环境科学导论第4章生态学在环境保护中的作用

1、v当环境问题引起了人们的极大关注，要求当环境问题引起了人们的极大关注，要求生态学回答和解决一系列问题时，促使生生态学回答和解决一系列问题时，促使生态学研究生物与在人类干扰下的环境之间态学研究生物与在人类干扰下的环境之间关系，以及人类与环境之间的相互关系。关系，以及人类与环境之间的相互关系。尤其是生态系统理论的形成和完善，使生尤其是生态系统理论的形成和完善，使生态学成为人类合理利用自然资源、改善和态学成为人类合理利用自然资源、改善和保护环境质量的理论基础。保护环境质量的理论基础。第四章第四章 生态学在环境保护中的应用生态学在环境保护中的应用一、利用生态系统的整体观念，全面考察一、利用生态系统的整

2、体观念，全面考察人类活动对环境的影响人类活动对环境的影响即人类活动对环境的影响要从时间和空间上即人类活动对环境的影响要从时间和空间上全盘考虑，统筹兼顾，不仅要考虑现在，还要考全盘考虑，统筹兼顾，不仅要考虑现在，还要考虑将来；不仅要考虑本地区，还有考虑有关的其虑将来；不仅要考虑本地区，还有考虑有关的其它地区。（建设项目必须进行环境影响评价）它地区。（建设项目必须进行环境影响评价）阿斯旺大坝阿斯旺大坝土质肥力下降土壤盐碱化水质恶化水生植物和藻类蔓延，阻塞河道，水分蒸腾量大下游河床侵蚀加剧，海岸线内退调节径流，控制河水泛滥， 扩大耕地发电淡水养殖及内河航运 阿斯旺大坝建成后海岸线的演变侵蚀始于190

3、0年，至1964年平均每年蚀退20m，而在1964至1991年期间，海岸线后退的速度增至每年120240m。 南水北调工程是一项解决我国北方地区水资源短缺、改善生态环境为目标的特大型跨流域调水工程。 长江口盐水入侵加剧长江口临近海域渔场位置改变黄浦江水质污染加重长江口沙坝位置后退北方灌区土壤次生盐碱化 血吸虫病区北移 二、充分利用生态系统的调节能力二、充分利用生态系统的调节能力如大气污染物的高烟囱排放、水体自净、土地处如大气污染物的高烟囱排放、水体自净、土地处理系统（污水灌溉）等。理系统（污水灌溉）等。土地处理系统土地处理系统城市污水资源化城市污水资源化 利用土地以及其中的微生物和植物根系对污

4、染利用土地以及其中的微生物和植物根系对污染物的净化能力来处理已经过预处理的污水或废水，物的净化能力来处理已经过预处理的污水或废水，同时利用其中的水分和肥力促进农作物、牧草或树同时利用其中的水分和肥力促进农作物、牧草或树木生长的工程设施。木生长的工程设施。组成： 由废水的预处理设施、贮水湖、灌溉系统、地下排水系统等部分组成。 土地处理系统有五种类型土地处理系统有五种类型 慢速渗滤系统慢速渗滤系统快速渗滤系统快速渗滤系统地表漫流系统地表漫流系统湿地处理系统湿地处理系统地下渗滤处理系统地下渗滤处理系统v慢速渗滤系统 适用于渗水性良好的土壤、砂质土壤及蒸发量小、气候润湿的地区。废水经喷灌或面灌后垂直向

5、下缓慢渗滤，土地净化田上种作物，这些作物可吸收污水中的水分和营养成分，负荷一般较低，渗滤速度慢，故污水净化效率高，出水水质优良。v快速渗滤系统 适用于渗透性非常良好的土壤，如砂土、砾石性砂土、砂质砂土等。污水灌至快速渗滤田表面后很快下渗进入地下，并最终进入地下水层。依靠土壤微生物将被土壤截留的溶解性和悬浮有机物进行分解，使污水得以净化。 v地表漫流系统 适用于渗透性低的黏土或亚黏土，地面最佳坡度为2到 8。废水以喷灌法或漫灌(淹灌)法有控制地分布在地面上均匀的漫流，地面上种牧草或其他作物供微生物栖息并防止土壤流失， v湿地处理系统 是一种利用低洼湿地和沼泽地处理污水的方法。污水有控制地投配到种

6、有芦苇、香蒲等耐水性、沼泽性植物的湿地上，废水在沿一定方向流行过程中，在耐水性植物和土壤共同作用下得以净化 。上海化学工业园湿地效果图v上海化学工业园(SCIP)位于上海东南部的杭州湾沿岸，占地29.4 平方公里，由十多座现代石化设施组成。园区的管理者上海化学工业园管理委员会邀请易道为其设计一个废水处理系统，净化工业园区内循环利用的工业废水，以及排入杭州湾的工业废水。 v 易道为该项目设计的自然废水处理系统（NTS）占地30 公顷，可以日处置超过22000 立方米的部分处理过的工业废水。v地下渗滤处理系统 地下渗滤处理系统是将污水投配到距地面约0.5m深，有良好渗透性的地层中，藉毛管浸润和土壤

7、渗透作用，使污水向四周扩散，通过过滤、沉淀、吸附和生物降解作用等过程使污水得到净化. 地下渗滤系统适用于无法接人城市排水管网的小水量污水处理，如分散的居民点住宅、度假村、疗养院等。土地生态系统的净化机理包括土壤的过滤截土地生态系统的净化机理包括土壤的过滤截留、物理和化学的吸附、化学分解、生物氧化以留、物理和化学的吸附、化学分解、生物氧化以及植物和微生物的摄取等作用。及植物和微生物的摄取等作用。将环境工程与生态学原理结合起来，具有投资少、将环境工程与生态学原理结合起来，具有投资少、能耗低、易管理和净化效果好的优点。能耗低、易管理和净化效果好的优点。我国现有污水处理能力无法适应我国现有污水处理能力

8、无法适应城市数量与规模的迅速扩张。他指出，城市数量与规模的迅速扩张。他指出，目前城市生活污水排放量以年均目前城市生活污水排放量以年均5的的速度递增，已超过工业污水排放量。速度递增，已超过工业污水排放量。而全国仍有一半以上的城市没有污水而全国仍有一半以上的城市没有污水处理厂；有的地方即便建起了污水厂，处理厂；有的地方即便建起了污水厂，但排水管网没跟上，污水流不到污水但排水管网没跟上，污水流不到污水厂。厂。全国共有全国共有400多个中小城市，每年多个中小城市，每年排放废水量高达排放废水量高达100亿立方米左右。亿立方米左右。答案不难找到，这答案不难找到，这100亿立方米污水亿立方米污水有一多半是通

9、过地下纵横交错的排污有一多半是通过地下纵横交错的排污管道，流进了郊区或者农村。管道，流进了郊区或者农村。 城市的污水哪里去了？ 一个直径近两米的排污一个直径近两米的排污管，正在向渭河排放咸管，正在向渭河排放咸阳的城市污水阳的城市污水三、解决近代城市中的环境问题三、解决近代城市中的环境问题1 1、编制生态规划（环境规划）、编制生态规划（环境规划）是指在编制国家或地区的发展规划时，不是指在编制国家或地区的发展规划时，不是单纯考虑经济因素，还有考虑地球物理因素、是单纯考虑经济因素，还有考虑地球物理因素、生态因素和社会因素。（各类规划必须进行环生态因素和社会因素。（各类规划必须进行环境影响评价）境影响

10、评价）2 2、进行城市生态系统的研究、进行城市生态系统的研究利用生态学原则和系统论的方法来研究，利用生态学原则和系统论的方法来研究，即把城市作为特殊的人工环境系统来研究。即把城市作为特殊的人工环境系统来研究。3、城市生态建设城市生态建设v运用环境科学和生态学的理论和方法，设运用环境科学和生态学的理论和方法，设计、建立最佳城市生态系统（城市计、建立最佳城市生态系统（城市“人类人类-环境环境”），并把它调控到最佳运行状态。），并把它调控到最佳运行状态。这种城市生态系统高效、低耗，自我调节这种城市生态系统高效、低耗，自我调节能力强，不易遭受破坏，生存力强，可持能力强，不易遭受破坏，生存力强，可持续发

11、展。这是人们理想的生态城市。续发展。这是人们理想的生态城市。四、综合利用资源和能源四、综合利用资源和能源1 1、生态工艺（无污染工艺）、生态工艺（无污染工艺）输入的物质和能量获得最大限度的利用，资源和输入的物质和能量获得最大限度的利用，资源和能源的浪费最少，且废弃物完全能被自然界分解、吸收能源的浪费最少，且废弃物完全能被自然界分解、吸收或利用。或利用。生态工业生态工业v一个工业生态系统，完全可以像一个生一个工业生态系统，完全可以像一个生物生态系统那样循环运行：植物吸取养分，物生态系统那样循环运行：植物吸取养分，合成枝叶，供食草动物享用，食草动物本合成枝叶，供食草动物享用，食草动物本身又为食肉动

12、物所捕食，而它们的排泄物身又为食肉动物所捕食，而它们的排泄物和尸体又成为其他生物的食物。和尸体又成为其他生物的食物。生态工业园区生态工业园区v在一个园区中，各企业进行合作，以使资源在一个园区中，各企业进行合作，以使资源得到最优化利用，特别是相互利用废料（一得到最优化利用，特别是相互利用废料（一个企业的废料作为另一个企业的原料）。不个企业的废料作为另一个企业的原料）。不过，过，“园区园区”的概念不应使人们理解成一定的概念不应使人们理解成一定是某个在地理上毗邻的地区，一个生态工业是某个在地理上毗邻的地区，一个生态工业园区完全可以包括附近的居住区，或者包括园区完全可以包括附近的居住区，或者包括一个离

13、得很远的企业。一个离得很远的企业。传统工业传统工业v把人类活动的影响视为主要仅限把人类活动的影响视为主要仅限于对于对“环境的污染环境的污染”问题。于是，人问题。于是，人们认为解决的办法就是采取措施来治们认为解决的办法就是采取措施来治理污染，一般而言，采取技术手段的理污染，一般而言，采取技术手段的时机总是在生产过程的末端时机总是在生产过程的末端。2生态建设生态建设v是指运用生态规律、仿照生态系统的运行原理、是指运用生态规律、仿照生态系统的运行原理、设计和建设结构合理、低耗高效、能协调稳定设计和建设结构合理、低耗高效、能协调稳定持续运行的生态系统，如：生态农业建设、生持续运行的生态系统，如：生态农

14、业建设、生态工业园区建设、生态城市建设、生态经济区态工业园区建设、生态城市建设、生态经济区建设建设等。等。（1）生态农场 生态农业的基本内涵是：按照生态学原理和生态经济规律，因地制宜地设计、组装、调整和管理农业生产和农村经济的系统工程体系。 生态农业具有以下几个特点：综合性 生态农业强调发挥农业生态系统的整体功能，以大农业为出发点使农、林、牧、副、渔各业和农村一、二、三产业综合发展。 高效性 生态农业通过物质循环和能量多层次综合利用和系列化深加工，实现经济增值，实行废弃物资源化利用，降低农业成本，提高效益。 持续性 发展生态农业能够保护和改善生态环境，防治污染，维护生态平衡，提高农产品的安全性

15、， 多样性 立体农业又有许多不同的模式。如稻田有稻-鱼、稻-萍-鱼和稻-豆-萍-鱼等立体生产模式；蔗田有甘蔗-蘑菇、甘蔗-蘑菇-鱼、甘蔗-菜-蘑菇-鱼等立体模式。 旱地有甘薯-大豆、玉米-小麦-蔬菜等粮油、粮菜立体生产模式。 果园有荔枝-桃-大豆(或花生)、香蕉-鱼-菜-禽等立体生产模式。 水体有鲢鱼-鲤鱼-鲫鱼-鳗鱼立体放养。 林地有橡胶-茶叶、桉-茶-葛藤、粮林间作套种等立体生产模式。 中国生态农业第一村-北京大兴留民营它是被联合国环境规划署授予的全球环保“五百家”之一的中国生态农业第一村。 20 20世纪世纪8080年代，留民营就建起了生态农场。而他们年代，留民营就建起了生态农场。而他们

16、的生态农场最明显的特征就是采用了种植、养殖、加工、的生态农场最明显的特征就是采用了种植、养殖、加工、沼气利用四结合的物质循环利用类型，即种植业、养殖沼气利用四结合的物质循环利用类型，即种植业、养殖业、加工业、沼气相结合，进行物质循环。业、加工业、沼气相结合，进行物质循环。 种植为饲料加工及豆制品加工提供原料；加工厂产种植为饲料加工及豆制品加工提供原料；加工厂产生的饲料及豆渣又是饲养业的好饲料；饲养业产生的粪生的饲料及豆渣又是饲养业的好饲料；饲养业产生的粪便即是沼气原料，又是种植业的肥料；沼气渣水是养鱼便即是沼气原料，又是种植业的肥料；沼气渣水是养鱼的饲料，同时也是种植业的肥料；鱼塘的塘泥又成了

17、肥的饲料，同时也是种植业的肥料；鱼塘的塘泥又成了肥田的好肥料。田的好肥料。 留民营生态农场充分利用太阳能、生物能、实现留民营生态农场充分利用太阳能、生物能、实现了农场内物质与能源的良性循环。了农场内物质与能源的良性循环。 农场主要由五区、两园、一中心组成：高科技有机农农场主要由五区、两园、一中心组成：高科技有机农业示范区、无公害畜牧养殖业、环保工业开发区、民俗旅业示范区、无公害畜牧养殖业、环保工业开发区、民俗旅游观光区、沼气太阳能综合利用区、生态庄园、农业公园游观光区、沼气太阳能综合利用区、生态庄园、农业公园和美食会议娱乐中心，是集生态观光、民俗旅游、休闲、和美食会议娱乐中心，是集生态观光、民

18、俗旅游、休闲、采摘、会议、美食为一体，具有乡村田园气息的大型农业采摘、会议、美食为一体，具有乡村田园气息的大型农业旅游示范村。旅游示范村。村庄美了，百姓富了，旅游业发展起来了。 v循环经济（循环经济（cycliceconomy）物质闭环流动型经济，是指在人、自然资物质闭环流动型经济，是指在人、自然资源和科学技术的大系统内，在资源投入、企业源和科学技术的大系统内，在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中，把传统生产、产品消费及其废弃的全过程中，把传统的依赖资源消耗的线形增长的经济，转变为依的依赖资源消耗的线形增长的经济，转变为依靠生态型资源循环来发展的经济。靠生态型资源循环来发展的经济。

19、五、在环境保护其他方面的应用五、在环境保护其他方面的应用1 1、阐明污染物质在环境中的迁移转化规、阐明污染物质在环境中的迁移转化规律（食物链）律（食物链）2 2、环境质量的生物监测和生物评价、环境质量的生物监测和生物评价（1 1）利用植物对大气污染进行监测和评价（如）利用植物对大气污染进行监测和评价（如菠菜监测二氧化硫等）；菠菜监测二氧化硫等）；（2 2）利用水生生物监测和评价水体污染。）利用水生生物监测和评价水体污染。3 3、为环境标准的制定提供依据、为环境标准的制定提供依据4 4、人工生态系统及其在污染防治研究中、人工生态系统及其在污染防治研究中的应用（如曝气池中指示生物）的应用（如曝气池

20、中指示生物） 。生物监测的定义生物监测的定义 生物监测的特点生物监测的特点 长期性长期性环境污染物的含量和其它环境条件改变的强度环境污染物的含量和其它环境条件改变的强度大小，是随时间而变化的。这些变化是因污染物的大小，是随时间而变化的。这些变化是因污染物的排放量不稳定而造成的。理化监测只能代表取样期排放量不稳定而造成的。理化监测只能代表取样期间的概况。而生活于一定区域内的生物，能把一定间的概况。而生活于一定区域内的生物，能把一定时问内环境变化情况反映出来。时问内环境变化情况反映出来。 富集性富集性生物的一个重要特点是它能够通过各种方式从生物的一个重要特点是它能够通过各种方式从环境中富集某些元素。环境中富集某些元素。 综合性综合性人类生产、生活所产生的污染物，成份极人类生产、生活所产生的污染物，成份极其复杂。理化监测只能获得各种成份的类别其复杂。理化监测只能获得各种成份的类别和含量，但不能确切说明对生物有机体的影和含量，但不能确切说明对生物有机体