南京大学 环境科学概论

1、环境科学概论第一章绪论的学习辅导材料一、第一章的内容提要1、环境（1）环境是相对某一中心事物而言，作为某一中心事物的对立面而存在，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（2）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、繁衍所必须的、像是 一的环境，或物质条件的综合体。它们可分为自然环境和人工环境两种。自然环境是直接或间接影响到人类的一切 自然形成的物质及能量的总和，包括作为生产资料和劳动对象的各种自然条件。人工环境是人类在利用和改造自然 环境中创造出来的环境。2、环境问题（1）环境问题指人类与环境这对矛盾体相互依存、相互制约中所产生的问题。（2）

2、全球环境问题全球性环境问题的产生，促使世界环境从第一代环境问题扩展为第二代环境问题。这是20世纪80年代以来环 境问题的又一个重要特点。第一代环境问题，主要是指环境污染与生态破坏造成的区域性影响-其中最主要的包括以下几个方面：煤和其他化石燃料燃烧引起的大气污染。这种大气污染有两个主要类型。1）还原型大气污染，主要是煤燃烧排出物造成的。其中主要的成分是颗粒物和SO2。典型的代表是50年代的伦敦烟雾事件，类似的大气污染被称作伦敦型大气污染。22）氧化型大气污染，主要是汽车发动机排出的污染物在阳光作用下形成O3、NOx、醛类及过氧化硝酸酯等一系列 有毒混合物。典型的代表是40年代、50年代的洛杉矶尤

3、化学烟雾，在日本东京、我国兰州等地也有所发现。重工业废水或有机物废水，以及城市生活废水等引起的水污染，包括地表水（江河湖海）及地下水污染。工业固体废物和城市垃圾所造成的圬染。森林滥伐、草原过度放牧等不合适的垦荒造成的植被减少和生态环境的破坏。土地不合理开发引起的水土流失、沙漠化以及非农业占用耕地导致农田面积减少。资源不合理开发利用，导致能源和其他矿产资源短缺、水资源短缺。第二代环境问题，主要是指全球性环境问题。它的规模和性质，对人及其他生物的影响，以及预测或解决这些问题的难度都大大超过第一代环境问题。这些 问题有些早已存在，但是80年代以后才逐渐引起人类的重视。其中最重要的有：全球气候变暖。据

4、世界气象组织报道.1860年至1960年的100年间，全球大气温度呈下降趋势，气温升降 幅度为-0.02C至0.038C。1970年至1992年，气温约上升0.45C。臭氧层破坏。在上层大气的平流层下方，距地球表面30-50km的高空，臭氧含量相对偏高，被人们称为“臭 氧层”。1970年英国科学家发现南极上空臭氧层有一个“空洞”。以后逐年的观察表明，臭氧层的破坏有增无减，由 于臭氧层具有吸收太阳辐射中的紫外线的功能，因而保护了地球上的生命，所以臭氧层的变化引起了人类的忧虑。酸雨问题越过国界。酸雨主要来源于化石燃料的燃烧，其排放到大气中的圬染物SO2、NOx等在大气中经各种 物理化学变化，使雨水

5、的pH降低。酸雨的研究至今才有100多年，而80年代酸雨由局部地区发展为全球性的问题。 酸两跨越国界不仅造成了环境污染、生态破坏，还引起国际纠纷，演变出国家安全问题，由于酸雨对人类社会和地 球生态系统造成的严重危害。有人称之为“空中死神”。危险废物在全球转移。危险废物是废弃物中危害最严重的一类。放射性废物和其他有毒的化学工业废物，例 如多氯联苯.二恶英等化学物质，有害的重金属如汞、镉等，易燃易爆、强腐蚀性、毒性或感染性的物质等部是危 险废物。有毒废料对人类和地球生态系统有潜在的致命性的危害，而当前有毒废物的排放量随着化学工业、核工业 等的发展而急剧增加。更为可怕的是人类至今也找不到安全可靠的管

6、理办法。由于世界各国对危险废物的管理立法 不同，或者没有明确的政策规定，促使发达国家将危险废物向发展中国家或深海、公海等地转移。生物多样性锐减。生物多样性是生态系统稳定性的基本保证，这是充满生命的地球的基本特征，也是人类赖 以生存的无价之宝，但是人类活动正在以惊人的速度减少生物多样性。20世纪以来，平均每天有一个物种灭绝，而 进入90年代，科学家们估计每天灭绝140个物种，因而全世界有10%的高等植物种，3/4鸟类的生存受到威胁，全 球270种龟类爬行动物中的42%、150种灵长目中的2/3濒临灭绝.第二代环境问题表现出环境污染的全球性和其影响的国际化，一个国家和一个地区燃烧化石燃料排放的co

7、2 够改变另一个国家的气候或使全球海平面上升；一个国家生产和排放的危险物质能够威胁到全人类的生存；一种人 类活动如砍伐森林会导致全球二氧化碳增加。发展中国家的环境问题贫穷与落后造成环境灭难与生态难民人口爆炸加大了发展中国家的环境压力。债务迫使发展中国家加剧开发资源。发展中国家的工业化道路都是被迫加剧环境污染的道路。污染转移更加重了发展中国家的环境问题。一般来讲污染转移有三种方式：境内转移到境外，即跨国转移： 城市转移到乡村；沿海转移到内陆。就国际范围讲，跨国转移主要是发达国家转移到发展中国家。污染跨国转移主要采取两种形式：转移肮脏工业一一肮脏工业主要指“夕阳产业”及劳动密集型而技术含量低的产业

8、。“夕阳产业”主要指石油 化工、钢铁和其他金属冶炼、机械工业、造纸等产业，这些产业是高消耗和高污染的产业。劳动密集型而技术含量 低的产业主要有纺织服装、电子元器件等工业。发达国家向发展中国家转移这些工业的原因是为躲避广大人民群众 的愤怒情绪，躲避政府反污染的环境立法：避免高昂的污染罚款；降低生产成本等等。输出有毒废物：如果说肮脏工业从发达国家转移到发展中国家是在间接转移环境污染及生态破坏的话，那么 发达国家向发展中国家输出有毒废物则是直接转移环境污染：当前世界环境问题的特点一从区域性环境污染扩展为全球性的问题环境问题在全球范围内出现环境问题的影响危及到全球人类环境问题的形成与全球人类的活动有关

9、环境问题的解决是全球性的3、环境科学系统环境科学是研究人类活动与其环境质量的关系的科学。环境科学的研究对象是“人类一环境”系统，这是一个既包括自然界又包括人类本身的复杂系统。环境科学的研究任务是研究人类与环境的关系，掌握人类与环境的变化发展规律，以便能动地顺应环境和改 造环境，促使环境朝着有利于人类的方向演化。环境科学是交接于自然科学、社会科学和技术科学的综合性基础学科。环境科学属一级学科，环境科学的学科分支很多，形成了一个庞大的多层次相互交错的网络结构系统。4、环境保护运动两次重要的国际会议联合国人类环境会议(1972年6月5日至16日，瑞典斯德哥尔摩)会议第一次把环境问题提到全球议事日 程

10、，开启了关于环境问题的国际性的对话、合作和讨论，环境问题正式进入国际事务。会议宣读了著名的报告只有一个地球，通过并发表了人类环境宣言(7条基本原则和26条共同的信念)。会议的重要成果：把发展与环境联系起来，把贫穷与环境联系起来，强调通过发展解决环境问题和贫穷问题。将每年6月5日订为世界环境日。在1973年1月联合国成立了联合国环境规划署(UNEP)并建立了环境基金。联合国环境与发展大会(1992年6月3日至14日，巴西里约热内卢)此次大会通过了 5个重要的国际文件里约环境与发展宣言21世纪议程关于森林问题的原则声明气候变化公约生物多样性公约5、环境意识环境意识是指人对待自然和环境的态度。环境意

11、识的主要包括四个方面：*对自然界及其发展规律的认识；*对人类与生态环境之间关系的理解；*在与环保有关的问题的行为取向；*对环保活动的参与程度。影响环境意识的因素文化教育经济发展水平政策与管理舆论宣传与集体行动6、环境科学基本原理人与自然的辩证关系可持续发展的自然观大多数人遍接受了联合国两次大会文件中提到的概念可持续发展(Sustainable Development) o世界环境与发展委员会(WCED)把可持续发展定义为“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”。可持续发展自然观的主要思想人是自然的一部分。人与自然是相对独立的。人与自然的和谐关系是一种动态的平衡。人与

12、自然关系的调控是人与自然相互作用系统的调控，解决人与自然的矛盾，主要通过调整人类的行为。人类利用自然要维持自然资源存量及其相应社会、经济条件的总体平衡，使当代人之间，当代人与后代人之间具 有利用自然的平等机会，使人类社会实现持续发展生态学的基本原理生态学的基本原理生态学(ecology) 一词是1866年德国动物学家E.海克尔首先提出的，他对生物之间的生活联系作了机械性的 解释。 生态学的基本原理整体有序和区域分异循环再生多样稳定反馈平衡有限调节自然科学的基本原理熵增加原理：即在一个隔离系统中，趋向平衡的过程使系统的熵增加，物质以低熵状态进入经济过程(包括 生产和消费)，而高熵状态弃出。任何满

13、足非必要需求的自然资源利用意味着未来生活质量的降低(因为资源是有限的)人类的活动应该采取一种低熵取向，人类应该把消费水平降低到最低限度，尽量减少能量流通。用熵世界观来指导人类的行为方式，以减缓地球上的熵增加速度。7、环境科学的研究方法：系统论、信息论、控制论8、世界著名八大公害事件比利时马斯河谷烟雾事件美国多诺拉烟雾事件伦敦烟雾事件美国洛杉矶光化学烟雾事件日本水俣病事件日本富山骨痛病事件日本四日市哮喘病事件：日本米糠油事件9、世界著名的六大污染事故意大利塞维索化学污染事故美国三里岛核电站泄漏事故墨西哥液化气爆炸事件印度博帕尔毒气泄漏事故前苏联切尔诺贝利核电站事故德国莱茵河污染事故二、思考题1、

14、什么是环境问题？我国当前面临的主要环境问题是什么？2、环境科学及其研究内容是什么？环境科学研究的基本原理有哪些？3、举例说明我国的环境问题产生的原因和解决的办法。4、谈谈世界著名八大公害事件的原因及造成的危害。5、什么是环境意识？影响环境意识的因素有哪些？你认为在我国可以采取哪些措施来提高公众的环境意识？6、你可为保护环境做些什么？环境科学概论第二章生态系统的平衡与变化的学习辅导材料一、第二章的内容提要1、生态系统的基本概念种群（Population） 一个生物物种在一定范围内所有个体的总和。群落（Community）在一定的自然区域中，许多不同种的生物的总和。生态系统（Ecosystem）任

15、何一个生物群落与其周围非生物环境的综合体。生态系统是指特定地段的全部生 物和物理环境相互作用的任何统一体。栖息地生物生活和能提供生物生存所需要物质的场所，称为栖息地（habitat）。生态系统彼此不是孤立的。一个生态系统可经过渡带过渡到下一个生态系统。过渡带包括两个相邻系统所 共有的许多物种。地球上所有较小的生态系统和所有的生物群落都有联系，形成一个总的生态系统，即生物圈（biosphere）， 生物圈包括整个地球。生物的三种类型：（1）生产者（producer）即利用光能把周围环境中的无机物（非生物）养分制造成有机物质的绿色植物。其中绿色植物通过光合作用生产有机物，还有几种细菌通过化能合成作

16、用生产有机物。（2）消费者（consumer）即直接以绿色植物为食物，或通过食物链间接以绿色植物为生的所有动物；消费者的类别：初级消费者、第二消费者、多级消费者；食草动物、食肉动物、杂食动物；寄生物：寄生物所寄生的植物或动物称为寄主（host）。寄生物可以是植物、动物或微生物，它们既侵害植物， 又侵害动物。碎屑与食碎屑生物：碎屑（detritus）死的植物性或死的动物性物质以及粪便废弃物构成的大量有机物。食碎 屑生物（detritus feeder）以碎屑为食物的生物被划分为单独一类的消费者。腐生植物：少数开花植物是从碎屑中获得它们所需要的能量，而不是依靠进行光合作用来获得能量，这样的植 物称

17、之为腐生植物（saprophyte）。例如：水晶兰。（3）分解者（decomposer）即腐烂、分解，或把有机废物破坏并使养分回到周围环境中去的细菌和真菌。分解者由细菌和真菌两类生物组成。但不是所有的细菌都是分解者自养生物和异养生物自养生物：能够利用光或无机化学能把无机营养物质制造成它们体内的有机物质的那些生物（如生产者）都称 之为自养生物。异养生物：以其他生物和它们的废物为食物的各种生物（已被描述为消费者、食碎屑生物和分解者）这些生物 都是利用已有的有机物作为它们的能量和营养物的来源。生物之间的相互作用：竞争、掠食、共生。共生关系有三种：互惠共生、共栖、寄生非生物环境部分分为：物质代谢原料太

18、阳光、02、CO2、H2O、无机营养物及食物（非生命的有机物质）。媒质部分水、土壤、空气。基质部分岩石、砂、泥。2、生态系统的结构与功能生态系统的形态结构包含：不同的生物种类、种群数量、种的空间配置（水平分布和垂直分布、种的时间 变化（发育、季相）。生态系统的营养结构：食物链、食物网、营养级食物金字塔：每个营养级上逐渐减少的生物量就像一个金字塔。生态系统的功能：生态系统中的能量流动和物质循环以及信息联系构成了生态系统的基本功能。能量流动途径：光合作用和有机物的输入；呼吸的热消耗和有机物的输出。生态系统的能量流动具有五个特点：（1）绿色植物对太阳能的利用率很低。（2）能量只朝单一方向流动。（3）

19、流动中能量逐渐减少。（4）各级消费者之间能量的利用率也不高（10%）。（5）当生产的能量和消耗的能量相平衡时，生态系统的结构和功能才能保持动态平衡生态系统中物质的循环：水循环、碳氧循环、氮循环、磷循环。水循环一一蒸发、凝结和降水的过程形成了水循环。碳氧循环一一植物光合作用吸收空气中的二氧化碳制成糖类等有机物质而释放出氧气，供动物需用。植物 和动物又通过呼吸作用吸入氧气而放出二氧化碳重返空气中。植物、动物死亡后的遗体经微生物分解破坏， 最后也氧化变成二氧化碳、水和其他无机盐类。氮循环一一大气中的游离氮不能为大多数生物所利用，必须由某些种类的细菌来固氮。植物从土壤中吸取 硝酸盐和铵盐等，并在体内制

20、成各种氨基酸，然后再合成各种蛋白质。动物借食用植物而取得氮。磷循环一一磷的主要来源是：磷酸盐岩石、动物化石的天然磷酸盐矿床、鸟粪层。磷在生物圈中只有较小 的一部分进行生 .物地质化学循环，大部分是单方向流动过程，以致成为一种不可更新的资源，3、生态系统的类型和特征生态系统的类型划分按生态环境划分：陆地生态系统（森林、草原、荒漠、淡水生态系统（湖泊、河流、水库X海洋生态系统 （海岸、河口、浅海、大洋、海底等）。按人类对系统影响来划分：自然生态系统（森林、海洋等）、人工生态系统（城市、农田等）生态系统的特征：开放性、运动性、自我调节性、相关性与演化性。气候和降水基本决定了一个地区的生态系统类型。人

21、工生态系统存在的问题：人工生态系统必须符合养分循环、结构和能量流动的原理。4、生态平衡生态平衡一一在一定时期和一定范围内，生产者、消费者、分解者三者之间保持着一种动态的平衡状态。 系统的能量流动和物质循环较长时间保持稳定状态。生态系统的变化：演替，即一个生态系统可能被另一个生态系统全部取代原生演替一一如果这个地域先前没有生物占领，那么，一个生态系统被另一个生态系统所代替的过程就称为原 生演替。次生演替一一是指重建原来就有的生态系统。原生演替和次生演替的区别：对次生演替来说，先决条件是一开始就有肥沃的土层存在；如果这个地区已经遭到侵蚀作用或其他方式的破坏，这个系统就必须以类似于原 生演替的方式开

22、始。顶极生态系统一一全部已有的物种继续彼此按比例繁殖，并不再发生变化，这种平衡状态称为顶极，这个系统也就叫做顶极生态系统。生物潜能和环境阻力一一考察生态系统变化和平衡的另一方面生物潜能一一一个物种的生物潜能，就是该物种自身繁殖的能力。它是使这个物种的数量变得更多的所有因 素的统称。生物潜能包括：繁殖率、动物迁移与种子传播到其他地方的能力、适应和侵占其他生境的能力、逃避或对付 不利环境条件的能力等等。环境阻力一一每个物种所面临的环境阻力是指天敌、竞争物种、有害的非生物因素等这些限制该物种成员生 存的全部因素的统称 生物潜能和环境阻力的关系：（1）如果环境阻力大于生物潜能，这个物种的数量就减少；（

23、2）在一个稳定的生态系统内，每个物种的生物潜能都由环境阻力均匀地平衡着；（3）生态系统中的变化，则可以看作是该系统中环境阻力或不同物种间生物潜能的改变。捕食动物和被捕食动物之间的平衡捕食-被捕食关系物种和其天敌之间的平衡规律一一当种群密度增加时，个体更容易受到天敌的危害；捕食和病害增加又有利于恢复平衡；当种群密度减小时，来自天敌的环境阻力就趋向于减少，于是就允许种群增大。植被、食草动物和食肉动物之间的平衡一一食草动物种群对它们赖以生存的植被有一种“过度啃食” （overgraze）的潜能，从而破坏植被；捕食动物和其他自然压力可以把食草动物的数量控制在过度啃食的 水平之下。竞争物种之间的平衡一一

24、引进的物种由于没有找到它能同本地物种竞争的小生境而死亡；引进的物种在各 种生境中也许是更强的竞争者，因而正在取代本地物种（外来物种的入侵）。5、通过自然选择适应适应的类型（1）为对付非生物因素的适应；（2）为获得水和食物的适应，或就植物 而言为获取能量和养分的适应；（3）为逃避捕食动物，或为防御捕食动物的适应；（4）为觅寻或吸引配偶（或植物的传粉者）和完成生殖的适应；（5）为迁移或分散的适应。自然选择的结果一一使每一物种变得既适应于与它相互作用的非生物因素；又适应于与它相互作用的其他 的生物。进化演替一一适应性变异、物种灭绝、物种形成的过程共同组成了进化演替。6、人类与生物圈的关系自然选择的作

25、用：自然选择促进了人的直立；思维的形成（能够想到制造武器或工具）；操作能力的形成； 自然选择还可以解释一些种族之间的差异。人类是自然的过程二、思考题：1、生态系统中生物所扮演的三种能量角色是什么？2、食物链和食物网有何区别？3、在能量金字塔中，从某一食物层到更高食物层，能量是如何变化的？从生产者到初级消费者能量变化了多 少？4、什么样的生物因素和非生物因素形成了世界上的不同的生物群落？5、在大多数海洋生态系统中什么是生产者？6、循环图将下面的循环图补充完整，看看生态系统中的碳是如何循环的。7、原生演替和次生演替有何不同？8、从生态学原理分析太湖富营养化的机理及治理对策。环境科学概论第三章全球环

26、境问题学习辅导材料之一内容提要全球气候变暖、全球气候变暖的机理地表温度是由地表接受太阳辐射能与从地表向宇宙发出的辐射能之差所决定的。太阳光主要以可见光的形式到 达地面，30%被反射掉，剩余的被地表面吸收。被吸收的能量再以红外辐射的形式释放出来，而碳酸气体等微量气 体成分会将其中的一部分阻挡住。如果吸收这些红外辐射的成分在大气中增多，阻挡了红外线向外释放，就将使地 球变暖。温室效应地球的保暖作用来自于地球大气中的一些微量气体，这些微量气体一方面对于大阳的辐射(可见光为主的短波 辐射)吸收极少，使其几乎无衰减地通过：另一方面其可强烈吸收地面发射的长波辐射，并同时向宇宙和地面两个 方向辐射波长更长的

27、长波辐射，其中向下到达地面的大气逆辐射将一部分热量又返回地面：从而减少了向外层空间 的能量净排放，使大气层和地球表面热起来。大气这种对地表热辐射遮挡保温的属性类似温室中玻璃具有的作用， 所以被称为温室效应。温室气体温室气体：大气中存在的、能吸收红外辐射并对大气有加热效果的所有气体的总称。温室气体种类：二氧化碳、甲烷、臭氧、一氧化二氮、氟里昂等。造成温室效应最大的气体是co2。主要温室气体及其特征二氧化碳来源：化石燃料(煤、石油、天然气等)燃烧、交通汽车尾气排放、森林砍伐。二氧化碳浓度急剧增加的原因：人类消耗的矿物燃料迅速增加；大片森林的毁坏一方面使森林吸收的二氧化碳大量减少，另一方面烧毁森林时

28、又释放大量二氧化碳， 使大气中二氧化碳含量增多。甲烷：人为源包括天然气泄漏、石油煤矿开采及其它生产活动，热带生物质燃烧、反刍动物、城市垃圾处理场、稻 田等。自然源包括天然沼泽、湿地、河流湖泊、海洋、热带森林、苔原、白蚁等。氧化亚氮主要发生源是土壤中硝酸盐的脱氮和氨盐的硝化CFCsCFCs是著名的破坏平流层臭氧的物质，因人类生产和使用这种化学物质，其浓度增加速度很快。气候变暖的影响根据大气环流模型的运算结果，到2030年大气中的CO2浓度是现在的2倍，地球平均气温上升13 C。引起海平面上升，从而淹没沿海地区的农田，海水侵入地下水。频繁出现类似台风和热浪那样的极端气象，同时气候带向极地方向移动，

29、使土壤水分减少。气候变暖对农业的影响CO2浓度的增加，将增大农作物的生产能力。气候带和农业带有向两极方向移动的倾向，这样的移动会对农业和畜牧业造成很大的影响。气候变暖阻碍了发芽和生长过程的重要阶段，而且使土壤水分减少。中纬度地区的生产量因夏季干旱将减少10%30%。对热带地区农业的影响一一降水和土壤水分的减少危害半沙漠地区农作物，由于增加了热应力，会危害热带湿 润地区的农作物和家畜气候变暖对陆地生态系统的影响其变化速度将超过生态系统构成种群的适应能力，物种和生态系统的适应存在着某种突然进行的可能性，所以 生态系统将变得不稳定，存在种群毁灭的可能性。在二氧化碳增大的大气环境中生物量增加，植被的水

30、利用率将会增加。热带雨林的减少和荒漠化的进程一一加速非洲大陆热带雨林的减少，撒哈拉地区严重的沙漠化现象预计将向热 带稀树草原扩大。生物多样性的减少气候变暖对鱼业的影响气候变暖引起海平面上升，预计将使沿岸地区的湿地消失，减少鱼虾类产卵、生长的场所，影响沿岸生态系统。海平面上升、海水温度上升，伴随降水量和紫外线量的变化，将造成海洋基础生产量的变化，给海洋生态系统以重大的影响。（9）气候变暖对水资源的影响气候变化可以改变地区降水量和蒸发的类型。水资源更加脆弱一一气候变暖的综合效果将对河流流域、湖泊水质、滞水层和其它淡水水源带来极其恶劣的影 响。社会经济影响一一水供给的减少，将给人类、农业、环境带来很

31、大的压力。（10）对气候变暖的对策减少温室气体的排放改进能源利用技术，提高能源利用效率，节约能源。以CO2低排放的能源代替高排放量的能源发展非矿物能源，如水力能、核能、太阳能、地热能、风能禁止滥伐森林，特别是热带雨林，扩大植树造林面积，提高森林覆盖率。加强国际合作，达成针对全球气候变化的国际协议（12）针对全球气候变暖的国际行动一一京都议定书。2、酸雨（1）酸雨的形成被大气中存在的酸性气体污染,pH值小于5.65的雨叫酸雨； pH值小于5.65的雪叫酸雪；在高空或高山（如峨眉山）上弥漫的雾,pH值小于5.65时叫酸雾。（2）酸雨区根据年降水PH值和酸雨率分为五级标准pH值高于5.65,酸雨率是

32、0%-20% ,为非酸雨区；pH值在5.30-5.60之间，酸雨率是10%-40% ,为轻酸雨区；pH值在5.00-5.30之间，酸雨率是30%-60%,为中度酸雨区；pH值在4.70-5.00之间，酸雨率是50%-80%,为较重酸雨区；pH值小于4.70,酸雨率是70%-100%,为重酸雨区。（3）我国划分的“两控区”一一酸雨控制区和二氧化硫污染控制区（4）酸性物质的天然排放源SOx的天然排放源：火山爆发、森林火灾、土壤中某些机体在细菌作用下可分解某些硫化物、海洋雾沫夹带一 些硫酸到空中。NOx天然排放源：闪电、土壤分解（5）酸性物质SOx，NOx的人工排放源煤、石油和天然气等化石燃料燃烧

33、工业过程交通运输（6）酸雨的分布（全球三大酸雨区）一一北欧酸雨区、北美酸雨区、中国已成为世界第三大酸雨区我国南方酸雨属于硫酸型的。主要由煤烟型大气污染造成的；美国和德国降水是硝酸型的，主要由汽车尾气型大气污染造成的。（7）污染物在大气中被清除的机制有两类：干沉降、湿沉降干沉降一一非降雨时期污染物从空中沉降到地表上（通过重力沉降、与地面碰撞或被地面吸收）。湿沉降一一指颗粒物和气体被云雾或雨滴吸收、附着（通过吸附、扩散、溶解或伴随着有化学反应的发生）。 酸性降水就属于湿沉降。酸沉降临界负荷一一不致使敏感的生态系统发生长期危害化学变化的最大酸沉降量称该生态系统的酸沉降的 临界负荷。影响酸沉降临界负荷

34、的主要三个方面因素：降水因素、地表水因素、土壤因素。酸沉降引起的生态系统的化学变化是指地表水和土壤化学组成的变化，从而造成生态系统的退化（农业减产、 森林衰退、鱼虾死亡等等），并且短时间难于恢复。（8）对酸雨的国际性行动欧洲一欧洲监测和评价计划（EMEP）。北美一美国的国家酸沉降评价计划（NAPAP）亚洲等地区一一亚洲地区酸雨状态的国际研究项目“亚洲降水的化学和酸度（CAAP）”（9）防治酸雨的措施使用低硫煤，节约用煤烟气脱硫发展植物净化发展替代能源（10）so2排污交易排污权交易是目前受到各国关注的重要环境经济政策之一。排污交易的主要思想是：在满足环境要求的条件下，建立合法的污染物排放权利即

35、排污权（这种权利通常以排 污许可证的形式表现），并允许这种权利像商品一样买卖，以此来进行污染物的排放控制。其做法一般是：首先由政府部门推算出污染物的最大排放量，并将其分割成若干规定的排放量即排污权。政府 可以选择不同方式分配这些权利，如公开拍卖、定价出售或无偿分配等，并通过建立排污权交易市场使这些权 利能合法买卖；排污者从其利益出发，自主决定其污染治理程度，从而买入或卖出排污权。排污交易的好处主要有：费用有效性；管理成本低；有利于达标；促进经济发展；有助于实施总量控制。3、臭氧层破坏（1）臭氧层破坏的机理和原因臭氧消除的催化剂，其中最为重要的是H、OH、NO、Cl，氟利昂己成为臭氧层破坏的主要

36、原因。臭氧的消耗反应还可通过漠原子来进行，这些漠原子是从作为灭火剂使用的哈龙中排放出来的。HCl和ClONO2 （硝酸氯）被称为贮库化合物，因为它们本身不会与臭氧反应，但在某些状况下却可以释放出能 破坏臭氧的氯。（2）南极臭氧空洞南极臭氧空洞是指在春季南极臭氧异常减少的倾向在逐年加重，并且臭氧总量异常变小的区域覆盖南极大陆的 相当部分，形如洞穴的现象。氯会形成不破坏臭氧的贮库化合物质，为什么还会有臭氧洞？PSCs（polar stratospheric clouds,极地平流层云）中所含的冰粒，不仅会使氯贮存物质释放出氯，更会进一步 妨碍氯贮存物质的生成,而加速臭氧的破坏。CFCl主要是由北半

37、球工业国家所排出，在北半球大气中的CFCl浓度也高于南半球，那么为什么至今最大的臭 氧洞是出现在南极而不是在其它地方？在极夜涡内由于在ClO增加的同时贮库化合物和氮氧化物、水汽浓度减少，可造成臭氧层的破坏，以至于在特 定的高度臭氧几乎完全消失。随着夏季的到来，臭氧空洞在极夜涡破坏的同时消失，但臭氧减少的空气可以传 输到南半球的中纬度，造成全球规模的臭氧减少。北极没有发生臭氧空洞，主要原因是北极不能形成像南极那样稳定的极夜涡。北极的极夜涡小，它不断地随着 被称为行星波的大气波动而变形，一到春季即完全瓦解。同时，能形成PSCs的低温区域有限。但是近几年北 极的臭氧也在减少。（3）破坏臭氧层的物质氟

38、氯碳化物（CFCl）:汽车和冰箱等冷冻空调的冷媒、电子和光学组件的清洗溶剂、化妆品等喷雾剂，以及PU、 PS、PE的发泡剂等等蒙特利尔议定书中称能对臭氧层产生破坏的CFC 11、CFC l2、CFC 113、CFC 114、CFC 115等5种CFC物 质为“特定氟里昂”。特定氟利昂的性质极难发生化学反应无腐蚀性具有热稳定性、难分解、不燃、没有导火性和爆炸性几乎无毒性热传导性低具有挥发性且易被气化加压后易液化表面张力小具有一定的溶解性无色、无臭破坏平流层臭氧层物质还包括有其他CFC：三氯乙烷、四氯化碳等有机氯化物和特定哈龙（哈龙1211、1301、 2402）等有机漠化物。（4）臭氧破坏对健康

39、的影响 皮肤癌紫外线能导致白内障破坏免疫系统（5）臭氧破坏对生态系统的影响光合作用速率将降低由于浮游植物生长趋缓，将造成食物链中断的危机。光合速率降低亦表示二氧化碳吸收量会减少，使地球温室效应恶化。（6）保护臭氧层为全球共识维也纳协议关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书二、思考题1、什么是温室效应？近代气候变暖的原因是什么？2、防止气候变暖应采取哪些措施？你能做些什么？3、什么是酸雨？如何控制酸雨？4、我国北方燃煤也较多，甚至多于南方（如冬天燃煤取暖），为什么我国大部分酸雨区却分布在南方？5、氟利昂是如何破坏臭氧层的？6、臭氧层破坏会对地球产生什么影响？7、南极的臭氧空洞是如何形成的？8、我们可

40、以采取哪些措施来保护臭氧层？三、课间小论文NOx的来源、危害及防治办法初探（11月底之前交稿，发到李影的信箱即可，不要忘了写上您的大名和学号）。环境科学概论第三章全球环境问题辅导材料之二一内容提要1、海洋污染（1）海洋污染问题：海产品资源的枯竭、有害化学物质、漂浮的废弃物、原油污染等。（2）海洋污染物种类石油及其产品一一海上油井管道泄漏、油轮事故、船舶排污。重金属和酸碱农药一一进入海洋经海洋生物体的富集作用，通过食物链进入人体。有机物质和营养盐类一一造成海水的富营养化，易形成赤潮。放射性核素一一海洋生物通过体表吸附或通过食物进入消化系统，并逐渐积累在器官中，通过食物链作用传递 给人类。固体废物

41、一一严重损害近岸海域的水生资源和破坏沿岸景观。废热一一局部海域，如有比原正常水温高出4摄氏度以上的热废水常年流入时，就会产生热污染，将破坏生态 平衡和减少水中溶解氧。（3）海洋生态系统在海域中碳元素非常充分，故氮、磷、硅及铁的某一个将成为限制因素。每当营养级增高，就会发生有害化学物质的生物体富集现象。（4）污染物质进入海洋的三种途径第一种途径是由陆地通过河川流入海中，如工业污水和生活污水排入河流，随河水流入海洋。其次是污染物质先扩散到大气中，再被带入海水，如农药（DDT、BHC、狄氏杀虫剂等）、核试验的放射性物质等， 这种途径会使局部海域的海水污染在较短的时间内扩展为全球规模的污染。第三种途径

42、是工业废水或生活废弃物直接向海水中排放或投弃，或由航行中的船舶排弃或海底管道发生事故泄 露排放等，其中以油污染和废热污染尤其严重。（5）生物泵浮游生物等的尸体从有光层向下沉降，在下层细菌的作用下分解。从此时到完全分解变回无机营养盐为止，其 中大部分作为可溶性有机物长时间存在。象这样海洋中的生物活动即为物质由上层向下层单方向的输送运动， 这种运动又可称之为生物泵。由于生物泵作用，外洋表层的营养盐枯竭的现象较多。（6）海洋作为环境资源的机能海洋不仅具有水产资源和埋藏在地下的资源。还具有筛分和缓冲两个重要的机能。由于原始生命发生于海洋， 故还可以说海洋具有生殖机能。地下资源由以前的海洋筛分机能所生成

43、的（海洋地质作用）。海洋的缓冲机能不仅使地球稳定化，还有对污染物的扩散、沉降机能。（7）“厄尔尼诺”现象从太平洋东部的秘鲁海域到太平洋中部的赤道区域，每隔2-7年海面水温较往年增加1-2度，有时2-5度，这 一现象要持续一年至一年半左右，尔后又恢复正常，这一现象称为“厄尔尼诺”现象。另一种与所谓厄尔尼诺现象相反的现象，即在广阔海域海平面水温低于往年的现象被称作“拉尼娜”现象。（8）赤潮赤潮是水中浮游生物量增大，使海水变色的现象。赤潮颜色与生物种类有关引起赤潮的原因一一赤潮的发生主要是生物、化学和物理等因素综合作用造成的。在生物因素方面：赤潮生物“种子”群落是赤潮发生最基本的生物因子。在化学因素

44、方面：水体中的营养盐，主要是氮和磷、微量元素（如铁和锰）特殊有机物（如某些维生素和蛋白 质）的存在形式和浓度，直接影响着赤潮的生长、繁殖与代谢，它们是赤潮形成和发展的物质基础。在物理因素方面：水体相对稳定、水体交换率低、适宜的水温和盐度携带各种有机物和无机营养盐的城市生活污染和工业废水大量排放入海，导致海区富营养化，是引发赤潮的基 本原因赤潮的防治：主要是利用化学药物（硫酸铜）杀灭赤潮生物，但效果欠佳，费用昂贵，经济效益和环境效益均不 太好。从发展趋势看，生物控制法即分离出对赤潮藻类合适的控制生物，以调节海水中的富营养化环境将是较 好的选择。控制氮、磷和其他有机物的排放量，避免海区的富营养化，

45、是防范赤潮发生的一项根本措施。（10）黑潮海面出现黑白或黑绿白色的混浊现象，这一海水变色现象称为黑潮。黑潮是由存在于底层的缺氧水团向沿岸涌升所致。（11）海洋的原油污染原油污染的影响首先是海水浴场、游艇基地及自然公园等舒适的环境遭到破坏。其次是短期的生物损害。第三是中长期的“油臭鱼”。（12）海洋漂浮物（塑料类）污染对海洋漂浮物的集积机理：（1）海洋漂浮物在由偏西风与贸易风所生成的埃克曼流作用下，向30。-40。N区域 集积；（2）在暖流或北太平洋海流的作用下，向东运送到东太平洋；（3）最后，在伴随亚热带高气压的埃克曼 流的影响下，集积至夏威夷的东北部形成高密度漂浮物集积区。在这样的集积区域，

46、人为漂浮物以外的浮游生 物等微小生物集积的可能性也很高。由于浮游植物是形成生物系统底层的重要因素，所以位于其上层的捕食者很可能主动地向该海域集积一一这正 是在海鸟或鱼类体内发现有多种塑科类物质的一个重要原因。（13）海洋污染的监测具有代表性的海洋污染是：油和塑料等飘浮物的海洋表面污染；营养物质流入海水破坏生态系；有害物质混人海洋产生生态毒性及通过食物链的蓄积污染危害高级动物等海洋污染的监测对象有：海水、海底底质、海洋生物监测方法有：目测、利用人造卫星的遥感技术、化学分析技术。（14）对海洋污染的国际性行动1954年国际防止海上油污公约 1982年4月30日通过联合国海洋法公约马波尔73/78公

47、约一一为了防止船舶排放油和有害物质污染海洋制定，1983生效。 1972伦敦公约0PRC公约2、热带雨林减少（1）热带雨林对人类多方面的重要功能：为地球半数以上的生物物种提供了栖息和生存地。为人类提供了丰富的原料热带雨林是一座天然药库能够帮助减少温室效应，具有维护地球气候平衡的功能。能大量吸收降雨，储存淡水资源，防止水土流失，防止洪水的发生。为地球上近一亿人口提供着生活资源和生存基础。（2）热带林的类型区分它们的最重要的环境要素是：温度、水资源条件。根据降雨类型不同、外观和构造的不同，把热带低洼地的森林分成三大类：热带雨林、热带季雨林、热带稀 树草原。热带雨林分布在东南亚、亚马孙河流域、及以非

48、洲赤道为中心的地区，其面积现在约占全世界剩余热带林面积 的 72%。（3）全球及中国的森林全球植被大体上根据气温和降水量来划分，能成为森林的是从热带到亚寒带的地区（最暖月平均气温10C以上）， 年降水量丰富（400 500mm以上）的地区。旱季的长短是决定森林类型的重要因素。热带雨林分布在旱季为23个月以内的地区。热带季雨林分布在旱季为68个月以内的地区。热带稀树草原、草原、沙漠植被旱季更长，超过8个月。根据不同气温条件，温带林大体分为硬叶林和常绿林。寒温带落叶林以山毛榉林为代表，主要分布在北半球，南半球较少。亚寒带针叶林（北方林）的分布也只限于北半球。热带林的生态特征：森林结构复杂、构成生态

49、系统的物种丰富、现存量大、初级生产速度快、生态系统内的 物质循环快森林的价值：涵养水源、保持水土、防风固沙、调节气候、净化空气、减少噪音、减少污染、美化环境、保护 生物多样性。（4）热带林减少的原因：森林砍伐-主要是发达国家的需求增长。人口增长-为满足粮食供应，将森林变作耕地。炊事薪柴的使用大规模放牧（5）热带林的劣化有用物种和粗径树减少蓄积量降低更新树缺乏（6）热带林的减少和全球环境对气候的影响：如果没有森林，水从地表的蒸发量将显著增加，将会产生异常气候，异常气候将导致干旱、半 干旱地区的农田荒漠化对二氧化碳浓度的影响：热带雨林减少会引起二氧化碳浓度的上升，使全球气温变暖。动植物灭绝：随着热

50、带林的减少，预测在不久的将来至少将有25万一80万种动植物物种灭绝。（7）保护热带林的对策保护和恢复热带林的各种国际活动：第一，为了解决热带林问题，召开国际会议和达成国际共识。第二，建立 热带林的国际研究组织，研究支援组织并开展研究。第三，通过双边或多边合作进行热带林营造事业和其他林 业技术合作国际会议：TFAP（热带林行动计划）、“关于森林的原则声明”和“21世纪议程”。国际性热带林的研究：CIFOR（国际林业研究中心）于1992年创设并开始活动，本部设在印度尼西亚。林业的国际合作有:（1）发达国家对某特定发展中国家援助的双边合作。（2）发达国家给联合国组织和各种开 发银行筹资，由这些组织对

51、发展中国家进行多边援助的方式。二思考题1、造成海洋环境恶化的因素有哪些？我国渤海海洋环境恶化的主要因素是什么？2、重金属和难降解有机物对海洋生态系统的危害表现在哪些方面？3、简述海洋赤潮的成因及危害。4、试讨论海洋赤潮的控制方法及对策。5、海洋污染会导致海洋生态系统发生哪些变化？6、何谓“厄尔尼诺”和“拉尼娜”现象。？它们对地球气候有何影响？7、为什么海洋渔场的分布与海洋涌升流有关8、热带雨林减少的原因和保护措施有哪些？9、热带雨林的环境效应有哪些？ 10、简述中国的森林资源的分布及利用状况，思考我们应该采取哪些措施来保护我国的森林资源?环境科学概论第三章全球环境问题学习辅导材料之三一、内容提

52、要1、荒漠化（1）荒漠化一是指包括气候变异和人为活动在内的种种因素造成的干旱半干旱地区和亚湿润干旱地区的土地退 化。（2） “土地退化”是指由于一种作用或数种作用结合导致的干旱区、半干旱区和亚湿润干旱地区雨浇地、水浇 地或草原、牧场和林地的生物或经济生产力的降低或丧失。（3）“土地退化”包括：风蚀和水蚀所引起的土壤物质流失；土壤的物理、化学及生物学特性或经济特性的退化；自然植被的长期丧失。（4）荒漠化的出现和进行荒漠化是直接由土地和植被破坏引起的，其前兆开始于动植物多样性的衰退。初期阶段是土壤中的有机物减少，土壤的物理、化学性质恶化，植被分布组成的变化等。当对人类活动和异常气候的加害力超过生态

53、系统所具有的抵抗力时，荒漠化就会发生。今天荒漠化的特征是人为加害力无可比拟地大，并与异常气候的相乘作用，荒漠化正向全球范围扩大。（5）荒漠化的原因自然因素：异常气候、大雨人为因素：不合理耕种或过度耕种；不合理放牧或过度放牧；在降雨不足以供应农作物需求的地方把牧区改为 耕地；乱砍乱伐，在树木生长不易的地区砍光所有树木；（6）我国荒漠化的类型风蚀荒漠化一一风蚀荒漠化的进程受气候、特别是受干湿程度的影响较大。水蚀荒漠化一一是指在干旱、半干旱、亚湿润干旱区由于水土流失造成的土地退化。水蚀荒漠化与土壤的质地 紧密相关。人口密度较大，垦殖指数过高，也会导致水蚀荒漠化程度严重。草地退化一一主要表现：草地群落

54、覆盖度明显降低，单位面积产草量明显下降；草地质量变劣（有害（毒）草类 的增加）；裸露地表比例增加。土壤盐渍化一一指干旱、半干旱、亚湿润干旱区由于旱地灌溉而形成的土壤次生盐渍化，属化学作用造成的土地退化。（7）荒漠化的影响在社会、经济上受到最严重影响。地区生活质量的下降。出现大饥荒，饿死者不断，抛弃土地和家乡的大量农民成为难民，集中到城市或流向他国。大量的越境难民也引发国际纠纷。（8）荒漠化防治实行封沙、育林育草退耕还林还草（9）联合国防治荒漠化公约防治荒漠化行动计划联合国关于在发生严重干旱和荒漠化的国家特别是在非洲防治荒漠化的公约每年6月17日为“世界防治荒漠化和干旱日”。2、生物多样性消失（

55、1）生物多样性一个地区不同物种的数量称为生物多样性。包括动植物和微生物的所有生物物种，以及所能看到的多样性程度。包括三个层次：基因多样性、物种多样性和生态系统多样性（2）影响生物多样性的因素地 区一一在一个生态系统里，大地域中的生物种类要比小地域多。气候一一总的来说，从南北两极到赤道，生物的种类在增加。小生境一一珊瑚礁是世界上物种第二丰富的生态系统，珊瑚礁常常被称做是海洋中的热带雨林。（3）多样性的三个层次遗传基因的多样性一一用某种生物物种中的遗传变异来表示。物种的多样性一一用某地区所发现的物种的多样性（种数）来表示。生态系统的多样性一一指各种生态系统、生物群落、野生生物的生息环境、物质的生产

56、和循环、物种间关系的 生态学过程中所能看到的多样性。（4）保护生物多样性的必要性经济价值一一资源价值，以食物、燃料和药品或日用品等被人类所利用；直接利用或以市场贸易形式利用。生态系统价值一一具有净化水质、补给水源、形成土壤和调节气候等保护环境的功能。（5）基因库多样性同种生物中每个个体也有一些与其他个体不同的基因，这些个体差异组成了该物种的总基因库。维持一个多样化的基因库有助于这些种类的农作物提高抗病、抗虫和抗灾能力、获得丰收。（6）生物多样性减少据联合国环境规划署报告，目前每分钟有1种植物灭绝。（7）常用术语 灭绝物种（Extinct）：在过去50年间已证实不存在的物种。濒危物种（Endan

57、gered）:如果置于现状，灭绝可能性高的物种。渐危物种（Vulnerable）:不是马上就有灭绝危险，若置于现状很有可能变为濒危物种的物种。珍稀物种（Rare）：生存数量少，有必要引起注意的物种。生存状况不明的物种（Unknown）：情报少，实际的生存状况不清楚，属于以上某个范围的物种的可能性较高 的物种。（8）生物多样性破坏的原因人为因素：过度捕获、生存地区的破坏、竞争物种的引入。自然原因：适应性低的物种在与相当进化的相似物种的竞争中失败，导致个体群衰退。从生物学角度研究导致灭绝的原因是一一遗传多样性的减少和作用于它的最少有效个体麴MVP）。（9）生物多样性保护圈养法律和协议保护栖息地（1

58、0）生物多样性保护法律和协议华盛顿公约一一濒危野生动植物物种国际贸易公约拉姆萨尔公约一一湿地及水禽保护国际会议通过了“国际重要湿地特别是水禽栖息地公约”生物多样性公约一一1992年6月联合国环境与发展大会上通过了“生物多样性公约”，3、持久性有机污染物（POPs）（1）持久性有机污染物的定义是指人类合成的、能持久存在于环境中、通过生物食物链（网）累积、并对人类健康及环境造成有害影响的化学 物质。持久性物质（persistent substance）是指化学稳定性强,难于降解转化，在环境中不易消失，能长时间滞留的物质。（2）POPs的特性环境持久性一一POPs对人类的影响会持续几代。生物积累性一

59、一由于它们具有低水溶性、高脂溶性特性,可以被生物有机体在生长发育过程中直接从环境介质或 从所消耗的食物中摄取并蓄积。远距离迁移能力一一能够随着大气流动、水体流动以及生物体的迁徒等实现长达数百、数千公里之遥的远距离 迁移。高毒性一一POPs中不少都具有高急性毒性和水生生物毒性。大多数具有强烈的“三致”效应，即致癌、致畸、 致突变性。（3）POPs的来源联合国环境规划署提出了需要采取国际行动的首批12种POPs物质包括3大类：有机氯农药类、工业化学品、 非故意生产的副产物。（4）POPs的全球迁移研究发现这些高度稳定的化合物可持续存在数年至数十年，通过“全球蒸馏效应”和“蚱蜢跳效应”的过程在全球

60、循环。全球蒸馏效应一一从全球来看，由于温度差异，地球就像是一个蒸馏装一在低、中纬度地区，由于温度相 对高，POPs挥发进入大气；在寒冷地区，POPs沉降下来。蚱蜢跳效应一一因为在中纬度地区季节变化明显，在温度较高的夏季POPs易于挥发和迁移，而在温度较低的 冬季POPs则易于沉降下来，总体上会表现出POPs的跳跃式跃迁。（5）POPs在多介质中的迁移与转化释放于湖泊、海洋等水体中的持入性有机污染物的迁移：一方面被悬浮颗粒物吸附向底度沉积；另一方面通过 水表面微层向大气挥发。持久性有机物地陆地生态系统的迁移一一通过空气一草地一食草动物一奶一肉一人类的途径进行，致使持久性 有机污染物在人体和其它一