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环境学基础-绪论
课程框架

参考书目

第一章 绪论
1 环境及其类型
2 环境问题
3 环境科学

} Chesapeake Bay蓝蟹数量下降
◦ 原因：
– 以往捕捞牡蛎的居民目前转向捕捞蓝蟹
– 捕捞技术革新
– 随着人口逐步增加，捕蟹越来越成为流行的消遣方式
– 捕食蓝蟹的条纹鲈鱼受到保护，数量不断增加
– 水域富营养化
– 雌蟹数量太少，每只雌蟹的产卵量也在减少
◦ 争论：
– 马里兰州和弗吉尼亚州分别指责对方应当负责
– 渔民们：螃蟹数量下降是周期性的
– 消遣者：有权使用州里的水域
– 科学家、环保主义者：保护螃蟹甚至完全禁止捕捞
1 环境及其类型
} ？什么是环境
“环境”概念辨析
} 德国学者E . Haeckel在1866年的《普通生物形态学》中就首先使用了“环境”一词。
◦ 生态学中的环境，是指某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。“环境”是物理环境和生物环境的结合体。
} 电子版《中国大百科全书》指出，环境是相对于中心事物而言的，与某一中心事物有关的事物，就是这个事物的环境（surrounding）。
} 环境科学中所研究的环境是以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的物质条件的综合体，包括自然环境和人工环境（刘培桐,1984）。
} 1989年12月颁布的《中华人民共和国环境保护法》，“环境，是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等”。
环境分类
} 按主体分：社会环境、自然环境
} 按成因分：原生环境、次生环境
} 按物质形态分：水环境、大气环境……
} 按功能分：城市环境、农村环境……
自然环境要素构成

} 自然环境的三大功能:
◦ 物质循环：物质元素在各圈层之间的交换过程，又称生物地球化学循环（biogeochemical cycle）。
◦ 能量流动:太阳能进入到地球生态系统，然后耗散到外部环境中的过程。
◦ 信息传递：各种信息在生态系统各生命成分之间的流通。
} 物质循环的类型:
◦ 水循环：以水体（海洋）为物质的储库。
◦ 气体型循环：以大气和海洋为物质的主要储库，如碳、氮、氧、氯等物质的循环。
◦ 沉积型循环：以岩石圈为物质的主要储库，如硫、磷、钾等物质的循环。
◦ 有毒有害物质循环：对生物体有毒害作用的物质的循环，如重金属、有毒的有机物。
？？？
} 物质流动的数量有没有限制？

} 在人类活动干扰下，物质循环发生了怎样的变 化？举例说明。

人工环境

} 人工环境的特点：
◦ 人类作为主导因子，环境人工化明显。
◦ 人工环境的多样化。
◦ 人工环境的脆弱性。
◦ 环境污染严重。
◦ 危害人类健康的因素增多。
环境的特性
} 环境的多样性
◦ 自然环境的多样性
◦ 人类需求的多样性
◦ 人类与环境相互作用的多样性
} 环境的整体性
◦ 环境各要素之间相互联系、相互制约
◦ 局部环境与整体环境相互影响、依存
◦ 环境中物质和能量的循环与转化
◦ 跨界(省市、地区、国家)环境的影响
◦ 环境问题的综合性、复杂性
} 环境的区域性：指环境要素在时空分布上的差异
◦ 地球环境的多样性，侧重空间，如水域陆地等地带性。
◦ 局部小环境的多变性，侧重时间，如季节。
◦ 局部与整体之间的环境要素关系的复杂性，如污染物借助特种传播途径的传播。
} 环境的相对稳定性
◦ 含义：环境中物流、能流和信息流不断变化，环境本身具有一定的抗干扰自我调节能力，在一定的干扰强度范围内，环境的结构和功能基本不变。
◦ 人类系统是一个开放系统，人类活动会影响环境。
} 环境变化的滞后性
◦ 举例？
◦ 环境受到外界影响后，环境发生变化的时间要滞后于外界干扰的时间。
◦ 深层次原因：突变与渐变。

环境要素
Ø 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、性质不同的而又服从整体演化规律的基本物质组分。
Ø 分自然环境要素与人工环境要素。
Ø 自然环境要素通常包括：水、大气、生物、阳光、岩石、土壤等。
Ø 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。
Ø 由水组成水体．全部水体总称为水圈；由大气组成大气层，整个大气层总称为大气圈；由生物体组成生物群落，全部生物群落构成生物圈等等。
环境要素的属性
Ø 最差（小）限制律：整体环境的质量，不能由环境诸要素的平均状态决定，而是受环境诸要素中那个与最优状态差距最大的要素所控制。
Ø 等值性：是指各个环境要素，无论它们本身在规模上或数量上如何的不相同，但只要是一个独立的要素，那么对于环境质量的限制作用并无质的差别。
Ø 整体性大于个体和：是指环境诸要素互相联系、互相作用产生的集体效应，是个体效应基础上质的飞跃。
Ø 出现先后，互相联系，互相依赖：是指环境诸要素在地球演化史上的出现，具有先后之别，但它们又是相互联系，相互依赖的。
环境质量
Ø 环境质量是指在一个具体的环境内，环境的总体或环境的某些要素，对人群的生存和繁衍以及社会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。
ü 环境质量是对环境状况的一 种描述；
ü 环境状况的形成由来自自然的原因，也有来自人为的原因，而且从某种意义来说，人为原因是更重要的原因；
ü 人群的文化状态也影响着环境质量。
2 环境问题
} 环境问题何时产生？
} 环境问题与人类活动有何关系？
} 环境问题的影响如何？

} 应充分认识人类与环境的依存关系。
} 人类是物质运动的产物，是地球表面系统进化的产物。
} 地球表面系统的进化形成了地理环境，是人类赖以生存和发展的场所。
} 人类与环境的关系在不断变化
} 环境问题的产生与生态环境早期破坏。包括人类出现以后直至产业革命的漫长时期，又称早期环境问题。
} 城市环境问题突出和“公害”加剧。从产业革命到1984年发现南极臭氧空洞止，又称近代城市环境问题阶段。
} 全球性大气环境问题，即当代环境问题阶段。它始于1984年英国科学家发现，1985年美国科学家证实南极上空出现“臭氧空洞”。这一阶段的核心是“全球变暖”、“臭氧层破坏”和“酸沉降”三大全球性大气环境问题。
} 人类发展过程，也是不断适应和调整环境的过程
} 人类对于发展认识不断深化，从只重视经济增长，转变为经济增长与环境保护并重。
} 行动上，也在生产、经济和管理等方面不断向利于环保的方向进化。
人类活动与环境危机
} 人类活动方式与目的：利用并改造自然资源与环境，为满足生活、生产需要
◦ 表现：向自然界索取有用物质，生产“服务”，并将产生的废弃物返还给环境。
◦ 实质：人与自然环境之间进行物质交换。
◦ 直接后果：干扰原生环境，形成环境影响，又称环境负荷（environmental impact, environmental loads）。
◦ 过程积累：人口剧增，活动加剧，资源使用量和废弃物量逐年急增，环境负荷增大。
◦ 间接后果：当环境负荷超过自然界自净和调节的阈值时， 就会威胁到自然系统的基本完整性和稳定性，影响人类和其他生物的生存和发展。
环境问题
} 是指由于自然力或人类活动所导致的全球环境或区域环境中出现的不利于人类生存和社会发展的各种现象。
} 按成因分类如下：

人类活动与全球环境问题的关系

20世纪“八大公害事件”

环境问题的实质
} 人类活动强度超出了自然系统的承载能力，从而导致了环境问题。
} 环境问题的实质：人与自然关系的失调，这种失调造成了对生态系统平衡关系的破坏，它是人口、经济、社会、环境非协调发展所引起的问题。
} 要从根本上解决环境问题，人类必须改变无节制生产和最大限度消费的生存方式，摒弃一味向自然索取以满足自身和短期利益的价值观念。
} 三阶段环境问题的核心分别是什么。
} 土地
} 污染
} 转移

环境背景值
} 环境背景值亦称自然本底值，指在不受污染的情况下，环境组成的各要素中与环境污染有关的各种化学元素的含量及基本化学成份。其特点：
◦ 不同的地区有不同的背景值；
◦ 相对不受污染情况下，环境要素中的基本化学组成。
} 用途：开展区域环境质量评价，进行环境污染趋势预测预报， 制定环境标准，工农业生产合理布局等，具有重要意义。
次生环境问题2-资源耗竭
} 由于人类不合理的开发和利用自然资源，使得人类向环境索取自然资源的速度远远超过了资源本身的再生速度（针对可更新资源）。
} 对于不可更新资源，人类不当使用最终可能导致耗竭。
资源耗竭问题的相对性
} 资源短缺与耗竭是相对于消耗水平（或需求水平）而言的。
} 具有区域性：资源短缺与耗竭通常是针对某一特定区域而言的
} 原因：资源分布、技术水平、经济发展状况、消费偏好等。
} 后果及对策：资源使用的公平性？贸易？战争？
环境问题的影响
} 社会和政治决策的制定，往往依赖于行政管辖权。然而，环境问题并不一定与这些人为的政治界限一致。
◦ 1998年墨西哥的森林大火，对美国德克萨斯州的空气质量造成严重影响。但是，问题仅仅在于空气质量和人类健康吗？
◦ 美国主要工业区形成的大气污染物，飘移进入加拿大境内，形成酸雨。两国长期争执不下。
区域环境问题（以美国为例）

次生环境问题3-生态破坏
} 生态破坏：
◦ 人类活动直接作用于自然生态系统，造成生态系统的生产能力显著下降和结构显著改变，从而引起的环境问题。
} 生态平衡与生态失衡􀂇
◦ 生态平衡:生态系统与其外部环境之间进行适当的物质、能量、信息交流，使生态系统保持特定的结构和功能。
◦ 生态失衡：当外界干扰超过生态系统自身的调节能力时，出现生态系统结构的破坏、功能紊乱等现象。
人类对生物圈的破坏性影响
} 人类对生物圈的破坏性影响主要表现在三个方面：
◦ 大规模改自然为人工生态系统，干扰生物圈正常运转：如农田开发。
◦ 大量取用资源，破坏生态平衡：例如森林砍伐、水资源过度开发。
◦ 向环境输入大量废弃物，严重污染生物圈：例如污废水向河流倾卸。
} 带来的典型环境问题：土地荒漠化、生物多样性破坏等。
全球环境变化
} 全球环境问题是指全球环境中出现的不利于人类生存和发展的各种现象。主要有：
◦ 全球气候变化
◦ 臭氧层破坏和损耗
◦ 酸雨污染
◦ 土地荒漠化
◦ 森林植被被破坏
◦ 生物多样性锐减
◦ 海洋资源破坏和污染
◦ 有机物的污染
全球气候变暖
} 导致全球变暖的主要原因是人类在近一个世纪以来大量使用矿物燃料（如煤、石油等），排放出大量的二氧化碳等多种温室气体。由于这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性，也就是常说的“温室效应”，导致全球气候变暖。
} 造成温室效应的温室气体除了二氧化碳外，还有甲烷、氧化亚氮等。燃烧化石燃料、农业和畜牧业、垃圾处理等等都会向大气中排放温室气体。
全球变暖的可能影响
} 海平面上升
◦ 经济发达、人口密集的三角洲、海岸带和低地地区淹没损失。
} 气候带北移热带
◦ 多雨地区将面临洪涝多发威胁，沿海城镇将遭受风暴频繁袭击。
◦ 极地冻土带下的大量CH4 将释放出来，加速全球增温。
◦ 给许多病菌的繁殖、传播提供更为适宜的温床。
} 世界经济损失
◦ 据UNEP报告,如不对温室气体排放采取措施，今后50年内，每年所造成的全球经济损失最多可达3000 亿美元。
全球变暖对我国的可能影响
} 引发自然灾害，破坏生态系统良性循环，损害生物多样性：
◦ 使中国农业生产的不稳定性增大
◦ 生态问题和环境问题
◦ 水资源不均衡
◦ 中国南方雪灾与中国北方暖冬干旱
保护全球气候的行动
} 全球变暖的威胁是全人类共同面临的严峻挑战。要搞清温室气体相关问题，削减排放量，有赖于广泛的国际合作。
} 重要决议
◦ 《联合国气候变化框架公约》
◦ 《京都议定书》
} 哥本哈根气候变化大会
哥本哈根“四道坎”
} 第一，发达国家2020年减排目标，即中期减排目标。发展中国家要求发达国家履行其在2007年“巴厘路线图”中作出的“在2020年应比1990年至少减排40%”的承诺。目前，仅有挪威承诺2020年比1990年减排40%。欧盟承诺到2020年比1990年减排20%，日本承诺25%，但美国只承诺4%左右。
} 第二，中国和印度等发展中大国减排问题。中国和印度目前已成为全球温室气体排放量较大的国家。但在历史积累排放总量和人均排放量上，中国和印度仍远低于欧美发达国家。在哥本哈根气候大会召开前夕，欧美等发达国家强烈要求中国和印度等发展中大国在此次大会上承诺具体减排目标，而后者根据自身所处的发展阶段的实际情况，已明确拒绝了发达国家的要求。
} 第三，发展中国家应对气候变化必需的技术和资金来源。由于发达国家对于气候变化问题负有不可推卸的历史责任，发展中国家要求发达国家承担历史责任，率先减排，并在资金和技术上帮助发展中国家应对和适应气候变化。发达国家在强烈要求发展中国家承诺减限排具体目标的同时，在资金和技术上却雷声大雨点小，不愿向后者提供实质性援助。
} 第四，气候变化谈判的框架和原则。今年9月在泰国曼谷举行的谈判中，欧盟等国家主张把在《联合国气候变化框架公约》和《京都议定书》的框架下分别举行谈判（即双轨谈判）合并成一条轨道，试图彻底抛弃为发达国家规定了具体减排目标的《京都议定书》，在《联合国气候变化框架公约》下重新谈判制定一项单一法律文件。其实质是试图抛弃温室气体减排问题上的“共同但有区别的责任”原则，在2012年以后为发展中国家设定具体的温室气体减排目标，要求它们承担与发达国家相同的减排责任。这遭到了发展中国家普遍而坚决的反对。
全球环境问题的根本原因？

3 环境科学
} 虽然在古代就已经产生了朴素的环境科学思想，但是作为一门独立的学科，环境科学诞生于20世纪60年代。
} 环境科学是一门多学科的研究领域，主要包括人类活动对世界影响的应用和理论性方面。
} 环境科学是涉及传统科学、个人及社会价值、政治意志等的综合性学科。

我国环境科学的发展
} 1960s—1970s，无知无畏的年代。
} 1980s，开拓时代。开始在高等院校和研究机构设立环境科学系或研究所。
} 1990s，发展时代。1998年国家和教育部设立环境科学与工程一级学科。国家把可持续发展作为基本国策之一。
} 21 世纪，高速发展，应用广泛，环境科学与人类的现代和未来生活关系密切的时代。
环境科学的研究范畴
} 研究对象：以“人类—环境”这一矛盾体为研究对象，研究人类与环境之间的对立统一关系。
} 研究目的：境探讨人类社会持续发展对环境的影响，以及环境质量的变化规律，从而通过调整人类自身的行为，来保护和改善环境，为社会、经济和环境的可持续发展提供科学依据。
} 简言之：协调人类与环境之间的关系。
环境科学的任务
} 探索全球环境演化的规律。
} 揭示人类活动（生产、生活）同自然环境之间的关系。
} 探索环境变化对人类生存的影响和人类活动对自然环境的影响。
} 现阶段环境科学急需研究的热点领域集中在：
◦ 探讨人类社会持续发展对环境的影响及其环境质量的变化规律。
◦ 揭示人类活动同自然环境之间的关系，探索环境变化对人类生存和地球环境安全的影响。
◦ 帮助人类树立正确的社会发展观，研究和探讨环境污染控制技术和管理手段，解决不同时空尺度下环境问题。

环境科学思想与方法
} 整体性
} 系统性
} 综合性
} 复杂性