可帮助城市规划者设计可减轻空气污染和促进更健康空间的环境。