第七章 城市生态系统的生态流

一、城市能源
按来源：自然能源、矿物能源和生物 能源。
自然能源：太阳能、风能、潮汐能、地热能等； 矿物能源：煤、石油、天然气及其制品； 生物能源：沼气、秸秆、木材等。
按能源利用方式可分为一次能源和二 次能源。
Zuo Qiting
一次能源是指从自然界直接取得、而 不改变其基本形态的能源，有时也称 为初级能源。 二次能源是一次能源经过加工，转变 成另一种形态的能源，如电力、煤气、 柴油等。 一次能源和二次能源很难有明确的定 义和区分。
城市生态系统中的一切活动都要靠 消耗各种形式的能量来维持，能量 是作功的能力。
Zuo Qiting
根据热力学第一定律和第二定律，城市生 态系统中的能量可从一种形式转变为另一 种形式，但在能量传递过程中，并不能百 分之百地转变为潜能，一部分能量在维持 系统的活动中被消耗掉； 因而，城市生态系统的能量转
Zuo Qiting
三、城市的氧气代谢
城市内主要的氧气消耗： 其中一部分与生物活动有关； 另一部分是以各种化合物燃料为主的有机物 燃烧时所消耗的氧气 由于上述原因以及因氧气同城市气体中的氢 气、一氧化碳等发生反应，形成了CO2、 NOx、SOx等氧化物或水。
Zuo Qiting
城市呼吸和燃烧，消耗了大量氧气并积累 了二氧化碳，在大气交换不充分，造成城 市局部地区氧气供应不足，对人体健康带 来危害。 任何发达的生产技术都还不能代替植物的 光合作用。绿色植物，特别是树木能吸收 利用大量的二氧化碳并放出氧气，这对城 市生态系统的生存与气候稳定有着很大的 影响。
Zuo Qiting
二、城市的水循环
水是城市的生命线，它既是食物，又是原料， 还是传递物质和能量的载体，是城市生活和 生产中必不可少的物质。
为了维持生存，人每天至少需要2～2.5升水， 一般的生活需要5升，加上卫生方面的用途 共需40～50升。
Zuo Qiting
发达国家城市居民每人每日平均用水量为 300～500L（包括工业用水）。 发展中国家约100～300L。 全世界用水量最高的是芝加哥（824 L）、 次为莫斯科、华盛顿（700L）、再次为纽 约、大阪（600 L）和巴黎（450L）。 1996年，我国城市人均日用水量208L，其 中上海287L，北京269L，天津 128L。
Zuo Qiting
上海1996年人口为1304万，面积为 6340km2仅满足市民呼吸氧气及二氧化 碳固定平衡，全市就需有130km2的森 林，占上海市土地面积的2.0％，如加 上城市生产等其他活动的耗氧，上述 数值还将大大增加。
Zuo Qiting
立体森林_住宅设计 米兰，意大利 项目设计：博埃里建筑事务所 委托任务：住宅综合体 年份：2006 设计，2010 开始建造 客户：Hines Italia srl 建筑面积：21000平方米住宅，6000平方米办公，850平 方米零售，2000平方米文化娱乐，15000平方米绿地， 32000平方米停车 立体森林是一个新型生态建筑的实验作品。设计的基本概 念是在城市中心区，不通过侵占城市土地来增加城市绿化 率。这个实验包括了2个分别高110米与76米的住宅塔楼。 在这两个塔楼上将种植900棵树木和2000多株花卉灌木。 她们将根据阳光，高度等因素来确定分布在建筑上位置。 建造这些垂直绿化相当于安插了一个7000平方米的森林在 城市之中，其产生的微观环境将为住户提供氧气的同时吸 收多余的二氧化碳和杂尘。
Zuo Qiting
常规能源：当前被广泛利用的一次 能源； 新能源：目前尚未被广泛利用而正 在积极研究以便推广利用的一次能 源。 一次能源又可划分为可再生的能源 和不可再生的能源。
Zuo Qiting
我国能源资源丰富，但人均占有量 比较低。我国城市以煤炭为主要能 源，越来越多的城市走向利用煤气 或电力作为能源。
第七章 城市生态系统 的生态流
Zuo Qiting
生态系统的结构和功能wenku.baidu.com统一的
结构是指系统的组成成分及其相互联结的方式，
功能是指贯穿系统网络的各种过程的状态变化， 结构是功能的基础，而功能则是结构的表现。 本章重点讨论城市生态系统的功能。
Zuo Qiting
城市生态系统最基本的功能是生活和生产，具体 表现为城市的物质生产、物质循环、能量流动以 及信息传递等. 这些循环流动把城市生态系统内的生活、生产、 资源、环境、时间、空间等各个组分以及外部环 境联系了起来， 这一切 “生态流”（ecological flow），实现了 城市的新陈代谢(urban metabolism)。
Zuo Qiting
输入和输出收支平衡的城市（输入略大于 输出，用于城市居民生理、生活的需要）， 其规模内部积蓄量变动较小，维持相对的 动态平衡； 输入大大超过输出的城市，是发展型的城 市； 输入比输出小很多的城市，表明城市的整 体规模衰落。
Zuo Qiting
一、城市的食物代谢
城市中人群的食物包括许多有机物和 无机物，按其性质可分为植物性食品、 动物性食品以及无机盐等。城市生态 系统中的食物代谢是通过食物链实现 的。
Zuo Qiting
下一代能源应具备的基本条件： 储藏量大，最好是可再生的能源； 清洁而安全，对环境影响尽可能小； 使用方便且能连续稳定供应； 技术经济合理。 从现在的观点看，大规模地开发太阳能和核聚变 能，以及用太阳能直接分解水蒸汽或电解水制氢 作为燃料，并综合开发其他能源，是建设未来城 市能源体系的重要途径。
化的效率是有限的，不可能 是很高的。
Zuo Qiting
一个城市的能流强度，也就是它的能 量消费，可以代表这个城市的发展水 平，也是衡量城市居民生活水平的主 要指标。 一般情况下，能量的消费量和国民生 产总值的增长量是成正比的。能量不 足就会影响城市发展，甚至造成重大 损失。
Zuo Qiting
我国水资源不丰富，中国水资源总量居世界第6，
但人均水资源量是世界平均水平的1／4，列全球第88位， 属于‘缺水国家’。
中国的淡水资源人均拥有量是美国的 四分之一，前苏联的七分之一。660个 城市3/4以上城市缺水,水源不足已成为 限制城市发展的重要因素。 寻找新的水源，提高城市水循环的利 用率是当务之急。
Zuo Qiting
第一节 城市生态系统的物质代谢

城市也是一个物质循环系统，它也有 物质的输入、输出和内部的转移变化。 城市的物质代谢可概括表示如图8一1。
Zuo Qiting
从市外进入城市的物质有天然输入的和人工输入 的两部分： 天然输入——空气、大部分水以及其中含有的物 质； 人工输入——包括原材料、生产资料以及生活资 料。由人工生产，经过各种运输工具以及建造的 特殊管线输入城市的。
Zuo Qiting
水是城市里流量最大流速最快的 物质，在现代化城市中用水量更高。 在人为影响下的城市中的水循环 与空旷地有很大不同。
Zuo Qiting
布鲁塞尔： 面积1618km2，人口100.75万，水量的主要来源 是降水，全年从降水中获得的水量为113X106t， 其中71.8％渗入地下，28.2％左右用于蒸发和蒸 腾， 城市的用水，包括工业生产用水，每人每天以 156L计，全年约 57.37 X 106t这部分水量主要靠 径流及地下水供应，最终又以废水排出。
Zuo Qiting
用水问题： 城市用水多。 排放水中含有污染物问题：化学物质、 放射性物质、油类等特殊物质，其量 虽小，造成的问题却不可忽视。
Zuo Qiting
用水安全
我国1949年仅72个城市有自来水厂， 1982年底增加到226个市，日供水3 425万吨，比1949年增加了13倍，用 水人口8 102万人，普及率 84％。 1996年底，城市用水普及率已达95％， 用水人口21996万人，日供水12 769万 吨。
Zuo Qiting
（4）这些物种的生理学特性以及它们对环境污染 的反应，特别是有害物质在体内的累积及其效应 等。 （5）这些物种与人类的关系。 如果这些弄清楚了，食品不光能在数量上满足人 类，更重要的是在品质上也能得到保证，这是要 多学科配合才能完成。
Zuo Qiting
从城市食物代谢一般研究来说， 主要是研究各类食品的供应数 量、来源、消耗和排泄物处理 与去路等。
Zuo Qiting
食品安全
在无污染的生态环境中种植及全过程标准化生产 或加工的农产品，严格控制其有毒有害物质含量， 使之符合国家健康安全食品标准，并经专门机构 认定，许可使用绿色食品标志的食品。 来自于有机农业生产体系，根据国际有机农业生 产要求和相应的标准生产加工的，通过独立的有 机食品认证机构，如国际有机农业运动联盟 (FOAM)认证的食品。 绿色食品是中国政府主推的一个认证农产品，他有绿色AA 级，和A级之分，而其AA级的生产标准接近于有机农业标准。 绿色食品是普通耕作方式生产的农产品向有机食品过渡的一 种食品形式。有机食品是食品行业的最高标准。
Zuo Qiting
在某一时间内，城市空间中存在的物质总 量称为城市生态系统的现存量（standing mass）。
城市现存量不包括岩石圈。 城市中存在着物质的输入与输 出，在一定时间内物质收支之 差就是这个现存量的变量。
Zuo Qiting
现存量：调查方法也还存在许多问题，理 论上可以设想，实际上几乎无法办到。 当前只能利用统计资料采取间接推算的办 法，此外，也可以利用照片，特别是航片 作为推算建筑物和树木体积、质量的重要 辅助手段。
Zuo Qiting
城市根据其矿物能源供应情 况可以划分为以下几个类型：
（1）富能城市：这类城市本身具有丰富的能源， 能够满足城市本身发展的需要，甚至可以输出一 部分，如山西大同、阳泉、河南平顶山等。 （2）有能城市：这类城市本身具有部分能源，但 不能满足需要，还要外部供给部分能源，如南京、 西安等。 （3）缺能城市：这类城市本身缺乏能源，需依赖 外部供应才能发展，如上海、天津等。 我国一些富能城市正在转化为有能甚至缺能城市。
Zuo Qiting
城市生态系统中的食物链可以概括为两大 基本类型： 栽培食物链，主要是通过人工栽培或饲养 植物和动物，以供人们食用； 野生食物链，主要是通过各种捕获采集方 式从自然界中获得的野生生物，它的前期 是在自然界进行的。
Zuo Qiting
城市中的食物链是非常复杂的，要弄清楚这些食 物链的环节须进行许多分析，其中包括： （1）食物链中的各种生物的名称、数量、分布、 季节变动以及可利用程度等。 （2）食物链中的各种生物生长的条件以及它们的 作用范围。 （3）各种生物在食物链中的位置，它们和食物链 中其他生物的关系，以及种群动态和遗传特征。
Zuo Qiting
城市物质的输入和输出的吞吐量很大。 不同规模、不同性质的城市，其输入、输出的规 模、性质、代谢水平不同。
工业城市的输入以原料、能源为主，输出以加工产品 为主， 风景旅游城市的输入以消费品为主，输出中废弃物比 重较大， 交通与港口城市的输入与输出以中转物资为主等等。
二氧化碳的排放
算算你的碳排放量： http://www.britishcouncil.org.cn/climatecool/Carbon_Calc ulator_Flash_of_China_Website/Chinese_Version/deploy
Zuo Qiting
第二节 城市生态系统的能流
Zuo Qiting
工业水循环利用，可以缓和用水不足，保 证居民用水的基本需要。 日本工业用水的复用率，1979年已达 73.1%。 君津钢铁厂每炼一吨钢铁需用水150吨，每 日耗水280万吨，相当于东京市区自来水供 应量的一半，但该厂回收率达 95％，每天 仅需补充新水14万吨。全日本已有114个城 市建立了“中水道”，专门收集仍可使用 的工业废水，供居民洗涤、浇园之用。 我国工业用水复用率不到20% Zuo Qiting