沈清基：城市建设材料选择与生态效应

导读

2026年8月15日，是第四个全国生态日。四年前的今天，全国生态日首次设立，开启了全民参与生态文明建设的新篇章。四年来，"绿水青山就是金山银山"的理念深入人心，美丽中国建设扎实推进，生态优先、绿色发展的道路越走越宽广。从顶层设计到基层实践，从理念倡导到制度创新，生态文明建设的规划蓝图正一步步转化为我国城乡大地的生动实景。

当前，"十五五"规划编制工作全面启动，美丽中国建设进入关键攻坚期。值此全国生态日之际，中国城市规划学会城市生态规划专业委员会积极响应中国城市规划学会《关于征集并推荐优质规划科普作品的通知》（中规学函〔2026〕14号）要求，延续生态委传统，精心组织开展全国生态日笔谈活动，以笔为媒、以文会友，共话绿水青山，共绘价值蓝图，做生态文明理念的积极传播者和模范践行者，为美丽中国建设贡献规划人的智慧与力量。

作者| 沈清基 中国城市规划学会城市生态规划专业委员会顾问委员，同济大学建筑与城市规划学院教授

从严格意义上而言，城市是由巨量的、类型各异的材料堆砌而成的，城市中每一种材料的品类、理化性质、色彩、透光性、透气性等，都在产生各自的生态效应，并最终汇集成城市的“生态效应账本”。

城市材料的“生态效应账本”包含两方面的核心内容：

其一，是材料的成本账，即材料从使用到报废全生命周期的资源消耗、碳排放与环境污染（负向的生态效应）；

其二，是材料的收益账，即材料被使用后，对城市微气候、水文循环、空气质量、生物多样性等产生的积极影响和作用（积极的生态效应）。

城市材料的生态效应具有长期性、全域性、隐蔽性特征，一次材料选择往往决定了城市较长期的生态效应走向和强度，有必要予以充分的重视。

不久前结束的2026美加墨世界杯，FIFA规定所有比赛上下半场强制3分钟补水暂停，这是应对高温赛区足球场比赛而首次施行的保护运动员的规则。而在2022年卡塔尔世界杯，补水暂停属于触发制（只有温度达到高温阈值裁判才可启用）。卡塔尔世界杯所有比赛均未启用补水暂停其原因一是绝大多数比赛均在封闭空调场馆进行，场内恒温24℃左右，是足球比赛最适宜的温度；二是卡塔尔世界杯足球场顶部及外膜均采用高性能浅色PTFE材料，可反射80%—88%的太阳光，仅吸收12%—20%的热量。另，美国劳伦斯伯克利国家实验室于1997年完成的“凉爽社区”洛杉矶全域改造计算机情景模拟表明：如洛杉矶推行植树、高反照率浅色屋顶与凉爽路面改造，预估夏季城市气温可下降5°F（约2.8℃），每年节约空调支出约1.5亿美元，区域光化学烟雾下降10%。以上两例均说明了建筑材料的理化性能和色彩对节能与气候优化所具有的重要影响作用。

大多数情况下，需要同时考虑建筑材料所具有的正向与负向生态效应。

如用于建筑墙体的烧结页岩多孔/实心砖，一方面具有如下的积极效应：无需占用耕地表层黏土，有效替代黏土砖、保护农田资源；导热系数更低，降低建筑采暖、制冷能耗；废弃块材可破碎制备再生骨料，减少石料开采。另一方面也具有如下的负面效应：页岩矿山开采时扰动山体植被，易引发水土流失；典型工况生命周期碳排放292 kgCO₂e/m³；实心型号不透水，无法用于海绵城市透水铺装。

又如用于建筑普通外窗、采光顶棚、围护用的普通浮法透明玻璃（白玻），一方面具有如下的积极效应，包括：化学稳定性极强，服役寿命≥30年；高透光性减少日间人工照明耗电；每掺加10%废玻璃熟料，生产能耗降3%、碳排放降3.6%。另一方面也具有如下的负面效应，包括：1500℃高温熔制，吨玻璃碳排放550-700kgCO₂e；高反射白玻可使街道平均辐射温度提升3-6℃，诱发城市光污染、加剧热岛效应；单层玻璃隔热差，大幅增加建筑空调能耗；废玻璃填埋无法自然降解。

再如用于写字楼幕墙、商品住宅节能外窗、公共建筑围护的Low-E中空节能玻璃，一方面具有如下的积极效应，包括：阻隔红外热辐射，相较单层白玻建筑采暖制冷能耗降低25%-40%；低反射型号可有效规避光污染，适配城市核心区建筑使用。另一方面也具有如下的负面效应，包括：基底浮法玻璃固有高碳排、高能耗问题依然存在；金属镀膜增加回收分选难度；中空胶老化后整体报废，构件修复率极低。

为最大限度地发挥材料的积极生态效应，很多情况下需要基于科学实验，对不同的材料予以合适的组合配比，从而在有效保证工程建设安全的基础上减少碳排放。如，夏欣（2022）的研究指出，土石坝是云南溪洛渡水电站生命周期实现低碳建设效果最为显著的方式；适量掺用粉煤灰于水泥之中可以实现水电站低碳建设。以溪洛渡水电站为例，生命周期内掺用粉煤灰，碳排放可由56.31万t减少至4.07万t，其生命周期碳排放可减少4.75%。

总之，在城市生态建设中，致力于建设材料科学选择和配比以持续地产出正向生态效应，是值得始终重视的研究及实践议题。