第一章城市环境与生态因子.docx

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第一章城市环境与生态因子

第一章城市环境与生态因子

第一节城市环境

城市环境：

影响城市人类活动的各种自然的或人工的外部条件的总和。

一、城市环境的组成

1．城市自然环境：

包括地形、土壤、气候、植被、动物、微生物等。

城市自然环境是城市环境的基础，城市环境的形成在许多方面受到自然环境的影响和作用，同时城市自然环境的性质和状况也因人类活动而发生很大的变化。

２．城市人工环境：

是人类对自然环境加以改造后形成的。

主要体现在与人类生活密切相关的各个方面。

包括房屋、道路、管线、基础设施、不同用途的土地、废气、废水、废渣、噪声。

二、城市环境的特征

1.高度人工化特征：

城市是人口最集中、社会经济活动最频繁的地方，是人类对自然环境影响作用最强烈、自然环境变化最大的地方。

2.空间特征：

城市环境呈现出一定的平面和立面特征。

平面形态：

指城市用地在平面空间上呈现出的几何

形状（城市用地形态）。

位置：

经纬度、或与周围山川等自然地理要素关系。

距离：

城市用地边缘到城市中心的距离，最大、最小、平均距离。

方向：

城市用地扩张的方向，

方形、圆形、长条形。

天津：

位置：

北纬38033`~40015`，西靠北京，东临渤海。

距离：

114km、30km、方向：

南北长东西短

城市立面形态：

城市环境在高度上的变化，在城市景观、城市地貌讨论较多。

常用城市轮廓、城市人造地貌来描述。

中山岐江公园

3.地域层次特征：

城市环境是一个地域综合体，根据其中心事物可化分为不同的地域子环境，如居住环境、商业环境等。

4.污染特征：

较自然环境，城市环境在组成及结构和影响因素上发生了很大的变化，人工改变了自然土壤的结构与性能、生物多样性的减少、集中了大量的建筑物、人口、物质、能源和产生大量的污染物质等。

所有这些使得城市环境的自我调节净化能力下降，容易出现环境污染。

如：

城市大气容易出现污染。

三、城市环境容量

环境容量：

某一环境在自然生态结构和正常功能不受损害、人类生存环境质量不下降的前提下，所能容纳的污染物的最大负荷量。

1.环境容量与环境污染

当进入环境中污染物量超过环境容量时，环境就会恶化，对人体健康、动植物正常生育产生危害，即出现环境污染。

环境自净能力和人工环保设施处理能力越强，承污能力就越强，环境容量也越大。

污染物量（种类、浓度）→环境污染→环境自净能力→人工环保设施的处理能力

2.城市环境容量

城市环境容量：

指环境对于城市规模及人类的活动提出的限度。

城市所在地域的环境，在一定的时间、空间范围内，一定的经济水平和安全卫生要求下，在满足城市生产、生活等各种活动正常进行的前提下，通过城市的自然条件、经济条件、社会文化历史条件等共同作用，对城市建设发展规模以及人们在城市中各项活动的强度提出的容许限度。

城市环境容量的影响因素：

（1）城市自然环境因素

自然环境因素是城市环境容量中最基本、最重要的因素。

人们改造自然的能力越来越强，常常轻视自然因素在城市环境容量中的地位和作用，这是造成城市环境问题的主要原因。

如：

地形对大气自净能力的影响

（2）城市物质因素

城市各项物质因素的构成状况对城市建设与发展有一定容许限度。

城市物质因素主要指工业、仓库、居住建筑、公共建筑、城市基础设施、物资供应等。

如：

居住建筑对城市大气环境的影响

（3）经济技术因素

城市现有的经济技术实力对城市发展规模也提出了容许限度。

城市的经济技术条件越雄厚，所具有的改造城市环境的能力越大，城市环境容量也越有可能提高。

如：

污水处理设施的先进性对城市水环境的影响。

3.城市环境容量的类型

（1）大气环境容量

大气环境容量：

在满足大气环境目标值的条件下，某区域大气环境所能承纳污染物的最大能力，或所能排放的污染物的总量。

大气环境目标值：

指能维持生态平衡及不超过人体健康的阀值。

超过容量的阀值，大气环境就不能发挥其正常的功能，生态的良性循环也会被破坏、人类健康及物质财产将受到损害。

研究大气容量可以为制定区域大气环境标准、控制和治理大气污染提供重要依据。

（2）水环境容量：

在满足城市居民安全卫生使用城市水资源的前提下，城市区域水环境所能承纳的最大污染物负荷量。

水环境容量与水体的自净能力和水质标准有密切关系。

水环境容量三要素：

区域水量及状态、污染物的性质、人及其他生物该污染物的忍受能力。

如：

城市水资源与水环境容量密切相关

（3）土壤环境容量

土壤对污染物质的承受能力或负荷量。

进入土壤中的污染物低于土壤容量时，土壤净化过程成为主导方面，土壤质量能够得到保证；进入土壤的污染物超过土壤容量时，污染过程将成为主导方面，土壤受到污染。

土壤环境容量取决于污染物的性质和土壤净化能力。

如：

城区土壤的净化能力低于郊区。

城区土壤环境容量低于郊区。

四、城市的环境污染

（1）城市大气污染：

在空气的正常成分之外，增加了新成分，或原有成分大量增加，而对人类健康和动植物生长产生危害。

大气污染可分为：

自然污染、人力污染。

大气污染已成为全球面临的公害，在城市地区大气污染更为严重。

2000年4月29日第九届全国人民代表大会常务委员会第十五次会议通过《中华人民共和国大气污染防治法》于2000年的9月1日起执行。

地方各级人民政府对本辖区的大气环境质量负责，制定规划、采取措施，使本辖区的大气环境质量达到规定的标准。

任何单位和个人都有保护大气环境的义务，并有权对污染大气环境的单位和个人检举的控告。

2004年9月10日《人民日报》指出：

在全国113个国家环境保护重点城市中，10个城市的空气污染最为严重，临汾、阳泉、大同、石嘴山、三门峡、金昌、石家庄、咸阳、株洲和洛阳。

国家环保总局要求这10个城市，采取措施，争取大气环境质量尽快得到改善。

编制大气质量达标规划，确定改善目标和分阶段目标，提出重点治理项目等。

2004年8月5日《东方早报》“一个省会城市的污染难题”

在过去的三年中，石家庄市大气环境质量为二级及二级以上的好天气分别达到了95天、181天和211天。

空气质量逐年改善的迹象，让当地的许多官员多多少少引以为豪。

然而，尽管如此，石家庄大气中可吸入颗粒物和二氧化硫的年平均浓度仍然超出了国家二级标准。

在国际环保总局近日公布的空气污染最严重城市黑名单上石家庄名列其中。

值得一提的是，石家庄是惟一一座“上榜”的省会城市。

在2001年正式实施了《大气污染防治条例》。

市区内的重污染企业限期搬迁，逾期不搬，要责令其停产、关闭；对新建的水泥、石灰等向大气排放污染物的建设项目，从审批、验收到投产使用，都规定了严格的程序，并设定了相应的处罚措施等等

石家庄郊区的南翟营村村民们形容他们现在的生存状况是“四面楚歌”。

村子东边有市钢铁厂、化工二厂等企业，西边有热电厂和化肥厂，北面则是该村跟华北制药厂联营的威可达、威尔康两个制药厂。

一是石家庄发展速度非常快，原来规划的工业区现在已经处在了市区；二是石家庄处在三面环山的“盆地”中，且每年80%的时间是静风天气，烟尘无法得到及时的稀释。

专家认为问题的实质在于石家庄市产业结构和工业布局不合理，热电、冶金、炼焦等高污染企业都聚集在市区二环路内。

解放初期，石家庄定位为20万人口的小城市，并把距市中心约5公里的东北角郊区定位为工业区，常年风向是东南风。

石家庄目前的人口已经发展到200多万。

（2）城市水体污染

城市地表水污染变化总趋势是污染加剧程度得到控制，但仍有日趋严重的可能，主要表现在化学耗氧量、生化需氧量、氰化物、氨氮、总汞等污染超标趋势严重。

一级河流污染普遍、二级、三级河流污染严重。

我国城市地下水污染及水体富营养化逐年加重，地下水污染重，主要是硬度指标逐渐增加。

（3）城市固体废弃物

①废渣产生量大：

工业废渣量约为城市固体废弃物排放量的3/4,现在许多城市生活垃圾的增长速度大于工业废渣的增长。

②废渣综合利用率低：

工业废渣综合利用率增长速度缓慢；城市垃圾无害化处理很少，无害化处理量仅占排放量的百分之几。

③固体废弃物露天堆放：

占用大量土地，废弃物露天长期堆放，日晒雨淋，溶解分解，有害成分进人大气、水体、土壤中，造成二次环境污染。

（4）城市噪声污染：

交通噪声、工业噪声、建筑施工噪声和生活噪声。

我国许多城市环境的噪声污染相当严重，据1995年对46个城市的监测，居民文教区超标的城市达98%，交通干线道路两侧区域超标的城市为71％。

第二节生态因子作用分析

一、生态因子的分类

城市人口集中，经济活动頻繁，建筑物高度密集，对自然环境改造力強、影响程度大，形成特殊的城市生态环境。

了解城市环境特点，对改善城市环境质量具有十分重要的意义。

任何一种园林植物的生存环境都存在许多生态因子，各生态因子的性质、作用不同。

1.气候因子：

包括光照、温度、湿度、空气等，每个因子又可分为若干子因子，如光因子可分为光强度、光质和光周期等，这些因子对于园林植物的形态、生理、生育及地理分布等都有不同的作用。

气候因子随地理位置或海拔高度的改变而不同。

例1：

光因子对植物的影响

太阳辐射中各种不同波长的光对植物具有不同的光化学活性及刺激作用。

光合有效辐射：

能被植物色素吸收、具有生理活性的波段（可见光）。

红、橙光被叶绿素吸收的最多，光合活性最大；

蓝、紫光也能被叶绿素和类胡萝卜素吸收；

蓝、紫、青光能抑制植物的伸长生长而形成矮态，并促进花青素等植物色素的形成；

红光炭水化合物合成

蓝光蛋白质合成

例2：

温度对植物生理活动的影响

植物的各种生理代谢、生命活动和生长都是在一定的温度条件下进行的。

不同植物光合作用三基点温度

2.土壤因子：

包括土壤理化性质、土壤肥力、土壤生物等。

土壤是气候因子和生物因子共同作用的产物，所以它本身必然受到气候因子和生物因子的影响，同时也对植物产生作用。

不同的土壤类型有不同的植物分类。

、

3.地形因子：

地形起伏、坡度、坡向、海拔高度及经纬度等地形因子对植物没有直接影响，但是地形的变化可以影响到小气候、土壤特性等，从而影响到植物的生长发育。

4.生物因子：

包括植物与动物、微生物、植物之间的各种生态关系，如捕食、寄生、竞争、互惠共生等。

5.人为因子：

主要指人类对植物资源的利用、改造及破坏过程中给植物带来的有利的或有害的影响。

在城市地区人为因子对园林植物的作用是有意义的和有目的的，其影响程度和范围正不断加深和扩大。

二、生态因子作用的一般特征

1.综合作用

生态环境是由许多生态因子组合起来的综合体，对植物起着综合的生态作用。

每一个生态因子都是在与其他因子的相互影响、相互制约中起作用的，任何一个因子的变化都会引起其他因子发生不同程度的变化。

如：

光照强度的变化必然引起大气和土壤温度、湿度的改变，这就是生态因子的综合作用。

2.非等价性

诸多生态因子中对植物起作用的各因子是非等价的，必然有一个或几个因子在起决定性作用，起决定性作用的因子称为主导因子（又称限制因子）。

如：

光照、温度、水分、土壤各因子的作用不等价。

主导因子是哪一个？

主导因子有两方面的含义：

①某一个因子的变化常会引起其他生态因子发生明显改变，这个因子就是主导因子。

如：

太阳辐射的变化会引起空气温度和湿度的改变。

②对植物而言，某一生态因子的存在与否或数量上的变化会使植物的生长发育发生明显变化，这类因子也称为主导因子。

如：

植物春化阶段的低温。

3.不可替代性和互补性

植物的生长发育必需的生存因子包括光照、温度、湿度、空气、矿质营养等，这些生存因子对植物的作用虽不是等价的，但各具其重要性，是不可替代的。

某一因子的数量不足，可由另一个因子的加强而得到一定的调剂和补偿。

但各因子间的补偿并不经常存在。

如：

温室栽培花卉时光强的减弱所引起的植物光合作用下降，可施二氧化碳气肥补偿光照。

4.阶段性

植物生长发育的不同阶段往往需要不同的生态因子或生态因子的不同强度。

如：

低温在某些植物的春化阶段起着必不可少的作用，但在其后的生长阶段则是有害的。

5.直接作用与间接作用

区分生态因子的直接作用和间接作用对分析影响植物生长发育及分布的原因是很重要的。

如：

一幢东西走向的高大建筑物南北两侧，生态环境有很大差别。

建筑物南北朝向本身并不影响植物新陈代谢，通过影响光照、空气相对湿度而间接影响植物的生长。

建筑物南侧接受的太阳直射光多于北侧，因此南侧的光照较强、相对湿度较小，适合阳性植物的生长；北侧的光照弱、相对湿度较大，比较适合阴性植物的生长。

三、生态因子作用的基本原理

1.最小因子定律：

植物生长不是受需要量大的营养物质的影响，而是

受那些处于最低量的营养物质成分的影响。

如：

极端沙漠地区的水分因子。

这个定律对于温度、光等多种生态因子都是适用，但只能适用于稳态条件下，如果在一个生态系统中，物质和能量的输入输出不是处于平衡状态，植物对各种营养物质的需求就会不断变化，在这种情况下，最小因子定律就不适用。

2.耐受性定律：

生物不仅受生态因子最低量的限制，而且也受生态因子最高量的限制。

生物对每一种生态因子都有耐受的上限和下限，上下限之间就是生物对这种生态因子的耐受范围。

（如：

广生态幅物种）

关于耐受性定律的补充

（1）植物对各种生态因子的耐性幅度有很大差异，可能对一种因子的耐性较广，而对另一种因子的耐性较狭窄。

如：

向日葵耐酸碱范围广，耐光强范围窄。

（2）自然界中的植物很少能够生活在对它们来讲最适宜的地方。

如：

许多沙漠植物在潮湿的气候条件下能够生长得很茂盛，但是它们却只分布在沙漠中。

（3）当植物的某一个生态因子不是处于最适状况时，植物对另一些生态因子的耐受限度也将下降。

如：

当土壤中氮不足时，草本植物对干旱的抵抗力也下降。

（4）植物的耐性限度因生长发育阶段、环境条件的不同而变化。

如：

繁殖期是临界期，此期间生态因子起限制作用，繁殖期对生态因子的要求比较严格。

一种植物长期生活在最适生存范围一側时，久而久之会导致耐受曲线位置移动，产生新最适生存范围及耐受上下限（植物驯化的理论基础）。

3.限制因子定律：

耐受性定律和最小因子定律相结合产生限制因子。

限制因子：

诸多生态因子中，使植物的生长发育受限制、甚至死亡的因子。

如：

极端沙漠地区植物的限制因子是水分。

·任何一种生态因子只要接近或超过生物的耐受范围，就会成为这种生物的限制因子。

如：

夏季高温成为中国兰的限制因子。

·限制因子概念的价值使人们掌握了认识生物与环境关系的钥匙，找到了限制因子，就找到了影响生物生长发育的关键因子。

如：

兰花开花的高温因子。

·一种生物对某因子耐受范围广，且这因子又稳定，本因子不可能成为限制因子；相反，生物对某生态因子的耐受范围很窄，并且这一个生态因子又易于变化，这个因子就值得特别研究，因为它很可能是限制因子。

如：

陆生植物的氧气；水生植物的氧气。