城市化对土壤环境的影响

城市化对土壤环境产生深刻的影响,城市污水灌溉、工业废气和汽车废气、城市生活垃圾等都会改变土壤的理化性质。防治土壤污染、改善城市土壤环境,必须工业合理布局,治理工业污染源,加强农业环境的监测等。     

From grey to green: Efficacy of eco‐engineering solutions for nature‐based coastal defence

Climate change is increasing the threat of erosion and flooding along coastlines globally. Engineering solutions (e.g. seawalls and breakwaters) in response to protecting coastal communities and associated infrastructure are increasingly becoming economically and ecologically unsustainable. This has led to recommendations to create or restore natural habitats, such as sand dunes, saltmarsh, mangroves, seagrass and kelp beds, and coral and shellfish reefs, to provide coastal protection in place of (or to complement) artificial structures. Coastal managers are frequently faced with the problem of an eroding coastline, which requires a decision on what mitigation options are most appropriate to implement. A barrier to uptake of nature‐based coastal defence is stringent evaluation of the effectiveness in comparison to artificial protection structures. Here, we assess the current evidence for the efficacy of nature‐based vs. artificial coastal protection and discuss future research needs. Future projects should evaluate habitats created or restored for coastal defence for cost‐effectiveness in comparison to an artificial structure under the same environmental conditions. Cost‐benefit analyses should take into consideration all ecosystem services provided by nature‐based or artificial structures in addition to coastal protection. Interdisciplinary research among scientists, coastal managers and engineers is required to facilitate the experimental trials needed to test the value of these shoreline protection schemes, in order to support their use as alternatives to artificial structures. This research needs to happen now as our rapidly changing climate requires new and innovative solutions to reduce the vulnerability of coastal communities to an increasingly uncertain future.     

北京市水果消费的生态足迹距离研究

采用生态足迹距离指标方法体系,对2009年至2012年间北京市水果消费的生态足迹距离进行研究。结果表明4年间:跨区转移的生态承载力质量距离,由2009年的11.5×10~8t km逐年增加到了2012年的17.01×10~8t km,共增加了47.91%;生态足迹距离则相对稳定在886.66 km至1073.55 km之间;人均生态足迹距离,总体上由2009年的4.39×10~4km增加到2012年的5.55×104km,共增加了26.42%。从类别的视角,年均生态足迹距离最大的是香蕉(2072 km),最小的是苹果(476 km);年均跨区转移的生物承载力质量距离,最大的是西瓜(4978×10~8kg km),最小的是香蕉(518×10~8kg km);而4年平均人均生态足迹距离,最大的是西瓜(17.7×10~4km),最小的是香蕉(1.92×10~4km)。快速城市化阶段的北京,对外生态依赖范围也迅速扩大,并高于人口增加的速率。     

城市化对空气污染人群暴露贡献的定量方法研究

短期快速城市化引发一系列生态环境问题,尤其是近年来以细颗粒物(PM_(2.5))为代表的城市与区域空气污染问题。人群的污染暴露一方面是因为污染区范围的扩张,另外一方面则归因于城市化引发的人口迁移,目前的研究重点关注于前者的贡献,而忽略了后者的贡献。因此,建立了城市化对空气污染人群暴露贡献的定量方法,并选取我国PM_(2.5)污染最为严重的京津冀城市群开展了实证研究,通过利用2000、2005、2010、2015年PM_(2.5)浓度和人口栅格数据以及人口自然增长率数据,定量评估了城市化引发的人口迁移对空气污染人群暴露的贡献。研究结果显示:(1)京津冀地区受污染影响面积和人口变化显著,造成大量的人口暴露于PM_(2.5)污染。(2)城市化引发的人口迁移与自然增长贡献率方面:总体上,2000—2015年,京津冀城市群总的人口迁移贡献率为48%,北京市和天津市总的人口迁移贡献率分别为94%和88%,而河北省污染总的人口迁移贡献率为-32%。其中在污染保持区,北京市和天津市的人口迁移贡献率均接近100%,而河北省的迁移贡献率为-26%,尤其在2010—2015年,河北省衡水市的人口迁移贡献率达到-6613%;在污染新增区,北京市和天津市的人口迁移贡献率分别为86%和84%,而河北省污染的人口迁移贡献率为-757%。本研究建立了定量化的方法揭示了城市化在空气污染人群暴露中的定量贡献,为科学引导城市化发展提供了定量的手段,为合理规划京津冀城市群地区的人口流动与空气污染奠定了数据基础。     

快速城市化背景下广西典型城市景观空间格局动态比较研究

随着城市化的快速发展与城市规模日益扩张,城市景观空间结构不断地被人为改变着,不合理的景观空间格局既削弱了区域的经济和社会发展功能,影响着城市生态环境质量的不断提高,也进一步制约着城市的可持续发展进程。以广西3座典型中心城市——南宁、柳州和桂林市为研究对象,利用6景Landsat5 TM和Landsat8 OLI/TIRS影像数据,通过遥感影像分类技术提取研究区的土地利用景观信息,对典型城市1990—2015年的景观空间格局特征与生态过程进行对比分析,旨在揭示快速城市化阶段重点城市核心景观要素的时空演化规律。结果表明:(1)在城市化进程加快的背景下,广西各典型城市的景观空间格局均发生了剧烈的变化。受人为影响强烈的土地利用景观类型变动最为显著,建设用地景观的不断扩张与耕地、林地景观的缩减是城市化发展的基本特征。(2)在水平空间上,城市建筑景观逐渐由核心圈层向外围圈层扩展,外围区的自然景观受人工干扰强度加大,景观类型逐渐丰富,但破碎化程度加剧。(3)在垂直空间上,城市景观类型呈现较显著的海拔分异特征,中、低海拔区是城镇化最集中的地带,建设用地的景观优势度增长最为显著。高海拔区因但受城市扩张与农业开发活动的胁迫,自然景观的优势度与团聚性呈下降趋势。(4)从城市功能定位来看,南宁、柳州和桂林市作为广西3座不同功能类型的中心城市,它们在区域社会经济发展方面起到重要的辐射和引领作用。该研究为科学开展城市景观规划、实施城市生态环境管理和推进广西城市化健康有序发展提供参考依据。     

基于土地利用格局变化的北京市生境质量时空演变研究

城市生境质量对生物多样性保护有至关重要的作用,以北京市为例分析2000—2015年北京市不同土地利用类型的空间分布特征和不同区域之间的差异,并借助In VEST-Habitat Quality模型评估了北京市4个时期(2000年、2005年、2010年和2015年)、4个区域(首都功能核心区、城市发展新区、城市功能拓展区、生态涵养发展区)的生境退化程度和生境质量变化情况。结果表明:(1)从2000年到2015年,建设用地增加了近40%,耕地、湿地是其快速扩张的主要来源,城市发展新区的建设用地增加了60%;(2)主要的生态用地(林地、草地、湿地)所占比例总体增加了5.71%,但是总体景观结构异质性减弱,斑块破碎化程度加大;(3)生境质量总体下降了2%,表现出明显的区域差异,首都功能核心区和生态涵养发展区的生境质量总值逐渐升高;生境退化度逐渐增加,最严重的区域在城市功能拓展区以及平原-山区交界地带。对区域生态服务价值评估的有益探索,为今后进一步城市景观格局的构建和优化提供依据和参考。     

城市化的生态风险及其管理

城市化体现在人口向城市聚集和城市景观扩张的同时,社会结构发生了极大变化,城市生产生活方式向更加广泛的地区扩散。然而,随着人口的过度密集和城市的日益扩张,交通拥堵、空气污染、废物堆积、流行病肆虐等"城市病"频发。城市通过大量汲取和消耗自然资源,向周围环境排放大量污染物,改变了区域生态系统的原有结构和功能,产生了严峻的生态风险,进而制约着城市生态系统的可持续发展。城市化的生态风险正逐步得到广泛关注,但对其具体的内涵和影响尚不明晰。归类描述了城市化过程中面临的各种生态风险,分析了导致生态风险的主要因素,阐述了辨识与评价生态风险的基本方法,提出了城市化生态风险的调控管理对策。     

沿海快速城市化地区能值生态足迹变化分析

当前我国经济的快速发展和生态环境之间的矛盾日益显著,不利于城市可持续发展。生态足迹目前已成为普遍接受的可持续发展指标,选定生态足迹改进方法——能值生态足迹模型,以城市化地区厦门市为研究区进行计算分析,以期发现快速城市化过程中可能面对的问题。首次计算分析了厦门市1980年至2010年的能值生态足迹动态变化,并对其可持续发展进行了评价。结果表明,30年间厦门市人均生态足迹需求从1980年的8.6 ghm2持续增长至2010年的52.8 ghm2,而供给方面的人均生态承载力却从1980年的181.2 ghm2持续下降为47.5 ghm2,2009、2010年该市由生态盈余转为生态赤字。同时,从生态足迹组分及其比例来看,30年间化石燃料用地和建设用地的生态足迹增长迅速,二者对厦门市人均能值生态足迹变化贡献最大,并且成为2000年后总体足迹中所占比例最大的组分,各自占比超过20%。结果分析显示,厦门市开始面临逐渐加重的生态环境压力,需要开始重视其可持续发展。因此调整厦门市的产业结构和控制城市化发展非常必要。一方面,应该降低第二产业的比例,降低对化石能源的使用,同时促进第三产业的发展和第一产业的现代化,以此为城市提供更多的资源供给并降低资源需求,特别是化石能源的需求。     

快速城市化地区住宅用地表层土壤有机碳的变异性及其影响因素——以福州南台岛为例

在高分辨率影像提取福州市南台岛(仓山区)住宅用地的基础上,从覆盖研究区的30m×30m网格中随机选择50个样方进行表层土壤取样,进而分析这一快速城市化地区住宅用地表层土壤有机碳密度(Soil organic carbon density,SOCD)的变异特征及其影响因素。结果表明:城市地区住宅用地在剧烈的人类活动干扰下,土壤呈现明显的空间变异特征,其SOCD平均值为33.814t/hm~2,变异系数达72.8%,其中郊区村镇住宅用地0—20cm土层的SOCD高于城市居住用地72%,预示着村镇就地城市化后将造成土壤碳储量的下降;然而,表层土壤有机碳含量与密度在建成时间为0—5年和5—10年的城市住宅小区间无显著差异,只有住宅建成时间达到10—15年才有显著提高。基于湿度、热度、绿化率与物业管理费等因子构建的城市住宅区绿化环境管理质量指标,与城市居住区表层土壤有机碳含量及密度存在显著正相关,与土壤容重呈显著负相关,成为快速城市化地区影响SOCD变异的另一主要因素。