Cây xanh, mặt nước và môi trường đô thị thời biến đổi khí hậu

Cây xanh, mặt nước trong đô thị góp phần quan trọng chống “Hiệu ứng đảo nhiệt đô thị”, là một trong các giải pháp quan trọng trong phong trào Công trình xanh (Green Building) và Đô thị xanh (Green City) đang phát triển mạnh mẽ trên thế giới gần 30 năm nay.

Bài viết của tác giả Phạm Đức Nguyên, UV Hội đồng Kiến trúc xanh, Hội KTS Việt Nam. Bài đăng trên Tạp chí Kiến trúc số 06-2018.

Một số vấn đề chung

Trước hết xin đề cập vài nghiên cứu về “Không gian xanh / Green Space”. Khái niệm này chỉ xét tới vườn cây (gardens) và công viên (parks), nơi cư dân đô thị có thể tiếp cận, vui chơi, giao tiếp. Cây xanh đường phố lúc này không được tính. Trong nhiều tài liệu không gian xanh còn được gọi là “không gian mở /open spaces”, nhưng quảng trường đô thị (squares) không được xếp vào đây. Thống kê dưới đây là tỷ lệ diện tích “Không gian xanh” (chỉ gồm vườn cây và công viên) trên diện tích toàn đô thị. Chỉ có 6 thành phố có tỷ lệ không gian xanh cao nhất từ 40% đến 54%, trong đó Moscow đứng đầu với 54%.

Một chỉ tiêu khác cũng rất được quan tâm, là diện tích không gian xanh tính trên đầu người dân và được đánh giá như là “một chỉ số đáng sống” (Hình 1). Tổ chức Y tế thế giới (WHO) cho rằng, xét về sức khỏe cộng đồng, mỗi thành phố tối thiểu phải có 9m2 không gian xanh cho mỗi người, tốt nhất là 10 – 15m2 . Vì vậy, có nhà nghiên cứu đánh giá Vienna với bình quân 120m2 không gian xanh cho mỗi người dân, là thành phố dễ sống nhất ở châu Âu. Theo Cục phát triển đô thị, Bộ Xây dựng, hiện nay diện tích không gian xanh ở Hà Nội là 0,9 m2/ người [6], còn nhỏ hơn 10 lần so với khuyến nghị của WHO.

BẢNG 1. TỶ LỆ DIỆN TÍCH KHÔNG GIAN XANH TRÊN DIỆN TÍCH ĐÔ THỊ
(Trong ngoặc là nguồn tài liệu và năm công bố. Nguồn: Download CSV file)

Bài viết của chúng tôi liên quan đến tất cả các loại cây trong đô thị, bao gồm vườn cây, cây công viên, thảm cỏ, cây đường phố, vỉa hè và cả cây trên mái nhà, trên mặt tòa nhà, với quan điểm “đã là cây thì phải xanh”. Nội dung phân tích ảnh hưởng của cây xanh tới cuộc sống người dân và môi trường đô thị thông qua các tác dụng vật lý, hóa học và sinh lý học.

Rừng cây – lá phổi đô thị

Quá trình đô thị hóa mạnh mẽ hiện nay làm cho dân số đô thị tăng nhanh, cùng với nó là việc xây dựng các công trình nhà cửa, giao thông, công nghiệp, hoạt động của các phương tiện giao thông, các hoạt động phục vụ cuộc sống, văn hóa, làm việc, giải trí của người dân, dẫn tới tiêu thụ nhiều năng lượng, thải ra nhiều khí CO2 và các chất khí độc hại khác, làm xấu môi trường không khí đô thị. Tác dụng quan trọng nhất của cây xanh là hấp thụ khí CO2 và cung cấp Oxy (O2) – khí thở thiết yếu của con người. Đó là quá trình “quang hợp”: Cây thu năng lượng của ánh sáng mặt trời, khí cacbonic (CO2) và lấy nước từ đất để tổng hợp thành thức ăn (cacbonhidrat). Quá trình này sẽ giải phóng Oxy. Như vậy, có thể coi cây xanh như một nhà máy hóa học, thu khí độc CO2 và cung cấp Oxy cho con người.

Một số loài cây, như tùng, bách, sồi, liễu, phong, bạch đàn,… còn có khả năng tỏa ra chất Phyntoncide, có khả năng diệt một số vi khuẩn, nấm và vi sinh vật gây bệnh [3]. Ví dụ, một ha cây tùng cối mỗi ngày đêm tỏa ra 30kg Phyntoncide, đủ để khử trùng cho một đô thị lớn. Vì vậy cây xanh đô thị, đặc biệt rừng cây đô thị được coi là “lá phổi của đô thị”.

Trong phạm vi toàn cầu, quá trình quang hợp có vai trò cực kỳ to lớn. Mỗi năm thực vật màu xanh đã đồng hóa 170 tỷ tấn CO2, phân ly 130 tỷ tấn nước và giải phóng 115 tỷ tấn Oxy. Người ta tính rằng, nếu không có quang hợp, chỉ riêng sự đốt cháy than, dầu sẽ làm tăng hàm lượng CO2 lên gấp vài chục lần, hủy diệt các loài sinh vật hiếu khí và tăng nhanh quá trình Biến đổi khí hậu.

Nghiên cứu của Đại học Kiến trúc quốc gia Thành công (Đài Loan) cho thấy, 1m2 nhà cửa phát thải 300kg CO2 mỗi năm, vậy một nhà ở chiều cao trung bình diện tích 116m2 sẽ phát thải khoảng 34.000kg CO2, tương đương lượng CO2 hấp thụ để quang hợp của một cây cổ thụ trong 40 năm [1]. Tính đơn giản, để hấp thụ hết CO2 hàng năm, mỗi ngôi nhà cần có tương ứng 40 cây cổ thụ. Như vậy mỗi đô thị 500.000 dân cần trồng 5 triệu cây (ứng với 40 cây cho 1 hộ dân, 4 người), tương ứng cần 5000 ha đất cây xanh (với diện tích 10m2 mỗi cây) [8]. Con số này quá lớn, khó có đô thị nào đáp ứng được.

Các nhà nghiên cứu ở Anh cho rằng, cây xanh của toàn nước Anh không hấp thụ hết CO2 chỉ riêng của một thành phố London. Vì lẽ đó, các đô thị rất cần có các rừng cây – các vành đai xanh – để làm “lá phổi” cho người dân đô thị. Hình 2 là cây xanh một phần thành phố Caracas, thủ đô Venezuela.

Vì các đô thị không còn đủ diện tích cho rừng cây, nên đã nẩy sinh ý tưởng “Tháp CO2” . Tác giả dự án cho rằng: “Tháp CO2 là một trong những giải pháp lý tưởng để cây có thể xuất hiện ở những khu vực mà từ trước tới nay chúng ta không thể trồng, như nhà máy, đường cao tốc hoặc khu dân cư đông đúc”.

Công viên – nơi vui chơi, giao tiếp, vận động sức khỏe và đón khách tham quan

Công viên không chỉ là cây xanh, mặt nước, mà còn là một cảnh quan đô thị đặc sắc và nhiều trò chơi tăng cường sức khỏe và niềm vui. Hai lứa tuổi yêu thích và sử dụng công viên nhiều nhất là trẻ em và người cao tuổi. Ngày nay chúng ta còn thấy rõ vai trò của các công viên không chỉ đối với cư dân các đô thị, mà còn là điểm đến ưa thích của khách du lịch. Khu vườn trước Cung điện Versailles, Paris và Công viên trên vịnh Marina (Gardens by the Bay) của Singapore, được coi là biểu tượng của Đảo quốc sư tử (diện tích 101 hecta với ba khu vườn lớn). Chính vì lẽ đó, Công viên được đánh giá rất cao trong không gian xanh đô thị, như đã viết ở phần đầu bài báo.

Vườn cây – cải thiện vi khí hậu nhà ở

Vườn cây quanh nhà có thể làm giảm nhiệt độ không khí 2 – 40C chủ yếu nhờ tác dụng che bóng và bay hơi nước. Do cây xanh hạ thấp nhiệt độ không khí bên ngoài, nên không khí mát từ vườn cây có áp lực cao hơn sẽ tràn vào nhà. Vì lý do này các nhà nghiên cứu kết luận rằng, các vườn cây nhỏ phân bố đều đặn có tác dụng cải thiện vi khí hậu trong nhà hơn các công viên lớn [4].

Bên cạnh tác dụng giảm nhiệt độ không khí, cây xanh cũng làm tăng độ ẩm của môi trường xung quanh. Một cây ở khí hậu khô có thể tiết ra 380 lít nước mỗi ngày, góp phần nâng cao độ ẩm và hạ thấp nhiệt độ. Vì vậy, trong vùng có thời tiết nóng khô (như miền Trung Việt Nam) cần đặc biệt quan tâm giải pháp này.

Cây trên đường phố – giảm nhiệt độ mặt đường, cho bóng mát và giảm bụi

Các nhà nghiên cứu đều thừa nhận, vai trò che nắng của cây xanh đường phố vùng nhiệt đới rất quan trọng. Trực xạ mặt trời (khi trời nắng) ở nước ta có giá trị rất lớn, nhiều giờ buổi trưa có thể đạt 1000 – 1100 W/m2 [8]. Mặt đường thường có hệ số hấp thụ bức xạ cao làm tăng đáng kể nhiệt độ bề mặt. Tháng 6/2015, Bộ môn Kiến trúc môi trường, ĐH Xây dựng đã tiến hành đo nhiệt độ mặt đường Hà Nội và cho thấy: Nhiệt độ bề mặt đường bị nắng chiếu cao hơn mặt đường dưới bóng cây khoảng 10 – 150C. Trong bốn tuyến phố được khảo sát thì đường Nguyễn Chí Thanh luôn có giá trị nhiệt độ bề mặt đường là cao nhất, lúc 15h, đạt 60,50C, trong khi nhiệt độ không khí 38 – 390C [7]. Không khí tiếp xúc mặt đường sẽ nóng lên theo và phả vào mặt người đi trên đường, gây cảm giác “bỏng rát” là vì vậy.

Cây đường phố có khả năng giảm bụi. Bụi do xe cộ qua lại bay lên, bám lên lá cây, sẽ được cơn mưa giũ sạch. Nghiên cứu tại ĐH Tổng hợp Guilan, Iran tính rằng, 200 cây xanh có thể lấy được 68 tấn bụi miễn phí sau mỗi trận mưa [3]. Cây đường phố không có tác dụng chống tiếng ồn. Dải cây chống tiếng ồn phải được trồng theo kỹ thuật riêng.

Hồ nước, sông trong đô thị – cảnh quan quý và cải thiện môi trường khí hậu

Mặt nước các ao, hồ trong đô thị ngoài giá trị cảnh quan, còn được coi là “hồ điều hòa” góp phần giảm úng lụt sau những trận mưa lớn vùng nhiệt đới. Sự hấp thụ nhiệt và bay hơi nước từ các mặt hồ góp phần giảm tác dụng nhiệt của bức xạ mặt trời, đặc biệt có tác dụng chống nóng hiệu quả trong thời tiết gió tây khô nóng ở miền trung Việt Nam, nếu kết hợp thêm phun nước tạo sương trên mặt hồ.

Các con sông trong đô thị đưa không khí tươi mát, trong lành vào sâu trong đô thị, đồng thời cung cấp nguồn nước cho thực vật và thoát nước hiệu quả sau các trận mưa lớn. Bên cạnh đó, sông đô thị luôn luôn được coi là vốn quý về cảnh quan, tạo cảnh đẹp ven sông và điểm ngắm đô thị độc đáo dọc theo sông.

Chúng tôi thấy tiếc cho sông Hàn Đà Nẵng rất đẹp, nhưng đường ven sông chưa có nhiều các công trình công cộng có thẩm mỹ xứng tầm để có một điểm nhấn đẹp kiến trúc, thay vì mới tạo được những khu vườn và đường đi dạo ven sông cho sức khỏe.

Mái xanh, mặt đứng xanh – Gắn kết kiến trúc với thiên nhiên, tăng không gian xanh

– “Mái xanh” (Green Roof) – Công nghệ trồng cây trên mái nhà, sân, hiên nhà nổi tiếng trong kiến trúc từ 3000 năm trước Công nguyên với những “Vườn treo Babylon” đã được phát triển mạnh trở lại tại nhiều nước trên thế giới trong mấy thập niên gần đây khi công trình xây dựng chiếm quá nhiều đất đô thị. Hình 8: Bên cạnh mái xanh Đại học Công nghệ thông tin Nanyang Singapore, là Tòa nhà Acros Fukuoka, Nhật Bản có 35.000 cây trồng trên 15 bậc vườn, giảm được 100C trong mùa hè. Khu nhà ở Habita 67, Canada, mỗi căn hộ 2 tầng có một sân xanh; còn khu nhà ở, Interlacs, Singapore cứ mỗi “xóm” trong 6 tầng nhà có một sân xanh chung. Mái xanh thay cho mái bê tông, giảm hấp thụ nhiệt mặt trời, giảm nhiệt độ không khí vùng xây dựng, tăng chất lượng môi trường không khí, tăng giao tiếp cộng đồng và tăng thẩm mỹ công trình nhờ gắn kết với thiên nhiên.

– Mặt đứng xanh hay còn gọi cảnh quan chiều đứng (Vertical landscaping) là phát triển tiếp theo của mái xanh cũng đem lại hiệu quả tương tự.

Bên cạnh phong trào tự phát trồng cây, rau, hoa, quả trên mái rất đáng khuyến khích ở nước ta những năm gần đây, các ý tưởng táo bạo, nghiêm túc về “trang trại chiều đứng / vertical farm” cũng bắt đầu xuất hiện trong thiết kế kiến trúc thế giới. Tác giả dự án trang trại đứng (Hình 10) cho rằng 1 ha trong nhà hiệu quả hơn 4-6 ha ngoài nhà. Các trang trại có thể sản xuất lương thực, trồng nhiều loại rau, quả, nuôi chim, cá quanh năm. Một trang trại như ví dụ đủ thức ăn cho 50.000 người.

Vỉa hè, bãi để xe thấm nước – giảm nhiệt độ, trả lại nước ngầm, giảm úng lụt

Thảm cỏ, vỉa hè thấm nước không chỉ làm giảm nhiệt độ bề mặt, góp phần giảm bớt hiện tượng ngập lụt sau những trận mưa lớn, trả lại nước ngầm và tạo ra môi trường khí hậu trong lành, vệ sinh. Các tác giả Iran tính rằng, một m2 cỏ cắt chiều cao 3 – 5 cm có bề mặt xanh 6 – 10 m2, còn nếu không cắt sẽ cho tới 200 m2 mặt xanh. Vì vậy 1,5m2 cỏ tự nhiên có thể cung cấp đủ Oxy cho một người [3]. Theo số liệu quan trắc ở Israel [5] các bãi đỗ xe bằng bê tông lúc nóng nhất nhiệt độ bề mặt lên tới 500C, trong khi bề mặt cỏ chỉ là 290C. Vì vậy giải pháp khuyến nghị áp dụng là các bãi đỗ xe có lớp lát hở trồng cỏ và đóng cọc tre như trường hợp trường TH Taitung – Đài Loan

Cây xanh, mặt nước đô thị thời Biến đổi khí hậu

Dioxid carbon (CO2) là một trong khí nhà kính (GHG) chủ yếu làm nóng Trái Đất do tỷ lệ chiếm trên 50% trong khí quyển. Các khí nhà kính làm nóng trái đất sẽ gây ra Biến đổi khí hậu. Năm 2010, nồng độ CO2 trong khí quyển đã đạt 390 ppm. Các nhà khoa học tính rằng, nếu nồng độ CO2 trong khí quyển đạt 450 ppm thì nhiệt độ trái đất sẽ tăng thêm 20C, và với hoạt động như hiện nay của các tập đoàn kinh tế lớn, thì khả năng này có thể xảy ra vào năm 2035 ! [8]. Theo số liệu thống kê mới công bố của Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), lượng khí nhà kính CO2 trên toàn cầu đã tăng 1,4%, lên mức kỷ lục 31,6 tỷ tấn trong năm 2012.

Các nghiên cứu về Công trình xanh trên thế giới đều thống nhất đưa ra con số tiêu thụ năng lượng của nhà cửa khoảng 50% tổng năng lượng, bao gồm từ khâu thiết kế, chế tạo vật liệu, vận chuyển, xây dựng, lắp đặt và vận hành công trình [8]. Điều này đồng nghĩa với kết luận rằng “nhà cửa là một nửa nguyên nhân gây ra Biến đổi khí hậu”.

Trong các đô thị, các bề mặt cây cỏ, ao hồ… bị chuyển đổi thành bề mặt xây dựng công trình (bê tông, gạch, ngói, đường sá, đá ốp lát, kim loại…) với đặc điểm hấp thụ nhiều nhiệt, nóng hơn so với các bề mặt tự nhiên, làm cho không khí tiếp xúc với chúng nóng theo và kết quả làm tăng nhiệt độ không khí đô thị so với vùng nông thôn.Nghiên cứu của GS Akira Hoyano, Đại học Công nghệ Tokyo (dùng phương pháp chụp ảnh nhiệt độ Tokyo từ vệ tinh) cho thấy ở đâu trong đô thị thiếu cây xanh và mặt nước, nhiệt độ không khí có thể tăng vọt thêm tới 200C và hơn nữa. Một vài vùng thiếu tán xanh, nhiệt độ thậm chí đạt tới 550C. Đôi khi về đêm, những đường phố bị nắng chiếu suốt ngày nhiệt độ cũng xấp xỉ 400C [2].

Kết quả là nhiệt độ các đô thị thường cao hơn vùng nông thôn khoảng 3 – 40C. Đó là “Hiệu ứng đảo nhiệt đô thị / Urban Heat-Island Effect” – đô thị giống như một hòn đảo có nhiệt độ cao.

Ứng xử thông thường của người dân với hiệu ứng đảo nhiệt là tăng cường sử dụng các biện pháp nhân tạo (quạt, điều hòa không khí) để nâng cao tiện nghi vi khí hậu trong nhà. Các thiết bị này khi đó thải thêm nhiệt vào môi trường, làm nhiệt độ không khí đô thị lại tăng cao thêm, tạo ra một “vòng luẩn quẩn”, bất lợi về khí hậu. Theo thống kê của Công ty Điện Đài Loan, nhiệt độ tăng thêm 10C trong giờ cao điểm mùa hè, tiêu thụ năng lượng của điều hòa không khí tăng khoảng 6% [1].

Các bề mặt cây cối và thảm cỏ tuy hấp thụ bức xạ mặt trời lớn (khoảng 65 đến 80%), nhưng lại không nóng lên, do kết quả của quá trình quang hợp, cộng thêm hiệu quả giảm nhiệt độ không khí do bay hơi nước trên mặt lá và mặt đất xung quanh.

Hiệu quả làm mát của bề mặt phủ xanh cũng được nghiên cứu tại Montreal, Canada, [4]. Nghiên cứu này nhấn mạnh rằng trong miền khí hậu nóng – ẩm, hiệu quả che nắng có vai trò quan trọng hơn và nó có hiệu quả làm giảm năng lượng làm mát từ 15 đến 35%. Đối với mọi miền khí hậu, tổng hợp cả hiệu quả bay hơi và che nắng, nghiên cứu kết luận, khi tăng 25% diện tích bề mặt cây xanh có thể tiết kiệm từ 17 đến 57% năng lượng làm mát.

Tổng kết lại, các giải pháp giảm Hiệu ứng đảo nhiệt đô thị là:

  • Thay các bề mặt không thấm nước (vỉa hè, sân, bãi xe…) bằng các bề mặt thấm nước (thảm cỏ, vườn cây xanh, gạch lát rỗng, …)
  • Mái xanh, sân xanh, hiên xanh che phủ mặt bê tông, kim loại;
  • Cây xanh trên mặt đứng công trình;
  • Tạo nhiều vườn cây, công viên, ao hồ, rừng cây trong đô thị.

Thay lời kết

Cây xanh, mặt nước trong đô thị góp phần quan trọng chống “Hiệu ứng đảo nhiệt đô thị”, là một trong các giải pháp quan trọng trong phong trào Công trình xanh (Green Building) và Đô thị xanh (Green City) đang phát triển mạnh mẽ trên thế giới gần 30 năm nay. Tại Hội nghị thượng đỉnh COP 21 Paris, 12/2015 các nhà lãnh đạo thế giới lần đầu tiên công nhận “Công trình xanh phải và sẽ là một phần giải pháp cho Biến đổi khí hậu / Green Buildings must and will be part of the solution to climate change”.

——————————

Tài liệu tham khảo:

1. Architectur & Building Research Institute Ministry of Interior, Taiwan. Good to be Green. Green Building Promotion Policy in Taiwan. 2006.
2. Anna Ray – Jones ( Edited ). Sustainnable Architecture in Japan. The Green Buildings of Nikken Sekkei. 2000. Wiley- Academy.
3. Amir Reza Karimi Azeri, and … University of Guilan, Iran. The effect of green space on cities with health and efficiency approach. 06-2015.
4. G.Z. Brown & Mark DeKay. Sun, Wind & Light. Architectural Design Strategies. 2nd Edition. John Wiley & Sons, Inc. 2001.
5. Baruch Givoni. Climate Considerations in Building and Urban Design. Van Nosfrand Reinhold. 1998.
6. Cục Phát triển đô thị. Bộ Xây dựng. Quy hoạch chung thủ đô Hà Nội đến năm 2030 và tầm nhìn đến năm 2050 (Tập 1).
7. Bộ môn Kiến trúc môi trường, Khoa Kiến trúc và Quy hoạch, Đại học Xây dựng. “Cây xanh và môi trường sinh thái ở Hà Nội” . Báo cáo Hội thảo khoa học trương Đại học xây dựng, 11- 2016.
8. Phạm Đức Nguyên. Phát triển kiến trúc bền vững, kiến trúc xanh ở Việt Nam. NXB Trí thức. Xuất bản lần 3, 2017.

Theo TẠP CHÍ KIẾN TRÚC

Tags: , ,