關于環境與環境科學第1頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五

第一節

環境概述

一、環境的概念環境是指與某一體系有關的周圍客觀事物的總和。體系—人為劃定的一定范圍內的研究對象，即中心事物。環境即為與某一中心事物有關的周圍事物。不同的中心事物具有不同的環境，即環境隨著中心事物的變化而變化。《中華人民共和國環境保護法》稱“本法所稱環境，是指影響人類生存和發展的各種天然的和經過人工改造的自然因素的總體，包括大氣、水、海洋、土地、礦藏、森林、草原、野生生物、自然遺跡;人文遺跡、自然保護區、風景名勝區、城市和鄉村等”。包括以下兩個方面：自然環境是指人類賴以生存、生活和生產所必需的物質基礎社會環境是指人類活動而形成的各種事物,人們生活的社會經濟制度和上層建筑的環境條件第2頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五 第一節

環境概述

二、環境的形成與發展60億年以前，地球是一團云狀氣塵物質，演化后形成了地球胎。46億年前，地球是一個熾熱的大火球，外面包圍著原始大氣。演化過程中逐步形成原始的①巖石圈：物質的重力分離；②大氣圈：上升到地表的還原性氣體，無O2；③水圈：地球內部的水蒸氣進入大氣圈，降雨產生了河流、湖泊、海洋.35億年以前，海洋中的元素和小分子化合物在各種能量的作用下，逐步合成了簡單有機化合物，演化成具有單細胞結構的厭氧生物（異養生物）。20億年前，出現含有葉綠素的自養原核生物細菌、藍藻等生物，它們的光合作用、新陳代謝使大氣圈中出現O2，使大氣環境從還原型向氧化型轉變，最終形成了一個含氧的大氣圈。6億年前，出現海洋動物。隨著大氣圈O2的增加，大氣游離氧在高空積累;約在4億年前形成了保護地球的臭氧層，為海洋生物登陸創造了條件，生物圈由水圈擴展到陸地。（古人類出現于在距今大約200～300萬年前）4億年至2億年前，首次出現了陸生蕨類植物。最終在地球上形成微生物、植物、動物的水陸生態系統，即生物圈。第3頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五 第二節生態學基礎

一、生態學概述生態學的概念——研究生物與環境之間相互關系及其作用機理的科學。（1）研究生物的個體水平及其對環境的反映；（2）研究影響種群豐富度和種群波動的因素；（3）研究生物群落的結構和功能；（4）研究生態系統的能量流動、食物網（鏈）和養分循環。

生物與環境的相互作用（1）生物依賴于環境——生物的物質基礎元素均來自環境，生物的新陳代謝就是從環境攝取養分和能量，并將廢物排棄的過程。（2）環境因子對生物的影響——非生物環境因子為生物提供必要的生存條件，但同時又可能出現某些限制因子（尤其是營養因子及氣候因子）。因此，生物對環境因子有一定的耐受性與適應性。（3）環境污染對生物的影響——環境污染對生物的危害，主要是一些有毒有害物質通過呼吸、消化、感官等系統進入體內，使生物細胞降低或喪失正常的功能，最終對生物及人體健康產生危害。

第4頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五 第二節生態學基礎

一、生態學概述人類與環境的關系——自然環境影響社會活動及其社會發展，人類活動也影響自然環境。①環境保護和資源開發必須為多數人的利益服務－避免自然資源的浪費，確保資源的有效利用和無污染廢物。②限制影響環境的人類活動－所有自然物都有存在的權利。③人類、其他生物和環境因素之間是一種互相依存的合作關系－只要他們中間任何一方發生問題，這種關系都會遭受破壞，即生態系統失去平衡。第5頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五 第二節生態學基礎

二、生態系統的組成與結構生態系統概念——指自然界在一定的地域內由全部生物和非生物環境相互作用的統一體，即生命系統與環境系統在特定空間的組合。（相對穩定的動平衡狀態）。生態系統的組成——生物環境和非生物環境非生物環境——包括各種環境要素的總和，由所有非生命物質和能量兩部分構成，為各種生物提供必要的營養元素和生存環境，是生態系統中各種生物賴以存在的基礎。生物環境——由生產者、消費者、分解者三類活動角色組成①生產者（自養生物）。將太陽的輻射能轉變為化學能貯存在有機物質的分子結構中。主要是綠色植物，也包括進行光合作用和化學能合成的某些微生物。②消費者（異養生物）。食用植物或相互食用的生物，以動物為主，實現物質與能量的傳遞與物質的轉換。③分解者（腐化性生物）。具有分解能力的細菌和真菌等微生物，某些參與分解活動的動物，將生產者和消費者的殘體分解為簡單的無機物質，供生產者再吸收利用。食物關系把多種生物聯系在一起，形成食物鏈。每一個環節為一個營養級。第6頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五 第二節生態學基礎

二、生態系統的組成與結構生態系統的結構——生態系統中各組成成分之間的相互關系。時間和空間結構——空間結構是指生物及環境因素在空間的配置；時間結構是指生態系統的結構隨時間變化而產生的變化。生物多樣性結構——指某一區域內遺傳基因的品系、物種和生態系統多樣化總和。多樣性的生態系統是所有物種賴以生存與發展的基礎，決定了物種、種群、群落的發展與消亡營養結構——由生物的食物鏈構成，實現物質與能量的傳遞與物質的轉換。每個營養級生物的個體數量、生物量或者能量，按營養級的順序由低到高排列起來繪成結構圖，就形成生態金字塔。營養級越高的生物，其生物種類、數量和所有生物的能量之和越少。生態系統的類型——自然生態系統、半自然生態系統和人工生態系統；陸生態系統、水生生態系統和濕地生態系統第7頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五 第二節生態學基礎

三、生態系統的基本功能（一）生態系統中的能量流動

生物與環境、生物與生物之間的能量傳遞和轉換的過程，遵循熱力學定律。特點：①能量守恒，只是形態轉變；②能量在流動中不斷減少（指對下一營養級可利用的），是一種單向流失的過程。因為：①各營養級生物總有一部分會未被食用而自然死亡，最終被分解者所利用，不可能全部被下一營養級的生物完全利用；②各營養級的生物要維系自身的生命活動，必須消耗一部分能量，這一部分最后以熱能的形式消散到環境中；③各營養級不能完全吸收利用上一營養級的能量，通過排泄損失能量。太陽能量只有約4%被植物有效利用，除了供植物本身生命活動需要外，光合生物能為上一營養級提供的太陽能還不到1.29%，損失70％。其他動物也是如此，攝取的能量，能被上一級有效利用的約為10%。食物鏈不可能太長，生態系統中的營養級最多只有四、五級，很少超過六級。

第8頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五 第二節生態學基礎

三、生態系統的基本功能（二）生態系統中的物質循環C、H、O、N、P、S是是構成生命有機體的主要物質，它們在自然界循環。對人類生存和環境保護來說，最主要的是水、碳、氮、硫的物質循環。碳循環氮循環硫循環第9頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五

碳循環

有機碳：碳水化合物、脂肪、蛋白質；

無機碳：CO2、碳酸鹽。

光合生物通過光合作用吸收大氣中的CO2和H2O形成碳水化合物，同時釋放氧氣。碳水化合物通過食物鏈逐級往高的營養級流動，并轉換為不同的形式。同時，動物通過呼吸作用吸入O2而放出CO2，生物殘體被微生物分解，礦化時也釋放出CO2，這些經過生命系統的CO2又重新返回空氣中。化石燃料的燃燒，自然界的火山噴發、地震也會將固定的碳元素以CO2的形式釋放到大氣中。CO2通過擴散作用在大氣和水體之間循環，進入水體中的CO2會被吸收形成新的碳酸鹽巖石，也可以通過死亡動植物的遺骸進入地殼形成化石燃料。碳的存在形態第10頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五氮循環

大氣中的氮進入土壤和植物：①人工固氮②非生物固氮:雷電③植物固氮土壤中被固定的氨或銨鹽，經硝化細菌將其轉化為亞硝酸鹽或硝酸鹽被植物吸收利用，并與碳結合形成各種氨基酸，最后合成蛋白質動物直接或間接從植物中攝取植物性蛋白，作為自身的營養來源生物圈中動植物的殘體，以及動物新陳代謝過程中的含氮排泄物被微生物分解后有又形成氨或銨鹽，回歸土壤。土壤中的氨形成硝酸鹽后，一部分為植物利用，另一部分則由反硝化細菌把硝酸鹽分解為氮分子，重新進人大氣。返回第11頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五硫循環S主要在大氣、海洋和陸地之間進行循環：進入大氣的S：巖石中的硫隨火山噴發或風化作用下形成H2S、SO2；海浪飛濺；陸地生物殘骸分解時生成H2S；化石燃料燃燒。進入水體的S：海底火山爆發或生物遺骸腐敗產生的硫；降水；酸性廢水排放。進入陸地的S：植物吸收；降水；酸性廢水排放。返回第12頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五（三）生態系統中的信息傳遞信息—系統傳輸和處理的對象，生態系統中的信息是指各種環境因素。生態系統的信息傳遞和聯系方式使生態系統結合成為一個有機的統一整體。營養信息食物鏈和食物網構成。物理信息通過物理過程傳遞的信息。（如SO2的溶解）化學信息通過化學物質傳遞的信息。行為信息通過生物的異常行為傳遞的信息。第13頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五 第二節生態學基礎

四、生態系統的平衡生態平衡指某生態系統的生物環境和非生物環境之間以及它們內部之間通過物質循環、能量流動和信息傳遞，達到互相適應、相互制約、協調統一的效果，維持一種恒定狀態。包括生態系統中結構上的平衡和功能上的平衡兩個方面：結構平衡主要指生物種類的多樣性。功能平衡指生態系統中物質流動相對恒定，循環保持正常；能量輸入和輸出接近相等，流動基本守恒；信息網絡完整，傳遞通暢。綜合起來，生態系統的穩定性取決于各子平衡系統之間的相互關系。

生態平衡是動態平衡，具有自身調節的能力。當生態系統受到一定程度的外界干擾而引起不平衡時，具有恢復平衡狀態的能力。 但干擾超出其承受能力，即一定的限度，達到破壞生態規律的程度，調節就不再起作用，生態平衡就會遭到嚴重破壞。第14頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五 第二節生態學基礎

四、生態系統的平衡影響生態平衡的因素生態系統自身調節能力的強弱是生態系統平衡的關鍵：生物多樣性的結構——保持一定生物種類和數量的相對穩定生態功能的完整性——生態功能的合理運轉生態平衡失調的原因:外界干擾所施加的壓力﹥生態系統自身調節能力自然因素人為因素環境因素的變化物種的改變信息系統的破壞第15頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五 第三節

環境科學

一、環境問題的由來和發展環境問題——指由于自然原因和人類活動作用所引發的人們周圍環境質量的變化，以及這種變化所產生的對人類的生產、生活和健康等一系列有害的影響問題。第一環境問題（原生環境）：自然因素引起第二環境問題（次生環境）：人類活動引起——包括生態環境失調與環境污染環境問題的出現：真正的環境問題出現在18世紀中葉開始的工業革命以后。由于生產力的大幅度提高和新的生產關系建立，擴大并強化了人類利用、改造環境的能力，從而破壞了原有的生態平衡，產生了新的環境問題。一些工業化的先驅城市和工礦企業區，排出大量污染環境的廢棄物，出現了一系列污染環境的事件。如：英國倫敦在1873～1892年間，由于大量排放煤煙型有害廢氣，多次發生可怕的有毒煙霧事件；19世紀后期，日本足尾銅礦區排出的廢水污染了大片農田。此時的環境污染特點：局部、暫時的，危害也有限，未能引起足夠重視。第16頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五 第三節

環境科學

一、環境問題的由來和發展環境問題的發展第一代環境問題——環境問題引起人們重視的規模性爆發和逐步的惡化發展始于20世紀40年代，并在80年代前出現了環境問題的第一次高潮，形成第一代環境問題。八大公害事件，公害是指環境污染對公眾所造成的傷害。

原因：（1）人口迅猛增加，城市化的速度加快。50年～80年代人口增加了20億，城市人口集中，導致污染物的集中排放。（2）工業化規模不斷集中和擴大，能源的消耗激增。30年間能源的消費增加了近75億噸（25～100），是20世紀前50年的5倍。（3）人們的環境意識薄弱。人們沒有意識到高速的經濟發展可能會引發的環境問題。第二代環境問題——20世紀80年代后出現了新的環境問題，可視為第二代環境問題，形成了環境問題的第二輪高潮。主要分為三類：（1）全球性的環境問題。（2）大面積生態環境破壞問題。（3）嚴重的突發性污染事件迭起。目前環境問題的主要特點：（1）從區域性環境問題轉化為全球性環境問題。（2）從發達國家的環境問題擴展到發展中國家的環境問題。（3）污染源種類多樣化和復雜化。（4）環境問題危害范圍擴大、程度嚴重。第17頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五 第三節

環境科學

二、環境科學的創立和發展

環境科學的研究對象環境科學—考察以人類為主體的生態系統，研究人類與環境的關系，人類環境的質量結構與演變，是多學科交叉的，介于社會科學、自然科學和技術科學之間的綜合性新興學科。環境科學的誕生環境科學萌芽——煙囪、地下排水道、《驅逐煙氣》、“工業黑化”的現象《各個時代的氣候和植物界》、《物種起源》、《人和自然》、生態學、生態系統、給排水系統、污水處理廠、飲用水消毒、消煙除塵技術、旋風除塵器和布袋除塵器。環境科學的發展及特點環境科學發展的綜合性分支學科形成的獨特性第18頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五 第三節

環境科學

三、環境科學系統1.環境科學的任務及研究內容（1）探索人類活動與生態平衡的相互協調關系。（2）揭示全球范圍的環境演化的規律。（3）研究污染物對環境變化及生物生存的影響。（4）尋找區域性環境污染的綜合性防治途徑。2.環境科學的分類基礎環境學：包括環境數學，環境物理學（聲、光、熱、輻射等），環境化學，環境生態學，環境地質學。應用環境學：包括環境工程學，環境系統工程，環境監測，環境經濟學，環境醫學，環境法學，環境管理學，環境工效學。

第19頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五 第三節

環境科學

四、環境工程學環境工程學—運用相關學科的基本原理和工程技術方法，研究保護和合理利用自然資源，防治環境污染，以改善環境質量、保護人類健康的學科1.環境工程學的形成（1）水污染（2）大氣污染（3）固體廢物（4）噪聲控制（5）污染綜合治理（6）環保市場2.環境工程學的研究內容（1）水污染防治工程（2）大氣污染防治工程（3）固體廢物的處置和利用（4）噪聲控制（5）環境系統工程美國土木工程師學會（AmericanSocietyofCivilEngineers,ASCE）環境工程分會給出的環境工程的定義：環境工程(EnvironmentalEngineering)通過健全的工程理論與實踐來解決環境衛生（environmentalsanitation）問題，主要包括：提供安全、可口和充足的公共給水；適當處理與循環使用廢水和固體廢物；建立城市和農村符合衛生要求的排水系統；控制水、土壤和空氣污染，并消除這些問題對社會和環境所造成的影響。而且，環境工程所涉及的是公共衛生領域里的工程問題，例如控制通過節肢動物傳染的疾病、消除工業健康危害、為城市、農村和娛樂場所提供合適的衛生設施，評價技術進步對環境的影響等。第20頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五 第四節

環境與發展

一、社會經濟發展與環境1.社會經濟發展與環境的辨證關系環境是經濟的基礎。主要體現在：①環境提供不可缺少的各種自然資源和各種生物生存的基本條件；②具備凈化廢棄排放物的自凈功能；③舒適環境為人類提供精神享受。社會經濟是環境保護的物質保證。2.關于社會經濟發展的兩種觀點（1）零增長發展觀（2）傳統發展觀第21頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五社會經濟發展的兩種觀點

（1）零增長發展觀悲觀論觀點。早期的羅馬俱樂部為典型代表，1972年，以美國麻省理工學院梅多斯等人撰寫的《增長的極限》為代表作。研究發現：人口、糧食、資源、工業和環境污染五種因素均是以冪指數增長，這種增長率，在未來100年內，地球上的經濟增長將達到極限。出現世界糧食短缺、資源枯竭、環境污染和生態環境破壞，而發生無法控制的崩潰。認為：生態失衡和環境惡化的根源是社會經濟和科學技術的發展，要維持人類環境，只有放棄發展，提出“經濟零增長”、“經濟原點發展”、“技術原點發展”的論點。意義：側重考慮社會經濟發展對環境的影響，使人類對面臨的困境有了清醒的認識。結論片面：忽視了科學技術進步的作用，否認科學技術進步能夠解決人類面臨的困境。

第22頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五（2）傳統發展觀

樂觀論觀點。美國赫德森研究所所長卡恩為代表，在《今后200年—美國和世界的一幅遠景》的文章對梅多斯的觀點進行批駁。認為：依靠科學技術進步和社會經濟增長，上述5個問題（人口、糧食、資源、工業和環境污染）基本或完全能解決（近期、中期的未來），“技術至上”論。但：這種觀點把環境保護同社會經濟增長對立起來，片面追求經濟發展，過分強調科學技術進步的作用，不考慮社會經濟發展對環境質量的影響，對環境問題嚴重性估計不足，實施的“先污染，后治理”傳統戰略。第23頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五 第四節

環境與發展

二、可持續發展戰略－sustainabledevelopmentstrategy1.可持續性發展戰略的確立1972年6月5日，聯合國會議通過了斯德哥爾摩《聯合國人類環境會議宣言》。但環保意識未真正被世界各國的決策層所接受。1982年5月，內羅畢人類環境特別會議上發現環境污染只有局部的好轉，而整體仍在日趨惡化。1983年11月，聯合國成立世界環境與發展委員會(WCED－TheUnitedNationsWorldCommissiononEnvironmentandDevelopment

)。1987年，WCED受聯合國委托，系統地研究了人類面臨的重大經濟、社會和環境問題，在《我們共同的未來》報告中正式提出了可持續發展的模式。這種模式包含了對傳統發展模式的反思和批判，以及對可持續發展模式的理性設計。1992年6月，可持續發展模式成為巴西里約熱內盧環境與發展大會的主題，得到世界各國家的一致共識和普遍認同，通過《里約環境與發展宣言》和《21世紀議程》兩個綱領性文件。第24頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五 第四節

環境與發展

二、可持續發展戰略2.可持續發展的定義“既滿足當代人的需求，又不危害后代人滿足其需求的發展”。3.可持續發展的基本思想（1）可持續發展強調發展的主題，鼓勵經濟增長。（2）經濟發展必須受到制約。（3）發展應保持公平。代內公平代際公平4.

可持續發展理論源于傳統發展觀，但本質上與傳統發展觀是相對立的，是對傳統發展觀進行深刻反思基礎上的一個徹底的否定。可持續發展思想顯示了環境與發展兩者間密不可分，相互促進的辯證關系。第25頁，共29頁，2022年，5月20日，8點14分，星期五 第四節

環境與發展

三、中國的環境保護(一)中國的環境問題嚴峻1．生態惡化的趨勢仍很嚴重①森林、草原的生態功能急劇衰退，土地退化日益突出；②水體生態平衡嚴重失調，自然災害日趨頻繁；③生物多樣性銳減。2．能源結構