环境学概论 第一章 绪论课件.ppt

环境学概论,参考书目,Eldon D.Enger Bradley F.Smith Environmental ScienceA Study of Interrelationships(Ninth Edition)井文涌等编当代世界环境何强等编环境学导论（第三版）黄儒钦主编环境科学基础唐永銮编 环境学导论,第一章 绪论,一、基本概念,三、环境规律,二、环境科学体系,四、环境问题,一、基本概念,1.什么是环境？,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，就是这个中心事物的环境。（surrounding）,电子版中国大百科全书（1.1版）2000年10月,直接或间接影响到人类的一切自然形成的物质、能量和自然现象的总体，有时也称为环境,自然环境的构成,自然环境亦可以看作由地球环境和外围空间环境两部分组成。,环境科学研究的环境,环境科学研究的环境，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。电子版中国大百科全书,主体是人类，客体是人类周边的事物。,2.环境质量,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，反映人类自身的具体要求对环境的评价概念。,3.环境容量和环境自净能力,环境本底值 在自然状况下，环境中物质和能量的分布值。环境容量 在人类生存不致受害、自然环境结构保持稳定的前提下，环境可能容纳污染物的最大负荷量。环境自净能力 在环境容量范围内，环境对进入其内部的物质和能量，具有一定的迁移、扩散、同化、异化能力，称之。,二、环境科学体系,1.环境科学的任务与内容环境科学是一门新兴的、边缘的、综合性学科。环境科学研究对象：“人类环境”系统。环境科学研究内容：研究人类与环境关系的科学。,环境科学所研究的内容,人类和环境的关系污染物在自然环境中的迁移、转化、循环和积累的过程和规律环境污染的危害环境状况的控制和防治自然资源的保护和合理利用环境监测、分析技术和预报环境区域规划和环境规划环境管理,环境科学任务：揭露“人类环境”这对矛盾的实质，研究其间对立统一关系，掌握其发展规律，调控人类与环境之间的物质和能量交换过程，促进人类社会的可持续发展。,二、环境科学体系,2.环境科学体系环境科学可分为三大部分：环境学、基础环境学、应用环境学。（1）环境学 环境科学的核心，它着重于环境科学基础理论和方法论的研究。环境学可分为：理论环境学、综合环境学、部门环境学。理论环境学：环境科学方法论，环境质量评价的理论与实践，环境规划原理与方法；综合环境学：区域环境学、聚落环境学；部门环境学：根据环境组成：大气环境学、水体环境学、土壤环境学、生物环境学；根据环境性质：物理环境学、化学环境学；根据人类活动性质和种类：工业环境学、农业环境学、医疗环境学、社会环境学。,二、环境科学体系,（2）基础环境学环境科学发展过程中所形成的基础学科，由相应老学科中向环境学过渡的新学科，有环境物理学、环境化学、环境地学、环境生物学、环境毒理学等。（3）应用环境学环境科学实践应用学科，也就是我们通常所说的环境保护科学，包括环境工程学、环境经济学、环境法学、环境医学、环境管理学等。,二、环境科学体系,环境科学体系,水体环境学 环境学 大气环境学 土壤环境学 生物环境学 环境毒理学 环境物理学 基础环境学 环境化学环境科学 环境地学 环境生物学 环境工程学 环境经济学 应用环境学 环境医学 环境法学 环境管理学,应用环境学,环境控制学,环境工程学,环境污染防治工程技术及理由,大气污染防治工程水污染防治工程固体废物治理及利用工程噪声及热污染控制工程,环境污染综合防治技术和环境规划环境系统工程环境水利工程,环境经济学环境医学环境法学环境工效学(研究环境因素与工作效率的关系)环境管理,环境科学所涉及的学科范围非常广泛，各个学科领域多边缘互相交叉渗透；同时不同地区的环境条件、生产布局和经济结构千差万别，而人与环境间的具体矛盾也各有差异，污染物运动的过程又很复杂，结果使环境科学具有强烈的综合性和鲜明的区域性。因此，在环保工作实践中必须组织多学科、多专业的协同作战，而在环境各种中控制和消除污染危害时，也必须采取多途径的综合防治措施，因地制宜，选择最优方案，沿着经济合理和技术先进的途径，走中国自己的环境保护道路。,三、环境规律,1、环境功能特性,整体性有限性不可逆性(能量循环、物质循环)隐显性(汞污染引起的水俣病、DDT农药)持续反应性(遗传性、生态资源的破坏)灾害放大性(温室效应、臭氧层空洞、酸雨),2007年在印度中部恰尔肯德邦的一个小村子里，四名婴儿出生时有严重的眼珠缺陷，人们怀疑这是环境污染所致。这四名婴儿中，有两名婴儿出生时没有眼珠，而另两名婴儿各有一只眼珠。主治医师说：“这种病被称为微型眼疾病，是由于环境污染或者遗传问题而引发的。”吉里迪地区居民说，该地区沙罗和马瓦坦德村出生的约30名儿童，不是身体畸形就是眼睛有缺陷。含有毒素的煤矿污染物被排进当地主要的饮用水源中，这可能就是引起身体残疾的原因，被排进水中的毒素包括砒霜、氟化物、水银、镉和铅等。恰尔肯德邦 卫生部已要求对此展开调查。,2、环境要素,构成人类环境整体的各个独立的、性质不同的而由从服从整体演化规律的基本物质组成。,分自然要素和人工要素。自然要素：水、大气、生物、阳光、岩石、土壤,最差（小）限制律等质性整体大于各个体之和出现先后，相互联系，相互依赖,环境要素属性,最差（小）限制律 它由德国化学家V.J.李比希于1804年首先提出，20世纪初英国科学家布来克曼所发展而趋于完善。该定律指出：“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”。这就是说，环境质量的好坏，取决于诸要素中处于最低状态的那个要素，不能用其余的处于优良状态的环境要素去代替。因此，在改造自然和改进环境质量时，必须对环境诸要素的优劣状态进行数值分类，循着由差到优的顺序，依次改造每个要素，使之均衡地达到最佳状态,环境要素属性,等值性即各个环境要素，无论它们本身在规模上或数量上如何的不同，但要是一个独立的要素，那么对于环境质量的限制作用无质的差异。也就是说任何一个环境要素，对于环境质量的限制，只有他们处于最差状态时，才具有等值性。,环境要素属性,整体大于各个体之和 或说环境的整体性大于环境诸要素之和。环境诸要素的互相联系、互相作用产生的集体效应，是个体效应基础上的质的飞跃。,环境要素属性,出现先后，相互联系，相互依赖从深化的意义上看，某些要素孕育着其他的要素。岩石圈的形成为大气的出现提供了条件；岩石圈的大气的存在，又为水的产生提供了条件；岩石圈、大气圈和水圈又孕育了生物圈。,环境要素属性,四、环境问题,环境问题 由自然或人为因素引起生态平衡破坏，最后直接或间接影响人类的生存和发展的一切客观存在问题，称为环境问题。,一）发展过程,1）60年代，人们对环境问题的认识仅仅是当作一个污染的问题。有两个明显的不足：A.没有把环境问题与自然生态联系，低估了环境污染的危害和复杂性；B.没有把环境问题与社会因素联系，因而找不到环境问题的根源。2）70年代，人类环境会议是人类认识环境问题的一个重要里程碑，提出要在发展中解决环境问题。3）80年代，人们对环境问题的认识有了飞跃性的认识，明确提出了可持续发展战略。,1.人类与环境密切的联系,（1）人类是环境的产物,二）环境问题的表现与分布,1.人类与环境密切的联系,（2）人类通过生产或生活活动与环境发生联系,人类社会,物质能量,废弃物,人类的生存和发展要占据一定空间,不断从环境中获取物质和能量,人类的新陈代谢和消费活动排放废弃物,环境把所受到的影响反过来作用于人类,二）环境问题的表现与分布,1.人类与环境密切的联系,（3）产生了环境问题,人类向环境索取资源的速度超过了资源本身及其替代品的再生速度。,生态破坏,二）环境问题的表现与分布,1.人类与环境密切的联系,（3）产生了环境问题,人类向环境排放废弃物的速度超过了环境本身的自净能力。,环境污染,二）环境问题的表现与分布,2.环境问题的表现,1）环境污染,1）环境污染,大气污染,水污染,土壤污染,固体废弃物污染,噪声污染,放射性污染,海洋污染,“三废”排入江河湖海,来自生产生活,来自交通、工厂,“三废”排入土壤,来自放射性物质,“三废”排入海洋,“三废”排入大气,2.环境问题的表现,2）生态破坏,滥伐森林,自然植被的破坏,不合理的灌溉,CO2、氟氯烃的排放,捕猎、环境破坏,对环境调节的功能下降,水土流失、土壤荒漠化,土壤盐碱化,温室效应、O3层的破坏,物种灭绝速度呈现加速的趋势,2.环境问题的表现,2）生态破坏,2.环境问题的表现,3.环境问题的分布特点,比较下列环境问题发生在哪些地区？,城 市,农 村,各地区由于经济结构、产业政策和环境政策不同，环境问题也有所不同。因此环境问题具有地域性特征。,1)城市和农村的比较,环境污染,生态破坏,绿化面积减少,化肥、农药的污染,大气污染，噪声污染，水污染等,水土流失、荒漠化土壤盐碱化、森林减少、水源枯竭、物种减少,3.环境问题的分布特点,2)发展中国家与发展中国家比较,发展中国家比发达国家环境问题更为严重,（1）环境承受经济发展和人口快速增长的双重压力,（2）经济、技术水平落后，没有足够的能力进行环境保护。,（3）发达国家污染将严重的工业转移到发展中国家,3.环境问题的分布特点,3)环境问题的全球化趋向,3.环境问题的分布特点,3)环境问题的全球化趋向,（1）酸雨随着大气的运动，能影响到很远的地区；,3.环境问题的分布特点,（4）大气中二氧化碳浓度的升高和臭氧层的破坏，威胁着全人类。,（2）国际性河流上游被污染，将使全流域受到影响；,（3）热带雨林的破坏，会对全球的气候产生影响；,3)环境问题的全球化趋向,3.环境问题的分布特点,全球环境基金针对全球福利的项目和活动，向发展中国家几个重点领域提供了大量的资金。,3.环境问题的分布特点,人类与环境关系密切,人类的生存和发展要占据一定空间人类活动的产物要排放到环境中环境将人类对其的作用反作用于人类,环境问题的表现,环境污染,生态破坏,环境问题的表现和分布,环境问题的分布特点,城市地区主要表现为环境污染乡村地区主要表现为生态破坏发展中国家比发达国家严重,三）全球环境问题,（1）全球气候变暖（2）臭氧层破坏（3）酸雨（4）水资源状况恶化（5）土壤资源退化（6）生物多样性减少（物种灭绝）（7）危险废弃物污染与越境迁移,（1）全球气候变暖工业革命以来，由于人类生产生活方式的变化，石油、煤炭等矿物燃料和农用化肥被大量使用，大气中的温室气体浓度剧增。剧统计，100多年来，大气中二氧化碳浓度增加了30%，甲烷增加了45%，一氧化二氮增加了5%。大量的温室气体使地球表面温度不断上升,在过去100年中,地球表面温度上升了0.30.6。据联合国1996-1997年度世界资源报告预测，到2020年全球能源消耗将比现在增加50100%，由此造成的二氧化碳等温室气体排放量将增加4590%，预计，在未来100年，全球气温可能再升高13.5。,三）全球环境问题,（2）臭氧层破坏,臭氧在大气平流层中聚集在一起形成臭氧层，其平均厚度只有0.35厚，它的作用是保护地球表面生命体免受紫外线辐射，大约90%的紫外线被臭氧层吸收。1985年英国科考队在南极的南纬60观察站发现上空出现巨大的臭氧空洞，从而引起了公众对臭氧耗竭问题的关注。臭氧层耗竭与氯氟烃的大量排放有关。氯氟烃是人工合成物，具有多种用途：致冷剂、火箭发射剂、泡沫发生剂等等。,（3）酸雨,大气中的二氧化硫和氮氧化物在大气中形成硫酸、硝酸等，再以雨、雪、雾形式降到地表。到20世纪60 年代，酸雨危害全面呈现：水体PH降低，鱼类减少；森林、农作物死亡；土壤变酸；建筑物受侵蚀；饮水质量下降。酸雨产生的废气来源于的生产及生活方式，例如汽车尾气。酸雨传输性扩大了其危害性，加急了跨区域污染，也使人们认识到酸雨问题的解决必须是多方合作的、国际化的。,（4）水资源状况恶化,全球淡水量不足水总量的3%，且淡水中87%左右存在于冰川、冰盖及大气和土壤深层，人类在现有的技术条件小可以利用的淡水资源仅占全球水资源总量的0.003%。随着人口膨胀和工农业生产规模的扩大，用水量迅速增长，从1900-1973年世界农业用水增加了7倍，工业用水增加了20倍，且用水量正以每年4-8%的速度增长，淡水供需矛盾日益突出。人类活动大规模污染水体，导致水质恶化。全世界每年排放污水4260亿吨，造成55000亿立方米水体受到污染，约占全球径流量的14%以上。,土壤资源退化的最主要方式是土壤侵蚀、盐碱化和荒漠化。按照联合国环境规划暑的评价标准，过去几十年间，全球大约有面积达12亿公顷的土壤发生中等程度以上退化，相当于中国和印度国土的总和。,（5）土壤资源退化,表1 世界土壤退化原因（%）,（6）生物多样性减少（物种灭绝）,在过去50年中失去的森林面积，中美洲37%，亚洲42%，非洲52%。,四）中国环境问题,沱江发生特大污染事故（2004.2）,沱江污染：简阳城断水13天,粤北“黄河”滚滚入翁江 2004年06月04日 广州日报,令人触目惊心的大宝山尾砂坝矿废水飞流奇观。,韶关大宝山尾砂坝排出的滚滚污水注入翁江后使下游翁源、英德等地1000多亩农田无法复耕，沿岸群众的健康正受到严重威胁。,粤北“黄河”滚滚入翁江,废水随浩浩翁江日夜南流，危及沿岸群众健康。,据英德环保部门采集水样进行化验分析，发现废水PH、锌、铅、镉、铜浓度等5项指标严重超标，其中锌浓度超标达24倍。,淮河今夏创历史污染之最（2004）,十年治淮600个亿，淮河对我们的回应，就是举起有史以来最大的污染团狠狠地砸下！2004年7月20日至27日，淮河突然爆发有史以来最大的污染团，如同巨大的黑蘑菇，从上游奔腾而下，横扫千里淮河，充斥河面的黑色污染水团全长133公里，总量超过5亿吨，一路浩浩荡荡杀奔洪泽湖，顺者昌，逆者亡，满河黑暗，伏尸(鱼虾蟹)千里。,渔民望着成堆的死蟹只能“自认倒霉”,污流去了又来，淮河沿岸居民唯有年复一年的 叹息,松花江水污染事件2005年11月13日,2005年11月13日，中国石油吉林石化公司双苯厂苯胺装置发生严重爆炸着火事故，致使苯、苯胺和硝基苯等有机物流入松花江，造成松花江发生重大水污染事件。,松花江水污染事件,11月20日7时，在吉林界内的第二松花江汇入黑龙江省界第一个监测断面即肇源断面开始检出苯超标，表明可能污染带前锋已达黑龙江省。20日16时肇源断面硝基苯也开始超标，21日9时，硝基苯超标达到29.1倍，较高浓度污染带约80公里，流经持续时间为40小时左右。松花江干流流经哈尔滨市后，将在同江汇入黑龙江。,松花江水污染事件,11月23日起，哈尔滨市临时停水天，11月 27日晚上六点，才开始陆续恢复供水。哈尔滨市城区内中小学于23日下午开始停课，11月30日复课。自政府发布公告的21日，很多市民便涌进商场、超市和街头巷尾的食杂店，抢购瓶装水、罐头和方便面。,松花江江北的化工区浓烟滚滚,101厂再次发生爆炸时冒出黄烟,松花江水污染事件,北江镉污染（2006年12月）,广东环保部门监测发现，北江韶关段近日出现镉超标现象，12月15日高桥断面镉超标近10倍，北江下游韶关、清远、英德三个城市的饮用水受到威胁，部分城市自来水供应已经停止。广东省环保部门联合调查组目前已初步确认，此次北江韶关段镉严重超标是由韶关冶炼厂设备检修期间超标排放含镉废水所致，是一次由企业违法超标排放导致的严重环境污染事故。,导致北江水污染事故的韶关冶炼厂,太湖蓝藻暴发 无锡陷入水危机,2007年5月29日起，太湖蓝藻集中暴发而导致无锡部分地区自来水发臭，无法饮用。,5月30日，无锡某大型超市内的饮用水被抢购一空。,洞庭湖鼠患,自2007年6月20日以来，洞庭湖水位上涨，大批东方田鼠从湖洲等地迁移到益阳市大通湖区、岳阳市等地的防洪大堤外，对堤内的农作物构成威胁。这是20年来大通湖区最严重的一次鼠灾。自6月20日至26日，当地6天时间灭鼠90多吨。鼠灾引起农业部、卫生部高度重视，并派专家赶赴现场指导灭鼠，控制鼠患。,究竟是什么原因导致今年洞庭湖周边鼠患连年不断？,主要有三个诱因：上游截流，导致洞庭湖周围缺水，出现大面积的湖洲地，给田鼠提供繁殖空间，繁殖加快；当地天敌减少，猫头鹰、蛇、黄鼠狼很少能再看到；汛期的水位一年高一年低，无法彻底毁掉东方田鼠的生存环境。,哈尔滨呛人烟雾围城五日 能见度不足50米(2009年01月3-7日),哈尔滨市连续出现烟雾天气已达5天，7日更是烟雾笼罩，而且非常呛人。哈尔滨市环境监测站对市区的空气质量监测显示，截至7日，5天来的空气质量都属轻微污染。,整座城市被烟雾笼罩,哈尔滨烟雾笼罩,三峡库区的环境问题,三峡工程是中国目前正在实施的巨大的水利工程。该工程定于2003年开始发电。三峡建成后对地质环境、水资源环境、生态环境（涉及库区两岸和整个上游地区）的影响，以及如何有效防治库区污染是目前摆在三峡建设者面前的大课题。三峡工程已成为世界瞩目的环境问题。,葛州坝电站遭受的垃圾困扰,生物多样性破坏问题,中国是生物多样性破坏较严重的国家，高等植物中濒危或接近濒危的物种达4000-5000种，约占中国拥有的物种总数的15%-20%，高于世界10%-15%的平均水平。在联合国国际濒危物种贸易公约列出的640种世界濒危物种中，中国有156种，约占总数的1/4。中国滥捕乱杀野生动物和大量捕食野生动物的现象仍然十分严重，屡禁不止。,中华鲟餐厅牌,目前面临的环境形势是：局部有所控制 总体还在恶化 前景令人担忧,五）著名环境事故,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。,六）解决环境问题的途径,（1）环境教育（提高人口素质），环境管理（2）经济实力(3)技术进步,囚徒困境博弈论的经典例子,两人都否认：每人将因证据不足而从清判1年徒刑；两人都坦白：每人各判3年徒刑；如果其中一人坦白，而另一人否认：坦白者将获释放，而否认者将被重判6年徒刑。两名囚徒面临是否坦白的对策选择（博弈）。,假设有两名怀疑有罪但证据不足的囚徒（A、B）都知道坦白与否认罪行的后果：,公地的悲剧G.哈丁 著（1968）,终于有一天：牧场因过度放牧而衰退，从前肥沃的操场变成无法放牧的荒地。,假设有有一个对所有牧民开放的公共牧场，每个牧民为增加自己的收益，想办法多养几头牲畜，结果大家都这么想这么做，公共牧场中放养的牲畜量极大增加。,人类行为的自利性与不合作性，必定导致相互伤害，产生对大家都不利的结果。后者更进一步表明，在“公共性”的问题（环境问题）上，类似的情况更容易发生。,启示：,