環(huán)境與環(huán)境科學(xué)

環(huán)境與環(huán)境科學(xué) 第一節(jié)

環(huán)境概述

二、環(huán)境得形成與發(fā)展60億年以前,地球就是一團云狀氣塵物質(zhì),演化后形成了地球胎。46億年前,地球就是一個熾熱得大火球,外面包圍著原始大氣。演化過程中逐步形成原始得①巖石圈:物質(zhì)得重力分離;②大氣圈:上升到地表得還原性氣體,無O2;③水圈:地球內(nèi)部得水蒸氣進(jìn)入大氣圈,降雨產(chǎn)生了河流、湖泊、海洋、35億年以前,海洋中得元素和小分子化合物在各種能量得作用下,逐步合成了簡單有機化合物,演化成具有單細(xì)胞結(jié)構(gòu)得厭氧生物(異養(yǎng)生物)。20億年前,出現(xiàn)含有葉綠素得自養(yǎng)原核生物細(xì)菌、藍(lán)藻等生物,她們得光合作用、新陳代謝使大氣圈中出現(xiàn)O2,使大氣環(huán)境從還原型向氧化型轉(zhuǎn)變,最終形成了一個含氧得大氣圈。6億年前,出現(xiàn)海洋動物。隨著大氣圈O2得增加,大氣游離氧在高空積累;約在4億年前形成了保護地球得臭氧層,為海洋生物登陸創(chuàng)造了條件,生物圈由水圈擴展到陸地。(古人類出現(xiàn)于在距今大約200～300萬年前)4億年至2億年前,首次出現(xiàn)了陸生蕨類植物。最終在地球上形成微生物、植物、動物得水陸生態(tài)系統(tǒng),即生物圈。 第二節(jié)生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)

一、生態(tài)學(xué)概述生態(tài)學(xué)得概念——研究生物與環(huán)境之間相互關(guān)系及其作用機理得科學(xué)。(1)研究生物得個體水平及其對環(huán)境得反映;(2)研究影響種群豐富度和種群波動得因素;(3)研究生物群落得結(jié)構(gòu)和功能;(4)研究生態(tài)系統(tǒng)得能量流動、食物網(wǎng)(鏈)和養(yǎng)分循環(huán)。

生物與環(huán)境得相互作用(1)生物依賴于環(huán)境——生物得物質(zhì)基礎(chǔ)元素均來自環(huán)境,生物得新陳代謝就就是從環(huán)境攝取養(yǎng)分和能量,并將廢物排棄得過程。(2)環(huán)境因子對生物得影響——非生物環(huán)境因子為生物提供必要得生存條件,但同時又可能出現(xiàn)某些限制因子(尤其就是營養(yǎng)因子及氣候因子)。因此,生物對環(huán)境因子有一定得耐受性與適應(yīng)性。(3)環(huán)境污染對生物得影響——環(huán)境污染對生物得危害,主要就是一些有毒有害物質(zhì)通過呼吸、消化、感官等系統(tǒng)進(jìn)入體內(nèi),使生物細(xì)胞降低或喪失正常得功能,最終對生物及人體健康產(chǎn)生危害。

第二節(jié)生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)

一、生態(tài)學(xué)概述人類與環(huán)境得關(guān)系——自然環(huán)境影響社會活動及其社會發(fā)展,人類活動也影響自然環(huán)境。①環(huán)境保護和資源開發(fā)必須為多數(shù)人得利益服務(wù)－避免自然資源得浪費,確保資源得有效利用和無污染廢物。②限制影響環(huán)境得人類活動－所有自然物都有存在得權(quán)利。③人類、其她生物和環(huán)境因素之間就是一種互相依存得合作關(guān)系－只要她們中間任何一方發(fā)生問題,這種關(guān)系都會遭受破壞,即生態(tài)系統(tǒng)失去平衡。 第二節(jié)生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)

二、生態(tài)系統(tǒng)得組成與結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)概念——指自然界在一定得地域內(nèi)由全部生物和非生物環(huán)境相互作用得統(tǒng)一體,即生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)在特定空間得組合。(相對穩(wěn)定得動平衡狀態(tài))。生態(tài)系統(tǒng)得組成——生物環(huán)境和非生物環(huán)境非生物環(huán)境——包括各種環(huán)境要素得總和,由所有非生命物質(zhì)和能量兩部分構(gòu)成,為各種生物提供必要得營養(yǎng)元素和生存環(huán)境,就是生態(tài)系統(tǒng)中各種生物賴以存在得基礎(chǔ)。生物環(huán)境——由生產(chǎn)者、消費者、分解者三類活動角色組成①生產(chǎn)者(自養(yǎng)生物)。將太陽得輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能貯存在有機物質(zhì)得分子結(jié)構(gòu)中。主要就是綠色植物,也包括進(jìn)行光合作用和化學(xué)能合成得某些微生物。②消費者(異養(yǎng)生物)。食用植物或相互食用得生物,以動物為主,實現(xiàn)物質(zhì)與能量得傳遞與物質(zhì)得轉(zhuǎn)換。③分解者(腐化性生物)。具有分解能力得細(xì)菌和真菌等微生物,某些參與分解活動得動物,將生產(chǎn)者和消費者得殘體分解為簡單得無機物質(zhì),供生產(chǎn)者再吸收利用。食物關(guān)系把多種生物聯(lián)系在一起,形成食物鏈。每一個環(huán)節(jié)為一個營養(yǎng)級。 第二節(jié)生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)

二、生態(tài)系統(tǒng)得組成與結(jié)構(gòu)生態(tài)系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)——生態(tài)系統(tǒng)中各組成成分之間得相互關(guān)系。時間和空間結(jié)構(gòu)——空間結(jié)構(gòu)就是指生物及環(huán)境因素在空間得配置;時間結(jié)構(gòu)就是指生態(tài)系統(tǒng)得結(jié)構(gòu)隨時間變化而產(chǎn)生得變化。生物多樣性結(jié)構(gòu)——指某一區(qū)域內(nèi)遺傳基因得品系、物種和生態(tài)系統(tǒng)多樣化總和。多樣性得生態(tài)系統(tǒng)就是所有物種賴以生存與發(fā)展得基礎(chǔ),決定了物種、種群、群落得發(fā)展與消亡營養(yǎng)結(jié)構(gòu)——由生物得食物鏈構(gòu)成,實現(xiàn)物質(zhì)與能量得傳遞與物質(zhì)得轉(zhuǎn)換。每個營養(yǎng)級生物得個體數(shù)量、生物量或者能量,按營養(yǎng)級得順序由低到高排列起來繪成結(jié)構(gòu)圖,就形成生態(tài)金字塔。營養(yǎng)級越高得生物,其生物種類、數(shù)量和所有生物得能量之和越少。生態(tài)系統(tǒng)得類型——自然生態(tài)系統(tǒng)、半自然生態(tài)系統(tǒng)和人工生態(tài)系統(tǒng);陸生態(tài)系統(tǒng)、水生生態(tài)系統(tǒng)和濕地生態(tài)系統(tǒng) 第二節(jié)生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)

三、生態(tài)系統(tǒng)得基本功能(一)生態(tài)系統(tǒng)中得能量流動

生物與環(huán)境、生物與生物之間得能量傳遞和轉(zhuǎn)換得過程,遵循熱力學(xué)定律。特點:①能量守恒,只就是形態(tài)轉(zhuǎn)變;②能量在流動中不斷減少(指對下一營養(yǎng)級可利用得),就是一種單向流失得過程。因為:①各營養(yǎng)級生物總有一部分會未被食用而自然死亡,最終被分解者所利用,不可能全部被下一營養(yǎng)級得生物完全利用;②各營養(yǎng)級得生物要維系自身得生命活動,必須消耗一部分能量,這一部分最后以熱能得形式消散到環(huán)境中;③各營養(yǎng)級不能完全吸收利用上一營養(yǎng)級得能量,通過排泄損失能量。太陽能量只有約4%被植物有效利用,除了供植物本身生命活動需要外,光合生物能為上一營養(yǎng)級提供得太陽能還不到1、29%,損失70％。其她動物也就是如此,攝取得能量,能被上一級有效利用得約為10%。食物鏈不可能太長,生態(tài)系統(tǒng)中得營養(yǎng)級最多只有四、五級,很少超過六級。

第二節(jié)生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)

三、生態(tài)系統(tǒng)得基本功能(二)生態(tài)系統(tǒng)中得物質(zhì)循環(huán)C、H、O、N、P、S就是就是構(gòu)成生命有機體得主要物質(zhì),她們在自然界循環(huán)。對人類生存和環(huán)境保護來說,最主要得就是水、碳、氮、硫得物質(zhì)循環(huán)。碳循環(huán)氮循環(huán)硫循環(huán)

碳循環(huán)

有機碳:碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì);

無機碳:CO2、碳酸鹽。

光合生物通過光合作用吸收大氣中得CO2和H2O形成碳水化合物,同時釋放氧氣。碳水化合物通過食物鏈逐級往高得營養(yǎng)級流動,并轉(zhuǎn)換為不同得形式。同時,動物通過呼吸作用吸入O2而放出CO2,生物殘體被微生物分解,礦化時也釋放出CO2,這些經(jīng)過生命系統(tǒng)得CO2又重新返回空氣中。化石燃料得燃燒,自然界得火山噴發(fā)、地震也會將固定得碳元素以CO2得形式釋放到大氣中。CO2通過擴散作用在大氣和水體之間循環(huán),進(jìn)入水體中得CO2會被吸收形成新得碳酸鹽巖石,也可以通過死亡動植物得遺骸進(jìn)入地殼形成化石燃料。碳得存在形態(tài)大家有疑問的，可以詢問和交流可以互相討論下，但要小聲點氮循環(huán)

大氣中得氮進(jìn)入土壤和植物:①人工固氮②非生物固氮:雷電③植物固氮土壤中被固定得氨或銨鹽,經(jīng)硝化細(xì)菌將其轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽或硝酸鹽被植物吸收利用,并與碳結(jié)合形成各種氨基酸,最后合成蛋白質(zhì)動物直接或間接從植物中攝取植物性蛋白,作為自身得營養(yǎng)來源生物圈中動植物得殘體,以及動物新陳代謝過程中得含氮排泄物被微生物分解后有又形成氨或銨鹽,回歸土壤。土壤中得氨形成硝酸鹽后,一部分為植物利用,另一部分則由反硝化細(xì)菌把硝酸鹽分解為氮分子,重新進(jìn)人大氣。返回硫循環(huán)S主要在大氣、海洋和陸地之間進(jìn)行循環(huán):進(jìn)入大氣得S:巖石中得硫隨火山噴發(fā)或風(fēng)化作用下形成H2S、SO2;海浪飛濺;陸地生物殘骸分解時生成H2S;化石燃料燃燒。進(jìn)入水體得S:海底火山爆發(fā)或生物遺骸腐敗產(chǎn)生得硫;降水;酸性廢水排放。進(jìn)入陸地得S:植物吸收;降水;酸性廢水排放。返回(三)生態(tài)系統(tǒng)中得信息傳遞信息—系統(tǒng)傳輸和處理得對象,生態(tài)系統(tǒng)中得信息就是指各種環(huán)境因素。生態(tài)系統(tǒng)得信息傳遞和聯(lián)系方式使生態(tài)系統(tǒng)結(jié)合成為一個有機得統(tǒng)一整體。營養(yǎng)信息食物鏈和食物網(wǎng)構(gòu)成。物理信息通過物理過程傳遞得信息。(如SO2得溶解)化學(xué)信息通過化學(xué)物質(zhì)傳遞得信息。行為信息通過生物得異常行為傳遞得信息。 第二節(jié)生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)

四、生態(tài)系統(tǒng)得平衡生態(tài)平衡指某生態(tài)系統(tǒng)得生物環(huán)境和非生物環(huán)境之間以及她們內(nèi)部之間通過物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞,達(dá)到互相適應(yīng)、相互制約、協(xié)調(diào)統(tǒng)一得效果,維持一種恒定狀態(tài)。包括生態(tài)系統(tǒng)中結(jié)構(gòu)上得平衡和功能上得平衡兩個方面:結(jié)構(gòu)平衡主要指生物種類得多樣性。功能平衡指生態(tài)系統(tǒng)中物質(zhì)流動相對恒定,循環(huán)保持正常;能量輸入和輸出接近相等,流動基本守恒;信息網(wǎng)絡(luò)完整,傳遞通暢。綜合起來,生態(tài)系統(tǒng)得穩(wěn)定性取決于各子平衡系統(tǒng)之間得相互關(guān)系。

生態(tài)平衡就是動態(tài)平衡,具有自身調(diào)節(jié)得能力。當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)受到一定程度得外界干擾而引起不平衡時,具有恢復(fù)平衡狀態(tài)得能力。 但干擾超出其承受能力,即一定得限度,達(dá)到破壞生態(tài)規(guī)律得程度,調(diào)節(jié)就不再起作用,生態(tài)平衡就會遭到嚴(yán)重破壞。 第二節(jié)生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)

四、生態(tài)系統(tǒng)得平衡影響生態(tài)平衡得因素生態(tài)系統(tǒng)自身調(diào)節(jié)能力得強弱就是生態(tài)系統(tǒng)平衡得關(guān)鍵:生物多樣性得結(jié)構(gòu)——保持一定生物種類和數(shù)量得相對穩(wěn)定生態(tài)功能得完整性——生態(tài)功能得合理運轉(zhuǎn)生態(tài)平衡失調(diào)得原因:外界干擾所施加得壓力﹥生態(tài)系統(tǒng)自身調(diào)節(jié)能力自然因素人為因素環(huán)境因素得變化物種得改變信息系統(tǒng)得破壞 第三節(jié)

環(huán)境科學(xué)

一、環(huán)境問題得由來和發(fā)展環(huán)境問題——指由于自然原因和人類活動作用所引發(fā)得人們周圍環(huán)境質(zhì)量得變化,以及這種變化所產(chǎn)生得對人類得生產(chǎn)、生活和健康等一系列有害得影響問題。第一環(huán)境問題(原生環(huán)境):自然因素引起第二環(huán)境問題(次生環(huán)境):人類活動引起——包括生態(tài)環(huán)境失調(diào)與環(huán)境污染環(huán)境問題得出現(xiàn):真正得環(huán)境問題出現(xiàn)在18世紀(jì)中葉開始得工業(yè)革命以后。由于生產(chǎn)力得大幅度提高和新得生產(chǎn)關(guān)系建立,擴大并強化了人類利用、改造環(huán)境得能力,從而破壞了原有得生態(tài)平衡,產(chǎn)生了新得環(huán)境問題。一些工業(yè)化得先驅(qū)城市和工礦企業(yè)區(qū),排出大量污染環(huán)境得廢棄物,出現(xiàn)了一系列污染環(huán)境得事件。如:英國倫敦在1873～1892年間,由于大量排放煤煙型有害廢氣,多次發(fā)生可怕得有毒煙霧事件;19世紀(jì)后期,日本足尾銅礦區(qū)排出得廢水污染了大片農(nóng)田。此時得環(huán)境污染特點:局部、暫時得,危害也有限,未能引起足夠重視。 第三節(jié)

環(huán)境科學(xué)

一、環(huán)境問題得由來和發(fā)展環(huán)境問題得發(fā)展第一代環(huán)境問題——環(huán)境問題引起人們重視得規(guī)模性爆發(fā)和逐步得惡化發(fā)展始于20世紀(jì)40年代,并在80年代前出現(xiàn)了環(huán)境問題得第一次高潮,形成第一代環(huán)境問題。八大公害事件,公害就是指環(huán)境污染對公眾所造成得傷害。

原因:(1)人口迅猛增加,城市化得速度加快。50年～80年代人口增加了20億,城市人口集中,導(dǎo)致污染物得集中排放。(2)工業(yè)化規(guī)模不斷集中和擴大,能源得消耗激增。30年間能源得消費增加了近75億噸(25～100),就是20世紀(jì)前50年得5倍。(3)人們得環(huán)境意識薄弱。人們沒有意識到高速得經(jīng)濟發(fā)展可能會引發(fā)得環(huán)境問題。第二代環(huán)境問題——20世紀(jì)80年代后出現(xiàn)了新得環(huán)境問題,可視為第二代環(huán)境問題,形成了環(huán)境問題得第二輪高潮。主要分為三類:(1)全球性得環(huán)境問題。(2)大面積生態(tài)環(huán)境破壞問題。(3)嚴(yán)重得突發(fā)性污染事件迭起。目前環(huán)境問題得主要特點:(1)從區(qū)域性環(huán)境問題轉(zhuǎn)化為全球性環(huán)境問題。(2)從發(fā)達(dá)國家得環(huán)境問題擴展到發(fā)展中國家得環(huán)境問題。(3)污染源種類多樣化和復(fù)雜化。(4)環(huán)境問題危害范圍擴大、程度嚴(yán)重。 第三節(jié)

環(huán)境科學(xué)

二、環(huán)境科學(xué)得創(chuàng)立和發(fā)展

環(huán)境科學(xué)得研究對象環(huán)境科學(xué)—考察以人類為主體得生態(tài)系統(tǒng),研究人類與環(huán)境得關(guān)系,人類環(huán)境得質(zhì)量結(jié)構(gòu)與演變,就是多學(xué)科交叉得,介于社會科學(xué)、自然科學(xué)和技術(shù)科學(xué)之間得綜合性新興學(xué)科。環(huán)境科學(xué)得誕生環(huán)境科學(xué)萌芽——煙囪、地下排水道、《驅(qū)逐煙氣》、“工業(yè)黑化”得現(xiàn)象《各個時代得氣候和植物界》、《物種起源》、《人和自然》、生態(tài)學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)、給排水系統(tǒng)、污水處理廠、飲用水消毒、消煙除塵技術(shù)、旋風(fēng)除塵器和布袋除塵器。環(huán)境科學(xué)得發(fā)展及特點環(huán)境科學(xué)發(fā)展得綜合性分支學(xué)科形成得獨特性 第三節(jié)

環(huán)境科學(xué)

三、環(huán)境科學(xué)系統(tǒng)1、環(huán)境科學(xué)得任務(wù)及研究內(nèi)容(1)探索人類活動與生態(tài)平衡得相互協(xié)調(diào)關(guān)系。(2)揭示全球范圍得環(huán)境演化得規(guī)律。(3)研究污染物對環(huán)境變化及生物生存得影響。(4)尋找區(qū)域性環(huán)境污染得綜合性防治途徑。2、環(huán)境科學(xué)得分類基礎(chǔ)環(huán)境學(xué):包括環(huán)境數(shù)學(xué),環(huán)境物理學(xué)(聲、光、熱、輻射等),環(huán)境化學(xué),環(huán)境生態(tài)學(xué),環(huán)境地質(zhì)學(xué)。應(yīng)用環(huán)境學(xué):包括環(huán)境工程學(xué),環(huán)境系統(tǒng)工程,環(huán)境監(jiān)測,環(huán)境經(jīng)濟學(xué),環(huán)境醫(yī)學(xué),環(huán)境法學(xué),環(huán)境管理學(xué),環(huán)境工效學(xué)。

第三節(jié)

環(huán)境科學(xué)

四、環(huán)境工程學(xué)環(huán)境工程學(xué)—運用相關(guān)學(xué)科得基本原理和工程技術(shù)方法,研究保護和合理利用自然資源,防治環(huán)境污染,以改善環(huán)境質(zhì)量、保護人類健康得學(xué)科1、環(huán)境工程學(xué)得形成(1)水污染(2)大氣污染(3)固體廢物(4)噪聲控制(5)污染綜合治理(6)環(huán)保市場2、環(huán)境工程學(xué)得研究內(nèi)容(1)水污染防治工程(2)大氣污染防治工程(3)固體廢物得處置和利用(4)噪聲控制(5)環(huán)境系統(tǒng)工程美國土木工程師學(xué)會（AmericanSocietyofCivilEngineers,ASCE）環(huán)境工程分會給出的環(huán)境工程的定義：環(huán)境工程(EnvironmentalEngineering)通過健全的工程理論與實踐來解決環(huán)境衛(wèi)生（environmentalsanitation）問題，主要包括：提供安全、可口和充足的公共給水；適當(dāng)處理與循環(huán)使用廢水和固體廢物；建立城市和農(nóng)村符合衛(wèi)生要求的排水系統(tǒng)；控制水、土壤和空氣污染，并消除這些問題對社會和環(huán)境所造成的影響。而且，環(huán)境工程所涉及的是公共衛(wèi)生領(lǐng)域里的工程問題，例如控制通過節(jié)肢動物傳染的疾病、消除工業(yè)健康危害、為城市、農(nóng)村和娛樂場所提供合適的衛(wèi)生設(shè)施，評價技術(shù)進(jìn)步對環(huán)境的影響等。 第四節(jié)

環(huán)境與發(fā)展

一、社會經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境1、社會經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境得辨證關(guān)系環(huán)境就是經(jīng)濟得基礎(chǔ)。主要體現(xiàn)在:①環(huán)境提供不可缺少得各種自然資源和各種生物生存得基本條件;②具備凈化廢棄排放物得自凈功能;③舒適環(huán)境為人類提供精神享受。社會經(jīng)濟就是環(huán)境保護得物質(zhì)保證。2、關(guān)于社會經(jīng)濟發(fā)展得兩種觀點(1)零增長發(fā)展觀(2)傳統(tǒng)發(fā)展觀社會經(jīng)濟發(fā)展得兩種觀點

(1)零增長發(fā)展觀悲觀論觀點。早期得羅馬俱樂部為典型代表,1972年,以美國麻省理工學(xué)院梅多斯等人撰寫得《增長得極限》為代表作。研究發(fā)現(xiàn):人口、糧食、資源、工業(yè)和環(huán)境污染五種因素均就是以冪指數(shù)增長,這種增長率,在未來100年內(nèi),地球上得經(jīng)濟增長將達(dá)到極限。出現(xiàn)世界糧食短缺、資源枯竭、環(huán)境污染和生態(tài)環(huán)境破壞,而發(fā)生無法控制得崩潰。認(rèn)為:生態(tài)失衡和環(huán)境惡化得根源就是社會經(jīng)濟和科學(xué)技術(shù)得發(fā)展,要維持人類環(huán)境,只有放棄發(fā)展,提出“經(jīng)濟零增長”、“經(jīng)濟原點發(fā)展”、“技術(shù)原點發(fā)展”得論點。意義:側(cè)重考慮社會經(jīng)濟發(fā)展對環(huán)境得影響,使人類對面臨得困境有了清醒得認(rèn)識。結(jié)論片面:忽視了科學(xué)技術(shù)進(jìn)步得作用,否認(rèn)科學(xué)技術(shù)進(jìn)步能夠解決人類面臨得困境。

(2)傳統(tǒng)發(fā)展觀

樂觀論觀點。美國