第一章-绪论农业环境学VIP

环境学,总学时：32学时主讲：李玉文教授主要参考书目：1.环境学概论东北林业大学出版社.李玉文主编.2.环境学导论清华大学出版社.王翔亭等编1，何强等编2.3.环境学基础教程高等教育出版社.黄涧华等编.4.环境学概论高等教育出版社.刘培桐等编.5.环境学中国环境科学研究院.陈英旭主编.6.环境科学概论经济科学出版社.李玉文主编.7.环境学高等教育出版社.左玉辉编.,环境学,第一章绪论,本章共有四部分内容：一、环境概论二、环境科学及环境学三、当代世界环境问题四、解决环境问题的根本途径,第一节环境概论,所谓环境（Environment）总是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。它因中心事物的不同而不同，随中心事物的变化而变化。与某一中心事物有关的周围事物，就是这个中心事物的环境。,一、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，按照其特征和功能可分为自然环境（naturalenvironment）和人工环境（manmadeenvironment）两种。,自然环境的构成,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,地壳稳定性,地质构造情况,地震、火山运动,海啸,大气力量,水循环,水土演变等多种自然因素,地球环境的圈层结构特性,内核,外核,地幔,地壳,大气圈,自然环境亦可以看作有地球环境和外围空间环境两部分组成，地球环境对于人类具有特殊的重要意义。根据地球上各个区域物理学、化学和生物学的异同性，发现地球环境具有明显的圈层特性。,人工环境的构成,人工环境,综合生产力（包括人等）,技术进步,人工构造物,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,必须指出，自然环境对人的影响是带根本性的，人类要改善环境，必须以自然环境为其大前提，谁要是超越它，势必一事无成。,环境概念,环境科学中所研究的人类环境是指自然环境，也就是自然生物圈这一层和人工环境中的人工构筑物、人工产品和能量以及人与人的关系问题。中华人民共和国环境保护法指出：本法所称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。,二、环境要素和环境质量,（一）环境要素（environmentalelement）环境要素又称环境基质，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,环境结构单元,环境整体,水,水体,水圈,例如：,环境要素具有一些十分重要的特点，它们不仅制约各环境要素间互相联系、互相作用的基本关系，而且是认识环境、评价环境、改造环境的基本依据，环境要素有其属性：1.最差（小）限制律2.等值性3.整体性大于各个体之和4.先后出现，互相联系，互相依赖,所谓环境质量，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。环境质量除有所谓大气环境质量、水环境质量、土壤环境质量、城市环境质量之外，还有所谓生产环境质量、文化环境质量。,（二）环境质量（environmentalquality）,三、环境的分类,根据不同原则，人类环境有不同的分类方法，通常的分类原则主是：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。,按照环境的范围由近及远进行分类：（一）聚落环境（settlementenvironment）聚落是人类聚居的地方与活动的中心，它可分为院落环境、村落环境和城市环境。（二）地理环境（geographicalenvironment）当今的地理环境是自然地理环境和人文地理环境的统一体。（三）地质环境（geologicalenvironment）简单地说，它是指地理环境中去除生物圈以外的其余部分。（四）宇宙环境（cosmicenvironment）宇宙环境有广漠的空间和存在于其中的各种天体以及弥漫物质组成，几近真空。,四、环境的功能特性,环境系统是一个复杂的、有时、空、量、序变化的动态系统和开放系统，系统内外存在着物质和能量的变化和交换。由于人类环境存在连续不断的、巨大和高速的物质、能量和信息的流动，表现出其对人类活动的干扰与压力，具有不容忽视的特性：1.整体性2.有限性3.不可逆性4.隐显性5.持续反应性6.灾害放大性,人与地球环境是一个整体，地球的任一部分，或任一个系统，都是人类环境的组成部分。,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，或对污染物质的自净能力有限。三个概念：（1）环境本底值（environmentalbackgroundvalue）：环境在未受到人类干扰的情况下，环境中化学元素及物质和能量分布的正常值；（2）环境容量（environmentalcapacity）:在人类生存和自然环境不致受害的前提下，环境可能容纳污染物质的最大负荷；（3）环境自净（environmentalself-purification）：污染物质或污染因素进入环境后，将引起一系列物理的、化学的和生物的变化，而自身逐步被清除出去，从而使环境达到自然净化的目的，环境的这种作用即环境自净。,人类的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，后一过程是可逆的，但前一过程不可逆，因此根据热力学理论，整个过程是不可逆的。,除了事故性的污染与破坏可直观其后果外，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。,环境对其遭受的污染和破坏，具有持续反应特性。,实践证明，某方面不引人注目的环境污染与破坏，经过环境的作用以后，其危害性或灾害性，无论从深度和广度，都会明显放大。,五、环境多样性,（一）自然环境多样性1.物质多样性：通常物质可分为生命物质和非生命物质两大类，都具有极为丰富的多样性。2.环境过程多样性：多种多样的自然物质，有着丰富多彩的运动变化过程。参与物质的不同、时间尺度的差别以及变化过程本身性质的不同，共同组成了环境过程的多样性。,3.环境形态多样性：形态是物质外在表现形式和状态。自然环境形态多样性包括地形地貌多样性、气象形态多样性、物质形态多样性、生物形态多样性和景观多样性等。4.环境功能多样性：在自然系统中，各种事物存在着非常复杂、或多或少的联系，而这些联系本身就在一定程度上体现着事物的功能。在物质多样、系统多样和自然环境过程多样性的基础上，环境功能的多样性就大大增加了。,（二）人类需求与人类创造多样性,1.物质需求多样性：物质需求是人最基本的需求。人们对于物质和其他事物的需求偏好存在着或大或小的差别，这些差别使得人类需求的多样性变得更为丰富。2.精神需求多样性：除去物质的需求以外，人们在精神生活中也有大量的、丰富的需求。精神需求完全来自于人们精神领域的活动。3.创造多样性：人类文明的成就都来源于人类创造的多样性，人工环境是人类精神文明和物质文明发展的标志，是人类智慧的结晶，随着人类文明的演进而不断地丰富和发展着。,1.作用界面多样性：人类与环境相互作用的界面分布在人类活动的各个方面，在现代科技和现代机械的支持下，人类与客观环境之间的相互作用越来越复杂，界面的多样性也日益增加。2.作用方式多样性：在人类与环境相互作用的诸多界面上发生着多种多样的作用方式。,（三）人类与环境相互作用多样性,3.作用过程多样性：人类与环境相互作用的过程，大致可分为物理过程、化学过程、生物过程和生态过程，每一类过程都包含着非常丰富的内容，即各自具有多样性。4.作用效果多样性：人类与环境相互作用的界面、方式和过程如此之多，相互作用的效果就更是数不胜数，其多样性更加丰富。,第二节环境科学及环境学,一、环境科学（EnvironmentalSciences）一门新兴的综合性边缘科学在人类社会长期的发展过程中，随着社会生产力的发展，生产方式的演变和工艺技术的提高，人类的环境问题越来越严重，人类和环境至今的矛盾越来越显著，从而人们对自然现象和规律的认识也日益深化，环境科学正是在这样的发展过程中应运而生的。,社会科学,自然科学,技术科学,环境科学与三大科学领域的关系,环境科学是研究人类活动与其环境质量关系的科学。从广义上说，它是对人类生活的自然环境进行综合研究的科学，是研究人类周围空气、大气、土地、水、能源、矿物资源、生物和辐射等等所有环境因素及其与人类的关系以及人类活动如何改变这种关系的科学；它对原生和次生环境问题都进行研究。从狭义上说，它只研究由人类活动所引起的环境质量的变化以及保护和改进环境质量的科学，它所研究的只限于次生环境问题。,二、环境科学的内容和任务,1.人类和环境的关系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,（一）环境科学所研究的内容,5.环境污染的控制和防治6.自然资源的保护和合理使用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,环境科学的任务就是抓住人类与环境这一对矛盾的实质，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，促使环境朝着有利于人类的方向演化。,（二）环境科学的任务,环境科学可分为三大部分：（一）环境学（Environmentology）（二）基础环境学（三）应用环境学,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,三、环境科学的分科,基础环境学,环境社会学（environmentalsociology）,环境数学（environmentalmathematics）,环境物理学（environmentalphysics）,环境声学（environmentalacoustics）,辐射污染及其控制,热污染及其控制,环境化学（environmentalchemistry）,环境生态学（environmentalecology）,环境毒理学（environmentaltoxicology）,环境地质学（environmentalgeology）,环境科学的学科体系,环境生物学（environmentalbiology）,应用环境学,环境控制学（environmentalcontrol）,环境工程学（environmentalengineering）,环境污染,环境污染,大气污染防治工程,水污染防治工程,固体废物治理即利用工程,核工业环境工程,噪声及热污染控制工程,环境污染综合防治技术和环境规划,环境系统工程,环境水利工程,环境经济学（environmentaleconomics）,环境医学（environmentalmedicine）,环境法学（environmentallaw）,环境工效学（environmentalefficiency）,环境科学的学科体系,第三节当代世界环境问题,一、环境及其与社会经济发展的关系（一）什么叫环境问题环境问题（EnvironmentalProblem）就广义理解，就是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生存和发展的一切客观存在的问题；而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，就是从狭义上理解的环境问题。,从引起环境问题的根源考虑，可将环境问题分为两类：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，可作如下分类：,第二环境问题,环境污染,生态破坏,环境化学污染,环境干扰,（二）环境问题的分类,随着人类的出现，生产力的发展和人类文明的提高，环境问题也相伴产生，并由小范围、低程度危害，发展到大范围、对人类生存造成不容忽视的危害；即由轻度污染、轻度破坏、轻度危害向重污染、重破坏、重危害方向发展。依据环境问题产生的先后和轻重程度，环境问题的产生和发展，可大致分为三个阶段：1.环境问题的产生与生态环境早期破坏2.城市环境问题突出和“公害加剧”3.全球性大气环境问题,（三）环境问题的发生和发展,19091973年世界公害病的情况比较,全球性大气环境问题,这一阶段环境问题的核心，是与人类生存休戚相关的“全球变暖”，“臭氧层破坏”，和“酸沉降”三个全球性大气环境问题，引起了全国政府和全人类的高度重视，与上次环境问题高潮相比，本次高潮有很大不同：1.影响范围与性质不同2.人们关心的重点不同3.重视环境问题的国家不同4.解决问题的难易程度不同,环境问题具有不可根除和不断发展的属性，它与人类的欲望、经济的发展、科技的进步同时产生，同时发展，呈现孪生关系；其二，环境问题范围广泛而全面，它存在于生产、生活、政治、工业、农业、科技等全部领域中；其三，对人类行为具有反馈作用，是人类的生产方式、生活方式、思维方式等一系列问题引起新变化。EP实质:社会问题和经济问题,（四）环境问题的性质与实质,二、环境污染概述,（一）环境污染（EnvironmentalPollution）的概念通常，环境污染主要指人类活动所引起的环境质量下降而有害于人类及其它生物的正常生存和发展的现象。而自然过程引起的同类现象称为自然突变或异常。,（二）环境污染的分类,（三）环境效应环境污染所导致的环境变化环境生物效应：指各种环境因素变化而导致生态系统变异的结果。环境化学效应：在多种环境条件的影响下，物质之间的化学反应所引起的环境效果。如：酸雨、光化学烟雾等。环境物理效应：物理作用引起的环境效果。如热污染、噪声污染等。,（四）污染源（PollutionSource）,工业污染源农业污染源交通运输污染源生活污染源,污染源示意图,（五）污染物（Pollutant）,1.污染物：指进入环境后使环境的正常组成结构、状态和性质发生变化，直接或间接有害于人类的生存和发展的物质。污染物可分为生产性污染物和生活污染物。,2.一次污染物和二次污染物：二次污染物是指进人大气的一次污染物之间相互作用或一次污染物与正常大气组分发生化学反应，以及在太阳辐射线的参与下引起光化学反应而产生的新的污染物，它常比一次污染物对环境和人体的危害更为严重。3.优先污染物（PriorityPollutant）：指在众多的污染物中筛选出的潜在危险大的作为优先研究和控制对象的污染物，亦称优先控制污染物。主要针对下列污染物：有毒有机化学污染物、生物难降解性物质、具有生物积累性、三致性的污染物。,（六）环境污染的特点,1.影响范围大2.作用时间长3.污染物浓度低、情况复杂4.污染容易、治理难,（一）全球生态环境问题（globalenvironmentalproblem）所谓全球生态环境问题，是指对全球产生直接影响的，或具有普遍性、随后又发展为对全球造成危害的生态环境问题，也就是引起全球范围内生态环境退化的问题。这些问题包括森林锐减、土地退化、沙漠化、水土流失、人口问题、城市化问题、淡水资源短缺问题，植被破坏物种灭绝（即保护生物多样性）问题、海洋污染问题、危险废弃物越境转移问题、以及全球变暖、臭氧层破坏、酸沉降等全球性大气环境问题。,三、当前世界关注的全球生态环境问题,工业发达国家目前的环境状况，有两个基本特点：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，并又出现了一些新的环境问题。1.比较好地解决了国内的环境污染（environmentalpollution）问题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；噪声问题仍很突出；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。,（二）发达国家的环境状况,1.生态环境遭受破坏：森林锐减；土地沙漠化；土壤侵蚀；积水和盐渍化。2.环境污染严重：空气污染严重；水污染严重和环境卫生差；农药污染严重。,（三）发展中国家的环境问题,（四）我国的生态环境问题,生态破坏加剧：1.森林生态功能仍然较弱2.草原退化与减少的状况难以根本改变3.水土流失、土壤沙化、耕地被占4.水旱灾害日益严重5.水资源短缺,环境污染严重1.大气污染十分严重2.水污染状况远未根本解决3.城市噪声污染严重4.工业固体废物增加,据一九九七年中国环境状况公告，1997年我国耕地形势仍是质量降低、面积减少。受荒漠化的影响，我国干旱、半干旱地区40%的耕地在不同程度的退化，同时耕地污染较重，有1000万公顷耕地受到不同程度的污染。我国可利用耕地资源的人均占有量较低，不足世界平均值的三分之一。据统计，1997年，占而未用的闲置土地11.65万公顷，其中耕地占53.9%。,第四节解决环境问题的根本途径,一、人与环境的和谐和谐是一个美学概念的名词，是审美创造的重要原则之一。在环境科学研究中，“和谐”取义于其本义的平衡、协调的含义。人与环境的和谐就是在人类与环境相互作用中取得的一种相互协调、相互平衡的状态。和谐原理提供了判别环境问题的基本准则：无论是自然原因还是人为原因，无论其表现形式如何地多种多样，只要损伤或破坏了人与环境的和谐，就出现了环境问题。,适应生存是一切生命存在的基本条件，也是人类与环境和谐的最低层次。适应生存的条件下，人们仅能够勉强维持基本的生理需求，需要时刻提防危险动物的攻击以及一些危及生命的灾难的降临，生存状况基本上和其他动物没有太大的差别。,（一）适应生存,通常采用“环境承载力”和“人口容量”两个指标量度适应生存的能力。环境承载力（EnvironmentalBearingCapacity）是在一定时期、范围和环境条件下，维持人环境系统不发生引起环境破坏的质的改变，即维系人与环境和谐的前提下，人环境系统所能承受的人类活动的阈值。人口容量（PopulationCarryingCapacity）又称人口承载力或者人口承载量，是适应生存能力的重要量度。从适应生存的角度讲，可将其定义为：在特定时空条件下，资源、生态、环境在保障人类基本生理需求的前提下，所能够供养的最大人口数。,环境安全是人与环境和谐量度的另一种量度，是建立在适应生存的基础上的。人类与威胁环境安全的灾害之间的斗争，基本上伴随着人类发展的全过程。过去人类主要面对的是天文、地址、气象水文、土壤生等自然因素形成的灾害；目前，人类发展过程中产生的人为灾害，正严重威胁着环境安全。,（二）环境安全,环境健康是指在人类与环境相互作用的过程中，环境系统功能正常，环境质量良好，人类身心健康，生命质量有保障。度量环境健康的主要指标是环境质量。,（三）环境健康,（四）环境舒适,环境舒适代表着更高的人类与环境之间的和谐程度，需要比较高的社会经济发展水平、良好的环境和生态作为基础。,当人类物质需求已经得到相当充分的满足时，精神需求就成为人类生产和生活中的主要内容。当人类大多数有条件尽情欣赏环境美，从中获得精神满足的时候，可以认为，人类与环境的和谐程度总体上达到了环境欣赏的高度。,值得指出，人与环境的和谐既包括人与自然环境的和谐，也包括人与人工环境的和谐，以及人工环境与自然环境的和谐。,（五）环境欣赏,二、环境规律,环境规律是指人类与环境相互作用的规律。环境多样性是人类与环境相互作用的基础规律，人与环境和谐是人类与环境相互作用的核心规律。制约人类发展的规律有五类自然规律、社会规律、经济规律、技术规律和环境规律，人类要实现重大的战略目标，其行为必须同时遵循五类规律，即五律协同。,（一）环境规律,环境多样性和人与环境和谐都具有普适规律的典型特征，构成了环境规律的基本内容，环境多样性是人类与环境相互作用的基本规律，人与环境和谐是人类与环境相互作用的核心规律。近几十年来，人们经常提到生态规律，生态规律是指生物与生物以及生物与环境相互作用的规律，它与环境规律的联系和区别在于：都涉及与环境的相互作用，但两者的主体不同生态规律的主题是生物，而环境规律的主体是智慧人。,（二）五律协同,人类的目标具有多样性，对于特定目标而言，实现目标的途径也具有多样性。一般而言，人类在实现重大目标的过程中，往往要受到多种规律的作用，规律的作用表现为协同、拮抗和偏离三种状态。,相关规律作用示意图,出发点,目标,协同,偏离,拮抗,规律作用的状态与人类实现预定目标所选择的途径有关，不同的途径，各类规律作用的状态是不同的。在多种规律作用的情况下，为了实现既定目标，显然需要找到这样的途径，使得各种相关规律的作用都成为协同者。,规律联合作用示意图,出发点,自然规律社会规律经济规律技术规律环境规律,目标,人类实现重大战略目标，往往同时受到五类规律的作用，因此必须探索这样的途径，使五类规律的作用成为协同者，从而使五类规