【正文】 論與方法，從而指導(dǎo)建立我國重點危險廢物的環(huán)境安全基準(zhǔn)以及優(yōu)先控制的危險廢物名錄。 研究目標(biāo)： 揭示城市生命體物流和營養(yǎng)流循環(huán)機理，建立我國首個不確定性分布式城市降水徑流模型和創(chuàng)新性的多相、多組分、三維地下水污染傳輸過程模型。 4. 課題設(shè)置及課題間相互聯(lián)系 （ 1） 課題設(shè)置 本項目設(shè) 7個課題 : 課題 1: 城市生命體能源代謝與大氣污染互動機理研究 課題 2： 城市水和營養(yǎng)物循環(huán)機理與演變規(guī)律研究 課題 3：城市固體廢物循環(huán)與轉(zhuǎn)化機理研究 課題 4：城市生命體生態(tài)特征及演變機理研究 課題 5：城市生命體承載系統(tǒng)的健康識別 和調(diào)控 理論與方法研究 課題 6：城市生態(tài)工業(yè)復(fù)合體系理論與方法研究 課題 7：一體化城市 “病 ”診斷、預(yù)防與控制研究 課題 1: 城市生命體能源代謝與大氣污染互動機理研究 主要研究內(nèi)容： （ 1）城市生命體能源活動和大氣污染特征辨識； （ 2）氣候變化條件下的城市能源代謝和大氣污染機理模擬； （ 3）不確定性多目標(biāo)城市能源管理和大氣質(zhì)量管理體系研究； （ 4）基于能源代謝和大氣質(zhì)量管理過程的決策理論與方法體系。更具有現(xiàn)實意義的是，本研究的階段成果將會為 2020 年 “綠色奧運 ”的成功舉辦作出應(yīng)有的貢獻 。同時，建立一套多功能城市生命體健康診斷綜合評價與預(yù)警體系，彌補國內(nèi)外目前在這一方面的空白。 解決我國城市發(fā)展中的一系列基礎(chǔ)科學(xué)問題 ：城市能流物流循環(huán)的時空演變規(guī)律，城市生命體生態(tài)特征及其演變規(guī)律，城市健康與經(jīng)濟、社會、人口、能源、資源和環(huán)境六大驅(qū)動力的互動規(guī)律，城市生命體 的能源活動規(guī)律及其與大氣環(huán)境和氣候變化相互影響的機理，城市生命體代謝產(chǎn)物的循環(huán)與轉(zhuǎn)化機理，城市生態(tài)工業(yè)的物質(zhì)和能量代謝機理，以及城市交通、土地利用與生態(tài)環(huán)境的互動機理。本研究提出了對城市生命體先解構(gòu)、后辨識、再綜合的思想；同時以多學(xué)科、多理論、多技術(shù)、多方法為知識背景，對城市 “病 ”的時空分異特征進行綜合分析。針對工業(yè)高度密集、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)復(fù)雜、資源和能源短缺、生態(tài)環(huán)境污染嚴重的復(fù)雜的城市系統(tǒng)而開展的綜合性城市 “病 ”形成機理和生態(tài)調(diào)控研究，在國內(nèi)外尚無先例。課題單位還在北京有環(huán)境監(jiān)測實驗站，對污染狀況有著長期的監(jiān)測能力。課題團隊在相關(guān)領(lǐng)域發(fā)表的論文逾 2020 篇， 其中被 SCI、 EI 收 錄 800 多篇。 工作基礎(chǔ)優(yōu)勢： 本項目組的參加人員多年來一直致力于城市與環(huán)境科學(xué)以及相關(guān)領(lǐng)域的研究，完成了一系列國內(nèi)外重大研究課題，并取得了令人矚目的豐碩成果。國內(nèi)外在此領(lǐng)域的研究尚處于起步階段。本研究將從深度上對一系列有關(guān)的城市 “病 ”的重點難題進行深入研究，并在廣度上借助城市生命體概念的提出，而對各方面城市 “病 ”問題進行全方位的綜合分析。這些案例的研究將不僅可驗證所提出的城市 “病 ”診斷、防治與生態(tài)調(diào)控理論與方法的科學(xué)性，而且有助于解決這兩個城市目前存在的諸多問題，并在將來向我國其它城市推廣。 (5) 進行城市 “病 ”的成因分析、診斷識別與生態(tài)調(diào)控機理研究。 (3) 完成代謝產(chǎn)物循環(huán)與轉(zhuǎn)化過程模擬。通過收集城市生命體的 RS/GIS 數(shù)據(jù)、歷史數(shù)據(jù)以及來自社會調(diào)查與公眾參與的統(tǒng)計資料，結(jié)合種種不確定性信息，對城市生命體的時空分異特征和演化規(guī)律進行分析。 (2)對城市生命體新陳代謝過程的機理進行全方位綜合分析：包括物流和能流的循環(huán)過程及過程間的互動關(guān)系，城市 承載系統(tǒng)的運作過程，以及生命體代謝產(chǎn)物的傳播過程與途徑。這一解構(gòu)與整合分析體系將有助于研究城市生命體各組分的時空變異特征和演化規(guī)律，揭示城市健康問題的形成機理，由此求導(dǎo)城市生命體健康問題的通解，并建立一體化的城市 “病 ”診斷、防治與調(diào)控系統(tǒng)。因此，在研究認識城市系統(tǒng)特點的過程中，必然需要正確認識和把握這種多層次的復(fù)雜性，才能全面、綜合地反映眾多子系統(tǒng)及其組分之間的互動關(guān)系。 （ 8） 完成 2 個典型案例研究：系統(tǒng)發(fā)育完善的超大型北方城市 —北京；南方新型的迅速發(fā)展的中型城市 深圳。 （ 3） 剖析城市生命體的能源活動規(guī)律及其與大氣環(huán)境、氣候變化之間的相互影響機理 ，城市生命體代謝產(chǎn)物的循環(huán)與轉(zhuǎn)化機理 ， 城市生態(tài)工業(yè)的物質(zhì)和能量代謝機理 ，以及 城市交通、用地與生態(tài)環(huán)境的互動機理。 （ 3） 顯著 提高我國城市科學(xué)的整體研究水平 。 （ 2） 有效促進城市發(fā)展過程中能源、資源、經(jīng)濟、社會、交通、土地、環(huán)境、生態(tài)等一系列基礎(chǔ)科學(xué)問題的解決 。 二、預(yù)期目標(biāo) 總體目標(biāo) : （ 1） 初步建立一套城市生命體理論與方法體系 。與此同時，還將利用開發(fā)的多功能城市生命體健康診斷綜合評價體系對城市生命體的健康狀態(tài)進行快速、準(zhǔn)確、整體的把握，對城市各種城市 “病 ”防治方案進行動態(tài)評價。利用城市生命體理論中的 “解構(gòu) 整合 ”思想，從多個園區(qū)間的互動關(guān)系研究入手，對整個城市范圍內(nèi)園區(qū)與非園區(qū)工業(yè)之間、工業(yè)與非工業(yè)之間的互動關(guān)系進行研究，以解析生態(tài)工業(yè)復(fù)合體系內(nèi)多層次的互動關(guān)系及其相互依賴和制約的機理，在深入辨識城市工業(yè) “病癥 ”，建立城市生態(tài)工業(yè)復(fù)合體系綜合評價、模擬與決策的理 論與方法體系。 （ 2） 城市生命體形態(tài)特征辨識與調(diào)控研究 在城市生命體生態(tài)特征及演變機理研究方面，本項目將從生命科學(xué)的角度深入分析城市生命體的內(nèi)在結(jié)構(gòu)和代謝機理，探索城市生命體生態(tài)系統(tǒng)組分間相互作用的內(nèi)在規(guī)律，從而評估城市生命體的生態(tài)承載能力，并開發(fā)城市生命體生態(tài)特征及演變規(guī)律的多層次多指標(biāo)綠色評價體系。在此基礎(chǔ)上，建 立 多層次不確定的 城市水環(huán)境、水資源綜合管理優(yōu)化決策模型，實現(xiàn)對與水循環(huán)過程相關(guān)的城市 “病 ”的綜合診斷、防治與調(diào)控。在此基礎(chǔ)上，將城市能源系統(tǒng)與大氣環(huán)境看作一有機整體，探索復(fù)雜變化條件下的城市能源活動規(guī)律及其與大氣環(huán)境、氣候變化間的互動機理，從而確立由于城市能源活動、大氣環(huán)境污染和氣候變化而導(dǎo)致的各種城市 “病 ”的 “病原 ”和 “病理 ”，并由此構(gòu)建適合我國特點的城市能源 代謝與大氣污染偶合管理系統(tǒng)理論與方法體系，從能量流動和大氣循環(huán)的角度為有關(guān)城市 “病 ”的解決提供科學(xué)依據(jù)。第二層面將從形態(tài)特征 角度研究城市生命體的基礎(chǔ)設(shè)施、工業(yè)生產(chǎn)、人居活動、生態(tài)環(huán)境等方面的時空演變規(guī)律，進而透析城市生命體的構(gòu)成、運行、演變及調(diào)控機制。具體而言，本項目將 以北京和深圳為案例城市，在 如下幾個方面進行著重研究： (a) 城市系統(tǒng)的復(fù)雜性及其中多因子間的相互作用機理 ； (b) 城市系統(tǒng)物質(zhì)代謝和能量循環(huán)機理 ； (c) 城市代謝產(chǎn)物在城市系統(tǒng)中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律 ； (d) 城市 “病 ”的成因機制、診斷識別與 調(diào)控機理。 項目名稱： 現(xiàn)代城市 “ 病 ” 的系統(tǒng)識別理論與生態(tài)調(diào)控機理 首席科學(xué)家： 黃國和 中國環(huán)境科學(xué)研究院 起止年限： 至 依托部門： 國家環(huán)境保護總局 教育部 一、研究內(nèi)容 過去 10 年，我國城市的高速發(fā)展使總體經(jīng)濟實力劇增，但也同時伴生許多城市 “病 ”。綜合而言，本項目中擬解決的關(guān)鍵 科學(xué)問題包括：（ 1）如此諸多的城市 “病 ”問題是如何產(chǎn)生的？這需要從城市系統(tǒng)內(nèi)在的演變和運行機制以及各組分之間的互動關(guān)系進行科學(xué)剖析和論證；（ 2）相關(guān)的影響因子和互動機理是什么？這需要通過對城市系統(tǒng)的復(fù)雜性進行特征辨析，并對所要采取的相應(yīng)科學(xué)理論和方法進行綜合評價；（ 3）如何從根本上調(diào)控解決現(xiàn)存和潛在的問題？這需要對城市系統(tǒng)行為進行準(zhǔn)確模擬 ，以期 對其過程中的復(fù)雜性進行客觀分析和反映。第一層面將從物流、能流的角度研究城市生命體在能量、大氣、水和固廢諸方面的新陳代謝基本規(guī)律，探索城市生命體及各個子系統(tǒng)的運行機制及互動規(guī)律，進而剖析其中物質(zhì)能量轉(zhuǎn)化和循環(huán)的核心機理。同時引入城市大氣域系統(tǒng)的概念，解析和模擬城市大氣環(huán)境中的能流和物流互動關(guān)系，掌握污染物在城市大氣環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律，并通過大氣域環(huán)境質(zhì)量模型的建立，定量分析大氣污染與能源結(jié)構(gòu)、工業(yè)發(fā)展、交通運輸?shù)?子系統(tǒng) 之間的相互關(guān)系。該系統(tǒng)將用于衡算城市可利用水資源量，并分析城市生命體的水循環(huán)和營養(yǎng)物流過程。通過 解析代謝產(chǎn)物的過程循環(huán)機理， 探索 城市固體廢物資源化方法和管理運行模式 ，并 由此 建立一套全方位、多層次的 有關(guān)固體廢物 處理與 處置的 綜合 決策 系統(tǒng) 。 在城市生態(tài)工業(yè)系統(tǒng)的內(nèi)在運行機制和演變規(guī)律研究方面，本項目將基于工業(yè)生態(tài)學(xué)理論，提出城市生態(tài)工業(yè)復(fù)合體系的概念。 （ 3） 城市生命體健康綜合診斷、防治與調(diào)控的理論與方法研究 本研究將采用反復(fù) “分解 協(xié)調(diào) —整合 ”的思想，通過 對城市生命體這一復(fù)雜的系統(tǒng)進行多層次、多階段、多目標(biāo)及多模式的解構(gòu)分析與反饋調(diào)節(jié)，集成六大子課題的研究成果以及本課題所開發(fā)的多目標(biāo)多階段綜合優(yōu)化系