綠色化學的核心思想精選(九篇)

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第1篇：綠色化學的核心思想范文

一、化學學科思想的本質

化學學科思想是人們在認識化學的實踐活動中形成的一種思維方法和思想意識，是對化學的本質、特征與學科價值的基本認識，并非學科基礎知識、基本技能、基本品質和基本經驗的簡單疊加，而是一種注入主體精神的、處理問題的習慣或思維方式。

在化學實踐教學中，教師為學生揭示學科思想的本質，并讓學生通過自己的實踐活動，與已有的學科知識相結合，從中得到理解、啟迪，從而完善所學的知識，形成相應的知識結構，即對知識點的掌握得到進一步的升華。因此，學習和認識化學的指導思想，也是培養(yǎng)學生形成學科基本素養(yǎng)的核心。

培養(yǎng)化學學科思想的教學關系圖

二、化學學科思想的特性

（1）它是由具體的化學知識凝聚而成的，并不是單指概念上的化學知識，即該思想源于“雙基”，而高于“雙基”。

（2）它體現(xiàn)了化學的實質和作用。在學科思想的框圖下，許多化學內容都能得到合理的解釋，因此，該思想在解決實際問題中具有至關重要的指導意義。

（3）該思想對化學的發(fā)展和充實起到了不可缺少的指導作用，因此，它是一個動態(tài)的、實證的、科學的、發(fā)展的體系。

該思想為學生學習化學學科起到了非常重要的作用，具體表現(xiàn)在學習的方向、目標及途徑等方面?！盎瘜W學科思想”包括：整體性思想、聯(lián)系思想（結構和性質、微觀和宏觀、量變和質變、定性和定量、相互轉化、抽象和具體、統(tǒng)攝思想、發(fā)散思想、有序思維）、守恒思想、一般與特殊的思想、極限思想、動態(tài)平衡思想、構建模型的思想、驗證探究思想、綠色化學思想等。

三、教學實踐和啟示

化學學科思想離不開相應的基礎知識和基本方法，在化學知識的應用及實際問題的解決中它所起到的作用也是不言而喻的。從高中化學教學實踐來看，在教學中培養(yǎng)學生的化學學科思想可以從以下幾方面入手。

1.結合化學學科特點，建構化學學科思想基本體系

該思想方法是豐富多樣的，其中結構與性質的思想是化學學科的核心思想方法。在整個化學學習過程中，“結構決定性質、性質反映結構” 始終貫穿其中，反映在 “位置（周期表中的位置）與結構”、 “物質性質與用途”及“位置、結構與性質”等，及其相互之間的推定和未知物質的結構與性質推演中應用廣泛。以此為教學生長點，培養(yǎng)學生發(fā)現(xiàn)問題、思考問題并解決問題的方法和思路，并使之內化為學科思想，是形成化學學科思想體系的發(fā)端和關鍵。

2.結合科學探究方法，提升化學學科思想的深廣度

科學探究方法需要用思辨的視角多維度地看待問題，因此，要引導學生運用“量變與質變的辯證轉換”的思想方法，通過“量變與質變的轉化，量變是質變的必要準備，而質變是量變的必然結果”這一思想來理解物質世界及其反應轉化。上述思想在元素周期律（元素周期表）中得到最好的詮釋，是難得的教學契機。此外，以金屬與酸的反應為切入點，常規(guī)的思維就是以金屬活動性順序表為依據(jù)，比較活潑金屬與非氧化性酸反應的一般規(guī)律，在此基礎上，教師要有意識地引導學生運用發(fā)散思維，對比金屬活動性強弱以及強氧化性酸與非氧化性酸的區(qū)別，以及反應物濃度和物質的量的改變對反應結果的影響，讓學生辯證地看待金屬與酸的反應的規(guī)律。這樣的學習方式推而廣之，便會養(yǎng)成辯證思維的習慣，學科思想的形成自然也就水到渠成。化學學科的另一個特點是“一般與特殊”的思想方法。從化學學科的系統(tǒng)性出發(fā)，通常總是通過對某些特殊的事物或事物的某些特殊方面的研究，得出普遍性的規(guī)律，并加以推廣；然而事物在具有普遍性的同時，也存在某些獨特的方面，即具有特殊性。換句話說，任何事物與同類事物之間有普遍性（共性），同時又有自己獨特的一面，如同主族元素化學性質存在共性的一面，同時不同的元素間又存在差異。

3. 結合綜合分析手段，強化化學學科思想的應用

化學分析研究中通常會用到定性與定量兩種方法，兩者在程度與角度上存在差異。定性指的是物質的性質（包括物理性質和化學性質），主要對其程度進行初步確定；定量則是在前者的基礎上準確地對物質的性質進行更進一步地表達。在具體教學中，物質的溶解性和溶解度的描述就是對定性與定量的最好詮釋。在此基礎上可舉例說明無機物的水溶性，同時可結合“沉淀-溶解”平衡原理和實驗驗證等方法，引導學生得出“微溶”、“難溶”和“不溶”并非是絕對的結論，同時，這些概念的科學意義并不簡單等同于文本含義，這樣可以避免學生對生活經驗的僵化理解，從而循序漸進地建立起正確的化學概念。

綜合而言，基礎知識、學習能力和學科思想是現(xiàn)代化學教學中相互依存、相互促進的三個維度。除了必要的基礎知識以外，還要培養(yǎng)學生的化學學習策略，并促使學生對化學學習進行自我反思與自我監(jiān)控，靈活地調整學習策略，在總結反思中循序漸進地豐富知識體系，逐漸形成科學規(guī)范的學科思想。

參考文獻

[1]周存軍.談中學化學學科思想和方法的培養(yǎng)[J].現(xiàn)代教育科學，2009（6）.

第2篇：綠色化學的核心思想范文

關鍵詞：化學教學；問題；學科形象；常見錯誤

文章編號：1008-0546（2017）06-0027-02 中圖分類號：G632.41 文獻標識碼：B

doi：10.3969/j.issn.1008-0546.2017.06.007

當前，我國化學教學的總體現(xiàn)狀并不令人滿意：學生往往學了很多瑣碎的知識，但缺少對學科的整體理解和核心素養(yǎng)的習得；做題很多（其中不少題目是經不起科學推敲的），但可能并不明白科學精神為何物，更為嚴重的是學到最后心中留下的可能是一幅被扭曲變形的化學學科形象。這些問題既阻礙了學生的成長進步，也不利于化學學科本身的長足發(fā)展。下面將這些問題概括成三個方面并作進一步的深入分析。

一、化學常被貼上“知識瑣碎、理科中的文科”的標簽

這當然是由某些不恰當?shù)慕虒W方式造成的，其后果是直接導致不少學生因此對化學學習缺乏熱情。最典型的例子是在必修1“元素化合物”這一模塊內容的教學中，不少學生對物質性質和反應的掌握（這是很多學生學習化學的第一大攔路虎）只停留在冷冰冰的機械記憶層面，甚至有學校也專門安排早讀讓學生記憶化學反應方程式，而老師課堂上也是頻頻抽查學生上黑板或在練習本上默寫這些化學反應。本來記憶也是學習的一種重要方式，但若學生光靠著死記硬背和默寫眾多枯燥而零碎的化學方程式來學化學，而對個性豐富的物質和變幻無窮的反應缺少真正的理解與熱情，顯然違背了化學教學的初衷。如此，化學被部分師生貼上“知識瑣碎、理科中的文科”的標簽就不奇怪了。

引起上述問題的罪魁禍首應當是以下兩股力量的合謀：一是部分教師自身學科修養(yǎng)不夠，在教學中往往心有余而力不足，課堂缺乏學科核心思想和主旋律的統(tǒng)領，沒有學科“精氣神”和系統(tǒng)邏輯的支撐，學生自然覺得瑣碎和沒意思，甚至老師自己都覺得沒意思；二是我們的大環(huán)境所致，即教育功利心太重，老師們疲于應付考評而習慣于圍繞考點教學，于是有意無意地放棄了更高層次的教學追求，學生最后腦子里充滿了瑣碎的考點但沒有形成整體的、有味道的化學。

解決上述問題的關鍵在于我們教師的專業(yè)素養(yǎng)提升與教學用心。還拿 “元素化合物”內容的教學為例，學生難以掌握好眾多化學反應的原因很可能是我們的引導和示范不到位，比如：有沒有引導學生學會欣賞化學反應方程式這一核心化學用語的妙處（跨國家跨學科通用、形式簡潔、內涵豐富）？有沒有引導學生思考化學反應與物質性質和結構的關系以及與生活生產的聯(lián)系（即要“上掛下聯(lián)”）？有沒有和學生一起由衷地贊嘆某些物質或反應（如合成氨、硅晶體）在人類發(fā)展史上的重大貢獻？有沒有引導學生在具體反應實例中感受化學“點石成金、變廢為寶”的獨特魅力……

如果教師在教學中真的做好了上述引導，那么學生學習“元素化合物”等化學知識就不會主要靠死記硬背了，也就不會覺得化學瑣碎和沒意思了。

二、化學教學沒能在學生和公眾心中樹立起客觀、公正、美好的學科形象

現(xiàn)在不少學生和公眾對化學學科存在誤解，甚至把“環(huán)境污染、食品中毒”等牽涉面很廣的復雜社會問題都簡單歸責于化學，更有極少數(shù)學生和公眾極端而膚淺地認為化學就是“有毒、有害、污染、爆炸”的代名詞，這完全扭曲和抹黑了化學的學科形象，從而使一些學生對與化學化工有關的專業(yè)和職業(yè)不感興趣甚至產生畏懼心理，導致熱愛化學和報考高校化學專業(yè)的人數(shù)不多，最終將使化學學科吸引不到更多優(yōu)秀人才，最后這門學科的發(fā)展和人類進步也將因此受阻，這絕非危言聳聽。

學生和公眾對化學的誤解主要是因為對學科缺乏深入了解，同時反映出我們的一些教學做得不到位或欠妥當（當然還包括一些媒體不當?shù)膱蟮琅c宣傳）。比如我們的教學中有沒有注意引導學生對“化學品和化學反應具有兩面性”產生深刻認識？一些教師常用化工原料泄漏中毒事件來引入氯氣或苯等物質的教學是否妥當？當課堂上介紹與化學有關的環(huán)境問題時，有沒有首先告訴學生污染源的分類（有天然和人為兩大類，且人為污染的罪責也主要在于相關部門的管理不力）以及化學在環(huán)境保護方面所承擔的積極角色？再如，讓學生進實驗室做實驗時是否有充分的安全保障措施……

首先，教師自己要意識到這些問題的嚴重性，進而認識到在化學教學中“宣揚綠色化學、展示安全化學、塑造魅力化學”的重要性；其次，要盡量想辦法解除部分學生對化學的負面誤解。比如，可以用一氧化碳（煤氣中毒）、丙硫醇（一般人通過洋蔥接觸）、黃曲霉素（存在于霉變食物）等物質為例讓學生明白：很多有毒有害的物質并非化學和化工帶來的（上述物質顯然都是先于化學學科而存在的），反而是化學告訴了我們生活中這些潛在的危險及其避免方法。又如，為了消除部分學生對化學實驗室的恐懼和厭┬睦?？梢宰寣W生在網上觀看和感受國內外一些一流化學實驗室安全、舒適、溫馨的一面；第三，可以像美國中學化學教材那樣以一定的篇幅介紹與化學相關的各種有意思、充滿挑戰(zhàn)的工作以吸引學生，并通過教學不失時機地向學生展示化學的功勞貢獻（如大量新藥物新材料的合成等）；最后，也是非常重要的一點，要經常引導學生學會辯證、客觀地看待化學品和化學反應對人類生活的影響。如“氯氣”的教學，知其毒性固然必要，但更重要的是讓學生知道其作為基本化工原料以及與生活生產的密切聯(lián)系。

三、過于絕對化甚至有明顯科學性錯誤的結論在課堂教學和資料習題中時有出現(xiàn)

1. 關于電解時電極上物質的放電順序。這在很多師生心中是固定絕對的，一般資料對此都給出固定的順序，并且僅限于陰陽離子（如陰極Ag+>Fe3+>Cu2+>H+酸>Fe2+>Zn2+>H+水>Al3+>Mg2+等），而不指明這個順序只是經驗的、相對的，實際放電順序與電極材料、離子濃度、超電勢、電流大小等因素有關。如工業(yè)上曾用汞作陰極電解氯化鈉溶液獲得鈉汞齊（因H+在汞電極上放電時超電勢很大）進而與水反應制燒堿；又如，工業(yè)制苯胺的一種方法是用電解法使硝基苯在陰極得電子被還原成苯胺（電有機合成已是一門專門的學科）……所以，如果我們平時把電極放電順序過于絕對化，是不利于學生靈活解決實際問題和后續(xù)發(fā)展的。

2. 升高溫度電離常數(shù)一定增大嗎？很多老師和資料都給出了絕對答案，認為升高溫度一定促進電離（還從化學鍵斷裂要吸收能量的角度進行解釋）。其實，溫度對電離平衡的影響是比較復雜的，因為電解質在水中的電離過程既包含化學鍵的斷裂還包含離子的水合過程（后者是釋放能量的）。比如HF，它的電離過程是放熱的，所以升高溫度反而抑制了電離。再比如CH3COOH，文獻表明它的電離常數(shù)并不是隨溫度升高單調遞增的。事實上，對于大多數(shù)電解質，當溫度變化不大時，可以認為其電離常數(shù)基本保持不變。

3. 難溶電解質的溶度積Ksp與其溶解度之間都可以相互換算嗎？曾見過這樣的習題：已知CaSO4常溫時溶解度為0.21g，請換算出CaSO4的Ksp值。結果換算出的Ksp值比實際文獻值大一個數(shù)量級。因為事實上，溶解的CaSO4并未完全電離，計算表明飽和CaSO4中真正電離的CaSO4不到其溶解總量的一半（另一大半溶解的部分仍以化合態(tài)CaSO4存在），因而其Ksp與溶解度之間不能簡單換算。事實上，只有BaSO4等少數(shù)（溶解部分全部電離且離子不明顯水解的）難溶電解質，才可以進行溶度積Ksp與溶解度之間的換算。

4. 同一反應中氧化劑的氧化性往往強于氧化產物。不少資料以“二氧化錳氧化濃鹽酸制氯氣”的反應為例來說明這一比較物質氧化性強弱的經驗規(guī)律，即認為二氧化錳氧化性強于氯氣。而事實上，查標準電極電勢知：Eθ（Cl2/Cl-）=1.36V，而 Eθ（Mn02/Mn2+）=1.23V，即標準狀態(tài)時Cl2氧化性其實略強于MnO2，這也正是該反應要用濃鹽酸才能進行的原因。上述提及的比較物質氧化性強弱的方法只是一種有局限的經驗方法，并非普遍適用，不能機械亂套。

5. SO3是平面正三角形結構嗎？事實上SO3的立體結構與其狀態(tài)有關，氣態(tài)時分子為平面正三角形結構，中心硫原子軌道采用sp2雜化，而SO3在液態(tài)和固態(tài)時為鏈狀或環(huán)狀結構，都不再是平面型，硫原子軌道為sp3雜化。而我們很多資料試題在考察SO3分子結構時并未指明物質狀態(tài)，這是很不嚴謹?shù)摹?/p>

當然，教學教輔中還有其他一些流行性錯誤，如認為“HCO3-與Ca2+不會發(fā)生沉淀反應、MgCl2比NaCl熔點高、鋁與酸性相同的鹽酸和硫酸反應速率相同、足量鋅分別與等量的鹽酸和醋酸反應生成的氫氣一樣多、等濃度的碳酸氫鈉溶液堿性比醋酸鈉溶液強” 等，都是不查資料、不做實驗、不深入學習思考導致的謬誤，此處不再一一細說。

造成上述問題的客觀原因與化學學科本身特點有關：化學是一門關于泛分子的學問，其研究對象本身有一定的復雜性，所以它的不少結論目前還只停留在經驗或假設階段；而主觀原因則是我們老師缺乏深入學習思考和獨立批判的意識，遇到問題不愿投入精力研究實證，所以才有那么多劣質教輔資料充斥著我們的課堂坑害我們的學生。

針對這一問題，我們老師同樣可以在相當程度上通過自身努力來避免。首先，我們對已有的任何理論都應持一種保留態(tài)度和發(fā)展的眼光，力求在教學中克服“簡單化、絕對化”的傾向；其次，我們一定要本著實事求是的態(tài)度教學，如在備課或習題命制中，相關問題一定要先查證資料或做實驗反復推敲，切忌想當然的主觀臆造，從而確保教學不出或少出科學性錯誤。

如果我們教師都能通過立意高遠、內涵豐富、科學嚴謹?shù)慕虒W解決上述化學教學的三大問題，讓學生領悟到化學獨特的邏輯體系、深刻的思想魅力和在人類生存發(fā)展中的重要擔當，那么不但學生會真正喜愛化學，而且化學學科本身也一定會吸引到更多優(yōu)秀青年學子，從而發(fā)展得更好更快。

參考文獻

第3篇：綠色化學的核心思想范文

關鍵詞：大運河；國土安全；生態(tài)基礎設施；南水北調

Abstract：Ecologicalinfrastrueture(EI)isthecrilicalnaturalsystemsthatprovidenature''''sservicetocitiesandtheirresidents,whichiscomposedofnotonlythetraditionallyrecognizedgreensystems,butalsosuburbanforests,farmlandandnaturalhabitatsthatareconnectedasanintegralinfrastructure.Justlikeacivicinfrastructurethatiscriticaltothesustainabledevelopmentofacityandaregion,soistheecologicalinfrastructuretothesustainableenvironmentoftheregionandthecity.TheconstructionoftheElmustbebuiltacrossadministrativeboundariesandmustbestrategicallyallocatedforthenextcenturiestocome.Therefore,theplanningandconstructionmustbetakenaslong-termstrategyattheregionalandnationalscales.Thespeedyurbanizationprocess,andtheenormouslandscapechangeprojectssuchasthewaterdivertingprojectsfromthesouthtothenorth,offergreatopportunitiestotheformationoftheregionalEl.ThispaperproposestheplanningandestablishmentofaregionalecologicalinfrastructurealongtheGreatCanaltosupportthesustainabilityoftheeastChina,meanwhileprovidesopportunitiesforlocalandregionalrecreation,andprotectsahistoricalheritagecorridor.Step-by-stepapproachesarealsosuggestedfortheplanninganddesignoftheGreatCanalecologicalinfrastructure.

Keywords：ecologicalinfrastructure;greatcanal;ecologicalplanning;south~northwaterdivert

1關于區(qū)域生態(tài)基礎設施實踐與理論

生態(tài)基礎設施(EcologicalInfrastructure，簡稱EI)，本質上講是城市所依賴的自然系統(tǒng)，是城市及其居民能持續(xù)地獲得自然服務的基礎(NaturesServices)，這些生態(tài)服務包括提供新鮮空氣、食物、體育、休閑娛樂、安全庇護以及審美和教育等等。它不僅包括習慣的城市綠地系統(tǒng)的概念，而且更廣泛地包含一切能提供上述自然服務的城市綠地系統(tǒng)、森林生態(tài)系統(tǒng)、農田系統(tǒng)及自然保護地系統(tǒng)。

1．1早期規(guī)劃實踐和理論中體現(xiàn)出來的生態(tài)基礎設施建設思想

早在100多年前(1879—1895)，Olmsted和Eliot就將公園、林蔭道與查爾斯河谷以及沼澤、荒地連系起來，規(guī)劃了至今成為波斯頓驕傲的“藍寶石項鏈”(KmeraldNecklace)。在1883年，景觀設計師克里夫蘭得(Cleveland)為美國明尼蘇達的明尼阿波利斯做規(guī)劃，當時明尼阿波利斯還是一個小鎮(zhèn)，克里夫蘭得讓市長和決策者在郊區(qū)購買大面積的土地，用以建立一個公園系統(tǒng)。在土地還遠未被開發(fā)時，就非常廉價地買到了大塊土地。這一行動是為50~100年之后的城市所規(guī)劃的。如今100多年過去了，城市已經擴大了幾倍，但這些廉價購得的土地卻成為城市中寶貴的綠地系統(tǒng)。這樣一個綠地系統(tǒng)的形成，不光是要一個好的概念，同時需要城市決策者提前50-100年進行投資。在同時代，當堪薩斯(Kansas)和克里夫蘭(Cleveland)都還是小鎮(zhèn)時，就用便宜的地價在其郊外購置大量土地，結合區(qū)域的河流水系規(guī)劃建設并一直保護了一個綠地系統(tǒng)。這一當時尚在郊區(qū)的綠地系統(tǒng)而今已成為城市的一個有機部分了，成為居民身心再生的場所。

所以，如同城市的市政基礎設施一樣，城市的生態(tài)基礎設施需要有前瞻性，更需要突破城市規(guī)劃的既定邊界。唯其如此，則需要從戰(zhàn)略高度規(guī)劃城市發(fā)展所賴以持續(xù)的生態(tài)基礎設施。而中國快速的城市化進程為明智而又有良知的城市決策者提供了一個造福子孫的極好機遇。

1．2綠道和遺產廊道與生態(tài)基礎設施

綠道(Greenway)是指不同寬度的綠色廊道構成的網絡。根據(jù)功能，主要可分為三類：生態(tài)綠道，休閑綠道和歷史遺產廊道。綠道主要指自然形成，或歷史本來存在，如河流、山谷構成的廊道，也包括完全人工的，如城市林蔭道，運河廊道當然也包括在內。

早在1960年代，Lewis的“環(huán)境走廊(EnvironmentalCorridors)”概念對于類似思想的發(fā)展具有重要意義。他認識到水系在生物等資源上的特殊生態(tài)意義，將水系作為城市和區(qū)域綠色通道的基本框架。McHarg在此后不久提出了“設計遵從自然”的生態(tài)規(guī)劃思想，將區(qū)域和自然生態(tài)環(huán)境的關系推到了一個新的層次。

隨著對大尺度景觀的重視，綠道規(guī)劃逐步成為開放空間規(guī)劃的一個有效的、社會期望的方法。通過系統(tǒng)的線路選擇和連接，區(qū)域生物多樣性保護地和廊道成為區(qū)域的綜合性的綠道骨架，在景觀生態(tài)學等相關學科不斷發(fā)展的情況下，人們也漸漸認識到綠道對于物種的保護作用。許多科學家認為生境的破碎化，是對生物多樣性的最大威脅。島嶼生態(tài)學理論認為，加強生境島嶼之間的生物運動可以降低由于生境碎裂化帶來的物種滅絕的可能性，因此廊道連接各生境島嶼對野生生物保護具有重要的作用。生態(tài)學家提出建立景觀廊道線狀聯(lián)系，可以將孤立的生境斑塊連接起來，提供物種、群落和生態(tài)過程的連續(xù)性。

1995年，Bueno等進行了南佛羅里達地區(qū)區(qū)域生態(tài)綠道研究，從而重新建立了聯(lián)系不同區(qū)域的大尺度生態(tài)框架。由于區(qū)域的自然景觀已隨農業(yè)和城市化的擴張而日益破碎化，區(qū)域性綠道(RegionalGreenway)的提出是為了在破碎化的景觀之間建立生態(tài)聯(lián)系通道。這樣一條區(qū)域生態(tài)廊道可以從自然和文化兩方面聯(lián)系原來破碎的景觀，從而使之成為巨大的資源。原本為農業(yè)和城市發(fā)展而興建的水利工程如運河、排水溝、水庫和防洪設施等，經過生態(tài)恢復和管理可以作為區(qū)域生態(tài)網絡提供生態(tài)服務，同時也可作為一種文化載體發(fā)揮其價值。

值得一提的還有建立在遺產保護區(qū)域化和綠道概念基礎上的遺產廊道概念，它針對包含獨特文化資源的線形景觀提出，包括運河、鐵路線都屬于記載人類早期運動路線的遺產廊道。遺產廊道的目標是包括遺產保護、休閑、教育、生態(tài)功能在內的多贏戰(zhàn)略。在遺產廊道的綠地系統(tǒng)規(guī)劃中應注意連續(xù)性、多樣性和關鍵區(qū)等。

經過長期發(fā)展，綠道由最初的單一目標(美化、休閑)規(guī)劃已經發(fā)展成為包括棲息地的保護、歷史文物的保護、教育、解釋等在內的多目標規(guī)劃。綠道規(guī)劃的核心思想與生態(tài)基礎設施實際上已經極為類似。

1．3生態(tài)足跡、生態(tài)服務和生態(tài)基礎設施

生態(tài)足跡是由MathisWackernagel和WilliamE.Rees提出的。生態(tài)足跡是無限期地用以維持一定人口和物質水平所需要的土地(水面)面積。在一定的人口或經濟條件下，生態(tài)足跡能夠用有一定生產力的土地面積來評價資源消耗和廢物降解的程度。它拓寬了人們對城市與區(qū)域關系的認識，指明城市必須依托于更大范圍的區(qū)域而持續(xù)。

Costanza等學者提出了生態(tài)系統(tǒng)服務(ecosystemservice)的概念。生態(tài)系統(tǒng)服務功能是指生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)過程所形成與維持的人類賴以生存的自然環(huán)境條件與功能。生態(tài)系統(tǒng)為人類提供了食物、醫(yī)藥及其他工農業(yè)生產的原料，更重要的是支撐與維持了地球的生命支持系統(tǒng)，維持生命的地球化學循環(huán)與水文循環(huán)，維持物種與遺傳多樣性，凈化環(huán)境，維持大氣化學的平衡與穩(wěn)定，提供啟智的機會等。區(qū)域和城市生態(tài)系統(tǒng)的生存與發(fā)展取決于其生命支持系統(tǒng)的活力，這個系統(tǒng)的活力取決于其關鍵性結構，也就是生態(tài)基礎設施的承載能力及生態(tài)服務功能的強弱。

1．4景觀安全格局和中國城市生態(tài)基礎設施建設戰(zhàn)略

在有限的土地資源條件下，高效是實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關鍵。關于如何高效地進行生態(tài)基礎設施規(guī)劃與建設，俞孔堅提出景觀生態(tài)安全格局(SecurityPatterns)的理論與方法。該理論把景觀過程(包括城市的擴張，物種的空間運動，水和風的流動，災害過程的擴散等)作為通過克服空間阻力來實現(xiàn)景觀控制和覆蓋的過程。要有效地實現(xiàn)控制和覆蓋，必須占領具有戰(zhàn)略意義的關鍵性的空間位置和聯(lián)系。這種戰(zhàn)略位置和聯(lián)系所形成的格局就是景觀生態(tài)安全格局，它們對維護和控制生態(tài)過程具有異常重要的意義。根據(jù)景觀過程之動態(tài)和趨勢，判別和設計生態(tài)安全格局。景觀生態(tài)安全格局理論在區(qū)域EI建設中的意義在于它為在有限的國土面積上，以最經濟和高效的景觀格局，維護生態(tài)過程的健康與安全，控制災害性過程，為實現(xiàn)人居環(huán)境的可持續(xù)性提供了可能，而不同安全水平的存在更滿足了建設前瞻性和高效的生態(tài)基礎設施的要求。在此基礎上，提出中國城市的生態(tài)基礎設施建設的主要戰(zhàn)略，包括維護和強化整體山水格局的連續(xù)性、保護和建立多樣化的鄉(xiāng)土生境系統(tǒng)、維護和恢復河道和海岸的自然形態(tài)、保護和恢復濕地系統(tǒng)、將城郊防護林體系與城市綠地系統(tǒng)相結合、建立非機動車綠色通道、建立綠色文化遺產廊道、開放專用綠地，完善城市綠地系統(tǒng)、溶解公園成為城市的綠色基質、保護和利用高產農田作為城市的有機組成部分、建立鄉(xiāng)土植物苗圃等。

2國土安全與中國東部生態(tài)基礎設施戰(zhàn)略

2．1大運河是中國東部區(qū)域生態(tài)基礎設施建設的關鍵

中國的城鎮(zhèn)化進程正呈燎原之勢，在未來近十多年時間內，中國的城市化水平將從目前的36％達到65％?？焖俪鞘谢o中國大地帶來了前所未有的生態(tài)壓力。人口負重與土地資源的貧乏，使中國的城鎮(zhèn)化進程危機四伏，區(qū)域可持續(xù)發(fā)展問題突出，已經引起學術界和政府的空前重視。中國東部城市化水平遠高于西部是中國城市化的特點之一。城市化速度過快使得自然條件限制和歷史遺留問題造成的危機更為明朗化，生態(tài)環(huán)境問題層出不窮，嚴重威脅著中國東部區(qū)域的可持續(xù)發(fā)展前景?？偟膩碚f，東部地區(qū)面臨的問題主要體現(xiàn)在：

(1)人口密度高，城鎮(zhèn)密集，資源需求與資源承載力矛盾突出；

(2)水資源污染和浪費嚴重。污染問題不僅存在于城鎮(zhèn)地區(qū)，新興的農村工業(yè)化過程使得局部農村區(qū)域的污染甚至超過了城市。

這兩個問題的本質就是對生態(tài)基礎設施缺乏保護，同時現(xiàn)有生態(tài)基礎設施也缺乏效率和前瞻性。京杭大運河是中國東部溝通南北的重要水系，其本身在長期參與和影響河域的生態(tài)演化進程的情況下，已經成為中國東部區(qū)域生態(tài)基礎設施的重要組成部分。同時其流域所面臨的快速城市化影響下的景觀生態(tài)問題在東部地區(qū)也有著廣泛的代表性。因此，以京杭大運河為骨架建立區(qū)域生態(tài)基礎設施，對中國東部區(qū)域國土的生態(tài)安全和可持續(xù)發(fā)展具有關鍵意義。

2．2以南水北調工程為契機，建設中國東部區(qū)域生態(tài)基礎設施

中國的京杭大運河已有兩千多年的歷史，完全通航也有七百多年歷史。在長期的歷史發(fā)展中，運河對區(qū)域景觀和城市的發(fā)展形成了深刻的影響。例如在揚州城市水系的形成中，京杭大運河就是最重要的主導因素。而在蘇、杭城市環(huán)境形成和發(fā)展中，大運河也起了非常重要的作用。

京杭大運河跨京、津、冀、魯、皖、蘇、浙七個省市，穿越兩個中國最富活力的經濟帶(沿海經濟帶和長江經濟帶)和經濟圈(長江三角洲經濟圈和環(huán)渤海灣經濟圈)，在中國“開”字形區(qū)域發(fā)展戰(zhàn)略格局中占據(jù)著十分重要的地位。近年以來，隨著快速的城市化和南水北調東線工程的規(guī)劃建設，運河廊道區(qū)域正面臨著一系列威脅和挑戰(zhàn)，區(qū)域可持續(xù)發(fā)展問題日益突出。

在此新的歷史條件下，維護景觀和區(qū)域尺度上生態(tài)過程的健康與安全，使運河生態(tài)網絡成為高效的、能夠持續(xù)地提供多種生態(tài)服務(包括輸水、物種棲息、遺產保護、休閑和防洪等)的區(qū)域生態(tài)基礎設施，已迫在眉睫。為了緩解中國南北水資源分配不均所帶來的發(fā)展困境，國家已經制定了南水北調戰(zhàn)略的多套方案。然而，國際上的大型調水工程大多毀譽參半，對生態(tài)環(huán)境的影響是其主要負面意見所在。如俄羅斯北水南調等工程一方面滿足了有關地區(qū)工農業(yè)用水，緩解了里誨水位下降，但也影響了調出地區(qū)的水量、水溫、積水、含鹽量等，帶來巨大的環(huán)境負面效應；而巴基斯坦的調水工程直接造成輸水管兩岸數(shù)百米寬的地帶沼澤化，使耕地銳減。

在我國人口、資源與環(huán)境問題越來越嚴峻的情況下，南水北調不應僅僅成為一項單純的調水工程，而應成為工程所在區(qū)域可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的有機組成部分。南水北調各線路的生態(tài)環(huán)境影響正在成為一個學術研究熱點。

正是在上述背景下，特別是在南水北調工程契機下，本論文提出在區(qū)域尺度上建立以京杭大運河為骨干的生態(tài)基礎設施，并提出應盡快對此進行長期的科學研究和監(jiān)測。

3京杭大運河的區(qū)域生態(tài)戰(zhàn)略意義

3．1作為對區(qū)域生態(tài)結構有著廣泛影響的半自然生態(tài)系統(tǒng)

以大運河為走廊、運河支流為廊道、以與運河毗鄰的湖泊和濕地及城鎮(zhèn)為斑塊，以周邊農田為基質形成區(qū)域尺度上的景觀生態(tài)系統(tǒng)，簡稱大運河景觀生態(tài)系統(tǒng)，是一個獨特的、有著廣泛影響的半自然生態(tài)系統(tǒng)。運河廊道長期橫跨南北多種不同類型的自然、半自然、人工生態(tài)系統(tǒng)，通過長期的能量、物質、信息的流動和循環(huán)，河域本身形成了復雜、影響廣泛的生態(tài)系統(tǒng)，形成了自身的生態(tài)調節(jié)能力。現(xiàn)在，其整體結構和功能雖然在人工、自然等多種外來因素的干擾下部分已處在癱瘓狀態(tài)，但臺兒莊以南部分仍然發(fā)揮著包括航運在內的多種作用。其整體在系統(tǒng)的生態(tài)修復之后仍然有可能恢復其區(qū)域生態(tài)功能。

3．2作為運河區(qū)域城鄉(xiāng)EI的重要組成部分

運河廊道是運河區(qū)域多個城市環(huán)境形成的主要因素或主要因素之一，灌溉是運河歷史上除去運輸以外的最大功能。歷代修運河，“貢賦通漕”之外，兼利灌溉都是另一個重要理由。其木斷流的部分，至今仍是區(qū)域農業(yè)安全的重要基礎。運河不但是中國東部區(qū)域城市和鄉(xiāng)村重要的自然條件，而且發(fā)揮著重要的生態(tài)服務功能，是河域城市和鄉(xiāng)村EI的重要組成部分。

3．3豐富的濕地生態(tài)系統(tǒng)存留

濕地是人類及眾多動植物的重要生存環(huán)境之一，它具有極為豐富的生物多樣性和多項生態(tài)服務功能，被譽為“自然之腎”。運河河道大多依據(jù)天然河道修筑，雖然這些天然河流在航運功能要求下大多渠化，但經過長期的生態(tài)變遷以后，仍然存留了大量的沼澤、泥地。歷代為蓄瀉洪水，同時也沿河修建了大量的人工池塘或修建、利用湖泊作為蓄瀉之用，這些湖泊、池塘或存或廢，都發(fā)揮著重要的濕地生態(tài)系統(tǒng)功能。

3．4極為重要的遺產廊道

遺產廊道是美國在遺產保護區(qū)域化和綠道概念發(fā)展成熟基礎上提出來的概念。由于京杭大運河所包含的豐富的文化資源在中國歷史上的特殊地位，它實際上就是一條極為重要的遺產廊道。

所以，從區(qū)域景觀生態(tài)角度出發(fā)，在南水北凋重大工程，遺產保護及區(qū)域城市化與區(qū)域可持續(xù)發(fā)展背景下，建立大運河區(qū)域生態(tài)基礎設施，有著重要的戰(zhàn)略意義。

4建立大運河EI的問題背景

4．1快速城市化背景下的問題

景觀生態(tài)學認為區(qū)域由多個景觀所構成，而每一景觀都是由基質、廊道、斑塊組成的異質空間鑲嵌體。運河流經的中國東部區(qū)域是城市化進程最快的地區(qū)之一。從景觀生態(tài)學的

角度看，快速城市化進程對于運河區(qū)域可持續(xù)發(fā)展問題的影響主要體現(xiàn)為區(qū)域景觀生態(tài)問題。主要概括如下：

(1)快速城市化進程帶來的基質數(shù)量和質量的變化。京杭大運河區(qū)域的基質主要是農田，包括黃淮海平原主產小麥的耕地和長江三角洲主產稻米的耕地。城市化所蠶蝕的土地大多為城市周圍地勢平坦、交通方便、水源充足、土壤肥沃的農田，直接影響了基質的數(shù)量和質量，對運河區(qū)域的景觀生態(tài)造成破壞性影響。

(2)對運河及其支流廊道的功能和結構的影響。河流廊道是廊道的重要形式，是聯(lián)接城鄉(xiāng)并為其提供生態(tài)系統(tǒng)服務的關鍵通道。在區(qū)域景觀生態(tài)格局中起著重要作用?？焖俪鞘谢M程對運河廊道結構和功能的影響是多方面的：

(a)出于美化或治理目的的建設性破壞。城市美化在西方曾有過慘痛的教訓，在今天的中國仍然陰魂不散，對中國大地的生態(tài)安全構成嚴重威脅。人們出于美化或治理目的對運河加以整治，但往往只把河道作為對象，進行大規(guī)模的人工化整飭，堤岸的自然形態(tài)因此消失，其后果是對鄉(xiāng)土生境的破壞，造成物種地方性與多樣性的喪失，破壞生態(tài)效應的發(fā)揮。

(b)污染嚴重。污染嚴重是東部地區(qū)可持續(xù)發(fā)展面臨的最主要問題之一。水型型缺水已經造成水鄉(xiāng)無水喝的尷尬局面。運河區(qū)域的水污染的主要問題來自于沿河城鎮(zhèn)不斷增加的排污，這正是快速城市化的后果。污染破壞了水質，直接導致運河廊道生態(tài)功能的喪失和癱瘓。同時威脅到運河區(qū)域生態(tài)網絡的健康性與完整性。

(c)毀林開墾，水土流失加大。毀林開墾是城市化侵占農田的后果。水土流失則是困擾中國河流的三大問題之一。水土流失對河流廊道的功能和結構都造成重要影響。

此外還有快速城市化帶來的建筑開挖、表土擾動、硬質界面增大，航運通行、灌溉、供水等壓力過大等，這些都影響到運河廊道的生態(tài)功能和結構。

(3)快速、無序的城市化導致區(qū)域景觀格局急劇變化。運河區(qū)域的城市化多是在沿河城鎮(zhèn)出于本身發(fā)展或各省區(qū)小于本地區(qū)發(fā)展、而不是整個區(qū)域的宏觀背景所制定的政策主導下進行的。加之很多規(guī)劃編制仍在傳統(tǒng)的規(guī)劃方法下進行，很少或根本沒有考慮生態(tài)問題。城鎮(zhèn)斑塊不斷擴張，農田、林地、濕地等自然斑塊不斷縮減，直至破碎化。區(qū)域景觀格局的安全存在嚴重問題。

(4)快速城市化嚴重威脅遺產廊道的保護。城市的迅速擴張正在破壞運河的歷史環(huán)境。一方面運河區(qū)域的各個歷史文化遺產受到威脅，另一方面，運河遺產廊道作為一個人類與自然結合的工程遺產整體上受到嚴重威脅，在現(xiàn)有的文物保護單位、歷史文化保護區(qū)、歷史文化名城保護架構下沒有得到適宜的保護，其真實性(authenticity)和完體性(integrity)都受到損害。

(5)快速城市化和經濟的迅速發(fā)展帶來居民休閑需求。在經濟和城市化快速發(fā)展的背景下，城鄉(xiāng)居民的身心再生要求是區(qū)域發(fā)展面臨的重要挑戰(zhàn)之一。早在1860年中期，Olmosted就把公園、河谷、荒地、沼澤連接起來，規(guī)劃成令波士頓人感到驕傲的“藍寶石項鏈”。1883年，Cleveland為Minneapolis做規(guī)劃時，就主張購買大片土地作為公園綠地系統(tǒng)作為未來居民休閑場所。經過長期發(fā)展，證明這一主張十分英明。京航大運河區(qū)域有著豐富的自然、文化資源和風景審美資源，如何整合這些豐富資源，滿足城鄉(xiāng)居民的身心再生要求并具有一定前瞻性，也是運河區(qū)域可持續(xù)發(fā)展的一個重要課題。

4．2南水北調工程帶來的區(qū)域生態(tài)問題

南水北調工程的規(guī)劃建設又使得運河河道被以新的方式、賦予了新的功能——輸水功能。運河廊道的景觀屬性也因此面臨新的改變。其結構和功能都將重新調整，從而對區(qū)域生態(tài)產生重大影響。

(1)南水北調是繼京杭大運河開鑿以來又一次對以運河為骨架和主體形成的、包括支流

和湖泊、池塘、沼澤等濕地在內的運河區(qū)域生態(tài)網絡施加的人工干擾。南水北調作為大規(guī)模的跨流域調水工程，將是人工因素對區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的又一次大規(guī)模干擾過程。這一干擾在景觀和區(qū)域尺度L的模擬和研究，對于區(qū)域可持續(xù)發(fā)展來說，無疑有著極為重要的理論價值。

(2)南水北調將在區(qū)域尺度上改變運河區(qū)域生態(tài)網絡的功能和結構。調水改變河道的功能，進而影響到整個網絡。水作為核心生態(tài)因子又影響和改變整個區(qū)域生態(tài)格局和過程。其影響的過程可歸納為：調水+改變原來的水文情勢+自然環(huán)境變化+社會經濟變化[o，。

這些都將對區(qū)域可持續(xù)發(fā)展造成重大影響。

(3)南水北調是對大運河區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)的巨大挑戰(zhàn)，更是重要機遇。大規(guī)模調水形成的人工干擾，有機會使得已經成為生態(tài)基礎設施的部分變得更加高效和具有前瞻性，并同時有機會對斷流和生態(tài)功能癱瘓區(qū)域進行系統(tǒng)的生態(tài)系統(tǒng)修復，保護運河遺產廊道，從而實現(xiàn)區(qū)域可持續(xù)發(fā)展。

5建立大運河區(qū)域生態(tài)基礎設施的技術途徑

基于以上討論，提出制定以大運河景觀生態(tài)系統(tǒng)為骨架的區(qū)域生態(tài)基礎設施建設對策，并提出具體實施戰(zhàn)略與實施導則。導則分別在兩個層次上進行：

第一個層次是區(qū)域景觀格局的構建(oonfiguration)，包括對景觀元素的空間位置、形狀、尺度和連續(xù)性等進行戰(zhàn)略性規(guī)劃；

第二個層次是景觀元素的設計導則，包括如運河道整理斷面及護岸設計導則、湖泊及濕地邊界處理導則，城市邊緣與水系邊界設計導則，林帶及斑塊構成導則，文化遺產廊道設計導則。

參照Steinitz的景觀設計框架，建立大運河區(qū)域生態(tài)基礎設施的技術途徑可分為六個步驟(表1)：

(1)景觀呈述：通過采集大量數(shù)據(jù)(借助遙感和GIS技術)，歸類整理，并用圖、表和文字的方式進行表達大運河區(qū)域景觀生態(tài)狀況。

(2)過程分析：對上述成果根據(jù)研究的需要重點分析，并形成新的信息來源。

(3)評價：基于判斷矩陣的綜合比價和評判。

(4)改變方案：在上述研究基礎上預測在一定干擾下的景觀生態(tài)狀況，使用預測模型(ProlectionModels)和干預模型(InterventionModels)。

(5)影響評價：在上述干擾和預測模型基礎上，進行影響評價。

(6)決策：在上述步驟基礎上，用決策模型(DecisionModel)來進行決策。

6結論

以京杭大運河為骨架和主體形成的包括支流和湖泊、池塘、沼澤等濕地在內的運河區(qū)域生態(tài)網絡長期參與和影響河域的生態(tài)演化進程，已經成為河域REI的重要組成部分，具有重要的景觀生態(tài)學及區(qū)域生態(tài)戰(zhàn)略意義。

但在經濟高速增長、快速城市化和南水北調工程建設背景下，這一生態(tài)網絡面臨著巨大的挑戰(zhàn)和廣闊的機遇。在這樣巨大的機遇和挑戰(zhàn)面前，建立大運河區(qū)域生態(tài)基礎設施，對中國東部廣大地區(qū)獲得健康的生態(tài)服務、對中國東部城市帶的可持續(xù)發(fā)展、對遺產廊道本身的保護和滿足未來居民的休閑和教育需求，都具有非常重要的戰(zhàn)略意義。這一區(qū)域生態(tài)基礎設施的建立，需要借助一整套科學而系統(tǒng)的方法，多學科合作，當然還要借助國家政策和行政手段。

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