理学环境生态学导论

第一章绪论第二章生态因子第三章种群及群落 第四章生态系统 第五章生态工程 第六章生物圈与生物多样保护 第七章环境污染与控制 第八章资源与环境 第九章人类与环境 第十章环境监测与评价第十一章人类、环境与发展 第十二章可持续发展概论自然资源自然界中人类可以直接获得的用于生产和生活的物资。自然资源分为三类：不可再生的资源:假定在任何对人类有意义的时间范围内，资源质量保持不变，资源蕴藏量不再增加的资源。(如矿产资源)可再生的资源:能够通过自然力以某一增长率保持或增加蕴藏量的自然资源。(如森林)取之不竭的资源:其贮存量不因利用而变化。(如太阳能、风能)

第一节能源与环境在正常情况下国民生产总值能源耗量国民经济增长速度能源增长率

环境代价

1.能源结构：一、世界能源消耗概况目前世界上消耗最多的能源是石油。其构成如下表表8－11980和1986年世界各种能源消费构成(%) 1980年 1986年煤炭 30.7 33.1石油 44.2

39.7天然气 21.6 22.4水电核电 3.5 4.874.972.8表8－21980年和1986年能源消耗量(亿吨标准煤) 1980年 1986年 增长率％石油 37.67 41.08 9煤炭 26.25 32.43 24天然气 18.31 21.26 19核能和水电 3.01 12.97 335总计 85.24 108.10 272.能源消耗3.能耗的地区分布如1972年能耗的总量为94亿吨。其分布是：按人均能耗来计算，1986年美国是发展中国家的34倍，世界平均能耗的5倍。

总消耗量(亿吨)人均耗量(吨)美国 28 12.8前苏联 17 6.8联邦德国 6.3 6.3日本 4.7 4.7中国 5.1 0.6二、能量生产与环境污染能源消耗最多的是电力部门，各种发电对环境产生的共同效应是热污染，能源不同，对环境还会产生一些特殊的污染。1.热污染各类火电站中热能利用的平均效率为33％。许多电厂都通过冷却水把“余热”排入环境中的水体，由于其水温比水域温度平均要高出8

左右。在多数情况下会引起热污染。目前大多采用自然通风的湿式冷却塔使水经冷却后反复使用，可免除对水源的热污染。水Q燃料高温高压水蒸汽汽轮机电能废蒸汽冷却器冷凝水冷水温水湿式冷却塔热空气+水汽冷空气排入水体造成热污染补充水大气8.25米补充水冷水返回冷却器5.02米由冷却器来温水空气从塔底自然吸入挡板空气10.8米湿式冷却塔简图混凝土外壳2.其他形式的污染使用化石燃料的火电开采：运输：发电：污染大气和水体破坏地壳的力学平衡地陷耗能、扬尘、污染水体。SO2,NO2,CO2－污染大气，加剧温室效应烟尘粉煤灰核电：核泄漏导致放射性污染水电：水库建造和建成后对环境影响生物方面社会经济方面水库中水的物化性能自然方面三、开发新能源1.太阳能太阳是以核聚变反应维持其巨大的能量释放，每秒钟释能：6.57亿吨氘 6.53亿吨氦+400万吨质量亏损能量核聚变(3.75×1023千瓦)目前主要是光热利用。开发光电和光化学能技术。22亿分之一到达地球大气的最高层。每秒钟到达地面的能量为8.01013千瓦～550万吨煤的能量。2.生物能源植物通过光合作用把太阳辐射能储积于有机质中，这种能量称为生物能。生物能的高效利用用途径是将有机物进行厌氧发酵制得沼气。3.核聚变能将两个或多个轻原子核聚合成一个较重的原子核的过程叫核聚变。这时所释放的能量－核聚变能。高温每克氘聚变时所释放的能量为5.8108kJ每克U-235裂变时所释放的能量为8.2107kJ这个反应需要非常高的温度(109C)4.地热能地球中心温度高达4500～5000C，在离地表100km处约1000～1500C，可为人类提供能量。地热存在形式有三种干蒸汽

t150C湿蒸汽

t=90～150C热水

t<90C利用地热产生的问题

热

热污染H2S

污染地面沉降5.其他能源氢能

发热量大(H=4C)，产物为水，从水可得氢，可循环反复，无污染。海洋能

波浪能、潮汐能、温差能、渗透压能。风能

随季节、地区而异。矿产资源可耗竭资源一、矿产资源的消耗矿产资源矿物燃料煤、石油等金属矿物

铁、铜、锡等非金属矿物

粘土、石膏、磷、钾矿等

第二节矿产资源与环境目前占世界人口30％的发达国家消耗了占世界总消耗量90％的矿产资源。我国矿产资源齐全，世界已发现的160多种，我国已探查到140多种。矿产优势是：Sb、W、Sn稀土储量世界第一煤

世界第二Zn、Pb、Nb、石棉

储量占优势。劣势：品位低，富矿少，大宗消耗的资源大都不富有。二、矿山开发与环境污染采矿、选矿

破坏土壤、污染土壤、地面塌陷水酸度

，重金属

，选矿药剂

(水污染)采矿、运输、堆积粉尘，氧化自燃SO2(空气污染)海洋开采海洋污染人类只有一个地球，土地是人类赖以生存的基础，因此土地是极其宝贵的自然资源之一。

第三节土地资源与环境一、土地资源的可持续利用1.土地资源可持续利用的定义从经济学来看，“尽可能减少对人类生存所依赖的土地资源的破坏与退化，维持一个不变或增加的资本贮量，旨在人类生活质量的长期改善，即在追求经济发展效益最大化的同时，维持和改善土地资源的生产条件和环境基础。”从人地关系角度出发，“人地关系的协调和共荣”从土地资源供求关系看，“达到土地供求的持续平衡。”把土地资源无弹性的自然供给量，转化为有弹性的经济供给量。2.土地资源可持续利用的实质寻求土地资源可持续利用的实质，就是寻求土地资源供给与人们对土地资源需求之间的持续平衡。要实现土地资源的可持续利用，必须综合考虑各方面的因素，才能不断提高土地资源的供应能力。二、土地资源的破坏土地破坏的几个方面土地侵蚀美国良田损失土壤3109吨/年中国98年耕地净减26.1万公顷水土流失

中国水土流失面积占国土的1/6，长江、黄河带走泥沙2.6109吨/年，相当40万公顷良田。土地荒漠化世界荒漠化损失农田500～700亿公顷/年。中国荒漠化以2100km2/年速度扩展.三、土壤污染土壤是由气、液、固三相物质组成的介于生物界与非生物界之间的特殊物质体系，它经在人类环境中具有特殊的作用。1.土壤污染和净化肥料农药除草剂灌溉水污染物营养土壤污染物吸附、阻留、沉淀、生物吸收土壤被污染积累到一定量固废废水土壤中积累和净化是同时进行的两种相反的作用过程大气污染挥发、扩散、化学、生物降解有毒物低毒或无毒物土壤不被污染(净化)2.土壤污染物(1)工业区周边地区污水灌溉废渣肥料工业污染土地酸碱化重金属含量

某种化合物含量

(2)农业生产本身农药除草剂残留农药和除草剂积累(3)生物污染物未经处理的人畜粪便生活污水病原菌和寄生虫生物资源植物资源动物资源是人类生产资料食物生活资料的重要来源。

第四节生物资源与自然保护一、森林环境资源1.热带森林环境热带森林中有着世界上最丰富的物种，如目前发现热带森林中有10种植物对癌症有疗效3种植物对艾滋病有疗效现在平均每天都有数种热带森林物种从地球上消失。2.中国的森林环境资源我国是一个森林资源贫乏的国家，而且森林资源质量不高。贫 乏森林覆盖率低(%) 13.9 63.2中国相当世均水平(%)人均占有森林面积(公顷)0.13 17.2人均森林蓄积量(m3) 8.6 12.0质量不高：中幼龄林比重大，占全国森林面积71％.森林资源分布不均：黑龙江、吉林、云南和四川蓄积量占全国。西北某些省森林覆盖率<1％。森林是农业的生态屏障，是陆地生态系统的主体。3.中国人工林地衰退现状与对策中国人工林地面积3千多万公顷，为世界之最。人工林质量越来越差，幼林比重高达87％，平均每公顷蓄积量仅为28.3m3(日本为179m3)。选择优良树种进行科学栽培严格砍伐制度加强病虫害防治严防火灾发生必须采取有效措施二、草原资源草原面积(公顷) 3109

2.9108占陆地面积比例(%) 23％

40％人均草地面积(公顷) 0.67

0.33生产能力/公顷草地 7.0270.2561.6(个畜产品单位)世界中国澳大利亚新西兰目前90％的草地已经或正在退化，为了草原的持续利用，有些地方必须退田还草，限制放牧，保护并合理利用草原资源。三、野生动植物资源野生动植物资源是指非人工种植的植物和非人工驯养的动物。它们是人类不可缺少的宝贵资源。为人类提供生产和生活所需原料培养新品种的源泉生物科学研究基地我国有着丰富的野生动植物资源种类 数量 占世界比例(%)主要生物类群物种总数 8.3万种 7.5高等植物约 3万种 10脊椎动物 6347 14藻类 5000 16真菌 8000 17我国拥有世界珍贵的动植物资源大熊猫、金丝猴、扬子鳄和白鳍豚等动物。银杉、珙桐、银杏和金钱松等植物。四、自然保护1.自然保护的意义人类是自然的产物，保护自然就是保护人类自己。保护自然一方面是要保护和合理利用自然资源，但是保护自然并不是守住现有的自然，不是消极的保存现状，而是要更好地利用和完善它，使其与人类协调共处，共同繁荣。2.自然保护区(1)自然保护区的概念

狭义的概念：各种类型保护区中的一种特定类型的保护区，是用国家法律形式确定的长期保护和恢复的自然综合体，以及自然资源整体的一切经营性生产活动。这是国际上通常所指的自然保护区。

广义的概念各类型保护区的统称。这在国际上一般称作为生物圈保护区。(2)自然保护区的类型

根据自然保护区保护对象进行分类a.具有代表不同自然地带典型的自然综合体及其生态系统或遭破坏急待恢复和更新的同类地区；b.具有本国特产的或世界性珍贵稀有物种，或具有重要经济意义而濒于灭绝的生物种的地区；c.具有特殊意义的地区；