环境生态学的定义PPT

这是一个关于环境生态学的定义PPT，主要介绍环境及其结构，环境要素及属性，环境的功能与特性 ，环境问题等内容。环境生态学 建筑与景观设计学院:卜颖辉 主要参考书目： 1．尚玉昌 著《生态学概论》，北京大学出版社2003-2。 2．同济大学 编《城市环境保护》，中国建筑工业出版社。 3．毛文永 编《生态环境影响评价概论》，中国环境科学出版社 1998-5。 4．周曦 编《生态设计新论》，东南大学出版社 2003-6。 5．《环境生态学》化学工业出版社 2003-8。其他与生态学相关书目，特别须关注关于生态建筑的书目。第一章 环境概论第一节 环境及其结构一.环境的概念 环境的本义是指周围的境况。 《中华人民共和国环境保护法》：“本法所称环境，指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，（是围绕人类展开的一个概念）包括大气，水，海洋，土地，矿藏，森林，草原，野生动物，自然遗迹，人文遗迹，自然保护区，风景名胜区，城市和乡村等。” 二.环境构成 环境包括自然环境和人工环境。 自然环境是人类出现之前就出现的，是人类目前赖以生存的自然条件和自然资源的总称。是直接或间接影响到人类的一切自然形成的物质，能量和自然现象的总体。 人工环境从狭义上来讲是指人类根据生产，生活，科研，文化，医疗等需要而创造的环境空间，如人工气候室，无尘车间，温室，密封舱，各种建筑，人工园林等。从广义上则是指由于人类活动而形成的环境要素，包括由于人工形成的物质，能量和精神产品以及由人类活动过程中所形成的人与人之间的关系，后者也称之为社会环境。（包含了物质，精神以及社会关系3个层面）我们现在研究的环境是围绕着人类活动而展开的，在时间上随人类社会的发展而发展，在空间上随人类活动领域的扩张而扩张。环境是个系统，而这个系统又因分析的角度不同而又不同的划分方法，欢迎点击下载环境生态学的定义PPT哦。

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环境生态学 建筑与景观设计学院:卜颖辉 主要参考书目： 1．尚玉昌 著《生态学概论》，北京大学出版社2003-2。 2．同济大学 编《城市环境保护》，中国建筑工业出版社。 3．毛文永 编《生态环境影响评价概论》，中国环境科学出版社 1998-5。 4．周曦 编《生态设计新论》，东南大学出版社 2003-6。 5．《环境生态学》化学工业出版社 2003-8。其他与生态学相关书目，特别须关注关于生态建筑的书目。第一章 环境概论第一节 环境及其结构一.环境的概念 环境的本义是指周围的境况。 《中华人民共和国环境保护法》：“本法所称环境，指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，（是围绕人类展开的一个概念）包括大气，水，海洋，土地，矿藏，森林，草原，野生动物，自然遗迹，人文遗迹，自然保护区，风景名胜区，城市和乡村等。” 二.环境构成 环境包括自然环境和人工环境。 自然环境是人类出现之前就出现的，是人类目前赖以生存的自然条件和自然资源的总称。是直接或间接影响到人类的一切自然形成的物质，能量和自然现象的总体。 人工环境从狭义上来讲是指人类根据生产，生活，科研，文化，医疗等需要而创造的环境空间，如人工气候室，无尘车间，温室，密封舱，各种建筑，人工园林等。从广义上则是指由于人类活动而形成的环境要素，包括由于人工形成的物质，能量和精神产品以及由人类活动过程中所形成的人与人之间的关系，后者也称之为社会环境。（包含了物质，精神以及社会关系3个层面）我们现在研究的环境是围绕着人类活动而展开的，在时间上随人类社会的发展而发展，在空间上随人类活动领域的扩张而扩张。 环境是个系统，而这个系统又因分析的角度不同而又不同的划分方法。从人类和环境相互作用的角度，由小到大可分为:聚落环境，地理环境，地质环境和星际环境。聚落是人类聚居的地方，也是于人类活动关系最为密切，最直接的环境，他们是人工环境占优势的生存环境。它可分为院落环境，村落环境和城市环境。地理环境是指围绕人类的自然现象的总体。它具备人类生存的三大条件：有常温常压的物理条件，适当的化学条件和繁茂的生物条件。当今的地理环境概念，不仅包括自然地理环境，还包括人文地理环境，主要是指，人类的社会，文化和生产生活活动的地域组合，包括人口，民族，聚落，政治，经济、交通、军事、社会行为等许多成分。他们构成的圈层，称为人文圈。 地质环境指地理环境中除去生物圈以外的其余部分。星际环境指大气圈以外的宇宙环境空间。 第二节 环境要素及属性一.环境要素的概念环境要素，又称环境基质，是构成人类生存环境整体的各个独立的，性质不同而又服从整体衍化规律的基本物质组分。环境要素可分为自然环境要素和人工环境要素。其中自然环境要素通常指水，大气，生物，岩石，土壤等。水组成江，河，湖，海等水体，全部水体又组成水圈；大气组成大气层，整个大气层总称大气圈；生物体组成生物群落，全部生物群落构成生物圈。 这种模式正是 环境要素组成环境结构单元，环境结构单元又组成环境整体或环境系统的具体表现。 二.环境要素的基本属性 1.最差(小)因子限制率 对于环境质量而言，“整体环境的质量，不能有环境诸要素的平均状态决定，而是受环境诸要素中那个与最优状态差距最大的要素所控制。也就是说环境质量的好坏诸要素中处于“最低状态”的那个要素，而不能用其余处于良好状态的环境要素去替代，去弥补。因此，在改进环境质量时，必须对环境诸要素的优劣状态进行数值分类，遵循由查到优的顺序依次改进，使之均衡的达到最佳状态。（和木桶原理较接近） 2.等值性 各个环境要素，无论他们在规模或数量上有何不同，但只要是一个独立的要素，那么他们对于环境的限制作用并没有本质的差别，也就是说，各个环境要素对于环境质量的限制，在他们处于最差状态时，具有等值性。 3.整体性大于各个个体之和一个环境的性质，不等于组成该环境的诸要素性质简单相加之和，而是比“和”丰富的多，复杂的多。就是说，环境的整体性大于环境诸要素之和。环境诸要素相互联系，相互作用产生的整体效应，是在个体效应基础上的质的飞跃。 4.相互联系又相互依存 环境诸要素在地球演化史上的出现，又先后之别，但他们又相互联系，相互依存。从演化的意义上看，某些要素蕴育着其它要素。（岩石圈的形成为大气的出现提供了条件，岩石圈和大气圈的存在又为水圈的产生提供了条件，岩石圈，大气圈和水圈蕴育了生物圈，而生物圈又会影响岩石圈，大气圈和水圈的变化。 第三节 环境的功能与特性 一.环境的功能 环境的功能指以相对稳定的有序结构构成的环境系统为人类和其他生命体的生存发展所提供的有益用途和相应价值。 对于人类和其他生物而言，环境最基本的功能包括： 1.空间功能环境能提供供人类和其他生物栖息，生长，繁衍的场所，且这种场所是适合他们生存发展的 2.营养功能这是广义的营养，包括环境提供的人类和其他生物生长，繁衍所必须的各类的营养物质及各类资源，能源（后者主要针对人类而言） 3.调节功能主要指环境要素的自我恢复调节功能及对于其他要素的调节功能。对于人类来说，当其开发利用自然环境系统的功能时，应遵循环境形成，发展，变迁的机制，尽力保护原有的环境功能，科学合理的扩大他们的功能，进而实现人与自然的和谐，否则，环境功能就会逐渐衰竭直至消灭。 二.环境的特征（一）环境自身的特征环境系统是一个有时，空，量，序变化的复杂的动态系统和开放系统。系统内外存在着物质和能量的变化与交换。 环境外部的各种物质和能量进入系统内部，这个过程称为输入。 系统内部也对外界产生一定的作用，一些物质和能量排放到系统外部，这个过程成为输出。 在一定的空间尺度内，若系统的输出等于输出，就出现平衡，成为环境平衡或生态平衡。 系统的组成和结构越复杂，它的稳定性就越大，越容易保持平衡。因为任何一个系统，除组成成分的特征外，各组分之间还具有相互作用的机制，这种相互作用越复杂，彼此的调节能力就越强。环境的各子系统和各组成成分之间，存在着复杂的相互作用，构成一个网络结构，正是这种网络结构，使环境具有整体功能，形成整体效应，起着协调作用。 （二）环境对于干扰所具有的特征人类环境由于人类活动的作用与干扰，存在着连续不断的，巨大和高速度的物质，能量和信息的流动，因而具有不容忽视的特征： 1.整体性 人类环境的各组分之间存在着相互联系，相互制约的关系，局部地区的环境污染和坡坏，总会对其他地区造成影响和危害。所以人类生存环境和保护，从整体上看，是没有地区界限和国界的。 2.有限性 地球的空间是有限的，而且在已知的宇宙空间中是独一无二的。另外，人类的生存环境还有其自身的有限性，如环境有限，稳定性有限，容纳污染物的能力有限等。环境在未收到人类干扰的情况下，环境中化学元素，物质和能量分布的正常值，成为环境本底值。环境对于进入其内部的污染物质和污染因素，具有一定的迁移，扩散和同化，异化的能力。在人类生存和自然环境不致受到危害的前提下，环境可容纳污染物的最大负荷量，称为环境容量。环境容量的大小与其组分和结构，污染物的数量及物理和化学性质有关。污染物质和污染元素进入环境后，将引起一系列物理的，化学的和生物的变化，使环境达到自然净化。环境的这种作用称为环境自净。人类产生的污染物或污染因素进入环境的量超过环境容量或环境自净能力时，就会导致环境恶化，出现环境污染。这正说明环境有限性的特征。 3.不可逆性 人类的环境系统在其运转过程中，主要存在两个过程：能量流动和物质循环。后一过程是可逆的，但前一过程是不可逆的，环境一旦遭到破坏，利用物质循环规律，可以实现局部的恢复，但不能彻底回到原来状态，因此整个过程是不可逆的。 4.隐显性 除了事故性污染，一般污染需要一段时间才能显现。例如：一个废电池扔到环境中，需要很长时间才能对环境造成污染。 5.持续性 事实证明，环境对于其遭受的污染和破坏，具有持续反映的特征。环境污染不仅危害当代人的健康，而且可能造成世世代代的遗传隐患。 6.灾害发大性事实证明，蝴蝶效益在整个生物圈中是普遍存在的一种现象。某方面不引人注目的环境污染与破坏，经过环境的作用以后，其危害性或灾害性，无论从深度和广度上，都会明显放大。如燃烧时放出的s02，co2等气体，不仅造成局部地区空气污染，还可能造成酸沉降，破坏大片森林，使大量湖泊不宜鱼类生存，或因温室效应，是全球气温升高，冰川融化，海水上涨，淹没大量城市和农田。 第四节 环境问题一.环境问题的概念环境问题有广义和狭义两方面理解。从狭义上理解的环境问题是由于人类的生产和生活活动，使自然生态系统平衡破坏，反过来影响人类生存和发展的一切问题。从广义上理解，就是人类力和自然力引起的环境生态平衡破坏，最后直接或间接影响人类生存和发展的一切客观存在的问题都是环境问题。从引起环境问题根源讲，可将其分为第一环境问题和第二环境问题。第一环境问题 由于自然力引起的环境问题，称为第一环境问题，也成为原生环境问题。第二环境问题 人类因素引起的环境问题成为第二环境问题，也称次生环境问题。 第二环境问题一般可分为三种：一是不合理开发利用资源，超出环境承载能力，使生态环境质量恶化或自然资源枯竭的现象。二是工业“三废”大量排放到环境中，破坏了原有的生态平衡，致使环境遭受污染和破坏。三是由于上述原因造成生物资源的破坏，而导致生物多样性丰富度的下降，大量物种灭绝或处于濒危境地。生物多样性的破坏必然会导致人类的生存危机，人类对于这个问题严重性的认识还远远不够。二、环境问题的由来和发展 环境问题是随着人类生产力的发展而产生和加剧的。 1.环境问题的萌芽阶段（工业革命以前） 农业和畜牧业出现以前，人类活动以生活活动为主，以生理代谢过程于环境进行物质能量交换，基本上是利用环境，而很少有意识的改造环境。 在工业革命以前的漫长岁月里，虽已出现手工业作坊或工场，但因规模小，生产不发达，所以由此引起的环境污染问题并不突出。还处于萌芽阶段。 2.环境问题的发展恶化阶段（工业革命至20世纪50年代前） 随着生产力的发展，在18世纪60年代至19世纪中叶，蒸汽机的发明与广泛应用，给社会带来了前所未有的巨大生产力，生产发展史上出现了一次伟大的革命-----工业革命，人类大规模的改变了环境的组成和机构，进而改变了环境的物质循环系统，带来了新的环境问题。工业生产把大量深埋地下的矿物资源开采出来，加工利用投入环境中，“三废”是生物和人类所不熟悉的，难以降解，同化和忍受。 3.环境问题的第一次高潮（20世纪50—60年代） 环境问题的第一次高潮出现在20世纪50—60年代，当时环境问题突出。 4.环境问题的第二次高潮（80年代以后）第二次高潮是伴随着环境污染和大范围生态破坏，尤其是1984年由英国科学家发现，1985年美国科学家证实在南极上空出现的“臭氧”空洞，导致了环境问题的第二次高潮。人类共同关心的影响范围大和危害严重的环境问题有3类: 一是全球性的大气污染，温室效应，臭氧层破坏和酸雨等；二是大面积生态破坏，如大面积森林被毁，草场退化，土壤侵蚀和沙漠化；三是突发性的严重污染事件。这些全球性的大范围环境污染问题严重威胁着人类的生存和发展，无论是公众还是政府，也不论是发达国家还是发展中国家，都对此表现出不安。 5.环境问题发生了质变 通过对两次高潮的对比，可以看出环境问题已经由量变转换为质变，已由局部问题转变为全人类共同关心的世界问题。 三.当前面临的主要环境问题 1.人口问题 人口的急剧增长是当今环境的首要问题。 随着人口的增长，生产规模的扩大，一方面所需的资源要急剧增大；另一方面在任何生产中都会有废弃物排出，使环境污染加重。另外人们生活水平越高对土地的占用越大。地球上的资源具有有限性，即使是可再生资源，在一定时间的可供应量也是有限的，所以地球上能承载的人口也是有限的。如果人口急剧增加，超过了地球环境的合理承载力，则必然会造成生态破坏和环境污染。 2.资源问题 现在随着全球人口的增长和经济的发展，对资源的需求与日俱增，人类正面临着某些资源短缺或耗竭的严重挑战。全球资源匮乏和危机主要表现在：（1）土地资源减少 （2）森林资源锐减（3）淡水资源危机 3.大气环境污染 大气环境污染作为全球性的重要环境问题，主要指广泛的大气污染造成的臭氧层破坏，酸沉降，有毒有害化学物质的危害和温室气体过量排放造成的全球气候变化。（1）臭氧层破坏 （2）温室效应及全球变暖 （3）酸降危害加剧 4.海洋环境污染 虽然整个海洋的自净能力是相当强大的，但对于局部区域来说，去直接影响到当地海洋环境和该区域生物，甚至有时是致命性的。 5.固体废料和有毒化学品污染 （1）固体废料：工业固体废弃物，生物垃圾和污水渣等。具有毒性，腐蚀性，反应性和放射性的废弃物，称为危险废料。 （2）有毒化学品污染 包括工业化学品污染，汽车尾气，农药化肥，香烟烟雾等。 6.生态系统简化 生物多样性是维护自然生态平衡和人类赖以生存的生态基础。生物多样性包括遗传多样性，物种多样性和生态多样性。由于人类活动，森林大量砍伐，草原开垦，湿地干涸，使生物多样性遭到巨大破坏。近年来，由于环境污染，天然林和湿地的破坏，生物物种灭绝加剧，每天约有50—100种物种灭绝，生态系统趋于简化。第五节 中国的环境问题一.地理因素分析土地面积居世界第三位，多山，山地面积占65%，沙漠戈壁面积广大，可耕地面积较小。山区地势高，重力梯度大，植被破坏使水土流失严重，尤其在我国三级阶梯的第二级阶梯上，处于干湿交替生态脆弱带最为严重的是黄土高原，长江流域因森林砍伐严重仅次之。 二.资源相对贫乏，分布不均 1.水资源 总量缺乏，分布不均。 2.土地，耕地资源 人均耕地面积0.777公顷，相当于世界人均水平的1/3； 3.森林资源 我国森林面积约1.3亿公顷，占世界森林面积的3%---4%；森林覆盖率13.9%，明显低于世界森林覆盖率26.0%的水平。我国人均占有森林面积0.11公顷，只有世界人均水平的11.3%；且现有森林资源分布不均，主要分布在东北和西南。 4.草原资源 我国拥有各类草地3.9亿公顷，约占国土面积的40%，但人均0.33公顷，约为世界人均草地面积的1/2。且由于开垦和长期超载放牧，大量草地正退化，沙化和沙漠化。 三.生态环境问题 森林锐减，草原退化，水土流失，土壤沙化和耕地减少，生态失衡，灾害频繁，环境污染严重第六节 可持续发展一．可持续发展的提出 1972年6月5日在斯德哥尔摩召开“人类环境会议”，会议通过了《人类环境宣言》，发表了《只有一个地球的》的研究报告。这是世界各国第一次认真讨论发展与环境问题，人类对此有了深刻认识，但没有找到解决问题的途径。1982年在内罗毕再次召开环境会议，经过十年，虽然局部地区环境污染状况有所改善，但全球整体情况仍在恶化。终于导致环境问题的第二次高潮的到来。全球展开了一场关于“停止增长还是继续发展’的争论。1983年“世界环境与发展委员会”（WCED）成立，经过系统调查和分析，于1987年发表了《我们共同的未来》的研究报告。提出了可持续发展的基本纲领，指出：要解决人类面临的各种危机，只有改变传统的发展方式，实施可持续发展战略，才是积极的出路。 1992年6月，联合国环境与发展大会（UNCED）在巴西里约热内卢召开。本次大会把可持续发展战略列为全球发展战略。 二．可持续发展的定义 《我们共同的未来》中提出可持续发展应是既满足当代人的需求，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。 这个定义的内涵有两点： 1.人类坚持以与自然相和谐的方式追求健康而富有生产成果的生活，这是人类的基本权利，但不应以耗竭资源，污染环境，破坏生态的方式求得发展。 2.当代人在创造和追求今世的发展与消费时，应同时承认和努力做到使自己的机会和后代人的机会向平等。绝不能剥夺和破坏后代人合理享有同等发展和消费的权利。 三．可持续发展理论概要 1.发展是可持续发展的前提 人类在不超越环境承载力的条件下发展经济，是经济与环境的协调发展。 2.全人类共同努力是实现可持续发展的关键 环境问题是一个全球性的问题，要实现全球的可持续性发展需要全球人类的共同努力。 3.公平性是可持续发展的尺度 发展不能以牺牲别人的利益为代价。1.当代人之间的公平：把消除贫困作为可持续发展过程中特别优先考虑的问题2.代际之间的公平 ：当代人的发展不能以牺牲后代人公平发展的权利为代价。3.公平分配有限资源：各国拥有开发本国自然资源的权利，但同时负有不滥用资源和不因自身的活动而危害其他地区环境的义务。 4.全社会广泛参与是可持续发展实现的保证 5.生态文明是可持续发展的精髓 农业文明满足了人的生存需求，工业文明满足了人的物质需求，而生态文明将使人类生活在安全，美好的环境中。追求人与自然的和谐是最高层次的文明。 6.可持续发展的实施以适宜的法律体系为条件 四．可持续发展战略的总体要求 1.人类应以人与自然相和谐的方式去发展 2.要把环境与发展视为一个相容而又不可分离的整体，制定出社会，经济可持续发展的政策和法规 3.发展科学技术，改革生产方式和能源结构 4.以不损害环境为前提，控制适度的消费规模和工业发展规模 5.从环境与发展最佳相容性出发，确定管理目标的优先次序 6.加强对资源的保护和科学的管理 7.开展绿色文明和生态文化第二章 生态学基础第一节 概述一.生态学概念 生态学（ecology）一词由德国生物学家赫克尔于1869年首次提出，并于1886年创立了生态学这门学科。赫克尔把生态学定义为：研究有机体和环境之间相互关系的科学。对生态学的简明表述为：生态学是研究生物之间，生物与环境之间相互关系及其作用机理的科学。 二.生态学的发展 第一阶段：从古代到19世纪，是生态学的初创阶段。人们通过对简单朴素的生态学思想，观察的积累和研究，于19世纪创立了生态学第二阶段：20世纪前半叶的生态学是生态学的形成阶段，这一时期形成了生态学的基础理论和方法，并在许多方面有了发展。1935年英国生态学家泰思利提出生态系统的概念，把生物和环境之间关系的研究全面的高度的概括起来，标志着生态学的发展进入了一个新的阶段。他认为：只有我们从根本上认识到有机体不能与它们的环境分开，而与它们的环境形成一个系统，它们才会引起我们的重视。这一时期的生态学还是隶属于生物学的一个分支学科。第三阶段：20世纪后半叶的生态学是生态学的发展阶段。第二节 生物生存环境-----生物圈一.生物圈的概念 生物圈这一概念是由奥地利地质学家休斯于1875年首次提出，20世纪20年代前苏联生物地球化学家维尔纳茨基发现生物活动对地表化学物质的迁移和富集有重大影响，提出了生物圈的学说。我们把地球表面生物赖以生存的部分称为生物圈（biophere）。 二.生物圈的组成 生物圈由大气圈，水圈和岩石土壤圈组成。 1.大气圈 大气圈按气体物质的组成比例，可分为匀质层和非匀质层。匀质层：从地表向上大约80—85km的高度，大气的化学组成按其体积成份比例基本上是一致的，称为匀质层，包括对流层，平流层和中间层。非匀质层：在地球表面上空大约85km以上的大气层为非匀质层，由4种气体层所组成，即氮原子层，氧原子层，氦原子层和氢原子层，大气密度很小，氧原子和部分氮原子在太阳紫外线辐射作用下分解为原子，并处于高度电离状态，故称为电离层。电离层能反射无线电波，在无线电通讯中有重要意义。电离层之外空气稀薄，一些高速运动的空气质点可以散逸到太空中，称为逸散层。对流层 大气最下层，下界为地表，上界在低纬度约为17----18km，中纬度10---12km，高纬度约为8---9km.由于对流层主要靠地面长波辐射增热，靠近地面受热多，故气温高，离地面较远故气温低。因而对流层在一般情况下气温随高度增加而降低，平均每升高100m气温渐低0.6摄氏度。对流层对生物影响最大，它提供生物生存所必需的碳，氢，氧，氮等元素。影响生物的一切天气现象都发生在对流层，大气污染也出现在这里。生物活动对对流层影响也很大，特别是地表2km以内，受地形，生物等因素影响更大，与人类生活关系密切。平流层：在对流层上部，有一1—2km的过渡层，称为对流层顶。对流层顶至50---55km的范围为平流层。平流层的温度随高度的增加而增加，形成一个强大的逆温层，因而气流平稳，垂直运动微弱，水气和尘埃极少，所以很少有天气现象出现。臭氧在大气中约占百万分之一，大部分集中在平流层，其浓度峰值大约出现在据地面20---25km的高度上，臭氧层能吸收太阳辐射中的大部分短波紫外线和宇宙射线，使地球上的人类和其他生物免受有害辐射，成为地球生物的“保护伞”。中间层：自平流层顶到80---85km是中间层。中间层的特点是气温随高度增加而迅速下降，其顶部温度可下降到零下83摄氏度。由于温度下高上低，空气作强烈的垂直对流运动，所以中间层由称高空对流层。热层：从中间层向上进入非均质层，在这里气温急剧上升，最高可达1100—1650摄氏度这是太阳辐射中的紫外线被该层大气的原子强烈吸收的缘故。 2.水圈： 地球上的水体包括海洋，河流，湖泊，地下水，大气水和冰，构成了地球的水圈。海洋总水量占到地球水量的97.5%。对于有机体而言，水是生命之源，水是原生质的组成成分，一切新陈代谢，生化过程都是在有机体内的水环境中进行的。水参与地表的能量转化和物质循环 。水在地表的分布呈明显的不平衡性和不对称性。海洋咸水占97%以上，淡水中几乎70%为固态的南北极冰川水，淡水湖和河流中的淡水仅占淡水总量的0.36%，地球总水量的0.0091%，可见淡水资源是非常有限的。而且地球上的水不是静止的，处于永恒的循环之中。使地球上的水量保持平衡，同时调节了气候而且净化了大气和水自身。 3.岩石土壤圈： （1）岩石圈：地球内部有内到外可分为地核，地幔，地壳三层。岩石圈指最外层的地壳。大陆地壳平均厚度35km，海洋下的地壳厚度5---8km。岩石圈是生物圈的牢固基础。岩石圈富含各种化学物质，组成原生质的元素就来源于此。而且这里是地下资源的重要储藏地点。（2）土壤圈：岩石圈表面物理风化而成的疏松层作母质，加上水和有机物质通过化学变化和生物作用，经常长时间形成的。土壤圈是自然环境中生物界于非生物界之间的一个复杂的独立的开放性物质体系，具有特殊的组成和功能。土壤主要由矿物质，有机物，水分和空气组成，是环境中物质循环和能量转化的重要环节，是岩石圈，大气圈和水圈之间的接触过渡地带。土壤本身是个具有自净功能的系统，但当污染超过土壤自净能力时，就会破坏土壤自然动态平衡。 三．生物圈的形成 生命体在生物圈的形成过程中起到了根本的作用。明显的生命出现在25—30亿年前。约在4亿年前，水生动物，植物，菌类3级生态系中的植物界开始从海洋登上陆地，生物实现了水生到陆生的飞跃，从而形成了水陆的动植菌三级生态系，生物圈就是在这个过程中形成的。早期地球上空是没有氧的还原性气体，由于绿色植物的光合作用促进了大气的演化，最终形成了现在的大气圈。土壤也是生命对地壳表层改造的产物。300多万年以前出现了人类，生物圈进入了新的发展阶段。特别是工业革命以来，人类开发自然和利用自然的规模越来越大，大量矿物质从地壳被开采出来合成为生物圈从没有过的许多人工合成材料，并被输入生物圈，影响了生物圈的正常功能和物质平衡。 四．生物圈的特征 1.地球上生物的唯一生存地2.是一个具有自我调节功能的“生物化”系统3. 圈内的生命有机体呈现种类的多样性4.生物圈的结构呈现不平衡性和不对称性5.人类具有改造生物圈的能力也应当服从自然法则，自觉维护生物圈的平衡。第三节 生态因子及其作用一．相关概念 生境指在一定时间内对生命有机体生活，生长发育，繁殖以及有机体存活量有影响的空间条件及其他条件的总合。 在生境中对生物的生命活动起作用的那些环境要素称为生态要素，也称生态因子。 在生物学中，在一定的时间范围内，占据某个特定空间的同种生命有机体的集合体，称为种群。生物群落指在一定的历史阶段，在一定的区域范围内，所有有生命部分的总合。 二．生态因子的分类 可分为：生物因子和非生物因子两类。非生物因子也称自然因子，物理，化学因子属非生物因子，如光，温度，大气，水，土壤等。生物因子包括动物，植物和微生物，即对某种生物而言的其他生物。它们通过自身的活动直接或间接影响其他生物。任何生物都在接受多个因子的综合作用，但其中总是有一个或少数几个生态因子起主导作用。人是所有生物因子中最活跃的因素。 三．生态因子的一般特征 1.综合作用：生物在一个地区生长发育，受到综合的，多因子的共同影响 2.主导因子作用:综合作用中有一个生态因子其决定性作用，称为主导因子 3.生态因子的不可替代性和补偿作用：生态因子间不可替代，但在一定的范围内可作部分补偿 4.直接作用和间接作用：有些因子虽然对生物无直接影响但可通过其他因子直接影响生物体的生长，发育和繁殖。 5.因子作用的阶段性：生命体在不同的生长发育阶段对于环境因子的需求是不同的，所以生态因子对于生物的作用又具有阶段性。 四．生态因子作用的规律 1.限制因子规律：某个因子限制了生物的生长，发育，繁殖或生存，我们称这个因子为限制因子 2.最低量（最小因子）定律：德国化学家利必西提出的作物产量不是被需要量大的营养物质所限制，而是受某些微量元素所限制。利用其考察环境时，必须注意因子间的相互作用，因为因子间在一定范围内可以互相补偿。 3.耐受性定律：美国生态学家谢尔福德提出的，他认为因子在最低量时可以成为限制因子，但如果因子过量超过生物体的耐受程度时也会成为限制因子。每种生物对一种环境因子都有一个生态上的适应范围，都有一个最适点，最低点和最高点，其最高点到最低点之间的宽度称为生态幅。在生态幅范围内，有一最适点，生物在最适点或接近最适点时才能很好生活，趋向两端时，就会被抑制，就会引起有机体的衰减或死亡，此即为耐受性定律。一种生物如果经常处于极限条件下，生存就会受到严重危害。据生态幅的幅度可将生物分为很多类型，即对该因子的窄适性类和广适性类。广适性生物具有更好的适应能力。生物体耐受性的特点（1）生物可能对一种因子的耐受性很广但对另一种因子的耐受性很广（2）在自然界中，生物不一定都在最适环境因子范围内生活 4.当一个物种的某个生态因子不是处在最适度状态时，另一些生态因子的耐受限度将会下降，例如 土壤含氮量下降时，草的耐旱能力将下降 5.繁殖期通常是个临界期。该期内的个体，种子，胚胎，幼体的耐受限度一般要狭窄的多，较适宜的环境对于它们的生存是必要的。 6.生物的耐受性是可以改变的。时间和空间的改变都可以改变生物的耐受性。在生物群落层次中，通过群落中各种不同种类的相互调节和适应作用，结成一个整体，从而产生对环境因子的补偿作用，这就是所谓的群落优势。 第四节 生态系统的基本概念及类型一.生态系统的概念生态系统一词最早由英国植物群落学家A.G.坦斯利于1935年首次提出。他根据前人和他本人对森林动态的研究，把物理学中的系统引入生态学，提出了生态系统的概念。以生态系统为中心的生态学的提出是继从个体生态学到种群生态学，从种群生态学到群落生态学的第三次飞跃。生态系统是指在一定的时间和空间内，生物和非生物成分之间，通过物质循环，能量流动和信息传递，而相互作用，相互依存所构成的统一体，是生态学的功能单位。也可以简明的概括为：生态系统=生命系统+环境条件生态系统是个十分宽泛的概念，小到含藻类的一滴水。大到整个生物圈，从结构和功能完整性角度看都可以认为是一个生态系统。 二.生态系统的组成生态系统的成分，可以概括为非生物和生物两部分。具体可以分为非生物环境，生产者，消费者与分解者四种基本成分。 1.非生物环境：一为太阳能和其他能源，水分，空气，气候和其他物理因子；二为参加物质循环的无机元素与化合物；三为有机物 2.生产者：生产者指能利用太阳能，将简单的无机物合成为复杂的有机物的自养生物。主要是绿色植物，包括水生藻类，另外还有光合细菌和化学合成细菌。生产者在生态系统里的作用是通过光合作用将太阳能转化为化学能，以简单的无机物为原料制造各种有机物，保证自然界co2和o2的平衡。是生态系统所需一切能量的基础，在生态系统中处于最重要的地位 3.消费者:消费者指直接或间接依赖并消耗生产者并获取生存能量的异养生物，主要指各种动物。它们不能直接利用太阳能制造有机物，只能间接的从植物制造的现成的有机物中获取营养和能量。又可分为初级，次级，三级，四级。。。 4.分解者：分解者又称还原者，都属于异养生物，主要 微生物细菌，真菌，放射菌，土壤原生动物和一些小型无脊椎动物等。它们具有把复杂的有机物分解还原为简单的无机物，并将其释放还原到环境中去供生产者再利用的能力。 三.生态系统的基本特征生态系统具有生物学特征，是不断发展，进化和演变的，根据其发育状况可将其分解为幼年期，成长期，成熟期等不同的发育阶段。生态系统带有明显的地域特征。生态系统具有自我代谢机能，它是开放的自律系。生态系统生态系统对外界干扰具有自我调节功能，但这种干扰超过一定限度时，会对生态系统造成破坏。 四.生态系统的结构 1.形态结构：各生态系统在结构的布局上有一致性。上层阳光充足，集中分布着绿色植物的树冠或藻类，有利于光合作用，故上层又称为绿带或光合作用层。在绿带以下为异养层或分解层，又称褐带。生态系统的分层有利于生物充分利用阳光，水分，养料和空间。形态结构的另一种表现是时间变化。长时间度量以生态系统进化为主要内容，中等时间度量以群落演替为主要内容。以月份，季节，昼夜等短时间度量的周期性变化对生态系统研究具有重要意义。 2.营养结构：生态系统之间，通过营养联系构成了生态系统的营养结构。（1）食物链：主要有牧食性食物链和腐生性食物链，他们在生态系统中往往是同时存在的。如 森林的树叶，草，池塘的藻类，当其活体被消费者取食时，他们是牧食性食物链的起点；当树叶，枯草落到地上，藻类死亡后沉入水底，很快被微生物分解，这时又成为腐生性食物链的起点。（2）食物网：在生态系统中，一种生物一般不是固定在一条食物链上，往往同时属于数条食物链，这样生态系统中的食物链相互交叉，形成复杂的网络式结构，即食物网。生态系统中的营养结构不是固定不变，而是一个动态的结构。正是通过食物链和食物网，生物与生物，生物与非生物环境才能有机的结合成一个整体。而污染物也正是通过这个系统进行扩散和富集的。 五．生态系统的类型 1.按人对生态系统的干预程度划分自然生态系统，半自然生态系统，人工生态系统 2.按空间系统空间环境性质划分陆地生态系统，淡水生态系统，海洋生态系统第五节 生态系统的基本功能生态系统的基本功能包括生物生产，能量流动，物质循环和信息传递 1.生物生产：生态系统不断运转，生物有机体在能量代谢过程中，将能量，物质重新组合，形成新的产品的过程，称为生态系统的生产。可分为初级生产和次级生产两个过程。前者是生产者把太阳能转变为化学能的过程，又称为植物性生产。后者是消费者的生命活动将初级产品转换为动物能，故称之为动物性生产。 2.能量流动（1）生态系统的能量包括动能和势能。生物与环境之间以传递和对流的形式相互传递和转化的能量是动能，包括热能和光能；通过食物链在生物之间传递和转化的能量是势能； （2）生态系统能量流动的模式 能量的转变和能量的转移，在这两个过程中伴随着能量的利用和耗散 （3）生态系统能量流动的渠道 根据生物之间的食物联系和环境特点，可以把生态系统的能量流动分为以下几种类型： 1.第一能流：生态系统中牧食性食物链传递的能量。 2.第二能流:指生态系统中腐生性食物链传递的能量。 3.第三能流：在生态系统的能量传递过程中，贮存和矿化的能量。例如煤炭 （4）生态系统能量流动特点 遵循热力学第一，第二定律。第一定律：能量守恒定律，能量不能消灭也不能凭空产生。第二定律：任何形式的能（除了热）转到另一种形式能的自发转换中，不可能100%的被利用，总有一些能量以热的形式被散耗出去，这时熵就增加了。生态系统得能流有以下特点： a.能流是变化，非线性的，具有不确定性。 b.能流的不可逆性 在生态系统中能量只有朝一个方向流动，是不可逆的。其流动方向为：太阳能---绿色植物---食草动物---食肉动物---微生物。 c.能量的耗散 能流在食物链传递的过程中每一级都伴随着能量的耗散。 d.能量利用率低 生态学中的十分之一定律：能量通过一个营养级传到下一个营养级，每经过一个营养级，能量流大约减少90%，通常只有4.5%--17%，平均10%转移到下一营养级。所以食物链不能无限增加。调查研究结果表明大多数食物链有三到四个营养级，而又五到六个营养级的食物链的比例很小。 3.物质循环 生态系统中各种营养物质经分解者分解成为可被生产者利用的形式归还环境中重复利用，周而复始的循环，这个过程叫物质循环。关于物质循环的几个概念: 1.库：某一物质在生物或非生物环境中暂存的数量。库可分为两类：贮存库：库容量大，元素在库中滞留的时间 长，流动速率小，多属非生物成分，如岩石或沉积物。 交换库或循环库：元素在生物和其环境之间进行迅速交换的较小而又非常灵活的部分。植物库，动物库，土壤库等。 2.流通率：某物质在生态系统中单位时间，单位面积内物质移动的量。 3.周转率：周转率=流通率/库中该物质的量 4.周转时间：周转率的倒数，例如CO2的周转时间约一年多一点，大气圈中N2的周转时间约100万年。 4.信息传递：在生态系统中，信息以信息流的方式进行传递。而信息流决定了能流和物流的形式。生态系统中的信息流是有来有往，双向流动的。 1.营养信息：在食物链或食物网上，通过营养传递的形式，把信息从一个种群传递到另一个种群或从一个个体传递给另一个个体。 2.物理信息 3.化学信息 4.行为信息第六节 生态平衡一.生态平衡的概念广义生态平衡指生命各个层次上，主体与环境的综合协调。狭义的生态平衡指生命系统的平衡。生态平衡是生态系统在一定时间内结构与功能的相对稳定状态，其物质与能量的输入，输出接近相等，对外来干扰下，能通过自我调节恢复到原初稳定状态，则这种状态可称为生态平衡。包括 结构上的平衡，功能上的平衡及输入和输出物质上的平衡。 二．生态平衡的因素 生态系统因有以下调节机制，才能在一定限度内维持自身的稳定。 1.结构的多样性： 结构越复杂，自我调节能力就越强 2.功能的完整性 ：生态系统的能量流动和物质循环在生物生理机能的控制下能得到合理的运转。运转越合理，自我调节能力就越强。 三．生态失衡的原因 1.自然因素:又称第一环境问题，指因自然现象或自然本身就存在的对人类和生物的有害因素。具有破坏力强和突发性大等特点。 2.人为因素：称为第二环境问题。 A物种改变引起生态失衡B环境因素改变引起生态失衡：局部和大面积的生态环境改变都可能引起生态系统内部的失调。C 信息系统的破坏引起的生态失调 主要指某些人为因素造成的生物间或生物与环境间的信息传递受阻。第三章 城市环境生态学的基本原理第一节 城市环境生态学的概念一.环境生态学 环境生态学是生态学与环境科学渗透而形成的新兴的边缘学科。 环境生态学是运用生态学理论，阐明人与环境间的相互作用及解决环境问题生态途径。是研究人为干扰下，生态系统内的变化机理，规律和对人的反效应，寻求受损生态系统恢复，重建和保护对策的科学。 二.城市环境生态学：从生态学的角度定义城市为:城市是经 人类创造性劳动而产生的，拥有更高“价值”的人类物质，精神和财富，是符合人类自身需要的社会活动的载体场所和人类进步的合理的生活方式之一，是以人类占优势的新型生态系统。城市环境生态学是以生态学的理论和方法研究城市人类活动和周围环境之间的关系的一门学科，它是环境生态学的一门分支学科。城市环境生态学以整体观点，把城市作为一个以人为中心的生态系统，在理论上着重研究其发生和发展的原因，组合分布的规律，结构和功能的关系，调节和控制的机理。第二节 城市环境生态学的基本原理一.城市生态位种群是一定区域内同种生物个体的集合。群落是在相同时间聚集在同一地段上的许多物种种群的集合。生态位是指物种在群落中，在时间，空间和营养关系方面所占的地位。适应性越大的物种占据的生态位越宽。城市生态位是一个城市给人的生存和活动所提供的生态位。反映了一个城市的性质，功能，地位，作用和其人口，环境，资源的优劣势，从而决定了它对于不同类型的经济及不同人群的吸引力。城市生态位大致可分为生产生态位和生活生态位。生产生态位就是资源，生产条件，包括了城市的经济水平和资源丰盛度。生活生态位就是环境质量。生活水平生态位，包括社会环境和自然环境。总之，城市生态位就是城市满足人类生存发展所提供的各种条件的完备程度。人类具有趋向良好生态位生理和心理本能。 二．多样性导致稳定性原理: 生态系统的结构越复杂，则其抗干扰的能力越强。三．食物链原理：在城市生态系统中，人类居于食物链的顶端，人类需要依靠其他生产者和各营养级的供应而生存；人类对于环境的坡坏最后会通过食物链的这种富集作用而归结与人类自身。四．最小因子原理：城市生态系统中处于最小量的生态因子对于其功能的发挥具最大的影响力。五．系统整体功能最优化原理： 各子系统与系统整体之间是相互牵制，相互制约的关系六．环境承载力原理：环境承载力是指某一环境在不发生对人类生存发展有害变化的前提下，在规模，强度和速度上，所能承受的人类社会作用的能力。城市生态系统向结构复杂，能量最优利用，生产力最高的方向的演化，称之为正向演替，反之，称之为逆向演替。城市活动强度小于环境承载力时，城市生态系统就有条件有可能进行正向演替。 第三节 城市及城市生态系统 一.城市的定义：从生态学角度，可把城市定义为：城市是经过人类创造性劳动加工而有更高“价值”的人类物质，精神环境和财富，是符合人类自身需要的社会活动的载体场所，是一类以人类占绝对优势的新型生态系统。 二.城市生态系统：城市生态系统是一个以人为核心的系统，它不仅包括自然生态系统得组成要素，也包括人类和社会经济等要素，因此城市生态系统是一个自然，经济与社会复合的人工生态系统。生态学的普遍规律在城市生态系统中同样适用。城市生态系统是人类生态系统发展到一定阶段的产物，是自然生态系统到农业生态系统，最后产生的城市生态系统，因此，人类生态系统可分为农村生态系统和城市生态系统两大类型。第四节 城市生态系统的组成与结构城市生态系统的组成：城市生态系统是一个以人为中心的自然，经济与社会复合的人工生态系统。组成包括 人，自然系统，经济系统和社会系统。 自然生态系统包括城市居民赖以生存的基本物质环境，如阳光，空气，淡水，森林，气候，岩石，土壤，动物，植物，微生物，矿藏，自然景观等。 经济系统涉及生产，流通和消费的各个环节，包括工业，农业，交通，运输，贸易，金融，建筑，通讯和科技等。 社会系统涉及到城市居民的物质生活和精神生活诸方面，如居住，饮食，服务，医疗，旅游等，还涉及到文化，艺术，宗教，法律等上层建筑。 二.城市生态系统的结构形式：指城市生态系统的组成要素相互连接，相互影响的方式和秩序。 1.链结构（1）食物链结构 一种是自然食物链 另外一种是人工食物链，该食物链只有一级消费者。在城市生态系统中，人类是最主要，最高级的消费者，位于食物链的顶端。（2）资源链结构 自然生态系统中所不具有的为人类满足除食物以外的消费而产生的。资源利用链由一条主链和一条副链组成。在主链中，各类资源经过加工，生产出一系列中间产品，经过深加工生产出可供直接消费的最终产品。主链从资源到最终产品的转换过程中都会产生一定量的废弃物，，这些废弃物如果加以重复，综合利用，即为资源链的副链，副链中部分有价值的废弃物返还主链，其余的被排入市区环境或广域环境。 2．生命与环境相互作用结构 城市生态系统中的生命与环境之间，环境要素之间都存在一定的相互作用的关系。其中城市人群与环境之间的关系是此种结构的主要内容。在人的干预下，城市生物物种种群单一，优势种突出，种群结构简单，空间分布也受到人为的限制。但自然生物反过来在调解生态环境和维持生态平衡方面发挥着重要的作用，影响着人类的生活。 3．空间组合结构 1.圈层式结构 以市区生命系统和环境系统为内圈，郊区环境为中心圈，区域环境为外围圈。2.镶嵌式系统 镶嵌系统有大镶嵌和小镶嵌致之分。所谓大镶嵌，是指各圈层内部的各要素按土地利用所形成的团块状功能分区的空间结构形式。如在市区或郊区，都有以单一要素为主的居住区，工业区，商业区，文化区等，各区按各自功能特点与要求，分布在不同的位置上，形成有规律的块状或条状向前结构。所谓小镶嵌，是指各功能分区内部组成要素按土地利用所形成的微观空间组合形式。如在居住区内，可由道路，居住单元，小片绿地和其他设施组成。镶嵌式结构水平的高低是衡量城市规划质量和系统功能效率的一个重要指标。 第五节 城市生态系统的特征城市生态系统是一个以人为主体，高度人工化的系统。这个系统因缺乏生产者和分解者而具有不完整性。而且这个系统是个高度开放的系统，表现在系统内的大部分能量和物质依赖外界输入，并向外界不断输出物质能量和信息。这个系统的自我调节机制能脆弱，而且由于营养结构的倒置，导致了城市生态系统的不稳定性增强，要维持系统的平衡和有序，必须由外部生态系统的物质和能量输入。但这并不表示城市生态系统就是一个简单的系统，这是因为城市生态系统包含了很多层面，是由各层次的子系统组成的。仅以人为中心就可将其分为以下几个子系统：1.生物（人） 自然环境系统。只考虑人的生物性活动，人与其生存环境气候，地形，食物，淡水，生活废弃物等构成一个子系统。2.人（经济系统）只考虑人的经济活动，由人与能源，原料，工业生产过程，交通运输，商品贸易，工业废气物等构成一个子系统。3.人（社会文化系统）只考虑人的社会活动和文化活动，由人的社会组织，政治活动，文化，教育，服务等构成。各层之间相互联系和相互影响，构成不可分割的整体。在对于物质和能量的处理能力上，城市生态系统不同于自然生态系统，不断有量的变化而且不时发生质的变化。例如对于新物种的形成，自然生态系统中要经过相当长的时间和苛刻的生态环境，而对于城市生态系统来说由于有人的参与就迅速多了。第四章 城市生态规划第一节 城市生态规划概述一.概念 城市生态规划可以认为是遵循生态学原理和城市规划原理，对城市生态系统的各项开发与建设做出科学合理的决策，从而调控城市居民与城市环境的关系。城市生态规划不同于传统的城市环境规划只考虑城市环境组成要素及其关系，也不仅仅局限于将生态学原理渗透于城市规划中，而是涉及城市规划的方方面面。致力于将生态学思想和原理渗透于城市规划的各方面，使城市规划“生态化”。城市生态规划不仅关注城市的自然生态，而且也关注城市的社会生态。不仅重视城市现今的生态关系和生态质量，还关注城市未来的生态关系和生态质量，关注城市生态系统的持续发展。 二 . 城市生态规划的目标 1.城市人类与环境的协调：主要内容有 人口的数量与结构，要与社会经济和自然环境相适应，抑制过猛地人口再增长，以减轻环境负荷；土地利用类型与强度要与区域环境条件相适应，并符合生态法则；城市人工化环境结构内部比例要协调。 2.城市与区域发展的协调： 城市生态系统与区域生态系统是息息相关，密不可分的 3.城市经济，社会，生态的可持续性发展： 城市生态规划的目的是使城市的经济，社会系统在环境承载力允许的范围内，在一定的可接受的人类生存质量的前提下得到不断的发展，并推动生态系统质量的进一步提高，最终促进城市整体意义上的可持续发展。 三．城市生态规划的内容 城市生态规划在内容上大致可以分为以下几个子系统：人口适宜容量规划，土地利用适宜度规划，环境污染防治规划，生物保护与绿化规划，资源利用与保护规划等。城市生态规划的首要内容：城市土地是城市生态环境的基本要素 ，又是人类活动的载体，它的利用方式成为城市生态结构的关键环节，同时决定了城市生态的状态和功能，因此城市土地成为联结城市人口，经济，生态环境，资源诸要素的核心。通过对城市土地利用进行生态适宜度的分析，并根据选定方案调整产业布局，以调整系统内物质流，能量流和信息流的生态效能和经济功能，达到维持城市生态平衡和经济高效的目的，因而成为城市生态规划的首要内容。城市土地生态规划包括三个层次：城市土地生态总体规划，它是对城市体系范围内全部土地的开发与利用，是战略性用地配置，主要解决跨部门，跨行业的土地生态问题。城市土地专项规划，它是为解决某个特定的土地生态问题而编制的规划，如土地污染防治规划，公园及绿化用地规划，居住区用地规划，开发区用地规划等。城市土地生态设计，它是微观的土地生态规划，是总体规划和专项规划的深入，也可以认为是土地生态详细规划，例如对住宅用地，工业用地，绿化用地等的界线范围的规划，提出人口密度，土地绿化覆盖率等控制指标。 四.城市生态规划原则 1.自然生态原则：城市的自然生态，物理组合是其赖以生存的基础，又往往是城市发展的限制因素。所以在进行城市生态规划时，首先要搞清自然本底状况，要研究城市人类活动对城市气候，生物的影响以及自然生态要素的自净能力等，提出维护自然环境基本要素再生能力和结构多样性，功能持续性的方案，依据城市发展总体目标及阶段目标，制定不同阶段的生态规划方案。 2.经济生态原则:城市的经济活动是城市生存的命脉，也是城市生态规划的物质基础。因此城市生态规划应促进经济发展，而不是抑制生产；生态规划一方面要体现经济发展的要求，另一方面要受环境生态目标的制约。从这一原则出发进行生态规划，可从城市能流研究入手，分析各部门间能流规律，对外界依赖性，时空变化趋势等，由此提出能量利用效率的途径。 3.社会生态原则：城市是人类聚集的结果，人的社会行为，价值观和文化观念直接影响城市演替与进化的方向和进程。所以在进行城市生态规划时，应以人类对生态的需求值，价值观为出发点，应树立以人为本的观点，城市生态规划应符合公众的利益和需求，应被公众所接受和支持。 4.复合生态原则：城市生态系统是自然生态系统中的一个特殊组分，城市是区域环境中的特殊部分。因此进行城市生态规划，必须把城市生态系统和区域生态系统视为一个有机整体，把城市内的各小系统视为城市生态系统内有机联系的单元。 五.城市生态规划的方法与步骤目前，国内外城市生态规划还没有统一的编制方法步骤和规范，但一些专家学者对此已作出不同程度的研究。如美国宾夕法尼亚大学学者提出的地区生态规划步骤为： 1.制定规划研究的目标2.区域生态的详细资料与生态分析3.区域的适宜度的分析与确定4.在适宜度分析的基础上选择方案5.方案的实施6.执行规划7.评价规划执行的结果，做出必要调整第二节 城市生态建设一.城市生态建设是按照生态学原理，去协调人与环境的关系，协调城市内部结构与外部环境的关系，使人类在空间的利用方式，程度，结构，功能等方面与自然生态系统相适应，为人类创造一个安全，清洁，美丽，舒适的生活环境。 二.城市生态建设的内容 涉及 资源开发，环境整治，人口，经济，社会等方面。应根据城市现有的生态问题来确定，主要有以下几个方面。 1.适宜的人口容量 一个时期某一特定区域内与物质生产与物质资源相适应的，并能产生最大社会效益的一定数量的人口。 2.适宜的土地利用 土地使人类最主要的自然资源，它具有不可移动，不可创造和不可再生的特性。在土地开发利用的过程中不仅要考虑经济合理性，还要考虑与其相关的社会效益和环境效益。 3.优化产业结构 城市合理的产业结构模式应遵循生态工艺原理演进，使其内部各组分形成综合利用资源，相互利用产品和废弃物，最终成为首尾相连的统一体。 4.建立市区和郊区复合生态系统 为了增强城市生态系统的自律和协调机制，必须对市区和郊区统一规划，统一调控，建立一个完整的复合生态系统。生态农业是郊区农业较理想的生产方式，它不但能提高农业的生产效率，还能净化和重复利用市区工业和生活废弃物，为城市提供更多的生物产品/ 5.防治城市环境污染 是城市生态建设的重要内容。重点是城市大气，水，噪声和固体污染物污染的防治和治理，在做好环境污染预测的基础上，研究选用适宜的处理方法和程序，使污染的控制能力与经济增长速度相协调。形成并维持高质量的城市生态系统，使城市得以持续发展。 6.城市生物保护 生物尤其是绿色植物在城市生态环境中担负着重要的功能，城市绿化程度以及人均绿化面积是表征城市生态建设水平的重要指标。城市生物保护应制定科学合理的规划，包括城市绿地系统规划，森林公园，自然保护区规划，珍稀及濒危动植物保护规划等。 7.提高资源利用率 是改善城区乃至区域环境质量的重要措施，应贯穿于资源开发，生产等各个环节，主要体现在水资源，能源和再生资源的利用和保护等方面。 三.生态城市 1.生态城市概念 生态城市是一个全新概念。是一个经济发达，社会繁荣，生态保护三者保持高度和谐，技术与自然达到充分融合，城乡环境清洁优美而且舒适，有利于提高生产力和城市文明程度，有利于持续发展的人工复合系统。 2.生态城市衡量标准 （1）高效率的物质转换系统 再从自然物质---〉经济物质----〉废弃物的转换过程中，必须是自然物质投入少，经济物质产出多，废弃物排泄少。这就要求一个合理的产业结构。一些学者认为比较合理的结构应为第三产业的比重在70%以上，第三产业除了发展贸易，金融保险业以外，还应大力发展信息产业。第二产业要通过发展高新技术来推动物质的有效转换和能量的多层次利用及无污染工艺，在第二产业中，高新技术产业的比重应超过30%/第一产业则应以绿色产品和绿色产业为开发重点，并逐步使第一产业向工厂化，观光化发展。（2）高效的流通系统 包括 物流，能流，信息流，价值流和人口流的流动。包括交通系统；物资能源供给系统；数字化，智能化的信息传递系统；布局合理，服务良好的商业，金融服务系统；先进有效的污水，废气，废物处理排放系统。（3）高质量的环境状况 对于城市生产和生活造成的大气污染，水污染，噪声污染和各种废弃物，都能予以有效防治和及时处理，使各项环境指标均能达到国际城市的最高标准。（4）完善的城市绿化系统 联合国有关组织规定，生态城市的绿地覆盖率应达到50%，居民人均绿地面积90平米，居住区内人均绿地面积28平米。城市绿地系统应是一个多功能，立体化的绿化系统。它由大地绿化，道路绿化，庭院绿化和建筑绿化等构成，点线面相结合，高低错落，在更大程度上发挥绿地调节城市气候，净化空气，美化城市景观和提供娱乐，休闲场所的功效。（5）良好的人文环境 生态城市应具有发达的，完善的教育体系和较高的人口素质，作为基础条件之一，成年人受教育程度都应在高中以上，其中受过高等教育的人数应占40%---50%以上。而且要有良好的社会风气，安定和谐的社会秩序，丰富多彩的精神生活和良好的医疗服务，完善的社会福利保障系统。人们具有较高的公共道德标准和生态环境意识，并以此来规范自己的行为。（6）高效率的管理 通过完善的体系结构形成对资源利用，人口控制，社会服务，城市建设，环境保护和治安防灾实施高效的管理。 第五章 城市环境概要第一节 城市环境的组成及特点一．城市环境基本概念 城市环境是指影响城市人类活动的各种自然和人工的外部条件。狭义的城市环境主要是指物理环境和生物环境。广义的城市环境除了物质环境外还包括社会环境，经济环境和美学环境。 二．城市环境的组成 1.城市物理环境 包括城市自然环境和城市人工环境 自然环境包括：太阳辐射，大气，土地，地质，地形，水文，气候，植物，动物，微生物等。城市人工环境包括 房屋，道路，管线 ，基础设施 ，废弃物，噪声等。 2.城市社会环境 能够体现城市这一区域在满足人类的城市各种活动方面所提供的条件和社会结构的完整性，包括人口分布与结构，社会服务，文化娱乐，社会组织。 3.城市经济环境 是城市生产功能的集中体现，反映了城市发展的条件和潜能，包括物质资源，经济基础，科技水平，市场，就业，收入水平，金融及投资环境等。 4.城市美学环境（景观环境） 是城市形象，城市气质和韵味的外在表现和反映，包括自然景观，人文景观，建筑特色，文物古迹等。 三．城市环境的特点 1.城市环境有相对明确的界限。城市外界都有行政管理界限。城市内部可分远郊，近郊和城区，城区还可分为不同的行政管理区。 2.城市环境受人工化的强烈影响。城市人口集中，经济活动频繁，对自然环境的改造力量强，影响力大。这种影响又会受到自然规律的制约，导致一系列城市环境问题。 3．城市环境结构复杂，功能多样。与一般的环境不同，城市环境的构成不仅有自然环境因素，还有人工环境因素，同时还有社会环境因素，经济环境因素和美学环境因素。城市环境的组成决定了城市环境结构的复杂性，它具有自然和人工环境的多种特性。也正因此才能保证其能够发挥多种功能，使得城市在一个国家社会经济发展过程中起到巨大的作用，远远超过了其本身地域界限的范围。 4.城市环境制约因素多 受外部环境制约，城市生态系统不是封闭系统，对外界具有很大的依赖性。 受包括城市社会环境，城市经济环境在内的诸多因素的制约。 国际，国内的政治形势和国家宏观发展战略的取向和调整也对城市环境产生种种直接或间接的影响。 5.城市环境系统的脆弱性 城市现代化程度越高，功能越复杂，系统内外和系统内部各因素之间的相关性和依赖性越强，一旦一个环节发生问题，将会使整个系统失去平衡。举个例子，城市供电发生故障，就会造成工厂停产，给排水停顿，城市交通混乱，商业和其他行业都会出现问题。这都是由于城市环境人工化程度相对过高引起的。 第二节 城市环境问题一．城市环境问题的发展阶段 1.1949----1965 这是我国工业化初步基础奠定阶段。57年以前，受国外较正规的发展规划思想的影响，工业布局比较合理，重视城市基础设施建设和植树造林，环境基本上得到了保护。57年以后的大跃进，城市内很多高耗能，高污染和高消耗的工业项目激增，大量树木被砍伐，环境急剧恶化。 2.1966---1976 文革时期，国民经济到了崩溃的边缘，环境污染和生态破坏也到了严重的程度。我国目前面临的城市环境污染问题许多来自这一时期。 3.1977年以后 80年代初，国民经济初步恢复元气。在此时期，政府宣布保护环境是一项基本国策，从规划到建设和生产都加强了环境管理措施，尤其是1984年以来，城市保护环境工作有了起色。同时，城市对水，能源，原材料的消耗迅速增加，有效利用率并未有明显提高，这些都给城市环境带来很大压力。 二．我国城市的环境污染 环境污染是城市环境问题中最严重，最迫切的问题。 1.城市大气环境 我国城市大气污染是以总悬浮颗粒物和二氧化硫为主要污染物的煤烟型污染。少数特大城市属于煤烟与汽车尾气污染并重类型。我国城市大气污染有以下特点：（1）北方城市的污染程度重于南方城市，尤其冬季明显（2）大城市大气污染发展趋势有所减缓，中小城市污染恶化趋势甚于大城市（3）大气污染物中总悬浮颗粒物是中国城市空气中的主要污染物，60%的城市浓度年平均值超过国家二级标准；二氧化硫浓度年平均值超过国家二级标准的城市约占28.4%，南北城市差异不大；氮氧化物在南北方都呈上升趋势，尤其广州，上海，北京等城市，氮氧化物在冬季已成首位污染物，表明我国一些特大城市大气污染开始转型。 2.城市水环境 我国城市水污染有以下特点：（1）城市地表水污染变化总趋势是污染加剧程度得到抑制，但仍有日趋严重的可能。（2）城市饮用水水源地检测结果表明，一半以上的水源地受到不同程度的污染，主要污染物是细菌，化学耗氧量，氨氮等。（3）城市地下水污染中，多数城市地下水受到污染；（4）各主要水系干流水质基本良好，但各自都有一些严重污染的江段。各水系的环境条件不同，污染程度差异较大。 3.城市固体废弃物 （1）废渣产生量大。现在工业废渣约占总废渣量的3/4。（2）废渣综合利用率低。（3）城市固体废弃物目前基本上都是露天堆放，占用大量土地。而且这种堆放方式造成废弃物长期日晒雨淋，可溶成份分解，有害成份进入大气，水体，土壤中，造成二次环境污染。 4.城市声环境 目前我国城市环境噪声污染相当严重。第六章 城市大气污染与控制第一节 大气污染及危害特定场所和大区域或全球性的空气污染都可称为大气污染。 一．大气的组成 大气有多种气体组成，其组分可分为不变组分，可变组分和不定组分三部分。不变组分是干洁空气，可变组分主要指空气中的水蒸气和二氧化碳，不定组分指分别由原生环境问题和次生环境问题引起的大气污染物。 由干洁空气，水蒸气和二氧化碳，自然因素的污染物（由于自然因素而生成的颗粒物，硫化氢，硫氧化物，氮氧化物等）组成的大气成分称为大气的本底。若大气中某个组分的含量远远超过上述标准含量，或自然大气中本来没有的物质在大气中出现时，即可判定它们即时大气的外来污染物，但水分含量的变化不视为外来污染物。大气污染可分为4个层次：局部地区大气污染，如某个工厂烟囱排气所造成的直接影响。区域性大气污染，如工矿区或附近地区的污染。广域性大气污染，更广大区域的大气污染，如大城市或大工业区出现的大气污染。全球性大气污染，是指跨国界乃至涉及整个地球大气层的污染，以及酸雨，温室效应，臭氧层破坏等。 二．城市大气环境中的主要污染物 依照污染物的形态，可分为颗粒污染物和气态污染物。依照污染物的形态，可分为颗粒污染物和气态污染物。依照与污染源的关系可将其分为一次污染与二次污染。若大气污染物是从污染源直接排出的原始物质，进入大气后其性态没有发生变化，则称其为一次污染物。若由污染物与大气中原有成分，或几种一次污染物之间，发生了一系列的化学变换或光化学反应，形成了与原污染物性质不同的新污染物，则所形成的新污染物称为二次污染物。 1.颗粒污染物 尘粒：一般指粒径大于75微米的颗粒物。因其颗粒较大，易于沉降地面。粉尘：粒径10微米以上靠重力可沉降，但速度较慢。烟尘：燃料的燃烧，高温熔融和化学反应等所形成的微粒物，漂浮于大气中称为烟尘。粒径一般小于1微米。 雾尘：粒径小于100微米的虚浮于大气中的小液体粒子的总称。 2.气态污染物 炭氧化合物：主要是一氧化碳和二氧化碳。一氧化碳是城市大气中含量最多的污染物，约占大气污染物总量的三分之一，其天然本底只有百万分之一左右。主要由汽车尾气排出。 含硫化合物：硫氧化物和硫化氢等。含氮化合物：一氧化氮和二氧化氮。一氧化氮无毒，但很容易氧化生成有毒的二氧化氮。 碳氢化合物：主要指由计废气中的许多组分，烃，酮，胺等。 卤素化合物：氯化氢，氟化氢等。 3.二次污染 二次污染危害更大，尤其以光化学烟雾危害最大。伦敦型烟雾：煤尘，二氧化硫与水蒸气发生化学反应所形成的烟雾。洛杉矶型烟雾。大气中的氮氧化物或碳氢化合物，经光化学作用所形成的烟雾。工业型光化学烟雾：例如我国兰州西固地区，氮肥厂排放的二氧化氮与炼油厂排放的碳氢化合物，经光化学作用所形成的烟雾。 三．大气污染对城市生态环境的影响 1.酸雨：ph小于5.6的天然降水。2no+o22no2 2no2+h2o-hno3+hno2 2so2+o2--2so3 so3+h2o-----h2so3 2h2so3+o22h2so4 2.阳伞效应：大气污染物中，粉尘，烟尘和气体彼此结合并与水蒸气结合，使空气变浑，加强了云层覆盖，他们减弱了到地面的太阳辐射强度，其作用象一把阳伞，叫做大气污染的阳伞效应，在寒冷的天气，使城区更阴冷。在炎热的天气，他又阻挡地面热量向外散发，使城区更热。 3.二氧化碳的温室效应：二氧化碳是一种温室气体。它能使太阳的短波辐射透过，加热地面，而地面增温后所放出的长波辐射却被温室气体吸收，使大气增温，这种现象称为温室效应。在原生态平衡状态，大气中的二氧化碳浓度维持了一个常值，但由于大气污染，二氧化碳增多，原有平衡被破坏，温室效应增强，引发了一系列的环境问题。第二节 城市大气环境的影响因素一.气象因素 1.气象动力因子：（1）风 空气的水平运动称之为风。风对污染物的扩散有两个作用。第一个作用是整体的输送作用，风向决定了污染物迁移运动的方向。污染物总是由上风方被输送到下风方，因此污染区总是出现在污染源的下风方向。 （2）大气湍流 极不规则的大气运动称为湍流。湍流的形成与大气的热力因子如大气的垂直稳定度有关，又与近地面的风速和下垫面等机械因素有关。前者所形成的湍流称为热力湍流，后者所形成的湍流称为机械湍流。大气湍流以近地层大气表现最为突出。大气湍流造成湍流场中各部分之间强烈混合，当污染物由污染源排入大气中时，高浓度部分污染物由于湍流混合，不断被清洁空气渗入，同时又无规则的分散到其它方向去，使污染物不断的被分散到其它方向去，不断地被稀释冲淡。 2.气象热力因子 （1）大气的温度层结 指大气的气温在垂直方向上的分布，即指在地表上方不同高度大气的温度情况。大气的湍流状况在很大程度上取决于近地层大气的垂直温度分布，因此常用温度层结作为大气湍流状况的指标，从而判断污染物的扩散情况。 （2）气温的垂直分布 近地层大气吸收地表长波辐射能的能力强于吸收太阳短波辐射能的能力，因此，在正常的气象条件下，近地层的空气温度总要比其上层的空气温度高。这样，在对流层内，气温垂直变化的总趋势是随高度的增加而逐渐降低。 在垂直于地表方向上，每升高100米气温的变化值称之为气温垂直递减率（γ）。这个值大于零，表示气温随高度增加而降低，晴朗的白天风不大时，一般出现这种分布。这个值等于零时的空气层成为等温层，阴天，风较大时，容易形成等温层。这个值小于零，表示气温随高度的增加而增加，其温度垂直分布与标准大气相反，气象上称逆温，出现逆温的空气层称逆温层。逆温层的出现将阻止气团的上升运动，使逆温层以下的污染物不能穿过逆温层，只能在其下方扩散，因此可能造成高浓度污染。 （3）气温的干绝热递减率（γd）在与周围物体没有热量交换的前提下，对于一个干燥或未饱和的空气气团，在大气中上升100米要降温0.98摄氏度；下降100米，气团升温0.98摄氏度，这个值称之为气温的干绝热递减率，用γd表示。（4）大气稳定度 气温的垂直递减率γ与干绝热递减率γd的比值决定了大气的稳定程度。γ<γd时，气团在外力作用下无论上升还是下降都有恢复到原来状态的趋势，大气的这种状态称为稳定状态。γ>γd时，气团在外力作用下总是处于偏于原来高度的趋势，称为不稳定状态。γ=γd时，气团在外力作用下被推到哪里就呆在那里，大气的这种状态称为中性状态。 大气状态越不稳定，湍流越容易形成，大气对污染的稀释能力就越强。 （5）烟流扩散 翻卷型：γ〉0，γ〉γd。大气处于不稳定状态，对流强烈，烟流上下左右摆动翻卷，扩散十分迅速，烟流范围很大。这种烟流型多发生在夏秋季节和中午过后。锥形 γ〉0，γ=γd。烟云轴基本保持水平，外形似一个圆锥。风力较大时，扩散迅速。多出现于阴天或多云天和冬季的夜晚，风力又较大的时候。平展型 这种情况出现在逆温层，大气稳定状态，γ<0， γ<γd.这时湍流受到抑制，因而湍流在垂直方向伸展很小，只沿下风方向水平伸展，烟流扩散缓慢，可传送到很远的下风方向。多出现在冬春季微风的晴天，从午夜到清晨。熏蒸型 排烟口上方γ<0， γ<γd，大气处于稳定状态；排出口下方γ〉0，γ〉γd，大气处于不稳定状态。大气下方扩散很快而上方受阻，地面污染浓度极高，这是最坏的一种情况，多出现在日出后一段时间。上升型 与烟熏型正好相反，排烟口上方大气不稳定，排烟口下方大气稳定，排烟向上良好，多出现在傍晚前后。 3.辐射与云4.大气运动 二.地理因素 包括城市地理因素和下垫面粗糙度而引起的动力效应；和地形地貌的差异，造成地表热力性质的不均匀性，引起的热力效应。 1.动力效应 高层建筑，体型大的建筑物和构筑物都能造成气流在小范围内产生涡流，阻碍污染物的迅速排散。下垫面本身的机械作用也会影响到气流的运动，下垫面粗糙，可加强湍流。 2.热力效应 地形和地貌的差异，造成地表热力性质的不均匀性，往往形成局部气流。最常见的局部气流有海陆风，山谷风，热岛效应等。（1）海陆风 指的是海陆之间的大气环流。在海陆风影响区域建厂，处理不当，容易形成近海区域的污染。（2）山谷风 天气晴朗的夜间，山坡冷却而使坡地上的空气密度大于谷底上同高度的空气密度，冷空气下沉，形成坡风。在谷底冷空气向下游平原扩散，形成山风。白天则相反坡地上的暖空气上升，沿谷地来自平原的气流来补充，这时形成的风叫谷风。尤其夜间当山风形成时很容易将污染物压回谷底，同时形成逆温，形成十分危险的污染。（3）城市热岛效应 我们通常把城市近地面温度比郊区高的现象称为“城市热岛效应”。热岛效应形成热岛环流，尤其在夜间和晴朗平稳的天气下表现的最为明显。这种现象可以使城市郊区工厂所排放的污染物由低层吹向市区，使市区污染物浓度升高。第三节 城市大气污染防治一.基本原则 1.减少污染物的排放与净化治理相结合 2.合理利用大气自净能力与人为措施相结合 3.分散治理与集中控制相结合 4.技术措施与管理措施相结合 二.城市大气污染防治技术 1.烟尘污染的防治 改进燃料，改革燃料构成，采用除尘装置 2.气态污染物的防治 （1）二氧化硫废气的治理 使用低硫燃料，燃料脱硫，烟气脱（2）氮氧化物 吸收法，吸附法，催化还原法等 （3）汽车废气治理 一段净化法又叫催化燃烧法，即利用装在汽车排气管尾部的催化燃烧装置将一氧化碳氧化为二氧化碳和水，但对氮氧化物没有去除作用，这种方法技术成熟，是我国目前应用的主要方法。 二段净化法，通过两个装有催化剂的反应器先进行还原反应再进行氧化反应，最终产生氮气，二氧化碳和水。但在氧化反应中，由于副反应的存在，有可能导致氮化合物含量的回升。 三元催化法：利用能同时完成一氧化碳，碳氢化合物的氧化和氮化合物的还原的催化剂，将三种有害气体一起净化的方法。当由于需对空燃比进行严格控制并对催化剂的要求较高，技术还不成熟，应用较少。第七章 城市水资源及水污染控制第一节 水体污染及危害 一.水体的概念：水体系河流，湖泊，沼泽，水库，地下水，冰川和海洋等贮水体的总称。它不仅包括水而且也包括水中的悬浮物，底泥和水中的生物等。水体和水的概念上的区分十分重要，如重金属污染，重金属沉积到泥底。但从水的角度看，似乎污染并不严重，但从整体水体角度看，沉积在池底的重金属物将成为该水体的一个长期次生污染，很难治理，他们将逐渐向下游移动，扩大污染面。 二.水体污染 水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，导致水体的物理特征，化学特征和生物特征发生了不良变化，破坏了水中固有的生态平衡，影响到了人们的生产与生活活动。 三．水体中的主要污染物及危害 1.无机无毒物 指颗粒状不溶物质；酸碱无机类盐；氮磷等植物营养物质。 2.无机有毒物 主要指 氰化物，砷以及重金属污染 3.有机无毒物（需氧有机物） 主要指有机物在生化分解过程中需消耗水中大量的溶解氧导致水体缺氧。而当水中溶解氧消失时，水中厌氧菌大量繁殖，在厌氧菌的作用下有机物可能分解放出甲烷和硫化氢等有毒气体，导致水质的进一步恶化。 4.有机有毒物 多属人工合成的有机物质，且都难以降解，对人体普遍有害甚至致癌，在一定条件下好氧微生物也能对其分解，因此也能消耗水中的溶解氧但速度较慢。 5.石油类污染物 石油排入水体中将在水体表面形成大面积油膜，每吨石油可覆盖5*10（5次方）水面，使水体与大气隔绝破坏其自然代谢，导致水质恶化。 6.放射性污染物 指由于核试验和核废料引起的使水中含有放射性物质的一种污染。第二节 水体自净水体能够在其环境容量的范围以内，经过水体的物理，化学和生物作用，使排入的污染物质的浓度和毒性随着时间的推移在向下游移动的过程中自然降低，称之为水体的自净作用。 一．水体自净的过程 1.物理自净过程 主要包括稀释，挥发，沉淀等。 2.化学自净过程 指 氧化，还原，分解，凝聚等作用使水体中污染物浓度降低的过程，其中尤其以氧化还原反应为主。 3.生物自净作用 生物自净主要是在水体中有机污染物在生物作用下的降解。有机物是不稳定的，随时有向无机物转化的趋势。有机污染物进入水中，水中能量增加，如其他条件适宜，微生物将得到增殖，有机物得到降解，从而消耗了水中的溶解氧。与此同时，水生植物在阳光的照射下进行光和作用放出氧气，并可以通过水面的复氧作用从大气中得到氧的补充。如果排入水体中的有机物过多，大量的夺去了水中的溶解氧，水体补充的氧量不敷需要，水体将出现缺氧而破坏其自身的系统平衡导致水质恶化。 第三节 水污染综合防治水污染处理技术概述 1.物理法（1）重力分离法 利用沉沙池，沉淀池和隔油池等设施将污水中呈悬浮状的污染物借助重力或浮力沉降或上浮，使其与水分离。（2）过滤法 利用钢条，筛网，纱布，塑料和微孔管等过滤介质截流无水中的悬浮物。（3）气浮 将空气通入水中，并以微小气泡形式从水中析出，污水中相对密度接近于水的微小颗粒状的污染物质粘附在气泡上，并随气泡上升至水面，形成气，水，悬浮颗粒三相混合体，从而使污染物质从水中分离。（4）离心分解法 利用高速旋转时由于质量不同产生的离心力不同的原理分离污水中的污染物质。（5）反渗透 利用一种特殊的半渗透膜，在一定压力下，将水分子挤压出去，从而达到污水处理的目的。现已应用于海水淡化和含重金属的废水处理领域。 2.化学法 （1）化学沉淀法 向污水中投放某种化学物质（沉淀剂）使其与水中的溶解物质反应生成难溶物质，达到净化目的。常用于含重金属及氰化物的废水处理。（2）凝聚法 主要用于去除水中胶体状的污染物质。向水中投放电解质使胶体原有的电离平衡破坏产生凝聚，继而沉降。（3）中和法 用于处理酸性或碱性废水。例如像碱性废水中通入二氧化碳。（4）氧化还原法 利用氧化或还原反应去除水中污物。 3.物理化学法 物理与化学方法相结合 4.生物法 （1） 好氧生物处理法 A 活性污泥法 当前使用最广泛的一种生物处理法。该法是将空气连续鼓入曝气池的污水中，经过一段时间，水中形成繁殖有巨量好氧性微生物的絮凝体---活性污泥，它能够吸附水中的有机物。从曝气池流出并含有大量活性污泥的污水进入沉淀池沉淀分离后，澄清的水被净化排出。B生物膜法使污水连续经过固体填料（碎石，煤渣或塑料填料），在填料上大量繁殖生长微生物形成污泥状的生物膜。生物膜上的微生物能吸附有机废物，达到污水净化的目的。（2）厌氧生物处理法 在无氧条件下利用厌氧微生物的作用进行污水处理的方法。具有能耗小，剩余污泥量少，生成的污泥稳定且易于处理及对高浓度有机废水处理效率高等优点。 污水处理流程：一般分一级，二级和三级（深度）处理一级主要去除污水中的呈悬浮状的固体污染物质，常用物理法。经一级处理的废水不能直接排放还须经二级处理，大量去除胶体状和溶解状的有机污染物。常采用生物法，一般污水能达到排放标准。深度处理是一般是以污水再次复用为目的的，进一步去除水中的悬浮物质，无机盐和其他污染物质，常用生物脱氮法，凝聚沉淀法，活性碳过滤法和离子交换，反渗透，电渗析等方法。第八章 城市固体废物污染与控制第一节 固体废物污染 固体废物是指人类在生产，加工，流通，消费及生活过程中，提取目的组分后，被丢弃的固态或泥浆状的物质。我国将固体废物分为：工矿业固体废物，有害固体废物和城市垃圾三类。放射性废物自成体系，专门管理。固体废物具有侵占土地，污染土壤，污染水体和污染大气等多种危害。 第二节 固体废物的控制与处理 对于固体废物的控制来说主要有固体废物的减量化，固体废物的资源化两种大的方法。 1.固体废物的减量化 固体废物的减量化指减少固体废物的产生量。这在理论上被认为是目前解决固体废物问题的最好方法。对于固体废物的控制与处理，首先应该减少废物的产生，其次是废物的重复利用；最后的选择才是处理。 2.固体废物的资源化及废物的再循环利用，并回收能源和资源。主要包括 A 提取回收金属，对于矿渣和许多工业废渣而言，单纯的废渣排放不仅污染环境而且其中还有大量金属物质，造成浪费。例如硫铁矿渣含大量铁以外还含有大量稀有贵重金属。在煤炭，煤矸石中，有的也可以提取钼，钒，铀等。 B 生产建筑材料 燃料渣，高炉渣等可用于生产各种建筑材料，生产砖和建筑砌块。工业废渣还可生产矿渣棉和泡沫型轻质骨料，生产碎石，用于混凝土和水泥生产。 C 提取燃料和原料 废塑料加热加压成型，可得再生塑料。如果加热分解，可提取石油燃料。废纸可回收制作纸浆。 D 用以农业改良土壤和作肥料 有些无毒无害的工业废渣可直接用于农业改良土壤。废渣中的一些微量元素还是农业上不可缺少的肥料。 对于固体废物的处理来说主要有 1.预处理技术 包括 压实，破碎，脱水，分选和固化等。 2.焚烧热回收技术 是高温分解和高度氧化的过程。有利于减容，去毒并回收能量和副产品。 3.热解技术固体废物热解是利用有机物的热不稳定性，在无氧或缺氧条件下受热分解的过程（不同与燃烧的有氧环境，是吸热的过程）利用热解可产生低分子化合物，气态的氢，甲烷，一氧化碳，液态的甲醇，丙酮，醋酸等有机物。固态的主要有焦炭和炭黑等。 4.微生物分解技术人为的促进可生物降解的有机物向腐殖质生化转化的微生物学过程，其产品称为堆肥。例子：沼气的产生过程。第三节 城市垃圾的处理处理方法 1.城市垃圾的压缩处理 例如日本60年代末期设计出垃圾压缩处理法。垃圾被压缩至原体积的1/4，然后在压缩块体周围围上金属网，再涂上一层沥青。处理后的垃圾块在东京湾暴露三年后，经检验没有发现任何降解现象。这种惰性垃圾捆可用作填海造地的材料。 2.城市垃圾填埋 目前，城市垃圾多采用卫生填埋方法。在回填场上先铺一层60厘米的垃圾，压实后铺一层松土，沙或粉煤灰的覆盖层，以免鼠，蝇滋生，并可使产生的气体溢出。然后依次将垃圾分隔在夹层结构中，以回填完的场地，可留作公园，绿地和游乐场地。 3.城市垃圾焚烧 采用工厂化焚烧的方式。焚烧一方面可以达到无害化和减量化的目的，另一方面焚烧过程中产生的热量，可用来生产蒸汽或电能，也可用于供暖或生产的需要。4 4.城市垃圾堆肥 堆肥的方法有露天法和机械法两种。露天法指在露天的情况下进行堆肥处理。优点是经济，方便。缺点是易受气候条件影响，臭味难以控制，历时长，用地多。机械堆肥是利用容器在罐内进行氧化，并且有分离装置将塑料，玻璃，金属等惰性粗粒成分分离出去，又通风搅拌装置加快有机物的分解速度。在两天内可完成堆肥。第九章 城市噪声及其他物理污染与控制第一节 城市噪声污染及危害一．噪声 这里论述的噪声与物理学上的噪声在含义上有所不同。物理学上将节奏有调，听起来和谐的声音称为声乐；将听起来不和谐的声音成为噪声。而这里所说的噪音与个体所处的环境和主观感觉反映有关，也就是说，判断一个声音是不是属于噪声，主观上的因素往往起着决定性的作用。无论是乐声还是噪声，人们对任何频率的声音都有一个绝对的时限忍受程度，超过这一强度就会对人身造成伤害，因此可以认为，噪声即是对人身有害和不需要的声音。二．噪声的来源和分类 产生噪声的声源称为噪声源。城市噪声的来源大致可以分为：工厂噪声，交通噪声，施工噪声和社会噪声 三．噪声污染及危害 噪声影响与危害： 1.听力损伤：在强噪声下暴露一段时间以后，听觉引起暂时性听阈上移，听力变迟钝，称为听觉疲劳。它是暂时性的生理现象，内耳听觉器官并未损伤，经休息后可以恢复。但长时间的听觉疲劳就可能导致听觉器官发生病变，造成职业性听力损失。噪声级在80分贝以下时，能保证长期工作不致耳聋；在85分贝的条件下有10%左右的人可能产生职业性耳聋；在90分贝的条件下有20%的人可能患职业性耳聋。如果暴露在140—160分贝的高强度噪声下，会使听觉器官发生急性外伤，引起鼓膜破裂流血，双耳失聪。 2.对睡眠的影响 一般，40分贝的连续噪声可使10%的人受影响，70分贝的连续噪声可使50%的人受到影响；突发噪声40分贝时使10%的人惊醒，60分贝时，70%的人惊醒。长时间处于噪声环境，会引起失眠，耳鸣多梦，疲劳无力，记忆力衰退等。 3.对人的生理影响 噪声容易引起人的内部调节机能失调从而导致诸如消化道溃疡，心脏病恶化甚至癌症等多种疾病。 4.对交谈的干扰 试验表明当噪声小于45分贝时为较安静环境，正常讲话距离可达十米。但高于55分贝时就较吵了，正常通话距离为3.5米；65分贝1.2米；75分贝0.3米；85分贝就到了0.1米了。另外噪声还会影响人的工作情绪带来工作效率下降和对人的心理造成伤害的影响。第二节 城市噪声污染控制 一．噪声控制技术 噪声在传播过程中有三个要素，即声源，传播途径和接受者。只有当声源，声的传播途径和接受者三个因素同时存在时，噪声才能对人造成危害。因此对噪声的控制实际上是对这三个因素的控制。 1.生源控制技术 分析声源特点，并根据不同声源制定不同的控制技术 2.控制噪声的传播途径 A利用吸声材料吸声降噪 ，吸声物不仅与其材料有关还与其结构有关。吸声材料的表面一般具有丰富的细孔，内部也松软多孔，孔之间相互贯通，并深入到材料的深层。声波在材料表面进入内部空隙，在传播时一方面引起空隙内空气和材料的细小纤维震动，另一方面材料内部的阻力大大降低了声波自身的能量而使其强度减弱。 B消声器 是一种既能让空气通过又能有效降低噪声的设备。C隔声技术 按照传声方式，一般将其分为空气传声和固体传声两种。对于空气传声的场合，可以在噪声传播途径上，利用墙体，各种板材和构件将声源与接受者分隔开来，使噪声在空气中受阻而不能顺利通过，以减少噪声对环境的影响，这种措施叫做隔声。隔声常用的隔声构件有各类隔声墙，隔声罩，隔声控制室和隔声屏障等。 对于固体传声，可以采用弹簧，隔振器以及隔振阻尼材料进行隔振处理，这种措施叫做隔振。 第十章 城市气候第一节 城市气候环境 城市化的地区有其显著的特点：例如人口高密度集中，有高强度的经济活动，城市地区有特殊的下垫面。所以城市除了受当地纬度，太阳辐射，大气环流，海陆位置和地形地貌等区域性因素的影响外，还在人类活动无意识的影响下，通过下垫面和近地层大气的辐射，热力，水分，空气质量和空气动力学性质的改变，形成有别于附近郊区的局地气候。第二节 城市气候的特点 个城市的气候首先取决于大气气候条件，受到城市的地理位置，大气环流，地表，植被，水体等自然因素的影响。城市气候又明显受到人为活动的影响。在城市中由于人口密度，道路和建筑物密度较高且参差不齐，形成特殊的下垫面。城市活动在一定程度上改变了大气的组成成分 。 城市人为环境对城市气候的影响主要表现在以下几个方面：一.大气污染对城市气候的影响 1.减弱太阳入射辐射和日照时数 城市大气的污染物质对太阳辐射有不同程度的吸收，散射和反射作用，从而减少了大气透明度，削弱了到达地表的太阳直接辐射和总辐射，并减少了日照时数。 2.增加城市烟雾频率，减少能见度 城市大气污染物中有很多是吸湿性很强的凝结核，在气候条件适宜时就会形成雾。城市中的雾，往往和烟尘混合在一起形成很大的烟雾，其浓度也随污染物的浓度增大而增大。 3.改变城市大气的热力性质 污染物不仅能减少太阳的入射辐射，而且直接改变大气本身的组成导致其性能改变，破坏原有的热量平衡，对城市气温造成影响，使其与农村气候有别。 二.特殊下垫面对城市气候的影响 与森林，草地，海洋及郊区农村土壤和植被的情况不同，城市具有特殊的下垫面。城市是由不同几何形状的建筑物，构筑物，道路，广场等组成凹凸不平的粗糙的下垫面。这种下垫面使地面风速减小，使城区的空气湍流增加，并会影响风的方向。另外由于城市下垫面的建筑材料一般为混凝土，石子，砖瓦，沥青，金属等。使得下垫面吸水性差，降水后城区下垫面很快变干，容易形成“干岛”。城区下垫面导热率和热容均高于土壤，导致城区贮热量明显高于郊区。 三.人为热对城市气候的影响 人为热包括人类生活和生产活动以及生物新陈代谢所产生的热量。城市中由于人口密度大，工业生产，家庭生活，交通工具等排放的热量远比郊区要大，这是城市气候中一项额外的热量。第三节 城市气温 1.城市气温的水平分布-------城市热岛效应 城市热岛效应是城市气候最明显的特征之一。1918年霍华德在《伦敦的气候》一书中，把伦敦市区的气温比周围郊区高这种特殊的局部气温分布现象称之为“城市热岛”。 2.城市热岛的形成 城市热岛的形成是城市热平衡的结果。诸多因素综合作用的结果是城市下垫面层净得热量大于郊区，使得城市气温高于郊区，形成城市热岛。而这种现象是局部气候现象，是小尺度气候，他还受到大尺度大气形式的影响，当大气形式在稳定的高压控制下，气压梯度小，微风或无风，天气晴朗或少云，有利于热岛的形成。大风时，城市热岛效应不明显。 3.城市气温的垂直分布与逆温 前面已讲述过逆温的形成，在这里回顾一下。在对流层内，气温垂直递减率小于零时，气温随海拔增高而增加，这种情况称为温度逆增，简称逆温。这样的温度分布气层称逆温层。逆温的形成有多种原因。夜间地面的迅速降温形成的辐射逆温，盆地和谷地中，由于坡地散热快，冷空气沿山坡下沉形成的地形逆温。大规模冷空气下沉形成的下沉逆温。冷暖空气相遇时形成锋面逆温。逆温现象不利于湍流的形成，直接不利于大气污染物的扩散和稀释。第四节 城市的风 1.城市热岛环流 一般认为，在晴朗无云，大范围内气压梯度较小的形式下，由于城市热岛的存在，可以在城市中形成一个低压中心，在一定高度范围内，城市低空比郊区同高度温度要高，这样就产生了指向城市的气压梯度力，在低层造成向内的复合流场和上升气流，在几百米高度上，空气又以相反的方向向郊外流出并下沉，形成一缓慢的热岛环流。 2.由地形地貌引起的局部气流 地形和地貌的差异造成地表热力性质的不均匀性，往往会形成局部气流，其水平范围一般在几公里至几十公里。最常见的局部气流有海陆风或水陆风，山谷风等。 3.市区风环境 （1）平均风速小于郊区 由于城市下垫面较粗糙，造成盛行风穿过市区时，动能损失较大，大部分的风速要小于盛行风速。（2）市区内风的局地性差异较大 由于城市中建筑筑的密度，高度及朝向不同，各处获得的太阳辐射能就有较大差异。这种差异在微风或无风时就能能导致局部热力环流，使城市内产生不同方向的气流。另外参差不齐的建筑物对于风的阻碍作用使得风的局地变化更为复杂。 4.风与城市规划过去在城市规划布局中，工业区往往布局在主导风向的下风位，居住区布局在其上风位的方向，我国50年代以来一直采用这个原则。但这个原则在季风气候地区并不恰当，因为冬季风和夏季风一般分频相当，风向相反，冬季风的上风向在夏季就成了下风向。对全年有两个主导风向和静风频率相当的地区，也都不适用。我国气象工作者经验据，指出我国城市规划设计应考虑不同地区的风向特点，并提出我国的风向分区。 1.季风变化区 我国东半壁盛行季风，从大兴安岭经内蒙穿过河套，绕四川东部到云贵高原一线以东，盛行风向随季节变化转变。冬夏季风基本相反，很难确定哪个风向是全年的主导风向。在季风变化区，城市规划不能仅用年风向频率玫瑰图。在规划时应尽量避开冬夏对吹的风向，选择最小风频的风向，把那些向大气排放污染的工业企业按最小风频的风向，布置在居住区的上风风位，以减少对居住区的污染。 2.主导风向区 主导风向去包括三个区域A新疆，内蒙，黑龙江北部，这一带常年在西风带控制下，风向偏西B云贵高原西部，常年吹西南风C青藏高原，盛行偏西风。主导风向区可将排放有害物质的工业企业布置在常年主导风向的下风侧，居住区布置在主导风向的上风侧。 3.无主导风向区 无主导风向区主要分布在宁夏，甘肃的河西走廊，陇东，以及内蒙的阿拉善左旗等地。各风向频率相差不大。这里布局工业，常用污染系数（又称烟污强度系数）来表示：污染系数=风向频率/平均风速，在这些区域，风速往往在城市布局中起决定性作用， 大气污染的浓度与风速成反比，因此城市规划中应将向大气排放有害物质的工业企业布置在污染系数最小方位或最大风速的下风方向，居住区则在污染系数最大方位或最大风速的上风方向。 4.准静止风型区 准静止风型区分布在两个区域：一个是以四川为中心，包括陇南，鄂西，湘西，贵北等地；另一个是云南西双版纳地区。这个地区年风速为0.9m/s，小于1.5m/s的风速全年在30%--60%以上。在规划布局中必须将向大气排放有害物质的工业企业布局在居住区的卫生防护距离以外，这就要计算出工厂排放出的污染最大范围，给出安全边界，生活居住区布局在卫生防护距离以外。 第五节 湿度与降水一.城市覆盖层内空气湿度 1.城市空气绝对湿度 城市的下垫面相对于自然环境已经发生了巨大变化，建筑物和路面多数为不透水层，降雨后很快形成径流，由排水系统排出，雨停后路面很快干燥，加之城市植物覆盖面积小，所以城市蒸散量较小，故日均绝对湿度比郊区小，形成所谓“干岛”。这在植物生长比较茂盛的夏季和白昼比较明显。而在夜晚这种情况会发生变化/在夜晚郊区下垫面温度下降较快可能出现露凝结，导致空气绝对湿度降低。而城区由于热岛效应，气温比郊区高，结露的可能性小于郊区，加之城市有人为水汽量的补充，这是近地空气湿度又会大于郊区，形成“城市湿岛”。 2.城市相对湿度 指的是与温度相结合的湿度情况。尽管有时市区绝对湿度比郊区高，但绝对湿度不变，即空气中所含水量不变的情况下，空气温度越高，相对湿度越低。这个值也反映了人们对于大气舒适度感受的一个指标。 二.城市与降水 根据目前研究，造成城市降水多于郊区的可能机制可归纳为以下三个方面： 1.城市热岛效应 城市热岛有利于大气对流，从能量的角度看，热岛是个高能区，当城市中水汽充足，凝结核丰富，就容易诱导产生降水甚至强降水。 2.城市阻碍效应 由于城市下垫面的粗糙特性，导致对移动缓慢的降水系统有一定的阻碍作用，使其移动速度减缓，在城区中的滞留时间加长，降水时间延长，强度增加。 3.城市凝结核效应 城市凝结核较郊区丰富。大多数学者认为这有利于加强降水的形成。第十一章 城市植被第一节 概述一．城市植被的概念 城市植被是指城市里覆盖着的生活植物，是包括城市里的公园，校园，广场，道路，苗圃，寺庙，医院，企事业单位，农田以及空闲地等场所所拥有的森林，灌木丛，绿篱，花坛，草地，树木，农作物等所有植物的总称。城市生态系统的植被不同于自然生态系统的植被，尽管城市生态系统里可能或多或少的残留或保护着自然植被的植物，但城市植被不可避免的受到人类的影响。人类一方面在城市建设的过程中摒弃了很多原有的自然植被和土生植物。另一方面又引进了许多外来植物建造了很多新的植被类群。这样就人为的改变了城市生态系统原有的植被的组成，结构，类群，生态状况等自然特征。因此总得来说，城市植被应属于以人工为主的一个特殊的植被类群。城市植被是城市生态系统的重要组成部分，但其作为生产者的作用属于次要地位，而其美化和净化环境的作用则是主要的功能。 二．城市植被的特征 城市植被具有完全不同于自然植被的人工化特征。主要表现在以下几个方面： 1.植被生境的特化 城市环境不同于自然环境的最大特点就是其人工化的程度非常高，例如 ，建筑，道路和其他硬化地面改变了其下的土壤结构和理化性质以及土壤微生物的生存条件；人工化的水系和水污染大大改变了自然水环境；污染的大气直接影响到植物正常生理活动的同时，也改变了光，热，湿和风等气候条件。所以，城市植被处于完全不同于自然植被的特化生境中。 2.植被区系成分的特化 城市植被种类组成远较原生植被为少，尤其是灌木，草本和藤本植物。另一方面，人类引进的植物的比例明显增多。从环境生态学的角度讲，一个地方的原生植被绝不是偶然的，而是植物在千百万年来对当地生境的适应，是大自然选择的结果。所以应该最大限度的保留和选择反映地方特色的地方植物种类，这样不仅符合生态学原理，也可以通过城市绿化来反映地方的景观特色，同时，这也是城市生态建设的标志之一。 3.植被格局的园林化 城市植被大多是按照人类的意图进行规划，布局和管理的，其与周边环境的协调也是以人的审美观为依据的。乔木，灌木，草本和藤本等各类植物种类的选择配置也是按照人的意愿进行的。城市植被基本上是在人的培育和管理下形成的园林化格局，因此，城市园林的研究是城市植被研究的主要内容之一。现在，城市园林已经成为城市生态系统的重要组成部分，要为全社会提供良好的城市生存环境，具有不可替代的作用。 4.生物多样性及结构趋于简化 由于城市生态系统中植物种类的选择带有明显的人工化特征，而不是按照植物群落的生态规律来选择。这样会有大量的原生植物被摒弃掉，生物多样性趋于简化，植被机构分化明显，并趋于单一化。例如城市森林中的竖向结构明显缺乏层次，尤其是灌木层和草本地被层过于弱化。 三．城市植被的类型 从不同的研究角度有不同的分类方法。从人类干预程度来分，城市植被可以分为 自然植被，半自然植被和人工植被三个类型。据此，城市植被体系可划分为： 1.自然植被：包括森林，灌木丛，草地等；一般是城市化过程中残留下来或被保护起来的自然植被，很少受到人类的破坏，植物群落还存在着自我调节的能力。多数为人类有意识的保留下来的城市森林，城市周边自然防护林和在特殊生境中保留下来的特殊自然植被类型。 2.半自然植被：包括森林，灌木丛，草地等；也是在城市化过程中被保留下来的自然植被，但受到人类的影响较大，植物群落中各要素之间的联系已经遭到相当程度的破坏，其自我调节功能部分丧失。 3.人工植被：包括农田作物，人工林，人工灌木丛，人工草地等；第二节 城市植被的生态功能 不同于自然生态系统，在城市生态系同中，绿色植物的主要功能已经不是初级生产，其功能存在着特殊性： 一.吸收二氧化碳，放出氧气在这里关注的重点已经不是绿色植物光合作用产生的有机物生产量，而是其在光合作用过程中的二氧化碳吸收量和氧气释放量。当然绿色植物也进行呼吸作用，但光合作用吸收的二氧化碳比呼吸作用排出的二氧化碳多20倍，所以总量上还是吸收二氧化碳，放出氧气。据统计，通常一公顷阔叶林每天可以吸收1吨二氧化碳，放出0.73吨氧，只要10平方米的森林，就可以把一个人一昼夜呼出的二氧化碳吸收掉。生长茂生的草坪，在光合作用过程中，每平方米一小时可以吸收1.5克二氧化碳，按每人每小时呼出二氧化碳38克计算，只要50平米的草坪就可以把一个人一昼夜呼出的二氧化碳吸收掉。可见，一般城市如果每人平均有10平米树林或50平米草坪，就可以保持空气中二氧化碳和氧气的平衡，使空气新鲜。在空气中二氧化碳的浓度通常恒定在0.03%左右。城市中由于工厂集中，人口密度较高，其含量能达到0.05%----0.07%，当二氧化碳浓度达到0.05%时，人们呼吸就会感到不适；1%以上就会危及生命。更令人担忧的是这个大气圈的二氧化碳变化。同样空气中氧气含量的降低也会危及人的健康和生命。而只有绿色植物可以吸收二氧化碳放出氧，维持大气中的二氧化碳和氧气平衡。 二．净化作用 1.吸收有害气体 臭椿，夹竹桃，罗汉松，龙柏，银杏，广玉兰等对二氧化硫的吸收能力较强，特别是臭椿，超过一般树木的20倍。桔树，女贞，洋槐等树木吸收氟化氢的能力较强；洋槐，银桦和蓝桉吸收氯气的能力较强；蔷薇，丁香等对臭氧较敏感，而对光化学烟雾有较强抗性的树木主要有橡树，洋槐等。 2.吸尘作用 绿色植物特别是树木的吸尘能力都特别强。其作用机理一方面是由于枝冠茂密，具有强大的减低风速的作用，使得一部分大颗粒尘粒沉降；另一方面，植物也表面能够阻挡，吸附和黏着粉尘，所以往往阔叶树比针叶树的吸尘能力要强。 3.对放射性物质的作用 森林对于放射性物质不但可以阻隔其传播，而且有吸收和过滤的功能。阔叶林对于放射性物质的净化能力比针叶林要强的多。 4.减少空气中的含菌量 一方面，大多细菌随灰尘传播，植物的阻尘作用间接降低了空气中的细菌含量；另一方面，植物本身就能够分泌杀菌素，直接消除细菌。据研究表明，松树林，柏树林和樟树林的减菌能力较强，这与他们能散发某些挥发性物质有关。而草地上空的含菌量很低，显然是因为草坪上空尘埃少的缘故。 5.净化水体 树木和水生植物都能吸收水中的溶解质，对于净化污水有明显的作用。 6.净化土壤 植物通过地下根系吸收大量有害物质，并且能够分泌杀菌素来杀死土壤中的大量有害菌。 7.指示和监测环境污染 大多数植物对于大气污染的反应要比人类敏感的多。因此利用指示植物来监测有毒气体的浓度是一种既可考又经济的方法。 三．改善局地气候 植物有遮阳庇荫作用，叶面的蒸腾作用能降低气温，调节湿度，对改善城市局地气候环境又十分重要的作用 。大面积的森林，宽阔的林带，浓密的行道树和其他公园绿地，对城市各地段的温度，湿度和通风都有良好的调节作用。 1.调节气温 研究表明当夏季城市气温为27.5摄氏度时，草坪表面温度为22-24.5摄氏度，比裸露地面低6—7摄氏度，比柏油路面低8—20.5摄氏度。夏季时人在树荫下和在直射阳光下的感觉有很大差异。茂生的树冠能遮挡50%---90%的阳光辐射热。对于绿荫下的建筑来讲，由于窗口树荫的影响阻挡太阳直接辐射进入室内。而且墙面受到树木的遮挡，其表面受到的太阳辐射热是一般没有绿化之处的1/4----1/15。而且大面积的绿地覆盖对气温的调节作用更明显。因此，应该尽量提高绿地覆盖率，并结合建筑的屋顶绿化和墙面垂直绿化。 2.调节湿度 绿色植物因其叶面蒸发面积大，一般从根部吸入水分的99.8%通过叶面蒸腾掉，特别是在夏季。一般森林的湿度比城市高36%，公园的湿度比市区其他地方高27%。 3.防风沙，调节气流 位于城市冬季盛行风上风向的林带，可以有效的降低风速，一般由森林边缘深入林内30---50米处风速 可以减低30%---40%，深入到120—200米处，则平静无风。在夏季则又会产生林源风，无风时，由于绿地气温较低，冷空气向空旷地流动而产生微风，可以调节气流。植物的防风沙效果还与绿地结构有关。在同样条件下，8行林带与2行林带的减风效果不同，前者可减低风速50%--60%，后者为10%---15%。但也不是林带越密越好，多行疏林较成片密林的防风效果要好。 四．降低城市噪声 声波进入林带后在树叶，树枝和树干间来回反射，在这个过程中消耗了大部分能量，达到了减噪的目的。为了提高绿化对于消声防噪的作用，必须科学的组织城市绿化，一般应注意： 1.防声林带宽度：在城市中最好是6—15米，在郊区可以宽一些，最好是16—30米。如有条件建立多条窄林带，其隔声效果要比一条宽林带要好。 2.防声林带高度：一般越高越好，林带中心树行高度最好在10米以上。 3.防声林带长度：防声林带的长度要不小于声源至受声区距离的2倍。如果防声林与公路平行，则应与公路等长，以防公路车辆的噪声。 4.防声林带的位置：防声林带的位置应该尽量靠近声源，而不是靠近受声区，这样防声效果较好。一般林带边缘至声源的距离为6---15米。 5.防声林带的配置：应乔，灌，地被，草地相结合，形成一个连续，密集的障碍带。树种应选高大的，枝叶茂密的，叶片垂直分布均匀的乔木。尽量选用针叶树种或一年中大部分时间能保留叶子的落叶树种，以保证全年防声。在城市居住区多采用前排种植茂密的灌木，其后种植高大乔木来阻隔道路上的汽车噪声，占地不多，但效果较好。但应注意与通风，采光同时考虑，不能顾此失彼。 五．保护生物多样性 随着世界工业化的发展，人类对于自然资源的利用和需求远远大于自然生态系统的平衡能力，导致生物多样性迅速丧失，大量物种灭绝。因此，生物多样性的保护已经成为目前环境保护中一个十分重要的课题 。城市植被的保护和建设，特别是植物园的建设是生物多样性保护的重要内容。植物园又分为比如竹园，沙地园，沙漠园等专类园。以引种驯化，科学研究为目的的科学院植物园。还有城市系统中集游览，科研和科普教育为一体的综合性的 园林植物园。另外，城市植被除了具有以上生态功能外，还具有安全防护，休闲娱乐及美化城市等多种功能。第三节 城市园林绿地系统规划一.城市园林绿地的分类 1.按功能分：A文化休息绿地：供居民进行文化娱乐休息的绿地，如风景游览区，公园，游园等。B美化装饰绿地：指以建筑艺术上的装饰作用为主的绿地。C卫生防护绿地：主要指在卫生，防护和安全上起作用的绿地 2.按城市规划需要分： A公共绿地：包括市，区级综合公园，儿童公园，动物园，植物园，纪念性公园，名声古迹公园，休息林荫带；B居住绿地：包括居住区游园，居住区绿地，居住区道路绿化，宅旁绿地；C附属绿地：包括工业，仓库绿地，公共事业绿地，公共建筑绿地；D交通绿地：包括道路绿地，公路，铁路等防护绿地；E风景区绿地：包括风景游览区，休养疗养区；F生产防护绿地：包括苗圃，花圃，果园，林场，卫生防护林，风沙防护林，水源涵养林，水土保持林等。 二 .城市园林绿地指标计算： 为了反映绿地的质量与数量，并要便于统计，采用较多的指标有以下几种。 1.城市园林绿地总面积（公顷）=公共绿地+居住绿地+附属绿地+交通绿地+风景区绿地+生产防护绿地 2.每人公共绿地占有量（平方米/人）=市区公共绿地面积（公顷）/市区人口（万人） 3.城市绿化覆盖率(%)=市区各种绿地覆盖面积总合（公顷）*100%/市区面积 4.绿化覆盖面积是指乔灌木和多年生草本植物的覆盖面积，按植物的垂直投影测算，乔木树冠下重叠的灌木和草本植物不再重复计算。决定绿化覆盖率的因素，除绿地面积外，还有树种选择，植物配置形式，树龄等。因此绿化覆盖面积只能使概略性的推算。（1）居住绿地及附属绿地绿化覆盖面积=（一般庭园树平均单株树冠投影面积*单位用地面积平均植树数（株/公顷）*用地面积）+草地面积（2）道路交通绿化覆盖面积 = （一般行道树平均单株树冠投影面积*单位长度平均植树数（株/公里）*以绿化总长度）+草地面积 四.城市园林绿地系统规划原则 1.应与城市其它规划向结合 园林绿地规划要与工业区布局，居住区详细规划，公共建筑分布，道路系统规划密切配合，协作。例如在工业区和居住区布局应考虑卫生防护需要的隔林带布置。在河湖水规划时，应考虑水源涵养林带及城市通风绿带的设置，在接近居住区的地段，开辟滨水公共绿地。在公共建筑，住宅群布置时，就要考虑到绿化空间对街景变化，城市轮廓线，“对景”的作用，把绿地有机的组织到建筑群中去。 2.因地制宜，有地方特色 我国地域辽阔，幅员广阔，地区性强，各城市的自然条件差异很大。城市的现状条件，绿化基础，性质特点，规模范围也各不相同，即使在同一城市中，各区的条件也不同。所以，各类绿地的选择，布置方式，面积大小，定额指标的高低，要从实际的需要出发，编制规划。树种的选择应适合当地的自然条件，要有地方特色。 3.应合理分布 我国多数城市的市级公园绿地，除特大和大城市外，一般都只有两个左右，当然很难做到均匀分布。但区级公园及居住区游园，就有均匀分布的要求。同时，原则上还应根据各区的人口密度来配置相应数量的绿地。但往往人口密度大，建筑密集的地方，可供绿化的用地很少，在规划中应注意逐步开辟公共绿地。对大型公园绿地，居民的使用频率较低，而中，小型绿地的布置就应该按照服务半径，使附近居民能在较短时间内可步行到达。 4.近期安排应与远景目标相结合 要有可持续发展的观念。规划中充分研究城市远期发展的规模，制定远景发展目标，根据实际情况制定阶段性规划，分步骤实施。例如，对于在远期规划为公园的绿地保留地内，近期可作为苗圃，既能为将来改造成公园创造条件，又可以防止被其它用地侵占，起到控制用地的目的。哈尔滨，上海，西安等城市的动植物园就是采用的这种规划方式。第四节 卫生防护林带规划设计一.卫生防护林带的设计原则 1.根据烟尘扩散规律确定卫生防护距离 防护距离的大小，应根据企业对有害物质的治理情况，有害物质的危害程度，当地的自然条件，气象地形条件及环境质量要求等。通过计算或实验确定。也可按照国家标准执行。 2.根据不同地形，气象条件确定卫生防护林范围（1）居住区靠山面厂平行于盛行风布置时，为了减少烟尘对居住区的沉降量，应加大卫生防护距离。（2）居住区靠山背厂时，如由居住区吹向工厂对风，大于由工厂吹向居住区的风时，因涡流持续时间短，可设较小的防护距离。（3）防护范围不似平原地区那样，可简单的按同心圆划定。在丘陵山地地形和气流的影响下，烟污往往呈不规则的扩散，实践表明，如果沟谷走向是垂直或接近于垂直主导风向时， 烟尘会在迎风沟谷处聚集，烟雾扩散范围往往和预计不一致。所以，在确定卫生防护范围和方向时，对于地形条件和地方风必须深入调查研究，因地制宜。 二．卫生防护带的形式 1.专职防护林带：对于严重污染的工业，应在防护距离内种植宽度不等的林带，通过树木的吸收和过滤作用，可有效降低烟尘和有害气体浓度，防护效果好。 （1）防护林带的类型 一般分为紧密结构，疏透结构和通风结构三种。紧密结构一般由乔木和灌木搭配组成。疏透结构一般由较多行数的乔木两侧各配一两行灌木组成。通风结构一般由多行乔木组成，不配灌木。从林带的横断面来看，长方形的防风距离最大，中间高两边低的屋脊形的次之，中间低两边高的凹槽形的防风距离最小。 （2）专职林带的距离应注意以下几点： ①工业区与居住区之间的卫生防护距离内应设林带，除必要的交通口以外，应尽量使林带贯通。 ②卫生防护林的位置，应根据工业有害物质的性质和排放情况及当地自然特点等因素确定。接近厂区的林带应该栽植对有害物抗性强的树种，靠近居民区可植抗性弱的树种。 ③林带的走向应与厂区吹向居民区的非采暖季节主导风向垂直，若受条件限制，其偏角也不应超过30度。在丘陵或地形起伏地区，林带应沿分水岭或高地而置，但林带垂直线与风向的交角不应大于30度。 ④林带结构，从居住区到厂区依次为紧密结构，疏透结构和透风结构，使林带疏透度向厂区逐渐增大。 2.自然隔离带 利用河流，湖泊，山丘，沟谷等自然地形地貌，将工业区和居民区隔开，并配置一定的树木，具有一定的防护效果。 3.混合隔离带：在防护地带内保留部分农田或布置无污染或少污染的工业辅助项目，可达到充分利用土地和节省投资的效果，但农作物可能受污染，防护效果也不理想，重污染型工业区不宜采用。在防护林内布置建筑时应注意：防护林内建筑系数一般不得超过10%计算建筑系数时，防护林区面积计算方式如图并且不影响卫生防护林带的位置。不宜将建筑物打断防护林带的连续性，影响其防护功能。 4.其它防护林带 在风沙区或海滨设置的防风林，多雪地区设置的积雪林带等。 第五节 城市绿化和树种选择绿化树种选择的一般原则： 1.以乡土树种为主 2选择抗性较强的树种 3.既有观赏价值又有经济价值 4.速生树和慢生树相结合，近期以速生树为主 5.行道树种的选择上应选择适应性强，耐修剪，没有刺激性气味，绒毛，浆果等且容易大量繁殖的树种 6.在树种的比例上，乔灌比应以乔木为主，乔木一般占到70%以上。落叶树与常绿树的比例应以落叶树为主 城市草皮又称城市草坪，是一种人工栽植或自然生长的地被植物，具有净化空气，涵养水源，和调节局地气候等功能，对城市有很大好处，但其耗水量太大，还有待进行品种改良。第十二章 生态建筑 1.生态建筑的概念生态建筑有时又被称为“节能建筑”、“绿色建筑”， 严格地讲都是不全面的。现代意义上的生态建筑， 是指根据当地自然生态环境， 运用生态学、建筑技术科学的原理， 采用现代科学手段， 合理地安排并组织建筑与其它领域相关因素之间的关系，使其与环境之间成为一个有机组合体的构筑物。 2.建筑生态化的特征 建筑的生态化， 一般应具备如下的基本特征:第一， 能为人类提供“宜人”的室内空间环境。它包括健康宜人的温度、湿度， 清洁的空气， 好的光环境、声环境以及灵活开敞的空间。第二， 在对自然资源的利用上， 对环境的索取要小。主要指节约土地， 在能源与材料的选择上贯彻减少使用、重复使用、循环使用以及用可再生资源替代不可再生资源的原则。第三， 对环境的影响要最小， 主要指减少排放和妥善处理有害废弃物以及减少光污染、声污染。 3.生态建筑的发展动向 目前， 生态建筑在各地方发展都处于起步阶段。各国建筑师都在潜心研究生态建筑的技术和设计方法， 从建筑设计上看， 主要有两种倾向。一种是将建筑融入自然。就是把建筑纳入与环境相通的循环体系， 从而更经济有效地使用资源，使建筑成为生态系统的一部分， 尽量减少对自然景观、山石水体的破坏， 使自然成为建筑的一部分。如日本1995 年落成的“Acros 福冈”， 它是一个集文化商业办公为一体的综合设施， 该建筑向公园层层退台， 在退出的平台上做屋顶绿化， 这样建筑与公园绿化融入一体， 通过高技术实现能量循环利用。第二种是将自然引入建筑， 运用高科技知识，促进生态建筑化， 人工环境自然化。如马来西亚杨经文设计的绿色摩天大楼。它在现代都市中引入自然， 再现自然， 运用生态技术， 将植物、水体等自然景观引入建筑内部。 Acros 福冈杨经文作品---梅纳拉商厦 * 梅纳拉商厦 　　位于雪兰莪州(Selangor)的15层高的办公楼，建筑面积10340平方米，是一家电子和办公设备公司的总部。建筑物在内部和外部采取了双气候的处理手法，使之成为适应热带气候环境的低耗能建筑，展示了作为复杂的气候“过滤器”的写字楼建筑在设计、研究和发展方向上的风采。该建筑融合了许多杨经文十分喜爱的主题。植物栽培从楼的一侧护坡开始，然后螺旋式上升，种植在楼上向内凹的平台上，创造了一个遮阳且富含氧的环境。受日晒较多的东、西朝向的窗户都装有铝合金遮阳百叶，而南北向采用镀膜玻璃窗以获取良好的自然通风和柔和的光线。办公空间被置于楼的正中而不在外围，这样的设计保证良好的自然采光，同时都带有阳台，并设有落地玻璃推拉门以调节自然通风量。电梯厅、楼梯间和卫生间均有自然通风和采光。考虑到将来可能安装太阳能电池，遮阳顶提供了一个圆盘状的空间，被一个由钢和铝合金构成的棚架遮盖着。 　　梅纳拉商厦生态解决方案： 　　(1) 注意朝向。因为东西向耗能高于南北向50%，故把“服务核”外置，防晒； 　　(2) 在不同层位设凹入空间，造成阴影、遮阳挡雨，并在这个凹空间内设大量绿化，让人接近自然； 　　(3) 外窗设可调控的遮阳板； 　　(4) 屋顶上装有可调的遮阳板，并设屋顶游泳池； 　　(5) 组织气流强化自然通风杨经文作品--广场大厦（吉隆坡，1986）沿高层建筑的外面设置了遮荫的凹空间，这种手法不仅丰富了呆板的建筑外表，并且在阴影区提供了开窗的客观可能性。阳台和大平台创造了让人们可以在高层建筑的上部走到室外直接地接触室外环境，这可以说是在更高的程度上满足了人们的心理需求。 4.世界著名生态建筑 BRE绿色环境楼 英国Integer绿色住宅示范房 英国诺丁汉税务中心 德国爱森RWE办公楼 丹麦斯科特帕肯低能耗建筑 德国柏林帝国大厦圆顶，贯穿其中心的是称为光雕塑的类似圆锥体的结构 日本多层太阳能住宅 荷兰Delfut大学图书馆 英国格林威治新千年村 德国节能住宅 日本太阳能住宅 理论讲述部分到此结束，请做好课后阅读与复习，并认真完成课程作业。 作业：以下题目中任选一题目按论文标准格式完成一篇不少于2000字论文。 作业1：选取有代表性生态建筑一例或多例，分析其生态学设计理念和设计方法。 作业2：自定题目完成一篇环境生态学理论研究论文，论文选材自定。TS6红软基地