绪论1环境生物学.ppt

环 境 生 物 学 l选用教材： 环境生物学孔繁翔主编 高教出版社 2000 l参考书目： 环境生物学 朱半民主编 黄河水利出版社 2003 环境生物学 蒋志学、邓士谨主编 中国环境科学出版社 1989 环境生物学 林昌善 中国环境科学出版社 1986 环境微生物工程马文漪、杨柳燕 南京大学出版 社 1998 l教学时数：52； 学分：3 l考试形式：闭卷 绪 论 本章主要讨论以下三方面的内容： l环境与环境问题 l环境科学概述 l环境生物学概述 1 环境与环境问题 l环境（Environment）的概念： 请思考以下三个问题： “这里环境真优美！”中的“环境”指的是什么？ 作为环境科学术语的“环境”指的是什么？ 生态学中“环境”的概念又是什么？ l一般工具书中定义的“环境”概念 是指人以外的客观事物，将环境作为一种人以外的客观存在来加以定 义，如新华字典中定义为：周围的一切事物。 l作为环境科学术语的“环境”概念 环境科学所研究的中心事物是“人”，则环境是以人类为主体的外部世 界，是“人类生存的环境”，在此基础上定义：影响人类生存和发展 的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总和。 l生态学中“环境”的概念 生态学研究的中心事物是“生物”，则环境是以整个生物界的生命为主 体，是“生物生存的环境”，可定义：直接或间接影响生物生存和发 展的各种因素的总和。 小结： “环境”具有相对性，在不同的学科中含义不同，主体的改变 往往导致环境概念含义的不同。人类是环境发展到一定阶段的产 物，环境是人类生存的物质基础，环境在影响人类生产、生活的 同时，人类也在不断地利用和改造自然环境。故人类和环境密切 联系，相互作用。 环境问题 l环境问题的概念 指由于人类活动作用于人们周围的环境所引起的环境质量变 化，以及这种变化反过来对人类生产、生活和健康的影响问 题。 其产生是人类社会发展到一定阶段人类与环境矛盾激化的产 物。 其实质是由于人类活动超出了环境的承受能力，对其所赖以 生存的自然生态系统的结构和功能产生了破坏作用，导致人 与其生存环境的不协调。 l环境问题的分类 环境污染 生态破坏 l重大的环境问题 温室效应和气候变暖 臭氧层的破坏 酸雨 有毒物质污染 20世纪著名的八大公害事件 公害事件名称地 点时 间危害情况 1.马斯河谷烟雾事件比利时1930.12几千人发病，60人死亡 2.多诺拉烟雾事件美国1948.106000人患病，17人死亡 3.伦敦烟雾事件英国1952.125天内4000人死亡 4.洛杉矶光化学烟雾美国40年代引起眼病，喉头炎,头痛 5.水俣事件日本1953始痴呆，神经失常，死亡 6.富山事件日本1931始 关节痛,骨骼软化萎缩,痛死？ ？ 7.四日事件日本1970年哮喘，肺气肿，10多人死亡 8.米糠油事件日本1968年患者5千多人，死亡16人 表绪1 2020世纪著名的八大公害事件世纪著名的八大公害事件 温室效应与全球变暖 l温室效应 大气对地表热辐射能遮挡保温的属性类似温室中玻璃具有的 作用，故被称为温室效应。 l温室气体 大气中能强烈吸收地面辐射产生温室效应的气体。包括：二 氧化碳、水汽、甲烷、氧化亚氮、臭氧等。 l全球变暖问题 主要指人为活动造成的温室气体增加，温室效应增强带来的 气候变化。 人类活动对气候变暖的影响主要表现为由于工业生产需要的 化石燃料使用量大增，人口激增城市化发展等引起人为排放 的二氧化碳等温室气体不断增加；热带森林和温带植被破坏 严重，光合作用吸收二氧化碳的能力减弱。 l资料表明 1860年以来，全球地表年平均气温升高了0.3-0.6 ； 根据跨政府气候变化委员会预测，从1990到2100 年，全球陆面气温将增加2； l气候变暖的直接结果 是世界各地冰川的溶化（后退），引起海平面的 上升。海平面升高的后果是严重的，将直接威胁 世界沿海城市及30多个岛屿的生存和发展。美国 环保专家预测，再过5070年，东京、大阪、曼 谷、威尼斯、圣彼得堡、阿姆斯特丹以及中国等 一些沿海城市会被完全和局部淹没。 l气候变暖的间接结果 是灾害性气候：厄尔尼诺现象。厄尔尼诺可以引 起全球大范围的干旱，也可使某些地区暴雨成灾 。例如，1997年3月开始的第14次厄尔尼诺：中国 ：长江、松花江、嫩江全流域大洪水，直接损失 几千亿元。98年1月10日张北地区62级地震。11 月19日云南宁蒗又生生62级地震。 臭氧层破坏 l臭氧O3 臭氧大部分集中在1030km的平流层。 平流层中臭氧的存在对于地球生命物质至关重要，通过吸收太阳辐 射维护地球的能量平衡和生态平衡。 因为，它阻挡了UV-B段紫外辐射到达地面。研究表明UVB能破坏 生物蛋白质和基因物质，造成细胞死亡；使八类皮肤癌发病率增高 ；伤害眼睛导致白内障而使眼睛失明；抑制植物如大豆、瓜类、蔬 菜等的生长；并穿透10m深的水层，杀死浮游植物和微生物，从而危 及水中生物的食物链和自由氧的来源，影响生态平衡和水体的自净 能力。因此，臭氧层实际上已成为地球生命系统的保护层。 l南极臭氧层空洞Ozone Hole 80年代观测发现，自每年9月份下旬开始，南极洲上空的臭氧总量迅 速减少一半左右，极地上空臭氧层的中心地带，近90臭氧被破坏 ，若从地面向上观测，高空臭氧层已极其稀薄，与周围相比象是形 成了一个直径上千公里的洞，称为“臭氧洞”。 酸雨 l一般将pH小于5.6的降雨称 为酸雨。 l酸雨的成因？ l酸雨的危害？ 被严重腐蚀的建筑物 有毒物质污染 有毒物质污染是指对生态系统和人类健康有毒害作用 的物质排放到环境中而引起的危害。这些物质都是生 产和生活过程中的产物，如废水、废气和固体废弃物 、农药、化肥和放射性物质等。 生态环境破坏 l生态环境破坏是由于对自然资源的不合理开发和利用 而引起的。例如： 中国科学院发布的一份国情报告： 中国在90年代的沙漠化速度是每年2100km2，相当于两个半香 港，或30个北京城。而2000年已达2460 km2，2003年已超过 3000 km2。 遥感普查数字表明： 中国水土流失面积已达367万km2，约占国土面积的38，总 量达每年50亿吨，相当于全国的耕地每年被剥去1cm的肥土层 ，损失N.P.K肥4000多万吨，相当于全国1年生产化肥的总和 。 地球土层的平均厚度18cm，在温带地区的自然条件下,每形成 1cm的表土需100400年，即使管理极好，也需20年。 此外，黄河断流，塔里木河断流，罗布泊消失，长江危机， 长江每年表土流失24亿吨，5亿吨流入东海。 还有，滥用化肥和农药，造成土壤退化，我国中低产田已由 原来的60上升到80。 小结 解决环境问题的根本途径是调节人类社会活动与 环境的关系。要真正实现这种调节必须具备下列条件 ：掌握自然生态规律。通晓环境变化过程，能预测人 类活动引起的环境影响，运用规律去利用自然资源、 改造自然。 2 环境科学概述 2.1环境科学的研究对象和任务 l环境科学的研究对象 环境科学是是以“人类环境”系统为其特定的研究对象，它是 研究“人类环境”系统的发生、发展、调节和控制以及改造和 利用的科学。 l环境科学的任务 环境科学的任务是揭示人类环境矛盾的实质，研究两者之 间的辨证关系，掌握其发展规律，调控人类环境之间的物 质和能量交换过程，寻求解决矛盾的途径和方法，以改善环 境，促进人类社会的向前发展。 2.2 环境科学的发展史 l相关学科的探索： 19世纪末期，地学、生物学、化学、物理学、医学和一些工 程技术学科的学者分别从本学科的角度开始对环境问题进行 探索和研究。 l环境科学的孕育： 20世纪50年代，在地学、生物学、化学、物理学、医学和一 些工程技术学科的基础上，逐渐形成了一些新的边缘学科， 如环境生物学、环境化学、环境物理学、环境医学、环境工 程学、环境经济学、环境管理学等等，在这些分支学科的基 础上，孕育着环境科学。 l环境科学的形成： 1972年，英国经济学家B.沃德、美国微生物学家R.杜德斯主编 出版了只有一个地球一书，该书被认为是环境科学的一 部绪论性质的著作，从此形成了环境科学相对独立的研究体 系。 l环境科学的新境界： 1992年，在里约热内卢会议上提出了“可持续发展”的新概念。 在这一新发展观的指导下，环境科学又进入了一个更高的境 界，将从此发展成为一门崭新的、独立的科学。 2.3 环境科学的内容 l添加环保概论上的图 3 环境生物学概述 3.1环境生物学的定义、研究对象和目的 l什么是环境生物学？ 环境生物学是研究生物与受人类干扰的环境之间相互作用规 律及其机理的科学。 l环境生物学的研究对象 环境生物学的研究对象是生物与受人类干扰的环境之间相互 关系 l环境生物学的研究目的 环境生物学的研究目的：在于为人类维护生态健康，保护和 改善环境，为合理利用自然和自然资源提供科学基础，促进 环境和生物的相互关系以有利于人类的生存和社会的可持续 发展。 l 环境生物学的形成和发展 3.2 环境生物学的任务与研究内容 任务 阐明环境污染的生物学或生态学 效应 探索生物对环境污染的净化原理 探讨自然保护生物学和恢复生态 学、 保护生态学的原理与方法 研究内容 环境污染的生物效应 环境污染的生物净化 保护生态学 3.4 环境生物学的研究方法 l野外调查和试验 l实验室试验 l模拟研究 3.5 环境生物学的发展趋势 目前发展的趋势主要表现在以下几个方面： l生态毒理学研究 生态毒理学（Ecotoxicology）是研究环境压力对生态系统内的种群和 群落的生态学和毒理学效应，以及物质或因素的迁移途径和与环境 相互主要规律。 环境生物学正向宏观和微观两极方向深入发展：宏观领域内，研究 对象已由个体、种群、群落转移到生态系统和景观生态，向在生态 系统水平上评价生态效应的方法和模型发展；在微观领域，采用分 子生物学、遗传学等生物学方法和技术，研究污染物及其代谢物与 生物大分子及细胞的相互作用等。 l环境污染的生物净化 研究开发对高浓度有机废水、生物难降解物质、氮磷营养物质等能 有效去除的新工艺和新方法。 l环境生物技术 环境质量的生物监测与评价技术的发展 污染净化和受损环境修复的生物技术 l保护生态学 自然保护生态学 恢复生态学 3.6 环境生物学与相关学科的关系 l与生态学学科的关系 生态学的研究重点在生态系统和生物圈各组成成分之间的相 互关系。 环境生物学是以生态学的基本原理作为其理论基础的，但其 研究的环境是以人类为主体的环境，从研究的切入点和研究 层次上两者是不同的。 l与毒理学学科的关系 毒理学是研究外来化合物对生物体毒性作用的一门学科。 环境生物学在毒理学的基础上，进一步应用生态学、分子生 物学、生物化学及生物物理学等基础学科对环境污染物的毒 作用机理、影响其毒性作用的各种因素和控制规律等众多内 容进行深入研究