大连理工大学环境科学概论考试资料

大连理工大学环境科学概论考试资料大连理工大学环境科学概论考试资料 整理修改：池金泉 第一讲第一讲绪论绪论 A 环境的概念环境的概念 1 一. 环境的概念哲学上，环境是一个相对于主体而言的客体环境科学 领域，环境是以人类社会为主体的外部世界的总体中华人民共和国环境保护法 ，环 境是指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体，包括 大气、 水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自 然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风 景名胜区、 城市和乡村 等环境是一个整体， 它是由各种要素构成的 某一主体与环境相 互联系、相互作用构成有机整体 主体和环境，以及它们的相互作用都是变化发展的 B 现代环境保护的肇始现代环境保护的肇始上世纪 60 年代，不存在“环境保护”名词 “寂静的春天” 引发了全世界环境保护事业的发展，作者是美国海洋生物学家蕾切尔卡逊， 于 1962 年出版。 环保运动里程碑，公认的二十世纪最具影响力的书籍之一 环境保护署于 1970 年成立，很大程度上归功于她所唤起的意识和关怀。杀虫剂管制和食品 安全调查机构都从农业部 移到新的机构。从 1962 年，国会号召确立杀虫剂检验。 引发了公众对环境问题的注意， 促使环境保护问题提到了各国政府面前， 环境保护组织纷纷 成立， 促使联合国于 19 72 年 6 月 12 日在斯德哥尔摩召开了“人类环境大会”， 各国签署了“人 类环境宣言”，开始了环境保护事业。 中国环境保护事业也是从 1972 年停止沙城农药厂的 DDT 生产开始的，而后全面禁止了 DDT 的生产和使用。 C 康菲石油渤海溢油事件对环境的影响康菲石油渤海溢油事件对环境的影响 康菲石油是全球著名的国际一体化能源公司，主要从事石油、天然气勘探、生产、加工和营 销，以及化工和塑料产品的生产和销售，全美最大能源公司之一和第一大炼油企业 2011 年 6 月 4 日、8 日和 17 日，蓬莱 19-3 油田 B、C 两个平台分别出现溢油事故。 辽宁绥中东戴河浴场沿岸长约 4 公里岸段发现少量零星油污颗粒， 直径 1 至 3 厘米， 呈不均 匀带状分布;河北京唐港浅水湾浴场西侧长约 300 米岸段发现零星、 已风化油污颗粒， 直径 1 至 4 厘米。经鉴定，油污来自蓬莱 19-3 油田。 溢油单日最大分布面积达到 158 平方公里，蓬莱 19-3 油田附近海域海水石油类平均浓度超 过历史背景值 40.5 倍，最高浓度达到历史背景值的 86.4 倍。溢油点附近海洋沉积物样品有 油污附着，个别站点石油类含量是历史背景值的 37.6 倍。 2008 版公益安全事故报告指南国际标准，海上泄漏 7 桶(1 吨)以上的原油就称为严重污 染事故，康菲石油此次泄漏 1500(后增至 3200,10 漏油点)桶原油事故应属最严重级别。 溢油污染集中在蓬莱 19-3 油田周边和西北部海域，造成劣四类海水面积 840 平方公里，对 油田以及周边海域海洋环境造成一定程度的污染损害。 渤海是一个半封闭性的海域，海水交换程度较低，环境污染程度会比开放性海域要严重。此 次溢油事故截止到目前还没有对环境敏感区(滨海旅游度假区，养殖区和保护区)的海水带来 异常。 国家行政罚款 20 万；海洋局不排除将代表国家对康菲公司进行生态索赔，由此金额可能将 超过 20 万元 最终结局会不会像 2010 年大连漏油事故一样，不了了之。大连漏油事故溢油量超万吨，创 下了中国海上溢油事故之最，但最终的损害评估和赔偿，都成了没影的事。 康菲及中海油为漏油埋单 16.83 亿 康菲石油中国有限公司和中国海洋石油总公司总计支付 16.83 亿元人民币， 康菲公司出资 10.9 亿元人民币，赔偿本次溢油事故对海洋生态造成的损失； 中国海油和康菲公司分别出资 4.8 亿元人民币和 1.13 亿元人民币， 承担保护渤海环境的社会 责任。 受害渔民没有得到赔偿，代理律师的维权行动举步维艰 D 环境要素环境要素 1 三. 环境要素 构成环境整体的各个独立的、性质各异而又服从总体演化规律 的基本物质组分，也叫环境基质。水、大气、生物、土壤和阳光等基本要素，再由它们组 成环境的结构单元，后者又组成环境整体或环境系统。2服从最小限制律 具有等值性 环境的整体性大于环境诸要素的个体和环境诸要素间相互联系、互相依赖 E 木乃伊月饼木乃伊月饼-食品添加剂食品添加剂 海口发现“木乃伊”月饼，存放两年未生霉变， 呈金黄色，无霉变迹象 重庆发现月饼八年不腐成“木乃伊月饼” 某酒店鱼翅冬蓉月饼，拆开胶袋包装后(2003 年 9 月)，发现饼皮金黄饱满，花纹清晰精緻，轻触时手感鬆软，令人食指大动。再用小刀切 开，发现月饼内部并无发霉腐败的跡象，但有股刺鼻酸味。 网民讥讽“我国的防腐技术世间罕见！” 月饼保质期长短由商家“自订”，目前一般行内共识為两个月。 新版食品添加剂使用标准禁止 27 种添加剂，与月饼生产相关的甜味剂，化工合成色素 和漂白剂均在禁令行列 新制月饼少了增白剂，酥皮月饼不像原来那样雪白，稍微有些淡黄色。少了色素的馅料也不 如往年那样色彩鲜艳，像莲蓉馅可能还有肉眼可见的小黑点(莲子天然成分) 大润发超市自制月饼保质期只有 7 天，台东利群超市某种酥皮月饼保质期是 30 天，茶月饼 保质期为 45 天 月饼卖相不如去年那么“漂亮”了：今年酥皮月饼的饼皮没有往年的白，一些月饼的馅料也不 如往年鲜艳，绿莹莹、金灿灿的馅料不再多见 一些超市切开的月饼中，馅料的色彩更加柔和 F 内分泌干扰物内分泌干扰物(环境激素环境激素) 环境激素，是一种可以侵入人体内部、具有类似荷尔蒙作用、能危害人体正常荷尔蒙分泌的 化学物质。它导致精子数量减少，生殖器官出现异常，促使生物体的生殖能力下降，已成为 包括人类在内的所有生物的天敌。 70 余种环境荷尔蒙的物质包括二恶英、 PCB、 除草剂和杀虫剂中被广泛使用的剧毒物质 DDT、 塑料制品原材料双酚 A 失去的未来和走向雌化的自然警告了人们环境荷尔蒙的存在。 “雄鱼变雌鱼、雌性北极熊长出了雄性器官、一个青蛙三条腿或六条腿 挪威某岛上 3000 多只北极熊中，至少有 1.2%的熊是两性熊，雌性北极熊长出了不完整的雄 性生殖器官。 外因性内分泌干扰物质：洗涤剂、苯、甲醛等有机溶剂、植物蔬菜的生长剂、食品添加剂、 塑料制品等 长期食用被化学制剂污染的食物， 是引起男性生育能力降低的一个重要因素。 英国专家发现， 男性精子数量减少和睾丸缩小与 DEHP 塑化剂、辛基苯酚、丁基苯甲基酞酸酯等有关，它们 广泛用于制造食品的包装及添加剂中 作为饮料和食物进入人体，经过人体浓缩和长期蓄积作用，与体内雌激素受体结合，使激素 信息无法传递， 细胞活动因信号中断而产生紊乱， 干扰体内正常激素的分泌导致各种生殖健 康疾病。 它们具有雌激素作用，可抑制睾丸的发育和精子的形成，从而导致男性性功能障碍，甚至不 育 环境激素几乎无处不在，要彻底杜绝其污染不太可能，只能减少吸收 1. 尽量减少使用一次性用品。 2. 在日常生活中尽量使用布袋。 3. 选用大瓶、大袋包装的食品。 4. 不用不合格的塑料奶瓶。 5. 不用泡沫塑料容器泡方便面。 6. 不用聚氯乙烯塑料容器在微波炉中加热。 7. 多用肥皂，少用洗涤剂。8. 少用室内杀虫剂。 9. 简化房屋装修。10. 回收废旧电池。 11. 减少农药的使用量。12. 避免食用近海鱼。 13. 消费肉类要适度。14. 多食用谷物和黄绿叶菜。 G 环境结构与环境系统环境要素的配置关系称为环境结构，环境结构与环境系统环境要素的配置关系称为环境结构，它具有圈层性、地带性、节律 性、等级性、稳定性和变异性等特点。 圈层性：地球环境呈同心圆状，4 圈 地带性：太阳 辐射差异导致纬线平行节律性：昼夜、四季、生物活动等级性：食物摄取差异，导致生物群 落具有阶梯状的等级性分布稳定性和变异性：相对稳定性、永久变异性、有限调节能力 3 环境系统。环境系统是一个动态平衡体系，物质由于成分不同和自由能的差异，在太阳能 和地壳内部放射能的作用下，进行永恒的 能量流动和物质交换。 开放的系统，其稳定性取 决于物质与外界进行物质交换和能量流动的容量。容量大、调节能力强，系统愈稳定。 环境系统类型：全球性、局部性，如海岛、城市；全球系统由大气海洋、大气海洋岩石、大 气生物、土壤植物等组成5 环境系统和生态系统的区别：前者着眼于环境整体，后者侧 重于生物彼此之间及生物与环境之间的关系。 H 环境问题及其产生与发展，当前人们面对的重大环境问题环境问题及其产生与发展，当前人们面对的重大环境问题 1 环境问题是指全球环境或区 域环境中出现的不利于人类生存和发展的各种现象。2 环境问题的产生和发展生态环境的 早期破坏 （人类出现产业革命） 美索不达米亚、 黄河流域局部的近代城市环境问题 （工 业革命八十年代） 八大公害（public nuisance events）事件当代环境问题阶段（1984-） 全球性、复合型、持久型 3 I 技术文明与环境问题技术文明与环境问题环境问题-人类文明发展与技术革命的产物文明是环境的产物， 带着环境的烙印， 文明又常常破坏自身存在的基础-环境古文明产生的发源地都有着良好 的生态环境条件，为早期人类的生存繁衍、物质生产和精神生产提供了丰富的物质条件 2 文明类型的环境烙印文明明显地带着所在自然地理环境特征的烙印 3 文明与环境关系 的演变早期文明对自然的崇拜技术文明对自然的征服文明与自然协调的探索 J 八大公害事件的成因八大公害事件的成因 1 八大公害事件 马斯河谷事件 （比利时） 洛杉矶光化学烟雾事件 （美 国）多诺拉事件（美国）伦敦烟雾事件（英国）痛痛病事件（日本）四日市哮喘事件（日本） 米糠油事件（日本）水俣病事件（日本 K 文明消失的原因与教训文明消失的原因与教训 1 西亚文明的消失玛雅文明的背影中国西部的文明遗迹中 国经济重心的南移 2过量的采伐和放牧毁坏了森林和草地，造成水土流失持续的种植 和不断地灌溉消耗了土壤肥力 毁灭原因：外族征服、内战、原始农业的失败、人口过载 异族入侵和社会动乱导致南方经济文化地位上升基础脆弱， 长期超负荷垦殖， 生存环境和供 养能力衰退，人口南移寻找新的生存地域是历史必然3 殷鉴不远，反思文明的历史，当 代文明社会应该懂得约束自己，不悖天道。文明的每一次进步都不可避免的冲击环境，但 只要自然的宽容不被击破，文明 仍有广大的发展空间 L 环境科学的形成和发展环境科学的形成和发展 1 研究人类社会发展活动与环境演化规律之间相互作用关系， 寻求 人类社会与环境协同演化、持续发展途径与方法的 的科学。 宏观层面，研究人与环境之间 的相互作用、相互制约的关系，探寻社会经济发展和环境保护之间协调的规律； 微观层面， 研究环境中的物质在有机体内迁移、转化、蓄积的过程以及其运动规律，对生命的影响和作 用机理。 3 环境科学的形成和发展 1. 有关学科分别探索 2. 环境科学的出现 环境科学发展的两个里程碑 1. 1972 年， 斯德哥尔摩人类环境会议的召开 2. 1992 年， 里约热 内卢联合国环境与发展大会 5 环境科学发展的三个阶段1972 年，斯德哥尔摩人类环境会 议“只有一个地球”， 汇集学术观点和环境问题认识 1987 年， 世界环境与发展委员会“我们共 同的未来”，提出可持续发展的观点，论述环境与发展方面的问题，提出具体和现实的行动 建议 3. 1992 年里约热内卢联合国环境与发展大会，环境保护与经济社会协调发展，实现人 类社会的可持续发展 M 环境学科与其他学科之间的关联环境学科与其他学科之间的关联 N 环境保护的发展历程环境保护的发展历程1 3 月 21 日: 世界林业日 1971 年创立 3 月 22 日: 世界水日 1993 年创立 3 月 23 日: 世界气象日 1960 年创立 4 月 22 日: 世界地球日 1970 年创立 5 月 21 日: 国际生物多样性日 1994 年创立 5 月 31 日: 世界无烟日 1989 年创立 6 月 5 日: 世界环境日 1972年创立 6 月17日: 世界防治荒漠化和干旱日1994年创立 7月11日: 世界人口日1990 年创立 9 月 16 日: 国际保护臭氧层日 1995 年创立10 月 16 日: 世界粮食日 1979 年创立 危险废弃物的跨境转移所签订的公约 巴塞尔公约 城市热岛效应2010 年中国环境公告 O 中国环境保护的发展历程中国环境保护的发展历程起步阶段开拓阶段发展阶段1979 年 9 月，五届人大常 委会第十一次会议原则通过中华人民共和国环境保护法（试行） ，并予以颁布。标志着我 国环境保护工作开始走上法制的轨道。在 1983 年全国第二次环境保护会议上，保护环境被 确立为我国的一项基本国策。 4 环境保护的内容： 大气污染防治 水污染防治 食物污染防 土 壤污染防治 自然保护和自然保护区 海洋污染与防治 矿产、森林资源的开发与保护 P 城市热岛效应城市热岛效应城市热岛效应城市热岛效应(The Urban Heat Island Effect)是指城市中的气温明显高于外围 郊区的现象。在近地面温度图上，郊区气温变化很小，而城区则是一个高温区，就象突出海 面的岛屿，由于这种岛屿代表高温的城市区域，所以就被形象地称为城市热岛。城市热岛效 应使城市年平均气温比郊区高出 1C，甚至更多。夏季，城市局部地区的气温有时甚至比 郊区高出 6C 以上。此外，城市密集高大的建筑物阻碍气流通行，使城市风速减小。由于 城市热岛效应，城市与郊区形成了一个昼夜相同的热力环流。 晴朗无风的夏日，海岛上的地面气温，高于周围海上气温，并因此形成海风环流以及海岛上 空的积云对流，这是海洋热岛效应的表现。这些年来，由于城市人口集中，工业发达，交通 拥塞，大气污染严重，且城市中的建筑大多为石头和混凝土建成，它的热容量低，热传导率 高，加上建筑物本身对风的阻挡或减弱作用，可使城市年平均气温比郊区可高 2，甚至更 多,在温度的空间分布上,城市犹如一个温暖的岛屿，从而形成城市热岛效应。热岛效应是由 于人们改变城市地表而引起小气候变化的综合现象，在冬季最为明显，夜间也比白天明显， 是城市气候最明显的特征之一。 Q 2013 年中国环境公告年中国环境公告 略 第二讲第二讲 地球环境的基本特征地球环境的基本特征 A大气圈各个圈层的特点及从下到上的圈层顺序大气圈各个圈层的特点及从下到上的圈层顺序 1按温度垂直变化的特点 对流层平流层中 间层暖层散逸层 1 对流层 气温随高度的升高而递减 空气对流运动显著 天气现象复杂多 变平流层同温层：在平流层下层，温度随高度降低变化较小，气温趋于稳定；臭氧层： 温度随高度升高而升高。平流层中空气没有对流运动，平流运动占显著优势， 空气比下层 稀薄得多且干燥，水汽、尘埃的含量甚 微，大气透明度好，很难出现云、雨等天气现象。 中间层强烈的垂直对流运动，气温随高度增加而下降， 又称为高空对流层或上对流层。 暖层 气体温度随高度增加而迅速上升；具有较高密度的带电粒子，故称为电离层。散逸层 空气极为稀薄，其密度几乎与太空密度相同。温度随高度增加而略有增加。 B 大气的组成富营养化大气的组成富营养化 1 干洁空气2 水汽 大气中的水汽主要来自地球上的水面和其他潮湿物体表面的蒸发，以及植物的蒸腾作用。 大气中水汽所占的体积比的变化范围在 04%之间，并随高度的增加而减少。3 固体杂质和 大气污染物烟粒、尘埃、盐粒； 灰尘煤烟、水泥、金属粉尘、SO2、CO 等有害气体 C 水圈及其构成水圈及其构成1 在水圈中，水的大部分是以液态和固态的形式在地面上聚集在一起的， 构成各 种水体。通常情况下，一个水体就是一个完整的生态系统，此时我们也称其为水环 境。可利用的淡水总量不足世界总贮水量的 1% D 富营养化富营养化：是指水体在外界条件的影响下，由于营养盐类不断积聚，引起水体内部物理、 化学性状不 断改变， 水生生态系统发生相应的演替， 并由生物 生产力低的状态逐步向生物 生产力高的状态过渡的 现象。 发展到一定阶段， 表现为浮游藻类的异常增 殖， 形成“赤潮”。 影响富营养化的主要因子有：营养因子：N、P 的含量环境因子富营养化水华母亲水 窖 E臭氧层空洞臭氧层空洞 1 臭氧是氧的同素异形体，有特殊臭味的蓝色气体臭氧吸收对短波紫外线， 防止其到达地球臭氧是城市光化学烟雾的一种组分，有毒害作用 3 氯原子自由基作为催 化剂与臭氧反应，就象一辆辆“运”臭氧的车子，不断地来回搬运臭氧，臭氧在不断减少，而 氯原子却不 见消耗。一个氯原子自由基能够消耗十万个臭氧分子。 微量的含氯化合物进入平流层，都会造成臭氧层的巨大损耗 F 土壤矿物质土壤矿物质1 土壤是矿物质、 有机质和活的有机体及水分和空气等的混合体。 2 原生矿 物是各种岩石受不同程度物理风化的碎屑物，其未改变原有的化学组成和结晶构造。 种类包括：硅酸岩和铝酸盐类、氧化物类、硫化物和磷酸盐类，及某些特别稳定的矿物（石 英、石膏、方解石等）次生矿物主要是由原生矿物经风化而重新形成的新矿物，其化学组成 与结构已发生了变化。种类包括：各种简单盐类，次生氧化物和铝硅酸盐类矿物等 G 生物多样性生物多样性 1 3 多样性一个区域内生命形态的丰富程度 遗传(基因)多样性 物种多样性 生态系统多样性4 遗传(基因)多样性是指存在于生物个体 内、单个物种内以及物种之间的基 因多样性。它是生物多样性的基础。 5 生态系统多样性 是指物种存在的生态复合体系的多样化和健康状态，即指 生物圈内的生境、生物群落和生 态过 程的多样化。6 对生物多样性的主要威胁包括：(1) 生境交替(2) 过度收捕(3) 化学污 染(4) 气候变化(5) 引进物种(6) 人口增长 H 生物圈定义生物圈定义 1 生物圈的概念：地球上所有生命与其生存环境的整体。2 同时具备了生命 存在的四个条件：阳光 水 适宜的温度 营养成分 I 生物圈的稳态方式生物圈的稳态方式 生物圈的结构和功能够长期维持相对稳定状态 能量角度，源源不断 的太阳能是维持正常运转的动力。 物质方面，大气圈、水圈和岩石圈为生物的生存提供了 各种必需的物质，能够自给自足。生产者、消费者和分解者形 成的三极结构，构建物质循 环的完整回路。 生物圈具有多层次的自我调节能力。大气中二氧化碳含量增加时，会使植 物加强光合作用，增加对二氧化碳的吸收； 一种生物绝灭后，相同作用的其他生物就会取 代它的位置； 某种植食性动物数量增加时，有关植物种群和天敌种群的数 量也随之变化， 从而使这种动物种群的数量得到控制。 生物圈自我维持稳态的能力是有限度的。 J 模拟生物圈模拟生物圈-生物圈 2 号 1 生物圈 2 号(Biosphere 2)是微型人工生态循环系统，建于美 国亚利桑那州图森市以北沙漠中。美国前橄榄球运动员约翰艾伦发起，与几家财团联手出 资，委托空间生物圈风险投资公 司承建，历时 8 年，耗资 1.5 亿美元。2 目的：研究人类及 多种生物(植物和动物)，在密封且与外界隔绝的人造系统中，是否可以经由系统内的空气、 水、营养 物的循环与重复使用下而能够健康、快乐的生存下来。 结果：生物圈 2 号的氧气 与二氧化碳的大气组成比例， 无法自行达到平衡； 生物圈 2 号内的水泥建筑物影响到正常的 碳循 环；多数动植物无法正常生长或生殖，其灭绝的速度比预期 的还要快。结论：经广泛 讨论，确认“生物圈 2 号”实验失败，未达到原先设计者的预定目标，这证明了在已知的科学 技术条件下，人 类离开了地球将难以永续生存。 “目前,地球仍是人类唯一能依赖与信赖的维生系统” 第三讲第三讲 生态系统生态系统 A 生态系统的概念及其组成生态系统的概念及其组成(1生态系统就是在一定时间和空间内， 生物与其生存环境以及 生物与生物之间相互作用，彼此通过物质循环、能量流动和信息交换，形成的一个不可分割 的自然整体。 2 具有能量流动、物质循环和信息传递三大功能； 具有自我调节的能力 动 态系统 ) B 生态系统的结构生态系统的结构(1 形态结构 时间结构营养结构主要形式为食物链(Food Chain) C 生态金字塔的三种类型生态金字塔的三种类型(生态金字塔分为三种类型生态金字塔分为三种类型 1 数量金字塔以单位面积上各营养 级的个体数量表示 2 生物量金字塔以单位面积上各营养级的总 生物量或重量表示 能量金字塔以各营养级的能量来表示。 能量金字塔最能保持金字塔形 3生物所利用的 能量来源于太阳辐射 4 太阳能被绿色植物固定后， 以化学能的形式在食物链的各个营养级中 传递，最终以热的形式散失。 5 能量十分之一定律：在自然生态系统中，食物链内营养 级之间能量转化的效率平均为 10%左右。 6 生产者、消费者和分解者形成的三极结构连通 生物圈物质循环的回路。7 水通过蒸发，植物蒸腾，水汽输送，降水，地表径流，下渗，地 下径流等环节，在各圈层中进行连续运动的过程 8 水循环是所有物质进行循环的必要条件。 9 二氧化碳的固定速度与生成速度保持平衡，大致相等。. 随着现代工业的快速发展，人类 大量开采化石燃料，极大地加快了二氧化碳的生成速度，打破了碳循环的速率平衡，导致大 气中二氧化碳浓度迅速增长，这是引起温室效应的重要原因。10 典型的沉积型循环： 磷的 来源是磷酸盐岩石和沉积物以及鸟粪层和动物化石经风化和淋溶作用进入河流， 输入海洋 并沉积于海底， 地质活动使它们暴露于水面， 再次参加循环 单向流动(自然过程需要 1 万年) 人类影响-水体富营养化 11 信息传递：营养信息 化学信息 物理信息 行为信息) D 生态系统的功能生态系统的功能1 当生态系统各组成成分之间彼此保持一定的比例关系，能量、物质 的输入与输出在较长时间内趋于相等， 结构和功能处于相对稳定的状态， 在受到外来干扰时 能通过自我调节恢复到初始的稳定状态， 生态系统的这种状态称为生态系统的平衡， 简称生 态平衡。2 相对的、动态的。3 生态系统平衡的原因：自动调节能力 结构的多样性 生态系 统的组成与结构越复杂， 自动调节能力越强功能的完整性运转越合理， 自动调节能力就越 强。 4 破坏生态系统平衡的： 自然因素人为因素人祸大于天灾 过度索取和废弃物排放 5 生态失衡的主要体现（ 1. 土壤退化 (荒漠化频率加快、盐碱化蔓延、湿地破坏加剧、水土 流失日趋严重)2. 生物多样性面临威胁 (生物物种消失和生存环境减少)3. 森林锐减4. 草 场严重退化 5. 大气环境污染 6. 水体环境污染） E 能量流动过程能量流动过程生物所利用的能量来源于太阳辐射.绿色植物利用太阳能， 吸收空气中的二 氧化碳和土壤中的营养物质合成自身，草食动物吞食绿色植物，肉食动物又食用草食动物， 当这些动植物死亡后再被微生物所分解。 太阳能被绿色植物固定后， 以化学能的形式在食物链的各个营养级中传递， 最终以热的形式 散失。 6CO2+12H2O=C6H12O6+6H2O+6O2+能量 在自然生态系统中，食物链内营养级之间能量转化的效率平均为 10%左右。 F 物质循环物质循环-各个循环特点各个循环特点1 水循环水通过蒸发，植物蒸腾，水汽输送，降水，地表径 流，下渗，地下径流等环节，在各圈层中进行连续运动的过程。水循环是所有物质进行循环 的必要条件 2 碳循环二氧化碳的固定速度与生成速度保持平衡， 大致相等。 随着现代工业的 快速发展，人类大量开采化石燃料，极大地加快了二氧化碳的生成速度，打破了碳循环的速 率平衡，导致大气中二氧化碳浓度迅速增长，这是引起温室效应的重要原因。3Phosphorus Cycle(磷循环) 典型的沉积型循环：磷的来源是磷酸盐岩石和沉积物以及鸟粪层和动物化石 经风化和淋溶作用进入河流，输入海洋并沉积于海底，地质活动使它们暴露于水面，再次 参加循环 单向流动(自然过程需要 1 万年) 人类影响-水体富营养化 4 硫循环 有一个长期的沉积阶段和一个较短的气体型循环阶段 G 人类活动对全球氮循环的影响人类活动对全球氮循环的影响 H 生态平衡生态平衡 当生态系统各组成成分之间彼此保持一定的比例关系，能量、物质的输入与输 出在较长时间内趋于相等， 结构和功能处于相对稳定的状态， 在受到外来干扰时能通过自我 调节恢复到初始的稳定状态，生态系统的这种状态称为生态系统的平衡，简称生态平衡。自 动调节能力 结构的多样性 生态系统的组成与结构越复杂，自动调节能力越强 功能的完整性 运转越合理，自动调节能力就越强。 破坏生态系统平衡的因素自然因素：火山喷发、地震、泥石流、异常气候(厄尔尼诺和拉尼 娜)、沙尘暴 人为因素：农牧活动、工程建设、城市发展、污染物排放、物种改变、森林火灾 生态失衡的体现 1. 土壤退化 (荒漠化频率加快、盐碱化蔓延、湿地破坏加剧、水土流失日 趋严重) 2. 生物多样性面临威胁 (生物物种消失和生存环境减少) 3. 森林锐减4. 草场严重退化 5. 大气环境污染6. 水体环境污染 I 食物链，食物网食物链，食物网 第四讲第四讲 人口人口 A 世界人口数量的发展及其两个转折点世界人口数量的发展及其两个转折点: 纵观人类社会发展史，在世界人口发展历程中，农 业革命和工业革命是两个转折点。1 世界人口的发展: 人口增长历史折射出生产力和社会发 展的过程。2 农业革命之前的人口:人口发展特点一、人口密度极低二、高出生率和高死亡率 三、分布相对集中四、不断随食物来源而迁移 3 农业革命与人口增长发展特点：一、支持更 高的人口密度二、寿命增加，死亡率下降三、人口分散四、居所相对稳定 4 工业革命对人 口增长的影响:人口出生率在工业化早期的一个短时期内，欧洲一些地区的人口出生率一 度上升 二、 人口死亡率大幅度下降三、 人口增长分化 从十八世纪后半叶的工业革命开始 发达地区的出生率和死亡率都趋于下降， 而发展中地区在后期死亡率才开始下降， 出生率却 居高不下 B 世界人口增长的特点世界人口增长的特点 ：增长速度快发达国家人口出生率下降 年龄结构两极分化 城市人 口膨胀 C 产业革命前产业革命前，世界人口增长缓慢的根本原因世界人口增长缓慢的根本原因: 生产力不发达，经济基础落后，人类生活水 平、健康水平低 D 世界人口增长的特点世界人口增长的特点 11 世界人口数量的发展 :大致经历了三个阶段：1.高出生率，高死亡 率，低增长率阶段(人类诞生-工业革命以前)2.高出生率，低死亡率，高增长率阶段(工业 革命以后-)3.低出生率，低死亡率，低增长率阶段 12 世界人口的发展:人口增长历史折射出 生产力和社会发展的过程。 1 人口： 生活在特定社会、特定地域、具有一定数量和质量，并在自然环境和社会环境中 同各种自然因素和社会因素组成复杂关系的人的总称。2 人口在时空上的发展和演变过程， 它大致包括：人口自然变动人口的出生和死亡，变动的结果是人口数量的增加和减少； 人口机械变动人口在空间上的变化，即人口的迁入和迁出，变化的结果是人口数量在空 间上发生人口分布和人口密度的改变；人口社会变动人口社会结构的改变。 自然增长 率出生率-死亡率 D 当代中国人口发展的各个阶段当代中国人口发展的各个阶段11 中国人口发展的基本特点 ：人口基数庞大，总量增长 迅速；人口增长率波动，变化幅度剧烈；年龄结构属年轻型，但已出现老年化趋势；农村人 口比重大，但城市化发展迅速；人口分布不均匀，东西部差异很大；男女性别比偏高；人口 素质有所好转，但整体水平不高。 E 人口环境容量人口环境容量1 人口问题是与环境问题有密切的互为因果的联系在一定社会发展阶 段，一定地理环境和生产力水平条件下，人口增殖应保持在适当比例内 2 人口容量或人口 承载量， 一般理解为在一定的生态环境条件下， 全球或者地区生态系统所能维持的最高人口 数， 所以有时又称之为人口最大抚养能力或最大负荷能力。 人口环境容量不是生物学上的最 高人口数， 而是指在一定生活水平下能供养的最高人口数， 它随所规定的生活水平的标准而 异。 3 人口控制的意义 ： 促进经济发展 有利于提高人口素质水平增加就业改善人民 生活有利于环境保护 4 控制人口，保护环境： 控制人口增长，“计划生育”有计划的迁 移人口提高人口环境意识正确引导人口消费，保护资源和环境 F 中国七十年代以来中国七十年代以来，人口增长速度减缓的原因：第一个高峰阶段（1949-1957） ；人口发展 低谷期（1958-1961） ；第二次高峰阶段（1962-1973） ；人口发展下降期（1973-） 第五讲第五讲资源与环境资源与环境 A 自然资源的特点及分类自然资源的特点及分类 1 自然资源泛指存在于自然界、能为人类利用的自然条件(自然环 境要素)，即人类从自然条件中经过特定形式汲取利用于生存、生活、生产所必需的各种自 然组 成成分。2 联合国环境规划署定义为：在一定的时间、地点条件下，能够产生经济价 值，以提高人类当前和未来福利 的自然环境因素和条件。3 矿物资源、土地资源、水资源、 气候资源与生物资源 4 自然资源的基本特征:原生性自然资源(续发性资源、非耗 竭性资源， 又称无限 资源，恒定性资源) 次生性自然资源(非续发性自然资源、 耗竭性资源，又称有 限 资源) 有限性：指资源的数量，与人类社会不断增长的需求相矛盾，故必须强调资源的 合理开发利用与保护； 区域性：指资源分布的不平衡，存在数量或质量上的显著地域差异， 并有其特殊分布规律； 整体性：每个地区的自然资源要素彼此有生态上的联系，形成一个 整体，故必须强调综合研究与综合开发利用 B 我国自然资源的特点我国自然资源的特点 :资源总量多，人均占有量少各类资源总体组合较好，但也存在一 些薄弱环节我国资源空间分布不平衡，资源质量差别悬殊 C 我国主要资源利用现状我国主要资源利用现状 1 能源丰富而人均量少，且浪费现象严重；能源构成以煤为主；工 业部门消耗能源占有很大的比重农村能源短缺，以生物质能为主；燃煤严重污染环境。 D 湿地及其重要性湿地及其重要性 1 根据 1971 年 关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约 (简称 湿地公约)的规定，湿地是指“不问其为天然或人工，长久或暂时性沼泽地、湿原、泥炭地或 水域地带，带有静止或流动，或 为淡水、半咸水或咸水水体者，包括低潮时水深 不超过 6m 的水域”。红树林 美国大沼泽地国家公园 2 地球上三大生态系统，即：森林、海洋、湿 地 湿地为“地球之肾”，森林为“地球之肺” 湿地是地球上有着多功能的、富有生物多样性 的生态系统，是人类最重要的生存环境之一 自然湿地包括沼泽地、泥炭地、湖泊、河流、 海滩和盐沼等，人工湿地有水稻田、水库、池塘 据资料统计，全世界共有自然湿地 855.8 万平方公里，占陆地面积的 6.4% 生态功能：物质生产；大气组分调节；水分调节；净化； 提供动植物栖息地；调控局部小气候西 3 中国湿地的基本情况 类型多 分布广 面积大 区 域差异显著 拥有特有的青藏高原湿地 生物多样性丰富 E 自然保护区及其作用自然保护区及其作用 : 4 自然保护区是指对有代表性的自然系统、 珍稀濒危野生动植物物 种的天然集中分布区、有特 殊意义的自然遗迹等保护对象所在的陆地、陆 地水体或海域， 依法划出一定面积予以特殊保 护和管理的区域。自然保护区的主要功能是保护自然生态环 境和生物多样性，保证生物遗传资源和景观资源能 够可持续利用，为科学研究、科普宣传、 生态 旅游提供基地。4 保护主要对象，分为生态系统类型保护区、生物物种保护区和自然 遗迹保护区 3 类 保护区性质，分为科研保护区、国家公园(即风景名胜区)、管理区和资源 管理保护区 以保护为主，在保护的前提下，把科学研究、教育、生产和旅游等活动有机地 结合 起来，展示其生态、社会和经为人类提供研究自然生态系统的场所 提供生态系统的天然“本底”，对于人类活动的后果，提供评价的准则。是各种生态研究 的天然实验室，便于进行连续、系统的长期观测以及珍稀物种的繁殖、驯化的研究等是宣 传教育的活的自然博物馆保护区中的部分地域可以开展旅游活动能在涵养水源、 保持水 土、改善环境和保持生态平衡等方面发挥重要作用济效益 6 F 中国自然保护区的保护方式中国自然保护区的保护方式 1 中国人口众多，保护区不能 像有些国家采用原封不动、 任 其自然发展的纯保护方式采取保护、 科研教育、 生产 相结合的方式， 在不影响保护 区 的自然环境和保护对象的前 提下，和旅游业相结合 中国的自然保护区内部大多 划分成核 心区、缓冲区和外围区 3 个部分 2 四个显著特点(1、中国面积最大的自然保护区。2、中国 海拔最高的天然湿地，平均海拔 4000 多米。三江源素有中华水塔美誉，长江总水量的 25%， 黄河总水量的 49%和澜沧江总水量的 15%都来自这一地区。3、世界高海拔地区生物多样性 最集中的自然保护区。4、三江生态系统最敏感的地区，它是长江、黄河、澜沧江三条大河 的发源地。)3 中国人均资源占有量相对较小，人均煤炭、石油、天然气、淡水、耕地、森 林和草地资源分别占世界平均水平的 53%、15%、10%、25、32.3、14.3和 32.3，且 人均资源数量和生态质量继续下降或恶化 人口大量增长和经济发展对资源需求的过分依 赖， 自然资源的日益短缺将成为中国发展的重要制约因素， 如北方地区水资源短缺与全国性 耕地资源不足和退化问题 据统计，全国缺水城市达 300 多个，日缺水量 1600 万吨以上， 农业每年因灌溉水不足减产粮食 250 多万吨。水资源持续利用是最重要的一个问题 中国应对政策 “保护资源，节约和合理利用资源”、“开发利用与保护增殖并重”、“谁开发谁 保护、谁破坏谁恢复、谁利用谁补偿” 的政策 依靠科技进步挖掘资源潜力，充分运用市场 机制和经济手 段有效配置资源，坚持走提高资源利用效率和资源节约型经济发展的道路 自然资源保护与可持续利用必须体现经济效益、 社会效益和环境效益相统一的原则， 使 资源开发、资源保护与经济建设同步发展。 既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。5 包含三层含义： 公平性， 包括代内公平与代际公平 可持续性 环境资源与发展的一致性 6 自然资源可持续利 用的原则 经济效益与生态效益相统一原则 对可再生资源实行合理规范、 持续利用原则对不 可再生资源实行节约、限制和综合利用原则 对恒定性资源实行鼓励、支持利用原则 第六讲第六讲 化学污染和物理污染化学污染和物理污染 A 化学污染物的定义及举例化学污染物的定义及举例 1 环境污染是指有害物质或因子进入环境后，使环境系统的结 构和功能发生变化， 以及由此衍生的各种环境效应， 从而对人类和生物的生存和发展产生不 利影响的现象。 2 生态破坏是指生态系统的平衡受到破坏，也就是外界的压力和冲击超过 了系统的忍耐力或“阈值”，导致系统的结构和功能失调，从而威胁人类的生存和发展。 B 主要大气污染物、分类及其来源主要大气污染物、分类及其来源1 大气污染的含义: 进入大气中的化学物质(如烟尘、CO、CO2、SO2、NOx、硫氢化合物等各类无机物和有机物)、 能量(如光、声、磁、热等)和微生物(如病菌、病毒等)超过了大气环境容量，从而直接或间 接地对人类的生活、生产和身体健康等方面产生不良影响的现象。 C 酸雨及其危害酸雨及其危害，我国酸雨的分布:1 主要大气污染物及其来源:降尘、飘尘 SO2、H2S、亚 硫酸及硫酸(盐)微粒 CO、CO2NO、NO2，N2O、N2O3、N2O4、N2O5烷烃、烯烃和芳烃 2 现行 大气质量评价体系：PM10(可吸入颗粒物)、二氧化硫、二氧化氮 PM2.5(入肺颗粒物，导致 灰霾天气和富含有毒物质)3 一次污染物直接从污染源排放的污染物质；二次污染物 由一次污染物在大气中相互作用经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物的物理、 化学性质完全不同的新的大气污染物，其毒性比一次污染物还强。 D 臭氧层变薄对健康的危害臭氧层变薄对健康的危害 1 导致皮肤癌和白内障，削弱免疫功能 影响陆生生态和水生生 态系统，导致粮食减产，破坏海洋食物链 加速材料老化 E 温室效应及后果温室效应及后果 温室气体温室气体 1 全球海平面上升 44 厘米后, 2080 年受影响的人群数量 2 F 光化学烟雾光化学烟雾 1 大气中的氮氧化物和碳氢化物主要来自汽车尾气、 石油和煤燃烧的废气、 及 大量使用挥发性有机溶剂等，在太阳紫外线的作用下，产生化学反应，生成臭氧和醛类等二 次污染物。刺激眼睛和上呼吸道粘膜影响体内细胞的新陈代谢，加速衰老 G 水体污染的含义，水质指标及含义水体污染的含义，水质指标及含义水体污染的含义：人类活动排放的污染物进入河 流、 湖泊、 海洋或地下水等水体， 超过水体对该污染物的净化能力， 使水和水体底泥的物理、 化学性质或生物群落组成发生变化，引起水质恶化，降低水体的使用价值，这种现象称为水 体污染。 2 1)物理自净 (2)化学自净 (3)生物自净3 水质指标的分类:物理性水 质指标：感官物理性状指标:：温度、色度、嗅和味、浑浊度、透明度等；其他物理性状指 标：总固体、悬浮固体、溶解固体、电导率等。化学性水质指标： 一般化学性水质指标：pH、碱度、硬度、各种阳离子、各种阴离子、总含盐量、一般有机 物等；有毒的化学性水质指标：重金属、氰化物、多环芳烃、农药等；有关氧平衡的水质指 标：溶解氧、化学好氧量、生化好氧量。生物学水质指标细菌总数、总大肠菌群数、各种病 原细菌、病菌等。放射性指标：总、总、铀、镭、钍等放射性元素含量。 H 化学好氧量及生化好氧量化学好氧量及生化好氧量在人工控制的条件下， 使水样中的有机物在微生物作用下进 行生物氧化，在一定时间内所消耗的溶解氧的数量，可以间接反映出有机物的含量，以每升 水（所含的污染物）所消耗的氧的毫克数来表示(mg/L)，简称生化需氧量(BOD)。BOD 越高， 表示水中需氧有机物质越多。用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量，以每升 水所消耗的氧的毫克数来表示(mg/L)。COD 越高，表示水中有机污染物污染越重。 I 氮磷污染及水体富营养化氮磷污染及水体富营养化 1 水体富营养化具有 3 个基本特征：(1)富含氮、磷等营养的 物质源源不断地在水体中富集；(2)在水体的水生生物群落中，生产者远远超过消费者和 分解者时，就会造成生态系统的明显的不平衡。(3)营养物质不断向水体底层富集，形成 一个富含营养物质的沉积层。 J 水体自净水体自净 1 水体的自净作用，是指受污染的各种水体在物理、化学和生物等作用下，水中 污染物浓度自然降低的过程。 水体自净作用往往需要一定的时间， 一定范围的水域以及适当 的水文条件，另外还决定于污染物的性质、浓度以及排放方式等。 包括: (1)物理自净 (2) 化学自净 (3)生物自净 K 中国污水处理分级及主要处理方法中国污水处理分级及主要处理方法 1 污水一级处理：去除废水中的漂浮物和部分悬浮状 态的污染物质，调节废水 pH 值、减轻废水的腐化程度和后续处理工艺负荷的处理方法。常 用方法有：筛滤法、沉淀法、上浮法和预曝气法 。污水二级处理：污水通过一级处理后， 再加处理，用以除去污水中大量有机污染物，使污水进一步净化的工艺过程，主要方法有： 活性污泥法和生物膜法等。三级处理：又称污水深度处理或高级处理，包括除磷、除氮、有 机污染物的去除、溶解性无机物的去除、病毒去除等。一级处理(预处理)二级处理主要 采用生物法为主体工艺，尤以活性污泥法应用最广 三级处理(高级处理、深度处理) L 土壤污染的特点土壤污染的特点 1 土壤污染的特点：(1) 隐蔽性和潜伏性 2) 不可逆性和长期性 M 土壤污染的类型土壤污染的类型 1 按土壤污染源和污染途径(1) 水质污染型(2) 大气污染型(3) 固体废物 污染型(4) 农业污染型(5) 综合污染型按土壤污染物的属性(1) 化学型(有机、无机污染)(2) 放射性污染型(3) 生物污染型 N 物理污染物的定义及举例物理污染物的定义及举例 物理污染，指的就是和化学物质无关的污染，包括光、声、电、 热、辐射等方面. 例如陈设、家具、照明、色彩等，可能造成对环境的污染。 O 物理污染类型物理污染类型 2 1.噪声污染 2.电磁污染 3.光污染 4.热污染 5.放射性污染 P 生物污染物的定义及举例生物污染物的定义及举例 1 对人和生物有害的微生物、寄生虫等病原体和变应原等污染 水、气、土壤和食品，影响生物产量，危害人类健康的这种污染现象。 由病原微生物、霉 菌、寄生