南信工环境科学概论教案

PAGEPAGE12环境科学概论Introductiontoenvironmentalscience环境科学与工程系环境科学概论简介环境科学是一门新兴的边缘科学，是针对当前世界面临的重大环境问题而发展起来的。本课程以人类生态系统的基本原理为基础，着重阐述环境问题的发生，发展；探讨人类活动对诸多环境要素的影响。特别是大气﹑水﹑土壤﹑生物等环境要素的影响；以及污染物在环境中的迁移转化规律。因为是概论性的，故本课程涉及的内容主要介绍环境科学中的基本概念、基础理论和研究方法。参考书目1、《环境学导论》（清华大学出版社,1987,何强等）2、《环境学原理》（南京大学出版社,1997,窦贻俭）3、《环境学导论》（高等教育出版社,1987,唐永銮）4、《环境科学基础教程》（中国环境科学出版社,1995,关伯仁）5、《环境科学技术导论》（科学出版社,1982,G.M.马斯特斯）6、《环境保护概论》（高等教育出版社,1982,刘天齐等）7、《环境保护基础》（清华大学出版社,2002年,程发良等）8、《环境学》（中国环境科学出版社,2001年,陈英旭）

第一章环境与环境科学概述本章主要教学内容：一、环境概述1、环境2、环境的分类3、环境要素与环境质量4、环境的功能特性二、环境科学1、环境科学及其研究对象、内容和任务2、环境科学的形成和发展3、环境科学的分科4、环境科学的研究方法5、环境科学的未来导言科学技术的飞速发展，一方面给人类带来了巨大的物质财富，另一方面也带来了日益严峻的环境和资源问题。人们在分享科技革命成果的同时，也不得不承受着环境公害的苦果。地球的承受力是有限的，人类社会的发展必须与周围环境之间达到一定程度的协调和平衡。因此，我们不能虚妄地去“征服”和“战胜”自然，而要精心地加以保护，否则就会遭到自然界的无情报复。据统计，每砍伐一平方米的林，每年就有0.4吨的泥沙流失。全世界每年有2500万儿童因饮用受污染的水而生病致死。南极上空臭氧变薄的速度达到每天损失1%，空洞的范围有如欧洲一样大小。据美国环保署的有关研究，大气圈中臭氧含量每减少1%，皮肤癌患者增加10万人，患白内障和内障和呼吸道疾病的人也将增多。据调查，我国有7亿人饮用大肠杆菌超标水，1.64亿人饮用有机污染严重的水，3500万人饮用硝酸盐超标水。“一切处于异乎寻常的寂静中。小鸟哪里去了？房屋后花园里的饲料盆始终空着。尚能瞥见的少量鸟儿也己濒临死亡：它们浑身直抖，不能再飞。那是个听不见声音的春天。从前，在晨曦中回荡着百灵、鸽子、松鸦和无数其他小鸟的合唱声，现在却已销声匿迹……”——这是美国海洋生物学家R.卡尔森在1962年出版的一本著作《寂静的春天》中预言的一个情景。

第一节、环境概述1、什么是环境？人们在一般意义上使用“环境”这一词汇时，往往是相对于某项中心事物而言的，总是作为某项中心事物的对立面而存在。即围绕某个中心事物的外部空间、条件和状态，便构成某一中心事物的“环境”。我们在研究某一具体“环境”概念时，必须先弄清它的中心事物是什么，是指的哪一中心事物的“环境”这样才能把握某一特指的“环境”。环境总是相对于中心事物而言，它因中心事物的不同而不同，随中心事物的改变而改变。中心事物与环境是既互相对立，又相互依存、相互制约、相互作用和相互转化的，它们之间是对立统一的相互关系。环境科学中的环境是以人为中心的。定义：环境科学中的环境是指围绕着人群的空间，以及直接、间接影响人类生存和发展的各种天然的和经人工改造过的自然因素的总体。针对环境运动对“环境”一词大多定义在自然保护领域而使公众难于参与的现象，近年来，国际环境教育界提出了新颖而科学的“环境定义”，主要有两要点：1）人以外的一切就是环境；2）每个人都是他人环境的组成部分。这一定义有利于公众理解环境问题与自己的关系，从而激发人们去为保护环境而脚踏实地做一些力所能及的事情。《中华人民共和国环境保护法》明确指出，“本法所称的环境是指：大气、水、土地、矿藏、森林、草原、野生动物、野生植物、水生生物、名胜古迹、风景旅游区、温泉、疗养区、自然保护区、生活居住区等。”这里所指的环境是作用于人类这一客体的所有外界事物，是人类的生存环境。2、环境的分类环境作为一个十分复杂的系统，可按不同的原则进行分类。

(1)按环境功能分为生活环境和生态环境

生活环境是指与人类生活密切相关的各种天然的和经人工改造过的自然因素如房屋周围的空气、河流、水塘、花草、树木、城镇、乡村等。

生态环境是指影响生态系统发展的各种生态因素即环境条件包括气候条件（如光、热、降水等），土壤条件（如土壤的酸碱度、营养元素、水分等）生物条件（如地面和土壤中的动植物和微生物等），地理条件（如地势高低，地形起伏）和人为条件（如开垦、栽培、采伐等情况）的综合体。可见生态环境中也包括天然的自然因素和经过人工改造过的自然因素。

生活环境与生态环境之间的关系非常密切，他们共同组成了人类的环境，我国宪法中是这样分类的，《宪法》第26条规定：国家保护和改善生活环境和生态环境，防治污染和其它公害。

(2)按环境范围的大小分为：居室环境、街区环境、城市环境、区域环境（如流域环境、行政区环境等）、全球环境等。

(3)按环境要素的不同可分为：大气环境、水环境（包括海洋环境，湖泊环境）、土壤环境、生物环境（如森林环境、草原环境）、地质环境等。

(4)按环境要素的属性可分为：自然环境和人工环境两类。

自然环境是指环绕着人类的空间中对人类的生存和发展产生直接影响的一切自然物所构成的整体，即阳光、温度、气候、地磁、空气、水、岩石、土壤、动植物、微生物等自然因素的总和。也称天然环境，是在人类出现之前就已存在的，是人类目前赖以生存、生活和生产所必须的自然条件和自然资源的总称。

人工环境亦称人为环境，是人类为了提高物质文化生活水平，在自然环境的基础上进行加工改造而形成的环境。如城市环境、农村环境、工业环境等。

环境科学中最常用的是这种分类方法，即把环境分为自然环境和人工环境。自然环境：指一切可以直接或间接影响到人类生活、生产的自然界中的物质、能量和自然现象的总体。自然环境的组成自然环境需要人类珍惜的资源：1)三大生命要素：空气、水和土壤；2)自然资源：矿产、森林、淡水、土地、生物物种、化石燃料（石油、煤炭天然气）；3)两类生态系统：陆地生态系统（如森林、草原、荒野、灌丛等）与水生生态系统（如湿地、湖泊、河流、海洋等）；4)多样景观资源：如山势、水流、本土动植物种类、自然与文化历史遗迹等。人工环境：指人类活动形成的环境要素，包括由人工形成的物质、能量和精神产品，以及人类活动中形成的人与人之间的关系等。人工环境的组成3、环境要素与环境质量（1）、环境要素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、性质不同而又相互联系的基本物质成分。包括自然环境要素和人工环境要素。自然环境要素：通常是指水、大气、生物、阳光、岩石、土壤等；人工环境要素：包括综合生产力、技术进步、人工产品和能量、政治体制、社会行为、宗教信仰等。环境与环境要素之间的关系：环境要素组成环境结构单元，环境结构单元又组成环境整体或环境系统。例如：由水组成水体，全部水体总称水圈；由大气组成大气层，整个大气层总称大气圈；由生物体组成生物群落，全部生物群落构成生物圈。环境要素的属性：ⓐ、最差（小）限制律——环境的质量不是由环境各要素的平均状态决定，而是取决于环境要素中处于最低状态的那个要素。ⓑ、等值性——各环境要素无论规模或数量有何不同，对环境的质量的限制作用无质的区别，即任何环境要素对于环境质量的限制，只有当它们处于最低状态时，才具有等同性。ⓒ、整体大于各个体之和——处环境质量不等于组成该环境的各要素性质之和，而是在量变（各个环境要素个体效应）基础上的质变。ⓓ、出现先后、互相联系、互相依赖——各要素在地球演化过程中出现有先后，但又是互相联系、互相依赖的，某些要素的出现同时又孕育着其他要素。如岩石圈的形成为大气圈的出现提供了条件，岩石圈和大气圈的存在，又为水的产生提供了条件，岩石圈、大气圈和水圈又孕育生物圈。（2）、环境质量环境质量：一般是指一个具体的环境内，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。环境质量主要包括：大气环境质量、水环境质量、土壤环境质量、城市环境质量以及生产环境质量和文化环境质量等。常用来表示环境污染的程度。4、环境的功能特性1）、整体性和区域性整体性是指各要素构成的环境是一个完整的系统，区域性是指不同区域的环境有不同的整体特性。整体性和区域性是同一环境特性在两个侧面上的表现。环境的整体性指的是环境的各个组成部分或要素构成了一个完整的系统，故又称系统性，就是说，在不同的空间中，大气、水体、土壤、植物乃至人工生态系统等环境的组成部分之间有着确定的数量、空间位置的排布与相互间的作用关系，也就是说，环境的各组成部分之间以特定的方式联系在一起，形成了特定的结构。通过稳定的物质、能量流动网络以及彼此关联的变化规律，该结构在不同的时刻呈现出不同的状态。整体性是环境的最基本特性，整体虽由部分组成，但整体的功能却不是各组成部分的功能之和，而是由各部分之间通过一定的联系方式所形成的结构以及所呈现出的状态决定的，比如，一般来说，气、水、土、生物和阳光是构成环境的五个主要部分，作为独立的环境要素，它们对人类社会的生存发展各有自己独特的作用，这些作用功能不会因时空的不同而不同，但是，由这五部分所构成的某个具体环境的特性，则会因这五部分间的结构方式，组织程度，物质能量流动的规模与途径的不同而不同，比如：城市环境和农村环境，水网地区的环境与干旱地区的环境，海滨地区的环境和内陆地区的环境等，就分别有不同的整体特性与功能。环境的区域性指的是环境（整体）特性的区域差异，具体说来就是：不同（面积大小的不同、地理位置的不同）区域的环境有不同的整体特性，因此，它与环境的整体性是同一环境特性在两个不同侧面上的表现。环境的整体性与区域性使人类在不同的环境中采用了不同的生存方式和发展模式，并进而形成了不同的文化。2）、变动性和稳定性环境的变动性是指在自然和人类社会行为的共同作用下，环境的内部结构和外在状态始终处于不断变化之中，这一点是不难理解和被接受的，目前的地球环境与原始地球环境有很大差别，事实上，人类社会的发展史就是人类与自然界不断相互作用的历史，也就是环境的结构和状态不断变化的历史。与变动性相对应的是环境的稳定性，所谓稳定性是指环境具有一定的自我调节能力的特性，即在人类社会行为作用下，环境结构与环境状态所发生的变化不超过一定的限度时，环境可以借助于自身的调解能力使这些变化逐渐消失，结构和状态得以恢复。变动性与稳定性是共生的，变动是绝对的，稳定是相对的。前述的“限度”是决定能否稳定的条件，环境的这一特征表明：人类社会的行为会影响环境的变化，因此人类社会必须自觉地调控自己的行为，使之与环境自身的变化规律相适应，相协调，以求得环境向着更有利于人类社会生存和发展的方向变化。3）、资源性和价值性环境的资源性表现在物质性与非物质性两方面，其物质性（如空气、水、动植物、森林、草原、矿产资源等）是人类生存发展不可缺少的物质基础和能量基础；但是除物质性部分以外，环境资源还包括非物质性的部分，如，环境容量、环境状态等。环境状态是一种资源，不同的环境状态，对人类社会的生存发展将会提供不同的条件。这里所说的不同，既有所处方位上的不同，也有范围大小上的不同，同样是滨海地区，有的环境状况有利于发展港口码头，有的则有利于发展滩涂养殖；同样是内陆地区，有的环境状况有利于发展旅游，有的则有利于发展重工业，有的环境状况有利于发展城市，有的则有利于发展疗养地等。总之，环境状态将影响人类生存方式和发展方向的选择，并对人类社会发展提供不同的条件，因此，它是一种资源，这就是环境的资源性。因而，环境状态就是一种非物质性资源。人类之所以如此重视环境，其根本原因在于人类越来越深刻地认识到环境是人类须臾不可离开的依托，甚至可以说，没有环境就没有人类的生存，更谈不上人类社会的发展，即环境和人类社会生存和发展之间客观地存在着一种特定的关系，从该意义上说，环境具有不可估量的价值。环境的价值性源于环境的资源性，是由其生态价值和存在价值组成的。

第二节、环境科学1、环境科学及其研究的对象、内容和任务在人类和自然环境长期的发展过程中，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，人类面临的环境问题越来越严重，人类与环境之间的矛盾越来越显著，使得人们对自然现象和规律的认识日益深化，环境科学正是在这样一个发展过程中，在人们急待解决环境问题的社会需要下，迅速发展起来的，从零星的而不系统的环境保护和研究工作汇集成一门独立的，内容丰富的，领域广泛的新兴学科，也是一门介于自然科学、社会科学和技术科学之间的边缘学科，环境科学形成的历史虽然很短，只有几十年，但随着环境保护实际工作的迅速扩展和环境科学理论的深入，其概念和内涵日益丰富和完善。目前，环境科学可定义为：是一门研究人类社会发展活动与环境（结构和状态）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、持续发展的途径与方法的科学。环境科学的研究对象是“人类和环境”这对矛盾之间的关系，其目的是要通过调整人类的社会行为，保护、发展和建设环境，从而使环境永远为人类社会持续、协调、稳定的发展提供良好的支持和保证。人生活于环境之中，人类的一切活动无不受环境的影响，因此，环境问题涉及到各行各业，关系到人人的生活、工作和健康。这也决定了环境科学的内容是丰富多彩的，涉及自然科学，社会科学，工程技术的诸多领域。“人类与环境”这一矛盾在更广泛的范围内，以它的特殊性把环境科学与其他科学区分开来，又以富于其中的普遍性而把环境科学同相邻科学联系起来，使环境科学成为一门独立而非孤立的科学。环境科学研究的主要内容有四方面：（1）人类社会经济行为引起的环境污染和生态破坏；（2）环境系统在人类活动影响下的变化规律；（3）当前环境（结构与状态）恶化的程度及其与人类社会经济活动的关系；（4）寻求人类社会经济与环境协调持续发展的途径和方法，以争取人类社会和自然界的和谐。从环境科学的研究对象和研究内容来看，它有两个明显的特点：

A.整体性：人类环境是一个整体，环境中的各种因素相互依存，相互影响，因此，环境遭到污染和破坏，常常不是一个因素，而是多种因素发生变化且互相影响的综合结果。所以，对环境整体进行研究是环境科学的主要特点，二十世纪五十年代，环境污染问题出现以后，一般认为是个技术问题，以为分别采取大气，水质污染的治理措施就可以解决，但收效并不大，例如，我国为解决城市大气污染，曾采取改造锅炉的办法，花了很多资金，虽然取得了一定的效果，节约了煤炭，减少了烟尘排放，但城市大气污染的状况并没有得到有效控制，七十年代后期已注意到这一问题必须同城市区域供热、锅炉改造、居住区布局、植树造林等统一研究解决。目前，从世界各国来看，环境问题的整体研究，除了综合分析环境各要素及它们的运动变化，相互联系外，还应侧重于人类活动与环境相互作用，开展人口、资源、环境与发展之间的整体研究。

B.综合性：环境是一个有机的整体，涉及的面非常广泛，几乎关系到每一个自然因素和众多的社会因素，因此，解决某一环境问题，都必须组织多学科的综合研究。环境科学研究领域已从六十年代侧重于自然科学和工程技术，跨越到社会学、经济学、法学等多门社会科学，环境问题的研究，基本上可以分为两大类。一类是研究社会经济活动排放的污染物进入环境的危害及其对人体健康的影响。这就须要各有关部门协同采取措施，才能控制污染。另一类是研究社会经济对环境资源的开发引起的水土流失、土壤沙化、森林减少、野生动植物灭绝等一系列自然破坏和生态失调现象，这同样也是一项综合性很强的工作，这既与自然科学、工程技术科学有关，又于社会学、经济学等社会科学密切相关，所以环境科学是一门综合性很强的科学。可见，环境科学是以解决环境问题为开端，以研究环境建设、寻求社会、经济与环境协调发展途径为中心，以争取人类社会与自然界的和谐为目标的一门科学，环境科学的研究内容决定了它是一门融自然科学、社会科学和技术科学于一体的应用性很强的新科学。

环境科学的主要任务有：

（1）探索全球范围内环境演化的规律。众所周知，环境总是不断演化，环境变异也随时随地产生。这样，为了使人类在改造自然中，使环境向有利于人类的方向发展，避免向不利于人类的方向发展，就必须了解环境变化过程，包括环境的基本特性、环境结构的形式和演化机理等。

（2）揭示人类活动同自然生态之间的关系。环境为人类提供生存和发展的物质条件。这样，人类在生产和消费过程中，不断地依赖环境和影响环境。人类生产和消费系统中物质和能量的迁移、转化过程虽然十分复杂，但必须使物质和能量的输入同输出之间保持相对平衡。即：一要使排入环境的废弃物不超过环境自净能力，以免造成环境污染、损害环境质量。二要使从环境中获取的资源要有一定限度，保障它们能永续利用。以求得人类和环境的协调发展。

（3）探索环境变化对人类生存的影响。环境变化是由物理的、化学的、生物的和社会的因素以及它们的相互作用所引起的。因此，必须研究污染物在环境中的物理变化过程、化学变化过程，在生态系统中迁移转化的机理，以及进入人体后发生的各种作用。同时，必须研究环境退化同物质循环之间的关系。这些研究可为保护人类生存环境、制定各项环境标准、控制污染物的排出量提供依据。

（4）研究区域环境污染综合防治的技术措施和管理措施。引起环境问题的因素很多，实践证明需要综合运用多种工程技术措施和管理手段，从区域环境的整体出发，调节并控制人类和环境之间的相互关系。2、环境科学的形成和发展随着生产能力的提高，社会组织程度的增强，文明的进步，人类与环境逐渐分离，并反过来对环境施加作用，使自然环境发生变化，一方面为人类提供更好的生存发展的物质条件，另一方面又给人类带来日益严重的环境污染和环境破坏问题。因此，环境科学是在环境问题日益严重中产生和发展起来的一门综合性学科，其形成和发展大体可分为两阶段：一是有关学科分别探索阶段：古代人类在生产中和同自然斗争中，逐渐积累了防治污染，保护自然的技术和知识，但并未系统化、理论化（主要是经验的积累）如中国大约在公元前5000年，在烧制陶瓷的柴窑中，已知热烟上升的道理而用烟囱排烟，在公元前2000多年就知用陶土管修建地下排水管道。19世纪中期以后，随着世界经济社会的发展，环境问题已开始受到社会的重视，地学、生物学、物理学、医学和一些工程技术等学科的学者分别从本学科的角度开始对环境问题进行探索和研究，如德国植物学家C.N.弗拉斯在1847年出版的《各个时代的气候和植物界》一书中，从全球观点出发论述人类活动对地理环境的影响，特别是对森林、水、土壤和野生动植物的影响，并呼吁开展对它们的保护运动。英国生物学家达尔文在1859年出版的《物种的起源》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。公共卫生学从20年代以来逐渐由注意传染病进而注意环境污染对人群健康的危害。1915年日本学者极胜三郎用实验证明煤焦油可诱发皮肤癌，从此，环境因素的致癌作用成为引人注目的研究课题。在工程技术方面，1850年人们开始用化学消毒法杀灭饮水中的病菌，防止以水为媒介的传染病流行。1897年英国建立了污水处理厂，在硝烟除尘方面，20世纪开始采用布袋除尘器和旋风除尘器。由于这些基础科学和应用科学的进展，为解决环境问题提供了原理和方法。

第二阶段，是环境科学出现阶段是从20世纪50年代环境问题成为全球性重大问题后开始的，20世纪50年代~60年代，全球性的环境污染与破坏，引起人类极大的震动和全面反省，1962年，美国海洋生物学家R.卡尔森出版了《寂静的春天》一书，通俗地说明了杀虫剂污染造成严重的生态危害，是人类全面反省的信号，也是近代环境科学开始产生并发展的标志。当时，许多科学家，包括生物学家、化学家、物理学家、地理学家、医学家、工程学家和社会学家等对环境问题共同进行调查和研究，通过这些研究，逐渐出现了一些新的分支学科，如：环境生物学、环境化学、环境地学、环境物理学、环境医学、环境工程学、环境经济学、环境法学、环境管理学等，在这些分支学科的基础上孕育产生了环境科学。最早提出“环境科学”这一名词的是美国学者，当时指的是研究宇宙飞船中人工环境问题。1968年国际科学联合会理事会设立了环境问题科学委员会。70年代出现了以环境科学为书名的综合性专门著作。1972年英国经济学家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》一书，主编者试图不仅从整个地球的前途出发，而且也从社会、经济和政治的角度来探讨环境问题，要求人类明智的管理地球。这可被认为环境科学的一部绪论性质的著作。不过这个时期有关环境问题的著作，大部分是研究污染或公害问题，到70年代下半期，人们逐渐认识到环境问题还应包括自然保护和生态平衡，以及维持人类生存发展的自然资源。随着人们对环境和环境问题的研究和探讨，以及利用和控制技术的发展，环境科学迅速发展起来。许多学者认为，环境科学的出现，是60年来以来自然科学迅猛发展的一个重要标志。这表现在以下两个方面：①推动了自然科学和社会科学各个学科的发展。如自然科学是研究自然现象及其变化规律的。各种自然现象的变化，除了自然界本身的因素外，人类活动对自然界的影响越来越大，自然界对人类的反作用也日益显示出来。环境问题的出现，使自然科学的许多学科把人类活动产生的影响作为一个重要研究内容，从而给这些学科开拓出新的研究领域，推动了它们的发展，同时也促进了学科之间的相互渗透。②推动了科学整体化研究。环境是一个完整的有机的系统，是一个整体。过去，各门自然科学都是从本学科的角度探讨自然环境中各种现象。但是，环境中的各种变化都不是孤立的，而是多种因素的综合变化。比如臭氧层的破坏，大气中二氧化碳含量增高及其影响，土壤中含氮量的不足等，这些问题表面上看来原因各异，但却都是互相联系的。因为全球性的碳、氧、氮、硫等物质的生物化学循环之间有许多联系。人类的活动，诸如人口增长、资源开发、经济结构等都会对环境发生影响。因此，在研究和解决环境问题时，必须全面考虑，实行跨部门、跨学科的合作。环境科学就是在科学整体化过程中，充分运用各种学科知识，对人类活动引起的环境变化、对人类的影响，以及控制途径进行系统的综合研究。全新的环境科学研究眼光把地球作为一个有生命的整体来进行研究，是近年来环境科学发展的重要飞越。这种新的思考、观察和研究角度，帮助人们从"头疼医头，脚痛治脚"的局部治污思维方式升华到发展出了一种顾及整体的眼光，尤其是帮助人们开始认识到，要利用自然环境自身的恢复力、顺从自然界的循环规则来解决污染和资源破坏问题。有学者预言：这一重要的认识飞越将帮助人类在21世纪走出困境，开始一次全新的工业革命，让人与地球生命系统的和谐关系成为21世纪的主宰。3、环境科学的分科环境科学经过短短几十年的发展，环境科学的概念与内涵日益丰富和完善，到现阶段，环境科学是主要研究环境结构与状态的运动变化规律及其与人类社会活动之间的关系，研究人类社会与环境之间协同演化、持续发展的规律和具体途径的科学。环境科学的形成与发展过程与传统的自然科学、社会科学、技术科学都有着十分密切的联系。主要涉及到的自然科学和社会科学领域见下表：自然科学社会科学生物学哲学化学经济学物理学道德学地球科学政治学农学社会学医学公共关系学工程学法学环境科学是一门综合性的新兴学科，已逐步形各种学科交叉渗透的庞大的学科体系。环境科学目前正处于蓬勃发展的阶段，对环境科学的分科体系还没有成熟一致的看法。不同的学者从不同的角度提出了各种不同的分科方法。现介绍其中较多采纳的两种分科体系。选自何强《环境学导论》选自陈英旭《环境学》环境学：这是环境科学的核心，着重于对环境科学基本理论与方法论的研究。环境物理学：研究物理环境和人类之间的相互作用。主要研究声、光、热、电磁场和射线对人类的影响，以及消除其不良影响的技术途径与措施。环境化学：运用化学的理论和方法，研究大气、水、土壤环境中潜在有害有毒化学物质的鉴定和含量测定、污染物存在状态、迁移转化规律、生态效应以及减少或消除其产生的科学。环境工程学：运用工程技术的原理和方法，防治环境污染，合理利用自然资源，保护和改善环境质量。环境医学：研究环境与人群健康的关系，特别是研究环境污染对人群健康的有害影响及其预防措施。内容有探索污染物在人体内的动态和作用机理，查明环境致病条件，阐明污染物对健康损害的早期危害和远期效应，以便为制定环境卫生标准和预防措施提供科学依据。环境管理学：研究采用行政的、法律的、经济的、教育的和科学技术的各种手段调整社会经济发展同环境保护之间的关系，处理国民经济各部门、各社会集体和个人有关环境问题的相互关系，通过全面规划和合理利用自然资源，达到保护环境和促进经济发展的目的。环境经济学：运用经济科学和环境科学的原理及方法，分析经济发展和环境保护的矛盾，以及经济再生产、人口再生产和自然再生产三者之间的关系，选择经济、合理的物质交换方式，以使最小的劳动消耗为人类创造清洁、舒适、幽雅的生活和工作环境。环境生物学：研究生物与受人类干预的环境之间的相互作用的机理和规律。环境生态学：研究人为干扰下，生态系统内的变化机理、规律和对人类的反效应，寻找受损生态系统恢复、重建和保护对策的科学。将运用生态学理论，阐明人与环境之间的相互作用及解决环境问题的生态途径。环境工效学：研究环境因素与工作效率的关系。环境地质学：以人—地系统为对象，研究它的发生和发展，组成和结构，调节和控制，改造和利用。环境伦理学：从伦理和哲学的角度研究人类与环境的关系，是人类对待环境的思维和行为的准绳。环境心理学：研究从心理学角度保持符合人们心愿的环境的一门学科。环境美学：研究审美立体、环境意识、环境道德以及技术美的设计，从而达到美感、审美享受的要求，使社会物质不断发展。总之，环境是一个有机的整体，环境污染又是极其复杂的、涉及面相当广泛的问题。因此，在环境科学发展过程中，环境科学的各个分支学科虽然各有特点，但又互相渗透、互相依存，它们是环境科学这个整体的不可分割的组成部分。4、环境科学的研究方法1）、生态学的方法生态学方法中比较常用的是生态模拟。生态学研究是在野外调查和实验获得有关数据和资料的基础上，通过建立模型对问题进行概括，为研究工作提供了极为有用的手段，可以进行许多不同的模拟实验。模拟实验是现代环境科学研究的一种强有力的手段，实际实验往往需要较长的时间与较多的实验经费，特别是在污染生态学的研究中，许多实际试验会带来严重的后果，如污染的发生，流行病的传播，虫害的爆发等，因此进行实际实验是不可能的，也是不允许的。例如：罗马俱乐部根据几十年来人类活动引起的全球性影响，其中包括工农业的发展、人口的增长、营养的分配、环境的污染、资源的利用等，应用大量的状态变量的参数，建立了“世界模型”，并用电子计算机进行模拟，预测人类未来的环境状况。2）、系统论的方法系统论可以在对一个系统的信息并未彻底弄清的情况下研究这个系统，并预测该系统在某些参数变化时所进行的变化。它是用数学的概念与方法，概括事物结构的整体，舍弃其特定的性质与用途，深入研究其结构和因果关系上的共性，得到具有普遍意义的结果。其核心问题是可预测性、可观察性、可控制性、稳定性和最佳方案设计等。（系统工程学）3）、模型法用模型法模拟实际环境状态，是研究环境科学的方法之一。通过建立模型能够把复杂的环境系统中各因素之间数量关系和动态机理较为清晰的表现出来，使人们能把握环境问题的主要方面和内在规律。（数学建模）5、环境科学的未来随着人类在控制环境污染方面所取得的进展，环境科学这一新兴学科也日趋成熟，并形成自己的基础理论和研究方法。它将从分门别类研究环境和环境问逐步发展到从整体上进行综合研究。环境科学的方法论也在发展。例如在环境质量评价中，逐步建立起一个将环境的历史研究同现状研究结合起来，将微观研究同宏观研究结合起来，将静态研究同动态研究结合起来的研究方法；并且运用数理统计理论、数学模式和规范的评价程序，形成一套基本上能够全面、准确地评定环境质量的评价方法。环境科学现有的各分支学科，正处于蓬勃发展时期。这些分支学科在深入探讨环境科学的基础理论和解决环境问题的途径和方法的过程中，还将出现更多的新的分支学科。例如环境生物学在研究污染对微生物生命活动和种群结构的影响，以及由于微生物种群的变化而引起的环境变化方面，将导致环境微生物学的出现。这种发展情况将使环境科学成为一个枝繁叶茂的庞大学科体系。结束语人类只有一个地球。集天地之灵气，采万物之精华，勇敢的人类从洪荒时代走到了文明的世纪。人类的智慧创造了经济的奇迹，无知与贪婪却留下了可怕的恶果。环境污染，生态恶化，地球发出了痛苦的呻吟；善待万物，就象善待我们的朋友；拯救地球，就是拯救我们的家园！人类渐渐从噩梦中觉醒：人与自然和谐相处、可持续发展才是唯一的出路。保护环境，任重而道远！保护环境是每个地球人义不容辞的责任和义务！

第二章环境问题与环境保护人类社会发展到今天，创造了前所未有的文明，但同时也带来了一系列的环境问题，随着人口的激增，工业与经济的发展，特别是发展中国家急切改变本国贫穷落后状况的愿望与行动，在工业发达国家环境治理刚刚取得某种进展的同时，又增加了发展中国家的生态破坏和更为严重的环境污染，反过来又强烈制约和影响着经济发展，甚至明显地危及人类的生存和繁衍，使当今世界环境问题具有明显的时代特征。一、环境问题1、什么是环境问题环境问题：由自然因素或人为因素引起生态平衡破坏，以致直接或间接影响人类生存和发展的各种情况称之为环境问题。对于环境问题的理解，可有广义与狭义两种：狭义的环境问题：是指在人类社会经济活动的作用下，人们周围环境的结构和状态发生不利于人类生存和发展的变化。广义的环境问题：是指任何不利于人类生存和发展的环境结构和状态的变化，其产生的原因既有人为因素又有自然因素。2、环境问题的特点产业革命后，特别是第二次产业革命以来，环境问题一直呈加速度发展，至现代，环境问题已经成为全球人类所面临的最严峻的挑战之一，具有以下明显的特点：（1）、是全球人类面临的共同性问题；（2）、从局部扩展到区域甚至全球，从地表延伸到高空及地下，呈立体态；（3）、表现形式更加多样化；（4）、有明显的地域性；（5）、严重损害人类的健康与福利，并威胁人类的生存与发展。美国学者PaulHawken等就对汽车工业100年来给美国带来的代计算出了下列数字：铺建了一条相当于俄亥俄州、印地安那州和宾夕法尼亚州所有耕地面积的路面，每天所需的保养费超过2亿美元；使2.5亿人因交通事故而致残或受伤，引起的死亡的人数较之美国历史上所有的战争中死亡的人数还要多；每天烧掉800万桶汽油，每人一年平均450加仑（约1703升）；使美国越来越依赖外国的石油，一年要为此付出600亿美元的代价；为了增加石油供应，美国在产油国地区要付出大量的军事费用和保持不断的战争准备；每周压死100万头野生动物，从鹿和麋到鸟类、蛙类和鼠貂，再加上数以万计的家养宠物；在城市市区造成一片噪音和污染，是有些城市中的空气不适宜呼吸，使哮喘、肺气肿、心脏病和支气管炎的病人大量增加；释放出的温室气体占美国温室气体总排放量的1/4，从而对全球的气候稳定性和农业造成威胁；每年造成约32亿公斤没有回收利用的废金属和废物。然而，在当今飞速进入汽车时代的中国，以上信息和数据却几乎不为社会、公众、甚至政府的决策部门所了解。环保专业与其它学科之间的隔离，尤其是与社会科学之间缺少信息交流，导致了中国社会在对经济发展方向作出选择时，很少考虑可能连锁发生的环境效应会给社会带来的严重负面影响和经济负担。二、环境问题的分类环境问题分类很多，根据产生的原因可将环境问题分为两大类：一是不合理地开发和利用资源而产生的各种负面效应：如森林消失、物种灭绝、草地退化、耕地减少及水土流失等；二是工农业发展和人类生活造成的负面效应：即环境污染问题，包括大气污染、土壤污染、水污染等，也包括由上述污染所衍生的环境效应，如温室效应、臭氧层破坏、酸雨等，在有的地区，环境问题可能以某一类为主，但在更多的地区却是两类环境问题交织在一起，相互影响、相互作用，使问题进一步加剧。如果按先后和发生机制进行分类，主要有以下几种类型：表2-1环境问题的分类环境问题内容原生环境问题火山、地震、台风等次生环境问题环境破坏水土流失，沙漠化，盐渍化，物种灭绝环境污染与干扰环境污染水污染、大气污染、土壤污染等环境干扰噪声、振动、电磁波干扰、热干扰等1、原生环境问题原生环境问题也叫第一环境问题，它是由自然环境自身变化引起的，没有人为因素或很少有人为因素参与。因为这类环境问题是自然诱发的，是经过较长时间自然蕴蓄过程之后才发生的，或者主要是由自然力引起并使人类社会受到一定损害的环境问题，故而称之为原生环境问题。主要包括：地震、火山活动、滑坡、泥石流、台风、洪水、干旱、自然地球化学异常等自然灾害问题。原生环境问题不完全属于环境科学所解决的范围。原生环境问题为灾害学的主要研究对象。2、次生环境问题次生环境问题也叫第二环境问题，是人类活动作用与周围环境引起的环境问题。次生环境问题，主要是人类不合理利用资源所引起的环境衰退和工业发展所带来的环境污染等问题。次生环境问题是环境科学的主要研究对象。次生环境问题又可分成环境破坏和环境污染与干扰两类。（1）、环境破坏（又称生态破坏）主要是指人类的社会活动引起的生态退化及由此而衍生的有关环境效应，它们导致了环境结构与功能的变化，对人类的生存与发展产生了不利影响。例如：人类违背自然生态规律，急功近利，盲目开发自然资源等。环境破坏的表现形式多种多样，按对象性质可分为两类：一类是生物环境破坏，如因过度砍伐引起的森林覆盖率锐减，因过度放牧引起的草原退化，因滥肆捕杀引起的许多动物物种濒临灭绝等等。另一类属非生物环境破坏，如盲目占地造成耕地减少，因毁林开荒造成水土流失和沙漠化，地下水过度开采造成地下水漏斗、地面下沉，因其他不合理开发利用，造成地质结构破坏、地貌景观破坏等。（备注）（2）、环境污染与干扰a、环境污染环境污染是指有毒的污染物或污染因素进入环境，在环境中扩散、迁移、转化，超过环境容量和环境自净能力，使环境的化学组成或物理状态发生了改变，环境质量恶化，扰乱和破坏了生态系统，从而影响和破坏了人类正常的生活和生产的现象。常简称“污染”有毒的污染物或污染因素可以是人类活动产生的，也可以是自然活动的结果，或两类活动的共同结果。通常情况下，环境污染主要是指人类活动导致环境质量的下降。环境容量是指在人类生存和自然环境不致受害的前提下，环境可容纳污染物的最大负荷量。环境自净能力是指环境自身将污染物或污染因素清除出环境从而达到自然净化的能力。环境污染的划分:按污染物的性质分：生物污染、化学污染、物理污染；按环境要素分：大气污染、水污染、土壤污染、放射性污染等b、环境干扰环境干扰：是指人类活动所排出的能量进入环境，达到一定程度后，对人类生产和活动产生不良的影响。环境干扰主要包括噪声、振动、电磁波干扰、热干扰等。环境干扰一般是局部性的、区域性的，在环境中不会有残留物质的存在，当污染源停止作用后，环境干扰也就立即消失。三、环境问题的产生与发展环境问题是随着人类开发利用环境资源能力的不断提高而有不同的特点，因此，按环境问题的产生和发展历程，分三阶段来描述:1．原始捕猎阶段人类在诞生以后的漫长岁月里，只是自然食物的采集者和捕食者，人类对环境的影响与动物区别不大，主要是利用环境，而很少有意识地去改造环境，因此，当时的环境问题并不突出，而且很容易被自然生态系统自身的调节能力所抵消，如果说那时有环境问题，也只不过表现为因人口自然增长、乱采乱捕、利用自然的能力低而引起的饥荒，还构不成对环境的危害。2．农牧渔业阶段为了解除饥荒这一环境威胁，人类就被迫学会吃一切可能吃的东西，以扩大和丰富自己的食谱，或是被迫扩大自己的生活领域，学会在新的环境中生活的本领，由于生产工具的不断进步，生产力逐渐提高，人类学会了培育植物和驯化动物，开始了农业和畜牧业，这在人类生产发展史上是一次大革命，而随着农业和畜牧业的发展，人类改造自然环境的作用也越来越明显地显示出来，与此同时也产生了相应的环境问题。人类为了发展农牧业，大量焚烧和砍伐森林，破坏植被，造成水土流失，于是水旱灾害日趋严重，大片土地变成了不毛之地或茫茫的沙漠，这一阶段生产力和生产关系虽然有很大发展，但生产仍以农牧业为主，工业基本上是手工操作，产值很低。能源主要是风力、水力和畜力，燃料主要是木材，所以这时的环境问题主要是由农牧业生产活动引起的生态破坏问题。3．现代工业阶段（该阶段根据环境问题的特点可分为三个阶段）（1）工业革命阶段：十八世纪后半叶至二十世纪初，由于蒸汽机出现，引起了工具和能源的巨大变革，使生产力大为提高，使一些工业发达的城市和工矿区人口密集，人类同自然界物质和能量交换量增大，燃煤量急剧增加，以大气污染为主的环境问题不断发生，但从全球来看，还只是一些局部地区的污染问题。（2）工业发展阶段：二十世纪初到六十年代，特别是第二次世界大战之后，随着工业化和城市化的迅猛发展，煤炭、电力等新能源的开发利用、农药化肥的出现和施用…，…，致使许多国家普遍发生了由现代工业、农业发展带来的范围更广、情况更加严重的环境污染问题和生态破坏问题，世界著名的八大公害事件就是在这期间发生的：1〕比利时马斯河谷烟雾事件:1930年12月1-5日，比利时马斯河谷工业区内13个工厂排放的大量烟雾弥漫在河谷上空无法扩散，使河谷工业区有上千人发生胸疼、咳嗽、流泪、咽痛、呼吸困难等，一周内有60多人死亡，许多家畜也纷纷死去，这是20世纪最早记录下的大气污染事件；主要污染物：烟尘及SO22〕美国多诺拉烟雾事件:1948年10月26-31日，美国宾夕法尼亚州多诺拉镇持续雾天，而这里却是硫酸厂、钢铁厂、炼锌厂的集中地，工厂排放的烟雾被封锁在山谷中，使6000人突然发生眼痛、咽喉痛、流鼻涕、头痛、胸闷等不适，其中20人很快死亡。这次烟雾事件主要由二氧化硫等有毒有害物质和金属微粒附着在悬浮颗粒物上，人们在短时间内大量吸入了这些有害气体，以致酿成大灾。主要污染物：烟尘及SO23〕伦敦烟雾事件:

1952年12月5-8日,伦敦城市上空高压，大雾笼罩，连日无风。而当时正值冬季大量燃煤取暖期，煤烟粉尘和湿气积聚在大气中，使许多城市居民都感到呼吸困难、眼睛刺痛，仅四天时间内死亡了4000多人，在之后的两个月时间内，又有8000人陆续死亡。这是20世纪世界上最大的由燃煤引发的城市烟雾事件。主要污染物：烟尘及SO24〕美国洛杉机光化学烟雾事件：

从20世纪40年代起，已拥有大量汽车的美国洛杉矶城上空开始出现由光化学烟雾造成的黄色烟幕。它刺激人的眼睛、灼伤喉咙和肺部、引起胸闷等，还使植物大面积受害，松林枯死，柑橘减产。1955年，洛杉矶因光化学烟雾引起的呼吸系统衰竭死亡的人数达到400多人，这是最早出现的由汽车尾气造成的大气污染事件。主要污染物：光化学烟雾5〕日本水俣病事件：

从1949年起，位于日本熊本县水俣镇的日本氮肥公司开始制造氯乙烯和醋酸乙烯。由于制造过程要使用含汞（Hg）的催化剂，大量的汞便随着工厂未经处理的废水被排放到了水俣湾。1954年，水俣湾开始出现一种病因不明的怪病，叫"水俣病"，患病的是猫和人，症状是步态不稳、抽搐、手足变形、神经失常、身体弯弓高叫，直至死亡。经过近十年的分析，科学家才确认：工厂排放的废水中的汞是"水俣病"的起因。汞被水生生物食用后在体内被转化成甲基汞，这种物质通过鱼虾进入人体和动物体内后，会侵害脑部和身体的其他部位，引起脑萎缩、小脑平衡系统被破坏等多种危害，毒性极大。在日本，食用了水俣湾中被甲基汞污染的鱼虾人数达数十万。主要污染物：甲基汞6〕日本富山骨痛病事件：

19世纪80年代，日本富山县平原神通川上游的神冈矿山实现现代化经营，成为从事铅、锌矿的开采、精炼及硫酸生产的大型矿山企业。然而在采矿过程及堆积的矿渣中产生的含有镉等重金属的废水却直接长期流入周围的环境中，在当地的水田土壤、河流底泥中产生了镉等重金属的沉淀堆积。镉通过稻米进入人体，首先引起肾脏障碍，逐渐导致软骨症，在妇女妊娠、哺乳、内分泌不协调、营养性钙不足等诱发原因存在的情况下，使妇女得上一种浑身剧烈疼痛的病，叫痛痛病，也叫骨痛病，重者全身多处骨折，在痛苦中死亡。从1931年到1968年，神通川平原地区被确诊患此病的人数为258人，其中死亡128人，至1977年12月又死亡79人。主要污染物：重金属镉7〕日本四日市哮喘病事件：

1955年日本第一座石油化工联合企业在四日市上马，1958年在四日市海湾打的鱼开始出现有难闻的石油气味，使当地海产品的捕捞开始下降。1959年由昭石石油公司投资186亿日元的四日市炼油厂开始投产，四日市很快发展成为“石油联合企业城”。然而，石油冶炼产生的废气使当地天空终年烟雾弥漫，烟雾厚达500米，其中漂浮着多种有毒有害气体和金属粉尘，很多人出现头疼、咽喉疼、眼睛疼、呕吐等不适。从1960年起，当地患哮喘病的人数激增，一些哮喘病患者病甚至因不堪忍受疾病的折磨而自杀。到1979年10月底，当地确认患有大气污染性疾病的患者人数达775491人，典型的呼吸系统疾病有：支气管炎、哮喘、肺气肿、肺癌。主要污染物：SO2、煤尘及重金属粉尘8〕日本米糠油事件：

1968年日本九州爱知县一个食用油厂在生产米糠油时，因管理不善，操作失误，致使米糠油中混入了在脱臭工艺中使用的热载体多氯联苯，造成食物油污染。由于当时把被污染了的米糠油中的黑油用去做鸡饲料，造成了九州、四国等地区的几十万只鸡中毒死亡的事件。随后九州大学附属医院陆续发现了因食用被多氯联苯污染的食物而得病的人。病人初期症状是皮疹、指甲发黑、皮肤色素沉着、眼结膜充血，后期症状转为肝功能下降、全身肌肉疼痛等，重者会发生急性肝坏死、肝昏迷，以至死亡。1978年，确诊患者人数累计达1684人。主要污染物：多氯联苯。在20世纪，世界上还发生了多种突发性的污染事故，其中最闻名的"六大污染事故"是：1〕意大利塞维索化学污染事故1976年7月意大利塞维索一家化工厂爆炸，剧毒化学品二恶英扩散，使许多人中毒。事隔多年后，当地居民的畸形儿出生率大为增加。2〕美国三里岛核电站泄漏事故1979年3月，美国宾夕法尼亚州三里岛核电站反应堆元件受损，放射性裂变物质泄漏，使周围50英里以内约200万人口处在极度不安之中，人们停工停课，纷纷撤离，一片混乱。3〕墨西哥液化气爆炸事件1984年11月，墨西哥城郊石油公司液化气站54座气储罐几乎全部爆炸起火，对周围环境造成严重危害，死亡上千人，50万居民逃难。4〕印度博帕尔毒气泄漏事故1984年12月，美国联合碳化物公司设在印度博帕尔市的农药厂剧毒气体外泄，使2500人死亡，20万人受害，其中5万人可能双目失明。5〕前苏联切尔诺贝利核电站事故1986年4月，前苏联基铺地区切尔诺贝利核电站4号反应堆爆炸起火，放射性物质外泄，上万人受到伤害，也造成了其他国家遭受放射性尘埃的污染，中国的北京上空也检测到这样的尘埃。6〕德国莱茵河污染事故1986年11月，瑞士巴塞尔桑多兹化学公司的仓库起火，大量有毒化学品随灭火用水流进莱茵河，使靠近事故地段河流生物绝迹，成为死河。100英里处鳗鱼和大多数鱼类死亡，300英里处的井水不能饮用，德国和荷兰居民被迫定量供水，使几十年德国为治理莱茵河投资的210亿美元付诸东流。这一阶段环境污染的特点是由点源污染扩大到了区域污染，自然界原有的生态平衡受到了破坏，严重影响了人类生存和经济的发展，因而环境问题开始受到关注并被明确提出来。（3）现代工业阶段：自二十世纪六十年代以来，科学技术和工业的发展速度大大超过了以往任何历史时期，人类的活动范围已上至太空，下至海底，正以排山倒海之势，开发利用自然资源，大规模地改变着环境的组成和结构，造成的环境污染和生态破坏规模也空前宏大，影响深远。据估计，全世界每年生产的具有不同程度毒性的人工化合物约五十万种，共约四百万吨，每年施用矿物肥料四亿吨，由此而引起的污染物排放也急剧增加。今天，所有这些物质，有相当数量都滞留在大气和地面水体里，致使全球许多地区相继发生严重污染事件惨痛的教训使人们感到自身的生存和安全受到了威胁。当前环境污染问题已扩展到全球的范围内，这是当前环境问题的一个突出特点，所以环境问题已成为全球性的问题，成为人类社会进步面临的严峻挑战，受到了全世界的关注。四、当今全球主要环境问题1、全球气候变化在过去的一个世纪里，全球表面平均温度上升了0.3至0.6摄氏度，海平面上升了10至25厘米。目前地球大气中的二氧化碳浓度已由工业革命（1750年）之前的280ppm增加到了近360ppm。1996年政府间气候变化小组发表的评估报告表明：如果世界能源消费的格局不发生根本性变化，到21世纪中叶，大气中的二氧化碳浓度将达到560ppm，全球平均温度可能上升1.5至4摄氏度。（见图1、图2）（温室效益插件）图1：温室气体排放3、酸雨污染现在"酸雨"一词已用来泛指酸性物质以湿沉降（雨、雪）或干沉降（酸性颗粒物）的形式从大气转移到地面上。酸雨中绝大部分是硫酸和硝酸，主要来源于人类广泛使用化石燃料，向大气排放了大量的二氧化硫和氮氧化物。欧洲是世界上一大酸雨区，美国和加拿大东部也是一大酸雨区。亚洲的酸雨主要集中在东亚，其中中国南方是酸雨最严重的地区，成为世界上又一大酸雨区。由于欧洲地区土壤缓冲酸性物质的能力弱，酸雨使欧洲30%的林区因酸雨的影响而退化。在北欧，由于土壤自然酸度高，水体和土壤酸化都特别严重，有些湖泊的酸化导致鱼类灭绝。美国国家地表水调查数据显示，酸雨造成了75%的湖泊和大约一半的河流酸化。加拿大政府估计，加拿大43%的土地（主要在东部）对酸雨高度敏感，有14000个湖泊是酸性的。水体酸化会改变水生生态，而土壤酸化会使土壤贫瘠化，导致陆地生态系统的退化。4、土地荒漠化荒漠化是当今世界最严重的环境与社会经济问题。1991年联合国环境规划署对全球荒漠化状况的评估是：全球荒漠化面积已近36亿公顷，约占全球陆地面积的1/4，已影响到全世界1/6的人口（约9亿人），100多个国家和地区。而且，荒漠化扩展的速度是，全球每年有600万公顷的土地变为荒漠，其中320万公顷是牧场，250万公顷是旱地，12.5万公顷是水浇地，另外还有2100万公顷土地因退化而不能生长谷物。亚洲是世界上受荒漠化影响的人口分布最集中的地区，遭受荒漠化影响最严重的国家依次是中国、阿富汗、蒙古、巴基斯坦和印度。（见图4、图5）（沙漠化插件）5、水资源危机世界上许多地区面临着严重的水资源危机。根据国际经验，每人每年1000立方米可重复使用的淡水资源是一个基本指标，低于这个指标的国家可能会遭受阻碍发展和损害健康的长期性水荒。然而，目前世界上约有20个国家已低于这一指标，主要位于西亚和非洲，总人口数已过亿。另一方面，由生活废水、工业废水、农业污水、固体废物渗漏、大气污染物等引起的水体污染，使全球可供淡水的资源量大大减少了。世界银行的报告估计，由于水污染和缺少供水设施，全世界有10亿多人口无法得到安全的饮用水。（见图6）（水污染插件）6、森林植被破坏由于推测的难度，全世界的森林面积尚无准确数值。但据推算，地球上的森林面积约为30-60亿公顷，约占陆地面积的20%-40%，其中约一半是热带林（包括热带雨林和热带季雨林），另一半以亚寒带针叶林为主。从森林植物的干重测定值来看，热带林是亚寒带针叶林的两倍，所以，热带林占陆地总生物量的很大部分。但在工业化过程中，欧洲、北美等地的温带森林有1/3被砍伐掉了，所以近三十年来，发达国家对全球的热带林进行了大规模地开发。欧洲国家进入非洲，美国进入中南美洲，日本进入东南亚，大量砍伐热带林，他们进口的热带木材增长了十几倍。森林大面积被毁引起了多种环境后果，主要有：降雨分布变化，二氧化碳排放量增加，气候异常，水土流失，洪涝频发，生物多样性减少等。（见图7）图7水灾7、生物多样性锐减科学家估计地球上约有1400万种物种，但当前地球上的生物多样性损失的速度比历史上任何时候都快，比如鸟类和哺乳动物现在的灭绝速度可能是它们在未受干扰的自然界中的100倍至1000倍。主要原因是七种人类活动造成的：1、大面积对森林、草地、湿地等生境的破坏；2、过度捕猎和利用野生物种资源；3、城市地域和工业区的大量发展；4、外来物种的引入或侵入毁掉了原有的生态系统；5、无控制旅游；6、土壤、水和大气受到污染；7、全球气候变化。这些活动在累加的情况下，会对生物物种的灭绝产生成倍加快的作用。20世纪90年代初，联合国环境规划署首次评估生物多样性的结论是：在可以预见的未来，5%-20%的动植物种群可能受到灭绝的威胁。（见图8）（生物多样性）图8野生动物被捕杀8、海洋资源破坏和污染据估计，全世界有9.5亿人把鱼作为蛋白质的主要来源。但近几十年来，人类对海洋生物资源的过度利用和对海洋日趋严重的污染，有可能使全球范围内的海洋生产力和海洋环境质量出现明显退化。1993年，在全世界捕捞的1.01亿吨鱼中,有77.7%来自海洋。当年，联合国粮农组织估计，2/3以上的海洋鱼类已被最大限度或过度捕捞，特别是有数据资料的25%的鱼类，由于过度捕捞，已经灭绝或濒临灭绝，另有44%的鱼类的捕捞已达到生物极限。而另一方面，人类活动产生的大部分废物和污染物最终都进入了海洋。全球每年有数十亿吨的淤泥、污水、工业垃圾和化工废物等被直接排入了海洋，河流每年也将近百亿吨0淤泥和废水、废物带入沿海水域，引起沿海生境改变，使动物的栖息和繁殖地遭到破坏。海洋污染的主要来源和比例约是：城市污水和农业径流排放44%，空气污染33%，船舶12%，倾倒垃圾10%，海上油、气生产1%。（见图9）图9死亡鲸图9、持久性有机污染物的污染全世界已有约一千一百万己知化学物，同时，每年还有约一千种新的化学物进入市场。化学物是当今许多大规模生产所必须的原料，但这些化学物在制造、储存、运输、使用和废弃过程中常常危害环境和生态。现在，全世界每年产生的有毒有害化学废物达3亿到4亿吨，其中对生态危害很大、并在地球上扩散最广的是持久性有机污染物（POP），最具代表性的是多氯联苯和滴滴涕。这类化学污染物从人类的工业和农业活动中释放，已广泛进入了空气、土地、河流和海洋。由于这类污染物能被海洋中微小的浮游生物吸收并积累，从而将其浓缩上百万倍。海中的鱼吃下这些浮游生物，又能将其浓缩，于是浓度增大到上千万倍。当大型海洋动物吞食了这些鱼之后，会使污染毒素的浓缩系数增加到上亿倍。这是因为污染毒素聚集在动物的脂肪里而很难通过躯体排除体外。通过食物链，这些毒素对海洋生态系统产生了强烈的干扰，比如：多氯联苯的作用之一就是损害生殖系统。有人认为多氯联苯是导致波罗的海海豹出生率下降60%至80%的罪魁祸首。这些毒素也引起人健康方面的严重问题。几年前科学家发现，生活在北极地区的因纽特人的母乳里含有高浓度的多氯联苯，而鲸、海豹等海生动物正是因纽特人主要的蛋白质来源。当这些动物现在携带了很高的污染毒素时，因纽特人的生活不再安全。按同样的原理，持久性有机污染物对陆地生态系统也有很大的干扰和危害，因而成为目前全世界关注的重大环境问题之一。（见图10）图10难以处理的有毒化学废物五、中国环境问题1、中国的环境状况①、中国城市空气质量界定中国城市每天报道的空气质量按环保部门监测的空气污染指数而定。根据污染指数的不同，空气质量被分为一、二、三、四、五级。级别数字的增加表示空气质量变差。图1展示了空气污染指数、空气质量级别与健康的关系。（见图1）图1空气指数图②中国城市大气环境状况《2000年中国环境状况公报》指出：中国城市空气状况与前几年相比有所好转，但整体的污染水平仍较严重。在受到监测的338个城市中，大气环境质量符合国家一级标准的城市不到3%，空气污染指数高于三级的城市占到了63.5%，其中有112个城市的平均污染指数达到了四级，属重度污染。目前严重影响中国城市空气质量的污染物为悬浮颗粒物（TSP）或称为可吸入颗粒物（PM10，即直径在10微米以内的悬浮颗粒物）。由于可吸入颗粒物上常常附着有害的重金属、酸性氧化物、有机污染物、细菌和病毒等，它们被人尤其是儿童吸入后，对健康的危害很大。（见图2中国城市的空气污染状况－1）③中国目前的酸雨问题中国部分地区二氧化硫污染仍很严重，少数大城市氮氧化物的浓度较高。这些酸性气体导致了酸雨的形成。中国目前酸雨区面积占国土面积30%，主要分布在华中、华南、西南和华东地区，北方只有局部地区出现酸雨。。酸雨会造成农田减产、森林生态破坏、城市设施锈蚀或老化、历史遗迹风蚀加剧等多种危害，因此带来巨大的经济损失。（见图3）（2）、中国的水环境①中国的水资源状况中国水资源紧张，多年平均水资源总量为28124亿立方米。按1998年人口计算，人均水资源占有量为2221立方米，仅为世界人均的1/4。全国300多个城市缺水，其中近百个城市严重缺水。中国的地表水资源主要集中在七大水系：长江（年径流量：9513亿立方米）、黄河（年径流量：661亿立方米）、松花江（年径流量：762亿立方米）、辽河（年径流量：148亿立方米）、珠江（年径流量：3338亿立方米）、海河（年径流量：228亿立方米）和淮河（年径流量：622亿立方米）。②中国的水质标准和水质状况中国制定的《地面水环境质量标准GB3838－88》把水分为五类。水质按一、二、三、四、五类而逐步下降。当水质下降到三类标准以下，即：四类和五类，由于所含的有害物质高出国家规定的指标，会影响人体健康，因此不能作为饮用水源。2000年中国环境状况公报》指出：七大水系有机污染普遍，各流域干流只有57.7%的断面满足三类水质的要求，21.6%的断面为四类水质，6.9%的断面属五类水质，13.8%的断面属劣五类水质。（见图1长江之污）中国的主要湖泊富营养化问题突出。太湖流域总氮、总磷等超标突出，属富营养化状态。环湖主要河流及环湖交界水体污染严重。滇池为劣五类水质，处于重富营养化状态（见图2）。巢湖属劣五类水质，总氮、总磷超标严重，属中富营养状态。其它大型淡水湖泊洱海、兴凯湖和博斯腾湖水质良好，湖体水质均达到三类水质标准。洞庭湖、镜泊湖和洪泽湖水质达到四类水质标准；白洋淀、达赉湖和南四湖污染严重，均为劣五类水质。（图2绿藻泛滥的滇池）③中国的地下水资源和水质东北、华北和西北地区地下水水位总体呈下降趋势。河北、河南的豫北地区和山东的西北地区的地下水位降落漏斗区已连成一片，形成包括北京和天津在内的华北平原地下水漏斗区，面积超过4万平方公里。东南、中南和西南地区地下水水位变化较为平衡。全国多数城市地下水受到一定程度的点状或面状污染。局部地区地下水部分水质指标超标，主要有矿化度、总硬度、硝酸盐、亚硝酸盐、氨氮、铁、锰、氯化物、硫酸盐、氟化物、pH值等。在污染程度上，北方城市重于南方城市，尤以华北地区污染较突出。④中国的污水排放状况2000年，中国全国污水排放总量为415亿吨（其中COD排放量1445万吨）。工业废水排放量194亿吨（COD排放量705万吨），城市生活污水排放量221亿吨（COD排放量740万吨）。生活污水的排放量超过了工业污水，成为影响水体的主要污染源。中国的工业污水主要来自化工、制药、石化、造纸、食品、制革、纺织、采矿和石油钻探等行业。城市生活污水中含大量的粪便、洗涤用品、化妆品、泔水等等，多数未经任何处理而直接排入了江河湖泊。农业中过量使用的化肥和农药对水体也带来了相当大的污染问题。（3）、中国的固体废弃物(垃圾)状况①中国的固体废弃物产生总量据《2000年中国环境状况公报》报告：中国工业固体废物年产总量为8.2亿吨，其中县及县以上工业固体废物产生量为6.7亿吨，乡镇工业的产生量为1.5亿吨。危险废物产生量为830万吨。随着中国化学工业的发展，有毒有害废弃物也有所增长。有毒有害固体废弃物都未经过严格的无害化和科学的安全处置，成为中国亟待解决并具有严重潜在性危害的环境问题。中国全国城市生活垃圾年产生量为1.4亿吨，城市人均年产生活垃圾440公斤（已高于一些欧洲国家的人均垃圾产生量），但能达到无害化处理要求的还不到10%，垃圾围城现象较为普遍。简单堆放的垃圾不仅影响城市景观，同时从垃圾中释放的气体和渗滤液污染着大气、水和土壤，成为中国城市面临的棘手的环境问题。由于综合利用和处置率低，工业固体废物和城市生活垃圾大都堆积在城市的郊区和河岸、荒滩上，已成为严重的污染源，累计堆存量达65亿吨，占地5万余公顷。（见图1垃圾山）②中国工业废弃物的来源和组成中国的工业固体废弃物有95%来自以下行业：矿业、电力蒸汽热水生产和供应业、黑色金属冶炼及压延加工业、化学工业、有色金属冶炼及压延加工业、食品饮料及烟草制造业、建筑材料及其它非金属矿物制造业、机械电气电子设备制造业。目前中国的工业固体废弃物大致组成如下：尾矿29%，粉煤灰19%，煤矸石17%，炉渣12%，冶金废渣11%，其它废弃物10%，危险废弃物1.5%，放射性废渣0.3%。③中国固体废弃物资源利用状况中国目前废旧资源的利用率只相当于世界先进水平的1/4-1/3，大量可再生资源尚未得到回收利用，流失严重并造成污染。中国每年因再生资源未得到回收利用而造成的经济损失达200-300亿元。（见图北京回收废物的简陋条件;废物回收站的状况）(4)、中国的土地资源①中国的土地资源量中国的土地总面积居于世界第三位，但人均土地面积仅为0.777公顷，是世界人均土地资源量的1/3。《2000年中国环境状况公报》指出：2000年中国耕地总面积为1.282亿公顷，人均耕地面积为0.101公顷，不足世界人均耕地的一半。由于基本建设等对耕地的占用，目前全国的耕地面积以每年平均数十万公顷的速度递减。②中国的耕地质量中国耕地的土壤质量呈下降趋势。全国耕地有机质含量平均已降到1％，明显低于欧美国家2.5%-4%的水平。东北黑土地带土壤有机质含量由刚开垦时的8％－10％已降为目前的1％－5％；中国缺钾耕地面积已占耕地总面积的56%，约50%以上的耕地微量元素缺乏，70-80%的耕地养分不足，20-30%的耕地氮养分过量。由于有机肥投入不足，化肥使用不平衡，造成耕地退化，保水保肥的能力下降。2000年，西北、华北地区大面积频繁出现沙尘暴与耕地的理化性状恶化，团粒结构破坏有很大关系。（见图沙尘暴场面）③中国耕地的水土流失中国约有1/3的耕地受到水土流失的危害。每年流失的土壤总量达50多亿吨，相当于在全国的耕地上刮去1厘米厚的地表土（50年来，水土流失毁掉的耕地达4000万亩），所流失的土壤养分相当于4000万吨标准化肥，即全国一年生产的化肥中氮、磷、钾的含量。造成水土流失的主要原因是不合理的耕作方式和植被破坏。④中国耕地目前面临的污染2000年对30万公顷基本农田保护区土壤有害重金属抽样监测发现，其中有3.6万公顷土壤重金属超标，超标率达12.1%。环境污染事故对中国耕地资源的破坏时有发生，2000年发生的891起污染事件共污染农田4万公顷，造成的直接经济损失达2.2亿元。中国每年对农药的使用量约2亿3千万公斤，其中除草剂占17%，杀菌剂占21%，杀虫杀螨剂占62%，而在杀虫剂中，具高毒性的有机磷农药占70%。（见图在农田上打药的场面）（5）、中国的草原环境①中国的草地资源量中国是草地资源大国，拥有草地近4亿公顷，约占国土面积的40%，居世界第二位。但人均占有草地仅0.33公顷，为世界人均草地面积0.64公顷的一半。中国的草地资源以天然草地为主，84.4%的草地分布在西部，面积约3.31亿公顷。（见图健康的草原）②中国草地的质量中国的草地可利用面积比例较低。优良草地面积小，草地品质偏低，人工草地比例过小，天然草地的质量在不断下降。中国百亩草地产肉量只25.5公斤，产奶26.8公斤，毛3公斤，仅为相同气候带下美国的1/27，新西兰的1/82。③中国草地退化严重由于植被破坏、超载放牧、不合理开垦以及草原工作的低投入、轻管理等，中国90%的可利用天然草地不同程度地退化。目前全国草地退化、沙化、盐渍化的面积已达1.35亿公顷。全国草地的退化使平均产草量下降了30%－50％。④中国草地面临的灾害由于草地的生态平衡被破坏，2000年，在中国的新疆、内蒙古、青海、甘肃、四川、陕西、宁夏、河北、辽宁、吉林、黑龙江、山西等十二省（或自治区）普遍发生了草地鼠害和虫害，受影响的草地总面积为4266.7万公顷，其中，虫害面积为1466.7万公顷，鼠害面积为2800万公顷。2001年中国内蒙古地区的草地普遍遭受了严重的旱灾，使大面积草原没有了植被而只剩下黄沙。（见图荒漠化的草原）（6）、中国的森林资源①中国的森林资源量中国的森林资源主要分布在东北和西南。森林质量不高。中幼龄林比重大，其面积占全国林分面积的70%以上，人工林中的幼龄林比例高于85%。1998年，联合国粮农组织公布的《世界森林资源评估报告》指出：中国的森林面积为1.34亿公顷,占世界森林总面积的3.9%。中国人均森林面积列世界第119位。中国森林总蓄积量为97.8亿立方米，占世界森林总蓄积量的2.5%。世界人均拥有的森林蓄积量为71.8立方米，而中国人均森林蓄积量仅为8.6立方米。2000年，中国全国绿化委员会发布的第一份《中国国土绿化状况公报》显示：除台湾省外，全国人工林面积达4666.7万公顷，人工林蓄积量为10.1亿立方米，其发展速度和规模均居世界首位。目前中国森林面积达到1.58亿公顷，森林覆盖率提高到16.55%，森林蓄积量为112.7亿立方米。②中国森林资源的消耗根据《2000年中国环境状况公报》，中国全国林木年均净增长量为4.58亿立方米，年均净消耗量为3.71亿立方米，林业资源呈现长大于消的趋势。③中国森林面临的问题由于长期乱砍滥伐和毁林开荒，中国宝贵的天然林面积大量减少。在占中国国土面积50％的西部干旱、半干旱地区，森林覆盖率不足1％，许多地区无林可言。在中国，酸雨带来的酸沉降正导致大片森林衰退消失，森林受害面积上百万公顷。2000年，中国全国森林病虫害发生面积为874万公顷，森林火灾受害面积为8.84万公顷。（图－被毁灭的林区）（7）、中国的海洋环境①中国的海洋水质状况中国周围的海区主要包括渤海、黄海、东海和南海4个海区。中国近海海域内海水水质受到了污染的影响，2000年，劣四类水质为2.9万平方公里、四类水质为2.1万平方公里、三类水质为5.4万平方公里、二类水质为10.2万平方公里。②中国近岸海域环境中国的与大中城市毗连的海域、海湾、入海河口处的污染与生态破坏已经比较严重，入海污染物中来自陆上的占80%以上中国的沿海省市中，上海、浙江、辽宁、天津、江苏近岸和近海海域污染较重。海水中的主要污染物是无机氮、磷酸盐、油类以及重金属汞、铅等。渤海、黄海、东海和南海四海区中，渤海近岸污染程度处于较重污染水平，东海近岸污染有加重趋势，黄海和南海近岸水质基本稳定，水质污染较轻。③中国海域中的赤潮有机质对海水污染引起的富营养化会导致海域发生赤潮。2000年，中国海域共记录到赤潮28起，累计面积达1万多平方公里。其中，东海11起，累计面积7800多平方公里；渤海7起，累计面积近2000平方公里；黄海4起，累计面积近800平方公里；南海6起，累计面积近50平方公里。在浙江、辽宁、广东、河北、福建的沿岸和近海海域赤潮发生次数较多。引发赤潮的生物以甲藻类为主。（见图－赤潮）④中国海域中的渔业资源海洋环境污染和生态破坏导致了中国沿岸和近海渔业资源衰退、生物种类减少、水产品质量下降和养殖滩涂大片荒废等问题。中国近海对渔业资源的长期过度捕捞，致使一些传统经济鱼类种群生态衰退，如不采取有力措施加以保护和休养生息，中国近海渔业资源将难以恢复其再生增殖能力。⑤中国近海海域生态近年来，中国南海的珊瑚礁被开采的问题十分突出，红树林也受到了相当程度的砍伐，这不仅破坏了宝贵的自然资源，而且使依赖于珊瑚礁和红树林生存的鱼类失去了生存环境和营养供应地，种群发生消退。中国近海的江豚、海豹、海龟及玳瑁等珍稀动物也出现了逐渐消退的危险。（8）、中国的生物多样性①中国的物种资源中国是世界上动植物种类最多的国家之一，生物多样性居全球第八位，北半球第一位。中国有高等植物32800种，占世界总种数的10％，仅次于马来西亚和巴西，居世界第三位。其中，被子植物24500多种，裸子植物约250种，苔藓植物约2000种，蕨类植物2600余种，植物药材4773种，淀粉原料植物300种，纤维原料植物500种，油脂植物800种，香料植物350种，已开发利用的真菌800种。我国特有的植物约有200个属，17300余种。银杉、水杉