第四章城市生態(tài)系統(tǒng)的非生物環(huán)境

1、Zuo Qiting 第四章第四章 城市生態(tài)系統(tǒng)的城市生態(tài)系統(tǒng)的 非生物環(huán)境非生物環(huán)境Zuo Qiting自然環(huán)境自然環(huán)境人工環(huán)境人工環(huán)境生物環(huán)境生物環(huán)境是指城市中的動物、植物和微生物；是指城市中的動物、植物和微生物；非生物環(huán)境非生物環(huán)境則包括城市氣候、城市水文、城市則包括城市氣候、城市水文、城市土壤以及城市建筑和基礎設施、以及城市引起土壤以及城市建筑和基礎設施、以及城市引起的污染等的污染等。 Zuo Qiting第一節(jié)第一節(jié) 城市氣候與空氣污染城市氣候與空氣污染v一、城市形成產(chǎn)生的氣候變化一、城市形成產(chǎn)生的氣候變化 v城市形成下墊面的性質城市的空氣垂直分層狀況改變v化石燃料的大量使用，造成空

2、氣污染，改變了大氣組成，同時加強了人為熱以及人為水氣的影響，導致城市內(nèi)部氣候與周圍郊區(qū)氣候的差異。v氣候差異不足以改變城市所在地點原有的氣候類不足以改變城市所在地點原有的氣候類型型，但是在許多但是在許多氣候要素氣候要素上表現(xiàn)出明顯的上表現(xiàn)出明顯的城市特征。城市特征。城市空氣垂直分層城市覆蓋層（urban canopy layer，UCL）：城市建筑物屋頂以下至地面。受人類活動影響最大，與建筑物密度、高度、幾何形狀、門窗朝向、外壁涂料顏色、街道寬度和走向、路面鋪砌材料、人為熱、人為水氣的排放量等關系密切。城市邊界層（urban boundary layer，UBL）：由建筑物屋頂向上到積云中部。

3、受城市空氣污染物性質及其濃度和參差不齊屋頂?shù)臒崃蛣恿τ绊?，湍流混合作用顯著，與城市覆蓋層間擁著物質交換和能量交接，并受區(qū)域氣候因子的影響。城市尾羽層或稱“市尾煙氣層”（urban plume layer，UPL）：城市下風方向。這一層中的氣流、污染物、云霧、降水和氣溫等都受到城市的影響。鄉(xiāng)村邊界層（rural boundary layer，RBL）：城市尾羽層之下。城市邊界層的上限高度因天氣條件而異，白晝和夜晚不同，在中緯度大城市，晴天白晝?？蛇_10001500m，而夜晚只有200250m左右。v二、城市的輻射與熱量二、城市的輻射與熱量 輻射平衡的方程式通常表示為：輻射平衡的方程式通常表示為

4、： Q = (S+H) Q = (S+H) (1-a )+(G-E) (1-a )+(G-E) 城市中各項輸入和輸出如圖城市中各項輸入和輸出如圖 Zuo Qiting1. 城市的總輻射（城市的總輻射（S+H）小于郊區(qū)）小于郊區(qū)v由于城市中有空氣污染，煙塵云霧多，透明度低于郊區(qū)，太陽短波直接輻射（S）小于郊區(qū)，短波散射輻射（H）雖由于氣熔膠和煙塵較多而有所增加，但增加值并不足于補償損失值，故城市總輻射（S+H）低于郊區(qū)。v依據(jù)城市的位置不同，這種減少值可達15%30%以上。Zuo Qiting 下墊面的改變，導致城市下墊面反射率比郊區(qū)小10%30%左右?？偅旱竭_城市下墊面的太陽輻射小于郊區(qū)，但由

5、于其下墊面的反射率也比郊區(qū)小，因而短波輻射城市與郊區(qū)差別不大；在長波輻射中，城市空氣逆輻射雖比郊區(qū)大，但城市地面長波輻射也大于郊區(qū)，因此長波輻射的收支城鄉(xiāng)差別不大。 2. 2. 城市的反射率（城市的反射率（a a）與郊區(qū)有差別）與郊區(qū)有差別Zuo Qiting3. 3. 城市的日照時數(shù)和日照百分率小于郊區(qū)城市的日照時數(shù)和日照百分率小于郊區(qū)v城市中由于空氣的污染物多，大氣透明度低，以及建筑物的互相遮擋，因此日照時數(shù)和日照百分率均小于郊區(qū)Zuo Qiting4. 城市的熱島城市的熱島v由于無論中、高或低緯度的城市都有城市氣溫比郊區(qū)高的現(xiàn)象，而這種氣溫的增高呈現(xiàn)出由中心向外遞減的現(xiàn)象，這種現(xiàn)象就被稱

6、為“城市熱島現(xiàn)象”，這是城市氣候中最為典型的特征之一。Zuo Qitingv 城市的熱島現(xiàn)象的體現(xiàn)v 年均溫或每日的溫度的城市與郊區(qū)的比較；v 同一城市自城市化發(fā)展以來氣溫的對比。v 上海的城市熱帶效應是十分顯著的，其冬季和夏季的熱島強度分別達到6.8和4.8。城市內(nèi)有植被和水面的地方具有降低熱島強度的效果。Zuo Qiting三、城市的風和降水三、城市的風和降水v 1. 城市的風速低于郊區(qū)城市的風速低于郊區(qū)v 城市引起的局部空氣邊界層的改變，將對低層氣流和湍流特征產(chǎn)生顯著的影響。v 由于下墊面粗糙度增加，城市整體平均風速低于空城市整體平均風速低于空曠的郊區(qū)。曠的郊區(qū)。v 風速通常隨離地面高度

7、增大而增加。增加程度主要與地面粗糙度和溫度梯度有關。達到一定高度后，地面的摩擦影響可忽略不計，該高度稱為梯度風高度。Zuo Qitingv 具有較大粗糙度的城市下墊面，可以形成更強的熱力湍流和機械湍流，而熱島效應又會引起局地的環(huán)流。因此城市的風場極為復雜，降水也有明顯改變。v 美國報刊曾經(jīng)有這樣的報道：1982年1月的一天，在摩天大廈林立的紐約曼哈頓區(qū)。金融分析家羅斯小姐走出大廈，在一幢玻璃鋼大廈下經(jīng)過時，突然被身后沖來的一股猛烈的風刮到附近的水泥花壇中，雙臂嚴重摔傷。遭受飛來橫禍的羅斯真是很不幸，而這事故的罪魁禍首就是街道風，它是建筑商、設計師以及市政規(guī)劃部門的一些疏忽，造成了街道風對人的傷

8、害。v “狹管效應”令局地風速增加v 尤其當盛行風向與街道走向一致時v 街道風、穿堂風由于熱島效應的存在城市中形成一個低壓中心，形成緩慢的熱島環(huán)流。由于熱島效應的存在城市中形成一個低壓中心，形成緩慢的熱島環(huán)流。城市風城市風 Zuo Qitingv 就整體而言，城市的平均風速低于空曠的郊區(qū)。但在特殊就整體而言，城市的平均風速低于空曠的郊區(qū)。但在特殊情況下，某些地方的風速可大于郊區(qū)。情況下，某些地方的風速可大于郊區(qū)。v 城市的風速一般比郊區(qū)降低城市的風速一般比郊區(qū)降低20-30%20-30%；v 在街道由于受熱不勻產(chǎn)生環(huán)流；在街道由于受熱不勻產(chǎn)生環(huán)流；v 當盛行風與街道走向一致因狹管效應街道風速會

9、高于開當盛行風與街道走向一致因狹管效應街道風速會高于開闊地；闊地；v 由于熱島效應的存在城市中形成一個低壓中心，形成緩由于熱島效應的存在城市中形成一個低壓中心，形成緩慢的熱島環(huán)流。慢的熱島環(huán)流。 Zuo Qiting2. 2. 城市的降水高于郊區(qū)城市的降水高于郊區(qū)v當空氣中水氣充足時，城市中的熱力對流易于當空氣中水氣充足時，城市中的熱力對流易于形成對流云和對流性降水。高大建筑阻礙降水系形成對流云和對流性降水。高大建筑阻礙降水系統(tǒng)的移動，導致城市降水時間延長和降水強度增統(tǒng)的移動，導致城市降水時間延長和降水強度增強。強。v城市空氣中的凝結核多，可促使水氣凝結和雨城市空氣中的凝結核多，可促使水氣凝結

10、和雨滴增大，從而增加降水。滴增大，從而增加降水。v城市的云、霧也多于郊區(qū)，原因同上，但由于城市的云、霧也多于郊區(qū)，原因同上，但由于植被和水面少，城市的相對濕度遠低于郊區(qū)。植被和水面少，城市的相對濕度遠低于郊區(qū)。Zuo Qiting 城市和郊區(qū)氣候特征比較城市和郊區(qū)氣候特征比較要素與郊區(qū)比較要素與郊區(qū)比較1. 太陽總輻射 地面總輻射 紫外輻射 冬季 夏季 日照時數(shù) 少15%20%少30%少5%少5%15%5. 云量多5%10%2. 溫度 年平均 靜風晴天時 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. 相對濕度 冬季 夏季小2%小10%7

11、. 風速 平均風速 無風日數(shù)小10%30%多5%20%4. 霧 冬季 夏季多30%100%多10%30%8. 空氣中污染凝結核微量氣體 多10倍多550倍Zuo Qiting四、城市的空氣污染四、城市的空氣污染 城市中密集的工業(yè)、人口及化石燃料的大量使用使城市空氣中增加了許多有害成分，形成城市的空氣污染。Zuo Qiting污污染染源源移動源：呈移動狀態(tài)的污染源移動源：呈移動狀態(tài)的污染源固定源：存在于固定場所的污染源固定源：存在于固定場所的污染源汽車汽車飛機飛機化工廠化工廠火電廠火電廠食堂食堂輪船輪船Zuo Qiting進入城市空氣的污染物種類很多，已經(jīng)產(chǎn)生危害并為人們認識進入城市空氣的污染物

12、種類很多，已經(jīng)產(chǎn)生危害并為人們認識和注意到的有和注意到的有100多種。多種。按存在狀態(tài)，分為按存在狀態(tài)，分為氣溶膠狀態(tài)污染物氣溶膠狀態(tài)污染物和和氣體狀態(tài)污染物氣體狀態(tài)污染物氣溶膠氣溶膠指固態(tài)粒子、液態(tài)粒子、氣體介質中的懸浮體。指固態(tài)粒子、液態(tài)粒子、氣體介質中的懸浮體。D=0.002100um2.1、氣溶膠狀態(tài)污染物（顆粒物）、氣溶膠狀態(tài)污染物（顆粒物）2. 城市空氣污染的主要物質城市空氣污染的主要物質包括各種大小的固體和液體微粒，一半來自燃料的燃燒過程或包括各種大小的固體和液體微粒，一半來自燃料的燃燒過程或者來自于物質的粉碎過程，有些粒狀污染物的有害作用是其化者來自于物質的粉碎過程，有些粒狀污

13、染物的有害作用是其化學成分引起的，有的則是僅僅是由顆粒大小造成的。學成分引起的，有的則是僅僅是由顆粒大小造成的。 可吸入顆粒物是指懸浮在空氣中，特指能夠被人直可吸入顆粒物是指懸浮在空氣中，特指能夠被人直接吸入呼吸道內(nèi)的懸浮物質?？諝鈩恿W當量直徑接吸入呼吸道內(nèi)的懸浮物質?？諝鈩恿W當量直徑1010微米的顆粒物，記做，簡寫微米的顆粒物，記做，簡寫PMPM1010?？晌腩w粒物的濃度以每立方米空氣中可吸入顆?？晌腩w粒物的濃度以每立方米空氣中可吸入顆粒物的毫克數(shù)表示。物的毫克數(shù)表示。國家環(huán)保總局國家環(huán)?？偩?9961996年頒布修訂的年頒布修訂的環(huán)境空氣質量標準（環(huán)境空氣質量標準（GB3095GB

14、309519961996）中將飄塵改稱中將飄塵改稱為可吸入顆粒物，作為正式大氣環(huán)境質量標準。為可吸入顆粒物，作為正式大氣環(huán)境質量標準。顆粒物的直徑越小，進入呼吸道的部位越深。顆粒物的直徑越小，進入呼吸道的部位越深。1010微微米直徑的顆粒物通常沉積在上呼吸道，米直徑的顆粒物通常沉積在上呼吸道，5 5微米直徑的微米直徑的可進入呼吸道的深部，可進入呼吸道的深部，2 2微米以下的可微米以下的可100%100%深入到細深入到細支氣管和肺泡。支氣管和肺泡?？晌腩w粒物可吸入顆粒物vPM2.5PM2.5是指大氣中直徑小于或等于是指大氣中直徑小于或等于2.52.5微米的顆粒微米的顆粒物，也稱為可入肺顆粒物。

15、物，也稱為可入肺顆粒物。vPM2.5PM2.5產(chǎn)生的主要來源，是日常發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、產(chǎn)生的主要來源，是日常發(fā)電、工業(yè)生產(chǎn)、汽車尾氣排放等過程中經(jīng)過燃燒而排放的殘留物，汽車尾氣排放等過程中經(jīng)過燃燒而排放的殘留物，大多含有重金屬等有毒物質。大多含有重金屬等有毒物質。v20122012年年2 2月，國務院同意發(fā)布新修訂的月，國務院同意發(fā)布新修訂的環(huán)境空氣環(huán)境空氣質量標準質量標準增加了增加了PM2.5PM2.5監(jiān)測指標。監(jiān)測指標。Zuo Qiting2.2、氣態(tài)污染物、氣態(tài)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-、有機硫化物等、有機硫化物等, , 主要是主要是SOSO2 2和和SOSO3 3 ；來源：來源：火山噴發(fā)：火山噴發(fā)：H H2 2S S、 SOSO2 2等等 土壤厭氧微生物與植物釋放：土壤厭氧微生物與植物釋放：H H2 2S S、(SO(SO2 2) ) 陸地上降雨：陸地上降雨：SOSO2 2 、SOSO4 42-2- 風吹起的海鹽：風吹起的海鹽：SOSO4 42-2- 人為活動人為活動 危害：危害：對生物有毒害作用，形成酸雨的主要物質。對生物有毒害作用，形成酸雨的主要物質。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；來源：來源：光化學反應、閃電、微生物固化和火山爆發(fā)森林失火等生物活動光化學反應、閃電、微生物固化和火山爆發(fā)森林失火等生物活動 人為污染：燃料燃燒、氮肥、炸藥、染料人為污染：燃料燃燒、氮肥、炸藥、染料; ;主要來源于含氮燃料的燃燒主要來源于含氮燃料的燃燒 （特別是汽車，（特別是汽車，NONO占占90%90%）。）。危害：危害：形成光化學煙霧和酸雨的主要物質之一。形成光化學煙霧和酸雨的主要物質之一。種類、來源及危害種類、來源及危害Zuo Qiting

18、3 3）碳氧化物（）碳氧化物（COxCOx）： COCO、COCO2 2、CHxCHx、含氧烴等，主要是、含氧烴等，主要是COCO和和COCO2 2 ；來源：來源：海洋中生物作用、植物葉綠素的分解、森林中海洋中生物作用、植物葉綠素的分解、森林中COCO2 2的放出等生物活動；的放出等生物活動； 人為活動：含碳燃料燃燒不完全（人為活動：含碳燃料燃燒不完全（COCO）、）、COCO2 2；主要來源于含；主要來源于含 碳燃料的燃燒（汽車等）碳燃料的燃燒（汽車等）危害：危害：COCO對人體有毒，對人體有毒，COCO2 2是形成溫室效應的主要物質之一。是形成溫室效應的主要物質之一。4 4）碳氫化合物（烴

19、）（）碳氫化合物（烴）（HCHC）：分為甲烷烴（：分為甲烷烴（85%85%）和非甲烷烴；）和非甲烷烴；來源：來源：主要來源于燃料及有機物品燃燒和生物活動；主要來源于燃料及有機物品燃燒和生物活動；危害：危害：形成光化學煙霧的前提物質。形成光化學煙霧的前提物質。5 5）鹵化物：）鹵化物：主要有鹵代烴、氯化物和氟化物；主要有鹵代烴、氯化物和氟化物；來源：來源：主要來源于各類工業(yè)排放及海洋釋放；主要來源于各類工業(yè)排放及海洋釋放；危害：危害：對生物有毒害作用，破壞臭氧層，對生物有毒害作用，破壞臭氧層，HClHCl參與形成酸雨。參與形成酸雨。Zuo Qiting 形成機理形成機理（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） 形成條件形成條件 （1 1）自然條件：相對濕度較低的夏季和早秋晴天中午前后容易發(fā)生。）自然條件：相對濕度較低的夏季和早秋晴天中午前后容易發(fā)生。 （2 2）污染條件：石油為原料的工廠附近和汽車量多的大城市容易發(fā)生。）污染條件：石油為原料的工廠附近和汽車量

22、多的大城市容易發(fā)生。6 6）光化學煙霧：）光化學煙霧：指大氣中指大氣中HCHC和和NONOX X在陽光中紫外線的照射下發(fā)生光化學在陽光中紫外線的照射下發(fā)生光化學反應所產(chǎn)生的含有醛類、反應所產(chǎn)生的含有醛類、O O3 3、過氧乙酰硝酸酯（、過氧乙酰硝酸酯（PANPAN）、硝酸等物質、）、硝酸等物質、具有強氧化性、呈淡蘭色的混合煙霧。對生物有毒害作用。具有強氧化性、呈淡蘭色的混合煙霧。對生物有毒害作用。Zuo Qiting光化學煙霧的特征和危害光化學煙霧的特征和危害v煙霧呈藍色煙霧呈藍色v具有強氧化性具有強氧化性v刺激人們眼睛刺激人們眼睛v傷害植物葉子傷害植物葉子v對材料（主要是高分子材料）也產(chǎn)生破

23、壞作用對材料（主要是高分子材料）也產(chǎn)生破壞作用使大氣能見度降低使大氣能見度降低Zuo Qiting 倫敦型空氣污染倫敦型空氣污染( (煤炭型空氣污染煤炭型空氣污染) ) 空氣污染主要組分是疏氧化物和煙塵，主要來自于煤燃燒過程中的廢氣，所以又稱為“煤炭型空氣污染煤炭型空氣污染”。 冬季消耗燃料較多，排放煙塵量大，再加上之輻射逆溫頻率大，湍流弱，煙塵不易擴散，因此冬季（111月）空氣污染最為嚴重。3.空氣污染與其他因素空氣污染與其他因素Zuo Qitingv日變化:早晨最為集中，晚間次之。當硫氧化物和霧一起形成硫酸煙霧時毒性更大，尤其在風速低和逆溫層引起的空氣滯留的條件下，危害更嚴重。v歷史上倫敦

24、災難性的空氣污染事件都與當時的天氣條件有關。我國各大城市的空氣污染基本上屬于這種類型。Zuo Qiting 洛杉磯型空氣污染洛杉磯型空氣污染 (石油型空氣污染石油型空氣污染) 洛杉磯型空氣污染是光化學煙霧，它的一次污染物主要是氮氧化物、碳氫化物、一氧化碳等在強烈的陽光照射下，由光化學反應生成二次污染物，如以臭氧及過氧乙酸硝酸酯（PAN）為主的光化學氧化劑。洛杉磯型空氣污染物主要來自石油和石油化工產(chǎn)品的燃燒，又稱“石油型空氣污染石油型空氣污染”。 Zuo Qiting美國紐約曼哈頓區(qū)的光化學煙霧Zuo Qiting四、四、 城市環(huán)境對空氣污染的影響城市環(huán)境對空氣污染的影響v城市空氣污染程度雖然取

25、決于污染源排放的污染物特性和排放總量，但是它對周圍環(huán)境造成影響的大小則和氣象、地形、地物等因素有關。Zuo Qitingv1. 氣象因素氣象因素v首先是風向風向和風速風速與該地區(qū)的空氣污染有著密切的聯(lián)系，風向決定著空氣中污染物的輸送方向，在污染源下風的地區(qū)，空氣污染就比較嚴重，相反，在上風的地區(qū)，空氣污染就相對較輕在上風的地區(qū)，空氣污染就相對較輕。風速決定著空氣中污染物的擴散稀釋速度，風速越大，風速越大，污染物受到空氣稀釋作用越大污染物受到空氣稀釋作用越大，同時也由于氣流擴散增強，污染物與空氣的混合加強，所以在條在條件基本相同時，風速越大，空氣中污染物的濃度件基本相同時，風速越大，空氣中污染物

26、的濃度就越低。就越低。Zuo Qiting 自然界的風一般都具有湍流特征，空氣中污染物的擴散也是靠空氣湍流實現(xiàn)的。v一年之中一年之中，夏季的垂直溫差較大，冬季較夏季的垂直溫差較大，冬季較小，冬季常出現(xiàn)逆溫層，容易形成大氣污小，冬季常出現(xiàn)逆溫層，容易形成大氣污染染；v一天之中，白天垂直溫差較大，夜間較小，一天之中，白天垂直溫差較大，夜間較小，夜間容易發(fā)生大氣污染。夜間容易發(fā)生大氣污染。v一般說來，在冬季的夜間，如果處于無風一般說來，在冬季的夜間，如果處于無風的天氣，最容易形成大氣污染。的天氣，最容易形成大氣污染。Zuo Qiting2. 2. 地理位置和地形地理位置和地形v我國東南臨海，西北為大

27、陸，冬季以西北風為主，夏季則東南風占優(yōu)勢，因此，在一個工業(yè)城市里，冬季空氣污染最嚴重的區(qū)域在城南，而夏季則在城的西北。冬季空氣污染最嚴重的區(qū)域在城南，而夏季則在城的西北。v不同的地形條件也會形成局部地區(qū)的特殊氣流，對當?shù)氐目諝馕廴井a(chǎn)生重要影響。例如，沿海地區(qū)常出現(xiàn)海陸風，這是由于海水的比熱和熱容量比陸地大，白天在陽光照射下，陸地升溫快，所以形成由海區(qū)吹向陸地的海風，夜間正好相反，又轉為由陸地吹向海面的陸風。Zuo Qiting 發(fā)生在海（水）陸交界地帶，以發(fā)生在海（水）陸交界地帶，以24h24h為周期的局地環(huán)流。為周期的局地環(huán)流。 白天白天（暖）海風，夜晚（暖）海風，夜晚（冷）陸風（冷）陸風海

28、邊工廠污染海邊工廠污染海（水）陸風的影響海（水）陸風的影響Zuo Qiting海陸風與海濱城市規(guī)劃海陸風與海濱城市規(guī)劃v沿海的工業(yè)城市，為了海運方便，一般都將工業(yè)區(qū)設在海濱，生活區(qū)放在內(nèi)地。v白天污染物順著海風吹向內(nèi)地生活區(qū)，如果生活區(qū)背面再有山，污染物遇山阻擋產(chǎn)生回流，易對生活區(qū)造成嚴重的污染。v日本的神戶、大阪、川崎、橫濱等城市都存在這種情況，成為防治空氣污染的難題。Zuo Qiting山谷風的影響山谷風的影響v在山區(qū)的工業(yè)城市中，山谷風對空氣污染影響也是很大的。v白天山坡上的溫度比山谷中的溫度高，氣流沿谷底向上吹，形成谷風，夜間山坡的溫度比山谷低，冷空氣沿山坡滑向谷底，形成山風，這樣工廠

29、排放出來的污染物常在谷地和坡地之間回旋，不易擴散。v美國多諾拉和比利時馬斯河谷的煙霧事件都與這種地形條件有密切關系。Zuo Qiting3. 3. 其他其他v此外，城市中的建筑物對污染物擴散稀釋也會產(chǎn)生影響，影響程度的大小與建筑物的形狀、大小、高度以及煙囪的高度有密切關系。城市中建筑物的屋頂和街道受熱不均，可形成“街道風”，當風從城市上空吹過時，會在街道的背風面和迎風面形成一個局部地區(qū)環(huán)流，使得污染物在建筑物背風面聚集，其濃度可比迎風面高出許多，這種“街道風街道風”對汽車排放出的污染物的擴散的影響最為突出。Zuo Qitingv城市化的主要特征是人口集中和建筑物密度的增加。由于城市中興建了大量

30、的房屋和道路，擴大了不透水的地面，改變了降水、蒸散、滲透和地表徑流；水渠和下水管道的修建，縮短了匯流時間，增大了徑流曲線的峰值；大量的人口，在生產(chǎn)和生活過程中需水量增加，減少了地下水的補給，同時因污水排放量的增加而污染了水體，這一切使得城市的水文特征與郊區(qū)有很大差別。第二節(jié)第二節(jié) 城市水文與水污染城市水文與水污染Zuo Qitingv目前我國的668座城市中有400多座城市缺水，而我國人均水資源量僅是世界人均占有量的四分之一，而且在時空上的分布也極不均勻。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、為）一般可表示為 Qw= (P+Ri+G) (E1+E2+R0+M+S) 式中，式中，P P為降水量；為降水量；RiRi為河流等流入的水量；為河流等流入的水量；G G為地下水提為地下水提取量；取量；E1E1為地表蒸發(fā)水量；為地表蒸發(fā)水量；E E2 2為植物蒸騰水量；為植物蒸騰水量；R R0 0為徑流為徑流流出水量；流出水量；M M為滲入地下水量；為滲入地下水量；S S為生態(tài)系統(tǒng)組分內(nèi)貯水量。為生態(tài)系統(tǒng)組分內(nèi)貯水量。Zuo Qitingv 在城市地區(qū)的水分平衡中，不僅包括天然水循環(huán)，而且在城市地區(qū)的水分平衡中，不僅包括天然水循環(huán)，而且還包括人工控制的上、下水管道中的水循環(huán)。城市的水還包括人工控制

32、的上、下水管道中的水循環(huán)。城市的水分平衡公式可表示為：分平衡公式可表示為：v Qw（PRiGTi）一一 （E1+E2+R0+M+S+To)v 式中，式中，Ti=Ti=上水管道進水量；上水管道進水量；To=To=下水管道出水量。下水管道出水量。Zuo Qiting 2. 2. 城市的水分輸入城市的水分輸入在輸入項中，城市化對大氣降水（P）影響比較明顯。前面已經(jīng)講過，城市地區(qū)年降水量一般比農(nóng)村地區(qū)高515，雷暴雨增加 1015。在地面水流入量中，除徑流流入量（Ri）外，還有上水道進水量（Ti）,有時可高達降水量的數(shù)倍以上；城市中地下水的提取量(G)也是較高的，特別在一些缺水的城市中。Zuo Qit

33、ing3. 城市的水分輸出城市的水分輸出v在輸出項中，城市中地下水位低，v地下徑流及土壤含水量減少，v可供蒸發(fā)的水量減少，加之植被少，風速小，蒸發(fā)和蒸騰都比農(nóng)村少，v下滲量（M）相應減少。v由于城市中耗水量一般比較大，徑流流出量（Ro）比郊區(qū)小，增加了人工管道中的出水量（To）。Zuo Qiting4. 4. 城市洪澇災害頻繁城市洪澇災害頻繁v 城市降水量增加，暴雨數(shù)量增加，水泥和瀝青封閉地面使透水性極差，植被稀少，下滲等損失量均減少，徑流量增大，是城市地區(qū)的徑流量有明顯的增加。排水管網(wǎng)齊全，匯流速度快，匯流時間短，峰值出現(xiàn)時間提前v 這些增加了城市洪澇災害產(chǎn)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為主要水源，但如果用量過度，將導致地下水位的下降。v 如意大利米蘭十年內(nèi)地下水位下降了20m，北京也以每年0.51.0m的速度下降。而長期抽取地下水還會導致地面的下沉，例如天津1966至1972年，6年間地面平均沉降速度為每年44.95mm，上海市1921年到1965年地面沉降明顯，最嚴重的地區(qū)下沉了2.37m，市區(qū)及其鄰近地區(qū)形成了一個碟型洼地。v地面下沉將導致江水、海水倒灌，或是地面積水，給防汛、排水、交通等市政工程造成困難。由于大量采用地下水濟南黑虎泉停噴我國發(fā)生地面沉降災

35、害的城市超過50個，長江三角洲、華北平原和汾渭盆地最嚴重。由于地面沉降，有城市被預言會在幾十年后消失。（20120222央視新聞1+1）Zuo Qiting二、城市的水污染二、城市的水污染v 城市水污染有多種來源，首先是城市降水可能把空氣中許多污染物，例如塵埃、廢氣、重金屬等攜帶到地面；其次城市的徑流也會（含有大量的工業(yè)生產(chǎn)和日常生活中的污染物）污染城市水體。v 城市的水污染可分為五大類：無機物污染；有機物污染；生物污染；熱污染；放射性物質污染。 Zuo Qiting 1 1無機物污染無機物污染v（1）酸堿及一般無機鹽類。）酸堿及一般無機鹽類。污染水體中酸的主要來源是許多工業(yè)的各種酸洗廢水，粘

36、膠料和造紙廢水等，雨水淋洗含二氧化硫的空氣后，匯入地表水體也能造成酸污染。 v（2 2）氰化物）氰化物。水體中的氰化物主要來源于工礦企業(yè)排放的含氰廢水，如電鍍廢水、焦爐和高爐的煤氣洗滌與冷卻水，以及有關化工廠廢水和選礦廢水等。 Zuo Qitingv（3 3）重金屬污染）重金屬污染。重金屬污染主要是指汞、銅、鉛、鉻以及類金屬砷等生物毒性顯著的重金屬元素污染，也指具有一定毒性的鋅、銅、鉆、鎳、錫等的污染。目前最引起人們注意的是汞、鎘、鉛、砷。 v（4 4）顆粒沉淀物）顆粒沉淀物。指土粒、沙粒和從地面沖下來的無機礦物質的沉淀，也可以是一些沒有分解的生物殘體，如硅藻等，顆粒沉淀物也是水體污染的基本指

37、標之一。 Zuo Qiting 2. 有機物污染有機物污染v (1) (1) 耗氧污染物耗氧污染物：來自于生活污水和某些工業(yè)廢水，微生物分解這些有機物需要消耗大量氧氣，水中含氧量的大量減少會導致魚類的死亡。v (2) (2) 難降解有機物污染難降解有機物污染：現(xiàn)代化學工業(yè)給環(huán)境帶來的一些化合物，糞便和含氮有機物的分解過程產(chǎn)生的少量酚類化合物等。Zuo Qiting3. 生物污染生物污染v （1 1）病源微生物）病源微生物：來自于生活污水、醫(yī)院廢水、一些加工業(yè)的廢水等，病源微生物包括了細菌、病毒和寄生蟲。病源性細菌是大規(guī)模流行病的傳播者。v （2 2）水體富營養(yǎng)化）水體富營養(yǎng)化：由于生活污水中的

38、糞便和含磷洗滌劑以及化肥等經(jīng)雨水的沖刷，使得水體中的氮、磷、鉀、硫等植物營養(yǎng)鹽增多，促進水體中藻類大量繁殖，導致水體富營養(yǎng)化。在藻類繁殖的旺盛時可在水面形成“水華”。水體富營養(yǎng)化后，水中溶解氧顯著降低，水體混濁，透明度低，嚴重時水味變得腥臭難聞，魚類死亡。Zuo Qiting4. 熱污染熱污染v 工業(yè)過程，特別是發(fā)電廠，需要排除大量冷卻水，這種廢熱水流入水域時，其溫度比水域的溫度平均高78。可能會造成：水溫變化使魚類死亡；生物代謝加快，需氧量增加，造成缺氧；溫度增加導致藍藻大量生長，致使湖泊富營養(yǎng)化。 Zuo Qiting5. 放射性物質污染放射性物質污染v 大多數(shù)的水體在自然狀況下都有極微量

39、的放射性物質，但水體被放射性物質污染主要是由開采、加工放射性礦石所造成。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視，但它的影響卻更為深遠。Zuo Qiting第三節(jié)第三節(jié) 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帶性土壤背景上，在城市化過程中受人類活動影響而形成的一種特殊土壤。v 除了那些已被人工徹底破壞和地表被各種建筑材料覆蓋的土壤已完全喪失了土壤的傳統(tǒng)價值外，即使仍然暴露的土壤，由于人類活動的影響，其物理性、化學性以及其中的生物等各種性質都發(fā)生了顯著的變化。Zuo Qiting一、城市土壤性質一、城市土壤性質v 1. 形態(tài)多樣形態(tài)多樣 城市土壤形態(tài)

40、多樣，有的被剝?nèi)チ吮硗粒耐谅对谕饷?，許多土壤的自然剖面都被翻動了，有的僅僅是土壤物質的堆積。 v 2. 呈同心圓形式分布呈同心圓形式分布 城市人口和建筑物密度大多是從市中心向外圍呈同心圓形式逐漸減少，在不同強度的人為影響下，城市土壤也是呈市土壤也是呈同心圓形式分布。同心圓形式分布。 Zuo Qiting二、城市土壤污染二、城市土壤污染v土壤污染未受到人們的重視。土壤一旦受到污染，污染物就能通過各種途徑直接或間接持續(xù)地危害人們的生活和健康，對它的治理也比大氣污染和水污染治理困難。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）大氣污染型污染）大氣污染型污染。城

41、市工業(yè)生產(chǎn)、交通運輸以及其他活動所排放的廢氣，以飄塵。降塵等形式降落，造成土壤污染。v（3 3）固體廢棄物污染型污染）固體廢棄物污染型污染Zuo Qiting第四節(jié)第四節(jié) 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，這不但構成了城市的骨架，而且多方面影響著城市生態(tài)系統(tǒng)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總用地的比例一般為3050，人們每天有一半以上的時間生活在住宅環(huán)境中，它是人們休養(yǎng)生息的主要場所。 Zuo QitingZuo Qiting1. 1. 城市住房應該滿足的城市住房應該滿足的基本要求基本要求（1 1）足夠的居住面積）足夠的居住面積。

42、一般認為人均住房面積應達到 1020m2才能滿足現(xiàn)代生活的需要。（2 2）合理的空間分隔。）合理的空間分隔。要兼顧不同功能以及家庭成員之間的交往和獨處的需要。（3 3）充分的水電供應。）充分的水電供應。現(xiàn)代人生活離不開水、電和煤氣。水要有足夠的數(shù)量并合乎飲用標準的質量。（4 4）良好的周圍環(huán)境）良好的周圍環(huán)境。自然環(huán)境，良好的社會環(huán)境，為居民提供和諧安全的氛圍以及人際交往的有利條件。（5 5）便利的交通出行）便利的交通出行。居住區(qū)附近在不超過400米的地方就應有公交車站，使乘車者能在56分鐘內(nèi)到達。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、們的身心健康v（2）充分利用自然能源 v（3）物質的循環(huán)利用v（4）減少對環(huán)境的負面影響 Zuo Qiting3. 生態(tài)建筑生態(tài)建筑v符合以上要求的建筑，貫徹3R原則：v節(jié)約（節(jié)約（reduce）v重復利用重復利用（reuse）v循環(huán)循環(huán)(recycle)v可稱為生態(tài)建筑生態(tài)建筑。它應該成為城市建筑，特別是住宅建筑追求的目標。 Zuo Qiting二、城市的道路交通二、城市的道路交通v 城市道路是聯(lián)結城市各種用地以及與外界聯(lián)系的紐帶，是城市的“血管”，在城市的生產(chǎn)、生活和城市發(fā)展中起著重要的作用。v一個城市的道路用地比例可以反映出一個城市的現(xiàn)代化程度。Zuo Qiting1. 城市道路密度分級

44、城市道路密度分級 根據(jù)道路密集程度的變化可以了解城市發(fā)展的速度。 將城市道路密度分為五級：l級為100 000 m2/km2，2級為（100 000500 000）m2/km2，3級為（500 0001000 000）m2/km2，4級為（1000 0002 000 000）m2/km2，5級為2 000 000 m2/km2。東京1950年市區(qū)道路密度為2級，郊區(qū)為1級，但到1970年市區(qū)各區(qū)都是4級和5級，郊區(qū)為2級和3級。 Zuo QitingZuo Qiting2. 2. 生態(tài)系統(tǒng)間的連接生態(tài)系統(tǒng)間的連接v 城市生態(tài)系統(tǒng)中的各個組成部分通過城市道路連成一個整體。隨著城市化的發(fā)展，城市中

45、物質流通量日益增加，城市客運、貨運交通日益頻繁。v物流？物聯(lián)網(wǎng)？Zuo Qiting3.城市道路的發(fā)展與人口發(fā)展同步城市道路的發(fā)展與人口發(fā)展同步v城市道路交通的發(fā)展應當與人口的發(fā)展同步，然而我國的多數(shù)城市，道路交通發(fā)展與人口發(fā)展不相適應。20世紀80年代以來，城市中物質、人員流動量已成倍增長，道路交通卻仍維持在60年代的水平 Zuo Qiting第五節(jié)第五節(jié) 城市噪聲城市噪聲v所謂噪聲，一般被認為是不需要的，使人厭煩并對人們生活和生產(chǎn)有妨礙的聲音。它包括：v過響聲過響聲，如機器運轉、噴氣發(fā)動機的隆隆聲、嘶叫聲等；v妨礙聲，妨礙聲，聲音雖不太高，但妨礙人們的交談、思考和休息等；v不愉快聲不愉快聲

46、，如摩擦聲、碰撞聲、尖叫聲等。 Zuo Qiting一、城市噪聲的特征和來源一、城市噪聲的特征和來源v 1. 1.噪聲的特征噪聲的特征v 噪聲屬于感覺公害，它沒有污染物，在空中傳播時并未給周圍環(huán)境留下什么毒害性的物質，它對環(huán)境的影響不積累、不持久，傳播的距離有限，一旦聲源停止發(fā)聲，噪聲也就消失。v 噪聲具有聲音的一切聲學特性和規(guī)律，噪聲對環(huán)境的影響和它的頻率、聲壓和聲強有關。噪聲強度用分貝（dB）作單位，噪聲愈強，影響愈大。Zuo Qiting2. 噪聲的來源噪聲的來源v考慮噪聲的強弱必須同時考慮聲壓聲壓級和頻率級和頻率對人的作用，這種共同作用的強弱稱為噪聲級噪聲級。噪聲級可用噪聲計測量，它能

47、把聲音轉變?yōu)殡妷?，?jīng)過處理后用電表指示出分貝數(shù)。 Zuo QitingZuo Qitingv 就城市環(huán)境噪聲而言，其來源大致可分為交通噪聲、工廠噪聲和生活噪聲。v （1）交通噪聲：）交通噪聲：城市環(huán)境噪聲的70來自交通噪聲。 v（2 2）工廠噪聲：）工廠噪聲：工廠噪聲來自生產(chǎn)過程和市政施工中機械振動、摩擦、撞擊以及氣流擾動等而產(chǎn)生的聲音。v（3 3）生活噪聲：）生活噪聲：指街道和建筑物內(nèi)部各種生活設施、人群活動等產(chǎn)生的聲音。 Zuo Qiting二、噪聲的等級與標準二、噪聲的等級與標準v1.等級等級v 噪聲在0120dB(A)的范圍內(nèi)分為三級：v I級 3059dB（A）:可以忍受，但已有不舒

48、適感，達到40dB（A）時開始困擾睡眠。v II級6089dB（A）:對植物神經(jīng)系統(tǒng)的干擾增加，聽話困難，85dB（A）是保護聽力的一般要求。v III級90120dB（A）:顯著損害神經(jīng)系統(tǒng)，造成不可逆的聽覺器官損傷。 Zuo Qiting2.標準標準目前的噪聲標準主要分為三類：v （1 1）聽力保護標準）聽力保護標準：目前大多數(shù)國家將聽力保護標準定為90dB（A），它能夠保護80的人；有些國家定為85dB（A），它能夠使90的人得到保護；只有在80dB（A）的條件下，才能保護100的人不致耳聾。目前我國制訂的聽力保護標準規(guī)定現(xiàn)有企業(yè)為90dB（A）新建、改建企業(yè)要求達到85dB（A）工業(yè)企

49、業(yè)噪聲衛(wèi)生標準。Zuo Qitingv（2 2）機動車輛噪聲標準）機動車輛噪聲標準：由于城市噪聲的70來源于交通噪聲，如果車輛噪聲得到控制，則城市噪聲就能大大降低。v （3 3）環(huán)境噪聲標準）環(huán)境噪聲標準：噪聲環(huán)境復雜多樣，所以環(huán)境噪聲標準的制訂最為復雜，通常是從噪聲引起煩惱的角度來考慮環(huán)境噪聲的標準。 Zuo Qiting三、三、 噪聲的危害噪聲的危害v40dB是正常的環(huán)境聲音，一般被認為是噪聲的衛(wèi)生標準，在此以上便是有害的噪聲。噪聲的危害主要表現(xiàn)為以下幾方面 v 1干擾睡眠 v 2損傷聽力 v3對人體生理的影響 v 4對兒童和胎兒的影響v 5對動物的影響 v6對建筑物的損害 Zuo QitingZuo Qiting第六節(jié)第六節(jié)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，不包括工業(yè)廢棄物。v城市垃圾（全稱城市固體垃圾）是人們?nèi)粘Ｉ?、工作中產(chǎn)生的廢棄物，隨著城市人口的增加和生活水平的提高，數(shù)量越來越大，成分越來越復雜。它不僅對土壤、空氣、水體造成污染，同時也是蒼蠅、蚊蟲、鼠類以及病原菌的草生地，成為當今城市中的一大環(huán)境問題。 Zuo Q