刘颖第二章环境科学与城市环境1.环境与环境特性2.环境问题与环境污染3.环境科学及其分支学科4.城市生态系统简析1.环境与环
境特性1.1环境定义环境就其词义而言，是指周围的事物。本课所涉及的是人类的环境，即以人或人类作为中心事物，其他生物和非生命物质
被视为环境要素，构成人类的生存环境。人类的环境有别于其他生物的环境，它包括社会环境与自然环境两部分。社会环境是指人类的社会制度
等上层建筑条件，包括社会的经济基础、城乡结构以及同各种社会制度相适应的政治、经济、法律、宗教、艺术、哲学的观念与机构等。自然环境
是人类赖以生存和发展的各种自然因素的总和，即通常所称的自然界。《中华人民共和国环境保护法》明确指出：“本法所称环境是指影响人
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，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、
自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。”1.2环境分类⑴按环境性质分为：自然环境、半自然环境（被人类破坏后的自然环境）、社会
环境。⑵按环境范围：宇宙环境（星际环境）、地球环境（地理环境）、区域环境、微环境和内环境⑶按环境要素：大气环境、水环境(如海洋
环境、湖泊环境等)、土壤环境、生物环境(如森林环境、草原环境等)、地质环境等⑷环境功能：特定空间环境(如航空、航天的密封舱环境等
)、车间环境(劳动环境)、生活区环境(如后室环境、院落环境等)、城市环境、区域环境(如流域环境、行政区域环境等)、全球环境和星际环
境等。1.3环境的基本特性整体性与区域性变动性与稳定性资源性与价值性隐显性与灾害放大性不可逆性
2环境问题及环境污染2.1环境问题全球环境或区域环境中由于环境质量的恶化导致的不利于人类生存和发展的
现象，概括称为环境问题。由自然力引起的环境问题：第一类环境问题（地震、洪涝、干旱和滑坡等）。由人类活动引起的环境问题：第二类环
境问题（环境污染、生态破坏）2.2当前人类面临的主要问题人口问题粮食问题能源问题资源问题环境污染问题2.3环境污染
环境污染：有害物质或有害因子进入环境并在环境中发生扩散、迁移、转化，与生态系统的诸要素发生作用，使生态系统的结构和功能发生变化，
对人类及其他生物的生存和发展产生不利影响。分类：水、大气、土壤、声学环境等迁移转化：迁移是指空间位置的变化；转化则是指形态的变
化或转变成其他的物质。3环境科学及其分支学科环境科学是研究人类环境质量及其控制的科学。从广义上说，它是对人类生活
的自然环境进行综合研究的科学，是研究人类周围空气、土地、水、能源、矿物资源和生物等所有环境因素及其与人类的关系以及环境质量和环境保
护的科学。属于自然科学方面的有环境地学、环境生物学、环境化学、环境物理学、环境医学、环境工程学；属于社会科学方面的有环境管理学
、环境经济学、环境法学等。当前，环境科学的具体研究内容包括：人类社会经济行为引起的环境污染和生态破坏；环境系统在
人类活动影响下的变化规律；确定当前环境质量恶化的程度及其与人类社会经济活动的关系；寻求人类社会经济与环境协调持续发展的途径和方
法，以争取人类社会与自然界的和谐。城市生态系统是以人为主体的生态系统城市生态系统中，人口高度集中，其他生物的种类和数量都很少。
动物群落基本上是家养动物群落，其生存除部分受气候与疾病等的影响外，基本不受天敌的威胁，而主要受人的支配。人是城市生态系统中主要的消
费者。在城市生态系统中，生产者、消费者所占的比例，与其在自然生态系统中的比例正好相反，是以消费者为主的倒三角形营养结构。城市生
态系统中的营养结构城市生态系统具有明显的地域性，而且还表现出其既具有平面结构，又有立体结构，简单地讲，城市生态系统是一个多层次、
多因素的复杂系统。在城市生态系统的结构研究中，最能反映系统内部运动规律的关键因素有：城市人口、城市经济活动和城市土地利用。其中土
地最为重要，因为它是人类社会经济活动规模与水平的综合反映，是空间结构状况的实际反映。城市环境基本特征①人口集中；②产业集中；
③能源结构改变；④需水量增加；⑤交通便捷；⑥信息传递快；⑦不透水地面多；⑧绿地少；⑨极易出现污染状态原生能源（一次
能源）：从自然界直接获取的能量形式，主要包括：煤、石油、天然气、油页岩、油沙、太阳能、风能、水能、潮流能、波浪能、核能、地热能等。
次生能源：经过加工或转化，便于输送、贮存和使用的能量形式。如电力、柴油、液化气有用能源：使用者为了达到使用目的，将次生能源
转化为特殊的使用形式。如机械能，热能等。最终能源：能量使用的最终目的，它是存在于产品中或投入到所创造的环境中的能量形式。如抽水
机把机械能转变为水的势能。城市生态系统与自然生态系统能量流动的相同点遵守热力学第一、第二定律，在流动中不断有损耗，不能构成循环
除部分热损耗是同辐射传输外，其余的能量都是由物质携带的，能流的特点体现在物质流中。但是能量每流过一个能级时，并不服从所谓的“10
%定律”4.3城市环境容量环境容量：环境容量是指在人类生存和自然生态不致受害的前提下，某一环境所能容纳的污染物的最大负荷量。
环境容量大小取决于两个因素。一是环境本身具备的背景条件，如环境空间的大小，气象、水文、地质、植被等自然条件，生物种群特征，污染物
的理化特性等；二是人们对特定环境功能的规定。这种规定经常用环境质量标准来表述。应用：环境容量的概念是根据环境管理的需要提出的，
1968年日本学者首先采用这个概念来控制污染物排放总量。至今环境容量在环境保护工作中已有广泛应用，特别是应用于区域污染物总量控制和
区域环境规划。城市环境容量：与城市空间、人口密切相关。生态城市的概念按生态学原理建立起来的一类社会、经济、
自然协调发展，物质、能量、信息高效利用，生态良性循环的人类聚居地。所以，生态城市必然是一个绿化非常好的城市，而绿化非常好的城市不一
定是生态城市。（一）市民素质高?是指在该城市中人口增长得到有效控制，人们受着良好的教育，科技事业比较发达并且能够有力、持续地
推动经济、社会和环境事业的发展。（二）天蓝地绿水清?在生态城市里，善待自然、保护环境成为社会公德和人们的自觉行为准则；到处是绿
荫草地、青山绿水的城市景观，人的行为与大自然有机结合、相互协调。（三）资源高度利用?生态城市是一个真正意义上的可持续发展的社
会。所有的原材料和能源得到最合理、相对最高效率的利用；在生产和消费的源头就严格控制废物的产生，废物一旦产生就必须按设定的方案进行回
收、再生和再利用。（四）产业结构优化?在生态城市中发展的产业都必须以不破坏生态平衡为前提，大力发展高新技术产业，利用新技术改
造传统产业。生态城市的产业中必定有三个共同点：一是应用先进技术发展生态农业和都市园林，其二是旅游业以生态旅游为特色，三是环保产业发
达并有一定的带动性。（五）城市规划科学?生态城市的建设和管理必须重视以下几点：建筑布局合理；严格控制建筑密度；大力提高建筑物的
传统个性和文化艺术品位；城市配套设施和基础设施充足而且先进；城市管理纳入法治轨道。本章重点、难点：环境的概念及分类环境问题
与环境污染的涵义城市环境的基本特征有哪些？这些说明什么？什么是环境容量？城市环境容量和哪些因素相关？影响城市环境的主要因素有
哪些？分别有着怎样的影响？城市生态系统的特点是什么？有什么影响？该表可以看到,北京市由于氧的消耗量过大,使O2---C
O2的平衡被严重破坏,从而看到北京环境质量确有待改善,也可推断出北京的绿地面积太少了,离要求太远.CONCLUSION:⑶
信息流信息流的功能：输入分散的、无序的信息，输出经过加工的、集中的、有序的信息。同时信息流也附于物质流中，如报纸、广
告和电视、书刊等都是信息的载体。信息的流量反映了城市的发展水平和现代化程度。在城市的生态系统中，存在着强大的
能流、物流，必然对环境产生不可估量的影响。Eg.北京市2000年预计输入6000万吨标准煤，暂不考虑其燃烧
释放的SOX、NOX、粉尘等对环境的污染，仅就燃烧一项，燃烧热达1.76×1018焦耳.
我国能源利用率按30%计,则进入城市环境的余热:1.76×1018×(1
－30%)=1.23×1018焦耳这些热量进入城市环境是十分惊人的。目前北京市的“热岛”效应已很严重，“热岛”强度已达
5℃另外，高强度的人口流动也会带来严重的环境问题。如机场的噪声污染。除了上述能流、物流和信息流外，人们还从经济观点出发，
提出了城市的价值流，包括投资、产值、利润、商品流通和货币流通等，反映城市经济的活跃程度。但实质都仍是物质流。环
境问题的实质：对环境的价值认识不足，缺乏妥善的经济发展规划和环境规划；盲目发展、不合理开发利用资源造成环境质量恶化和资源浪费、破坏
、枯竭。环境科学的任务就是抓住人类与环境这一对矛盾的实质，研究其间的对立统一关系，充分认识两者之间的作用和反作用
，掌握其发展规律，以便能动地改造环境并积极调节其间物质和能量的交换，促使环境朝着有利于人类的方向演化。4.城市生态系统简析4
.1城市生态系统概念城市生态系统指的是：特定地域内的人口、资源、环境（包括生物的和物理的、社会的和经济的、政治
的和文化的）通过各种相生相克的关系建立起来的人类聚居地或社会、经济、自然的复合体。凡是拥有10万以上人口，住房、工
商业、行政、文化娱乐等建筑物占50%以上面积，具有发达的交通线网和车辆来往频繁的人类集居的区域，即可称为城市生态系统。
人是城市生态系统中最重要的组成部分，不仅数量大，而且是系统的主宰。有的城市生态系统人占有相当大的区域，地面上的绿地很少。4
.2城市生态系统特点相对于自然生态系统来说，有许多不同的特点：⑴城市生态系统是人工生态系统人工控制对城
市生态系统的存在和发展起着决定作用。但是，人工控制是在自然控制的大背景下起作用的，必然受到太阳辐射、气温、气候、风、水源状况
等自然因素控制。⑵城市生态系统是以人为主体的生态系统人类动物植物⑶城市生态系统是不完全的生态系统城市中的植物，其
主要作用已变为美化环境、消除污染和净化空气。由于植物产量远远不能满足当地消费者的粮食需要，必须从城市以外输入。需要异地分解废弃
物（垃圾厂、化粪池、垃圾场等）⑷城市生态系统是高度开放的系统大量、高速的输入输出流、能量、物质和信息在系统
中高度浓集，高速转化，其能量转化功率为每平方米每年（42~126）×107焦耳。⑸城市生态系统是多层次的复杂系统生物（人
）---自然（环境）系统工业---经济系统文化---社会系统只考虑人的生物性活动。只考虑人的经济活动。
只考虑人的社会活动和文化活动二、城市生态系统的结构与功能1、城市生态系统的结构城市生态系统的结构是指这个系统内
包括哪些组成部分或子系统。它着重反映系统的空间因素及其相互作用，由于不同专业的研究角度和出发点不同，所以城市生态系
统的划分也各异。以下是几种对城市生态系统的不同认识。⑴社会学家划分的城市生态系统城市生态系统城市
空间城市社会城市居民城市组织人口结构劳动结构智力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人工
设施（建成区环境）施工环境基础设施生产设施生活服务设施自然环境自然资源土地、空气、淡水、食物、能源、原料地域环境
地质、地貌、气候水文、土壤、生物城市生态系统生物系统城市居民家养生物野生生物⑵环境生态学家提出的城市生态系统结构
图非生物系统人工物质系统住宅与公共建筑物道路设施工厂交通运输通讯设施市政管网设施环境资源系统气域水域土地
矿产能源系统生物能（食物等）自然能化石燃料热原生能源次生能源有用能源最终能源传输率损耗热损
耗热损耗热损耗热利用率损耗热传输率转化率利用率⑴能流城市生态系统能流的基本
过程4.2城市生态系统的功能⑵物质流城市生态系统的物质流包括：资源流、货物流、人口流、劳力流、智力流。劳力流是
特殊的人口流。（人口在时间上的空间上的变化）智力流则是特殊的劳力流。（智力在时间上的变化，反映着城市智力结构的改变过程，而智力在空间上的变化则反映智力在不同部门中的改变。）其中以货物流的流动过程最为复杂，它不是简单的输入和输出，其中还经过生产、消耗累积及排放废弃物等过程。输入生产库存输出废弃物累积如建筑道路如五金产品、建筑材料消耗城市系统中货物流的流程途径空气流这种资源流的流动速率和强度，直接影响着城市的大气环境质量。北京的空气流5.0157.06182.64130.59CO241.53.3465542.765580.9氧28.39×10428.39×104空气消费生产输出输入由该表能得出什么结论呢?单位:万吨 |
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