城市环境与生态因子

第一章城市环境与生态因子一、环境（次重点）和城市环境（重点）识记：环境，自然环境，人工环境，环境的尺度范围，城市环境的组成，城市环境污染的表现。理解：城市环境的特征。二、生态因子作用分析（一般）识记：生态因子的分类。理解：生态因子作用的一般特征，限制因子定律，最小因子定律，耐受性定律。第一节城市环境一、环境的概念及其类型1.环境的概念（environment）环境指某一特定主体以外的空间，以及直接或间接影响该主体生存的一切事物的总和。生物科学中，以生物为主体，环境是生物个体或群体以外的一切因素总和。环境科学中，以人为主体，环境是指围绕着人群的空间以及各种外部条件或因素。2、环境的类型按环境的尺度范围：宇宙环境：又称为星际环境，是指大气层以外的宇宙空间。地球环境：又称为全球环境，是指大气圈的对流层、水圈、土壤圈、岩石圈和生物圈。区域环境：指占有某一特定地域空间的自然环境，由地球表面不同地区的五个自然圈相互配合而形成。生境：植物个体和群体所居住的地方。植物的小环境：是指接近植物个体表面或个体表面不同部位的物理环境。体内环境：是指植物体内部的环境。按环境的性质：自然、人工环境。二、城市环境㈠城市环境的组成城市环境：是指影响城市人类活动的各种自然的或人工的外部条件的综合。城市自然环境：地形、土壤、地质、水文、气候、植被、动物、微生物等城市人工环境：房屋、道路、管线、基础设施、不同用途的土地等城市生态环境：分生物环境和非生物环境。㈡城市环境的特征1.城市环境高度人工化2.城市环境呈现一定的平面和立面特征3.城市环境具有一种典型的地域分异：建筑空间、道路广场空间和绿地空地空间4.城市环境污染特征：热岛效应等（三）城市环境容量一环境容量1概念：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，能容纳的污染物的最大负荷量2影响因素：环境空间大小、环境的净化能力、污染物的理化性质等二城市环境容量1概念：环境对于城市规模及人的活动提出的限度。具体指在城市特定区域内，环境所能容纳污染物的最大负荷.2影响因素：自然环境条件、物质因素、经济技术因素三城市环境容量的内容1城市人口容量①概念：特定时期内，城市在维持一定生态环境、社会环境质量的前提下，所能容纳的具有一定活动强度的人口数量。在城市环境容量中起决定性作用，人口确定后用地规模也就确定了②特点：有限性（空间）、可变性（因科技、生产力发展而变化，且人类活动强度也会随时间而改变）、稳定性（相对）③影响因素：自然因素（各种资源、能源、地理条件等）、生产力和科技发展水平、生存空间质量（生存空间及其质量）④计算：P=b×s(城市人口规模=用地规模×平均人口密度)2城市大气环境容量①概念：满足大气环境目标值的条件下，某区域大气环境所能承纳的污染物总量②计算：大气环境目标值与本底值之差，取决于区域内大气环境的自净能力以及自净介质的总量3城市水环境容量①概念：在满足城市居民安全卫生使用水资源的前提下，城市水环境所能承纳的最大污染物质负荷量②计算：取决于水环境的量及状态；该污染物的特性；人及生物机体对该污染物的忍受能力污染物环境容量=污染物环境标准*水体积*污染物自净系数4土壤环境容量①概念：土壤对污染物质的承受能力或负荷量。取决于污染物的性质和土壤净化能力的大小②计算：分绝对容量与年容量绝对容量=环境标准值-环境背景值年容量=绝对容量*该污染物在土壤中的年净化率5城市工业容量城市自然环境、资源能源、交通区位条件与经济科技发展水平等对城市工业发展规模的限度6城市交通容量①概念：指现有或规划道路面积所能容纳的车辆数②计算：T=MEd·t·r/BRT-交通容量；M-道路网面积；E-车行道占道路网面积比例；d-机动车占车行道面积比例；t-每辆车每次出行时间；r-交通管制折减系数；B-每辆车占车行道面积比例；R-出车率（四）城市的环境问题城市环境问题：人口膨胀、交通拥挤、住房紧张、能源短缺、供水不足、生物多样性减少、环境污染严重等。我国城市的环境污染：大气污染，水体污染，固体废弃物，噪声污染城市大气污染按形态分为：颗粒污染物和气态污染物按与污染源的关系分为：一次污染和二次污染1颗粒污染物（包括固体和液体粒子）①尘粒：粒径大于75µm，易沉降②粉尘：机械或自然过程产生，分为降尘和飘尘，降尘粒径10µm以上，易沉降；飘尘粒径小于10µm，漂浮于大气③烟尘：燃料燃烧、高温熔融和化学反应等过程产生，粒径小于1µm，漂浮于大气④雾尘：小液体粒子，粒径小于100µm，悬浮于大气，如水雾、酸雾、碱雾、油雾2气态污染物①碳氧化合物：CO、CO2，其中CO对植物无害对动物有害，会导致缺氧，城市中主要来源于汽车尾气②含硫化合物：SO2、SO3和H2S，其中SO2数量和危害最大③含氮化合物：NO和NO2，NO本身无害，但在空气中极易氧化为有害的NO2④碳氢化合物：有机废气，如烃、醇、酮、酯、胺等⑤卤素化合物：主要指含氯化合物和含氟化合物3二次污染物排入大气的气态污染物可以直接污染大气，还可以经过反应形成二次污染物污染物一次污染物二次污染物含硫化合物SO2、H2SSO3、H2SO4、MSO4碳氧化合物CO、CO2无含氮化合物NO、NH3NO2、HNO3、MNO3碳氢化合物CmHn醛、酮、过氧乙酰基硝酸酯卤素化合物HF、HCL无气态污染物种类及其衍生物几种大气污染物对人体的危害名称对人体的影响二氧化硫视程减少，流泪，眼睛有炎症。闻到有异味，胸闷，呼吸道有炎症，呼吸困难，肺水肿，迅速窒息死亡硫化氢恶臭难闻，恶心、呕吐，影响人体呼吸、血液循环、内分泌、消化和神经系统，昏迷，中毒死亡氮氧化物闻到有异味，支气管炎、气管炎，肺水肿、肺气肿，呼吸困难，直至死亡粉尘伤害眼睛，视程减少，慢性气管炎、幼儿气喘病和尘肺，死亡率增加，能见度降低，交通事故增多光化学烟雾眼睛红痛，视力减弱，头疼、胸痛、全身疼痛，麻痹，肺水肿，严重的在1小时内死亡碳氢化合物皮肤和肝脏损害，致癌死亡一氧化碳头晕、头疼，贫血、心肌损伤，中枢神经麻痹、呼吸困难，严重的在1小时内死亡氟和氟化氢强烈刺激眼睛、鼻腔和呼吸道，引起气管炎，肺水肿、氟骨症和斑釉齿氯气和氯化氢刺激眼睛、上呼吸道，严重时引起中毒性肺水肿铅神经衰弱，腹部不适，便泌、贫血，记忆力低下城市水体污染水体污染：排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的环境容量，从而导致水体的物理、化学和生物特征发生不良变化，破坏了原有的生态系统及水体的功能2011年4月初，江苏大丰市一个村庄的三百户村民家中自来水出现异常，村民饮用后集体出现腹泻、呕吐等中毒症状，有数百人到医院就医，家禽、家畜也发生不同程度的病变。图为自来水管流出的有色毒水城市固体废物概念：人类在生产、加工、流通、消费以及生活等过程中，提取目的组分后所丢弃的固态或泥浆状的物质。分类：按化学性质：有机废物、无机废物按危害状况：危险废物、一般废物按来源：工业、矿业、城市、农业和放射性固体废物固体废物对环境的危害：•侵占土地、污染土壤、污染水体、污染大气•危险废物不但污染空气、水源和土壤，且直接危害人体健康一噪声及分类概念：物理学上将节奏有调，听起来和谐的声音称为乐声，将杂乱无章，听起来不和谐的声音称为噪声。这里的噪声与个体所处的环境和主观感觉反应有关。分类：按产生机理：机械噪声、空气动力噪声和电磁性噪声按噪声随时间的变化：稳态噪声（声强不随时间变化）、非稳态噪声按噪声来源：工厂噪声、交通噪声、施工噪声和社会噪声城市噪声污染二噪声影响与危害1听力损伤突然暴露在140~160分贝的高强度噪音下，就会使听觉器官发生急性外伤，双耳完全失听2睡眠干扰长期处于噪声环境，会引起失眠、耳鸣多梦、疲劳无力、记忆力衰退，即导致神经衰弱3对人体生理和心理的影响生理方面噪声紧张肾上腺素心率、血压噪声耳腔前庭眩晕、恶心、呕吐噪声神经系统失眠、疲劳、头晕、疼痛、记忆力下降心理方面：令人烦恼，易激动、易怒，甚至失去理智4对儿童的影响影响儿童智力发育，吵闹环境中比安静环境中发育低20%影响胎儿发育，吵闹区域体重较轻婴儿的比例较高5对日常生活的影响干扰交谈、影响思考，使工作效率降低、失误增多第二节生态因子作用分析一、生态因子（ecologicalfactors）生态因子：指环境中对植物生长、发育、生殖、行为和分布有直接或间接影响的环境要素。气候因子（光、温度、空气、湿度）、地形因子、土壤因子、人为因子、生物因子等五大类因子二、生态因子作用的一般特征1．综合作用2.主导因子作用（非等价性）3．阶段性作用4.不可替代性和补偿作用5.直接作用与间接作用1．综合作用生态因子之间相互影响、相互作用、相互制约，任何一因子的变化都会在不同程度上引起其它因子的变化。例如：水体温度与溶解氧的关系温度（℃）淡水（ml/L）海水（ml/L）010.297.97108.026.35157.225.79206.575.31305.574.462．主导因子作用（非等价性）主导因子：在诸多的环境因子中，有一个对植物起决定性作用的生态因子。主导因子的改变常会引起其他生态因子发生明显变化或使植物的生长发育发生明显变化，如光周期现象中的日照时间和植物春化阶段的低温因子就是主导因子。3．阶段性作用植物在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。如大马哈鱼生活在海洋中，生殖季节回游到淡水河流中产卵。4.不可替代性和补偿作用不可替代性：生态因子虽非等价，但都不可缺少，一个因子的缺失不能由另一个因子来代替。如种子发芽试验：成熟种子+温度+无水成熟种子+温度+过多水分成熟种子+恰当的温度+恰当的水分+适当的空气补偿作用：某一因子的数量不足，有时可以由其他因子来补偿。但只能是在一定范围内作部分补偿。例如光照不足所引起的光合作用的下降可由CO2浓度的增加得到补偿。二、生态因子作用的基本原理（一）李比希最小因子定律（Liebig’slawofminimum）1840年农业化学家J.Liebig在研究营养元素与植物生长的关系时发现，植物生长并非经常受到大量需要的自然界中丰富的营养物质如水和CO2的限制，而是受到一些需要量小的微量元素如硼的影响。（二）谢尔福德耐性定律（Shelford’slawoftolerance）生态学家V.E.Shelford于1913年研究指出，植物的生存需要依赖环境中的多种条件，而且植物有机体对环境因子的耐受性有一个上限和下限，任何因子不足或过多，接近或超过了某种植物的耐受限度，该种植物的生存就会受到影响，甚至灭绝。这就是Shelford耐受定律。植物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下限，上下限之间是植物对这种生态因子的耐受范围，可以用钟形耐受曲线表示。生态幅：每一个种对环境因子适应范围的大小。对同一生态因子不同种类的植物的耐受范围是不同的。在自然条件下调整植物对某个或某些生态因子耐受范围的过程，称为驯化。（三）限制因子：植物的生存和繁殖依赖于各种生态因子的综合作用，其中限制植物的生存和繁殖的关键性因子。如氧气