環(huán)境科學(xué)進(jìn)展.ppt.Convertor

1、環(huán)境科學(xué)進(jìn)展一、全球變化 （The global change）（一）起源和發(fā)展1、20世紀(jì) 70 年代初人類學(xué)家首先使用“全球變化”探描述人類社會、經(jīng)濟(jì)和政治系統(tǒng)愈來愈不穩(wěn)定表達(dá)國家安全和生活質(zhì)量逐漸降低等特定含義2、 自然科學(xué)家在 80 年代借用并拓展了“全球變化”這一概念,用來指全球環(huán)境的變化3、 到世紀(jì)之交 ,全球變化已形成一門高度綜合的學(xué)科領(lǐng)域,稱之為“地球系統(tǒng)科學(xué)”或“全球變化科學(xué)”一、全球變化 （The global change）（二）全球變化和全球變化研究1、全球變化的定義 指可能改變地球支撐生命能力的環(huán)境變化，包括氣候變化、陸地生產(chǎn)力變化、海洋和其他水資源變化、大氣化學(xué)變

2、化以及生態(tài)系統(tǒng)變化等2、全球變化研究 指通過研究、監(jiān)測、評價(jià)、預(yù)測和信息管理等行為，描述和理解控制整個(gè)地球系統(tǒng)相互影響的物理、化學(xué)和生物過 程；發(fā)生在地球系統(tǒng)中的變化和受到人類行為影響的系統(tǒng)以及環(huán)境及其變化的特點(diǎn)等的活動。（三）全球變化的主要研究計(jì)劃1、世界氣候研究計(jì)劃 （WCRP）（ 1）目標(biāo)：探 深化對氣候、氣候變遷及氣候變化機(jī)制的認(rèn)識；探索氣候的可預(yù)報(bào)性及人類對氣候的影響程度；（ 2）核心研究計(jì)劃 熱帶海洋和全球大氣計(jì)劃（ TOGA）； 世界大洋環(huán)流試驗(yàn)（ WOCE）； 全球能量與水循環(huán)試驗(yàn)（ GEWEX ）； 平流層過程及其在氣候中的作用（SPARC）； 氣候變率及其可預(yù)報(bào)性（ CLI

3、V AR ）。2、國際地圈生物圈計(jì)劃（ IGBP ）（ 1）目標(biāo)： 認(rèn)識控制整個(gè)地球系統(tǒng)的物理化學(xué)生物過程； 描述和了解支持生命的獨(dú)特環(huán)境； 描述和理解發(fā)生在該系統(tǒng)中的變化和人類活動對它們的影響方式；（ 2）核心研究計(jì)劃 海岸帶陸地海洋相互作用（ LOICZ ）； 土地利用與土地覆蓋變化（ LUCC ）； 全球海洋生態(tài)系統(tǒng)動力學(xué)計(jì)劃 （ GLOBEC ）。3、全球環(huán)境變化的人類因素計(jì)劃 （IHDP）（ 1）目標(biāo)： 促進(jìn)對左右人與整體地球系統(tǒng)相互作用的復(fù)雜動因的科學(xué)理解和認(rèn)識；不斷努力探索和預(yù)測全球環(huán)境的社會變化； 制定對付全球環(huán)境變化、促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)實(shí)現(xiàn)的政策方案 確定大范圍的社會戰(zhàn)略及防

4、止或減輕全球變化的不利影響，或適應(yīng)無法避免的變化（ 2）核心研究計(jì)劃 土地利用與土地覆蓋變化，工業(yè)化轉(zhuǎn)移、能源生產(chǎn)與消費(fèi)，人口學(xué)與資源利用的社會因素； 全球環(huán)境變化的態(tài)度、觀點(diǎn)、行為和認(rèn)同； 社會、經(jīng)濟(jì)和政治構(gòu)架及體制在地區(qū)、國家和國際層次上的影響； 人類健康與全球環(huán)境變化，環(huán)境保障與可持續(xù)發(fā)展，貿(mào)易與全球環(huán)境變化，工業(yè)增長； 人類健康與全球環(huán)境變化。4、生物多樣性計(jì)劃（ DIVERSITAS ）（ 1）目標(biāo)： 加強(qiáng)對生物多樣性的起源、組成、功能、持續(xù)與保護(hù)等基礎(chǔ)性研究； 增進(jìn)對生物多樣性的認(rèn)識、保護(hù)和可持續(xù)利用；（ 2）核心研究計(jì)劃探 生物多樣性的起源、維持和喪失；生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)功能；

5、土壤和沉積物的生物多樣性； 海洋生物多樣性（四）“七五”以來我國的全球變化研究1 、 “七五”期間 （1986-1990 年 ）全球變化研究（1）概況 以中國科學(xué)院全球變化預(yù)研究和我國第一批國家自然科學(xué)基金重大項(xiàng)目為代表 為我國全球變化研究奠定良好開端（2）主要研究項(xiàng)目和成果1）中國氣候與海面變化及其趨勢和影響初步研究 通過搜集、整理和比較分析文獻(xiàn)中氣候史料,發(fā)展了一套數(shù)學(xué)方法 ,辨認(rèn)出若干次氣候突變； 應(yīng)用冰巖芯資料建立了分辨率達(dá)到百年的一萬年氣候波動曲線； 應(yīng)用地層剖面分析建立多處氣候與海平面較詳細(xì)的波動曲線； 綜合研究了大暖期氣候特征與波動 ,建成了 10 級的分辨率以至 250 年內(nèi)季

6、降水記錄； 推算了近百年比較正確的海平面上升值； 推算了至 2050 年長江三角洲不同地區(qū)的海面上升量及其對海岸侵蝕、濕地淹沒、海堤建筑、洼地排水和鹽水入 侵影響評估； 初步估計(jì)了西北、華北到 2030 年的升溫值和降水增加趨勢及其對各種水資源的影響；2）我國長江黃河兩流域旱澇規(guī)律成因與預(yù)測研究 從近 500 年、近 100 年和近 40 年長江黃河兩流域旱澇變化分析了兩流域旱澇發(fā)生的 10 年以上時(shí)間尺度、 年際 和季節(jié)內(nèi)時(shí)間尺度變化特征和規(guī)律； 揭示了長江黃河兩流域旱澇災(zāi)害的發(fā)生的原因； 利用多種預(yù)報(bào)方法連續(xù)對 1988至 1992年我國夏季汛期旱澇分布作了季度與超季度預(yù)報(bào)； 特別是較成功

7、地預(yù)報(bào) 1991 年夏江淮流域和長江中下游的特大洪澇，取得了重大社會效益與經(jīng)濟(jì)效益；3）黑河地區(qū)地氣相互作用的觀測實(shí)驗(yàn)研究 以水分和熱量交換為中心地氣相互作用綜合觀測試驗(yàn)； 被列入世界氣候研究計(jì)劃 ,為國際上第一個(gè)在干旱地區(qū)進(jìn)行的大型陸面過程實(shí)驗(yàn)研究計(jì)劃； 研究近地面層湍流通量和邊界層結(jié)構(gòu)、 輻射收支和輻射物理特征、 地面蒸發(fā)和水分收支、 邊界層數(shù)值模擬等方面；2 、 “八五”期間我國全球變化研究（1）概況1）原國家科委 （現(xiàn)為國家科技部 ） 在科技攻關(guān)項(xiàng)目和國家攀登計(jì)劃中均啟動了有關(guān)全球變化項(xiàng)目 全球氣候變化預(yù)測、影響和對策研究（攻關(guān)項(xiàng)目） 南極晚更新世以來氣候與環(huán)境演變及現(xiàn)代環(huán)境背景研究（

8、攻關(guān)項(xiàng)目） ； 氣候動力學(xué)和氣候預(yù)測理論研究（攀登項(xiàng)目） ；探 我國未來2050年生存環(huán)境變化趨勢的預(yù)測研究（同上） 青藏高原形成演化、環(huán)境變化趨勢的預(yù)測研究（同上） 青藏高原野外試驗(yàn)青藏高原物理過程對全球氣候和災(zāi)害性天氣的影響（同上）2）國家自然科學(xué)基金委員會將全球變化列為專門領(lǐng)域,在重大、重點(diǎn)和面上項(xiàng)目 3 個(gè)層次上給予資助 陸地生態(tài)系統(tǒng)與全球變化研究； 典型化學(xué)污染物在環(huán)境中的變化及生態(tài)效應(yīng)研究 大氣臭氧變化及其對氣候環(huán)境的影響研究 地表遙感信息傳輸及其日地系統(tǒng)能量傳輸過程等3）中國科學(xué)院關(guān)于全球變化研究“八五”重大項(xiàng)目 災(zāi)害性氣象對農(nóng)業(yè)和水資源的影響； 生物多樣性的保護(hù)與持續(xù)利用； 南

9、極生物資源環(huán)境系統(tǒng)與全球變化 海氣相互作用等4）其他部委如氣象局、海洋局、原地礦部、林業(yè)部、農(nóng)業(yè)部和環(huán)保局等也開展了全球變化相關(guān)研究5）連同“七五”項(xiàng)目 ,10 年內(nèi),中國全球變化研究已實(shí)施約 350 項(xiàng)，投入約 1. 3 億元。（ 2）主要成果1）加強(qiáng)了全球氣候變化的研究 建立了我國自行設(shè)計(jì)的氣候系統(tǒng)動力模式（包含大氣、大洋和陸面過程相耦合的氣候系統(tǒng)模式） ； 開展了氣候動力學(xué)基礎(chǔ)理論和診斷分析, 為模式發(fā)展和數(shù)值模擬提供了理論基礎(chǔ)； 開展了大規(guī)模氣候模擬和氣候預(yù)測試驗(yàn), 揭示了全球和東亞若干重大氣候異常類型的形成和演變機(jī)理； 開展了溫室氣體和氣候預(yù)測、影響和對策評價(jià),編制了我國溫室氣體排放

10、清單；2）發(fā)展了由我國科學(xué)家首先提出的全球變化中氣候和生態(tài)過渡帶的概念及其在全球變化中的敏感性和可能出現(xiàn)早期 信號的重要科學(xué)思想 建立了我國北方從森林、 草原到半荒漠的氣候和生態(tài)梯度帶監(jiān)測和分析系統(tǒng)， 研究了其多要素結(jié)構(gòu)及歷史演變 1993年7月，被IGBP作為首批選定的中緯度 4個(gè)樣帶之一 該樣帶的提出對于加深生態(tài)系統(tǒng)對于全球變化的理解 以及不同時(shí)空尺度模型的耦合與參數(shù)轉(zhuǎn)換起到了推動作用3）研究季風(fēng)區(qū)多種尺度氣候與生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)系 揭示了季風(fēng)區(qū)是全球變化速率最大的地區(qū) , 強(qiáng)烈的氣候變化是作用于生態(tài)系統(tǒng)的重要驅(qū)動力； 提出了季風(fēng)驅(qū)動的生態(tài)系統(tǒng)的新概念； 該首創(chuàng)性的科學(xué)思想和相關(guān)項(xiàng)目建議被IGB

11、P 認(rèn)可,并被列為東亞地區(qū)全球變化研究的第一優(yōu)選領(lǐng)域。4）中國地區(qū)大氣臭氧柱總量及對流層臭氧總量研究 利用衛(wèi)星遙感資料揭示了 1979 年以來中國地區(qū)大氣臭氧 柱總量以及對流層臭氧總量變化特征和規(guī)律； 發(fā)現(xiàn)了青藏高原夏季上空存在著大氣臭氧低值中心； 為研究全球大氣臭氧損耗提供了又一新事實(shí)5）黃土與古季風(fēng)研究探揭示了黃土高原中的黃土實(shí)際是冬季風(fēng)帶來的粉塵沉積物，古土壤則是夏季風(fēng)的產(chǎn)物；根據(jù)我國沙漠、湖泊、植被等歷史資料 ,以及古海洋等古季風(fēng)氣候記錄，明確了第四紀(jì)東亞氣候的變遷歷史； 建立了最近 250 萬年、13 萬年和 2 萬年黃土高原乃至中國中東部氣候變遷序列，初步建立近 13萬年東亞季風(fēng)演

12、變及有關(guān)環(huán)境過程的模式；6）青藏高原氣候與環(huán)境變化過程研究 在若爾蓋盆地成功地鉆取了 120.4 m 的連續(xù)湖泊沉積巖芯，建立了青藏高原第一個(gè)達(dá)到 82.6 萬年的連續(xù)的氣候 與環(huán)境變化序列；探在西昆侖山古里雅冰帽成功地鉆取了308m和90m的冰芯，建立了近2000年的高精度高分辨率氣候與環(huán)境變化序列發(fā)現(xiàn)了 8 次暖期和 7 次冷期及其時(shí)序和幅度； 認(rèn)為近幾十年青藏高原升溫早于和大于我國東部，降水 與溫度變化呈正相關(guān)。冰芯是全球變化研究重要手段1 、與歷史記錄、樹木年輪、湖泊沉積、珊瑚沉積、黃土、深海巖芯、孢粉、古土壤和沉積巖等可提取氣候環(huán)境變化信息的介質(zhì)相比，冰芯以其保真性好（低溫環(huán)境） 、

13、分辨率高（可達(dá)到年） 、記錄序列長（可達(dá)幾十萬年）和信息 量大；2、所有在大氣中循環(huán)的物質(zhì)都會隨大氣環(huán)流而抵達(dá)冰川上空，并沉降在冰雪表面，最終形成冰芯記錄。冰芯分析每 一個(gè)參數(shù)都至少載有一個(gè)地球系統(tǒng)變化過程的信息；冰芯是全球變化研究重要手段3、冰芯中氫、氧同位素比率是度量氣溫高低的指標(biāo)；4、凈積累速率是降水量大小的指標(biāo)；5、冰芯氣泡中的氣體成分和含量可揭示大氣成分演化歷史6、冰芯中微粒含量和各種化學(xué)物質(zhì)成分的分析結(jié)果，可以提供不同的時(shí)期大氣氣溶膠、沙漠演化、植被演替、生物 活動、大氣環(huán)流強(qiáng)度、火山活動等信息；7、宇宙成因的同位素可以提供宇宙射線強(qiáng)度變化、太陽活動和地磁場強(qiáng)度變化的證據(jù)；8、冰芯

14、也記錄了人類活動對氣候環(huán)境影響和各種信息。青藏高原東北部的若爾蓋盆地3、“九五”期間我國全球變化研究（1）概況1）國家科技部啟動了國家重點(diǎn)基礎(chǔ)研究發(fā)展規(guī)劃項(xiàng)目,安排了 12 項(xiàng)有關(guān)全球變化的研究2）國家自然科學(xué)基金委員會將全球變化列為“九五”優(yōu)先資助領(lǐng)域,加大了資助力度 ,5 年中資助重大項(xiàng)目 10 項(xiàng) ,重點(diǎn)項(xiàng)目 48 項(xiàng) ,面上項(xiàng)目 170 項(xiàng)；3）中國科學(xué)院“九五”重大項(xiàng)目也有較大幅度的增長；4）這 3個(gè)部門“九五”期間對全球變化總投入達(dá)6億元,是前 10年的 4倍以上。3、“九五”期間我國全球變化研究1）針對我國生存環(huán)境重大迫切需要 ,瞄準(zhǔn)國全球變化科學(xué)前沿 ,結(jié)合地域特點(diǎn) ,選擇典型

15、區(qū)域 ,開展綜合研究探 青藏高原環(huán)境演變，黃河水資源演化規(guī)律；長江三角洲低層大氣物理化學(xué)與生態(tài)相互作用北京大氣、水、土區(qū)域環(huán)境污染機(jī)理和控制（ 2）主要特點(diǎn)2）在我國及周邊地區(qū) ,開展大規(guī)?？茖W(xué)試驗(yàn) ,并與國際計(jì)劃相結(jié)合 ,成功實(shí)施了一批由我國科學(xué)家領(lǐng)銜的國際性科學(xué)計(jì) 劃 淮河流域能量與水分循環(huán)的試驗(yàn)研究 （中日合作 ） 東亞古季風(fēng)的海洋記錄 （屬國際大洋鉆探計(jì)劃 ） 中國季風(fēng)區(qū)古環(huán)境演變（屬國際南極赤道北極剖面計(jì)劃）3）緊密與我國社會經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展相結(jié)合 渤海和東黃海生態(tài)系統(tǒng)動力學(xué)與生物資源可持續(xù)利用研究，解決我國近海生物資源持續(xù)利用中的關(guān)鍵問題，為21 世紀(jì)的中國食物結(jié)構(gòu)調(diào)整作出貢獻(xiàn)； 西

16、北生態(tài)環(huán)境演變規(guī)律與水土資源可持續(xù)利用研究，直接為我國西部大開發(fā)戰(zhàn)略服務(wù)。4）多學(xué)科交叉研究的深度和廣度得到加強(qiáng) 內(nèi)蒙古半干旱草原土壤植被大氣相互作用研究、 我國生存氣候環(huán)境演變和北方干旱化趨勢預(yù)測研究和氣候變化對 策與環(huán)境管理研究等項(xiàng)目； 需要?dú)夂驅(qū)W家和生態(tài)學(xué)家乃至經(jīng)濟(jì)學(xué)家的合作才能得以完成。5）注重地球的整體行為 , 將地球系統(tǒng)的各圈層聯(lián)系起來 ,開展圈層之間相互作用的研究 “九五”期間執(zhí)行的西太平洋暖池動力過程與海氣相互作用研究項(xiàng)目就是以往熱帶海洋與全球大氣計(jì)劃的深入； 地球圈層相互作用中的深海過程與深海記錄主要是從深海沉積中揭示地球圈層間相互作用的事實(shí)。4、“十五”期間全球變化研究計(jì)劃

17、1）總經(jīng)費(fèi)： 3500 萬元（不包括匹配經(jīng)費(fèi)）2）研究目標(biāo)： 瞄準(zhǔn)國際碳循環(huán)與碳收支的熱點(diǎn)科學(xué)問題，緊跟國際前沿，實(shí)現(xiàn)重點(diǎn)突破和知識創(chuàng)新（ 長遠(yuǎn)目標(biāo) ）（1）中國陸地和近海生態(tài)系統(tǒng)碳收支研究 （中科院 ） 闡明中國主要陸地和近海生態(tài)系統(tǒng)碳收支的系列科學(xué)問題， 實(shí)現(xiàn)學(xué)術(shù)理論的重大創(chuàng)新， 提高我國在國際全球變化 研究領(lǐng)域中學(xué)術(shù)地位 （ 總體目標(biāo) ）3）主要研究主題 中國典型陸地和近海生態(tài)系統(tǒng)碳通量與碳儲量研究 中國陸地和近海生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的主要生物地球化學(xué)過程研究中國陸地生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)歷史過程研究中國陸地和近海生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)模型研究中國生態(tài)系統(tǒng)碳源匯格局與 增匯對策綜合研究以東亞大陸及近海海域若干

18、全球變化的敏感區(qū)域?yàn)閷ο?，以碳氮循環(huán)、水循環(huán)和季風(fēng)氣候變化為核心 研究東亞季風(fēng)區(qū)海陸氣相互作用及人類活動對區(qū)域環(huán)境變化影響的機(jī)理；（ 2）全球變化及其區(qū)域響應(yīng) （基金委重大研究計(jì)劃 ）探討該區(qū)域環(huán)境對全球變化響應(yīng)方式、響應(yīng)途徑、作用過程、動力機(jī)制及未來變化趨勢。2）核心科學(xué)問題 近海海洋環(huán)境的變異及其對全球變化的響應(yīng)； 東亞季風(fēng)環(huán)境的演化及其與全球變化的關(guān)系； 海陸氣相 互作用與水分循環(huán)和全球變化關(guān)系； 關(guān)鍵區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)過程與碳循環(huán)及其對全球變化 的響應(yīng)與反饋； 區(qū)域環(huán)境變化的人文因素影響。1）我國近海、河口海岸帶海陸相互作用及環(huán)境效應(yīng)；2）異常富營養(yǎng)化湖泊（水庫）污染機(jī)制與控制；3） 長江流

19、域水環(huán)境的演化規(guī)律、調(diào)控原理；4）我國東南沿海地區(qū)環(huán)境污染機(jī)制和調(diào)控原理；（3）科技部關(guān)于全球變化研究的主要方向5）青藏高原環(huán)境演變和全球變化研究。（五）我國全球變化研究發(fā)展趨勢1、總體趨勢1）從認(rèn)識地球系統(tǒng)基本規(guī)律的純基礎(chǔ)研究為主，轉(zhuǎn)向應(yīng)用研究為主；2）特別關(guān)注全球變化的區(qū)域響應(yīng)；3）倡導(dǎo)集成研究的方法與途徑；4）注重人類社會對全球變化的適應(yīng)問題2、我國全球變化研究可望突破的九個(gè)方向1）中國陸地和近海生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)研究 研究中國陸地和近海生態(tài)系統(tǒng)碳收支時(shí)空格局、碳循環(huán)過程和模型、生態(tài)系統(tǒng)的碳增匯/減排技術(shù)； 闡明中國主要陸地和近海生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)的系列科學(xué)問題； 為全球變化背景下中國社會經(jīng)濟(jì)可

20、持續(xù)發(fā)展和可持續(xù)管理提供科學(xué)依據(jù)，為我國參與UNFCCC 的外交談判提供精確可信的知識與技術(shù)支撐；2）東亞季風(fēng)區(qū)海 -陸-氣相互作用及人類活動對區(qū)域環(huán)境變化影響的機(jī)理研究 研究該區(qū)域環(huán)境對全球變化響應(yīng)方式、響應(yīng)途徑、作用過程、動力機(jī)制及未來變化趨勢 為我國在水安全、食物安全及國際公約中的國家立場等方面提供科學(xué)依據(jù)3）水 -生態(tài) -農(nóng)業(yè) -社會經(jīng)濟(jì)區(qū)域耦合系統(tǒng)的模式集成 針對中國與農(nóng)業(yè)有關(guān)的水問題，建立水 -生態(tài)-農(nóng)業(yè) -社會經(jīng)濟(jì)耦合的基礎(chǔ)理論，研制并集成有關(guān)模式，以期實(shí)現(xiàn)水 循環(huán)與水資源的高效利用； 通過工程節(jié)水、農(nóng)藝節(jié)水和管理節(jié)水等技術(shù)的有機(jī)結(jié)合，提高灌溉水利用和提高農(nóng)田水利用效率；4）基于

21、各種代用資料重建中國歷史環(huán)境變化及人與環(huán)境的相互作用集成研究 集成多種代用資料及多學(xué)科研究成果，虛擬再現(xiàn)華夏故土與華夏文明的獨(dú)特演變過程； 科學(xué)認(rèn)識并構(gòu)建華夏文明發(fā)展過程中人口、資源環(huán)境、發(fā)展的人地關(guān)系耦合模型； 為全球變暖背景下國家發(fā)展重大戰(zhàn)略決策提供科學(xué)指導(dǎo)5）未來1050年我國西部社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展對全球變化影響、響應(yīng)與適應(yīng)性研究探 進(jìn)行未來1050年西部氣候環(huán)境預(yù)測研究，尋找西部社會經(jīng)濟(jì)發(fā)展趨利避害的途徑； 研究西部生態(tài)環(huán)境演變規(guī)律與水土資源持續(xù)利用的途徑，為國家的宏觀戰(zhàn)略決策服務(wù)； 加強(qiáng)西部生態(tài)環(huán)境監(jiān)測和典型示范區(qū)建設(shè)，為生態(tài)恢復(fù)和農(nóng)業(yè)可持續(xù)發(fā)展提供實(shí)用技術(shù)和示范樣板；6）保障我國社會經(jīng)濟(jì)

22、可持續(xù)發(fā)展的重大環(huán)境事件預(yù)測和影響評估 沙塵暴 三峽大壩建設(shè)； 南水北調(diào)；7）綜合描述生存環(huán)境變化過程中水、土、氣、生相互作用及其人類活動影響的環(huán)境系統(tǒng)集成模式的開發(fā) 發(fā)展能與國際全球環(huán)境變化研究模式相互嵌套的具有中國特色的環(huán)境系統(tǒng)集成模式；眾提供全球環(huán) 為全球變化研究者提供方便實(shí)用集成模型，為政策決策者提供應(yīng)對全球變化國家戰(zhàn)略方案，為公 境變化問題的淺顯生動的科普圖譜8）全國性的、統(tǒng)一的全球變化學(xué)術(shù)團(tuán)體的整合 聯(lián)合我國全球變化研究各方面資源與力量，建立我國的全球變化研究集成研究綜合性團(tuán)體；9）全球環(huán)境變化實(shí)時(shí)預(yù)警響應(yīng)網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的建立 針對我國脆弱、多元的自然生態(tài)環(huán)境格局，以及全球變化的突變性、

23、不確定性和極端（突發(fā)）事件的可能性，立健全全球環(huán)境變化實(shí)時(shí)預(yù)警與響應(yīng)的全國性網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)（六）全球變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)研究1 、背景1 ）全球變化向人類提出了一個(gè)難以對付的、非同尋常的挑戰(zhàn)；2）陸地生態(tài)系統(tǒng)將由于環(huán)境條件的迅速及大規(guī)模的空前改變而發(fā)生重大變化；3）為了最大限度減少全球變化可能引起的不良后果，使全球變化向有利于人類生存的方向發(fā)展；4） 國際地圈生物圈計(jì)劃（IGBP ）設(shè)立了“全球變化與陸地生態(tài)系統(tǒng)”（GCTE）核心研究項(xiàng)目2、研究目的1）預(yù)測全球變化對陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響；2）達(dá)到預(yù)警、調(diào)節(jié)和減少不良作用的效果，并提出相應(yīng)的對策；3）保證地球成為一個(gè)適合與人類生存與持續(xù)發(fā)展的生命支持系統(tǒng)

24、。3、主要科學(xué)問題1 ）全球大氣化學(xué)成分如何在生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)生作用；2）全球變化如何影響陸地生態(tài)系統(tǒng)的，陸地生態(tài)系統(tǒng)是怎樣產(chǎn)生響應(yīng)和反饋；3）土地利用、海面升高和氣候變化如何改變海岸生態(tài)系統(tǒng)，可產(chǎn)生什么后果；4）海洋生物地球化學(xué)過程如何響應(yīng)和影響氣候變化；5）過去發(fā)生過何重大的氣候和環(huán)境變化，原因何在；6）全球變化如何影響生物多樣性；7）如何提高觀測水平 ,依靠氣候、土地利用和經(jīng)濟(jì)活動未來變化來預(yù)測生態(tài)系統(tǒng)及服務(wù)狀態(tài)；8）在區(qū)域和全球環(huán)境變化背景下 ,為了確保有價(jià)值的生態(tài)系統(tǒng)提供產(chǎn)品和服務(wù)的可持續(xù)性應(yīng)采取哪些政策。4、主要科學(xué)計(jì)劃1)IGBP 第一階段( 20世紀(jì) 80 年代至 2001年) 研

25、究全球變化與生態(tài)系統(tǒng)間相互作用 , 量化在自然和人類活動強(qiáng)烈作用下生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展與變化規(guī)律； 研究陸地生態(tài)系統(tǒng)對于氣候變化、大氣組成變化 及土地利用 / 覆蓋變化的響應(yīng)及其反饋?zhàn)饔茫?建立全球變化的生態(tài)信息系統(tǒng)和有效的預(yù)測模型 , 預(yù)測全球變化背景下未來陸地生態(tài)系統(tǒng)變化趨勢。2) IGBP 第二階段( 2001 年以后) 啟動了全球碳計(jì)劃 (The Global Carbon Project ) 各種來源的溫室氣體和大氣污染物的釋放機(jī)理及其影響； 生態(tài)系統(tǒng)水分循環(huán) ,包括與土壤植被系統(tǒng)有關(guān)的過程研究。 海洋和陸地生物多樣性、海洋生態(tài)系統(tǒng)功能及遺傳資源保護(hù),陸地和海洋生態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)管理； 荒漠化和

26、自然災(zāi)難發(fā)生的機(jī)理 , 可行的預(yù)測和模擬方案 ,包括全球氣候變化觀測系統(tǒng)； 土地可持續(xù)利用的管理對策 , 包括海岸帶綜合管理。3) 建立全球生態(tài)系統(tǒng)觀測、實(shí)驗(yàn)和研究平臺 全球氣候觀測系統(tǒng) (GCOS) 、全球陸地觀測系統(tǒng) ( GTOS) ； 全球海洋觀測系統(tǒng) (GOOS) 、全球環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng) (GEMS) ； 國際長期生態(tài)研究網(wǎng)絡(luò) (LTER)5、主要研究進(jìn)展及成果( 1)全球變化影響生態(tài)系統(tǒng)的過程與機(jī)理1) CO2 倍增影響生態(tài)系統(tǒng)的過程與機(jī)理 高 CO2 濃度下光合作用速率升高引起的光合產(chǎn)物累積超過其傳輸速率的植物 , 受氮素上傳的制約出現(xiàn)光合下調(diào) 現(xiàn)象； CO2 濃度倍增能提高大豆的葉綠

27、素含量，提高大豆的光能利用效率, 促進(jìn)光合作用； CO2 濃度倍增將導(dǎo)致作物生育期有縮短趨勢； CO2 濃度增加 ,使植物碳水化合物、 淀粉及其次生化合物、 糖和氨基酸總量以及地上部生物量的碳氮比增加 , 相應(yīng) 地下部碳氮比的影響則不顯著2) 溫度變化影響生態(tài)系統(tǒng)的過程與機(jī)理探高溫使植物光合作用受阻，凈光合速率明顯下降，如小麥葉片凈光合速率在高溫(高于25 C )時(shí)減少，至40 C停止； 植物的蒸騰作用對溫度的敏感性高于光合作用，不同基因型適應(yīng)性有別， 保水性能良好基因型 ， 在熱環(huán)境下能積累較多干物質(zhì)；3) 水分變化影響生態(tài)系統(tǒng)的過程與機(jī)理 水分脅迫下 ，植物凈光合速率、葉綠素含量均下降，氣

28、孔阻力增加 ，葉綠體超微結(jié)構(gòu)受損； 土壤水分變化影響植物的生長發(fā)育進(jìn)程 ，干旱將導(dǎo)致植物生育期縮短 ，干物質(zhì)積累減慢 ，而復(fù)水后存在補(bǔ)償作用；4) 水熱與 CO2 協(xié)同作用影響生態(tài)系統(tǒng)過程與機(jī)理 CO2 濃度增加對植物葉 CO2 同化速率的正響應(yīng)隨著溫度增加而增強(qiáng)，但在溫度過高時(shí)則呈下降趨勢； 大氣 CO2 濃度升高可延長春小麥抽穗成熟期 ，但高溫對春小麥生育期的影響遠(yuǎn)大于高 CO2 濃度的影響 ，使高CO2 濃度、高溫下抽穗成熟期縮短 ，種子提前萌發(fā)； CO2 濃度升高對植物具有“施肥”效應(yīng) ，但土壤干旱則一定程度上抑制其施肥效應(yīng)； CO2 濃度升高使光合速率增加 ，蒸散量減少 ，WUE 增

29、加 ，又會減緩干旱的不利影響 ，增強(qiáng)作物對干旱脅迫的抵御能 力； 高溫將降低因高 CO2 濃度對生物量的正效應(yīng) ，并減弱植物生產(chǎn)力的增強(qiáng)效應(yīng)； 植物在高 CO2 濃度下 ,經(jīng)高溫鍛煉后對干旱更具適應(yīng)性，土壤水分脅迫有利于提高農(nóng)作物品質(zhì)； CO2 濃度升高并與高溫伴隨不利于農(nóng)作物籽粒品質(zhì)提高,對干旱條件下提高作物品質(zhì)能力有抑制作用5）O3 變化影響生態(tài)系統(tǒng)的過程與機(jī)理 高 O3 濃度將導(dǎo)致植物凈光合強(qiáng)度、氣孔阻力以及 WUE 降低 ,葉片數(shù)量減少 ,單株葉面積變小 ,葉片干物質(zhì)積累下 降,進(jìn)而影響產(chǎn)量和質(zhì)量； 不同物種對 O3 濃度變化的響應(yīng)和適應(yīng)是不同的， 如 O3 濃度增加可促進(jìn)水稻發(fā)育 ,

30、 而小麥前期發(fā)育緩慢 ,后期衰老 加快。6）人為干擾影響生態(tài)系統(tǒng)的過程與機(jī)理 適度干擾對稀疏馬尾松林的自然更新及林下植物種類多樣性具有一定的維持或促進(jìn)作用 , 但不利于馬尾松生長； 放牧是草原生態(tài)系統(tǒng)中干擾強(qiáng)度最大且影響后果最為嚴(yán)重的人為干擾； 中度放牧下物種多樣性指數(shù)最大，有利于多樣性維持, 可增強(qiáng)草地對放牧的緩沖力。（ 2）全球變化對中國陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響1）氣候變化對植被 /生態(tài)系統(tǒng)的影響探年均溫增加2C,降水增加20%時(shí)，中國大部分地區(qū)的水熱條件都向好的方向有所轉(zhuǎn)變，但青藏高原將變得干熱，有沙漠化的趨勢；探 年均溫增加4 C，降水增加20%將使中國各植被地帶變得干熱，森林地帶干旱程度增

31、加，但仍能滿足森林水分要求；草原地帶也將變得干熱，西部草原亞區(qū)將變?yōu)榛哪畢^(qū)，森林和草原面積將大大減少；荒漠地帶沙漠化加劇。2）氣候變化對森林生態(tài)系統(tǒng)的影響探興安落葉松林適宜分布區(qū)的南界北移0.12.7 ,面積減少9%左右；探 紅松南界將北移0.10.6 ,北界將北移0.30.5 ,面積增加3. 4 %左右；年均溫升高1C，春季物候期約提前 35d,而秋季則推遲35d,綠葉期將延長 610d ;森林生產(chǎn)力增加幅度約為 2% 8 %。3）氣候變化對農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)的影響 僅考慮熱量條件 ,氣候變化后中國一熟制面積將由當(dāng)前 63%下降為 34%,兩熟制面積由 24.2 %變?yōu)?24. 9 %,三熟制面積

32、由 13.5%提高到 35.9%； 中國冬小麥的安全種植北界將由目前的長城一線,北上到沈陽張家口包頭烏魯木齊一線，華北目前的冬小麥品種 （強(qiáng)冬性 ）將不得不被其他類型的冬小麥品種 （半冬性 ） 取代； 中國三熟制北界將從目前長江流域移至黃河流域，二熟制北界從秦淮地區(qū)北移至內(nèi)蒙和東北的南部； 中國的西南、西北地區(qū)由于有效積溫提高和 CO2 濃度增加 ,農(nóng)業(yè)將增產(chǎn) 2%,東北、內(nèi)蒙古夏季增溫 ,農(nóng)業(yè)增產(chǎn)；探 中緯度地區(qū)在升溫2 C條件下，地表蒸發(fā)能力將增 加20% ,即多蒸發(fā)300400 mm,加速華北、西北的干旱化進(jìn)程；探 宜農(nóng)北界將由400mm等雨量線移至450mm等雨量線，損失宜農(nóng)耕地將達(dá)

33、0.13 X 108 hm2 ； 北方農(nóng)業(yè)增長限制因子的水資源形勢將更加嚴(yán)峻,將造成中國糧食平均減產(chǎn) 5%20%. 害蟲的地理分布界限北移 ,害蟲種群的世代增加 ,農(nóng)田多次受害的幾率增高 ,害蟲遷移入侵風(fēng)險(xiǎn)高； 極端天氣事件的發(fā)生頻率、出現(xiàn)、延續(xù)時(shí)間和分 布發(fā)生變化 ,導(dǎo)致氣象災(zāi)害的頻率和強(qiáng)度加大； 海平面上升 1m, 中國沿海將有 60 個(gè)左右縣、市受淹，受淹地區(qū)將集中在人口密度高、工農(nóng)業(yè)發(fā)達(dá)遼河三角洲、 華北、華東沿海以及珠江三角洲。6、未來中國相關(guān)研究重點(diǎn)（1）中國東部季風(fēng)區(qū)典型生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)安全機(jī)制與調(diào)控1 ）針對中國東部地區(qū)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展、資源短缺、人口劇增、糧食安全、生態(tài)退化等一些重

34、大社會問題； 2）從水分、溫度與土地利用的驅(qū)動力出發(fā),綜合研究生態(tài)系統(tǒng)格局與過程及其對全球變化響應(yīng)機(jī)制；3）建立生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)安全指標(biāo)體系 ,預(yù)測東部季風(fēng)區(qū) 生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展趨勢 ,探討適應(yīng)與減緩全球變化影響的中國陸地生 態(tài)系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展模式。（2）陸地人類環(huán)境系統(tǒng)相互作用的生態(tài)學(xué)機(jī)制與調(diào)控1）陸地 人類 環(huán)境系統(tǒng)變率和主導(dǎo)控制因子；2）陸地人類系統(tǒng)將如何影響陸地系統(tǒng)的承載力；3）陸地系統(tǒng)承載力的閾值如何 ?4）陸地人類環(huán)境系統(tǒng)的動力學(xué)機(jī)制與調(diào)控對策（3）產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型背景下生態(tài)環(huán)境安全與資源可持續(xù)發(fā)展的調(diào)控機(jī)制與對策1）針對工業(yè)轉(zhuǎn)型、退耕還林 （草 ）、城市化以及全球變化等人類活動可能引起產(chǎn)業(yè)變化，以及

35、與此相關(guān)的生態(tài)環(huán)境和 資源問題；2）研究不同產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型下人類活動對生態(tài)環(huán)境與資源的數(shù)量與質(zhì)量的影響,建立定量的評估模式；3）提出不同產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型下生態(tài)環(huán)境安全與資源可持續(xù)發(fā)展的有序人類活動模式，服務(wù)于國家社會經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展與環(huán)境外交。（4）退化土地的植被恢復(fù)與環(huán)境重建動力學(xué)過程與機(jī)制1）評估與區(qū)分植被恢復(fù)與環(huán)境重建的標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)則；2）影響植被恢復(fù)與環(huán)境重建的關(guān)鍵過程與關(guān)鍵要素（閾值、瓶頸、開關(guān) ）；3）植被恢復(fù)與環(huán)境重建的反饋?zhàn)饔门c影響機(jī)理；4）植被恢復(fù)與環(huán)境重建的動力學(xué)模型與效益評估。一、概述（一）概念 也稱生態(tài)技術(shù)，即應(yīng)用生態(tài)系統(tǒng)中物種共生與物質(zhì)再生原理、結(jié)構(gòu)與功能協(xié)調(diào)原則，結(jié)合系統(tǒng)最優(yōu)化分析方法

36、，設(shè) 計(jì)分層多級利用物質(zhì)的生產(chǎn)工藝系統(tǒng)，以充分發(fā)揮資源的生產(chǎn)潛力，防治環(huán)境污染，達(dá)到經(jīng)濟(jì)效益與生態(tài)效益同步 發(fā)展生態(tài)工程研究進(jìn)展（二）舉例（三）基本原理利用物種、生物種群、群落等自然成分為“工具” ，通過反饋?zhàn)饔?、最小耗能原理，建立?nèi)部結(jié)構(gòu)和生態(tài)過程1、自我設(shè)計(jì) 2、自我維持一旦被設(shè)計(jì)并開始運(yùn)作，只需要外界適量的能量投入，就能夠不斷地自我運(yùn)行3、再生循環(huán)和分層多級利用（1）當(dāng)前生態(tài)環(huán)境污染和資源耗竭的實(shí)質(zhì) 物質(zhì)代謝在時(shí)空上的滯留或耗竭 , 系統(tǒng)耦合在結(jié)構(gòu)和功能關(guān)系上錯(cuò)位和失諧,社會行為在經(jīng)濟(jì)和生態(tài)關(guān)系上沖突和失調(diào) 過度輸入的物質(zhì)和能以廢物形式排放到周圍環(huán)境中,或是以過剩物質(zhì)的形式積蓄于生態(tài)系統(tǒng)

37、中, 原有協(xié)調(diào)的結(jié)構(gòu)與功能失調(diào) ,物流及循環(huán)阻滯 ,收支失衡 ,導(dǎo)致環(huán)境污染 , 即生態(tài)阻滯 物質(zhì)輸出大于輸入，導(dǎo)致資源枯竭，原有生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能破壞 , 即生態(tài)耗竭 例如：當(dāng)水體接受過量廢水及污染物，其量超過該水體原有遷移、轉(zhuǎn)化和輸出量、就出現(xiàn)收支失衡，即生態(tài)阻滯 例如：過度捕撈，過度開發(fā)利用水草等, 破壞資源及環(huán)境，形成生態(tài)耗竭（2）解決途徑 生態(tài)阻滯：改善與加速生態(tài)系統(tǒng)中過剩物質(zhì)的遷移、轉(zhuǎn)化、循環(huán)、輸出，同時(shí)控制、減少系統(tǒng)內(nèi)過剩物的輸入 生態(tài)耗竭：減少匱乏物質(zhì)的輸出，同時(shí)調(diào)整與協(xié)調(diào)該生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)與功能、改善與加速物質(zhì)循環(huán)、增加生態(tài)系統(tǒng)物流中匱乏物質(zhì)的輸入量、生產(chǎn)與積累量 在疏通物流

38、與循環(huán)時(shí)，可多層分級利用原料、產(chǎn)品及廢物，協(xié)調(diào)和加速生態(tài)系統(tǒng)中過剩物質(zhì)遷移、轉(zhuǎn)化、循環(huán)， 充分發(fā)揮物質(zhì)生產(chǎn)潛力、化害為利、變廢為寶。4、協(xié)調(diào)共生（ 2）利用生態(tài)位（空間、時(shí)間及營養(yǎng)等）建立共生關(guān)系（ 1）生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功能的協(xié)調(diào)（3）可最大限度充分利用空間和營養(yǎng)生態(tài)位、充分發(fā)揮物質(zhì)生產(chǎn)潛力，實(shí)現(xiàn)物質(zhì)在系統(tǒng)內(nèi)遷移、轉(zhuǎn)化和往復(fù)循環(huán)（四）主要特點(diǎn)1、對象：生態(tài)系統(tǒng)，特別是社會經(jīng)濟(jì)自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)（污染物排放點(diǎn)）2、目標(biāo)：多目標(biāo)、優(yōu)化功能，同步獲得生態(tài)環(huán)境、經(jīng)濟(jì)和社會效益（單一、污染物減量、達(dá)標(biāo)排放）3、方向：生態(tài)功能（環(huán)境影響）5、設(shè)計(jì)原則：設(shè)計(jì)原則 （人為的恢復(fù) ）6、策略：能力建設(shè)（補(bǔ)救污染）7

39、、結(jié)構(gòu)：網(wǎng)狀、自適應(yīng)性（鏈?zhǔn)健傂裕?、模式：寓環(huán)保于生產(chǎn)和消費(fèi)中，從源到匯再從匯到源，良性循環(huán)（先污染后末端治理 ）8、規(guī)模：多樣化、組合化 （單一化、大型化 ）11、能源：太陽能、風(fēng)能等自然能及可再生能源為主（ 化石燃料及電為主 ）12、穩(wěn)定性：抗外部干擾性強(qiáng)（對外部依賴性高）9、主要過程：人 +自然（物理）10、功能：產(chǎn)品 +生態(tài)服務(wù) +社會服務(wù)（處理三廢達(dá)標(biāo)）13、代價(jià)：合理（高）16、共生：強(qiáng)烈地需要 （很少 ）17、環(huán)境效益：整體、長遠(yuǎn)（局部、當(dāng)前）18、經(jīng)濟(jì)效益：投入及運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)低 ,多層分級利用增加收入 （運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)高、無直接收入 ）14、可持續(xù)能力：高（低）15、歷史： 3000 多

40、年（ 30 多年）二、主要應(yīng)用領(lǐng)域（一）農(nóng)業(yè)生態(tài)工程（1）選擇優(yōu)良品種，間種、套種、輪種，池塘混養(yǎng)，通過基塘系統(tǒng)等分層多級利用空間、時(shí)間及營養(yǎng)生態(tài)位1、農(nóng)田生態(tài)工程（ 2）節(jié)水、節(jié)能、節(jié)肥，合理施肥，應(yīng)用有機(jī)無機(jī)復(fù)合肥，養(yǎng)地用地相結(jié)合、長效速效相結(jié)合，生物防治，生境調(diào) 控和遺傳工程二、主要應(yīng)用領(lǐng)域（一）農(nóng)業(yè)生態(tài)工程（1）將種植、養(yǎng)殖、水產(chǎn)、園藝與林業(yè)、副業(yè)、加工業(yè)，農(nóng)業(yè)廢物的轉(zhuǎn)化、再生及資源化等，綜合成相互聯(lián)系相互 促進(jìn)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)2、農(nóng)業(yè)生態(tài)工程（ 2）促進(jìn)物流、能流、貨幣流、信息流的暢通，人及生物與環(huán)境和諧的共生，經(jīng)濟(jì)、生態(tài)環(huán)境和社會效益的同步發(fā)展二、主要應(yīng)用領(lǐng)域（一）農(nóng)業(yè)生態(tài)工程（1）在前

41、 2 個(gè)層次基礎(chǔ)上進(jìn)一步擴(kuò)大3、農(nóng)村生態(tài)工程（2）將廢棄物的轉(zhuǎn)化、再生、資源化的處理和利用，工業(yè)和商業(yè)的密切結(jié)合（3）將節(jié)能、應(yīng)用新能源，生態(tài)交通、生態(tài)建筑及人口控制、生物多樣性保護(hù)、環(huán)境及經(jīng)濟(jì)協(xié)調(diào)發(fā)展綜合于農(nóng)村生 態(tài)工程規(guī)劃、 設(shè)計(jì)及建設(shè)二、主要應(yīng)用領(lǐng)域（二）節(jié)水和廢水處理與利用的生態(tài)工程2、舉例：1、指廢水的減量、回收、再生、回用、再循環(huán)等寓廢水處理于利用中的生態(tài)工程 （1）糖廠以廢糖蜜制酒精，不僅處理了這一廢物且實(shí)現(xiàn)第 2 次增值，減少 90以上的廢水排放量二、主要應(yīng)用領(lǐng)域（二）節(jié)水和廢水處理與利用的生態(tài)工程（ 2）用造紙黑液回收糖礦粉、鈣粉、亞硫酸鈉、堿性木質(zhì)素、木質(zhì)素磺酸鈉2、舉例：

42、（3）宜昌等地以就地、分散、小型、無（或少）動力、地埋方式處理與利用生活污水，以代替?zhèn)鹘y(tǒng)的集中式污水處 理廠（三）生物質(zhì)循環(huán)利用的生態(tài)工程2、將秸稈過腹還田，發(fā)展養(yǎng)殖業(yè)，并利用畜禽糞便與秸稈培養(yǎng)食用菌后，再培養(yǎng)蚯蚓，蚓糞殘?jiān)僮鳛榉柿?，既減 少或避免田間燒草污染及環(huán)境破壞，又增加產(chǎn)值1、對城市垃圾進(jìn)行減量化、無害化、資源化、產(chǎn)業(yè)化處理4、各類食品工業(yè)的廢棄物深層利用，循環(huán)再生，為社會提供生態(tài)合理的飼料、燃料、肥料和工業(yè)原料的系列服務(wù)3、蔗渣、玉米芯等生物質(zhì)用于生產(chǎn)紙、纖維板、糠醛、木糖醇、木質(zhì)素磺酸鈉等（四）小流域綜合治理與開發(fā)的生態(tài)工程2、例如：將治坡、治溝、修梯田與發(fā)展草業(yè)、牧業(yè)、林業(yè)等結(jié)

43、合起來1、在治理恢復(fù)小流域生態(tài)環(huán)境、培植小流域自然資源基礎(chǔ)上，低耗、高效、可持續(xù)利用小流域自然資源3、“三北”和長江中上游防護(hù)林是當(dāng)今面積最大的流域治理與利用的生態(tài)工程（五）清潔及可再生能源組合利用生態(tài)工程2、例如：如山東省、遼寧省、揚(yáng)州市等一些省市，將秸稈氣化作為清潔及可再生燃料1、將太陽能、生物能、風(fēng)能等在不同用戶尺度上組合利用、系統(tǒng)優(yōu)化，為全社會提供能效高而環(huán)境影響小、可持續(xù)利用的能源服務(wù)（六）生態(tài)建筑及生態(tài)城鎮(zhèn)建設(shè)工程2、所用建材、室內(nèi)裝飾、服務(wù)設(shè)施、建筑結(jié)構(gòu)要對居住者或使用者生境健康無害而有利1、利用本地生態(tài)資源，建設(shè)能耗低、綠量高、廢棄物就地資源化的方便、舒適、和諧、經(jīng) 濟(jì)的生態(tài)住

44、宅、生態(tài)小區(qū)和生態(tài)城鎮(zhèn)3、溫、隔熱效率高，通風(fēng)采光好，消耗動力少、節(jié)能和節(jié)水（七）廢棄地及遭破壞生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)工程（八）綠色化學(xué)工程包括荒山、荒坡、灘涂、濕地及礦山廢棄地等未被利用的退化生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)治理研制和生產(chǎn) 各種可自然降解、對環(huán)境無害且可循環(huán)利用的塑料包裝品、洗滌劑、化裝品等人工合成材料三、生態(tài)工程典型案例（一）米草生態(tài)工程（1）米草屬又稱繩草屬，屬于禾本科虎尾草族1、概況（2）我國主要引種了大米草和互花米草兩種2、米草的生態(tài)效益（保灘護(hù)堤）浙江省蒼南縣東塘海堤（長 15 km 左右）種植 100 m 寬（株行距 1m ）的互花米草，一年后米草連成片，三年后發(fā) 育成茂密的草灘（一）米草生

45、態(tài)工程2、米草的生態(tài)效益（保灘護(hù)堤）3、米草的經(jīng)濟(jì)效益對于 1996年 8號臺風(fēng)的正面襲擊，東塘海堤巍然不動，該縣耗資200多萬元新建的 2 km 消浪平臺式海堤未種植互花米草，平臺被徹底摧毀（ 1）可取米草的地上部分加工成綠色食品，如生物礦質(zhì)液和米草總黃酮等（提高免疫力、抗腦血栓等 ）（2）生產(chǎn)過程的殘?jiān)捎糜谂囵B(yǎng)真菌（食用菌 ），既利用和處理了殘?jiān)?，避免污染（二）城市生活污水生態(tài)處理工程1、提出背景 （2）很多中小城鎮(zhèn)限于經(jīng)濟(jì)難以普遍興建；即使興建，由于運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)高，正常運(yùn)行難 （1）現(xiàn)行的城市污水處理廠集中處理污水，基建投資大，運(yùn)轉(zhuǎn)能耗及費(fèi)用高（3）單純依靠興建污水處理廠集中處理污水難以更多

46、、更快解決城市污水處理問題（二）舉例2、主要原理（2）污水首先進(jìn)入分離器進(jìn)行固液分離，除去不易生物降解的一些固體廢棄物（ 1）在廢水源頭 （如建筑物或生活小區(qū) ），將低污染的中水與糞便廢水分流，分類就地處理（3）然后流入預(yù)處理池經(jīng)初步分解，經(jīng)滑槽流入?yún)捬醭匕l(fā)酵，經(jīng)再消化降解，由斜管溢出發(fā)酵池進(jìn)入沉淀池（5）經(jīng)好氧處理后可作為庭院中樹木灌溉用水，或直接排入自然水體而無害（4）經(jīng)沉淀后，廢液再進(jìn)入隔槽，除去水中懸浮雜質(zhì)，最后進(jìn)入增氧池（ 6）中水 （如洗滌污水等 ） 稍作處理后可回用于沖洗廁所，洗滌地板、汽車和水池補(bǔ)水等3、處理效果（ 2）例如： CODCr 及 BOD5 可降低到 80mg/ L

47、 及 30 mg/ L） （1）可達(dá)到國家污水綜合排放二級、以至一級標(biāo)準(zhǔn)（GB8978 1990）4、可行性（ 1）按每人每天排放 1.5kg 污水，人均占有厭氧發(fā)酵池的有效容積為 0.15m3 設(shè)計(jì)（2） 每100人建一座15m3沼氣凈化池，保持廢水滯留7-10 d,將2 4個(gè)沼氣池串連（3） 每公斤 COD 可轉(zhuǎn)化 0.40.7 m3 沼氣，每池每日可生產(chǎn) 36m3 沼氣，可保障 3 口之家的 23戶炊事所需（ 4）沼渣僅需一年清除一次,作為農(nóng)田肥料（ 6） 10 萬人口城鎮(zhèn),可興建 1000 個(gè)污水處理池,相當(dāng)于年處理 100 萬 m3 的集中污水處理廠（5）每個(gè)沼氣池的造價(jià) 9000

48、元左右,且無需運(yùn)轉(zhuǎn)動力及費(fèi)用,年處理廢水 1000m3（7）總投資僅 900 余萬元,為相當(dāng)處理量的污水處理廠基建投資的 1/5- l/10（ 8）可節(jié)約運(yùn)轉(zhuǎn)經(jīng)費(fèi) （200 余萬元 ）、土地、人力還可回收部分沼氣沼渣肥料（三）城市污水土地處理與利用系統(tǒng)1、概念2、主要類型及應(yīng)用在人工可控條件下，將污水投配到土地上，通過土壤一植物系統(tǒng)自然地完成一系列物理、化學(xué)、生物凈化污水過程， 達(dá)到設(shè)計(jì)要求水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)（1）慢速滲濾土地處理與利用系統(tǒng)1）特點(diǎn)：應(yīng)用廣泛，易管理、經(jīng)濟(jì)效益顯著，可代替廢水深度三級處理（二）舉例（1）慢速滲濾土地處理與利用系統(tǒng) 位于滯洪區(qū)，總面積為 700hm22）沈陽西部的慢速滲濾土

49、地處理污水場探 主系統(tǒng)為水稻田，占地 500hm2;調(diào)節(jié)系統(tǒng)為耐污耐濕紫穗槐及垂柳林地或甜高粱 輔助系統(tǒng)，包括周圍污水預(yù)處理池、上水溝、側(cè)滲溝、養(yǎng)魚池等，占地143.3hm22、主要類型及應(yīng)用 污水經(jīng)沉淀、氧化預(yù)處理后，進(jìn)入上水主渠（等間距平行排布 在田塊中 ）2）沈陽西部的慢速滲濾土地處理污水場 污水經(jīng)處理后由側(cè)滲溝排出，匯入總排水溝，在其終端泵入養(yǎng)魚池 養(yǎng)魚池設(shè)有泄水渠，將池中多余水自流排入系統(tǒng)外的自然水體2、主要類型及應(yīng)用（1）慢速滲濾土地處理與利用系統(tǒng) 每年運(yùn)行 120-200d 左右（植物生長季節(jié)）2）沈陽西部的慢速滲濾土地處理污水場探 年總進(jìn)水量13萬m3，平均日進(jìn)水為 651m3

50、探 對 SS、B0D5、CODCr、T -N、T-P 的平均去除率分別為 42.2%、97.0%、86.9%、90.3%、 96.6%2、主要類型及應(yīng)用（ 1 ）慢速滲濾土地處理與利用系統(tǒng) 按區(qū)域環(huán)境容量標(biāo)準(zhǔn)，確定土壤所能容納污染物的負(fù)荷量，規(guī)定合理灌溉制度2）沈陽西部的慢速滲濾土地處理污水場 促進(jìn)土地干濕交潛，增加土地透氣性，提高有機(jī)物的好氧分解能力和去除效果（2）快速滲濾土地處理與利用系統(tǒng) 利用“土壤一水一微生物”系統(tǒng)進(jìn)行自然凈化污水，可代替廢水深度二級處理1 ）特點(diǎn) 基建設(shè)資少，運(yùn)轉(zhuǎn)費(fèi)用和能耗低 處理效率高、運(yùn)行管理簡便、營養(yǎng)鹽良性循環(huán)（二）舉例2、主要類型及應(yīng)用（2）快速滲濾土地處理與

51、利用系統(tǒng) CODCr ：400800mg/L2）適宜處理的廢水特征 BOD5 ： 200400 mg/L SS ： 250350 mg/L3) 土質(zhì)要求 通透性能強(qiáng)、活性高，水力負(fù)荷大 可采用砂、草炭及耕作土人工配置成濾料，制成人工濾床 由預(yù)處理池、滲濾池、集排水系統(tǒng)、貯存塘等部分組成4) 北京昌平快速滲濾系統(tǒng) 預(yù)處理采用一級(國外二級) ，排水系統(tǒng)設(shè)于滲濾池底部，出水輸送到貯存塘, 可用于養(yǎng)魚、養(yǎng)鴨 防滲處理：砂層下面有厚約l 2m 的粘土層，粘土層上設(shè)置集水系統(tǒng)探 水力負(fù)荷：0.138m3/ (m2.d)干濕周期：5 d/ 10 d (SS 60 mg/ L )連續(xù)運(yùn)行時(shí)間：150 dCODCr、BOD5 和 SS的去除率： 91.9%、95.3%、98 %; NH + N、NO N、T P 的去除率：85. 6%、54、69% 運(yùn)行 15 個(gè)月處理效果： 上述水質(zhì)指標(biāo)經(jīng)處理后分別達(dá)到 38.8、 5