城市站285个长期观测点分布   

地气交换系统   

北京教学植物园监测站 

昌平实验站    

北京城市生态系统研究站与北京教学植物园联合开展科普活动 

根治城市病，需要将城市的人类活动和自然过程以及水土气生进行整体研究。城市生态系统的概念在很大程度上提供了城市病的诊断和医治的依据。  

北京绿化面积如何规划才能有效缓解城市热岛效应？北京城市空气污染物和气象的相关性如何？是不是远郊的PM2.5更少、空气质量更好？北京的空气中有多少种微生物？城市居民的碳代谢现状如何？ 

这些问题都与城市生态系统研究息息相关。中科院北京城市生态系统研究站（以下简称城市站）作为北京城市生态系统的监测研究平台，已经为北京城市生态的研究和保护默默工作了十几年。

“大隐隐于市” 

和其他野外台站不一样，城市站“大隐隐于市”——这里没有单独的台站站体，城市站就位于中科院生态环境研究中心内，但监测、研究样地遍布北京市五环以内许多地方。 

作为中国科学院唯一一个城市生态系统研究站，城市站于2008年初加入了中国生态系统研究网络（CERN）。 

近年来，生态学正在从研究森林、农村扩展到研究城市。城市站站长王效科研究员告诉记者，100年前，北京人口仅仅70万出头，而据2012年统计数据，北京常住人口已经达到2069.3万。水资源短缺、能源匮乏、水质恶化、空气污染、雨涝频发、垃圾肆虐、生态破坏等，随着城市发展与生态环境之间的矛盾日益加剧，城市正面临着世界上最为严重的现代城市病。 

“根治城市病，需要将城市的人类活动和自然过程以及水土气生进行整体研究。”王效科说，“城市生态系统的概念在很大程度上提供了城市病的诊断和医治的依据。” 

城市生态系统是城市居民与其周围环境组成的一种特殊的人工生态系统，是人们创造的自然—经济—社会复合系统。“探讨城市生态环境问题的形成原因和恢复途径，提升城市生态服务功能，是目前生态学亟须研究的重要议题。”王效科介绍说。

“密切追踪城市生态要素” 

作为中科院生态环境研究中心的支撑部门之一，城市站依托城市与区域生态国家重点实验室建立。2001年该站启动建设以后，就开始了对北京五环以内城市生态环境的监测与研究。 

“近年来，生态站主要围绕北京城市生态系统结构、格局、过程和功能开展综合监测和研究。”王效科告诉记者，“一个城市的生态要素由气象、空气质量、热岛效应、水体质量、土壤、生物、人口、经济等组成，这些都是我们监测的对象。” 

遥感监测、长期样地监测、定位观测、流动观测、社会经济调查是研究人员采取的监测手段。由于地处首都北京，城市站的监测任务繁重。任玉芬博士的主要任务就是负责大部分水体监测。 

城市站在北京市五环以内设立的长期固定样地多达285个，除了收集自动监测仪器采集的数据外，任玉芬和她的同事还需要每个月采集一次地表水样，尤其是暴雨天气，更要求他们外出采样。别人是一下暴雨就往屋里躲，她却恰恰相反，她已经记不清有多少次顶着狂风冲进雨中了。 

除了气象数据等，人口、经济数据的监测主要是依靠科研人员在学校、事业单位、居民小区收集调查样卷来进行统计和计算。 

此外，水文和水利用、生物生产和经济生产、能量流动和利用、典型物质流动、典型元素（碳、氮、硫、磷）循环等城市生态过程也需要科学家们密切追踪。 

“建站14年来，我们根据监测的数据对城市生态系统进行研究，系统观测城市生态系统的气候、大气化学组分、城市水体、城市土壤和城市生物群落的长期演变过程。”王效科说。 

“我们是开放的平台” 

通过长期监测，城市站逐渐积累了十几年的监测数据。通过这些数据科学家们开始寻找出一些北京城生态规律的蛛丝马迹。 

“北京市的二氧化硫含量，冬季明显高于夏季，近郊区显著高于城区、远郊区；而臭氧则是夏季明显高于冬季，远郊区显著高于城区、近郊区；PM2.5浓度空间差异则是近郊区大于远郊区和城区。”任玉芬向记者解释说，这可能和施工、绿地等因素有关。 

研究人员还发现沿着水流方向（上游—下游），河流受到的污染程度整体呈现加重的趋势，这可能主要与城市暗渠和城市生活排污有关。 

周伟奇研究员以及李小马博士等人定量研究了北京都市圈绿地空间格局对热岛效应的影响，他们发现因为增加绿地覆盖的空间是有限的，优化绿地配置可能是一个比增加绿地覆盖更实际的方法，特别是在高度城市化的地区。研究人员扩展了以前的研究结果，他们的结论为北京提供了有效的城市绿地系统规划和管理科研支撑。 

除了实验室里的工作外，城市站也是中小学生课外学习的乐园。 

“北京教学植物园与生态中心开展的科普合作已经持续8年了。每年都有数以万计的中小学生到我们这里来进行城市生态系统的科普教育。”2009年，生态站博士生周小平和王华分别指导北京师范大学实验中学张君坦和北京市第八十中学的东放同学在第30届北京青少年科技创新大赛中分别获得一等奖和三等奖。 

“我们是一个开放的平台，不管是科普爱好者还是科研工作者，欢迎大家利用我们的平台丰富人类城市生态学知识，提高人类解决目前和未来可能面临的生态环境问题的能力。”王效科说。 

（原载于《中国科学报》2014-09-01第8版平台)