11月下旬，一條“1500萬人煽風(fēng)除霧霾”申請專利的圖片在微信群等社交媒體刷屏。根據(jù)其說明書，這項發(fā)明的具體內(nèi)容是，在受霧霾影響的地區(qū)，可以用人工按指定的方向，在同一時間內(nèi)共同“造風(fēng)”扇走霧霾。

盡管這個思路“腦洞太大”，但是驅(qū)霾“靠風(fēng)”的邏輯卻不無道理。實際上，媒體也發(fā)表過“北京正研究6條主要通風(fēng)廊道，以增強(qiáng)通風(fēng)潛力”的報道。利用“通風(fēng)廊道”發(fā)揮風(fēng)力作用輔助霧霾擴(kuò)散的思路也早已是流體力學(xué)家們一項嚴(yán)肅的研究課題了。

近日，在第五屆環(huán)境模擬與污染控制國際學(xué)術(shù)研討會（暨第十屆環(huán)境模擬與污染控制學(xué)術(shù)研討會）上，一篇關(guān)于霧霾擴(kuò)散計算的論文引起了關(guān)注。報告內(nèi)容基于之前發(fā)表在知名期刊《Environmental Pollution》的論文和后續(xù)的工作進(jìn)展。這項研究的關(guān)注點也是城市建筑物布局和城市通風(fēng)。此研究表明，城市建筑物的布局對城市通風(fēng)有重要影響，高大建筑物或密集建筑群對風(fēng)流動的遮擋會導(dǎo)致空氣污染物在建筑物環(huán)境中停留時間的改變；建筑物與風(fēng)向的位置關(guān)系又決定了空氣污染物在建筑環(huán)境中的擴(kuò)散方向和擴(kuò)散范圍。

這篇文章的作者是清華大學(xué)醫(yī)學(xué)中心研究員張宇，其專業(yè)背景是流體力學(xué)，師從著名的流體力學(xué)專家、清華大學(xué)航天航空學(xué)院周力行教授。張宇在博士期間的研究課題就是煤粉燃燒中污染物的形成，從那時開始，他關(guān)于空氣污染的研究已經(jīng)持續(xù)近20年了。2015年，張宇得到了清華大學(xué)環(huán)境模擬與污染控制國家重點聯(lián)合實驗室的資助繼續(xù)這方面的研究，作為清華大學(xué)醫(yī)學(xué)中心的一份子參與環(huán)境方面的研究，將空氣質(zhì)量與醫(yī)院呼吸科門診量做統(tǒng)計比對，這也體現(xiàn)了空氣污染研究的交叉學(xué)科的特點。

“直到今天，化石燃料的燃燒產(chǎn)物仍然是空氣污染的主要來源，污染物排放沒有得到完全的控制。擴(kuò)散到城市的污染物和城市自身產(chǎn)生的污染物，有可能因為城市通風(fēng)原因造成長時間停留，對公共健康產(chǎn)生不利影響。雖然研究做了很多，但在城市規(guī)劃、建筑物布局的時候，城市通風(fēng)問題還是應(yīng)該得到更大的關(guān)注?！?11月20日，張宇接受專訪時，強(qiáng)調(diào)他希望研究的結(jié)果能夠影響未來的城市規(guī)劃和建筑物布局，并為建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提供科學(xué)的依據(jù)。

澎湃新聞： 請問您這項研究更多的是希望解決實際問題，還是更多是一個科學(xué)層面的問題？

張宇：希望解決實際問題。從科學(xué)層面上，空氣污染物在建筑環(huán)境中的擴(kuò)散設(shè)計到湍流、風(fēng)結(jié)構(gòu)相互作用，是一個復(fù)雜的科學(xué)問題，并不是所有的細(xì)節(jié)都清楚。而從實際情況出發(fā)，用簡便易行的方法就可以對未來的建筑物布局、城市規(guī)劃做一個科學(xué)的分析，所以這項研究更多的是面向?qū)嶋H的。

澎湃新聞：國際上對這個方向的研究概況如何？

張宇：國際上，對城市通風(fēng)問題的研究是非常重視的，環(huán)境風(fēng)洞和計算流體力學(xué)是主要的研究方法。在2003年爆發(fā)SARS之后，城市通風(fēng)問題一度成為熱點，有大量的科研報道，香港還專門成立了委員會調(diào)查高密度建筑物的通風(fēng)問題。雖然研究做了很多，但在城市規(guī)劃、建筑物布局的時候，城市通風(fēng)問題還是沒有得到足夠的重視。清華大學(xué)主要是環(huán)境模擬與污染控制國家重點聯(lián)合實驗室在從事相關(guān)的研究。

澎湃新聞： 您具體是如何模擬風(fēng)向、建筑物布局等對霧霾擴(kuò)散的作用的？可以再簡單介紹一下嗎？這種模擬方式有哪些優(yōu)勢和局限性呢？

張宇： 應(yīng)用計算流體力學(xué)方法，方法本身是成熟的，霧霾模型是我在澳大利亞工作期間，與國際著名風(fēng)工程專家、悉尼大學(xué)的Kenny Kwok教授一起提出的，文章發(fā)表在著名的環(huán)境期刊《Environmental Pollution》上，這有可能是首次用計算流體力學(xué)的方法模擬霧霾在建筑物附近的擴(kuò)散。風(fēng)速擴(kuò)線、湍流強(qiáng)度分布以及地面粗糙度的模擬是根據(jù)國際標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行的。這種方法的優(yōu)勢，和所有計算流體力學(xué)的優(yōu)勢一樣，能夠以極小的代價模擬接近真實的流動情況。如果要進(jìn)行同樣的風(fēng)洞實驗，費用是昂貴的。當(dāng)然，缺點也很明顯，就是由于模型的各種假設(shè)，模擬結(jié)果不是百分之百可信的，所以還是需要至少有一定實驗數(shù)據(jù)的支持。非常幸運，我們擁有寶貴的風(fēng)洞實驗數(shù)據(jù)，是合肥工業(yè)大學(xué)的劉小平教授在香港工作期間完成的。那時，香港科技大學(xué)和香港理工大學(xué)在城市通風(fēng)方面有很強(qiáng)的合作，關(guān)注點就是SARS過后疾病傳播規(guī)律和城市通風(fēng)的關(guān)系?，F(xiàn)在悉尼大學(xué)的Kenny Kwok教授和Jianlei Niu教授共同進(jìn)行了這項研究。

澎湃新聞：是否可以理解為，您的模擬是在一個小尺度上的，那么它可以推廣嗎？比如在北京的大尺度的條件下，有人認(rèn)為熱島效應(yīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于風(fēng)力的影響。您怎么看這個問題？

張宇：可以推廣，計算資源足夠的情況下，是可以模擬真實尺寸、真實環(huán)境的。熱島效應(yīng)，據(jù)我所知是由于城市局部熱堆積，比如空調(diào)、工業(yè)發(fā)熱、熱水管道等形成的城市溫升，與風(fēng)驅(qū)散空氣污染物不是一個概念。風(fēng)本身就是大氣環(huán)流在近地面的現(xiàn)象。如果考慮大空間和大時間尺度，空氣一直是在循環(huán)流動的，霧霾也跟隨這種流動，時急時緩，而對我們產(chǎn)生影響的卻不是這個時間和空間尺度的問題。最直觀的感覺，在北京今天是霧霾天，明天一陣風(fēng)就藍(lán)天白云了，后天風(fēng)停了霧霾可能又回來了，這種尺度的變化對我們影響才最大。我們通過合理的建筑物布局，減少城市風(fēng)阻，可以讓出現(xiàn)風(fēng)天氣的時候帶來更多的“好空氣”、帶走更多的“壞空氣”，就是這個簡單的道理。

澎湃新聞： 您在演講中提到了香港SARS期間，高層的居民更容易被病毒感染，請問這個事實對你對北京的霧霾擴(kuò)散情況的模擬，兩者之間的聯(lián)系是什么？我的意思是霧霾和病毒雖然相似，但似乎還是很不一樣的。

張宇：空氣污染，可以是看得見的霧霾也可以是看不見的病菌，從流動上來講都是跟隨空氣流動，模擬上并沒有大的區(qū)別。香港SARS期間病菌局部擴(kuò)散的規(guī)律，是由于香港居民樓的布局造成的，包括它特殊的，對于樓房天井的設(shè)計要求，在我的講演中也可以理解在這種布局下風(fēng)與結(jié)構(gòu)相互作用在更多的地方是驅(qū)散空氣向上流動的，也就是可能帶著病菌向上遷移。

澎湃新聞： 您對于這項研究對霧霾治理的政策方面的影響有哪些期待呢？

張宇：中國的城市化遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有結(jié)束，高人口密度的城市會繼續(xù)出現(xiàn)，這勢必造成高樓林立。而且，由于經(jīng)濟(jì)、教育等各種因素，人口在城市中也會密集而不是均勻分布。在這種情況下，建筑物布局和城市規(guī)劃應(yīng)該與當(dāng)?shù)氐淖匀粭l件，包括風(fēng)場有一個比較好的契合，在安置合理人口數(shù)量的同時，保證城市通風(fēng)，甚至可以通過合理的布局加強(qiáng)城市的局部通風(fēng)。

當(dāng)有污染物、傳染性病菌，或者強(qiáng)過敏原出現(xiàn)的時候，良好的城市通風(fēng)能夠最大限度地降低這些自然或人為的空氣污染對居民健康的不利影響，這是有科學(xué)依據(jù)的。當(dāng)必須建立高樓樓群的時候，樓群的地理位置、樓的高度、樓與樓之間的間距，開窗的相對角度都可以針對城市通風(fēng)制定一些標(biāo)準(zhǔn)，有利于未來城市居民的健康。

澎湃新聞：類似的研究在其他地區(qū)進(jìn)行過嗎？有在實踐層面實施過嗎？取得了哪些效果呢？

張宇：目前只是處于研究階段，但是方法本身是成熟的，希望研究的結(jié)果能夠帶來城市規(guī)劃和建筑物布局方面的積極影響，并為建立相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)提供科學(xué)的證據(jù)。