城市站285個(gè)長期觀測點(diǎn)分布   

地氣交換系統(tǒng)   

北京教學(xué)植物園監(jiān)測站 

昌平實(shí)驗(yàn)站    

北京城市生態(tài)系統(tǒng)研究站與北京教學(xué)植物園聯(lián)合開展科普活動(dòng) 

根治城市病，需要將城市的人類活動(dòng)和自然過程以及水土氣生進(jìn)行整體研究。城市生態(tài)系統(tǒng)的概念在很大程度上提供了城市病的診斷和醫(yī)治的依據(jù)。  

北京綠化面積如何規(guī)劃才能有效緩解城市熱島效應(yīng)？北京城市空氣污染物和氣象的相關(guān)性如何？是不是遠(yuǎn)郊的PM2.5更少、空氣質(zhì)量更好？北京的空氣中有多少種微生物？城市居民的碳代謝現(xiàn)狀如何？ 

這些問題都與城市生態(tài)系統(tǒng)研究息息相關(guān)。中科院北京城市生態(tài)系統(tǒng)研究站（以下簡稱城市站）作為北京城市生態(tài)系統(tǒng)的監(jiān)測研究平臺(tái)，已經(jīng)為北京城市生態(tài)的研究和保護(hù)默默工作了十幾年。

“大隱隱于市” 

和其他野外臺(tái)站不一樣，城市站“大隱隱于市”——這里沒有單獨(dú)的臺(tái)站站體，城市站就位于中科院生態(tài)環(huán)境研究中心內(nèi)，但監(jiān)測、研究樣地遍布北京市五環(huán)以內(nèi)許多地方。 

作為中國科學(xué)院唯一一個(gè)城市生態(tài)系統(tǒng)研究站，城市站于2008年初加入了中國生態(tài)系統(tǒng)研究網(wǎng)絡(luò)（CERN）。 

近年來，生態(tài)學(xué)正在從研究森林、農(nóng)村擴(kuò)展到研究城市。城市站站長王效科研究員告訴記者，100年前，北京人口僅僅70萬出頭，而據(jù)2012年統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)，北京常住人口已經(jīng)達(dá)到2069.3萬。水資源短缺、能源匱乏、水質(zhì)惡化、空氣污染、雨澇頻發(fā)、垃圾肆虐、生態(tài)破壞等，隨著城市發(fā)展與生態(tài)環(huán)境之間的矛盾日益加劇，城市正面臨著世界上最為嚴(yán)重的現(xiàn)代城市病。 

“根治城市病，需要將城市的人類活動(dòng)和自然過程以及水土氣生進(jìn)行整體研究。”王效科說，“城市生態(tài)系統(tǒng)的概念在很大程度上提供了城市病的診斷和醫(yī)治的依據(jù)。” 

城市生態(tài)系統(tǒng)是城市居民與其周圍環(huán)境組成的一種特殊的人工生態(tài)系統(tǒng)，是人們創(chuàng)造的自然—經(jīng)濟(jì)—社會(huì)復(fù)合系統(tǒng)。“探討城市生態(tài)環(huán)境問題的形成原因和恢復(fù)途徑，提升城市生態(tài)服務(wù)功能，是目前生態(tài)學(xué)亟須研究的重要議題。”王效科介紹說。

“密切追蹤城市生態(tài)要素” 

作為中科院生態(tài)環(huán)境研究中心的支撐部門之一，城市站依托城市與區(qū)域生態(tài)國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室建立。2001年該站啟動(dòng)建設(shè)以后，就開始了對(duì)北京五環(huán)以內(nèi)城市生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測與研究。 

“近年來，生態(tài)站主要圍繞北京城市生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、格局、過程和功能開展綜合監(jiān)測和研究。”王效科告訴記者，“一個(gè)城市的生態(tài)要素由氣象、空氣質(zhì)量、熱島效應(yīng)、水體質(zhì)量、土壤、生物、人口、經(jīng)濟(jì)等組成，這些都是我們監(jiān)測的對(duì)象。” 

遙感監(jiān)測、長期樣地監(jiān)測、定位觀測、流動(dòng)觀測、社會(huì)經(jīng)濟(jì)調(diào)查是研究人員采取的監(jiān)測手段。由于地處首都北京，城市站的監(jiān)測任務(wù)繁重。任玉芬博士的主要任務(wù)就是負(fù)責(zé)大部分水體監(jiān)測。 

城市站在北京市五環(huán)以內(nèi)設(shè)立的長期固定樣地多達(dá)285個(gè)，除了收集自動(dòng)監(jiān)測儀器采集的數(shù)據(jù)外，任玉芬和她的同事還需要每個(gè)月采集一次地表水樣，尤其是暴雨天氣，更要求他們外出采樣。別人是一下暴雨就往屋里躲，她卻恰恰相反，她已經(jīng)記不清有多少次頂著狂風(fēng)沖進(jìn)雨中了。 

除了氣象數(shù)據(jù)等，人口、經(jīng)濟(jì)數(shù)據(jù)的監(jiān)測主要是依靠科研人員在學(xué)校、事業(yè)單位、居民小區(qū)收集調(diào)查樣卷來進(jìn)行統(tǒng)計(jì)和計(jì)算。 

此外，水文和水利用、生物生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)、能量流動(dòng)和利用、典型物質(zhì)流動(dòng)、典型元素（碳、氮、硫、磷）循環(huán)等城市生態(tài)過程也需要科學(xué)家們密切追蹤。 

“建站14年來，我們根據(jù)監(jiān)測的數(shù)據(jù)對(duì)城市生態(tài)系統(tǒng)進(jìn)行研究，系統(tǒng)觀測城市生態(tài)系統(tǒng)的氣候、大氣化學(xué)組分、城市水體、城市土壤和城市生物群落的長期演變過程。”王效科說。 

“我們是開放的平臺(tái)” 

通過長期監(jiān)測，城市站逐漸積累了十幾年的監(jiān)測數(shù)據(jù)。通過這些數(shù)據(jù)科學(xué)家們開始尋找出一些北京城生態(tài)規(guī)律的蛛絲馬跡。 

“北京市的二氧化硫含量，冬季明顯高于夏季，近郊區(qū)顯著高于城區(qū)、遠(yuǎn)郊區(qū)；而臭氧則是夏季明顯高于冬季，遠(yuǎn)郊區(qū)顯著高于城區(qū)、近郊區(qū)；PM2.5濃度空間差異則是近郊區(qū)大于遠(yuǎn)郊區(qū)和城區(qū)。”任玉芬向記者解釋說，這可能和施工、綠地等因素有關(guān)。 

研究人員還發(fā)現(xiàn)沿著水流方向（上游—下游），河流受到的污染程度整體呈現(xiàn)加重的趨勢，這可能主要與城市暗渠和城市生活排污有關(guān)。 

周偉奇研究員以及李小馬博士等人定量研究了北京都市圈綠地空間格局對(duì)熱島效應(yīng)的影響，他們發(fā)現(xiàn)因?yàn)樵黾泳G地覆蓋的空間是有限的，優(yōu)化綠地配置可能是一個(gè)比增加綠地覆蓋更實(shí)際的方法，特別是在高度城市化的地區(qū)。研究人員擴(kuò)展了以前的研究結(jié)果，他們的結(jié)論為北京提供了有效的城市綠地系統(tǒng)規(guī)劃和管理科研支撐。 

除了實(shí)驗(yàn)室里的工作外，城市站也是中小學(xué)生課外學(xué)習(xí)的樂園。 

“北京教學(xué)植物園與生態(tài)中心開展的科普合作已經(jīng)持續(xù)8年了。每年都有數(shù)以萬計(jì)的中小學(xué)生到我們這里來進(jìn)行城市生態(tài)系統(tǒng)的科普教育。”2009年，生態(tài)站博士生周小平和王華分別指導(dǎo)北京師范大學(xué)實(shí)驗(yàn)中學(xué)張君坦和北京市第八十中學(xué)的東放同學(xué)在第30屆北京青少年科技創(chuàng)新大賽中分別獲得一等獎(jiǎng)和三等獎(jiǎng)。 

“我們是一個(gè)開放的平臺(tái)，不管是科普愛好者還是科研工作者，歡迎大家利用我們的平臺(tái)豐富人類城市生態(tài)學(xué)知識(shí)，提高人類解決目前和未來可能面臨的生態(tài)環(huán)境問題的能力。”王效科說。 

（原載于《中國科學(xué)報(bào)》2014-09-01第8版平臺(tái))