城市的可持续发展.ppt

城市的可持续发展 城市是人类社会发展到一定阶段 生产力发展到一定水平的产物 城市人口集中 经济活动频繁 从而使自然资源大量消耗 各种生产 生活废物大量产出 引起了一系列城市生态环境问题 尤其是20世纪70年代以来 伴随着世界范围内的迅速城市化 人口膨胀 资源短缺 能源匮乏 交通拥护 环境污染等问题日益突出 城市问题的出现并非独立存在 而应属于一种生态危机 因此 我们解决城市的生态危机 就要把城市看作是一个人工生态系统 以生态学理论为指导 以系统科学的方法协调好城市的人口 资源 经济与环境之间的关系 不断进行城市生态建设 从而保证城市可持续 协调 稳定的发展 第一节 城市生态系统 一 城市的含义及特征 城市是指具有10万以上人口 住房 工商业 行政 文化等建筑物占50 以上面积 具有较为发达的交通线网和车辆来往频繁的人类集居区域 城市的主要特征为 一是非农业人口集中区域 二是一定区域的政治 经济或文化中心 三是由多种建筑物组成的物质设施综合体 城市是随着工业的发展与集中 商贸与人口的集聚而产生的 这一切又带动了城市经济 交通 文化 科技以及城市基础设施的完善与发展 城市的高效服务和完备设施 又促进了工业的发展和生产效率的发挥 城市成为促进生产力发展的动力 而且 城市越大 这种作用愈明显 所以 当今世界各国的经济发展与城市化过程都是同步进行的 作为经济 政治 文化中心的现代城市 大都具有以下明显特征 一是生产高度集中 二是商业贸易飞速发展 三是城市基础设施完备 四是城市功能多样化 我国城市建制中 规定城市是指国家行政区划设立的直辖市 市 镇 以及未设镇的县城 凡聚集10万人口以上的城镇可设市的建制 不足10万人口的城镇必须是规模较大的重要工矿基地 省级机关所在地 规模较大的物资集散地或边远地区的重要城镇 确有必要设市的则可设市的建制 环境卡片中国城市体系的规模系统我国现行城市规模等级划分是以人口规模为基本依据 其中设市城市共分为四个等级 一级特大城市 非农人口规模大于300万 二级特大城市 100 300万 大城市 50 100万 中等城市 20 50万 和小城市 小于20万 二 城市的发展 人类集居在城市的历史已有五千多年 但无论是人口还是城市的规模在19世纪以前并非庞大 近代城市的出现是在18世纪产业革命之后 蒸汽机的发明 燃料能源的发展 城市的经济功能发挥出越来越大的作用 城市里具有社会化 专业化的机器 大工业所需的协作条件以及科学技术 信息情报 金融贸易机构和其他各种配套服务 工业化的进程加快导致了大量人口从农村流入城市 引起工业城市人口迅猛膨胀 特别是20世纪以来 城市的人口膨胀尤为突出 城市规模不断扩大 世界城市人口统计表 我国目前城市化和工业化速度发展较快 特别是20世纪80年代后期以来 随着经济的迅速增长和体制改革的逐步深入 中国城市化又进入了一个新的高潮 随着城市的发展 城市环境遭到破坏 并出现住房紧张 交通阻塞 环境污染严重 居民生活质量和健康水平大大降低 这些问题的出现 不仅影响着居民的生存 也严重地限制着社会经济的进一步发展 这些问题的出现 使城区的工业向城郊或附近区域进行转移 形成了新的工业区 商业区和居民区 于是 城市呈放射状 带状或环状向郊外扩展 逐渐形成一个个以大城市为中心的城市区域或城市带 三 城市生态系统 一 城市生态系统的概念 所谓城市生态系统指的是 特定地域内的人口 资源 环境 包括生物的和物理的 社会的和经济的 政治的和文化的 通过各种相生相克的关系建立起来的人类聚居地或社会 经济 自然的复合体 从严格意义上讲 城市生态系统是在自然生态系统基础上建立起来的人工生态系统 应该受到自然生态系统的影响与制约 但它本身又是一个独立完整的体系 也具有某种相对稳定的生态功能和生态过程 同时也有不同于自然生态系统的突出特点 二 城市生态系统的构成 三 城市生态系统的特征 1 城市生态系统的根本特征 1 系统的组成成分是由中心事物 人类与城市环境构成的 其中生产者是从事生产的人类 消费者也是由人类构成的消费活动其还原功能则是由城市周围的自然生态系统以及人工造就的各类设施来完成 2 系统的生态关系大多是具有社会的属性 它们是人类社会发展过程中逐渐建立起来的社会关系和经济关系 包括城市生态系统中的各种自然关系也都带有明显的人工色彩 3 生态位除了具有自然生态位以外 更主要的是各种社会生态位和经济生态位 4 系统的功能城市生态系统中各种生态流在生态关系网络上的运转还需要依靠区域自然生态系统的支持 而城市生态系统的关系网络是不完善的 加上城市生态系统中各种流的强度远远大于自然生态系统 使得在高强度的生态流运转中伴随着极大的浪费 整个系统的生态效率极低 5 调控机制城市生态系统是以人类为中心人类与其自问环境的关系是人积极地 主动地适应环境和改造环境其系统行为很大程度上取决于人类所作出的决策 因而它的调控机制主要是通过人工选择而完成的 6 系统的演替城市生态系统的演替是人类为了自身的生存和发展 通过各种生产和生活活动 对系统能动地创建 改造 拓展的结果 也是城市人类集聚的发生 发展 兴盛 衰亡的过程 由于人类生存和发展的目标是随着人类对自然的认识程度和改造能力的不断提高而提高 所以城市生态系统的演替不会达到顶极生态系统状态 人可以改造环境 扩大城市容量 把系统从成熟又拉回到发展期 2 城市生态系统的人为性城市生态系统的人为性特征非常明显 表现在以下几个方面 1 城市生态系统是人工生态系统城市及城市生态系统是通过人的劳动和智慧创造出来的 人工控制与人工作用对它的存在和发展起着决定性的作用 大量的人工设施叠加于自然环境之上 形成了显著的人工化的特点 它不仅使原有的自然生态系统的结构和组成发生了人工化的转变 而且在系统中大量的人工技术物质完全改变了原有的自然生态系统 2 人是城市生态系统的主体在城市生态系统中 人口高度密集 其他生物种类和数量都很少 人口比重极大 在城市生态系统中 主要生产者实际上已从绿色植物转化为从事经济生产的人类 而消费者也是人类 人类已成为兼具生产者与消费者两者为一体的特殊生物物种了 3 人和自然共同影响城市生态系统的变化规律自然生态系统的代谢功能 即物质 转换 合成 分解 再循环的过程反映了自然界生态平衡的本能和规律 然而在城市生态系统中 自然规律已受到人为因素的影响 发生了许多异常 在限定的时空范围内 这种影响会改变自然规律 并最终影响城市生态系统发展变化的规律 4 人类社会因素影响到城市生态系统目前 城市发展几乎完全取决于人类的意志 有计划 有步骤地按制订的规划实施城市建设已是普遍的原则 人类社会因素既是城市生态系统的一个组成部分 又是城市生态系统的一个重要的变化结果 直接影响城市生态系统的发展和变化 5 人类活动在城市生态系统中影响自身在城市生态系统中 人类活动不断地影响着人类自身 它改变了人类的活动形态 创造了高度的物质文明 同时 城市生态系统运转进程所造成的环境变化 影响了人类的健康 引起了城市公害的发生 3 城市生态系统的不完整性 1 城市生态系统缺乏分解者城市生态系统缺乏分解者或者分解者功能微乎其微 城市生态系统中的放弃物 工业与生活放弃物 不可能由分解者就地分解 几乎全部都需输送到化粪池 污染处理厂或垃圾处理场由人工设施进行处理 2 城市生态系统中的生产者发生变化城市生态系统中的 绿色植物 不仅数量少 而且其作用也发生了改变 主要功能成了美化景观 消除污染和净化空气 城市生态系统必须靠外部所提供植物产品来满足城市生态系统消费者的需求 4 城市生态系统的开放性 1 对外部系统的依赖性城市生态系统不能提供本身所需的大量能源和物质 必须从外部输入 经过城市的加工 将外来的能源和物质转变为另一种形态 也就是产品 以提供本城市人们使用 同时 城市生态系统在人力 资金 技术 信息方面对对外部系统有不同程度的依赖性 2 对外部系统的辐射性城市对外部系统有着强烈的辐射力 它从外部引入能源与物质 产出的产品只是一部分供城市中人们使用 而另外一部分则向外部输送 这种向外部输送的产品包括新型能源和物质 人力 资金 技术信息 以及向外系统输出的放弃物等 5 城市生态系统的高质量性城市生态系统的高质量性指的是其构成要素的空间高度集中性与其表现形式的高层次性 1 物质 能量 人口等的高度集中性城市虽然所占空间不大 但却集中了大量的能源 物质和人口 大量的能源 物质在城市中高度聚集 高速转化 其单位面积上含有的物质 能量 人口 信息等物质性要素是任何自然生态系统与外部系统无法比拟的 2 城市生态系统的高层次性城市生态系统是迄今为止最高层次的生态系统 体现在下面几个方面 一是人们具有巨大的创造安排城市生态系统的能力 二是城市生态系统的构成物质体现着当今科学技术的最高水平 三是为了维持城市生态系统这一复杂的人工生态系统的运行 科学技术在城市生态系统中起着关键的作用 6 城市生态系统的复杂性 1 复合人工系统这个复合人工系统变化与发展均非常迅速 随着其内外关系的变化 在形成新的生态系统的同时 其覆盖面也越来越大 2 功能高度综合的系统城市生态系统要达到其最终目标 必须形成一多功能的系统 包括政治 经济 文化 科学 技术及旅游等多项功能 因此 体现出综合性的特征 7 城市生态系统的脆弱性 1 靠外力才能维持的系统城市生态系统不是一个自给自足的系统 需要外力才能维持 2 城市生态系统破坏了自然调节机能城市生态系统的高集中性 高强度性以及人为的因素 产生了城市污染 也出现了热岛效应 逆温层的产生及地形的变化等等 这一切破坏了自然调节机能 加剧了城市生态系统的脆弱性 3 食物链的简化使系统调节能力差在城市生态系统中食物链是植物 人 植物 食草动物 人 而且作为生产者的植物 绝大多数都是来自周围其他系统 系统内初级生产者绿色植物的地位和作用已完全不同于自然生态系统 4 营养关系出现倒置使系统不稳定城市生态系统与自然生态系统的营养关系形成的金字塔截然不同 而是一个倒金字塔的情况 所以不如自然生态系统稳定 四 城市生态系统的功能 1 物质交流 物质流 城市生态系统的物质流可分自然推动的物质流和人工推动的物质流 前者如空气流动 自然水体流动等 可称作资源流 后者即交通运输等 城市生态系统的物质流包括人口流 劳力流 智力流 价值流 货物流 资源流 2 能流流动 能流 城市生态系统与自然生态系统一样 其能量流动都要遵循热力学定律 1 遵守热力学第一 第二定律 在流动中不断有损耗 不能构成循环 单向性 2 除部分热损耗是由辐射传输外 其余的能量都是由物质携带的 能流的特点体现在物质流中 但是能量每流过一个能级时 均有一定的损耗 3 信息传递 信息流 城市的重要功能之一 就是输入分散的 无序的信息 输出经过加工的 集中的 有序的信息 对于政治中心 文化中心 科学中心 商业中心城市 这一功能尤其重要 城市的输出物中 除了物质产品和废物外 还有精神产品 这就要靠信息流完成 信息流也是附于物质流中的 报纸 广告 电台和收音机 电视台和电视机 书刊 信件 电话 照片等等都是信息的载体 人的各种活动 如集会 交谈 讲课 表演等等 也在交流信息 信息的流量反映了城市的发展水平和现代化程度 能流 物质流和信息流 最能体现城市的特点 职能 发展水平和趋势 反映城市的要求 活动强度和对环境的影响等 目前世界各大城市的能流 物流强度均处于极高状态 这必然对环境产生不可低估的影响 第二节 城市生态系统中存在的主要问题 一 自然生态环境遭到破坏 城市化的发展不可避免地在一定程度上影响了自然生态环境 一方面 城市化确实使人类为自身创造了方便 舒适的生活条件 满足了自己的生存 享受和发展上的需要 另一方面城市化造成的自然生态环境绝对面积的减少并使之在很大区域内发生了质的变化和消失 这种变化对城市居民起着更为本质的作用 自然生态的破坏引发了一系列城市环境问题 如热岛效应 生活方式的改变等 另外 人类在享受现代文明的同时 却抑制了绿色植物 动物和其他生物的生存发展 改变着它们之间长期形成的相互关系 人类将自己圈在了自身创造的人工化的城市里而与自然生态环境隔离开来 二 土地占用和土壤变化 一 城市土地占用城市占用土地从比例上看并不算大 全世界城市占地不到1 其中欧洲达到3 美国和加拿大0 8 亚洲 拉丁美洲以及前苏联 东欧国家均在0 4 左右 非洲和大洋洲只占0 2 但是随着各国城市区域的扩大 所占面积越来越大 增加速度也日益加快 特别是发展中国家 近些年来 城市面积增大很快 二 城市的土壤变化 城市建筑物密度增大和大规模排水系统以及其他地下建筑的增加 阻止了雨水向土壤中的渗透 使地下水位下降 另外 人们过量抽取地下水 也加剧了城市地下水位的下降 随着地下水位的大幅度下降 不仅使抽水地区的地面作垂直方向的沉降 而且沉降范围也向四周地区扩展 出现了地下水 漏斗 这一切 会导致房屋破坏 地下管线扭折破裂而发生漏水 漏电 漏气等事故 对城市生活有着很大的影响 2 城市废物污染工业城市中的垃圾不仅无法全部用以增加土地的肥力 而且成为城市及社会的一大问题 我国历年垃圾的堆存量已高达64 4 108t 占地5 6 104hm2 有200多座城市陷入垃圾包围之中 我国城市垃圾的无害化处理率仅为2 3 97 以上的城市生活垃圾只能运往城郊长年露天堆放 在我国的垃圾中 有机物占36 无机物占56 其他占8 其中无机物的主要成份是煤灰和残土 在垃圾中危害最大是要数 白色垃圾 这类垃圾很难自然分解 会进一步造成地下水和空气的污染 环境专栏 固体废弃物要多久能分解环境专家还对各种类型废弃物的解体时间作出推算并指出 玻璃瓶实际上在任何时候都不会分解 其它如塑料瓶约需450年 盛啤酒或汽水的易拉罐约需200 250年 普通马口铁罐头盒约需100年 经油漆粉刷的木板约需13年 帆布制品约需1年 绳索约需3 14个月 棉织物约需1 5个月 火车票等纸屑约需半个月 如此等等 这表明 一次不慎所造成的环境污染可能会影响到好几代人 因此 专家强烈呼吁人们自觉树立起保护地球 人人有责的环保意识 无论何时何地都应该做到手下留情 为后代留一个美丽 洁净的自然面貌 千树万树彩 花 开 白色污染 三 气候变化和大气污染城市大气环境质量直接关系到城市居民的身体健康和生产能力的发挥 由于城市人口密集 工业和交通发达 从而消耗大量的石化燃料 并产生烟尘和各种有害气体 以致于城市内污染源过于集中 污染量大而又复杂 加上特殊的城市气候 往往造成城市大气环境的污染状况更为复杂和严重 1 城市气候变化城市中除了大气环流 地理经纬度 大的地形地貌等自然条件基本不变外 城市气候在气温 湿度 云雾状况 降水量 风速等等都发生了变化 城市的气候现象对于城市大气污染物质的扩散规律及污染物质间的复合作用都有一定影响 1 城市热岛效应形成城市热岛效应的主要原因 耗能散热量大 下垫面吸热导热好 保水性差 风速小 热量不易扩散 城市大气污染使得吸收较多的红外辐射而升温 2 城市风 3 大气湿度及其他气候因素 纽约繁华区的摩天大楼产生高楼风 2 城市大气污染城市特殊的气候条件和人类活动造成城市大气极易出现污染的情况 城市污染在污染源 污染物等方面有其特有性质 1 城市大气污染源城市大气污染源按污染物的排放方式可分为点源 线源和面源三种 点源指工业和民用集中供热锅炉烟囱和各种工业的集中排气装置 线源主要指机动车密集的交通干线及两侧 由于车辆行驶排出的废气形成的污染现象 面源指城市内居民生活用的散烧炉灶和分散的工业排气装置 2 城市大气污染物城市大气污染物主要由工业生产 交通运输和生活能源利用所产生 主要有烟尘 S02 NOx HC CO等 由于城市大气污染源繁杂而密集 所排出的污染物质相互影响 相互作用的可能性很大 容易产生多种有害污染物的协同作用和二次污染物的反应 3 我国的城市大气污染我国城市空气质量总体上仍处于较重的污染水平 燃煤是形成城市大气污染的主要原因 主要污染物为尘和二氧化硫 城市大气污染冬 春季较重 夏 秋季较轻 北方城市烟尘污染较重 南方城市二氧化硫污染较重 总体上看 北方城市重于南方城市 部分大 中城市出现煤烟与机动车尾气混合型污染 一些城市细粒子污染问题突出 环境专栏 2002年全国城市空气污染仍很严重根据国家环保总局的最新监测结果 2002年 全国城市空气质量恶化的趋势得到遏制 但污染程度仍很严重 据CCTV报道 在全国471个城市中 有209个城市的空气质量达到国家二级标准 占统计城市的44 4 空气中二氧化硫平均浓度和总悬浮颗粒物浓度与2001年相比均有所下降 其中 天津 秦皇岛 石家庄 兰州 乌鲁木齐 太原 西宁等城市空气质量明显改善 但是目前仍有超过一半的城市空气质量处于污染状态 在这些城市中 人口超过百万的特大城市空气污染更加突出 颗粒物仍然是影响我国城市空气质量的首要污染物 有53 5 的城市颗粒物浓度没有达到国家二级标准 南非开普敦被烟雾笼罩 由于大气污染 开普敦每年都有一段时期处在烟雾的笼罩之下 今年的情况尤为严重 四 用水短缺和水污染1 用水短缺水是城市存在的基本条件 但世界上很多城市都遇到水资源紧缺问题 城市供水问题当前在世界范围内已成为一个特别尖锐突出的制约性问题 2 城市水污染城市的水污染主要是工业排放的废水 约占城市废水总量的3 4 其中以金属原材料 化工 造纸等行业的废水污染最为严重 主要污染物是氨氮 其次是耗氧有机物和挥发酚 生活污水 工业废渣 矿业开采也对水体造成了一定程度的污染 城市中的工业废水和生活污水 未经处理或处理不够 都通过下水道系统流入江河湖海 有的甚至直接流入 形成了各种水污染 这不只是对城市人口造成损害 还会对农村的生活和生产也带来不良影响 3 我国的城市水环境 环境专栏 有关水污染的数据据环境部门监测 全国城镇每天至少有1亿吨污水未经处理直接排入水体 全国七大水系中一半以上河段水质受到污染 全国1 3的水体不适于鱼类生存 1 4的水体不适于灌溉 90 的城市水域污染严重 50 的城镇水源不符合饮用水标准 40 的水源已不能饮用 南方城市总缺水量的60 70 是由于水源污染造成的 五 城市噪声问题 据2001年环境公报 我国对273个城市进行了道路交通噪声监测 比上年增加了59个城市 其中9 5 的城市污染严重 16 5 的城市属中度污染 48 7 的城市属轻度污染 25 3 的城市道路交通声环境质量较好 2001年 监测区域环境噪声的176个城市 等效声级范围在47 2 65 8分贝 A 之间 6 3 的城市污染较重 49 4 的城市属中度污染 33 0 的城市属轻度污染 11 3 的城市区域声环境质量较好 六 城市电磁波污染在一些大城市中 城市电磁波污染也日益引人注目 干扰台 广播和电视台 雷达站 高频热合机 火花塞等都是电磁波污染源 仅以高频热合机为例 2000年将增加到13万台 电磁波辐射污染也将加重 据一些大城市的调查 长期暴露在电磁波辐射污染环境中的居民 已开始出现头晕 脱发等现象 七 人口密集与绿地奇缺1 人口密集人口密集是城市尤其是一些大城市 特大城市的普遍现象 据有关资料 国外42个大城市人口平均密度为每平方公里7918人 其中高于这个值的有14个城市 我国1990年为26 2 而1998年则上升为30 4 随着我国社会经济的不断发展以及户籍制度的改革 城镇人口还会进一步增加 预计到2025年我国城市人口比例将达到58 2050年则达到70 左右 2 绿地缺乏联合国规定的城市人均绿地标准为50 60 达到或超过这一标准的城市为数不多 我国规定的人均绿地标准是7 11 而1993年 我国重要城市的人均绿地面积平均值为4 2 与联合国的标准相差甚远 近几年来 我国城市绿地面积虽有所提高 但由于急功近利 多种植草皮 其生态效益不如树木 这也是新的问题 第三节 城市的可持续发展 目前 国内外许多城市把生态城市作为城市发展的目标 如国外的法兰克福市 罗马市 莫斯科市 华盛顿市 悉尼市等 再如国内的大连 厦门 杭州 苏州 威海 扬州等 城市化是人类社会发展与进步的必然趋势 随着经济技术的飞速发展 城市的数量猛增 而且城市规模变大 不仅出现上千万人口的大都市 而且还向城市群 城市带以及国际性大都市发展 城市化发展过快 规模过大 人类活动对自然界的影响强度和范围都要增加 产生的环境污染 资源匮乏 交通拥塞等等城市环境问题也将更为严重 中国的城市化已进入了高速发展阶段 而且这种快速增长势头将持续较长时期 中国城市要么按照美国汽车 高速公路 城市蔓延 石油社会的模式去发展经济 重蹈美国破坏世界环境的覆辙 要么就必须利用这个人类历史的重要时机 面对汽车时代固有的毛病挑战 选择一条可持续发展的新路 生态城市的道路 一 生态城市的概念 目前国内最权威并进入百科全书和许多教科书的定义是 按生态学原理建立起来的一类社会 经济