第七讲环境科学技术

1、 第七章 环境科学技术与环保产业 近代以来：人类逐渐成为近代以来：人类逐渐成为 自然界的非法主人自然界的非法主人 文艺复兴运动中最著名的口号是：“我 是人，我只希求人世的幸福”，“我们的幸福在今 天，不在明天，在今世，不在来世”。 第一节 日益突出的环境问题 v一、全球性环境问题 v 1.自然资源遭到严重破坏 v 2.环境污染触目惊心 v 3.全球气候变暖明显加剧 沙 漠 化 水 污 染 世界人口迅速膨胀，人口问题首当其冲世界人口迅速膨胀，人口问题首当其冲 世界人口世界人口年份年份 10亿1830年 50亿1987年 60亿1999年 85亿2050年 70亿2010年 环境污染严重，有害废弃

2、物危害环境污染严重，有害废弃物危害 着人类健康和安全着人类健康和安全 水源污染严重，淡水供给不足水源污染严重，淡水供给不足 森林资源日益减少森林资源日益减少 酸雨污染进一步发展酸雨污染进一步发展 印度大西洋海啸 母亲河源头的忧患- 黄河首曲荒漠化现象严重 v 生态环境问题的本质是人类危机、人的 危机 原油污染 童安格：梦开始的地方 当浮云拒绝了阳光的问候 还有多少温暖在你的心头 当星星已不再出现在夜空 你还有多少梦想 多少希望 能不能把碧绿还给大地 能不能把蔚蓝还给海洋 能不能把透明还给天空 梦开始的地方 一切还给自然 v二、我国的环境问题 v1.环境污染 v （1）水污染已成为经济与社会可持

3、续发 展的制约因素。 v （2）大气污染问题将更为突出。 v （3）固体废物污染已成为影响环境质量 的另一严重问题。 v （4）城市环境污染仍很严重。 v2.生态破坏 v （1）农业生态环境破坏还在继续。 v（2）水土流失、土地沙化和退化继续发展。 v（3）生态工程建设投入不高。 v（4）矿业资源开发和基础设施建设可能形成 新的生态破坏。 v v3.资源相对短缺 （1）人均占有耕地面积继续减少，粮食生产 压力加大。 （2）矿产资源保证程度进一步下降，不少重 要的矿产将长期短缺。 （3）北方地区和城市缺水问题将更加突出。 （4）海洋生物资源过度开发，近海污染严重。 （5）资源综合利用总体水平低。

4、 占国土面积52%的干旱、半干旱区，2/3 的山地，200万平方公里青藏高原，90万 平方公里的岩溶地，60万平方公里的黄 土高原； 水土流失占国土面积37%； 沙化面积100万平方公里，近年以3400 平方公里/年扩展； 草原退化面积已达62%； 中东部耕地污染达20%； 垃圾堆放量60亿吨。 人类重新开始 2020世纪下半叶：人类与自世纪下半叶：人类与自 然界的伙伴关系开始确立然界的伙伴关系开始确立 第二节 环境科学的兴起和发展 v 地球生物圈是人类生存和发展的环境。环 境是人类生存和发展的基础。环境问题的出 现和日益严重，引起人们的重视，环境科学 研究工作随之发展起来，逐渐形成环境科学

5、这样一个新兴的综合性学科。 v一、环境科学的形成和发展 v 环境科学的形成和发展，大体可分为两个 阶段。 v 1.各学科对环境的分别探索阶段 v 德国植物学家C.N.弗拉斯在1847年出版的 各个时代的气候和植物界 v 美国学者G.P.马什在1864年出版的人和 自然 v v德国地理学家K.里特 尔和F.拉策尔探讨了地 理环境对种族和民族分布、人口分布、密度 和迁移，以及人类聚落形式和分布等方面的 影响。 v马克思和恩格斯批判了这种理论的错误，并 且根据许多科学家包括弗拉斯的调查材料， 指出地球表面、气候、植物界、动物界以及 人类本身都在不断地变化，这一切都是人类 活动的结果。地球上生命的历史

6、，是生物同 它的周围环境相互作用的历史。 v英国生物学家C.R.达尔文在1859年出版的物种起 源一书中，以无可辩驳的材料论证了生物是进化 而来的，生物的进化同环境的变化有很大关系，生 物只有适应环境，才能生存。达尔文把生物和环境 的各种复杂关系叫做生存斗争或者叫适者生存。 v1869年德国生物学家E.H.海克尔提出了物种变异是 适应和遗传两个因素相互作用的结果，创立了生态 学的概念。 v1935年英国植物生态学家A.C.坦斯利提出了生态系 统的概念，目前生态学的研究大多是围绕着生态系 统进行的。 v 2.环境科学的出现 v 从20世纪50年代环境问题成为全球性重大 问题，于是专门以环境为研究

7、对象的环境科 学应运而生。 v1962年，美国卡尔松寂静的春天。 v1968年国际科学联合会理事会设立了环境问 题科学委员会。 v1972年，第一届世界环境大会。 v英国经济学家B.沃德和美国微生物学家R.杜 博斯受联合国人类环境会议秘书长的委托， 主编出版了只有一个地球 v控制环境污染的技术 大体上经历了3个时期。 v一是20世纪60年代中期，当时面临着严重的环 境污染，许多国家的政府颁布一系列政策、法 令，采取政治的和经济的手段，主要搞污染治 理。 v二是20世纪60年代末期开始进入防治结合、以 防为主的综合防治阶段。 v三是20世纪70年代中期，强调环境管理，强调 全面规划、合理布局和资

8、源的综合利用。 v二、环境科学的主要任务及分支学科 v v1.环境科学的主要任务 v（1）探索全球范围内环境演化的规律。 v（2）揭示人类活动同自然生态之间的关系。 v（3）探索环境变化对人类生存的影响。 v（4）研究区域环境污染综合防治的技术措施 和管理措施。 v v 2.环境科学的分支学科 v（1）环境地学 v（2）环境生物学 v（3）环境化学 v（4）环境物理学 v（5）环境医学 v（6）环境工程学 v（7）环境管理学 v（8）环境经济学 v（9）环境法学 v v三、环境科学的现状和展望 v（1）推动了自然科学各个学科的发展。 v（2）推动了科学整体化研究。 v在环境问题研究上的主要趋势

9、是:以整体观念剖析环 境问题;更加注意研究生命维持系统;扩大生态学原 理的应用范围;提高环境监测的效率;注意全球性问 题。这些趋势改变了以大气、水、土壤、生物等自 然介质来划分环境的做法，要求环境科学从环境整 体出发，实行跨学科合作，进行系统分析，以宏观 和微观相结合的方法进行研究。 第三节 生物资源保护与生态安全 v一、生物资源保护和利用 v二、生物安全技术 v三、生态安全 v生态安全有其自身的特点: v 一是整体性。二是不可逆性。 v 三是长期性。四是全球性。 自然界的平衡自然界的平衡 生态系统生态系统 指由生物群落及其地理环境相互作用指由生物群落及其地理环境相互作用 所构成的功能系统所构

10、成的功能系统 它包括它包括: O 无机环境无机环境 (空气水矿物质土壤阳光和气候空气水矿物质土壤阳光和气候); O 生物的生产者生物的生产者 (如绿色植物或能进行自养生如绿色植物或能进行自养生 活的低等菌类活的低等菌类); O 生物的消费者生物的消费者 (如草食动物和肉食动物等如草食动物和肉食动物等); O 生物的分解者生物的分解者 (如微生物如微生物)。 v食物链（网） v金字塔定律（1/10定律） v生态系统的演替 极顶状态 v自然界中的循环：水、碳等 v有毒有害物质的富集 v熵、不可逆、进化、退化 v生态平衡的打破：生态系统是远离平衡态的 v稳态，其打破对自然界是中性的，对人则产 v生价

11、值问题 v人类中心主义 征服自然 与自然协调发展 l生态学的研究内容 l生态学致力于探索解决经济发展和环境保护之 间的矛盾，科学、合理开发自然资源，提高生 产力水平，实现人类社会的可持续发展。 l（1）生态系统中种群规模的调控。 l（2）生物生产力的管理。 l（3）人工生物群落的稳定性。 l（4）生态指标体系。 l1、能量生态学、数学生态学、城市生态 学、行为生态学、化学生态学、灾害生 态学等。 l2、生态学致力于生物圈的功能研究。 l3、生态学为可持续发展提供理论基础。 l4、生态学为解决生态危机提供具体的生 态工程、生态技术的支持。 人与自然关系的反思人与自然关系的反思 1人与自然的对象性

12、关系是 能动性和受动性的统一 2人改造自然是人的内在尺度 与自然的外在尺度的统一 3人类既是自然的征服者、消费者， 又是自然的调控者和协同进化者。 人与自然协调发展的思想前提 1确立科技、经济、社会 与自然相统一的整体观念 2确立新的协调发展观念 3确立全球意识 第四节 环境生物技术与环保产业 v一、环境生物技术 v 环境生物技术是现代生物科学与环境工程技术相结 合而形成的前沿交叉学科。环境生物技术采用现代 分子生物学和分子生态学的原理和方法，充分利用 各种环境生物的特殊功能，进行生物净化、生物修 复、生物转化和生物催化，从污染治理、清洁生产 到可再生资源利用，多层面、全方位地解决工业和 生活污染、农业和农村面源污染、荒漠化和海水污 染等问题。 人与自然协调发展的科学技术前提 1自然科学与社会科学一体化; 2科技产业化与产业科技化; 3物质生产、精神生产、人口生产相适 应，促进人的现代化; 4以现代科技革命为先导，建立一种真正 造福于人类的经济 用超级细菌可以迅用超级细菌可以迅 速治理水面浮油污染速治理水面浮油污染 依靠科学技术成果，合理实现人与自然之间的物 能变换，合理组织人类改造自然的活动 用微生物