生物能源的優(yōu)缺點(diǎn)精選(九篇)

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第1篇：生物能源的優(yōu)缺點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：剩余污泥；減量；處理技術(shù)

中圖分類號(hào)：X703文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：16749944（2016）18003403

1引言

活性污泥法因其工藝結(jié)構(gòu)簡單、抗沖擊能力強(qiáng)、處理效果好而成為污水處理領(lǐng)域應(yīng)用最廣泛、最成熟的技術(shù)。目前全世界90%以上的污水處理廠均采用該處理工藝，但大量剩余污泥的產(chǎn)生卻嚴(yán)重制約了該工藝的持續(xù)發(fā)展應(yīng)用＼[1～3＼]。據(jù)調(diào)查，城市污水處理廠運(yùn)行費(fèi)用組成中，污泥處理費(fèi)用一般占其運(yùn)行總費(fèi)用的25%～40%，有的高達(dá)60%[4]，而據(jù)資料顯示，2015年全年污泥產(chǎn)量近3359萬t（含水率為80%）[5]，如此之大的產(chǎn)量及如此之高的處理費(fèi)用，勢必會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不利影響，對(duì)經(jīng)濟(jì)產(chǎn)生巨大壓力。早在1996年，德國就以立法的形式首先提出了廢物減量化、資源化和無害化的優(yōu)先順序[6]。如何實(shí)現(xiàn)污泥減量化便成為今后污水處理行業(yè)可持續(xù)發(fā)展首先需要解決的問題。

污泥減量化技術(shù)是指在保證整個(gè)污水處理效果的前提下，采用適當(dāng)?shù)奈锢?、化學(xué)、生物技術(shù)，使處理相同量污水的同時(shí)生物處理系統(tǒng)中污泥的產(chǎn)量減少而出水水質(zhì)不受影響的技術(shù)，從而實(shí)現(xiàn)從源頭上降低污泥的產(chǎn)量，減少污泥的外排[7]。

目前污泥減量化技術(shù)研究主要集中在物理、化學(xué)、生物三方面。其中物理技術(shù)主要包括超聲波處理、臭氧氧化、熱水解等；化學(xué)技術(shù)主要包括過氧乙酸（PAA）氧化、化學(xué)解偶聯(lián)、Fenton氧化等；生物技術(shù)主要包括投加微生物制劑、強(qiáng)化微型動(dòng)物捕食作用等。

2污泥減量化技術(shù)

2.1物理技術(shù)

2.1.1超聲波技術(shù)

超聲波是物理介質(zhì)中的一種彈性機(jī)械波，頻率一般為20～106 kHz。其減量原理是，當(dāng)一定強(qiáng)度的超聲波作用于某一液體時(shí)，液體會(huì)發(fā)生一系列理化反應(yīng)，而超聲波在中低頻率范圍內(nèi)會(huì)產(chǎn)生交替的壓縮和擴(kuò)張作用從而產(chǎn)生“空穴”作用[8]，形成較為極端的理化和力學(xué)條件，產(chǎn)生局部的高溫、高壓，再加之機(jī)械剪切力的作用，壓碎細(xì)胞壁擊破細(xì)胞膜，使胞內(nèi)基質(zhì)得到釋放，微生物細(xì)胞得到進(jìn)一步溶解，從而實(shí)現(xiàn)污泥減量。

超聲波處理污泥因其高效、清潔、安全等優(yōu)點(diǎn)而被廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室污泥減量研究，并且已取得了較好的研究效果，但又因其處理量小、能耗高等缺點(diǎn)使得難以規(guī)?；瘧?yīng)用于大型生產(chǎn)運(yùn)行中。綜合考慮其優(yōu)缺點(diǎn)，超聲波處理污泥適用于污水水質(zhì)較單一且污泥產(chǎn)量較少的小型污水處理站。

2.1.2臭氧氧化

臭氧具有極強(qiáng)的氧化性，能氧化細(xì)胞膜和細(xì)胞壁，進(jìn)一步破壞胞內(nèi)大分子蛋白質(zhì)、多糖和核酸，使細(xì)胞被氧化分解成H2O和CO2等較穩(wěn)定的無機(jī)物質(zhì)。臭氧氧化處理污泥的原理就是將臭氧發(fā)生器產(chǎn)生的臭氧通入容器中與剩余污泥充分結(jié)合，利用臭氧的強(qiáng)氧化性氧化分解微生物細(xì)胞，使胞內(nèi)物質(zhì)由污泥相進(jìn)入水相，從而使微生物細(xì)胞分解、死亡，達(dá)到污泥減量的目的。

臭氧氧化處理污泥能提高系統(tǒng)的反硝化能力，改善污泥的沉降性能，但存在處理成本高，出水N、P含量高等問題[9]。臭氧氧化技術(shù)適用于源水可生化性較差的小型工業(yè)廢水處理站。

2.1.3熱水解

熱水解技術(shù)是污泥經(jīng)高壓蒸汽（溫度約為180 ℃，壓力約為1 MPa）預(yù)處理，溶解污泥中的膠體物質(zhì)，破碎細(xì)胞物質(zhì)，水解大分子物質(zhì)，從而達(dá)到污泥減量的目的。該技術(shù)處理后剩余的高壓蒸汽被回用與新污泥混勻加熱，從而實(shí)現(xiàn)熱回收，降低能耗[10]。

熱水解技術(shù)處理污泥因其能夠溶解部分固態(tài)有機(jī)質(zhì)，能將大分子蛋白質(zhì)和多糖水解成易分解的小分子物質(zhì)，還能殺滅大部分細(xì)菌、病毒和寄生蟲卵以及能耗低、處理效率高、無二次污染等優(yōu)勢而被廣泛推廣。該技術(shù)不僅適用于中小型污水處理廠，還適應(yīng)于大型污水處理廠的新建及改擴(kuò)建。

2.2化學(xué)技術(shù)

2.2.1過氧乙酸（PAA）氧化

過氧乙酸（PAA） 作為一種理想的微生物氧化劑，對(duì)微生物具有和臭氧相似的強(qiáng)氧化性[11]，將其與污泥混合，使污泥微生物細(xì)胞膜、細(xì)胞壁迅速破壞，胞內(nèi)物質(zhì)由污泥相進(jìn)入水相，胞外聚合物（EPS）水解成為小分子可溶性的物質(zhì)[12]。

過氧乙酸相對(duì)臭氧而言，價(jià)格低廉，反應(yīng)產(chǎn)物醋酸無毒且具有較強(qiáng)的親和性，能夠迅速殺滅污泥中的病毒、細(xì)菌、真菌及芽孢。但過氧乙酸具有較強(qiáng)的腐蝕性，對(duì)設(shè)備防腐性能要求較高，同時(shí)過氧乙酸很不穩(wěn)定，在室溫下可分解放出氧氣，遇高溫或明火會(huì)發(fā)生自燃、燃燒或爆炸。以上缺點(diǎn)使得過氧乙酸氧化處理污泥在現(xiàn)有技術(shù)條件下應(yīng)用于工程實(shí)踐還有相當(dāng)大的困難。

2.2.2化學(xué)解偶聯(lián)

化學(xué)解偶聯(lián)就是在生化處理過程中通過人為的添加化學(xué)解偶聯(lián)劑使微生物的分解代謝和合成代謝被解偶聯(lián)，解偶聯(lián)劑的加入將抑制微生物氧化磷酸化過程，從而抑制微生物的合成，進(jìn)而使得分解代謝速率遠(yuǎn)大于合成速率，過剩的能量則以熱能形式散發(fā)到環(huán)境中，表現(xiàn)出來的就是污泥產(chǎn)量減少。常用的化學(xué)解偶聯(lián)劑有2，4-二硝基苯酚（DNP）、3，3’，4’，5-四氯水楊酰苯胺（TCS）、羰基-氰-對(duì)三氟甲氧基苯肼（FCCP）等[13]。

解偶聯(lián)劑的投加因操作簡單、成本低廉（無需外加設(shè)備、解偶聯(lián)劑價(jià)格便宜）、減量效果好而被廣泛應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室小試研究及中試。但其減量機(jī)理不明晰；對(duì)底物的去除效果存在下降的風(fēng)險(xiǎn)；系統(tǒng)需氧量增加從而增加能耗成本；解偶聯(lián)劑的加入使得污泥性狀發(fā)生改變；大部分解偶聯(lián)劑都難降解且有毒，對(duì)環(huán)境造成二次污染。充分考慮到以上缺點(diǎn)，下一步的工作重點(diǎn)將是化學(xué)解偶聯(lián)劑的污泥減量作用機(jī)理的研究，低毒或無毒且不影響污染物去除率的新型環(huán)境友好型解偶聯(lián)劑的研發(fā)等。

2.2.3Fenton氧化

Fenton氧化反應(yīng)主要是由Fe2+催化分解H2O2，生成強(qiáng)氧化性的羥基自由基（?OH），并利用其攻擊和破壞有機(jī)污染物，反應(yīng)機(jī)理如下：

Fe2++H2O2Fe3++?OH+OH- （1）

Fe2++?OHFe3++OH- （2）

Fe2++HO2?Fe3++HO-2 （3）

Fe3++HO2Fe2++H++O2 （4）

H2O2+?OHH2O+HO2? （5）

其中，步驟（1）決定了整個(gè)反應(yīng)的速度，羥基自由基（?OH）通過步驟（2）與有機(jī)污染物反應(yīng)而被消耗，其反應(yīng)方程式如下：

RH+?OHR?+H2O （6）

R?+O2RO2? （7）

RO2?+?OH+O2…H2O+CO2 （8）

Fenton氧化處理污泥，能顯著改善污泥的穩(wěn)定性及脫水性能，對(duì)污泥中的有毒有害物質(zhì)能起到明顯的降解作用。但由于H2O2的使用、污泥酸性環(huán)境的調(diào)節(jié)以及大量的能源消耗抬高了其處理成本；H2O2參與反應(yīng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生氧氣，存在一定的安全隱患。綜合以上優(yōu)缺點(diǎn)，F(xiàn)enton氧化處理污泥應(yīng)用前景巨大，符合污泥處理減量化、資源化和無害化的要求，但需將其與其他處理方法聯(lián)用從而克服現(xiàn)有單獨(dú)Fenton氧化處理污泥存在的弊端。

李航，等：污泥減量化技術(shù)研究進(jìn)展及趨勢環(huán)境與安全

2.3生物技術(shù)

2.3.1投加微生物制劑

微生物制劑是由篩選出的光合細(xì)菌、乳酸菌、放線菌、酵母菌和真菌等10種不同類型，對(duì)污染物具有較強(qiáng)降解能力的特殊功能微生物菌群組成，通過單獨(dú)培養(yǎng)繁殖，再進(jìn)行共生培養(yǎng)繁殖，使相互之間形成和諧互生的關(guān)系，其活菌數(shù)含量在3×108～2.8×109個(gè)/mL[17]。該技術(shù)就是在好氧前端通過人為的投加MCPC，從而達(dá)到：①擴(kuò)大系統(tǒng)中能有效降解污染物的微生物菌群，并使之成為優(yōu)勢菌種，進(jìn)一步強(qiáng)化其降解能力。②延長泥齡，增加微生物數(shù)量。微生物制劑的加入，由于污泥產(chǎn)量減少，為了維持系統(tǒng)污泥濃度，使得污泥外排量減少，從而增加了系統(tǒng)的有效微生物數(shù)量，并相應(yīng)的延長了污泥齡，污泥齡的延長有利于微生物通過內(nèi)源呼吸消耗掉更多的有機(jī)物，有機(jī)物數(shù)量的減少又使得微生物合成量減少，從而形成一個(gè)良性循環(huán)，達(dá)到污泥進(jìn)一步減量的目的。③強(qiáng)化酶促反應(yīng)。MCPC中微生物能分泌出大量的水解酶，這些酶能將污水中的大分子有機(jī)物及死亡的微生物殘?bào)w分解成小分子有機(jī)物而被微生物所利用，從而達(dá)到污泥減量的目的。由于這些酶僅僅針對(duì)大分子有機(jī)物及死亡的微生物殘?bào)w進(jìn)行分解，不會(huì)對(duì)活的微生物細(xì)胞產(chǎn)生影響，所以投加微生物制劑不會(huì)對(duì)出水水質(zhì)產(chǎn)生實(shí)質(zhì)性影響，相反，還能達(dá)到改善出水水質(zhì)的目的。

微生物制劑的使用能有效降低污泥產(chǎn)量，明顯改善出水水質(zhì)，對(duì)現(xiàn)有的處理工藝、運(yùn)行模式不會(huì)產(chǎn)生任何影響，只需在現(xiàn)有處理單元的合適位置投加微生物制劑即可。該技術(shù)普遍適用于活性污泥法工藝的污水處理廠。但減量機(jī)理有待進(jìn)一步研究，在此基礎(chǔ)上應(yīng)進(jìn)一步開發(fā)更加穩(wěn)定、高效、價(jià)廉的多功能微生物制劑。

2.3.2強(qiáng)化微型動(dòng)物捕食作用

根據(jù)生態(tài)學(xué)理論，物質(zhì)和能量在食物鏈中的傳遞因自身呼吸消耗、分解者利用及下一營養(yǎng)級(jí)所同化而逐級(jí)遞減，且平均效率大約為10%～20%，也就是說，在食物鏈中，營養(yǎng)級(jí)越高，食物鏈越長，能量損失越多，用于合成污泥相微生物的能量越少，則污泥產(chǎn)量就會(huì)越低。利用微型動(dòng)物捕食作用實(shí)現(xiàn)污泥減量的原理就是向活性污泥系統(tǒng)中接種高級(jí)別微型動(dòng)物，相應(yīng)地延長食物鏈，從而使用于微生物合成代謝所需能量的可利用率大大降低，實(shí)現(xiàn)污泥減量。

利用微型動(dòng)物捕食作用，污泥減量效果明顯，不會(huì)對(duì)環(huán)境造成二次污染，但微型動(dòng)物的投加會(huì)導(dǎo)致出水N、P濃度增加，存在出水水質(zhì)超標(biāo)的隱患[18]。

3結(jié)語

在綜合考慮上述方法技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上，筆者認(rèn)為，下一步污泥減量化技術(shù)的研究重點(diǎn)將從以下幾個(gè)方面展開。

（1）深入研究污泥減量機(jī)理?，F(xiàn)有的技術(shù)研究大都停留在減量效果上，僅僅從已有的普遍規(guī)律出發(fā)推導(dǎo)其可行性，而缺乏對(duì)機(jī)理的深入細(xì)致探究，導(dǎo)致對(duì)減量規(guī)律的把握不夠準(zhǔn)確，在技術(shù)的運(yùn)用上缺乏相關(guān)的模型支撐，嚴(yán)重阻礙了技術(shù)的工業(yè)化推廣。為此，應(yīng)綜合利用各種規(guī)律、模型、檢測手段重點(diǎn)對(duì)污泥相微生物的生成、增殖、消亡、轉(zhuǎn)化等階段的反應(yīng)機(jī)理進(jìn)行深入研究，從而為減量規(guī)律的探索提供保證。

（2）開展技術(shù)組合?，F(xiàn)有的污泥減量化技術(shù)都或多或少的存在某方面的缺陷，為了盡可能的發(fā)揮它們的優(yōu)勢，最大程度地弱化它們的不足，開展兩項(xiàng)或兩項(xiàng)以上的技術(shù)組合應(yīng)用，這將成為今后污泥減量化技術(shù)的發(fā)展趨勢。

（3） 開發(fā)新工藝。新工藝的開發(fā)包括兩個(gè)方面：一是新的污水處理工藝，該工藝采用非傳統(tǒng)的活性污泥法，通過納慮、超濾、膜技術(shù)等手段，從源頭上減少或杜絕污泥的產(chǎn)生。二是新的減量工藝，現(xiàn)有減量技術(shù)大都停留在實(shí)驗(yàn)室研究階段，少部分應(yīng)用于工程實(shí)踐中卻因?yàn)槎苇h(huán)境污染、資金投入巨大、技術(shù)自身缺陷致使應(yīng)用推廣受限。新的減量工藝應(yīng)在充分掌握現(xiàn)有技術(shù)優(yōu)缺點(diǎn)及其減量規(guī)律的基礎(chǔ)上，重點(diǎn)開發(fā)低成本、高效率、易推廣的新型污泥減量技術(shù)。

2016年9月綠色科技第18期

參考文獻(xiàn)：

[1]Andrews J P， Asaadi M， Clarke B， et al. Potentially toxic element release by fenton oxidation of sewage sludge[J].Water Science Technology，2006，54（5）：197～205.

第2篇：生物能源的優(yōu)缺點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞： 初中化學(xué) 課標(biāo)新教材 新課程改革

一、新教材模塊與目標(biāo)的更新。

新教材內(nèi)容豐富，形式靈活新穎，設(shè)置了“實(shí)驗(yàn)與探究”、“問題與討論”、“調(diào)查與研究”、“家庭與實(shí)驗(yàn)”、拓展性課題等相關(guān)資料。通過諸多角度的呈現(xiàn)，使學(xué)生能夠理解化學(xué)對(duì)社會(huì)發(fā)展的作用，并從化學(xué)的角度認(rèn)識(shí)能源、環(huán)境、技術(shù)、生活、社會(huì)等問題。懂得運(yùn)用化學(xué)方法預(yù)防并治理環(huán)境污染，并在面臨與化學(xué)相關(guān)的社會(huì)問題時(shí)，能夠做出科學(xué)、理智的決策。以前的教學(xué)大綱重點(diǎn)強(qiáng)調(diào)對(duì)學(xué)生基礎(chǔ)知識(shí)和基本技能及世界觀和人生觀的培養(yǎng)。教材知識(shí)體系完整、系統(tǒng)性強(qiáng)，便于學(xué)生從結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、存在、制法、用途等方面學(xué)習(xí)和研究該物質(zhì)，卻不利于學(xué)生研究問題能力的提高。也就是說，舊教材的編寫只突出了三維目標(biāo)中的知識(shí)與技能、情感與價(jià)值觀，而忽視了過程與方法的培養(yǎng)，而新教材的結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)，從根本上克服了這一弊病，使學(xué)生能夠?qū)⒅R(shí)內(nèi)化為能力。

二、充分突出過程與方法。

新教材大篇幅設(shè)置了“活動(dòng)與探究”欄目。幾乎所有化學(xué)原理都要求學(xué)生通過實(shí)驗(yàn)操作得出結(jié)論，從而形成了以學(xué)生主動(dòng)參與、師生雙向互動(dòng)、探究創(chuàng)新為主的教學(xué)模式。它打破了傳統(tǒng)的授受式教學(xué)，使學(xué)生從被動(dòng)地理解、記憶轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)知識(shí)進(jìn)行主動(dòng)構(gòu)建。它尊重不同的知識(shí)水平和個(gè)性差異，允許學(xué)生在知識(shí)形成和獲取過程中對(duì)某個(gè)問題有不同的假設(shè)和推論，讓他們相互討論、爭辯、交流，共同解決問題。化學(xué)是一門以實(shí)驗(yàn)為基礎(chǔ)的學(xué)科，實(shí)驗(yàn)最關(guān)鍵的就是實(shí)驗(yàn)的正確操作和對(duì)實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象的描述。因此，新教材在一開始就設(shè)置了“對(duì)蠟燭及其燃燒的探究”實(shí)驗(yàn)，讓學(xué)生親自動(dòng)手操作，對(duì)蠟燭從顏色、狀態(tài)、氣味、硬度及燃著時(shí)及熄滅后出現(xiàn)的現(xiàn)象進(jìn)行了觀察和描述，允許學(xué)生對(duì)自己不懂或難以解決的現(xiàn)象討論、質(zhì)疑。新教材還通過開放的化學(xué)實(shí)驗(yàn)實(shí)現(xiàn)“過程與方法”的教育。例如，在活動(dòng)與探究“實(shí)驗(yàn)室里制CO2的研究與實(shí)踐”中，教材讓學(xué)生通過確定氣體發(fā)生裝置和收集裝置所應(yīng)考慮的因素，結(jié)合CO2的制取原理及性質(zhì)設(shè)計(jì)制取CO2裝置，并與同學(xué)討論交流，分析各自設(shè)計(jì)的裝置的優(yōu)缺點(diǎn)。教材再給出十多種可供設(shè)計(jì)制取CO2裝置的儀器讓學(xué)生選擇使用，還可另選擇或自制儀器，還可以利用代用品。最后通過討論，選擇一套最佳裝置制取CO2。這種主張學(xué)生自主設(shè)計(jì)，獨(dú)立思考開放的化學(xué)實(shí)驗(yàn)教學(xué)模式極大地調(diào)動(dòng)了學(xué)生的學(xué)習(xí)積極性，很好地培養(yǎng)了學(xué)生的創(chuàng)造能力。

三、善于創(chuàng)設(shè)學(xué)習(xí)情境。

恰當(dāng)?shù)那榫硠?chuàng)設(shè)會(huì)使學(xué)生瞬間進(jìn)入高效學(xué)習(xí)狀態(tài)，新教材大幅采用圖片展示，事件描述、實(shí)驗(yàn)引入，化學(xué)史實(shí)及日常生活中的化學(xué)現(xiàn)象和化學(xué)科技的應(yīng)用等形式創(chuàng)造積極主動(dòng)的學(xué)習(xí)氛圍，例如，在序言一開始就連續(xù)提出幾個(gè)生活中最常見的幾個(gè)化學(xué)問題：“怎樣才能使天空變得更藍(lán)？河水變得更清澈？物品變得更豐富？如何發(fā)明新的藥物？”根據(jù)中學(xué)生的心理和年齡特點(diǎn)，投其所好提出他們或許想要一件用特殊材料制成的衣服?？梢哉{(diào)節(jié)溫度，穿上它，冬暖夏涼，……如此一來把學(xué)生興趣全都激發(fā)了，激發(fā)了學(xué)生熱愛化學(xué)并渴望了解化學(xué)的情感，并關(guān)注與化學(xué)有關(guān)的社會(huì)問題。讓學(xué)生在無限遐想和美好憧憬中不知不覺走進(jìn)了化學(xué)世界，從而輕松實(shí)現(xiàn)了序言的教學(xué)目標(biāo)。

四、滲透情感態(tài)度及價(jià)值觀。

新教材時(shí)時(shí)處處滲透情感態(tài)度與價(jià)值觀教育，教材中加入化學(xué)發(fā)展史、化學(xué)家事跡、地理環(huán)境等文化類資料，使得化學(xué)知識(shí)不再是單一的、枯燥的、孤立的，而是一個(gè)活生生的豐富生命體，有利于學(xué)生從多角度理解，構(gòu)建化學(xué)知識(shí)網(wǎng)。如在序言部分用圖片展示了“越王勾踐青銅劍”、“唐代蠟染屏風(fēng)”、東漢“釀酒”畫像磚拓片等。展示了我國悠久的化學(xué)發(fā)展史，激發(fā)了學(xué)生對(duì)中華五千年文明的自豪感。在生活中常見的“鹽”這一課題中，資料顯示了我國制堿工業(yè)的先驅(qū)――侯德榜先生成功研發(fā)侯氏制堿法的事跡，使學(xué)生懂得將自己的前途和祖國的命運(yùn)有機(jī)結(jié)合起來。同時(shí)，可以抵制“金錢至上”的不良社會(huì)風(fēng)氣在青少年中的滋生蔓延，幫助他們樹立正確的人生觀和價(jià)值觀。新教材的這一舉措避免了過去理工科重智育而輕德育的誤區(qū)，使培養(yǎng)出的人才能夠德才兼?zhèn)洹?/p>

五、以“綠色化學(xué)”理念為教育宗旨，樹立對(duì)環(huán)境友好的可持續(xù)發(fā)展觀，構(gòu)建可持續(xù)發(fā)展的和諧社會(huì)。

第3篇：生物能源的優(yōu)缺點(diǎn)范文

關(guān)鍵詞：景觀功能;機(jī)制;表現(xiàn)形式;景觀空間格局

Abstract: through analyzing the landscape function of the topics discussed, introduction of the landscape function, through the landscape function of the basic mechanisms (including basic viewpoint, three forces, four kinds of function flow, five common medium ) understanding, description of landscape function to media movement pattern as its manifestations, and analyzed the landscape function and landscape spatial pattern of the relationship between.

Key words: landscape function; mechanism; forms; landscape spatial pattern

中圖分類號(hào)：K928.73 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：2095-2104（2012）

1景觀功能

景觀功能是指景觀系統(tǒng)對(duì)各種生態(tài)客體（物質(zhì)、質(zhì)量、信息、物種）時(shí)空過程的綜合調(diào)控過程，具體表現(xiàn)為景觀中的各種生態(tài)客體流。

景觀是有不同景觀要素組成的鑲嵌體，這是景觀生態(tài)學(xué)的一個(gè)核心思想。各種景觀要素之間不但都是景觀（作為整體）的一部分，并且它們之間起著相互作用、相互聯(lián)系、相互依存的關(guān)系；將一個(gè)斑塊與它周圍的其它斑塊或要素聯(lián)系起來，理解一個(gè)立地的性質(zhì)要與它周圍發(fā)生的一切聯(lián)系起來這是景觀生態(tài)學(xué)的另一個(gè)核心思想。空間不同的事物在功能上產(chǎn)生聯(lián)系。是一個(gè)普遍規(guī)律。例如，鼠類筑洞穴，除了要選擇溫暖向陽、土壤疏松的地點(diǎn)之外，還要考慮附近要有食物來源和飲水來源，同時(shí)更重要的是要遠(yuǎn)離柳樹、赤楊樹叢和亂石堆，因?yàn)檫@些地方常有貓頭鷹和蛇這些天地的出現(xiàn)；工程師在選擇建廠地址時(shí)，要考慮原料產(chǎn)地、產(chǎn)品輸出的外界環(huán)境，而絕不能僅限于廠址本身是否適于蓋廠房。所以，不論是動(dòng)物、植物還是人，都知道認(rèn)識(shí)周圍的環(huán)境甚至比認(rèn)識(shí)當(dāng)?shù)亓⒌馗匾?/p>

以城市中植物景觀功能為例來說明景觀的功能，車生泉等將城市綠地功能歸納為：組織城市空間、生態(tài)（改善環(huán)境、生物多樣性保護(hù)）、游憩休閑、文化（歷史）、教育、社會(huì)、城市保護(hù)和減災(zāi)等七類；孫冰等認(rèn)為，城市森林的功能包括建筑、美學(xué)、游憩當(dāng)面的作用，創(chuàng)造和改善野生動(dòng)物的棲息環(huán)境，緩和溫室效應(yīng)，改善城市小氣候、節(jié)約能源以及平衡城市生態(tài)系統(tǒng)的二氧化碳、凈化空氣廢水的功能；卓麗環(huán)等將園林樹木的功能歸納為保護(hù)環(huán)境、改善環(huán)境、美化環(huán)境和生產(chǎn)功能等。

2景觀功能的機(jī)制

2.1景觀要素間的流的兩個(gè)基本觀點(diǎn)

景觀功能指景觀作為生物生存環(huán)境，提供生物生存所需的物質(zhì)、能量、空間需要的能力，景觀功能通過物質(zhì)循環(huán)與能量流動(dòng)以及動(dòng)植物運(yùn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)。這就是說，景觀功能與過程是緊密聯(lián)系不可分割的一體。毗鄰生態(tài)系統(tǒng)間動(dòng)物、植物、生物量、水和礦質(zhì)養(yǎng)分的流動(dòng)是景觀功能的主要部分，各種形式的流（物流、能流、物種流、人口流、信息流）是景觀生態(tài)過程的具體體現(xiàn)。

與流相關(guān)的景觀概念有“邊界（boundary）”。景觀的邊界起著半透膜的作用，能夠?qū)M(jìn)入和離開景觀要素的流進(jìn)行過濾，如林緣的風(fēng)速明顯降低，邊界兩側(cè)的景觀有明顯的差異等。景觀邊緣的半透膜作用，就是景觀的邊界功能，即是邊緣部分對(duì)相鄰要素間流（包括吹風(fēng)、吹雪、動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)）的影響。

“成熟度”是與流相關(guān)的另一個(gè)概念，這就形成了源（source）和匯（sink）。不同景觀的成熟度不同直接影響著使彼此成為某些物質(zhì)流的源或匯，如一片成熟的林地往往會(huì)成為周圍空地和未成熟林的源，提供種源；相對(duì)于營養(yǎng)物質(zhì)的流動(dòng)，幼年植物之源區(qū)，而成熟的植物則成為匯區(qū)。

2.2景觀功能的三種動(dòng)力

在景觀水平上有三種機(jī)制驅(qū)動(dòng)各種生態(tài)功能流的發(fā)生，即擴(kuò)散機(jī)制、物質(zhì)流機(jī)制、運(yùn)動(dòng)機(jī)制。

2.2.1擴(kuò)散機(jī)制

狹義上的擴(kuò)散是指溶解物或擴(kuò)散物質(zhì)從高濃度區(qū)向低濃度區(qū)的運(yùn)動(dòng)，物質(zhì)通過自身的布朗運(yùn)動(dòng)作不規(guī)則的運(yùn)動(dòng)。擴(kuò)散的結(jié)果是使得物質(zhì)在空間分布上越來越均勻，擴(kuò)散的速度顯然與景觀中不同種類物質(zhì)和濃度密切相關(guān)。廣義地講，物體在景觀中的隨機(jī)運(yùn)動(dòng)可稱為擴(kuò)散．如植物種在景觀中的傳播基本上是一個(gè)隨機(jī)過程。

擴(kuò)散具有普遍性。由于均質(zhì)系統(tǒng)不存在擴(kuò)散，所以擴(kuò)散顯然與異質(zhì)性相聯(lián)系。在三種動(dòng)力中，擴(kuò)散的作用是有限的，在較大的空間尺度上，單靠擴(kuò)散很難達(dá)到預(yù)期的效果。

2.2.2質(zhì)量流機(jī)制

物質(zhì)流指的是景現(xiàn)中物質(zhì)沿能量梯度從一處向另一處的運(yùn)動(dòng)，風(fēng)、水流、土壤流是典型的物質(zhì)流。物質(zhì)流相對(duì)于擴(kuò)散具有方向性，而且基本上是可預(yù)測的。例如，地表水和地下水的流動(dòng)就與重力有關(guān)，由高處流向低洼處；空氣的流動(dòng)形成風(fēng)，它是地表因太陽輻射受熱不均勻而形成的氣壓差引起的。

2.2.3運(yùn)動(dòng)機(jī)制

運(yùn)動(dòng)是指物體能消耗自身能量從一處到另一處的移動(dòng)。動(dòng)物和人的運(yùn)動(dòng)是明顯的例子。廣義來說，使用汽車、火車和飛機(jī)這些交通工具達(dá)到的移動(dòng)也屬于這個(gè)范疇之內(nèi)。

對(duì)以上三種運(yùn)動(dòng)方式進(jìn)行橫向比較，擴(kuò)散與異質(zhì)性相聯(lián)系，尤其適合于研究異質(zhì)景觀間的相互聯(lián)系；擴(kuò)散與物質(zhì)流是一種低能耗過程，其發(fā)生的空間尺度可能不大，在小尺度范圍內(nèi)是一種很有效的動(dòng)力，但在大型景觀尺度下作用不是很明顯。在運(yùn)動(dòng)力作用下遷移的重要生態(tài)特征是物體在所抵達(dá)的景觀要素中呈高度聚集，而擴(kuò)散可在景觀中形成較少的聚集格局，物質(zhì)流居中，運(yùn)動(dòng)可在景觀中形成明顯的簇聚格局。

2.3景觀功能流的分類

2.3.1能量流。如熱能、生物能等

2.3.2物質(zhì)流。無機(jī)物、有機(jī)物等都屬于物質(zhì)流的范疇，其中，無機(jī)流又包括水流、養(yǎng)分流和空氣流。

2.3.3物種流。如各類型的動(dòng)植物和遺傳基因等。

2.3.4文化流。景觀給人們的精神文化交流和美的欣賞。

2.4景觀功能的流的主要五種媒介物

2.4.1氣流

在景觀中，氣流由風(fēng)產(chǎn)成，風(fēng)是一種有較大傳播距離的傳輸機(jī)制，借助風(fēng)力進(jìn)行傳輸?shù)纳鷳B(tài)流有很多，包括熱能、水分、塵埃、氣溶膠、污染物、雪、聲音、種子、抱子及許多小昆蟲和蜘蛛等。這類生態(tài)流經(jīng)常發(fā)生在整個(gè)景觀的所有要素之間，并成為景觀總體特征的一部分。

2.4.2水

地表水和地下水是景觀中水流動(dòng)的主要兩種形式、即地表徑流與地下徑流。主要利用水作為媒介進(jìn)行傳播的生態(tài)流包括礦質(zhì)養(yǎng)分、植物的種子、昆蟲、污泥、肥料、有毒物質(zhì)等。由于水的運(yùn)動(dòng)以重力為主、嚴(yán)格受地形條件的支配，若沒人的刻意調(diào)節(jié)．其產(chǎn)生的景觀異質(zhì)性基本都是受地形條件影響的結(jié)果。

2.4.3飛翔動(dòng)物

飛行動(dòng)物（鳥類、昆蟲等）通過羽毛、腸道中還未來得及消化的植物繁殖體等機(jī)制傳輸種子，孢子甚至肥料。

2.4.4地面動(dòng)物

地面動(dòng)物的存在對(duì)植物種子的傳播種于有重要意義。畢竟很難想像，離開這些動(dòng)物的搬運(yùn)，靠重力傳播的植物種類是如何實(shí)現(xiàn)向山上擴(kuò)散。

2.4.5人

人類的活動(dòng)范圍是相當(dāng)大的，不僅靠直接接觸而沾附或因吃食而從糞便中排出，還可以在策劃中通過廊道、容器、各種運(yùn)輸工具實(shí)現(xiàn)對(duì)景觀中生物及其他物質(zhì)的傳播。

將上述五種媒介物橫向展開，可以看出它們之間的優(yōu)缺點(diǎn)。風(fēng)力傳播主要以地形、下墊面的性質(zhì)為其重要因素，如粗糙度等對(duì)近地表風(fēng)速的影響可能成為風(fēng)媒生態(tài)流異質(zhì)性形成的重要機(jī)制。水力傳播發(fā)生的范圍一般沒有風(fēng)力傳播大，其對(duì)景觀結(jié)構(gòu)的影響往往是局部的。飛行動(dòng)物在景現(xiàn)中的運(yùn)動(dòng)不像風(fēng)、水有強(qiáng)烈的規(guī)律性和局限性(如盛行風(fēng)向、地形控制等)，具有較大的隨機(jī)性，在景觀中的作用一般非常重要。但在景觀中，飛行動(dòng)物與地面動(dòng)物的活動(dòng)范圍顯然沒人類活動(dòng)的范圍大，但是生態(tài)入侵種基本上首先是由人類充當(dāng)傳播者的。

當(dāng)然除了上述的五種媒介物之外，地貌過程等也可引起物質(zhì)的移動(dòng)，如崩塌、滑坡、土屑蠕動(dòng)、融凍土溜等。地貌過程在局部地區(qū)，當(dāng)它們發(fā)生時(shí)，顯然有非常大的意義，但從發(fā)生的普遍性來說，顯然是不如上述五種媒介物。所以不是流產(chǎn)生的主要的媒介物。

3景觀功能的表現(xiàn)

在前面講到的景觀功能都是通過一定的媒體發(fā)生作用的，因此景觀功能的表現(xiàn)也常常以其媒體的運(yùn)動(dòng)格局來表現(xiàn)。

3.1氣流

在空中流動(dòng)的氣流包括風(fēng)、有害氣體、有害固體顆粒的流動(dòng)以及動(dòng)物（昆蟲）的運(yùn)動(dòng)。以氣流為媒體表現(xiàn)的景觀功能的大小與氣流的強(qiáng)度、方向、氣象因素、地形因素和植被因素等有著密切的關(guān)系。

風(fēng)的格局主要分為層流和湍流兩種方式。層流：運(yùn)動(dòng)著的風(fēng)呈水平狀態(tài)，一層在另一層之上（最接近地表的一層稱為邊界層）。湍流：氣流運(yùn)動(dòng)不規(guī)整，或上或下地流動(dòng)。

3.2水流

水流即可以沿地面，也可以在地下發(fā)生，它常與土壤以及很多物質(zhì)的流動(dòng)密切相關(guān)。水是很活動(dòng)的物質(zhì)，它在陸地與海洋之間進(jìn)行循環(huán)，同時(shí)還包含著水和氣流的轉(zhuǎn)化。它參與整個(gè)地質(zhì)大循環(huán)，同時(shí)在生物小循環(huán)中扮演著重要的角色。

3.3動(dòng)植物的運(yùn)動(dòng)

動(dòng)植物的運(yùn)動(dòng)顯然有別于空氣流河水流，前者是生命現(xiàn)象，后者是物理現(xiàn)象。

3.3.1動(dòng)植物的運(yùn)動(dòng)格局

不論是動(dòng)物還是植物，都存在著以下兩種運(yùn)動(dòng)格局：

連續(xù)運(yùn)動(dòng)：即某一客體在兩點(diǎn)之間運(yùn)動(dòng)時(shí)，速度不降為零，盡管運(yùn)動(dòng)速度有時(shí)快、有時(shí)慢。連續(xù)穿越景觀的動(dòng)物對(duì)景觀的影響作用較小。

斷續(xù)運(yùn)動(dòng)：有時(shí)也叫間歇運(yùn)動(dòng)。即以客體在兩點(diǎn)之間運(yùn)動(dòng)時(shí)，要停留一次或幾次。斷續(xù)運(yùn)動(dòng)的重要所用在于所疏散的物體與在停留出的物體間經(jīng)常有很重要的相互作用。如動(dòng)物停留啃食嫩草。

3.3.2動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)方式

從動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)范圍來看可分為：巢域內(nèi)活動(dòng)，巢域的大小形狀等隨時(shí)間（季節(jié)）的變化變化很大，有些動(dòng)物冬天巢域范圍縮小，但有些由于食物的缺乏會(huì)擴(kuò)大他們的巢域范圍；疏散活動(dòng)，指接近成年的個(gè)體從其出生地向新巢域擴(kuò)散的單向運(yùn)動(dòng)。這是物種擴(kuò)散的重要方式；遷徙活動(dòng)，動(dòng)物于不同季節(jié)在相隔地區(qū)間進(jìn)行的周期性活動(dòng)。遷徙活動(dòng)通?？缭綆讉€(gè)甚至多個(gè)不同的景觀。

3.3.3植物的運(yùn)動(dòng)方式

植物的運(yùn)動(dòng)是靠繁殖體的散布來實(shí)現(xiàn)的。

主要的媒介物有風(fēng)、水、動(dòng)物、重力、自身傳播。

風(fēng)播植物：槭樹、蒲公英。具有風(fēng)飄的繁殖體。

水播植物：柳樹。多是生活在水邊的植物。

動(dòng)物傳播植物：多是講漿果、肉質(zhì)果以及帶有可黏附的結(jié)構(gòu)的繁殖體。

重力傳播植物：堅(jiān)果類繁殖體的傳播。主要在有一定坡度的地方發(fā)生。

自傳播植物：如莢果爆裂開時(shí)，可將種子傳播到很遠(yuǎn)的地方?？康叵赂o傳播的植物也屬此類。

動(dòng)物和植物通常是以間歇方式沿著高度非隨機(jī)性的、由自然干擾和人類影響決定的路線穿越景觀。侵略性的非本地中可能會(huì)因干擾廊道和干擾斑塊的存在而加快擴(kuò)散速度，但不管是植物還是動(dòng)物的運(yùn)動(dòng)，景觀結(jié)構(gòu)都是關(guān)鍵的控制因素。

4景觀功能與景觀空間格局

不同的景觀格局影響流的大小、方向和傳輸距離。物種種群的運(yùn)動(dòng)或擴(kuò)散在很大程度上取決于種群首先到達(dá)的景觀部位，例如，首先在適宜的大生境斑塊上成功定居，以后擴(kuò)散的可能性就很大，但如果首先到達(dá)的是小的適宜斑塊，或者不適宜生境，那以后就沒有什么發(fā)展前途可言了。

流也會(huì)對(duì)所經(jīng)過的景觀產(chǎn)生影響。例如，蝗災(zāi)發(fā)生時(shí)，群蝗經(jīng)過的綠野景觀隊(duì)遭到嚴(yán)重破壞；在旱區(qū)，一次大的洪水可能會(huì)塑造一個(gè)全新的地貌格局。

從上面的例子可以知道，格局與景觀功能中的流的作用是密切相關(guān)的。所以，在園林景觀的建設(shè)過程中，要充分融入景觀生態(tài)學(xué)概念，初期規(guī)劃階段就要考慮其空間布局，使其在以后的發(fā)展中既有利于自身的發(fā)展，也有利于整個(gè)景觀功能的長期穩(wěn)定，形成持久而穩(wěn)定的植物景觀。

結(jié) 語：

景觀功能是指景現(xiàn)系統(tǒng)對(duì)各類生態(tài)客體時(shí)空過程的綜合調(diào)控過程，具體表現(xiàn)為景觀中的各種生態(tài)客體流。景觀功能通過一定的媒體發(fā)生作用的，因此景觀功能的表現(xiàn)也常常以其媒體的運(yùn)動(dòng)格局來表現(xiàn)，且景觀功能與景觀的生境結(jié)構(gòu)與組成有著密切的關(guān)系。根據(jù)景觀功能的相關(guān)理論，在園林景觀設(shè)計(jì)過程中充分考慮以上的生態(tài)學(xué)概念，不僅有利于提成整個(gè)園林景觀設(shè)計(jì)的科學(xué)性，同時(shí)也有利于園林景觀的發(fā)展，有利于園林景觀長期而穩(wěn)定的發(fā)展。

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