1、第十二章城市生态系统城市生态系统及其组成结构（城市生态系统概念，构成）城市生态系统的主要特点和基本功能（特点，基本功能）城市生态系统存在的问题（重点内容）。,第一节城市生态系统及其组成结构一概念： 城市生态系统（urban ecosystem）是指城市空间范围内的居民与自然环境系统和人工建造的社会环境系统相互作用而形成的有机整体。它是以人为主体的、人工化环境的、开放性的人工生态系统。,城市生态系统,自然生态系统,城市系统的三个子系统：,经济生态系统,社会生态系统,生命,非生命,第一产业,第二产业,第三产业,文化,政治,科学,法律,政策,二城市生态系统的构成：,城市生态系统,城市社会,城市空间,
2、城市居民,城市组织,年龄结构,劳动结构,教育结构,政治组织,经济组织,文化组织,群众组织,家庭组织,人工环境,自然环境,人工设施,施工环境,自然资源,地域环境,社会学者的划分,城市生态系统,生物系统,非生物系统,城市居民,家养生物,野生生物,人工物质系统,环境资源系统,能源系统,大气、水域,土地、矿产,生物能,自然能,化石燃料,住宅与公共建筑,道路设施,工厂,交通运输,通讯设备,市政管网设施,环境学者的划分,第二节城市生态系统的主要特点和基本功能一城市生态系统的主要特点：城市生态系统是以人为主体的生态系统一方面，人类在城市生态系统中的生物量要远远超过城市中动物和植物的生物量；另一方面，城市生态
3、系统是人类发展到一定阶段的产物，是按照人类的意愿规划和建设的，人的活动决定了城市生态系统能否可持续发展。,三个城市人口生物量与植物生物量的比较,城市生态系统与自然生态系统的营养结构比较,植物,植食动物,肉食动物,植物,动物,人类,自然生态系统,城市生态系统,城市生态系统是人工生态系统城市生态系统的环境变为人工环境，城市居民为了生产生活的需要，在自然环境的基础上，建造了大量的建筑物、交通、通讯、供排水、医疗、文化、体育等城市设施。,城市生态系统是不完全的生态系统由于城市态系统的生命组份与环境组份发生了很大变化，维持城市生态系统所需要的大量营养物质和能量，需要从系统外的其他生态系统输入。城市中所产
4、生的各种有机物，多数通过人类的环境保护措施（城市环卫）加以处理，或输出到系统之外. 因此，城市生态系统是一个不完全独立的生态系统，它需要依赖城市周围的其他生态系统甚至其他地区的物质能量支持，才能维持运转。,城市生态系统是高度开放的生态系统城市生态系统所需要的大量能源和物质，必须从外部输入。同时城市生态系统又不断得向外部输出大量的产品和废物，城市规模越大，它与外界的物质和能量交换就越多。另外，在人力、资金、技术、信息等方面也与外界发生着强烈的交流。因此，城市生态系统是一个开放性很高的生态系统。,二城市生态系统的基本功能城市生态系统的生产功能 城市生态系统能够利用城市内外系统提供的物质和能量等资源
5、生产出产品的能力。包括生物生产和非生物生产。生物生产包括初级生产和人类在内的生物交换、生长、发育和繁殖过程。初级生产所占的比重较低，次级生产有相当一部分需要从城市外部输入，表现出对外界物质和能量输入的明显依赖性。 城市生态系统的次级生产具有社会性，它是在一定的社会规范和法律的制约下进行的。,非生物生产物质生产：为满足人们物质生活所需要的各类有形产品而进行的生产活动。 包括工业产品、设施产品、服务性产品。非物质生产：满足人们的精神生活所需要的各种文化艺术产品和相关服务而进行的生产活动。它是城市文化功能的体现。,自然能源,来源特点,生物能源,太阳能,风能,木材,秸秆,天然气,矿物能源,潮汐能,地热
6、能,煤,石油,沼气,城市生态系统能源结构和能量流动,（1）分类,一次性能源（初级能源）,利用方式,二次能源,太阳能,风能,柴油,煤气,天然气,煤,石油,电力,按照能源的利用方式划分,城市生态系统能源结构和能量流动 能源结构：指城市能源总生产量与总消费量的种类构成及比例关系。能源的生产结构:从总生产量分析能源结构。包括各种一次性能源如煤炭、石油、天然气、水能、核能等的产量及所占比重。能源的消费结构:从消费量分析能源结构。即城市能源消耗量中各种不同途径消耗量的构成。,一个国家的能源结构在一定程度上可以反映该国生产技术和经济发展水平。城市是消耗能源的主要区域，城市的能源结构与全国的能源生产结构、消费
7、结构、城市的经济结构特征等密切相关。,世界部分国家能源结构 (%),电力消费在能源消费中的比重和一次能源用于发电的比例也是反映城市能源供应现代化水平的两个指标，发达国家这两个指标一般在24、35左右而我国则低得多，上海也仅为11.1和23.4。,有用能源,次生能源,原生能源,最终能源,转化,利用,利用,传输,传输,热,损耗,损耗,热,损耗,热,损耗,热,热,损耗,热,城市生态系统能量流动的基本过程,能量流动：是指能源在满足城市多种功能过程中，在城市生态系统内外的传递、流通和耗散过程。,城市生态系统的物质流动： 包括资源流、货物流、人口流、废物流等 城市生态系统的信息流： 经营信息（生产信息、流
8、通信息）、生活信息（物质生活信息、精神生活信息）、科技信息（科技情报、期刊等）、社会信息（政治信息、军事信息等）。人是城市信息的主要载体，每个城市居民即是信息的源又是信息的汇，还是信息的处理车间。 信息的流量反映了城市的发展水平和现代化程度,第三节城市生态系统存在的问题 城市生态系统存在的问题，实质上就是城市中的人类与城市环境之间出现了不协调关系。 当前我国城市生态问题主要表现为如下几方面 ：,一 城市自然生境破碎化： 城市化进程改变了城市生态系统的各个方面，对城市自然环境的影响最为突出。在市区或城市近郊区很难再找到尚未破坏的自然环境。 作为城市主体，人类向着自己的意愿改变着城市，并被包围在人
9、工化的城市环境之中，这就导致了城市居民与自然生态环境的长期隔离，并引起各类城市“文明病”“富贵病”的大量发生。,二 城市土地占用和土壤变化： 1 城市占用的土地不断扩大 城市化进程使得城市人口急剧增加，住房、交通、工业园区和其他基本建设都要大量占用宝贵的土地资源。 目前我国每年大约有50 万hm2耕地被三项建设（国家建设、乡镇建设、农民建房）所占用，极大地侵占了城郊耕地资源，对农业发展构成威胁，使原本粮食短缺的国情更加严重。,2 城市土壤变化 城市地下水位下降与地面沉降：城市建筑物密度相对较大，地面硬化程度高，排水系统发达，很大程度上阻止了雨水的下渗；再者，城市地下水开采较多，使地下水位显著降
10、低。 地下水位的下降，会带来取水地区的地面作垂直方向的沉降，而且沉降范围向四周扩展，形成下降漏斗。 另外，城镇地区大量开采地下矿藏也会形成地面沉降。地面沉降都具有相当大的危害性，对城市安全具有很大威胁。,2018/7/31,27,据中国环境报报道，2005年全国地下水降落漏斗188个。在具备系统统计数据的171个地下水降落漏斗中，漏斗面积扩大的有65个（面积扩大了6736平方公里）、漏斗面积缩小的有57个（面积缩小了2175平方公里）、漏斗面积保持稳定的有49个。,城市废弃物污染土壤： 随着工业生产和消费水平的提高，城市固体废弃物逐年增多，逐渐形成了垃圾包围城市的局面。 城市垃圾分为有机垃圾和
11、无机垃圾两类。前者是可以分解的。垃圾在堆放过程中不仅占用大量耕地面积，还会给有害生物提供孳生场所，威胁人类健康；还能影响市容市貌；还能破坏土质，污染地下水资源。,2018/7/31,29,主要国家城市垃圾处理方式比例（%）,三 城市气候变化和大气污染： 1 城市气候变化城市化的进程中，城市下垫面性质的改变、空气组成的变化、人为热源及建筑物高度密集，都在一定程度上影响了城市的局部环境，城市“热岛效应”就是最突出的特点。,城市热岛温度剖面示意图,2 城市大气污染城市人口密集，人为生成的各类气体污染物（硫氧化物、碳氧化物、氮氧化物等）在城市局部地区往往会超过城市环境的自净能力所能承受的量，使空气中的
12、有毒物质浓度增加，达到有害程度，形成大气污染。,四 城市水资源短缺和水污染 我国是水资源贫乏国家，城市水资源更显匮乏，近年来，全国666个城市中，缺水城市已达333个，严重缺水城市50多个，京、津、青岛、大连、西安等大城市尤为严重。 我国水资源总量为28000亿方/年，居世界第6位，人均水资源2730方/（人.年）列世界第88位，相当于世界平均水平的1/4。且时空分布不均匀，南多北少，东多西少，春夏多，秋冬少。中国2/3的土地年降雨量不足200mm，而且浪费非常严重。,五 城市人口密集与绿地缺乏： 1 人口密集 是城市的普遍现象，大城市尤为突出。人口密集加剧了城市交通拥堵、住房紧张、环境污染、
13、资源紧张等社会问题。 2 城市绿地缺乏 联合国规定的城市绿地面积人均为5060m2，我国规定的标准是711m2。,由于环境污染而造成的八次较大的轰动世界的公害事件：,马斯河谷事件 多诺拉事件 洛杉矶光化学烟雾事件 伦敦烟雾事件 四日市哮喘事件 米糠油事件 水俣病事件 骨痛病事件,2018/7/31,35,马斯河谷事件 1930年12月15日比利时马斯河谷工业区 由于该工业区处于狭窄的河谷中，许多重型工厂分布在那里，12月15日时值隆冬，大雾笼罩了整个比利时大地。由于该工业区位于狭长的河谷地带，发生气温逆转，大雾像一层厚厚的棉被覆盖在整个工业区的上空，工厂排出的有害气体在近地层积累，无法扩散，二
14、氧化硫的浓度也高得惊人。3日这一天雾最大，加上工业区内人烟稠密，整个河谷地区的居民有几千人生起病来。病人的症状表现为胸痛、咳嗽、呼吸困难等。一星期内，有60多人死亡，其中以原先患有心脏病和肺病的人死亡率最高。与此同时，许多家畜也患了类似病症，死亡的也不少。,2018/7/31,36,多诺拉事件1948年10月2631日美国宾夕法尼亚州多诺拉镇 该镇处于河谷， 10月最后一个星期大部分地区受反气旋和逆温控制，加上2630日持续有雾，使大气污染物在近地层积累。二氧化硫及其氧化作用的产物与大气中尘粒结合是致害因素，发病者5911人，占全镇人口43%。症状是眼痛、喉痛、流鼻涕、干咳、头痛、肢体酸乏、呕
15、吐、腹泻，死亡17人。,2018/7/31,37,洛杉矶光化学烟雾事件40年代初期美国洛杉矶市 全市250多万辆汽车每天消耗汽油约1600万升，向大气排放大量碳氢化合物、氮氧化物、一氧化碳。该市临海依山，处于50公里长的盆地中，汽车排出的废气在日光作用下，形成以臭氧为主的光化学烟雾。 这种烟雾使人眼睛发红，咽喉疼痛，呼吸憋闷、头昏、头痛。1955年，因呼吸系统衰竭死亡的65岁以上的老人达400多人；1970年，约有75%以上的市民患上了红眼病。这就是最早出现的新型大气污染事件-光化学烟雾污染事件。,2018/7/31,38,伦敦烟雾事件1952年12月58日英国伦敦市 58日英国几乎全境为浓雾
16、覆盖，四天中死亡人数较常年同期约多4000人， 45岁以上的死亡最多，约为平时3倍； 1岁以下死亡的约为平时2倍。事件发生的一周中因支气管炎死亡是事件前一周同类人数的93倍。,2018/7/31,39,四日市哮喘事件1961年日本四日市 1955年以来，该市石油冶炼和工业燃油产生的废气，严重污染城市空气。重金属微粒与二氧化硫形成硫酸烟雾。1961年哮喘病发作， 1967年一些患者不堪忍受而自杀。1972年该市共确认哮喘病患者达817人，死亡10多人。,2018/7/31,40,米糠油事件1968年3月日本北九州市、爱知县一带 生产米糠油用多氯联苯作脱臭工艺中的热载体，由于生产管理不善，混入米糠
17、油，食用后中毒，患病者超过1400人，至七八月份患病者超过5000人，其中16人死亡，实际受害者约13000人。,2018/7/31,41,水俣病事件19531956年日本熊本县水俣市 含甲基汞的工业废水污染水体，使水俣湾和不知火海的鱼中毒，人食用毒鱼后受害。1972年日本环境厅公布：水俣湾和新县阿贺野川下游有汞中毒者283人，其中60人死亡。 1954年，水俣湾开始出现一种病因不明的怪病，叫水俣病，患病的是猫和人，症状是步态不稳、抽搐、手足变形、神经失常、身体弯弓高叫，直至死亡。经过近十年的分析，科学家才确认：工厂排放的废水中的汞是水俣病的起因。,2018/7/31,42,骨痛病事件19551972年日本富山县神通川流域 锌、铅冶炼厂等排放的含镉废水污染了神通川水体，两岸居民利用河水灌溉农田，使稻米和饮用水含镉而中毒， 1963年至1979年3月共有患者130人，其中死亡81人。 镉通过稻米进入人体，首先引起肾脏障碍，逐渐导致软骨症，在妇女妊娠、哺乳、内分泌不协调、营养性钙不足等诱发原因存在的情况下，使妇女得上一种浑身剧烈疼痛的病，叫痛痛病，也叫骨痛病，重者全身多处骨折，在痛苦中死亡。,2018/7/31,43,
