第四章城市生态系统的非生物环境

1、Zuo Qiting 第四章第四章 城市生态系统的城市生态系统的 非生物环境非生物环境Zuo Qiting自然环境自然环境人工环境人工环境生物环境生物环境是指城市中的动物、植物和微生物；是指城市中的动物、植物和微生物；非生物环境非生物环境则包括城市气候、城市水文、城市则包括城市气候、城市水文、城市土壤以及城市建筑和基础设施、以及城市引起土壤以及城市建筑和基础设施、以及城市引起的污染等的污染等。 Zuo Qiting第一节第一节 城市气候与空气污染城市气候与空气污染v一、城市形成产生的气候变化一、城市形成产生的气候变化 v城市形成下垫面的性质城市的空气垂直分层状况改变v化石燃料的大量使用，造成空

2、气污染，改变了大气组成，同时加强了人为热以及人为水气的影响，导致城市内部气候与周围郊区气候的差异。v气候差异不足以改变城市所在地点原有的气候类不足以改变城市所在地点原有的气候类型型，但是在许多但是在许多气候要素气候要素上表现出明显的上表现出明显的城市特征。城市特征。城市空气垂直分层城市覆盖层（urban canopy layer，UCL）：城市建筑物屋顶以下至地面。受人类活动影响最大，与建筑物密度、高度、几何形状、门窗朝向、外壁涂料颜色、街道宽度和走向、路面铺砌材料、人为热、人为水气的排放量等关系密切。城市边界层（urban boundary layer，UBL）：由建筑物屋顶向上到积云中部。

3、受城市空气污染物性质及其浓度和参差不齐屋顶的热力和动力影响，湍流混合作用显著，与城市覆盖层间拥着物质交换和能量交接，并受区域气候因子的影响。城市尾羽层或称“市尾烟气层”（urban plume layer，UPL）：城市下风方向。这一层中的气流、污染物、云雾、降水和气温等都受到城市的影响。乡村边界层（rural boundary layer，RBL）：城市尾羽层之下。城市边界层的上限高度因天气条件而异，白昼和夜晚不同，在中纬度大城市，晴天白昼常可达10001500m，而夜晚只有200250m左右。v二、城市的辐射与热量二、城市的辐射与热量 辐射平衡的方程式通常表示为：辐射平衡的方程式通常表示为

4、： Q = (S+H) Q = (S+H) (1-a )+(G-E) (1-a )+(G-E) 城市中各项输入和输出如图城市中各项输入和输出如图 Zuo Qiting1. 城市的总辐射（城市的总辐射（S+H）小于郊区）小于郊区v由于城市中有空气污染，烟尘云雾多，透明度低于郊区，太阳短波直接辐射（S）小于郊区，短波散射辐射（H）虽由于气熔胶和烟尘较多而有所增加，但增加值并不足于补偿损失值，故城市总辐射（S+H）低于郊区。v依据城市的位置不同，这种减少值可达15%30%以上。Zuo Qiting 下垫面的改变，导致城市下垫面反射率比郊区小10%30%左右。总：到达城市下垫面的太阳辐射小于郊区，但由

5、于其下垫面的反射率也比郊区小，因而短波辐射城市与郊区差别不大；在长波辐射中，城市空气逆辐射虽比郊区大，但城市地面长波辐射也大于郊区，因此长波辐射的收支城乡差别不大。 2. 2. 城市的反射率（城市的反射率（a a）与郊区有差别）与郊区有差别Zuo Qiting3. 3. 城市的日照时数和日照百分率小于郊区城市的日照时数和日照百分率小于郊区v城市中由于空气的污染物多，大气透明度低，以及建筑物的互相遮挡，因此日照时数和日照百分率均小于郊区Zuo Qiting4. 城市的热岛城市的热岛v由于无论中、高或低纬度的城市都有城市气温比郊区高的现象，而这种气温的增高呈现出由中心向外递减的现象，这种现象就被称

6、为“城市热岛现象”，这是城市气候中最为典型的特征之一。Zuo Qitingv 城市的热岛现象的体现v 年均温或每日的温度的城市与郊区的比较；v 同一城市自城市化发展以来气温的对比。v 上海的城市热带效应是十分显著的，其冬季和夏季的热岛强度分别达到6.8和4.8。城市内有植被和水面的地方具有降低热岛强度的效果。Zuo Qiting三、城市的风和降水三、城市的风和降水v 1. 城市的风速低于郊区城市的风速低于郊区v 城市引起的局部空气边界层的改变，将对低层气流和湍流特征产生显著的影响。v 由于下垫面粗糙度增加，城市整体平均风速低于空城市整体平均风速低于空旷的郊区。旷的郊区。v 风速通常随离地面高度

7、增大而增加。增加程度主要与地面粗糙度和温度梯度有关。达到一定高度后，地面的摩擦影响可忽略不计，该高度称为梯度风高度。Zuo Qitingv 具有较大粗糙度的城市下垫面，可以形成更强的热力湍流和机械湍流，而热岛效应又会引起局地的环流。因此城市的风场极为复杂，降水也有明显改变。v 美国报刊曾经有这样的报道：1982年1月的一天，在摩天大厦林立的纽约曼哈顿区。金融分析家罗斯小姐走出大厦，在一幢玻璃钢大厦下经过时，突然被身后冲来的一股猛烈的风刮到附近的水泥花坛中，双臂严重摔伤。遭受飞来横祸的罗斯真是很不幸，而这事故的罪魁祸首就是街道风，它是建筑商、设计师以及市政规划部门的一些疏忽，造成了街道风对人的伤

8、害。v “狭管效应”令局地风速增加v 尤其当盛行风向与街道走向一致时v 街道风、穿堂风由于热岛效应的存在城市中形成一个低压中心，形成缓慢的热岛环流。由于热岛效应的存在城市中形成一个低压中心，形成缓慢的热岛环流。城市风城市风 Zuo Qitingv 就整体而言，城市的平均风速低于空旷的郊区。但在特殊就整体而言，城市的平均风速低于空旷的郊区。但在特殊情况下，某些地方的风速可大于郊区。情况下，某些地方的风速可大于郊区。v 城市的风速一般比郊区降低城市的风速一般比郊区降低20-30%20-30%；v 在街道由于受热不匀产生环流；在街道由于受热不匀产生环流；v 当盛行风与街道走向一致因狭管效应街道风速会

9、高于开当盛行风与街道走向一致因狭管效应街道风速会高于开阔地；阔地；v 由于热岛效应的存在城市中形成一个低压中心，形成缓由于热岛效应的存在城市中形成一个低压中心，形成缓慢的热岛环流。慢的热岛环流。 Zuo Qiting2. 2. 城市的降水高于郊区城市的降水高于郊区v当空气中水气充足时，城市中的热力对流易于当空气中水气充足时，城市中的热力对流易于形成对流云和对流性降水。高大建筑阻碍降水系形成对流云和对流性降水。高大建筑阻碍降水系统的移动，导致城市降水时间延长和降水强度增统的移动，导致城市降水时间延长和降水强度增强。强。v城市空气中的凝结核多，可促使水气凝结和雨城市空气中的凝结核多，可促使水气凝结

10、和雨滴增大，从而增加降水。滴增大，从而增加降水。v城市的云、雾也多于郊区，原因同上，但由于城市的云、雾也多于郊区，原因同上，但由于植被和水面少，城市的相对湿度远低于郊区。植被和水面少，城市的相对湿度远低于郊区。Zuo Qiting 城市和郊区气候特征比较城市和郊区气候特征比较要素与郊区比较要素与郊区比较1. 太阳总辐射 地面总辐射 紫外辐射 冬季 夏季 日照时数 少15%20%少30%少5%少5%15%5. 云量多5%10%2. 温度 年平均 静风晴天时 高0.51.5高276.降水 年平均降水量 降雪量 雪暴 多5%15%多10%15%多10%15%3. 相对湿度 冬季 夏季小2%小10%7

11、. 风速 平均风速 无风日数小10%30%多5%20%4. 雾 冬季 夏季多30%100%多10%30%8. 空气中污染凝结核微量气体 多10倍多550倍Zuo Qiting四、城市的空气污染四、城市的空气污染 城市中密集的工业、人口及化石燃料的大量使用使城市空气中增加了许多有害成分，形成城市的空气污染。Zuo Qiting污污染染源源移动源：呈移动状态的污染源移动源：呈移动状态的污染源固定源：存在于固定场所的污染源固定源：存在于固定场所的污染源汽车汽车飞机飞机化工厂化工厂火电厂火电厂食堂食堂轮船轮船Zuo Qiting进入城市空气的污染物种类很多，已经产生危害并为人们认识进入城市空气的污染物

12、种类很多，已经产生危害并为人们认识和注意到的有和注意到的有100多种。多种。按存在状态，分为按存在状态，分为气溶胶状态污染物气溶胶状态污染物和和气体状态污染物气体状态污染物气溶胶气溶胶指固态粒子、液态粒子、气体介质中的悬浮体。指固态粒子、液态粒子、气体介质中的悬浮体。D=0.002100um2.1、气溶胶状态污染物（颗粒物）、气溶胶状态污染物（颗粒物）2. 城市空气污染的主要物质城市空气污染的主要物质包括各种大小的固体和液体微粒，一半来自燃料的燃烧过程或包括各种大小的固体和液体微粒，一半来自燃料的燃烧过程或者来自于物质的粉碎过程，有些粒状污染物的有害作用是其化者来自于物质的粉碎过程，有些粒状污

13、染物的有害作用是其化学成分引起的，有的则是仅仅是由颗粒大小造成的。学成分引起的，有的则是仅仅是由颗粒大小造成的。 可吸入颗粒物是指悬浮在空气中，特指能够被人直可吸入颗粒物是指悬浮在空气中，特指能够被人直接吸入呼吸道内的悬浮物质。空气动力学当量直径接吸入呼吸道内的悬浮物质。空气动力学当量直径1010微米的颗粒物，记做，简写微米的颗粒物，记做，简写PMPM1010。可吸入颗粒物的浓度以每立方米空气中可吸入颗粒可吸入颗粒物的浓度以每立方米空气中可吸入颗粒物的毫克数表示。物的毫克数表示。国家环保总局国家环保总局19961996年颁布修订的年颁布修订的环境空气质量标准（环境空气质量标准（GB3095GB

14、309519961996）中将飘尘改称中将飘尘改称为可吸入颗粒物，作为正式大气环境质量标准。为可吸入颗粒物，作为正式大气环境质量标准。颗粒物的直径越小，进入呼吸道的部位越深。颗粒物的直径越小，进入呼吸道的部位越深。1010微微米直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，米直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，5 5微米直径的微米直径的可进入呼吸道的深部，可进入呼吸道的深部，2 2微米以下的可微米以下的可100%100%深入到细深入到细支气管和肺泡。支气管和肺泡。可吸入颗粒物可吸入颗粒物vPM2.5PM2.5是指大气中直径小于或等于是指大气中直径小于或等于2.52.5微米的颗粒微米的颗粒物，也称为可入肺颗粒物。

15、物，也称为可入肺颗粒物。vPM2.5PM2.5产生的主要来源，是日常发电、工业生产、产生的主要来源，是日常发电、工业生产、汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物，汽车尾气排放等过程中经过燃烧而排放的残留物，大多含有重金属等有毒物质。大多含有重金属等有毒物质。v20122012年年2 2月，国务院同意发布新修订的月，国务院同意发布新修订的环境空气环境空气质量标准质量标准增加了增加了PM2.5PM2.5监测指标。监测指标。Zuo Qiting2.2、气态污染物、气态污染物1 1）硫氧化物（）硫氧化物（SOxSOx）：H H2 2S S、SOSO2 2、SOSO3 3、H H2 2SOSO4 4

16、、SOSO3 32-2-、SOSO4 42-2-、有机硫化物等、有机硫化物等, , 主要是主要是SOSO2 2和和SOSO3 3 ；来源：来源：火山喷发：火山喷发：H H2 2S S、 SOSO2 2等等 土壤厌氧微生物与植物释放：土壤厌氧微生物与植物释放：H H2 2S S、(SO(SO2 2) ) 陆地上降雨：陆地上降雨：SOSO2 2 、SOSO4 42-2- 风吹起的海盐：风吹起的海盐：SOSO4 42-2- 人为活动人为活动 危害：危害：对生物有毒害作用，形成酸雨的主要物质。对生物有毒害作用，形成酸雨的主要物质。2 2）氮氧化物（）氮氧化物（NOxNOx）：NONO、NONO2 2、

17、N N2 2O O5 5、NHNH3 3、NONO3 3- -、NONO2 2- -、NHNH4 4+ +，主要是，主要是NONO和和NONO2 2；来源：来源：光化学反应、闪电、微生物固化和火山爆发森林失火等生物活动光化学反应、闪电、微生物固化和火山爆发森林失火等生物活动 人为污染：燃料燃烧、氮肥、炸药、染料人为污染：燃料燃烧、氮肥、炸药、染料; ;主要来源于含氮燃料的燃烧主要来源于含氮燃料的燃烧 （特别是汽车，（特别是汽车，NONO占占90%90%）。）。危害：危害：形成光化学烟雾和酸雨的主要物质之一。形成光化学烟雾和酸雨的主要物质之一。种类、来源及危害种类、来源及危害Zuo Qiting

18、3 3）碳氧化物（）碳氧化物（COxCOx）： COCO、COCO2 2、CHxCHx、含氧烃等，主要是、含氧烃等，主要是COCO和和COCO2 2 ；来源：来源：海洋中生物作用、植物叶绿素的分解、森林中海洋中生物作用、植物叶绿素的分解、森林中COCO2 2的放出等生物活动；的放出等生物活动； 人为活动：含碳燃料燃烧不完全（人为活动：含碳燃料燃烧不完全（COCO）、）、COCO2 2；主要来源于含；主要来源于含 碳燃料的燃烧（汽车等）碳燃料的燃烧（汽车等）危害：危害：COCO对人体有毒，对人体有毒，COCO2 2是形成温室效应的主要物质之一。是形成温室效应的主要物质之一。4 4）碳氢化合物（烃

19、）（）碳氢化合物（烃）（HCHC）：分为甲烷烃（：分为甲烷烃（85%85%）和非甲烷烃；）和非甲烷烃；来源：来源：主要来源于燃料及有机物品燃烧和生物活动；主要来源于燃料及有机物品燃烧和生物活动；危害：危害：形成光化学烟雾的前提物质。形成光化学烟雾的前提物质。5 5）卤化物：）卤化物：主要有卤代烃、氯化物和氟化物；主要有卤代烃、氯化物和氟化物；来源：来源：主要来源于各类工业排放及海洋释放；主要来源于各类工业排放及海洋释放；危害：危害：对生物有毒害作用，破坏臭氧层，对生物有毒害作用，破坏臭氧层，HClHCl参与形成酸雨。参与形成酸雨。Zuo Qiting 形成机理形成机理（1 1）NONO2 2光

20、解及臭氧形成：光解及臭氧形成：NONO2 2 + + hv hv NO + O NO + O； O + OO + O2 2 O O3 3（2 2）HCHC氧化生成活性自由基氧化生成活性自由基RORO2 2 及及 HOHO2 2 ：RH + OH RH + OH RO RO2 2 + H + H2 2O O RCHO + RCHO + hv hv RO RO2 2 + HO + HO2 2 + CO+ CO RCHO + OH RCHO + OH RC(O)O RC(O)O2 2 + H+ H2 2O O（3 3）自由基催化形成含）自由基催化形成含N N二次污染物：二次污染物： HOHO2 2

21、+ NO + NO NO NO2 2 + OH+ OH； RORO2 2 + NO + NO NO NO2 2 + + RCHORCHO + HO+ HO2 2 NO NO2 2 + OH + OH HNOHNO3 3 ； RC(O)ORC(O)O2 2 + NO+ NO2 2 RC(O)O RC(O)O2 2 NONO2 2 （PANPAN） 形成条件形成条件 （1 1）自然条件：相对湿度较低的夏季和早秋晴天中午前后容易发生。）自然条件：相对湿度较低的夏季和早秋晴天中午前后容易发生。 （2 2）污染条件：石油为原料的工厂附近和汽车量多的大城市容易发生。）污染条件：石油为原料的工厂附近和汽车量

22、多的大城市容易发生。6 6）光化学烟雾：）光化学烟雾：指大气中指大气中HCHC和和NONOX X在阳光中紫外线的照射下发生光化学在阳光中紫外线的照射下发生光化学反应所产生的含有醛类、反应所产生的含有醛类、O O3 3、过氧乙酰硝酸酯（、过氧乙酰硝酸酯（PANPAN）、硝酸等物质、）、硝酸等物质、具有强氧化性、呈淡兰色的混合烟雾。对生物有毒害作用。具有强氧化性、呈淡兰色的混合烟雾。对生物有毒害作用。Zuo Qiting光化学烟雾的特征和危害光化学烟雾的特征和危害v烟雾呈蓝色烟雾呈蓝色v具有强氧化性具有强氧化性v刺激人们眼睛刺激人们眼睛v伤害植物叶子伤害植物叶子v对材料（主要是高分子材料）也产生破

23、坏作用对材料（主要是高分子材料）也产生破坏作用使大气能见度降低使大气能见度降低Zuo Qiting 伦敦型空气污染伦敦型空气污染( (煤炭型空气污染煤炭型空气污染) ) 空气污染主要组分是疏氧化物和烟尘，主要来自于煤燃烧过程中的废气，所以又称为“煤炭型空气污染煤炭型空气污染”。 冬季消耗燃料较多，排放烟尘量大，再加上之辐射逆温频率大，湍流弱，烟尘不易扩散，因此冬季（111月）空气污染最为严重。3.空气污染与其他因素空气污染与其他因素Zuo Qitingv日变化:早晨最为集中，晚间次之。当硫氧化物和雾一起形成硫酸烟雾时毒性更大，尤其在风速低和逆温层引起的空气滞留的条件下，危害更严重。v历史上伦敦

24、灾难性的空气污染事件都与当时的天气条件有关。我国各大城市的空气污染基本上属于这种类型。Zuo Qiting 洛杉矶型空气污染洛杉矶型空气污染 (石油型空气污染石油型空气污染) 洛杉矶型空气污染是光化学烟雾，它的一次污染物主要是氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳等在强烈的阳光照射下，由光化学反应生成二次污染物，如以臭氧及过氧乙酸硝酸酯（PAN）为主的光化学氧化剂。洛杉矶型空气污染物主要来自石油和石油化工产品的燃烧，又称“石油型空气污染石油型空气污染”。 Zuo Qiting美国纽约曼哈顿区的光化学烟雾Zuo Qiting四、四、 城市环境对空气污染的影响城市环境对空气污染的影响v城市空气污染程度虽然取

25、决于污染源排放的污染物特性和排放总量，但是它对周围环境造成影响的大小则和气象、地形、地物等因素有关。Zuo Qitingv1. 气象因素气象因素v首先是风向风向和风速风速与该地区的空气污染有着密切的联系，风向决定着空气中污染物的输送方向，在污染源下风的地区，空气污染就比较严重，相反，在上风的地区，空气污染就相对较轻在上风的地区，空气污染就相对较轻。风速决定着空气中污染物的扩散稀释速度，风速越大，风速越大，污染物受到空气稀释作用越大污染物受到空气稀释作用越大，同时也由于气流扩散增强，污染物与空气的混合加强，所以在条在条件基本相同时，风速越大，空气中污染物的浓度件基本相同时，风速越大，空气中污染物

26、的浓度就越低。就越低。Zuo Qiting 自然界的风一般都具有湍流特征，空气中污染物的扩散也是靠空气湍流实现的。v一年之中一年之中，夏季的垂直温差较大，冬季较夏季的垂直温差较大，冬季较小，冬季常出现逆温层，容易形成大气污小，冬季常出现逆温层，容易形成大气污染染；v一天之中，白天垂直温差较大，夜间较小，一天之中，白天垂直温差较大，夜间较小，夜间容易发生大气污染。夜间容易发生大气污染。v一般说来，在冬季的夜间，如果处于无风一般说来，在冬季的夜间，如果处于无风的天气，最容易形成大气污染。的天气，最容易形成大气污染。Zuo Qiting2. 2. 地理位置和地形地理位置和地形v我国东南临海，西北为大

27、陆，冬季以西北风为主，夏季则东南风占优势，因此，在一个工业城市里，冬季空气污染最严重的区域在城南，而夏季则在城的西北。冬季空气污染最严重的区域在城南，而夏季则在城的西北。v不同的地形条件也会形成局部地区的特殊气流，对当地的空气污染产生重要影响。例如，沿海地区常出现海陆风，这是由于海水的比热和热容量比陆地大，白天在阳光照射下，陆地升温快，所以形成由海区吹向陆地的海风，夜间正好相反，又转为由陆地吹向海面的陆风。Zuo Qiting 发生在海（水）陆交界地带，以发生在海（水）陆交界地带，以24h24h为周期的局地环流。为周期的局地环流。 白天白天（暖）海风，夜晚（暖）海风，夜晚（冷）陆风（冷）陆风海

28、边工厂污染海边工厂污染海（水）陆风的影响海（水）陆风的影响Zuo Qiting海陆风与海滨城市规划海陆风与海滨城市规划v沿海的工业城市，为了海运方便，一般都将工业区设在海滨，生活区放在内地。v白天污染物顺着海风吹向内地生活区，如果生活区背面再有山，污染物遇山阻挡产生回流，易对生活区造成严重的污染。v日本的神户、大阪、川崎、横滨等城市都存在这种情况，成为防治空气污染的难题。Zuo Qiting山谷风的影响山谷风的影响v在山区的工业城市中，山谷风对空气污染影响也是很大的。v白天山坡上的温度比山谷中的温度高，气流沿谷底向上吹，形成谷风，夜间山坡的温度比山谷低，冷空气沿山坡滑向谷底，形成山风，这样工厂

29、排放出来的污染物常在谷地和坡地之间回旋，不易扩散。v美国多诺拉和比利时马斯河谷的烟雾事件都与这种地形条件有密切关系。Zuo Qiting3. 3. 其他其他v此外，城市中的建筑物对污染物扩散稀释也会产生影响，影响程度的大小与建筑物的形状、大小、高度以及烟囱的高度有密切关系。城市中建筑物的屋顶和街道受热不均，可形成“街道风”，当风从城市上空吹过时，会在街道的背风面和迎风面形成一个局部地区环流，使得污染物在建筑物背风面聚集，其浓度可比迎风面高出许多，这种“街道风街道风”对汽车排放出的污染物的扩散的影响最为突出。Zuo Qitingv城市化的主要特征是人口集中和建筑物密度的增加。由于城市中兴建了大量

30、的房屋和道路，扩大了不透水的地面，改变了降水、蒸散、渗透和地表径流；水渠和下水管道的修建，缩短了汇流时间，增大了径流曲线的峰值；大量的人口，在生产和生活过程中需水量增加，减少了地下水的补给，同时因污水排放量的增加而污染了水体，这一切使得城市的水文特征与郊区有很大差别。第二节第二节 城市水文与水污染城市水文与水污染Zuo Qitingv目前我国的668座城市中有400多座城市缺水，而我国人均水资源量仅是世界人均占有量的四分之一，而且在时空上的分布也极不均匀。Zuo Qiting一、城市的水文特征一、城市的水文特征v 1. 1. 城市的水分平衡城市的水分平衡水分平衡（水分平衡（QWQW）一般可表示

31、为）一般可表示为 Qw= (P+Ri+G) (E1+E2+R0+M+S) 式中，式中，P P为降水量；为降水量；RiRi为河流等流入的水量；为河流等流入的水量；G G为地下水提为地下水提取量；取量；E1E1为地表蒸发水量；为地表蒸发水量；E E2 2为植物蒸腾水量；为植物蒸腾水量；R R0 0为径流为径流流出水量；流出水量；M M为渗入地下水量；为渗入地下水量；S S为生态系统组分内贮水量。为生态系统组分内贮水量。Zuo Qitingv 在城市地区的水分平衡中，不仅包括天然水循环，而且在城市地区的水分平衡中，不仅包括天然水循环，而且还包括人工控制的上、下水管道中的水循环。城市的水还包括人工控制

32、的上、下水管道中的水循环。城市的水分平衡公式可表示为：分平衡公式可表示为：v Qw（PRiGTi）一一 （E1+E2+R0+M+S+To)v 式中，式中，Ti=Ti=上水管道进水量；上水管道进水量；To=To=下水管道出水量。下水管道出水量。Zuo Qiting 2. 2. 城市的水分输入城市的水分输入在输入项中，城市化对大气降水（P）影响比较明显。前面已经讲过，城市地区年降水量一般比农村地区高515，雷暴雨增加 1015。在地面水流入量中，除径流流入量（Ri）外，还有上水道进水量（Ti）,有时可高达降水量的数倍以上；城市中地下水的提取量(G)也是较高的，特别在一些缺水的城市中。Zuo Qit

33、ing3. 城市的水分输出城市的水分输出v在输出项中，城市中地下水位低，v地下径流及土壤含水量减少，v可供蒸发的水量减少，加之植被少，风速小，蒸发和蒸腾都比农村少，v下渗量（M）相应减少。v由于城市中耗水量一般比较大，径流流出量（Ro）比郊区小，增加了人工管道中的出水量（To）。Zuo Qiting4. 4. 城市洪涝灾害频繁城市洪涝灾害频繁v 城市降水量增加，暴雨数量增加，水泥和沥青封闭地面使透水性极差，植被稀少，下渗等损失量均减少，径流量增大，是城市地区的径流量有明显的增加。排水管网齐全，汇流速度快，汇流时间短，峰值出现时间提前v 这些增加了城市洪涝灾害产生的可能性。Zuo Qiting

34、5. 5. 城市地下水位下降和地面下沉城市地下水位下降和地面下沉v城市用水量的增加和供水的不足致使一些城市的地下水成为主要水源，但如果用量过度，将导致地下水位的下降。v 如意大利米兰十年内地下水位下降了20m，北京也以每年0.51.0m的速度下降。而长期抽取地下水还会导致地面的下沉，例如天津1966至1972年，6年间地面平均沉降速度为每年44.95mm，上海市1921年到1965年地面沉降明显，最严重的地区下沉了2.37m，市区及其邻近地区形成了一个碟型洼地。v地面下沉将导致江水、海水倒灌，或是地面积水，给防汛、排水、交通等市政工程造成困难。由于大量采用地下水济南黑虎泉停喷我国发生地面沉降灾

35、害的城市超过50个，长江三角洲、华北平原和汾渭盆地最严重。由于地面沉降，有城市被预言会在几十年后消失。（20120222央视新闻1+1）Zuo Qiting二、城市的水污染二、城市的水污染v 城市水污染有多种来源，首先是城市降水可能把空气中许多污染物，例如尘埃、废气、重金属等携带到地面；其次城市的径流也会（含有大量的工业生产和日常生活中的污染物）污染城市水体。v 城市的水污染可分为五大类：无机物污染；有机物污染；生物污染；热污染；放射性物质污染。 Zuo Qiting 1 1无机物污染无机物污染v（1）酸碱及一般无机盐类。）酸碱及一般无机盐类。污染水体中酸的主要来源是许多工业的各种酸洗废水，粘

36、胶料和造纸废水等，雨水淋洗含二氧化硫的空气后，汇入地表水体也能造成酸污染。 v（2 2）氰化物）氰化物。水体中的氰化物主要来源于工矿企业排放的含氰废水，如电镀废水、焦炉和高炉的煤气洗涤与冷却水，以及有关化工厂废水和选矿废水等。 Zuo Qitingv（3 3）重金属污染）重金属污染。重金属污染主要是指汞、铜、铅、铬以及类金属砷等生物毒性显著的重金属元素污染，也指具有一定毒性的锌、铜、钻、镍、锡等的污染。目前最引起人们注意的是汞、镉、铅、砷。 v（4 4）颗粒沉淀物）颗粒沉淀物。指土粒、沙粒和从地面冲下来的无机矿物质的沉淀，也可以是一些没有分解的生物残体，如硅藻等，颗粒沉淀物也是水体污染的基本指

37、标之一。 Zuo Qiting 2. 有机物污染有机物污染v (1) (1) 耗氧污染物耗氧污染物：来自于生活污水和某些工业废水，微生物分解这些有机物需要消耗大量氧气，水中含氧量的大量减少会导致鱼类的死亡。v (2) (2) 难降解有机物污染难降解有机物污染：现代化学工业给环境带来的一些化合物，粪便和含氮有机物的分解过程产生的少量酚类化合物等。Zuo Qiting3. 生物污染生物污染v （1 1）病源微生物）病源微生物：来自于生活污水、医院废水、一些加工业的废水等，病源微生物包括了细菌、病毒和寄生虫。病源性细菌是大规模流行病的传播者。v （2 2）水体富营养化）水体富营养化：由于生活污水中的

38、粪便和含磷洗涤剂以及化肥等经雨水的冲刷，使得水体中的氮、磷、钾、硫等植物营养盐增多，促进水体中藻类大量繁殖，导致水体富营养化。在藻类繁殖的旺盛时可在水面形成“水华”。水体富营养化后，水中溶解氧显著降低，水体混浊，透明度低，严重时水味变得腥臭难闻，鱼类死亡。Zuo Qiting4. 热污染热污染v 工业过程，特别是发电厂，需要排除大量冷却水，这种废热水流入水域时，其温度比水域的温度平均高78。可能会造成：水温变化使鱼类死亡；生物代谢加快，需氧量增加，造成缺氧；温度增加导致蓝藻大量生长，致使湖泊富营养化。 Zuo Qiting5. 放射性物质污染放射性物质污染v 大多数的水体在自然状况下都有极微量

39、的放射性物质，但水体被放射性物质污染主要是由开采、加工放射性矿石所造成。v 城市的水污染包括地面水污染和地下水污染，地下水污染常常容易被忽视，但它的影响却更为深远。Zuo Qiting第三节第三节 城市土壤和土壤污染城市土壤和土壤污染v城市里的土壤是在地带性土壤背景上，在城市化过程中受人类活动影响而形成的一种特殊土壤。v 除了那些已被人工彻底破坏和地表被各种建筑材料覆盖的土壤已完全丧失了土壤的传统价值外，即使仍然暴露的土壤，由于人类活动的影响，其物理性、化学性以及其中的生物等各种性质都发生了显著的变化。Zuo Qiting一、城市土壤性质一、城市土壤性质v 1. 形态多样形态多样 城市土壤形态

40、多样，有的被剥去了表土，心土露在外面，许多土壤的自然剖面都被翻动了，有的仅仅是土壤物质的堆积。 v 2. 呈同心圆形式分布呈同心圆形式分布 城市人口和建筑物密度大多是从市中心向外围呈同心圆形式逐渐减少，在不同强度的人为影响下，城市土壤也是呈市土壤也是呈同心圆形式分布。同心圆形式分布。 Zuo Qiting二、城市土壤污染二、城市土壤污染v土壤污染未受到人们的重视。土壤一旦受到污染，污染物就能通过各种途径直接或间接持续地危害人们的生活和健康，对它的治理也比大气污染和水污染治理困难。v（1 1）水污染型污染）水污染型污染。主要是由污水灌溉所造成的污染。v（2 2）大气污染型污染）大气污染型污染。城

41、市工业生产、交通运输以及其他活动所排放的废气，以飘尘。降尘等形式降落，造成土壤污染。v（3 3）固体废弃物污染型污染）固体废弃物污染型污染Zuo Qiting第四节第四节 城市的建筑和交通城市的建筑和交通v 城市建造了大量的房屋和道路，这不但构成了城市的骨架，而且多方面影响着城市生态系统的功能。v 一、城市的建筑一、城市的建筑v 城市生活居住用地占城市总用地的比例一般为3050，人们每天有一半以上的时间生活在住宅环境中，它是人们休养生息的主要场所。 Zuo QitingZuo Qiting1. 1. 城市住房应该满足的城市住房应该满足的基本要求基本要求（1 1）足够的居住面积）足够的居住面积。

42、一般认为人均住房面积应达到 1020m2才能满足现代生活的需要。（2 2）合理的空间分隔。）合理的空间分隔。要兼顾不同功能以及家庭成员之间的交往和独处的需要。（3 3）充分的水电供应。）充分的水电供应。现代人生活离不开水、电和煤气。水要有足够的数量并合乎饮用标准的质量。（4 4）良好的周围环境）良好的周围环境。自然环境，良好的社会环境，为居民提供和谐安全的氛围以及人际交往的有利条件。（5 5）便利的交通出行）便利的交通出行。居住区附近在不超过400米的地方就应有公交车站，使乘车者能在56分钟内到达。Zuo QitingZuo Qiting2. 2. 理想住宅的要求理想住宅的要求v（1）有益于人

43、们的身心健康v（2）充分利用自然能源 v（3）物质的循环利用v（4）减少对环境的负面影响 Zuo Qiting3. 生态建筑生态建筑v符合以上要求的建筑，贯彻3R原则：v节约（节约（reduce）v重复利用重复利用（reuse）v循环循环(recycle)v可称为生态建筑生态建筑。它应该成为城市建筑，特别是住宅建筑追求的目标。 Zuo Qiting二、城市的道路交通二、城市的道路交通v 城市道路是联结城市各种用地以及与外界联系的纽带，是城市的“血管”，在城市的生产、生活和城市发展中起着重要的作用。v一个城市的道路用地比例可以反映出一个城市的现代化程度。Zuo Qiting1. 城市道路密度分级

44、城市道路密度分级 根据道路密集程度的变化可以了解城市发展的速度。 将城市道路密度分为五级：l级为100 000 m2/km2，2级为（100 000500 000）m2/km2，3级为（500 0001000 000）m2/km2，4级为（1000 0002 000 000）m2/km2，5级为2 000 000 m2/km2。东京1950年市区道路密度为2级，郊区为1级，但到1970年市区各区都是4级和5级，郊区为2级和3级。 Zuo QitingZuo Qiting2. 2. 生态系统间的连接生态系统间的连接v 城市生态系统中的各个组成部分通过城市道路连成一个整体。随着城市化的发展，城市中

45、物质流通量日益增加，城市客运、货运交通日益频繁。v物流？物联网？Zuo Qiting3.城市道路的发展与人口发展同步城市道路的发展与人口发展同步v城市道路交通的发展应当与人口的发展同步，然而我国的多数城市，道路交通发展与人口发展不相适应。20世纪80年代以来，城市中物质、人员流动量已成倍增长，道路交通却仍维持在60年代的水平 Zuo Qiting第五节第五节 城市噪声城市噪声v所谓噪声，一般被认为是不需要的，使人厌烦并对人们生活和生产有妨碍的声音。它包括：v过响声过响声，如机器运转、喷气发动机的隆隆声、嘶叫声等；v妨碍声，妨碍声，声音虽不太高，但妨碍人们的交谈、思考和休息等；v不愉快声不愉快声

46、，如摩擦声、碰撞声、尖叫声等。 Zuo Qiting一、城市噪声的特征和来源一、城市噪声的特征和来源v 1. 1.噪声的特征噪声的特征v 噪声属于感觉公害，它没有污染物，在空中传播时并未给周围环境留下什么毒害性的物质，它对环境的影响不积累、不持久，传播的距离有限，一旦声源停止发声，噪声也就消失。v 噪声具有声音的一切声学特性和规律，噪声对环境的影响和它的频率、声压和声强有关。噪声强度用分贝（dB）作单位，噪声愈强，影响愈大。Zuo Qiting2. 噪声的来源噪声的来源v考虑噪声的强弱必须同时考虑声压声压级和频率级和频率对人的作用，这种共同作用的强弱称为噪声级噪声级。噪声级可用噪声计测量，它能

47、把声音转变为电压，经过处理后用电表指示出分贝数。 Zuo QitingZuo Qitingv 就城市环境噪声而言，其来源大致可分为交通噪声、工厂噪声和生活噪声。v （1）交通噪声：）交通噪声：城市环境噪声的70来自交通噪声。 v（2 2）工厂噪声：）工厂噪声：工厂噪声来自生产过程和市政施工中机械振动、摩擦、撞击以及气流扰动等而产生的声音。v（3 3）生活噪声：）生活噪声：指街道和建筑物内部各种生活设施、人群活动等产生的声音。 Zuo Qiting二、噪声的等级与标准二、噪声的等级与标准v1.等级等级v 噪声在0120dB(A)的范围内分为三级：v I级 3059dB（A）:可以忍受，但已有不舒

48、适感，达到40dB（A）时开始困扰睡眠。v II级6089dB（A）:对植物神经系统的干扰增加，听话困难，85dB（A）是保护听力的一般要求。v III级90120dB（A）:显著损害神经系统，造成不可逆的听觉器官损伤。 Zuo Qiting2.标准标准目前的噪声标准主要分为三类：v （1 1）听力保护标准）听力保护标准：目前大多数国家将听力保护标准定为90dB（A），它能够保护80的人；有些国家定为85dB（A），它能够使90的人得到保护；只有在80dB（A）的条件下，才能保护100的人不致耳聋。目前我国制订的听力保护标准规定现有企业为90dB（A）新建、改建企业要求达到85dB（A）工业企

49、业噪声卫生标准。Zuo Qitingv（2 2）机动车辆噪声标准）机动车辆噪声标准：由于城市噪声的70来源于交通噪声，如果车辆噪声得到控制，则城市噪声就能大大降低。v （3 3）环境噪声标准）环境噪声标准：噪声环境复杂多样，所以环境噪声标准的制订最为复杂，通常是从噪声引起烦恼的角度来考虑环境噪声的标准。 Zuo Qiting三、三、 噪声的危害噪声的危害v40dB是正常的环境声音，一般被认为是噪声的卫生标准，在此以上便是有害的噪声。噪声的危害主要表现为以下几方面 v 1干扰睡眠 v 2损伤听力 v3对人体生理的影响 v 4对儿童和胎儿的影响v 5对动物的影响 v6对建筑物的损害 Zuo QitingZuo Qiting第六节第六节城市垃圾城市垃圾v 城市垃圾城市垃圾主要是指城市生活垃圾生活垃圾，不包括工业废弃物。v城市垃圾（全称城市固体垃圾）是人们日常生活、工作中产生的废弃物，随着城市人口的增加和生活水平的提高，数量越来越大，成分越来越复杂。它不仅对土壤、空气、水体造成污染，同时也是苍蝇、蚊虫、鼠类以及病原菌的草生地，成为当今城市中的一大环境问题。 Zuo Q