环境与环境科学及环境学.ppt

第一章环境与环境学及环境保护 谭立新 1 环境及其组成 环境 相对于某一中心事物而言 作为某一中心事物的对立面而存在 1 1人类的环境环境科学所研究的环境 其中心事物是人类 以人类为主体的外部世界 即人类生存 繁衍所必需的 相适应的环境 或物质条件的综合体 人 自 人 然 环 境 工 环 境 环境可分为自然环境和人工环境 1 自然环境 人类出现之前就存在 是人类赖以生存 生活和生产所必需的自然条件和自然资源的总称 即直接或间接影响到人类的一切自然形成的物质 能量和自然现象的总体 自然环境 物质 空气 水 岩石 土壤 动植物 微生物能量 气温 阳光 引力 地磁力自然现象 太阳的稳定性 地壳的稳定性 水循环 水土演变等多种自然因素 地球环境明显的圈层特征 内核 最里面坚硬部分 直径约1000km 外核 液体状态 厚度约2430km 地幔 固态 厚约2900km 地壳 平均厚度35 4km 海洋约5 11km 分为大气圈 岩石圈 水圈和生物圈 2 人工环境 由于人类的活动而形成的环境要素 包括由人工形成的物质 能量和精神产 品 以及人类活动中所形成的人与人之间的关系或称上层建筑 人工环境 综合生产力技术进步人工构筑物人工产品和能量政治体制社会行为宗教信仰文化与地方因素等 1 2环境要素与环境质量1 环境要素 即环境基质 是指构成人类环境整体的各个独立的 性质不同的而又服从整体演化规律的基本物质组分 分为自然环境要素和人工环境要素 环境要素组成环境结构单元 环境结构单元组成环境整体或环境系统 自然环境要素 通常指水 大气 生物 阳光 岩石 土壤等 环境要素的属性 1 最差 小 限制律由德国化学家J V 李比希于1804年首先提出 20世纪初英国科学家布来克曼发展完善 该定律内容 整体环境的质量 不能由环境要素的平均状态决定 而是受环境诸要素中那个与最优状态差距最大的要素所控制 在改造自然和改进环境质量时 必须对环境诸要素的优劣状态进行数值分类 循着由差到优的循序 依次改造每个要素 使之均衡地达到最佳状态 2 等值性各个环境要素 无论它们本身在规模上或数量上如何不相同 但只要是一个独立的要素 那么对于环境质量的限制作用并无质的差异 即任何一个环境要素 对于环境质量的限制 只有它们处于最佳状态时 才具有等值性 3 整体性大于各个体之和一处环境的性质 不等于组成该环境个要素性质之和 而是比这种和要丰富得多 复杂得多 环境诸要素相互联系 相互作用产生的集体效应 是个体效应基础上质的飞跃 4 出现先后 互相联系 互相依赖环境要素在地球演化史上的出现 具有先后之别 但又是相互联系 相互依赖的 从演化的意义上看 某些要素孕育着其他要素 2 环境质量一般是指在一个具体的环境内 环境的总体或环境的某些要素 对人群的生存和繁衍以及社会经济发展的适宜程度 是反映人群的具体要求而形成的对环境评定的一种概念 1 3 环境的分类分类的原则 环境范围的大小 环境的主体 环境的要素 人类对环境的作用以及环境的功能等 1 聚落环境聚落 人类聚居的地方与活动的中心 聚落环境 院落环境村落环境城市环境 1 院落环境 由一些功能不同的建筑物和与其联系在一起的场院组成的基本环境单元 其结构 布局 规模和现代化程度很不相同 因此 它的功能单元分化的完善程度也很悬殊 如 孤立的家屋 一座大庄园 简陋的茅舍 现代化住宅 具有时代特性和地方色彩 院落环境保障人类工作 生活和健康 促进人类发展 但也带来了消极的环境问题 如冬季取暖时 有很多家庭使用柴灶和煤炉 致使形成院落中的由居民生活所造成大气污染 2 村落环境村落 主要是农业人口聚居的地方 由于自然条件不同 以及农林牧副渔等农业活动的种类 规模和现代化程度的不同 所以无论从结构 形态 规模上 还是从功能上看 村落的类型都是多种多样的 如 平原上的农村 海滨湖畔的渔村 深山老林的山村等 村落环境的污染主要来自于农业污染及生活污染源 特别是农药 化肥的使用和污染日益增加 影响农副产品的质量 威胁人民的身体健康 甚至危及人们的生命 3 城市环境城市环境 是人类利用和改造环境而创造出来的高度人工化的生存环境 城市有现代化的工业 建筑 交通 运输 通讯联系 文化娱乐设施及其他服务行业 为居民的物质和文明生活创造了优越条件 但是城市人口密集 工厂林立 交通阻塞等 而使环境遭受严重的污染和破坏 城市化对环境的影响有以下方面 城市化对大气环境的影响a 城市化改变了下垫面的组成和性质 b 城市化改变了大气的热量状况 c 城市化大量排放各种气体和颗粒污染物 改变城市大气环境的组成 B 城市化对水环境的影响a 对水量的影响 地下水得不到地表水足够的补给 破坏了自然界的水分循环 使地表总径流量和峰值流量增加 滞后时间缩短 还导致洪峰频率增加 b 对水质的影响 主要指生活 工业 交通 运输以及其他服务行业对水环境的污染 C 城市化对生物环境的影响城市化严重地破坏了生物环境 改变了生物环境的组成和结构 使生产者有机体与消费者的比例不协调 特别是近代工商业大城市的发展 往往不是受计划的调节 而是受经济规律的控制 许多城市几乎完全消除了森林和草地 除了熙熙攘攘的人群 几乎看不到其他生命 被称为 城市荒漠 城市化的趋势是必然的 但城市过大的弊端又是明显的 所以 许多国家采取种种措施 如控制城市户口 禁止某些工业在大城市兴建 征收高额环境保护税 土地税 疏散企业和机构 建立卫星城 或在较远地区建立中小城市 以抵制大城市的吸引 形成所谓 抗磁力中心 等 以防止城市化自流发展 使城市结构和规模与其功能相适应 2 地理环境 地理环境 是指与人类生产和生活密切相关的 直接影响到人类生活的水 土 气 生物等环境因素组成的 具有一定结构的多级自然系统 是围绕人类的自然现象的总体 位于地球的表层 即岩石圈 水圈 大气圈 生物圈相互制约 相互渗透 相互转化的交错带上 厚度约10 30km 特点 a 有来自地球内部的内能和主要来自太阳的外部能量 并在此相互作用 b 具有构成人类活动舞台和基地的三大条件 即常温常压的物理条件 适当的化学条件和繁茂的生物条件 c 这一环境与人类的生产和生活密切相关 直接影响着人类的饮食 呼吸 衣着和住行 任何一个最基本的地理环境结构单元 或单元景观都是一个生态系统 生产者 指生物 特别是绿色植物的自养型生物 消费者 指食草类和食肉类动物 分解者 微生物和细菌 关系 a 生产者从水 土 气中摄取简单的无机营养 利用太阳能合成有机质 直接或间接地供养着消费者 b 而动植物的排泄物及其遗体经微生物 分解者 分解 再以简单的无机物的形式归还给水 土 气 以完成物质的生物循环 把有限的物质纳入到无限循环利用之中 维持着地表的生命 c 同时 系统也与外界进行着物质能量的交换 物质和能量的输入与输出又把相邻的环境结构单元联系起来 形成环境链 或叫景观 包括高地 洼地和水体等三个单元 各单元间既有发生的共轭关系 又有明显的对比性 水 消费者 消费者 消费者 分解者 生产者 土地 太阳辐射 环境结构单元示意图 大气 水 费 生产者 大气 分解者 消 者 水 费 生产者 大气 分解者 消 者 分解者 消 费 者 生产者 自成区 从属区 高地区 洼地区水域区 大气 水 土 地 地下水面 地带结构示意图 具有相同类型环境链的地域 叫环境地带 如 在干旱草原地带 高地是草原生态系统 洼地是盐渍草甸生态系统 封闭水体是相应的咸水生态系统 在森林湿润地带 高地是森林生态系统 洼地是草甸生态系统 水体是淡水生态系统 当今的地理环境概念有所发展 是自然地理环境和人文地理环境的统一体 人文地理环境 是人类的社会 文化和生产生活活动的地域组合 包括人口 民族 聚落 政治 社团 经济 交通 军事 社会行为等许多成分 它们在地球表面构成的圈层 称为人文圈或社会圈 智慧圈 技术圈 自然地理环境 自然地理物质发展的产物 3 地质环境 主要是指自地表而下的坚硬地壳层 即岩石圈 指地理环境中除生物圈以外的其余部分 能为人类提供丰富的矿物资源 难以再生的资源 对人类社会的影响 将随着生产的发展而与日俱增 4 宇宙环境 指地球大气圈以外的环境 又称星际环境 1 4 环境的功能特性1 整体性人与地球环境是一个整体 地球的任一部分 或任何一个系统 都是人类环境的组成部分 各个部分之间存在着紧密的相互联系 相互制约的关系 局部地区的环境污染或破坏 总会对其他地区造成影响和危害 2 有限性是指地球在宇宙中独一无二 其空间也有限 还意味着人类环境的稳定性有限 资源有限 容纳污染物质的能力有限 对污染物质的自净能力有限 3 不可逆性人类环境系统在其运转过程中 存在两个过程 能量流动和物质循环 物质循环是可逆的 能量流动是不可逆的 所以整个过程是不可逆的 环境一旦遭到破坏 利用物质循环规律 可以实现局部的恢复 但不能彻底回到原来的状态 4 隐显性除了事故性的污染与破坏可直接观其后果外 日常的环境污染与环境破坏对人们的影响 其后果的显现 要有一个过程 需要经过一段时间 5 持续反映性环境污染不但影响当代人的健康 而且还会造成世世代代的遗传隐患 6 灾害放大性某方面不引人注目的环境污染与破坏 经过环境的作用后 其危害性或灾难性 无论从深度和广度 都会明显放大 2 近代的环境科学及环境学 2 1一门新兴的综合性边缘科学70年代初自然科学 社会科学 技术科学向广度和深度发展的一个重要标志 环境科学是社会科学 自然科学和技术科学三大领域的交接带上 通过三个圆的切点所作的圆 社会科学 技术科学 自然科学 环境科学与三大科学领域的关系 相互交错的扇形 分别形成 社会环境学与环境社会学 工程环境学和环境工程学 自然环境学与环境自然学等三大类六个方面 2 2环境科学的内容和任务1 内容 1 人类活动 决策 生产和生活 和环境质量的关系 2 污染物在自然环境中的迁移 转化 循环和积累的过程和规律 3 环境污染的危害 4 环境状况的调查 评价和环境预测 5 环境污染的控制和防治 6 自然资源的保护和合理利用 7 环境监测 分析技术和预报 8 环境区域规划和环境规划 9 环境管理 2 任务 抓住人类活动与环境质量这一矛盾的实质 研究其间的对立统一关系 充分认识二者之间的作用和反作用 掌握其发展规律 以便能动地改造环境并积极调节其间物质和能量的交换过程 促使环境质量朝着有利于人类的方向演化 2 3 环境科学的分科1 环境学 环境科学的核心 着重于对环境科学基本理论和方法论的研究 2 基础环境学 环境科学发展过程中所形成的基础学科 这样 环境科学就包含环境社会学 环境经济学 环境数学 环境物理学 环境化学 环境污染生态学 环境毒理学 环境地理学和环境地质学等 3 应用环境学 是环境科学中实践应用的学科 包括环境控制学 环境工程学 环境医学 环境管理学和环境法学等 3环境问题 3 1 环境问题的由来1 什么叫环境问题广义理解 由自然力或人力引起生态平衡破坏 最后直接或间接影响人类的生存和发展的一切客观存在的问题 狭义理解 只是由于人类的生产和生活活动 使自然生态系统失去平衡 反过来影响人类生存和发展的一切问题 2 环境问题的分类从引起环境问题的根源考虑 环境问题可分为两类 1 第一环境问题 由自然力引起的为原生环境问题 主要指地震 洪涝 干旱 滑坡等自然灾害问题 2 第二环境问题 由人类活动引起的为次生环境问题 可分为环境污染和生态破坏两类 环境污染 是指有害的物质 主要是工业 三废 废气 废水 废渣 对大气 水体 土壤和生物的污染 包括大气污染 水污染 土壤污染 生物污染 噪声污染 热污染 放射性污染 电磁波辐射污染 意大利维苏威火山暴发 印度洋海啸 印度洋海啸中的伤亡 唐山大地震 环境污染 是指有害的物质 主要是工业 三废 废气 废水 废渣 对大气 水体 土壤和生物的污染 包括大气污染 水污染 土壤污染 生物污染 噪声污染 热污染 放射性污染 电磁波辐射污染 环境污染根据原因 机制和特点可分为环境污染和环境干扰 环境污染 是人类活动所排出的各种各样物质作用于环境而产生的不良影响 起其特点是污染源停止排出污染物后 污染并不马上消失 还会存在较长时间 环境干扰 人类活动排出的能量作用于环境而产生的不良影响 其特点是干扰源停止排出能量以后 干扰立即或很快消失 包括噪声干扰 热干扰和电磁波干扰等 3 环境问题的产生和发展 1 环境问题的产生与生态环境早期破坏人类出现以后 产业革命 即早期环境问题 2 城市环境问题突出和 公害 加剧产业革命 1984年发现南极臭氧层空洞 即近代城市环境问题阶段 城市病 城市基础设施落后 跟不上城市工业和人口的发展的需要 就会出现道路堵塞 交通拥挤 供水不足 排水不畅 电灯不亮 电话不通 三废 成灾 污染严重等 城市病 症状 3 全球性大气环境问题即当代环境问题阶段 此阶段环境问题的核心是与人类休戚相关的全球变暖 臭氧层破坏 酸沉降三大全球性大气环境问题 巴比伦的空中花园 这是墨西哥境内保存较完好的一座玛雅金字塔 黄河变迁黄河发源于青海省 传说在很久以前 那里曾经森林茂密 牧草肥沃 其森林复盖率53 然而 由于长期以来人为地过度垦殖 森林几乎被砍伐殆尽 今日的青海省森林覆盖率仅为0 26 加上灌木林也只有2 5 造成了严重的水土流失 结果 黄河从源头开始便携带了大量泥沙 黄河流经的西北黄土高原亦是水土流失极其严重的地区 滚滚黄沙倾入河水 使黄河成了世界上含沙量最多的河流 每立方米河水中含沙量达37千克以上 每年达16亿吨 上游的泥沙被河水冲到下游 淤积在下游河道 使河床每年淤高10厘米 经年累积 河道便渐渐高出两岸 这就是今日 悬河 的成因 伦敦烟雾 日本水俣病 深受痛痛病折磨的人 痛痛病的发病过程图 被博帕尔农药厂毒气夺去生命的孩子 选自 黑镜头 因博帕尔农药厂毒气泄漏而毙命的牲畜 4 结论 1 人类与环境是对立的统一 人类改造环境 环境也反作用于人类 2 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 但要真正实现这种调节必须具备以下条件 a 在通晓环境变化过程的基础上 预测人类社会活动引起的环境影响 掌握自然生态规律和经济规律 b 要以环境制约生产 运用规律改造环境 c 全面规划 合理布局 有计划地安排社会生产力 使发展生产与保护环境的关系协调起来 d 要提高人类对环境价值的认识 使所有人协调动作 为实现这种调节进行系统的自觉的努力 3 2当前人类面临和关注的环境问题进入20世纪80年代 特别是80年代中期以来 出现了又一次环境问题的高潮 环境问题有了新的变化 原来的环境问题仅仅表现为地区性或区域性的环境污染与生态破坏 近年来这些问题在局部地区 尤其是在发达国家得到了较好的解决 但是 从世界范围和从整体上看 环境污染与生态破坏问题并未得到解决 仍在不断恶化 并且打破了区域和国家的界限 演变为全球性的问题 1 全球环境问题是指对全球产生直接影响的 或具有普遍性的 随后又发展为对全球造成危害的环境问题 也就是引起全球范围内生态环境退化的问题 局部的 小范围的环境污染与破坏 已经演变成区域性的以至全球的环境问题 它们已不是一个国家 一个民族的问题 而是整个人类 整个地球共同面临的环境问题 2 发达国家的环境状况两个特点 一是环境质量有了明显改善 二是仍有许多环境问题有待解决 并又出现了新的环境问题 1 比较好地解决了国内的环境问题空气比以前新鲜 天空变蓝了 不少水体变清了 2 发达国家当前国内的环境问题工业废物 生活垃圾急剧增加 噪声问题仍然突出 氮氧化物污染仍未得到有效控制 大气中有害物质污染如故 水环境问题还未解决 3 食品安全问题备受关注 3 发展中国家的环境问题 1 生态环境遭受破坏A 森林锐减B 土地沙漠化C 土壤侵蚀D 积水和盐渍化 2 环境污染严重A 空气污染严重B 水污染严重和环境卫生差C 农药污染严重 当前人类面临的新的全球性和广域性的环境问题主要有三类 一是全球性 广泛性的环境污染 如全球性气候变暖 臭氧层耗竭 大面积的酸雨污染 淡水资源的枯竭和污染 二是大面积的生态破坏 如生物多样性锐减 土壤退化及荒漠化正在加速 森林面积锐减等 三是突发性的严重污染事件和化学品的污染及越境迁移 1992年6月 里约热内卢环境与发展大会正是在这种背景下召开的 前后两次高潮有很大不同 有明显的阶段性 其一 影响范围不同 第一次高潮主要出现在发达国家 重点上局部性 小范围的环境污染问题 如城市 河流 农田等 第二次高潮则是大范围 乃至全球性的环境污染和大面积生态破坏 其二 人们关心的重点不同 前次高潮人们关心的是环境污染对人体健康的影响 环境污染虽对经济造成损害 但问题还不突出 第二次高潮不但明显损害人体健康 而且全球性的环境污染和生态破坏已威胁到全人类的生存与发展 阻碍经济的持续发展 其三 就污染源而言 第一次高潮的污染来源尚不太复杂 较易通过污染源调查弄清产生环境问题的来龙去脉 污染可以得到有效地控制 第二次高潮出现的环境问题 污染源和破坏源众多 分布广 来源杂 既来自人类的经济再生产活动 也来自人类的日常生活活动 既来自发达国家 也来自发展中国家 解决问题要靠众多国家 甚至全球的共同努力 其四 前次高潮的 公害事件与第二次高潮的突发性严重污染事件不相同 一是带有突发性 二是事故污染范围大 危害严重 经济损失大 其五 重视环境问题的国家不同 前次高潮主要出现在经济发达国家 而当前出现的环境问题 既包括发达国家 也包括众多的发展中国家 3 3我国的环境问题1 生态环境问题A 森林生态功能仍然较弱B 草原退化与减少的情况难以根本改变C 水土流失 土壤沙化 耕地被占D 水旱灾害日益严重E 水资源短缺2 环境污染严重A 大气污染仍然严重B 水污染状况远未解决C 城市噪声污染严重D 工业固体废物增加 3 4解决环境问题的根本途径1 控制人口控制人口对于解决当代环境问题 有着特殊重要的作用 同时 还有加强教育 普遍提高群众的环境意识 使对环境的危害降到最低 包括各种技术手段和环境管理 2 要有相当的经济实力即需要付出巨大的财力 物力 并需要经过长期的努力 3 借助科技进步解决环境问题寻找洁净能源 研制和生产高效又低能耗的环保产品 制定区域性综合防治措施 4 环境与可持续发展 4 1概述1 环境保护认识上的深化A 20世纪50年代以前 人们对环境污染采取过治理措施 以法律 行政等手段限制污染物的排放 但意识上还没有认识到环境保护的重要性 B 20世纪50年代后 在一些经济发达国家 曾多次出现严重无事件 造成大量市民中毒和死亡 出现了群众性反污染运动 促使政府开始重视和加强环境保护工作 唤起了民众对环境保护重要性的认识深化 1972年6月在斯德哥尔摩召开的 人类环境会议 和 一书问世 人们认识到环境保护的复杂性 广域性 综合性 整体性和社会性 C 随着人们对环境问题认识的深化 在对防治污染与破坏所采取的手段上 也由单纯治理发展到综合防治 由单纯处理发展到防治结合 由局部控制发展大系统控制 D 联合国人类环境会议的成果 启迪人们认识了过去没有认识或不能正确认识的环境问题 如认为排放的二氧化碳和氯氟烃在大气层所引起的温室效应和臭氧层破坏对陆地生态系统产生的影响 硫酸盐和硝酸盐引起的酸雨对陆地生态系统的影响 过度砍伐森林造成水土流失及土壤沙漠化对气候的影响 以及经济开发对生物物种的影响等 E 1992年联合国环境与发展大会提出了当今人类社会关于可持续发展的新思想 可持续发展的基础是环境保护 可持续发展有三个方面的主要指标 经济的 环境的 社会的 人类对环境的认识又上升到了更高的层次 2 可持续发展的基本思想1987年世界环境与发展委员会的研究报告 中提出 可持续发展应是既满足当代人的需求 又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展 1992年联合国环境与发展大会上达到共识 第一 强调公平性原则 包括本代人的公平 代际间的公平以及公平分配有限资源 第二 强调持续性原则 核心是指人类的经济和社会发展不能超越资源与环境的承载能力 第三 强调共同性原则 即可持续发展作为全球发展的总目标 其所体现的公平性和持续性原则是共同的 实现这一目标必须是全球人类的共同行动 可持续发展都应具备的特征 a 可持续发展鼓励经济增长 提倡传统的经济增长模式逐步向可持续发展模式过渡 b 可持续发展要以保护自然为基础 与资源和环境承载能力相协调 c 可持续发展应以改善和提高人们的生活质量为目的 与社会进步相适应 4 2中国的环境保护与可持续发展1 环境保护是我国的一项基本国策A 1973年 周恩来总理倡议 国务院召开第一次全国环境保护会议 确定了 全面规划 合理布局 综合利用