绿色化学的核心思想范文

导语：如何才能写好一篇绿色化学的核心思想，这就需要搜集整理更多的资料和文献，欢迎阅读由公务员之家整理的十篇范文，供你借鉴。

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关键词：绿色化学 指导教学 实验室

化学是一门以实验为主的基础科目，它与实验密不可分。然而随着化学实验过程中大量的使用化学药品，使周围的环境造成极其严重的污染，对教师和学生的身心健康有着极其严重的影响。这就促使教师在化学的教学过程中引入绿色化学理念，使学生对环境污染的危害性以及对环境的保护措施引起高度的重视，使绿色化学走入高中课堂。

一、绿色化学思想

（一）绿色化学的概念

绿色化学又叫环境友好化学、环境无害化学、洁净化学等。绿色化学是以实际技术、原理以及方法予以消除危害居民身心健康、对生态环境有害的各种原料、催化剂。溶解剂等有毒物质的产生，从根本上避免产生有害物质，并且将化学过程中对环境的不利影响降低到最小的化学。

（二）绿色化学的中心思想

绿色化学有以下几点核心内容，第一，即原子经济性，就是充分运用反应物的各个原子，从而使原子的利用率得到有效的提高，将反应物中产生的垃圾物尽可量的减少，从而减少了对环境的污染。第二，主要体现在减量、减少废气排放、重复运用等，例如催化剂和载体等，使成本得到有效的降低，减少废气的排放量。第三，主要体现在回收方面，可以达到节省资源、减少污染、降低成本的要求；第四，主要体现在再生方面，也就是将已废气的物质提取其身上的精华重复利用，既能节省资源，又能减少对空气的污染；第五，主要体现在拒绝使用方面，具体指的是，对于一些无法取缔，无法回收再利用，无法再生和有副作用较为明显的原料，务必要拒绝在化学过程中使用，以避免造成空气污染。

二、简述高中化学实验室现状

现如今，许多高中化学实验室设备不够齐全，不具备良好的通风设备，安全设施也不够权威，使教师和学生在实验室做化学实验时，得不到有效的安全保障。此外，化学教材中包含了较多演示实验以及分组实验，在这些实验里包括了容易产生挥发、燃烧、有毒的反应物与生成物，还有一部分实验无论从装置的使用上还是药品的用量上都存在着仪器过多，实验过于繁琐、药品的用量过大等一系列问题。因而时常会有学生在做实验时所取的药品过多，易导致药品严重的浪费现象。当实验完成后，有的学生直接将生成物丢弃到垃圾桶内，不予以及时的处理等现象。尤其是对于极其难闻，有毒的气体而言，由于设备不够健全，使有毒气体无法予以消除，对教师和学生的身心健康有着极大的影响。综上所述，为了使教师和学生能在实验室中顺利的完成化学实验，化学教师和学生应该以身作则，一同成为实验室条件的有效改善者和提高者。所以，在化学教学过程中，教师要大力向学生传达环境教育以及化学的教学信息，让学生最深切的感受到绿色化学的研究内容和研究方向，使环境污染的程度达到最小。

三、在实验室进行改进措施

在高中的化学实验中，有许多化学反应需要大量的仪器，组装起来相对较于复杂，导致所需药品量过大，实验不容易成功，而且所产生的废弃物过多，环境污染十分严重。为了减少环境的污染并且大力推广化学实验迷你化，首先可以对部分实验继续进行简易设置，让需要用的仪器减少，组装起来变得简单可行，易于操作，与此同时，要将实验室需要用的试剂以及药品用量大幅度的减少。例如，在蔗糖脱水的实验中，大多数教师都是在教室里在烧杯中进行实验，需要用玻璃棒进行迅速的搅拌，所需要时间过长，并且反应出的SO2为有毒气体，会在整个教室中难以消除，对教师和学生的身心健康有着极大的影响。如果改用在大气管中进行实验，并且配备橡胶塞和导气管作为辅助工具，再与盛装的品红溶液相连接，不但可以检验出是否有SO2气体生成，还能够继续和盛装NaOH的尾气处理装置溶液相连接，以方便将多余的SO2进行及时的处理，经过初步改进的装置，不但操作起来简单可行，而且效果极其明显，有效的避免了反应中产生的有毒SO2气体对空气造成污染。总而言之，需要在化学实验室中完成的很多化学实验都可以实施简易的改进。

四、结语

随着社会的不断发展，环境问题已经成为人类所要面临的巨大挑战，绿色化学是维持自然和人类和谐的化学理念，是化学工作者必须要高度重视的一大重要课题。在高中化学中引入绿色化学理念，不但使环境污染得到了有效的保障，又节约了很多资源，并且可以让学生充分认识绿色化学的重要性，使高中生树立正确的科学发展观以适应社会经济的发展需要。

参考文献：

[1]普通高中课程标准实验教科书化学2（ 必修） 教师教学用书[M].3版.人民教育出社.2011（01）.

[2]汪朝阳，李景宁.大学化学教学中绿色化学教育的渗透[J].大学化学，2010（4）.

[3]俞文智.中学化学实验要注意环境保护[J]. 中学化学教学参考，2011（02）.

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关键词：高中化学；核心素养；课堂教学

一、研究背景与目的

自21世纪以来，为了适应经济全球化的发展，世界各国相继在教育领域建立了学生的“核心素养”模型。

我国也于2014年3月在教育部印发的文件中提出将研制不同教育阶段学生核心素养的结构模型，化学在生命、材料、环境、能源等领域中相互交叉、相互渗透、相互促进中协同发展，在解决人类社会发展中发挥着重要的作用。因此，其包含的核心素养主要有：宏观辨识与微观探析、观念与平衡思想、证据推理与模型认知、实验探究与创新意识、科学精神与社会责任。

二、课堂教学实录

【化学接龙游戏】规则：由Na开始接龙，后一种物质必须是前一种物质通过一步化学反应生成。每种物质都必须含有Na元素。

【新闻链接一】放下水枪，穿火搜寻金属钠。

2010年9月22日中午12时50分左右，九眼桥附近某高校一实验楼突发大火。正当消防队员端起水枪准备灭火时，却被告知起火房间的隔壁还存放有10公斤金属钠！一时间，端起的水枪全都放了下去，干粉消防车呼啸着赶来，119值班总指挥坐镇现场……（提示：干粉灭火剂的主要成分是磷酸铵盐，用于扑灭可燃固体）

【探究一】将一小块钠放到煤油和水的混合物中，预测会有什么现象？

【问题解决1】下列说法不正确的是（ ）

A.钠是活泼金属，钠元素只能以化合态存在于自然界

B.钠可以从硫酸铜溶液中置换出铜

C.制钠钾合金，做原子反应堆的导热剂

D.在呼吸面具中过氧化钠常用作供氧剂，而且过氧化钠也可以做漂白剂

【新闻链接二】莲子漂白竟用过氧化钠。

近日有某食品厂员工向记者报料称，很多生产月饼的企业用来加工莲蓉馅料的莲子是用“过氧化钠”来漂白的。而莲子进货的时候都是黄色和灰色的，要把莲子的杂色去掉，就要添加漂白剂。该员工称这种做法是不对的，因为他通过多次试验发现“过氧化纳”漂白莲子之后生成的物质有强碱，附在物体上很难清洗干净，身体摄入过量碱是有害的！

【探究二】如何证明Na与O2在点燃条件下生成的是Na2O2？

【问题解决2】向无色酚酞中加入过量的过氧化钠粉末，振荡，下列现象的描述正确的是（ ）

A.溶液仍为无色 B.最后溶液变为红色

C.溶液先变红后褪色 D.有无色气泡产生

【新闻链接三】苏打水真能改善体质吗？

近来，喝苏打水似乎成了一股潮流。男女老少纷纷喝上了苏打水，有关苏打水能够延年益寿、调节体内酸碱的广告更是铺天盖地。那么，苏打水真的有这种神奇的功效呢？

资料一：碳酸氢钠片说明书

[药品名称]碳酸氢钠片

[作用类别]本品为抗酸类非处方药药品。

[药理作用]本品为抗酸剂，口服后可迅速中和胃酸，解除胃酸过多或烧心症状，但作用较弱，持续时间较短。

资料二：发酵粉

小苏打的化学名称叫碳酸氢钠，

[适应症]用于胃酸过多症。

家庭中经常用它当发酵粉做馒头。

这样做出的馒头就比较松软。

【探究三】如何区别苏打和小苏打两种固体？

【问题解决3】关于碳酸钠和碳酸氢钠的下列说法正确的是（ ）

A.碳酸钠不如碳酸氢钠易溶于水

B.碳酸氢钠比碳酸钠稳定

C.石灰水能与碳酸钠反应，不与碳酸氢钠反应

D.等物质的量的碳酸钠和碳酸氢钠与足量的盐酸反应，消耗盐酸的物质的量之比为2：1

三、教学反思

1.深入挖掘教材资源，使学生能够学以致用，做到理论联系实际

本课开设于学生学习钠及其化合物知识之后，意在培养学生深度学习习惯以及化学核心素养。基于这样的考虑，将学生学习认识元素及其化合物的方法作为教学的出发点和落脚点，以化学事实和反应现象为支撑，以“学以致用，理论联系实际”这个核心思想的应用为载体展开教学，将化学观念转化为一些较为具体的概念，为学生思维过程指明方向，培养学生在新情景下解决实际问题的能力，从而提高自身的化学核心素养。

2.强化实验探究，丰富学生的学习经历，提高学生的学习效果

学生对化学课最感兴趣的往往是实验。除了趣味实验之外，真实的实验情境、精心设计的实验过程、富有张力的实验探究活动都会调动学生的兴趣，提高学生的学习效果。既有利于培养学生的知识迁移能力和实验探究能力，又有利于提高他们的科学创新能力和表达交流能力，并最终形成团结互助、取长补短的合作精神和实事求是、积极实践的科学态度。

3.关注化学事件，树立正确的化学观

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关键词：新课程理念；化学实验改革；实验教学；素质教育；创造能力

化学是一门以实验为基础的学科。化学实验既是高中化学教学的重要内容，又是学生学习的重要内容和创新的源泉所在。从化学教育现代化来看，化学实验是个突破口和生长点，现代化的新方法、新手段、新教材都可以在化学实验中体现和应用，这同样需要不断地进行引进和研究。

在教育新理念下的化学教学，应该是以化学实验为基础和核心、以学生的学习实践和主动探索为主要特征的教学，也是着眼于全面提高学生整体素质和个性发展的教学。实验教学对于激发学生的学习兴趣帮助他们形成化学概念、巩固化学知识、获得实验技能、培养实事求是的科学态度和训练方法具有重要的意义，在培养学生创新能力方面具有不可替代的作用。

对现行新教材中实验部分的研究是我们对化学实验教学在理论与实践上的探索。应该说，近年来，我国广大教育工作者在化学实验教学方面进行了不断的探索和研究，取得了很大的进展。但是，我们也清楚地看到，当前实验教学仍然属于化学教学的一个弱项，这突出地表现在学生的实验能力普遍较差，谈不上如何发挥创新能力；而对于化学实验教学来说，尚有许多未开发的功能。因此，如何利用教材中有限的实验激发学生的创新潜能，提高学生的实践能力是本文的目的所在。本课题围绕这个目的，从新教材本身入手重新审视了家庭小实验，在实验的拓展、改进、设计和整合等方面进行了研究，为培养学生的创新人格，发展学生的创新技能方面做了理论上的论述和实践上的探索。

一、高中化学实验教学的现状及存在的问题

1.验证性实验仍然是高中实验教学的主流

目前，我国基础教育发展较为薄弱，不少学校实验设施陈旧老化，实验经费短缺，实验消耗补给不够，高中扩招规模不断加大，教育资源出现超负荷运转。有些学校为了经济创收，不断扩大规模，教学班级一直在增加，班级学生人数不断增加，个别地区一个班甚至多达百人，而与之配套的实验室及仪器药品几乎没有增加，与规定的单人单桌做实验的要求相去甚远。在化学实验教学中，课本列举的实验教师只能随堂演示部分性质验证实验，顾不及学生分组实验和设计实验。

2.学生动手操作的探索性实验较少

现行教材中安排的实验多数是用来帮助学生形成、理解、巩固所学知识的，属于验证性实验，这些实验始终处于概念和理论的依附地位，仅仅作为验证化学知识和化学理论的手段：原理、步骤、反应现象、实验结论在教材中均已写明，再加上大多数化学教师观念转变滞后，在实验教学中对实验的探究设计不够，学生习惯了进入实验室，一切都是别人准备好的，学生不必用心思考、分析，只要单纯模仿、重复，照方抓药，稍加动手即可完成实验。在这种状态下，学生的思维活动降到最低程度，通过实验发展学生智力，培养学生能力自然就成空话。学生的学习兴趣也无法提高。

3.化学实验忽视对学生全面实验能力的培养

化学实验能力可以定义为运用实验解决化学问题的能力。从智力因素看，形成化学实验能力的两个主要条件是知识和技能。从学生全面和可持续发展的角度分析，化学实验能力是由多种成分组成的一种综合能力。除了基础知识和基本技能之外，这种能力还包含了发现问题、选择课题的能力，设计实验方案的能力，观察实验并进行推理、分析、综合、抽象、概括、判断等思维能力。

但是，在传统的化学实验及其教学中，所用到的化学知识往往被理解为化学基本概念、化学基础理论、元素及其化合物的性质及化学实验操作技能；即使是化学实验的基本技能也主要被理解为是实验的动作技能。实验能力的这种较狭义的理解和定位在我国高中化学教学历史上维持了较长的时期，并产生一些偏误，这对学生在化学实验过程中获得全面发展，培养全面的实验能力具有很大的影。

二、当前新课程对化学实验教学提出的要求

1. 新课程改变了实验教学的指导思想

新课程认为，高中化学课程是科学教育的重要组成部分，其目标是以进一步提高学生的科学素养为主要目标。化学实验改革是化学课程与教学改革的重要组成部分。对实验改革不能就实验谈实验，而应当将其置于整个化学甚至理科课程与教学改革的大背景下，有目的、有计划系统地加以思考。目前实验改革的指导思想及发展方向如下：扭转实验的学术化倾向；拓展实验的功能；贴近生活，贴近社会三个方面。

2.新课程下化学实验改革的特点

化学实验改革呈现以下新特点：①注重联系生产与生活实际；②引入定量化学实验；③发展微型化学实验；④增强实验的探究性；⑤强调实验的趣味性；⑥增设实验设计的教学内容；⑦开发绿色化学实验。

3.新课程提倡“能动的化学实验教学”理论

传统化学实验教学理论，多是从教师的角度来研究如何进行实验的教，“能动的化学实验教学”理论，它倡导教师和学生两个方面能动性的发挥，而且教师能动性的发挥，也不是过去意义上的“一言堂”，更提倡教师在设计、构思上围绕如何充分发挥学生的能动性这一目标上下工夫，而不是包办代替。

教学的目标不仅仅是知识的传授，还包括学生对学习过程的理解、学习方法的掌握，以及态度、情感和价值观的培养熏陶。这些目标的达成，学生能动性的发挥是关键，因为学习知识、理解学习过程和掌握学习方法是显性的，直接体现在教材之中；态度、情感和价值观则是隐性的，是活的教学内容，需要教师在教材中发掘，并结合学生的具体情况进行教学，更需要学生主动体验，认真思考，使自己在各个方面都得到发展。因此，学生主动性的发挥，显得至关重要。

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关键词：大运河；国土安全；生态基础设施；南水北调

1关于区域生态基础设施实践与理论

生态基础设施(EcologicalInfrastructure，简称EI)，本质上讲是城市所依赖的自然系统，是城市及其居民能持续地获得自然服务的基础(NaturesServices)，这些生态服务包括提供新鲜空气、食物、体育、休闲娱乐、安全庇护以及审美和教育等等。它不仅包括习惯的城市绿地系统的概念，而且更广泛地包含一切能提供上述自然服务的城市绿地系统、森林生态系统、农田系统及自然保护地系统。

1．1早期规划实践和理论中体现出来的生态基础设施建设思想

早在100多年前(1879—1895)，Olmsted和Eliot就将公园、林荫道与查尔斯河谷以及沼泽、荒地连系起来，规划了至今成为波斯顿骄傲的“蓝宝石项链”(KmeraldNecklace)。在1883年，景观设计师克里夫兰得(Cleveland)为美国明尼苏达的明尼阿波利斯做规划，当时明尼阿波利斯还是一个小镇，克里夫兰得让市长和决策者在郊区购买大面积的土地，用以建立一个公园系统。在土地还远未被开发时，就非常廉价地买到了大块土地。这一行动是为50~100年之后的城市所规划的。如今100多年过去了，城市已经扩大了几倍，但这些廉价购得的土地却成为城市中宝贵的绿地系统。这样一个绿地系统的形成，不光是要一个好的概念，同时需要城市决策者提前50-100年进行投资。在同时代，当堪萨斯(Kansas)和克里夫兰(Cleveland)都还是小镇时，就用便宜的地价在其郊外购置大量土地，结合区域的河流水系规划建设并一直保护了一个绿地系统。这一当时尚在郊区的绿地系统而今已成为城市的一个有机部分了，成为居民身心再生的场所。

所以，如同城市的市政基础设施一样，城市的生态基础设施需要有前瞻性，更需要突破城市规划的既定边界。唯其如此，则需要从战略高度规划城市发展所赖以持续的生态基础设施。而中国快速的城市化进程为明智而又有良知的城市决策者提供了一个造福子孙的极好机遇。

1．2绿道和遗产廊道与生态基础设施

绿道(Greenway)是指不同宽度的绿色廊道构成的网络。根据功能，主要可分为三类：生态绿道，休闲绿道和历史遗产廊道。绿道主要指自然形成，或历史本来存在，如河流、山谷构成的廊道，也包括完全人工的，如城市林荫道，运河廊道当然也包括在内。

早在1960年代，Lewis的“环境走廊(EnvironmentalCorridors)”概念对于类似思想的发展具有重要意义。他认识到水系在生物等资源上的特殊生态意义，将水系作为城市和区域绿色通道的基本框架。McHarg在此后不久提出了“设计遵从自然”的生态规划思想，将区域和自然生态环境的关系推到了一个新的层次。

随着对大尺度景观的重视，绿道规划逐步成为开放空间规划的一个有效的、社会期望的方法。通过系统的线路选择和连接，区域生物多样性保护地和廊道成为区域的综合性的绿道骨架，在景观生态学等相关学科不断发展的情况下，人们也渐渐认识到绿道对于物种的保护作用。许多科学家认为生境的破碎化，是对生物多样性的最大威胁。岛屿生态学理论认为，加强生境岛屿之间的生物运动可以降低由于生境碎裂化带来的物种灭绝的可能性，因此廊道连接各生境岛屿对野生生物保护具有重要的作用。生态学家提出建立景观廊道线状联系，可以将孤立的生境斑块连接起来，提供物种、群落和生态过程的连续性。

1995年，Bueno等进行了南佛罗里达地区区域生态绿道研究，从而重新建立了联系不同区域的大尺度生态框架。由于区域的自然景观已随农业和城市化的扩张而日益破碎化，区域性绿道(RegionalGreenway)的提出是为了在破碎化的景观之间建立生态联系通道。这样一条区域生态廊道可以从自然和文化两方面联系原来破碎的景观，从而使之成为巨大的资源。原本为农业和城市发展而兴建的水利工程如运河、排水沟、水库和防洪设施等，经过生态恢复和管理可以作为区域生态网络提供生态服务，同时也可作为一种文化载体发挥其价值。

值得一提的还有建立在遗产保护区域化和绿道概念基础上的遗产廊道概念，它针对包含独特文化资源的线形景观提出，包括运河、铁路线都属于记载人类早期运动路线的遗产廊道。遗产廊道的目标是包括遗产保护、休闲、教育、生态功能在内的多赢战略。在遗产廊道的绿地系统规划中应注意连续性、多样性和关键区等。

经过长期发展，绿道由最初的单一目标(美化、休闲)规划已经发展成为包括栖息地的保护、历史文物的保护、教育、解释等在内的多目标规划。绿道规划的核心思想与生态基础设施实际上已经极为类似。

1．3生态足迹、生态服务和生态基础设施

生态足迹是由MathisWackernagel和WilliamE.Rees提出的。生态足迹是无限期地用以维持一定人口和物质水平所需要的土地(水面)面积。在一定的人口或经济条件下，生态足迹能够用有一定生产力的土地面积来评价资源消耗和废物降解的程度。它拓宽了人们对城市与区域关系的认识，指明城市必须依托于更大范围的区域而持续。

Costanza等学者提出了生态系统服务(ecosystemservice)的概念。生态系统服务功能是指生态系统与生态过程所形成与维持的人类赖以生存的自然环境条件与功能。生态系统为人类提供了食物、医药及其他工农业生产的原料，更重要的是支撑与维持了地球的生命支持系统，维持生命的地球化学循环与水文循环，维持物种与遗传多样性，净化环境，维持大气化学的平衡与稳定，提供启智的机会等。区域和城市生态系统的生存与发展取决于其生命支持系统的活力，这个系统的活力取决于其关键性结构，也就是生态基础设施的承载能力及生态服务功能的强弱。

1．4景观安全格局和中国城市生态基础设施建设战略

在有限的土地资源条件下，高效是实现可持续发展的关键。关于如何高效地进行生态基础设施规划与建设，俞孔坚提出景观生态安全格局(SecurityPatterns)的理论与方法。该理论把景观过程(包括城市的扩张，物种的空间运动，水和风的流动，灾害过程的扩散等)作为通过克服空间阻力来实现景观控制和覆盖的过程。要有效地实现控制和覆盖，必须占领具有战略意义的关键性的空间位置和联系。这种战略位置和联系所形成的格局就是景观生态安全格局，它们对维护和控制生态过程具有异常重要的意义。根据景观过程之动态和趋势，判别和设计生态安全格局。景观生态安全格局理论在区域EI建设中的意义在于它为在有限的国土面积上，以最经济和高效的景观格局，维护生态过程的健康与安全，控制灾害性过程，为实现人居环境的可持续性提供了可能，而不同安全水平的存在更满足了建设前瞻性和高效的生态基础设施的要求。在此基础上，提出中国城市的生态基础设施建设的主要战略，包括维护和强化整体山水格局的连续性、保护和建立多样化的乡土生境系统、维护和恢复河道和海岸的自然形态、保护和恢复湿地系统、将城郊防护林体系与城市绿地系统相结合、建立非机动车绿色通道、建立绿色文化遗产廊道、开放专用绿地，完善城市绿地系统、溶解公园成为城市的绿色基质、保护和利用高产农田作为城市的有机组成部分、建立乡土植物苗圃等。

2国土安全与中国东部生态基础设施战略

2．1大运河是中国东部区域生态基础设施建设的关键

中国的城镇化进程正呈燎原之势，在未来近十多年时间内，中国的城市化水平将从目前的36％达到65％。快速城市化给中国大地带来了前所未有的生态压力。人口负重与土地资源的贫乏，使中国的城镇化进程危机四伏，区域可持续发展问题突出，已经引起学术界和政府的空前重视。中国东部城市化水平远高于西部是中国城市化的特点之一。城市化速度过快使得自然条件限制和历史遗留问题造成的危机更为明朗化，生态环境问题层出不穷，严重威胁着中国东部区域的可持续发展前景。总的来说，东部地区面临的问题主要体现在：

(1)人口密度高，城镇密集，资源需求与资源承载力矛盾突出；

(2)水资源污染和浪费严重。污染问题不仅存在于城镇地区，新兴的农村工业化过程使得局部农村区域的污染甚至超过了城市。

这两个问题的本质就是对生态基础设施缺乏保护，同时现有生态基础设施也缺乏效率和前瞻性。京杭大运河是中国东部沟通南北的重要水系，其本身在长期参与和影响河域的生态演化进程的情况下，已经成为中国东部区域生态基础设施的重要组成部分。同时其流域所面临的快速城市化影响下的景观生态问题在东部地区也有着广泛的代表性。因此，以京杭大运河为骨架建立区域生态基础设施，对中国东部区域国土的生态安全和可持续发展具有关键意义。

2．2以南水北调工程为契机，建设中国东部区域生态基础设施

中国的京杭大运河已有两千多年的历史，完全通航也有七百多年历史。在长期的历史发展中，运河对区域景观和城市的发展形成了深刻的影响。例如在扬州城市水系的形成中，京杭大运河就是最重要的主导因素。而在苏、杭城市环境形成和发展中，大运河也起了非常重要的作用。

京杭大运河跨京、津、冀、鲁、皖、苏、浙七个省市，穿越两个中国最富活力的经济带(沿海经济带和长江经济带)和经济圈(长江三角洲经济圈和环渤海湾经济圈)，在中国“开”字形区域发展战略格局中占据着十分重要的地位。近年以来，随着快速的城市化和南水北调东线工程的规划建设，运河廊道区域正面临着一系列威胁和挑战，区域可持续发展问题日益突出。

在此新的历史条件下，维护景观和区域尺度上生态过程的健康与安全，使运河生态网络成为高效的、能够持续地提供多种生态服务(包括输水、物种栖息、遗产保护、休闲和防洪等)的区域生态基础设施，已迫在眉睫。为了缓解中国南北水资源分配不均所带来的发展困境，国家已经制定了南水北调战略的多套方案。然而，国际上的大型调水工程大多毁誉参半，对生态环境的影响是其主要负面意见所在。如俄罗斯北水南调等工程一方面满足了有关地区工农业用水，缓解了里诲水位下降，但也影响了调出地区的水量、水温、积水、含盐量等，带来巨大的环境负面效应；而巴基斯坦的调水工程直接造成输水管两岸数百米宽的地带沼泽化，使耕地锐减。

在我国人口、资源与环境问题越来越严峻的情况下，南水北调不应仅仅成为一项单纯的调水工程，而应成为工程所在区域可持续发展战略的有机组成部分。南水北调各线路的生态环境影响正在成为一个学术研究热点。

正是在上述背景下，特别是在南水北调工程契机下，本论文提出在区域尺度上建立以京杭大运河为骨干的生态基础设施，并提出应尽快对此进行长期的科学研究和监测。

3京杭大运河的区域生态战略意义

3．1作为对区域生态结构有着广泛影响的半自然生态系统

以大运河为走廊、运河支流为廊道、以与运河毗邻的湖泊和湿地及城镇为斑块，以周边农田为基质形成区域尺度上的景观生态系统，简称大运河景观生态系统，是一个独特的、有着广泛影响的半自然生态系统。运河廊道长期横跨南北多种不同类型的自然、半自然、人工生态系统，通过长期的能量、物质、信息的流动和循环，河域本身形成了复杂、影响广泛的生态系统，形成了自身的生态调节能力。现在，其整体结构和功能虽然在人工、自然等多种外来因素的干扰下部分已处在瘫痪状态，但台儿庄以南部分仍然发挥着包括航运在内的多种作用。其整体在系统的生态修复之后仍然有可能恢复其区域生态功能。

3．2作为运河区域城乡EI的重要组成部分

运河廊道是运河区域多个城市环境形成的主要因素或主要因素之一，灌溉是运河历史上除去运输以外的最大功能。历代修运河，“贡赋通漕”之外，兼利灌溉都是另一个重要理由。其木断流的部分，至今仍是区域农业安全的重要基础。运河不但是中国东部区域城市和乡村重要的自然条件，而且发挥着重要的生态服务功能，是河域城市和乡村EI的重要组成部分。

3．3丰富的湿地生态系统存留

湿地是人类及众多动植物的重要生存环境之一，它具有极为丰富的生物多样性和多项生态服务功能，被誉为“自然之肾”。运河河道大多依据天然河道修筑，虽然这些天然河流在航运功能要求下大多渠化，但经过长期的生态变迁以后，仍然存留了大量的沼泽、泥地。历代为蓄泻洪水，同时也沿河修建了大量的人工池塘或修建、利用湖泊作为蓄泻之用，这些湖泊、池塘或存或废，都发挥着重要的湿地生态系统功能。

3．4极为重要的遗产廊道

遗产廊道是美国在遗产保护区域化和绿道概念发展成熟基础上提出来的概念。由于京杭大运河所包含的丰富的文化资源在中国历史上的特殊地位，它实际上就是一条极为重要的遗产廊道。

所以，从区域景观生态角度出发，在南水北凋重大工程，遗产保护及区域城市化与区域可持续发展背景下，建立大运河区域生态基础设施，有着重要的战略意义。

4建立大运河EI的问题背景

4．1快速城市化背景下的问题

景观生态学认为区域由多个景观所构成，而每一景观都是由基质、廊道、斑块组成的异质空间镶嵌体。运河流经的中国东部区域是城市化进程最快的地区之一。从景观生态学的角度看，快速城市化进程对于运河区域可持续发展问题的影响主要体现为区域景观生态问题。主要概括如下：

(1)快速城市化进程带来的基质数量和质量的变化。京杭大运河区域的基质主要是农田，包括黄淮海平原主产小麦的耕地和长江三角洲主产稻米的耕地。城市化所蚕蚀的土地大多为城市周围地势平坦、交通方便、水源充足、土壤肥沃的农田，直接影响了基质的数量和质量，对运河区域的景观生态造成破坏性影响。

(2)对运河及其支流廊道的功能和结构的影响。河流廊道是廊道的重要形式，是联接城乡并为其提供生态系统服务的关键通道。在区域景观生态格局中起着重要作用。快速城市化进程对运河廊道结构和功能的影响是多方面的：

(a)出于美化或治理目的的建设性破坏。城市美化在西方曾有过惨痛的教训，在今天的中国仍然阴魂不散，对中国大地的生态安全构成严重威胁。人们出于美化或治理目的对运河加以整治，但往往只把河道作为对象，进行大规模的人工化整饬，堤岸的自然形态因此消失，其后果是对乡土生境的破坏，造成物种地方性与多样性的丧失，破坏生态效应的发挥。

(b)污染严重。污染严重是东部地区可持续发展面临的最主要问题之一。水型型缺水已经造成水乡无水喝的尴尬局面。运河区域的水污染的主要问题来自于沿河城镇不断增加的排污，这正是快速城市化的后果。污染破坏了水质，直接导致运河廊道生态功能的丧失和瘫痪。同时威胁到运河区域生态网络的健康性与完整性。

(c)毁林开垦，水土流失加大。毁林开垦是城市化侵占农田的后果。水土流失则是困扰中国河流的三大问题之一。水土流失对河流廊道的功能和结构都造成重要影响。

此外还有快速城市化带来的建筑开挖、表土扰动、硬质界面增大，航运通行、灌溉、供水等压力过大等，这些都影响到运河廊道的生态功能和结构。

(3)快速、无序的城市化导致区域景观格局急剧变化。运河区域的城市化多是在沿河城镇出于本身发展或各省区小于本地区发展、而不是整个区域的宏观背景所制定的政策主导下进行的。加之很多规划编制仍在传统的规划方法下进行，很少或根本没有考虑生态问题。城镇斑块不断扩张，农田、林地、湿地等自然斑块不断缩减，直至破碎化。区域景观格局的安全存在严重问题。

(4)快速城市化严重威胁遗产廊道的保护。城市的迅速扩张正在破坏运河的历史环境。一方面运河区域的各个历史文化遗产受到威胁，另一方面，运河遗产廊道作为一个人类与自然结合的工程遗产整体上受到严重威胁，在现有的文物保护单位、历史文化保护区、历史文化名城保护架构下没有得到适宜的保护，其真实性(authenticity)和完体性(integrity)都受到损害。

(5)快速城市化和经济的迅速发展带来居民休闲需求。在经济和城市化快速发展的背景下，城乡居民的身心再生要求是区域发展面临的重要挑战之一。早在1860年中期，Olmosted就把公园、河谷、荒地、沼泽连接起来，规划成令波士顿人感到骄傲的“蓝宝石项链”。1883年，Cleveland为Minneapolis做规划时，就主张购买大片土地作为公园绿地系统作为未来居民休闲场所。经过长期发展，证明这一主张十分英明。京航大运河区域有着丰富的自然、文化资源和风景审美资源，如何整合这些丰富资源，满足城乡居民的身心再生要求并具有一定前瞻性，也是运河区域可持续发展的一个重要课题。

4．2南水北调工程带来的区域生态问题

南水北调工程的规划建设又使得运河河道被以新的方式、赋予了新的功能——输水功能。运河廊道的景观属性也因此面临新的改变。其结构和功能都将重新调整，从而对区域生态产生重大影响。

(1)南水北调是继京杭大运河开凿以来又一次对以运河为骨架和主体形成的、包括支流

和湖泊、池塘、沼泽等湿地在内的运河区域生态网络施加的人工干扰。南水北调作为大规模的跨流域调水工程，将是人工因素对区域生态系统的又一次大规模干扰过程。这一干扰在景观和区域尺度L的模拟和研究，对于区域可持续发展来说，无疑有着极为重要的理论价值。

(2)南水北调将在区域尺度上改变运河区域生态网络的功能和结构。调水改变河道的功能，进而影响到整个网络。水作为核心生态因子又影响和改变整个区域生态格局和过程。其影响的过程可归纳为：调水+改变原来的水文情势+自然环境变化+社会经济变化[o，。

这些都将对区域可持续发展造成重大影响。

(3)南水北调是对大运河区域生态系统的巨大挑战，更是重要机遇。大规模调水形成的人工干扰，有机会使得已经成为生态基础设施的部分变得更加高效和具有前瞻性，并同时有机会对断流和生态功能瘫痪区域进行系统的生态系统修复，保护运河遗产廊道，从而实现区域可持续发展。

5建立大运河区域生态基础设施的技术途径

基于以上讨论，提出制定以大运河景观生态系统为骨架的区域生态基础设施建设对策，并提出具体实施战略与实施导则。导则分别在两个层次上进行：

第一个层次是区域景观格局的构建(oonfiguration)，包括对景观元素的空间位置、形状、尺度和连续性等进行战略性规划；

第二个层次是景观元素的设计导则，包括如运河道整理断面及护岸设计导则、湖泊及湿地边界处理导则，城市边缘与水系边界设计导则，林带及斑块构成导则，文化遗产廊道设计导则。

参照Steinitz的景观设计框架，建立大运河区域生态基础设施的技术途径可分为六个步骤(表1)：

(1)景观呈述：通过采集大量数据(借助遥感和GIS技术)，归类整理，并用图、表和文字的方式进行表达大运河区域景观生态状况。

(2)过程分析：对上述成果根据研究的需要重点分析，并形成新的信息来源。

(3)评价：基于判断矩阵的综合比价和评判。

(4)改变方案：在上述研究基础上预测在一定干扰下的景观生态状况，使用预测模型(ProlectionModels)和干预模型(InterventionModels)。

(5)影响评价：在上述干扰和预测模型基础上，进行影响评价。

(6)决策：在上述步骤基础上，用决策模型(DecisionModel)来进行决策。

6结论