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1、环境规划电子教材环境承载力一、生态系统知识生态系统这一概念是由英国生态学家坦斯黎首先提出的。它是由大气、水、土壤、各种生物及人类构成的具有复杂的结构层次，进行着能量、物质和信息交换，并维持相对稳定的开放系统。各组成要素间借助物种流动、能量流动、物质循环、信息传递和价值流动，相互联系、相互作用、相互制约，并形成具有自调节功能的复合体。当外来干扰在允许的范围内，生态系统能通过自我调节恢复到原初的稳定状态，表明生态系统处于平衡状态。生态平衡是动态的、相对的，是一个运动着的平衡状态。在自然界中，一个正常运转的生态系统，其能量和物质的输入和输出总是自动趋于平衡，这时动植物的种类和数量保持相对恒定。生态系
2、统通过系统的反馈机制、反抗力和恢复力实现自身的平衡。因此，生态平衡的重建，人类生态环境的改善，以及人工生态系统的高效和谐才干得以重建。每一个生态系统都有一定的生物群落与其栖息的环境相结合，进行着物种、能量和物质的交流。在一定时间和相对稳定的条件下，系统内各组成要素的结构与功能处于协调的动态之中。综合分析，生态系统具有以下十项重要特征。1 .以生物为主体，具有整体性特征生态系统通常与一定空间范围相联系，以生物为主体，生物多样性与生命支持系统的状况有关。普通而言，一个具有复杂垂直结构的环境能维持多个物种存在。一个森林生态系统比草原生态系统包含了更多的物种。同样，热带生态系统要比温带或者寒带生态系统
3、展示出更大的多样性。各要素稳定的网络式联系，保证了系统的整体性。2 .复杂、有序的层级系统由于自然界中生物的多样性和相互关系的复杂性，决定了生态系统是一个极为复杂的、多要素的、多变量构成的层级系统。较高的层级系统以大尺度、低频率和缓慢速度为特征，较低层次以小尺度、高频率和快速度变化，它们各自发挥着不同的作用。3 .开放的复合系统任何一个自然生态系统都是开放的。有输入和输出，而输入的变化总会引起输出的变化。虽然输出并非即将变化，它们之间存在一定的反应时间，但输入的变化必然会影响输出。从这一观点看，没有输入也就没有输出。维持生态系统需要能量。生态系统变得更大更复杂时，就需要更多的可用能量去维持，经
4、历着从混沌到有序，到新的混沌，再到新的有序的发展过程。4 .具有明确功能生态系统是一个功能单元。例如，绿色植物通过光合作用把太阳能转变为化学能贮藏在植物体内，然后再转给其他动物，这样营养物质就从一个取食类群转移到另一个取食类群，最后由分解者重新释放到环境中。生态系统就是在进行多种生态过程中完成为了维护着人类的生存“任务”；为人类提供了必不可少的粮食、药物和工农业原料等，并提供人类生存的环境条件，还有大量的间接性公益服务。5 .受环境深刻的影响环境的变化和波动形成为了环境压力，最初是通过敏感物种的种群表现出来。当压力增加到一定程度时，生态系统的平衡就会受到影响，整个系统就会浮现危险的苗头。生态系
5、统对气候变化和其他因素的变化表现出长期的适应性。6 .环境的演变带来生态系统的变化自生命在地球上浮现以来，生物有机体不仅适应了物理环境条件，并在适应中不断进化，朝着适应环境和有利于生命延续的方向发展。当环境发生变化时，生态系统内的生物种群相应变化，并逐步适应新的环境。7 .具有自动维持、自动调控功能一个自然生态系统中的生物与其环境条件经过长期进化适应，逐渐建立了相互协调的关系。生态系统自动调控机能主要表现在三方面：一是同种生物种群密度的调控;二是异种生物种群之间的数量调控，通过食物链关系，使植物与动物、动物与动物之间发生变化;三是生物与环境之间相互适应的调控。生态系统对干扰具有反抗和恢复的能力
6、，甚至面临季节、年际或者长期的气候变化，生态系统也能保持相对的稳定。生态系统调控功能主要通过正、负反馈相互作用和转化，保证系统达到定的稳态。8 .具有一定的承载力生态系统承载力是表示环境承受外界冲击能力的重要指标，当生态系统确定后，其承载力是在一定的范围之内的。有时用环境容量来表示生态系统的承载力，环境容量是指在人类生存和生态系统不受伤害的前提下，一个生态系统所能容纳的污染物的最大承载量。任一辈子态系统，它的环境容量越大，可接纳的污染物就越多，反之则越少。污染物的排放，必须与环境容量相适应。9 .具有特有的规律生态系统也和自然界许多事物一样，具有发生、形成和发展的过程。生态系统可分为幼年期、成
7、长期和成熟期，表现出鲜明的阶段性特点，生态系统具有自身特有的整体演化规律，任何一个自然生态系统都是经过长期发展形成的。生态系统这特性为预测未来提供了重要的科学依据。10 .具有健康、可持续发展特性自然生态系统在数十亿万年发展中支持着全球的生命系统，为人类提供了经济发展的物质基础和良好的生存环境。然而长期以来掠夺式的开采方式给生态系统健康造成为了极大的威胁。可持续发展观要求人们转变思想，对生态系统加强管理，保持生态系统健康和可持续发展特性，在时间、空间上实现全面发展。二、生态系统与环境规划环境规划的目的是协调人类活动和环境的复杂关系，既能发展经济，又能兼顾保护环境，维持生态系统的良性运行。所以，
8、环境规划既要研究生态系统本身的规律，又要研究人类社会的组织形式和管理方式，在了解生态系统规律的前提下，规范人类的开辟行为，有效地利用环境、保护环境。生态系统与环境规划的关系表现在以下两个方面。(1)生态系统的运行规律是环境规划的依据和基础人类惟独在了解生态系统自身规律的基础上，才干以此为依据指导自己的行为，做到兼顾人类社会的经济发展和自然环境的保护。(2)环境规划的结果可以更好地保护生态系统没有环境规划的人类社会活动是不能保证生态系统不受伤害的，惟独通过环境规划约束和规范人类的行为，人类才干在发展经济的同时保证生态系统不被破坏，进而又促进经济发展，形成良性循环。生态系统、人类社会与环境规划之间
9、的关系如图1-3所示。三、环境承载力与环境规划1 .环境容量(1)环境容量的概念环境容量是指环境系统能够容纳的污染物的量，是反映环境净化能力的量，其数值大小表示污染物在环境中物理、化学变化及空间机械运动性质。普通把环境浓度标准与背景值的差作为环境容量，并通过一定的输入/输出关系转换成排放量。回顾环境规划的历史，最初是根据浓度排放标准来限制各污染源的排放浓度，用来控制污染。后来人们发现通过污染源的浓度控制并不能有效地限制某一地区的污染物排放总量，于是便按行业限制排放总量，即以某行业的产值排放量作为控制标准。由于这方法也不能很好地对区域环境污染物排放总量进行控制，所以后来采用了目前较为通用的利用环
10、境容量进行区域环境污染物排放总量控制的方法。例如，城市环境综合整治规划，首先根据污染源调查结果和已制定的社会经济发展规划，利用各种模型预测未来的环境质量;然后根据预测结果确定的环境目标，随后通过浓度、排放量转换关系计算环境容量，接着根据环境容量确定污染物总削减量，并分配到各污染源，最后得到综合管理方案。其中规划的核心和基础是环境容量的合理确定。(2)环境容量在应用中存在的问题环境容量在环境规划的实际应用中起到了非常重要的作用。但是，随着日益严重的环境问题的浮现，人们的认识水平的逐步提高，传统的环境容量概念已不再能很好地适应迅猛发展的环境科学的需要。概括起来环境容量存在以下几点不足：环境容量对环
11、境系统的描述范围小而狭窄。人类赖以生存和发展的环境是一个复杂的巨大系统，它通过太阳能的输入和物质的循环维持自身的运动，环境系统与人类社会系统相互依存、相互作用，只要不超过一定限度，就能维持持续发展。环境容量只是反映了环境容纳废弃物的量，没有很好地描述生态系统的复杂特征和与人类社会行为的关系。环境容量不足以涵盖环境对人类发展的支持能力。环境容量的概念表述了环境具有容纳污染物的能力，但这只是环境功能的一部份。除此之外，环境还为人类提供生存和发展所必需的资源、能源，为人类提供各种精神财富和文化载体。所以，环境对人类社会的支持作用远大于环境容量这一概念的内涵。如果说环境容纳人类社会行为所排放的废物的量
12、可以用环境容量表示，那末环境对人类社会行为的支持作用便不能彻底用环境容量来概括。以环境容量为基础的环境规划，不能很好地解决未来经济发展与环境的协调问题。在以环境容量为基础的环境规划中，环境容量是根据环境质量预测值和环境目标值的结果计算出来的，而各污染物的削减量是根据费用一效益分析，以最小费用为目标来进行分配的。这既不能很好地解决由环境质量浓度目标反推至各污染源强的分配中存在的不确定性问题，也不能有效地给未来的一些不可预见的工业发展腾出预留的环境容量。因此环境容量没有很好地把经济发展与环境保护协调统起来。2 .环境承载力(1)环境承载力的概念环境系统是复杂的，必须运用综合、系统的思维方式进行研究
13、。因为人类系体与环境系统的作用是相互的，所以人类系统对环境系统的作用，即人类系统从所筑系统政取资源并向共排放废弃物，以及环境系统对人类系统的反作用，可以用环境系统承受人类系统的这一作用来描述。这一作用可以用环境承载量和环境承载力来表示。1991年，北京大学等在湄洲湾环境规划的研究中，科学定义了“环境承载力”，即环境承载力是指在某一时期，某种状态或者条件下，某地区的环境所能承受人类活动作用的阈值。因此环境承载力的大小可以以人类活动作用的方向、强度和规模来加以反映。不同地区、不同人类开辟活动水平将对该地区的环境产生不同程度的影响，开辟强度不够，社会生产力低下，会直接影响人民群众的生活水平，开辟强度
14、过大，又会影响、干扰以致破坏人类赖以生存的环境，反过来会制约社会生产力。因此，人类必须掌握环境系统的运动变化规律，了解发展中经济与环境相互制约的辩证关系，在开辟活动中做到发展生产与保护环境相协调。环境承载力是环境系统功能的外在表现，即环境系统具有依靠能流、物流和负端流来维持自身的稳态，有限地反抗人类系统的干扰并重新调整自组织形式的能力。环境承载力是描述环境状态的重要参量之一，即某一时刻环境状态不仅与其自身的运动状态有关，还与人类对其作用有关。环境承载力既不是一个纯粹描述自然环境特征的量，又不是一一个描述人类社会的量，它反映了人类与环境相互作用的界面特征，是环境系统功能的外在表现。(2)环境承载
15、力的定量描述环境承载力是一个多维向量，其每一分量又可能由多维指标构成，所以描述环境承载力的指标构成一个庞大的指标体系。这里不可能给出所有的指标，因为即使在同一地区，人类的社会经济活动在内容上和方向上也可能有较大差异。要格环境承我力运用于实际工作，不仅要建立起概念模型，还要将其盘化，进行定量描述。环境承载力的描述公式为：EBC(EnvironmentalBearingContent)=F(T,S,B)(1-1)式中：T时间(Time)；S空间(SPaCe)；B人类经济行为的规模与方向(Behaviour)。从式(11)可以看出，环境承载力的特征表现为时间性、区域性以及与人类社会经济行为的关联性。
16、不同的时刻、不同的地点、不同的经济行为作用力，具有不同的环境承载力。其数值在不同的空间，同一空间在不同的时间，同一空间和时间受到人类活动的影响(正E影响或者负影)，都会有所不同。(3)环境承载力的指标体系目前环境承载力还不能彻底用数学模型来表示，常用指标体系间接表示某地区环境承载力的大小。环境承载力由多个变量表示，构成一个庞大的指标体系，从社会经济和环境系统的涉及内容看，主要有三大指标体系。资源供给指标(水资源、土地资源、生物资源)；社会影响指标(经济实力、污染管理投资、公共设施水平和人口密度)；污染容纳指标(污染物排放量、绿化)。通过环境承载力的指标体系，我们可以得到某一区域的环境承载量和环
17、境承载力。环境承载力可以被应用于环境规划，并作为其理论基础之一，成为从环境保护方面规划未来人类行为的项依据。(4)环境承载力的本质环境承载力就其本质而言，包括以下几个方面;环境承载力并非固定不变的，它可以因人类对环境的改造而变化。环境承载力是一个客观的量，是环境系统的客观属性。但是，用不同的社会经济活动来衡量一个区域的环境承载力，会得出截然不同的结论。例如，对于适宜发展工业的区域而言，如果用农业活动来衡量其环境承载力，其结论很可能是环境承载力小。特定范围的环境对于特定的人类活动所具有的支持能力的l三值，即环境承载力是一一定的。因此，可以用环境承载力来衡量环境与人类活动是否协调。早在20世纪70
18、年代中期，环境科学专家就提出了下列判别式，当环境承载力从类活动强度时，可以认为，人类活动与环境是协调的。由此说明，环境承载力概念从本质上反映了环境与人类社会与经济之间的辩证关系。(5)环境承载力与环境规划环境规划工作应在环境规划学的指导下进行，它应该有自己的理论体系和框架，并克服单纯凭经验做规划、缺乏科学理论依托的弊端。环境规划不仅要对重点污染源的管理作出安排，还要以环境承载力为约束条件，在环境承载力的范围之内对区域产业结构和经济布局提出最优方案。环境规划的目标是协调环境与社会、经济发展的关系，使社会、经济发展建立在不破坏或者少破坏环境的基础上，甚至在发展经济的同时不断改善环境质量。换句话说，其目标是不断提高环境承载力，在环境承载力范围之内制定经济发展的最优政策。环境规划将提供环境与社会经济相协调的最优发展方案，使人类的社会经济行为与相应的环境状态相匹配，使作为人类生存、发展基础的环境在发展过程中得到保护和改善。
