城市生态环境学期末总结

城市的三个基本因素：人、物（生物、非生物）、空间（理化环境）
城市的根本性质：以人为主体
城市生态环境
✧在特定城市区域中，城市居民与城市环境的统一体，以及这个统一体中
进行物质能量流动的因素，即与城市居民相互作用的环境。

城市生态环境学的性质
1．综合性
✧研究城市自然环境和城市经济社会环境
✧研究单个要素和整个系统
2．边缘科学特性
✧介于自然学科、社会学科和技术学科之间的边缘学科
3．二重属性
✧具有自然科学和人文科学的两重性
城市生态系统的功能：
①生产功能；②生活功能；③还原净化和资源再生
生态学的基本原理：
○1整体性原理；○2物质循环再生原理；○3主导因子原理；○4因子的不可替代性和补偿性原理；○5限制因子与耐性定律原理；○6生态位原理；○7生态平衡原理；○8拮抗作用与协同作用原理；○9生态演替原理；○10人与自然统一性原理
生态因子：指对生物的生长发育具有直接或间接影响的外界环境
因素。

生态环境：生态因子之总和。

生存条件：生物生长发育所必需的那些生态因子。

生境：具体的生物个体和群体生活地段上的生态环境称为生境，其中包括生物本身对环境的影响。

主导因子：在诸多生态因子中，对生物起决定性作用或起主导作用的因子，称为主导因子。

限制因子与耐性定律原理
✧限制因子：生态因子中最易阻扰和限制生物生长、繁殖的因子。

✧耐受性定律：任何一个生态因子在数量或质量上的不足或过
多，即当其接近或达到某种生物的耐受限制时，就会使生物衰退或不生存。

生态幅：各类生物对每一种环境因素都有一个能耐受的范围，即有一个生态上的最低点和最高点。

在最高点和最低点（或称耐受下限和上限）之间的范围，称为生态幅。

生态位原理
✧生态位：又称小生境或是生态龛位，指生物占有的物理空间，
及其在群落中的功能作用，以及他们在温度、湿、土壤和其他
生存条件的环境变化梯度中的位置，即生物在生物群落或生态
系统中的地位和角色。

✧基础生态位：物种所占据的理论上的最大空间叫基础生态位。

✧实际生态位：物种实际占据的生态位叫实际生态位。

✧城市生态位（urban niche）：城市给人们生存和活动提供的生
态位。

反映了一耳光城市的现状对于人类经济活动、生活活动的适宜程度，即城市的性质、功能、地位、作用及其人口、资源、环境的优劣势。

拮抗作用：各种因子在一起联合作用时，一种因子能抑制或影响另一种因子起作用，称为拮抗作用。

协同作用：两种或多种因子共同作用的影响等于或大于各因子单独作用时的影响总和，称为协同作用。

生态演替：指随着时间的推移，一种生态系统类型（或阶段）被另一种生态系统（或阶段）替代的顺序过程。

生态系统是动态的，从地球上诞生生命至今的几十亿年里，各类生态系统一直处于不断的发展、变化和演替之中。

演替历程：按演替的方向，生态系统的演替可分为正向演替和逆向演替。

正向演替是从落地开始，经过一系列中间阶段，最后形成生物群落与环境相适应的动态平衡的稳定状态，即演替到了最后阶段。

这一最后阶段的生物群落叫做顶级群落，这一阶段的生态系统属于顶级稳定状态生态系统。

热力学第二定律--------熵的定律
✧熵=ΔQ/T=ΔS
✧dS=dQ/T
耗散结构
✧开放系统的总熵变（dS）为熵产生与熵流之和，即
dS=dSi+dSe
全球十大环境问题：
○1温室效应及全球变暖；○2臭氧层耗损；○3酸雨；○4森林锐减；○5水土流失、荒漠化；○6物种减少、生态系统简化；○7淡水资源危机；○8涵养环境污染；○9固体废弃物污染；○10有毒化学品污染。

城市生态环境问题：
○1城市人口爆炸式增长；
○2交通拥挤，居住环境恶劣；
○3城市超负荷运转；
○4水资源短缺，城市供水紧张；
○5城市环境污染严重。

生态平衡的内涵：
○1系统内外物质能量输入输出接近相等；
○2系统工程的生产、消费、分解过程相适应，物质产生和消耗平衡；
○3系统中生物种类和数量保持相对稳定；
○4结构与功能相适应、相协调，各部分组合及相互作用平衡，有机体和环境协调；
○5系统能自我调节，具有自我恢复能力；
○6在演替中平衡，在平衡中发展。

城市生态环境系统的功能
✧生产功能
✧生活功能
✧还原净化和资源再生功能
城市生态环境生态效应类型：
✧物理效应
✧化学效应
✧生物效应
城市化的环境效应机理表现为：
✧改变能量流
✧改变物质流
✧打破力的平衡
自净能力：污染物进入城市自然生态系统时，系统对污染物进行转化、迁移、降解和扩散，降低其浓度，或使之完全消除，不致造成危害。

分类：物理净化、化学净化、生物净化
城市环境生态位分为：
✧生产位：指生产条件生态位（经济环境条件）
✧生活位：生活水平生态位（社会环境条件）
✧环境位：环境质量生态位
城市生态环境的自然净化过程
稀释氧化和还原
扩散化合和分解
1、物理净化淋洗
2、化学净化吸附
挥发凝聚
沉降络合
交换
3、生物净化吸收
分解
环境容量：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。

城市环境容量：城市特定区域环境所能容纳的污染物的最大负荷量。

自然环境的净化能力或所允许的污染物排放总量。

城市生态环境容量：净化能力，以及环境资源对社会经济活动强度的承受能力。

地质学（geology）：是研究地球及其演变的一门自然科学，主要研
究岩石圈的物质组成、构造、形成及其变化和发展历史以及古生物变化历史。

地质环境：是指地球表面以下的坚硬地壳层。

地质过程引起的变化是多方面的，既有地表结构的变化，又有掩饰和其他矿物等物质成分的变化。

地表结构的变化可以产生直观效果，而物质成分的变化则往往不易被察觉。

影响城市建设的主要地质因素：
○1工程地质；○2水文地质；○3地质构造；○4地壳升降运动；○5地震
地貌：是自然环境的重要组成要素，是地球表层系统的固体下垫面，是城市建设发展的基础。

它以形态起伏、物质组成、动态演变过程来影响环境，故地貌是环境因子，称环境地貌。

城市化引起的地貌过程变化：
1、流水作用过程的变化------地面侵蚀
2、重力作用过程的变化------坡地失稳，滑坡崩塌，水土流失
3、喀斯特地貌过程的变化
喀斯特地貌（karst landform）：具有溶蚀力的水对可溶性岩石进行溶蚀等作用所形成的地标和底下形态的总称，又称岩溶地貌。

除溶蚀作用以外，还包括流水的冲蚀、潜蚀、以及坍塌等机械侵蚀过程。

自然成因地貌
城市地貌类型人工成因地貌
混合成因地貌
地面起伏度：在所指定的分析区域内所有栅格中最大高程与最小高程的差。

可表示为如下公式：RFi=Hmax-Hmin
式中，RFi指分析区域内的地面起伏度，Hmax指分析窗口内的最大高程值，Hmin指分析窗口内的最小高程值。

地面坡度：是表征地表形态的另一重要因素，它以倾斜角或斜率来度量。

地面坡度=两地间高度差/两地间水平距离
严格的讲，地表面任一点的坡度是指过该点的切平面与水平地面的夹角。

地面切割密度：单位地表面积上的沟谷线总长度（km/km2）称之为地面切割密度。

逆温：在大气圈的对流层内，气温垂直变化的总趋势是随着海拔高度的增加而逐渐降低。

在近地面的低层中，气温随海拔高度增加而增加，这种气层称为逆温层。

城市大气垂直分层：
（1）城市覆盖层：在城市建筑物屋顶以下至地面。

这一层气候变化受人类活动影响最大，与城市规划、布局、建筑物密度、高度、几何形状、街道宽度、走向、建筑材料、空气污染浓度、人为热与人为水汽、绿化覆盖率及水系等因素有关。

（3）市尾烟气层：在城市下风方向还有一个城市尾羽层，这一层空气中的云、雾、降水、气温、污染物等均受
城市中人的行为的影响。

（4）乡村边界层：在市尾烟气层之下。

城市热岛效应：城市气温高于四周郊区气温的现象。

城市惹到强度（ΔTu-r）：城市气温与郊区同期（瞬时、日均、月均、年均等）气温差值的大小（或等温线间距）。

城市热导的水平分布：
○1城市高温中心出现在人口密集、建筑密度大、工商业最集中的城区；○2城市高温区内等温线稀疏，气温水平梯度小，城市边缘气温水平梯度大，等温线密集；
○3闭合等温线分布和走向大致与城区轮廓平行；
○4城区内由于土地利用类型和下垫面性质不同，气温也有高低之别。

城市热岛的时间变化
1、日变化：有明显的周期性变化，主要是一种夜间现象。

2、年变化：明显的季节变化。

因区域气候条件和城市认为因素而
异。

我国季风气候区，城市热岛强度秋冬季强，春夏季弱。

3、其他不规则变化：城市化程度、下垫面性质等。

城市热岛形成的原因：
○1城市下垫面的性质特殊；
○2城市下垫面建筑材料的热容量、导热率比郊区农村自然界的下垫面要大；○3城市户的建筑物、道路、广场不透水；
○4城市中有较多的人为热进入大气层，特别是在冬季，高纬度地区燃烧大量化石燃料采暖；
○5城市建筑密集，通风不良，不利于热量的扩散。

城市热岛对生态环境的影响：
1、加重城市空气污染（热岛环流把郊区污染物带入市区；有逆温时，抑制污染物向下扩散，污染严重）
2、影响取暖季节和能耗（冬季节省能耗，削减大气污染）
3、影响城市积雪（减少城市积雪频率、时间、和深度，减少雪压）
4、夏季，增加了酷热程度，影响健康，易产生高温灾害。

城市化影响降水的机制
✧城市热岛效应：热能促使城市上空气层的层结不稳定，有利于
热力对流，易形成对流云和对流性降水。

✧混浊岛效应：城市由于空气污染，凝结核丰富，有利于水汽凝
结，生成降水。

✧摩擦阻挡效应：城市参差不齐的建筑物对气流有机械阻障、触
发湍流和抬升作用，使云滴绝热升降、凝结形成降水。

下垫面致使降水系统移动减慢，导致城市降水
强度增强，降水时间延长。

酸雨：降水的PH 值小于5.6时，称为酸雨。

酸雨的形成：城市大气中含有大量的2SO 和x NO ，在一定温度和湿
度的条件下，通过光化学反应和催化氧化反应，生 成硫
酸、亚硫酸和硝酸。

存在于空气中的固体小颗 粒或溶于云滴、
雨滴中，随降水落至地面。

酸雨的生态环境效应;
○1淋溶土壤，营养元素流失，抑制微生物固氮和分解有机质活动， 使
土壤贫瘠。

○2影响植物生长，危害城市绿化，减弱作物的光合作用和抗病虫 害能
力，影响生产。

○3使地下水酸化，微量元素超标，影响供水条件。

○4使河、湖、库、塘水体酸化，危害水生生物，鱼虾死亡，破坏 生态
平衡。

○5腐蚀建筑材料、文物古迹、机械设备。

临界风速：在大范围风场较弱的情况下，城市的热力扰动作用较
摩擦作用更为突出，因而使近地层风速增大，此时， 城区风速
大于郊区，而且静风频率减小；当盛行风速 增大，超过某一临
界值时，城市的摩擦作用突出，又 使城区风速小于郊区，这一
临界值则称为“临界风速”。

城市热岛环流：晴天，大范围风速较小时，由于城市热岛的存在，
城区大气层结不稳定，暖而轻的空气上升，地面形成低压，产生指向城区的气压梯度力。

四周郊区较冷的空气向城区辐合，上升到高空辐散，向郊外流出并下沉，引起局地环流，称城市热岛环流。

城市风：城市热岛环流对于地面的水平风场来说，显示出气流由郊区向市区的辐合流场，称“城市风”。

城市风能促使空气中的污染物质向市区内集聚，由于干湿沉降作用，污染物的垂直输送常小于热岛内空气的上升速度，使近地层空气污染严重。

局地环流有三种：
○1城市所在区域的局地环流，海陆风，山谷风等。

○2城市热岛环流。

○3街道风。

河流水文性质：水位、断面、流速、流量、径流系数、洪峰、历时、水质、水温、泥沙等。

径流系数：某段时间内径流深与降水量之比，表示降水量用于形成径流的有效雨量。

城市化对河流水文性质的影响：
○1流量增加，流速加大
○2径流系数增大
○3洪峰增高，峰线提前，历时缩短
○4径流污染负荷增加
暴雨强度：某一连续降水时段内的平均降雨量（单位时间内单位
面积上的降雨体积）
城市水资源系统的组成和结构：
○1供水系统；○2用水系统；○3处理系统；○4容纳系统；○5管理系统
植物区系
✧ 概念：一定地区范围内全部植物种类的总和。

✧ 内涵：○1所有植物的科、属、种的数量，逐个统计；○2地理成分，把所
有植物按其地理分布、分布区类型、种的发生地、迁移路线划分成若干
群，统称植物区系成分；○3历史成分，按迁移时期、路线划分的迁移成
分或历史成分。

植被：指某一地区地面上生长着的全部植物群落的总称。

包括自 然
的和人工的森林、灌丛、草地、荒漠、沼泽等。

城市植被：城市里覆盖着的生活植物，包括城市的公园、校园、
广场、球场、医院、接到、农田以及空闲地等场所拥 有的森林、
灌丛、绿篱、花坛、树木、作物灯光所有 植物的总和。

城市植物空气负离子作用功能：
)1()1000(
q n C i ∙=+
i C 为负离子空气质量指数，n-为空气负离子浓度，n+为空气正 离子浓
度。

q = n+/n-为单级系数。

森林植物的生物多样性是植物群落的多样性、植物景观的多样性、植物物种
的多样性。

∑=-=n i i P D 12)
(1
D 为物种多样性指数（辛普生指数），Pi 为i 种物种（或群落、 景
观）个体数与各物种（总群落、总景观）数的比例（%），D 越 大，多样性
高。

种群（population ）：是同一物种占有一定空间和一定时间的个体
集合群。

种群密度（density ）：是指单位面积或体积内种群的个体数量，也
可以是生物量和能量。

生态密度：单位栖息气息空间（种群实际所占有的有效空间）内
的个体数。

相对密度：是指一个种群的株数占样地内所有种群总株数的百分
比。

盖度（Coverage ）：是指植物体地上部分的垂直投影面积占样地面
积的百分比。

幅度（width ）：植物冠幅在水平方向的长度。

相对盖度：群落中某一物种的分盖度占所有分盖度之和的百分比，
即为该物种的相对盖度。

分盖度或层盖度之和大于总盖度。

幅度及植冠投影的计算：
复读的计算方法是取其长冠幅和短冠幅的平均值，也可以使南北幅与东西幅的平均值。

植冠投影面积=长冠幅×短冠幅×ᴫ÷4
生物量（biomass）：是指某一时刻单位面积内实存生活的有机物质（干重）总量，通常用㎏/㎡或t/ha表示。

种群的空间结构：
种群内个体在生存空间的分布方式或配置特点，称为种群的空间分布格局。

种群个体的空间分布格局大致分为3种类型：随机型、均匀型和集群（成群）型。

种群分布格局的检验
方差均值比率法
一个Poisson分布的总体有方差V和均值m相等的性质，即偏离Poisson分布呈集群（clump）分布，反之，V/m<1，则呈均匀分布。

群落（Community）：是指在一定时间内，居住于一定区域的各种生物种群的集合。

他们相互联系、相互影响，构成一个统一的整体单元，与相邻生物群落的界线虽不十分明显，但在种类组成、个体特点等方面变现出明显的差异。

频度（frequency）：频度是指群落中某种植物出现的样方数占整个样方数的百分比。

重要值的计算方式：
乔木的重要值=（相对密度+相对频度+相对盖度）/3
灌木或草地群落时，其重要值公式为：
重要值=（相对高度+相对频（密）度+相对盖度）/3
生物多样性（Biodiversity）：是指生物钟的多样化和变异性以及物种生境的生态复杂性。

生物多样性可以分为遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。

多样性指数选用物种丰富度指数（S）、多样性指数（H’，D）、均匀度指数（Jsw）为参数，以种的重要值为运算单位。

○1物种丰富度S=N（样方内出现的物种总数目）
○2Simpson指数
∑
-
=2
1Pi D
○3Shannon-Wiener指数
∑-='Pi
Pi
H ln
○4Pielou均匀度指数
S
Pi
Pi
Jsw ln
/)
ln
(∑
-
=
式中，Pi为种的重要值占群落中总重要值的比例。

生物入侵（ecological invasion）：由于人类有意识或无意识的把某种生物带入适宜其栖息和繁衍的地区，种群不断扩大，分布区逐步稳定的扩展，这种过程称生态入侵。

演替（Succession）
通常生态演替被定义为：一个自然美群落中，物种的组成连续地、单方向地、有顺序地变化。

植物群落的演替：在植物群落的发展变化过程中，由低级到高级、由简单到复杂、一个阶段接着另一个阶段，一个群落取代另一个群落的自然
演变现象。

自然保护：对自然生境或生物群落的保护广义还包括对自然资源的保护、合理利用和对自然环境的改造和恢复，即对自然资源和自然环境的保护，简称自然保护。

自然资源：自然界天然形成的，可转化成生产资料和生活资料的物质和能量，能生产经济价值的自然物，是自然物质和自然环境的总称，是人类赖以生存的发展的最基本的物质条件。

我国的第一个自然保护区------鼎湖山自然保护区。

国际上一般都把1872年经美国政府批准建立的第一个国家公园-----黄石公园看作是世界上最早的自然保护区。

自然保护区：自然保护区又称“自然禁伐禁猎区”（sanctuary），自然保护地（nature protected area）等。

自然保护区往往是一些珍贵、稀有的动、植物种的集中分布区，候鸟繁殖、越冬或迁徙的停歇地，以及某些饲养动物和栽培植物野生近缘种的集中产地，具有典型性或特殊性的生态系统；也常是风光绮丽的天然风景区，具有特殊保护价值的地质剖面、化石产地、冰川遗迹、岩溶、瀑布、温泉、火山口以及化石的所在地等。

城市自然保护的含义：通过人的思想、行为、意志，天界城市人和自然之间的关系，减少城市发展、人民活动对自然的超负荷压力和破坏，保留、保护、建设具有地方自然历史特色的、为当地居民所必需的自然生境。

自然保护注重城市地区残存自然要素或有生态价值地点的保护，生态重建侧
重城市已开发地区退化生态的人工恢复。

自然保护是生态重建的主要目的之一，生态重建是自然保护的重要途径。

城市绿地是指用以栽植树木花草和布置配套设施，基本上由绿色植物所覆
盖，并赋以一定的功能与用途的场地，即城市规划区范围内的各种绿地。

城市绿地包括城市的公共绿地、居住区绿地、单位附属绿地、防护绿地、生
产绿地以及风景林地等六类。

绿化树木的蒸腾强度
绿地的蒸腾强度是指绿化树木树冠覆盖地面单位水平面积上单位时间的蒸腾量，用Em 表示。

A E E m ⨯=0
0E 为叶片的蒸腾强度，单位为
)(2h m g ∙,A 为绿地叶面积指数)/(22m m 。

P161
角规：常用的角规实际上是夹角为5481'''o 的定角器，即杆长为觇 板
缺口的50倍，若杆长1m ，则觇板缺口为2cm ；杆长为 50cm ，觇板
缺口为1cm 。

城市绿地规划的原则和依据
1、生态功能优先原则
处理好梅花、绿化、香化、净化的相关问题。

2、因地制宜原则
城市的性质、规模、自然条件、污染状况，工业用地，居住区规划，要与城市特点相匹配。

5、长远目标与近期目标相结合的原则
规划时要有超前意识，立足长远，高标准、高起点。

近期要根据现实需要与财政能力，在长期规划的前提下，分批实施。

6、科学性与可操作性结合的原则
既要有科学的理论，又要符合当前技术水平和施工条件。

城市绿地系统规划的依据
1、以国家现行的法规、条例为依据。

2、要与城市总体发展规划、城市环境规划相协调衔接。

3、要与城市发展规模相适应，与区域性生态环境规划相协调。

4、要与城市生态环境现状相适应。

有关城市污染的基本概念
环境本底：在未受到人类干扰的情况下，环境中化学元素及物质和能量分布的正常值。

环境容量：在人类生存和自然环境不致受害的前提下，环境可能容纳污染物质的最大负荷量。

环境自净：污染物质或污染因素进入环境后，将引起一系列的物理、化学和生物的变化
城市环境污染按受污染的领域范围和污染物质课分为：大气污染、水体污染、土壤污染、固体废弃物污染、噪声污染等。

环境污染：人类活动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，就会导致环境质量恶化，出现环境污染。

环境污染的危害：
急性中毒和死亡：当某种或几种高浓度污染物质在短时间内进入人体后引起
急性中毒和死亡，如印度博帕尔事件。

慢性危害：人长期生活在低浓度污染环境中所引起的中毒症状。

如水俣病。

远期危害：环境污染所引起的后果在短期内未表现出来，延长到隔代甚至几代人后才表现出来。

一次污染：污染物由污染源直接排入环境所引起的污染。

二次污染：进入环境中的某些（一次）污染物，在介质（大气、水体、土壤等）中相互作用或与介质中的正常组分发生物理、化学、生物作用并生成新污染物（二次污染物）后，对环境产生的再次污染。

TSP（大气总悬浮颗粒）：小于100um分散在大气中的各种粒子的总称，是重要的大气质量污染指标。

课分为降尘和飘尘两类。

大气污染：国际标准化组织（ISO）的定义：大气污染通常是指由于人类活动好自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。

、HC 光化学烟雾：汽车、工厂等污染源排入大气的NOx、HC和CO等一次污染物，在强太阳光作用下，发生光化学反应生成臭氧（O3）、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物形成一种淡蓝色烟雾有害混合烟雾叫做光化学烟雾。

水体有机污染物：一般用溶解氧（DO）、化学耗氧量（COD）、生物化学耗氧量（BOD）、氨氮（NH3）、亚硝酸盐氮（NO2）、硝酸盐氮（NO3）等表示。

我国城市环境问题产生的主要原因：
1、城市人口迅速膨胀，公共基础设施，提别是环境保护的基础设施薄弱
2、不少城市缺少周密的、有预见性的总体规划
3、决策、措施不力
4、科技水平不高
5、环保资金投入不足，管理不善
6、城市基础设施落后，社会化的污染控制较弱
城市生态环境管理的内容
✧城市环境管理：水、土、气、声、和固体废物
✧自然资源管理：土地资源、水资源、生物资源、矿产资源等的
开发与管理
城市生态环境管理涉及的4大领域
✧生产生活引起的环境污染
✧由建设开发活动引起的环境影响和生态破坏
✧由经济活动引起的资源损耗和补偿
✧有特殊价值的自然和人文环境资源保护
城市生态环境管理的主要方针政策
✧中国环境管理的32字方针
全面规划、合理布局、综合利用、化害为利、依靠群众、大家动手、保护环境、造福人民
✧中国环境保护的三大政策
（1）预防为主；（2）谁污染谁治理；（3）强化环境管理
随着污染治理社会化、产业化的发展、谁污染谁治理将发簪称为谁污染谁付费。

✧中国环境保护的8项制度。