城市化迅速發(fā)展背景下城市生態(tài)若干問(wèn)題討論

姚姜銘　鄭黨斌　黃蓉　任涵

摘要：指出了在城市化迅速發(fā)展背景下，有關(guān)城市生態(tài)的許多問(wèn)題也日趨突顯，討論了城市化與城市生態(tài)系統(tǒng)、城市生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)、城市生態(tài)足跡以及城市熱島效應(yīng)等幾個(gè)熱點(diǎn)問(wèn)題，探討了與之有關(guān)的發(fā)展趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：城市化；城市生態(tài)；研究進(jìn)展

中圖分類(lèi)號(hào)：Q14文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2014）02002104

1引言

城市，是人類(lèi)政治、經(jīng)濟(jì)和文化生活的中心，是一個(gè)具有多功能的綜合體。當(dāng)前，全球范圍的城市化進(jìn)程明顯加快，城市越來(lái)越重要地成為政治、經(jīng)濟(jì)和文化等活動(dòng)的中心。城市化進(jìn)程加快的背景下，城市作為人口高度集中、物質(zhì)和能量高度密集的生態(tài)系統(tǒng)，極大地推動(dòng)了人類(lèi)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的發(fā)展，與此同時(shí)，也對(duì)生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了許多不利的影響，甚至危及到整個(gè)生物圈的平衡。因此，進(jìn)行城市生態(tài)學(xué)的深入研究，有助于協(xié)調(diào)城市與自然的關(guān)系，最終實(shí)現(xiàn)人類(lèi)經(jīng)濟(jì)和社會(huì)的可持續(xù)健康發(fā)展。

2城市化與城市生態(tài)系統(tǒng)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，全球城市化進(jìn)程加快，城市的負(fù)面影響也隨之顯現(xiàn)，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：生物地球化學(xué)循環(huán)的穩(wěn)定性遭到破壞；能源和不可再生資源的消耗量劇增；人工合成物質(zhì)進(jìn)入自然界；人口急劇增長(zhǎng)等等。所有這些現(xiàn)象，都使人類(lèi)社會(huì)和自然界之間失去了應(yīng)有的平衡，使得城市本身在人類(lèi)社會(huì)中的作用受到了影響。

城市生態(tài)系統(tǒng)是一個(gè)以人類(lèi)為中心，以人類(lèi)生活和生產(chǎn)活動(dòng)為主線，由居民和城市構(gòu)成的自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)綜合起來(lái)的復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)＼[1，2＼]。城市生態(tài)系統(tǒng)也是城市居民與城市的環(huán)境相互作用形成的復(fù)雜的網(wǎng)絡(luò)綜合結(jié)構(gòu)，通過(guò)居民的生命代謝活動(dòng)，投入產(chǎn)出，生產(chǎn)消費(fèi)等行為，進(jìn)行物質(zhì)交換和能量流動(dòng)，形成一個(gè)具有一定結(jié)構(gòu)和功能的有機(jī)整體＼[3＼]。

3城市化迅速發(fā)展背景下城市生態(tài)系統(tǒng)

健康評(píng)價(jià)3.1城市生態(tài)系統(tǒng)健康的內(nèi)涵

健康是一個(gè)用來(lái)描述事物狀態(tài)的相對(duì)概念，如果人或者事物的生理機(jī)能或者情況正常，就可以說(shuō)這個(gè)人或者事物是健康的。世界衛(wèi)生組織曾提出并定義“健康城市”：由健康的人群、健康的環(huán)境和健康的社會(huì)有機(jī)結(jié)合，統(tǒng)一發(fā)展，使得生活在城市中的居民能和諧利用資源，相互支持，發(fā)揮潛能。

Colin＼[4，5＼]認(rèn)為，健康的城市生態(tài)系統(tǒng)不僅包含人工環(huán)境和自然環(huán)境的健康和完整，而且意味著居住在城市中的居民要健康，他們所處的社會(huì)也要健康。他的研究還指出，城市生態(tài)系統(tǒng)健康是指城市內(nèi)部有一定社會(huì)、文化、經(jīng)濟(jì)和政治背景的人群與其周?chē)h(huán)境直接的相互關(guān)系。Rapport等＼[6＼]給生態(tài)系統(tǒng)健康下了以下定義，用適宜的目標(biāo)為標(biāo)準(zhǔn)來(lái)定義一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，包括該生態(tài)系統(tǒng)的狀態(tài)、條件或者表現(xiàn)形式等，他們認(rèn)為健康的生態(tài)系統(tǒng)應(yīng)該滿足人類(lèi)社會(huì)的合理要求，與此同時(shí)，生態(tài)系統(tǒng)本身要維持自我更新的完整。Hancock＼[7＼]基于經(jīng)濟(jì)、環(huán)境和社會(huì)之間的相互關(guān)系提出了健康城市概念框架。

我國(guó)學(xué)者普遍認(rèn)為，城市生態(tài)系統(tǒng)健康要強(qiáng)調(diào)從生態(tài)角度考慮生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的合理性、功能的高效性，指出生態(tài)系統(tǒng)健康要維持對(duì)人類(lèi)的服務(wù)功能。引入“健康”這一概念來(lái)衡量城市系統(tǒng)，足夠引起人們的重視，實(shí)質(zhì)上，城市生態(tài)系統(tǒng)健康，是人類(lèi)追求的目標(biāo)，也是城市實(shí)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)健康循環(huán)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。

3.2城市生態(tài)系統(tǒng)健康國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

國(guó)外在一些研究中對(duì)建立指標(biāo)體系做了定性分析的初步研究，概括了一些基本的綜合指標(biāo)。而對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)健康狀況的評(píng)價(jià)很少，大多數(shù)是通過(guò)指標(biāo)體系來(lái)評(píng)價(jià)城市的可持續(xù)性以及居住其中的居民的健康狀況。Guidotti＼[8＼]對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行了研究進(jìn)展及趨勢(shì)的綜述性分析。Jerry等＼[9＼]沒(méi)有提出明確的可定量化的指標(biāo)以及評(píng)價(jià)模型，只是采用驅(qū)動(dòng)力、壓力、暴露、狀態(tài)、影響、響應(yīng)模型建立了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的方法進(jìn)行了相關(guān)研究。加拿大國(guó)際發(fā)展研究中心的一項(xiàng)項(xiàng)目探討了城市生態(tài)系統(tǒng)健康的問(wèn)題，指出了概念，建立了評(píng)價(jià)指標(biāo)體系的理論，但是沒(méi)有可以應(yīng)用于實(shí)踐研究的完整的城市生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

國(guó)內(nèi)城市生態(tài)系統(tǒng)健康的研究起步較晚，不同的學(xué)者從不同角度對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)健康均有相關(guān)研究。郭秀銳＼[10＼]采用模糊數(shù)學(xué)方法建立了評(píng)價(jià)模型，對(duì)北京、上海、廣州三個(gè)城市的總體健康狀況進(jìn)行了比較分析，從組織結(jié)構(gòu)、恢復(fù)力、活力、人群健康狀況、生態(tài)系統(tǒng)功能的維持等方面構(gòu)建了完整的城市生態(tài)系統(tǒng)評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。顏文濤＼[11＼]提出了針對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)健康的屬性綜合評(píng)價(jià)法，該方法以屬性理論為基礎(chǔ)，通過(guò)對(duì)多指標(biāo)的綜合評(píng)價(jià)來(lái)得出城市生態(tài)系統(tǒng)的健康屬性。官冬杰等＼[12＼]應(yīng)用模糊數(shù)學(xué)方法構(gòu)建評(píng)價(jià)模型，采用因子分析法賦予指標(biāo)權(quán)重，通過(guò)定量和定性分析建立了一套相對(duì)完整的評(píng)價(jià)指標(biāo)體系，對(duì)重慶市城市生態(tài)系統(tǒng)健康進(jìn)行了實(shí)踐探索。史飛等＼[13＼]提出運(yùn)用未確知測(cè)度模型來(lái)評(píng)價(jià)和辨析城市生態(tài)系統(tǒng)健康問(wèn)題，根據(jù)評(píng)價(jià)信息的不確定性，結(jié)合城市生態(tài)系統(tǒng)的特征，建立了包含自然、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)三個(gè)子系統(tǒng)的城市生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)指標(biāo)體系。

城市生態(tài)系統(tǒng)健康評(píng)價(jià)常用的研究方法均是基于數(shù)學(xué)模型的評(píng)價(jià)方法，主要有模糊綜合評(píng)價(jià)法＼[14＼]、指標(biāo)綜述法＼[15＼]、物元可拓模型法＼[16＼]、屬性評(píng)價(jià)綜合法等＼[11＼]。城市生態(tài)系統(tǒng)健康的研究還有許多問(wèn)題需要解決，其中概念的明確、評(píng)價(jià)體系的完善和統(tǒng)一以及應(yīng)用的深入等，均需進(jìn)行進(jìn)一步研究和探索＼[17＼]。

4城市化迅速發(fā)展背景下城市生態(tài)足跡研究

4.1城市生態(tài)足跡的內(nèi)涵

生態(tài)足跡是加拿大生態(tài)經(jīng)濟(jì)學(xué)家William Rees在1992年提出的，其定義是無(wú)論在地球的位置如何，任何已知人口的生態(tài)足跡是生產(chǎn)其消耗的資源和吸納消費(fèi)引起的廢棄物所需的生物生產(chǎn)性空間的總面積。所以，人類(lèi)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)系統(tǒng)的所有消費(fèi)，理論上都可以折算成相應(yīng)的生物生產(chǎn)性土地的面積。城市生態(tài)足跡是支撐該城市經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展，所需要的一切生態(tài)上具有生產(chǎn)力的土地面積。該理論產(chǎn)生之后受到世界各國(guó)科學(xué)家的高度重視，1999年引入我國(guó)，應(yīng)用于不同區(qū)域生態(tài)環(huán)境和生態(tài)安全等研究，在我國(guó)逐步得到重要的應(yīng)用與發(fā)展＼[18～23＼]。

4.2城市生態(tài)足跡國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀

生態(tài)足跡最大的優(yōu)點(diǎn)是將人類(lèi)復(fù)雜的資源利用綜合轉(zhuǎn)化為一個(gè)單一的數(shù)值，也就是資源利用所需要的土地面積來(lái)表達(dá)，土地利用相對(duì)能源、生物多樣性等而言，更為大家所熟知，也容易接受。國(guó)外在生態(tài)足跡的基本模型和生態(tài)足跡的改進(jìn)模型中均有研究，而且經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)的國(guó)家生態(tài)足跡也相對(duì)較高。即使是人口較少、自然資源豐富，但本土資源消費(fèi)較少的國(guó)家，其消耗也超過(guò)了國(guó)內(nèi)承載力。Folke等＼[24＼]學(xué)者的研究指出，波羅的海流域有29個(gè)城市居民消費(fèi)的食品、纖維、木材等消耗占用的生態(tài)系統(tǒng)面積比這29個(gè)城市自身面積大200多倍。Muniz and Galindo＼[25＼]分析了西班牙巴塞羅那的城市生態(tài)足跡。Wackernagel＼[26＼]計(jì)算了瑞典及其亞區(qū)的生態(tài)足跡。英國(guó)學(xué)者研究表明，倫敦市生態(tài)足跡是其自身面積的120倍，這些學(xué)者運(yùn)用生態(tài)足跡方法模型，估計(jì)了倫敦地區(qū)在食物、林產(chǎn)品生產(chǎn)和碳吸收等方面的生態(tài)足跡＼[27＼]。Wackernagel等＼[28＼]研究表明，加拿大溫哥華的實(shí)際地域面積為40萬(wàn)hm2，居住在該城市的人口有100萬(wàn)人，生態(tài)足跡總量是770萬(wàn)hm2，說(shuō)明需要比該城市大18倍的面積來(lái)支持它現(xiàn)有的消費(fèi)。

國(guó)內(nèi)對(duì)城市生態(tài)足跡的研究起步較晚，由于我國(guó)幅員遼闊，社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、自然條件以及消費(fèi)習(xí)慣不一，我國(guó)生態(tài)足跡與生物承載力存在有明顯的地域性差異。我國(guó)學(xué)者在北京、上海、廣州、西安、桂林、武漢等城市均有相應(yīng)的研究報(bào)告。許月卿＼[29＼]的研究結(jié)果表明，北京市的人均生態(tài)足跡呈現(xiàn)階段性的變化趨勢(shì)，1995年以后是逐漸減小，1995年之前生態(tài)足跡逐漸增大，該學(xué)者運(yùn)用生態(tài)足跡的原理和模型計(jì)算得到了從1996～2003年，北京市的生態(tài)足跡遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出了北京市的土地生態(tài)承載力。葉田等＼[30＼]學(xué)者的研究結(jié)果表明，上海市2003年的人均生態(tài)足跡為3.36hm2，人均承載力為0.46hm2，出現(xiàn)了生態(tài)赤字，生態(tài)足跡遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于生態(tài)承載力，需要保持生活水平和消費(fèi)水平的平衡，需要不發(fā)達(dá)地區(qū)向其輸入生態(tài)足跡，導(dǎo)致不發(fā)達(dá)地區(qū)生態(tài)惡化嚴(yán)重。郭秀銳等＼[31＼]研究表明，2000年廣州市人均生態(tài)足跡為2.5 hm2，人均生態(tài)承載力為0.2 hm2，生態(tài)足跡是生態(tài)承載力的12倍多，該動(dòng)態(tài)研究同時(shí)提出了要合理高效利用資源，建立節(jié)約型的社會(huì)和消費(fèi)體系，以維持生態(tài)平衡。黃青等＼[32＼]在做了詳細(xì)的研究之后指出，要加強(qiáng)城市生態(tài)建設(shè)，來(lái)緩減生態(tài)足跡的增加，以確保西安市及其周邊地區(qū)的生態(tài)安全，在研究中運(yùn)用了一次線性擬合模型預(yù)測(cè)生態(tài)足跡，對(duì)1990～2001年西安市的生態(tài)足跡進(jìn)行了估算和動(dòng)態(tài)分析。何原榮等＼[33＼]人在研究中運(yùn)用了生態(tài)足跡的概念與計(jì)算方法，主要對(duì)2004年桂林市的生態(tài)足跡進(jìn)行了研究，研究結(jié)果表明，要使桂林市的生態(tài)足跡保持可持續(xù)發(fā)展，需要推行循環(huán)經(jīng)濟(jì)，倡導(dǎo)綠色消費(fèi)，提出了要建立環(huán)保的節(jié)約型社會(huì)和消費(fèi)體系。李湘梅等＼[34＼]通過(guò)研究指出武漢市應(yīng)該提高土地利用效率，加強(qiáng)生態(tài)環(huán)境建設(shè)，從節(jié)約土地以及節(jié)約用地等方面對(duì)經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程中的生態(tài)問(wèn)題進(jìn)行補(bǔ)償，在研究中通過(guò)構(gòu)建動(dòng)態(tài)模型，對(duì)武漢市1988～2004年的生態(tài)足跡進(jìn)行分析，并預(yù)測(cè)了2005～2020年的發(fā)展趨勢(shì)。

通過(guò)對(duì)城市生態(tài)足跡的研究，可以將人類(lèi)復(fù)雜的資源利用圖譜轉(zhuǎn)化為一個(gè)單一的數(shù)值，也就是資源利用所需的均衡土地面積來(lái)表達(dá)，這樣就更為大家所熟悉，也容易接受。

5城市化迅速發(fā)展背景下城市熱島效應(yīng)研究

5.1城市熱島效應(yīng)的內(nèi)涵

城市熱島效應(yīng)是各種違背生態(tài)自然規(guī)律等因素共同作用的結(jié)果，是城市生態(tài)系統(tǒng)的綜合反映，是城市化速度加快、全球氣候變暖等一系列問(wèn)題所帶來(lái)的一種特殊的城市生態(tài)溫度增高的異常現(xiàn)象。普遍現(xiàn)象為城市周邊的地區(qū)氣溫低于城市的氣溫，導(dǎo)致城市內(nèi)部能耗加大，給居民的健康生活帶來(lái)許多不利影響。按照一般規(guī)律而言，城市熱島效應(yīng)是在快速城市化背景下，城市下墊面性質(zhì)的改變、溫室氣體的排放，天氣形勢(shì)、風(fēng)云量等作用下形成的，概括來(lái)講，就是人為因素和局部氣候因素共同作用導(dǎo)致了城市熱島效應(yīng)＼[35～37＼]。

5.2城市熱島效應(yīng)研究現(xiàn)狀

目前國(guó)內(nèi)外很多專家學(xué)者對(duì)城市熱島效應(yīng)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行了大量的研究和探索，在研究方法、時(shí)空特征、應(yīng)對(duì)策略、預(yù)測(cè)與評(píng)估等諸多領(lǐng)域均有相關(guān)報(bào)道。常規(guī)的研究方法主要有地面觀測(cè)和空間模擬，應(yīng)用統(tǒng)計(jì)學(xué)或者數(shù)學(xué)等模型來(lái)模擬城市熱島效應(yīng)的分布和變化，具體來(lái)講，一般均在城市或郊區(qū)設(shè)立地方氣象臺(tái)或者地面流動(dòng)站等來(lái)進(jìn)行科學(xué)研究。隨著遙感技術(shù)的發(fā)展，高分辨率衛(wèi)星熱紅外遙感逐步應(yīng)用在城市熱島效應(yīng)的研究中，并且發(fā)揮著越來(lái)越重要的作用。徐涵秋等＼[38＼]通過(guò)研究，采用兩幅不同時(shí)期的TM波段彩色合成圖像，劃出了城市熱島的大致范圍，該研究就是運(yùn)用了遙感衛(wèi)星圖像對(duì)城市熱島效應(yīng)進(jìn)行研究。還有研究表明，增加城市中的綠化投入、合理規(guī)劃城市建筑、增加人工水域設(shè)施、減少人為熱量的排放以及加大治理大氣污染的力度等，都能有效控制城市熱島效應(yīng)，從而改善城市的生態(tài)環(huán)境＼[39，40＼]。

在當(dāng)前研究的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步對(duì)生態(tài)氣候的觀察研究、遙感技術(shù)的深入研究、生態(tài)和數(shù)學(xué)模型的模擬研究、一些生態(tài)問(wèn)題的應(yīng)對(duì)策略等領(lǐng)域，將成為城市熱島效應(yīng)研究領(lǐng)域的熱點(diǎn)問(wèn)題。通過(guò)探索如何利用新技術(shù)、新能源、清潔能源、園林立體綠化、城市與城市邊界鏈接模型、建筑材料、城鄉(xiāng)之間溫差等諸多領(lǐng)域的科學(xué)問(wèn)題，來(lái)解決城市熱島效應(yīng)帶來(lái)的不利影響，從而使城市生態(tài)系統(tǒng)達(dá)到持續(xù)、穩(wěn)定的狀態(tài)，更好地為人類(lèi)提供健康生活的保障。

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