第一章环境问题与可持续发展课件.ppt
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1、土木工程与环境,32学时,2学分,平时成绩占30%(期中作业成绩),期末成绩占70%(开卷考试)教学参考书:1、赵康,工程环境概论,东北林业大学出版社,2012年8月第一版2、王利平,土木工程与环境概论 ,科学出版社 ,2009年8月第一版3、鞠美庭,环境学基础,化学工业出版社,2010年第二版,4、左玉辉, 环境学,高等教育出版社,2010年第二版,第一章 环境问题与可持续发展环境、环境问题、土木工程与环境问题第一节 环境的基本概念及组成一、环境的基本概念环境指与中心事物(或被研究对象)有关的周围客观事物的总和。环境因中心事物的不同而不同,随中心事物的变化而变化。对于环境科学而言,中心事物是
2、人类,环境主要是指与人类密切相关的生存环境。二、环境的分类与组成1、按照环境的要素分类,1)自然环境自然环境是人类生存、生活和生产所必需的自然条件和自然资源的总称,可分为大气环境、水环境、土壤环境及生物环境等。(1)天然环境天然存在的环境,天然环境按环境要素分类,可分为:大气环境、水环境、土壤环境、地质环境、生物环境。(2)人工环境在天然环境的基础上经过人的加工改造所形成的环境,或人为创造的环境。如:农田、人工林、城市、村落。,2)社会环境指由人与人之间的各种社会关系所形成的环境,包括:政治制度、经济体制、文化传统、社会治安、邻里关系等。2、按照环境的范围分类按照人类生存环境的空间范围,可由近
3、及远,由小到大地分类:聚落环境、地理环境、地质环境、宇宙环境(星际环境)1)聚落环境人类有目的、有计划地利用和改造自然环境而创造出来的生存环境。,是与人类的生产和生活关系最密切、最直接的工作和生活环境。聚落环境是从穴居和散居,逐步发展成密集栖息的乡村和城市,为人类提供了舒适方便的生存环境。分为院落环境、村落环境、城市环境。(1)院落环境:由一些功能不同的建筑物和与其联系在一起的场院组成的基本环境单元。院落环境的结构、布局、规模和现代化程度很不相同。,(2)村落环境主要是农业人口聚居的地方。由于自然条件的不同以及农、林、牧、副、渔活动的种类、规模和现代化程度不同。(3)城市环境人类利用和改造环境
4、而创造出来的高度人工化生存环境。人口密集,占据大量土地,地面被建筑物和道路覆盖,绿地很少。有完备的基础设施和生活设施。2)地理环境指一定社会所处的地理位置以及与此相联系的各种自然条件的总和。,包括气候、土地、河流、湖泊、山脉、矿藏以及动植物资源。地理环境是与人类生存和发展密切相关的,直接影响人类衣食住行的生物和非生物因子。3)地质环境主要指地表以下的坚硬地壳层,即岩石圈部分。地质环境为人类提供了大量的生产资料丰富的矿产资源和难以再生的资源。4)宇宙环境(星际环境)指地球大气圈以外的宇宙空间环境,由广袤的空间、各种天体、弥漫物质以及各类飞行器组成。,3、按环境保护法定义的环境各国的环境保护法中,
5、往往将应保护的要素或对象定义为环境。中华人民共和国环境保护法对环境的定义是:“本法所称环境,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”。几层含义:1、影响人类生存和发展的因素,指聚落环境、地理环境和地质环境;,2、自然因素的总体,不包括社会制度,意识形态等社会因素。3、天然的和经过人工改造的自然因素;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。,第二节 环境问题一、环境问题的基本概念及分类1、环境
6、问题的概念任何不利于人类生存和发展的环境结构和状态的变化,产生原因包括人为方面和自然方面的因素。2、环境问题的分类1)原生或第一环境问题。自然因素引起的环境变化。如:火山爆发、地震、台风、海啸、洪水、旱灾。人类不能完全控制,但可以减轻和预防损害, 如水利工程、抗震结构等。,2)次生或第二环境问题人为因素引起的,人为环境问题可以分两类:(1)生态破坏主要是人类开发、利用资源不当引起的。如工程建设和发展农业引起的水土流失、土地沙漠化、由于过度开发利用造成的生物多样性减少等。(2)环境污染人类在生产和生活中排出的废弃物和余能进入环境,积累到一定程度,从而产生了对人类不利的影响。包括水体污染、大气污染
7、、土壤污染、噪声污染、放射性污染、电磁污染、光污染、热污染等。,二、 环境问题的由来与发展环境问题是伴随人类的出现、生产力的发展和人类物质文明的进步而产生,并从小范围、低程度危害,发展到大范围、对人类生存环境造成不容忽视的危害。环境问题的历史发展主要经历三个阶段:工具的革新是主要标志:1、原始人类时期渔猎文明(公元前200万年至公元前1万年),劳动工具为石器;此时,人类与环境的关系主要表现为人类对环境的适应。当时人类的生存方式为穴居树栖,以野生动植物为食,使用的工具是石器。,人类的劳动主要是原始采集和狩猎活动,生产能力极为有限,对环境的干预和影响极弱。这一阶段还不存在我们今天所说的环境问题。但
8、也开始出现环境问题的萌芽,如在人类聚居区周围,由于用火不慎使大片草地、森林发生大火,局部地方生物资源遭到破坏,人们不得不迁地生存。2、农牧业社会时期人类进入农牧业社会以后直至18世纪中叶产业革命之前。人类对自然环境的认识有了极大的进步,铁的使用使人类对自然环境的改造能力大大增强,生活方式也发生变化。,人类已经结庐而居。以居住地为中心,逐渐对周围自然环境进行强度越来越大的改造。随着农牧业经济的发展、人口的增加、城市的出现和发展,逐步出现了以下环境问题:一是人类为获取丰富的食物和生活资料,对自然环境进行了较大规模的改造。如:在居住区周围大量开垦土地,砍伐森林,落后的生产技术和耕作方式,造成森林减少
9、、水土流失、草原沙化、引起洪涝灾害和风沙灾害。这些环境问题在当时发生的区域并不是很多,范围也不是很大,但这些破坏的后果却是难以逆转、,影响久远的,有些至今仍未恢复,如:黄河流域、古代的两河流域,阿尔卑斯山南坡都曾经是农业文明的发祥地。充分反应出生态破坏问题产生容易,解决难的特性。二是这一时期城市开始出现,环境污染问题已经开始萌芽,有的地方还相当严重。主要是人口拥挤、生活废弃物增多,手工业发展产生的污染,包括水污染、固体废弃物污染、噪声污染等。例如:我国的长安在10世纪因水污染被迫往西南迁移;英国国会1306年曾发布公告,禁止伦敦工匠和制造商在国会开会期间用煤。1661年英国出版,驱逐烟气,这是
10、世界上最早关于大气污染的专著。3、工业化时期的环境问题( 18世纪60年代20世纪60年代)人类的工业化阶段大体经历了三个阶段:蒸汽机时代(18世纪60年代);电气时代(19世纪30年代开始的第二次工业革命);有机化学时代(开始于19世纪60年代,有机合成化学工业快速发展)。人类在工业化时期,对自然环境的开发能力达到了空前的程度,工业化时期的环境问题是复合型的,主要表现在:,1)生态破坏大规模的垦殖和采矿、森林采伐使局部地区的生态环境受到严重破坏。如:1934年5月,美国西部草原地区发生了一场人类历史上空前未有的黑风暴。纽约:含尘量40吨/立方千米;3亿吨土;2/3的大陆。2)环境污染同时人类
11、将环境作为天然垃圾场,毫无顾忌地向自然界排放废弃物,造成严重的城市和工业区污染,各种污染物质通过食物链进入人体或在特定的气候条件下积聚变化,损害人体健康。以致威胁人类的生存。近几十年来,成千上万的人被环境污染夺取生命。,19531973年,20年间,因环境污染事件造成14万人死亡。4、现代环境问题(1)出现了全球性、广域性的环境问题。如:全球性气候变暖、臭氧层损耗、大面积酸雨污染等。(2)复合型的环境问题依然存在,但分布区域发生了变化。出现了大范围的生态破坏。表现在生物多样性锐减、土壤退化、森林面积锐减、草原退化等。环境污染问题依然严重。,发达国家环境质量明显改善;发展中国家环境问题比较严重。
12、(3)新兴工业化国家出现了压缩性的环境问题。(4)人类环境意识开始觉醒。人类环境意识觉醒的标志以下列事件为标志:1962年,美国生物学家卡尔逊发表寂静的春天;1972年,增长的极限;1972年,113个国家,召开了斯德哥尔摩人类环境会议,发表了人类划时代的历史性文件人类环境宣言;,1980年代初,联合国成立世界环境与发展委员会(又称布伦兰特委员会)。1987年,世界环境与发展委员会向联合国提交我们共同的未来研究报告,正式提出“可持续发展战略”; 1992年,世界环境与发展大会在里约热内卢召开,180多个政府首脑参加。会议接受了可持续发展的思想。签署了21世纪议程、生物多样性公约、关于森林问题的
13、原则声明、气候变化公约等全球性环境保护战略。,三、当前人类面临的主要环境问题(一)全球环境总体状况2007年10月25日,联合国环境规划署(UNEP)发布的全球环境展望:为了发展保护环境对目前的全球环境状况作了概括:1、两极地区已经感受到了气候变化带来的影响。预计修复臭氧层还需要再花费50年的时间。2、酸雨:在欧洲和北美洲,已经不是大问题了,但是在墨西哥、印度和中国等国家,这依然是很大的问题。 3、全球生物多样性全球生物多样性所面临形势不容乐观,报告经过,综合评估,认为60%的生态系统的功能已经退化。从1987年到2003年淡水脊椎动物的总数平均减少了将近50%,比陆地和海洋物种减少的速度快很
14、多。4、全球水环境状况严峻报告提供的数据显示,在世界的各大河流中,每年有10因灌溉需求有部分时间不能抵达大海。在发展中国家,每年大约有300万人死于水相关疾病。他们中绝大部分还不到5岁。估计有26亿人缺少良好的卫生服务。到2025年,预计在发展中国家水的浪费率将上升50%,而在发达国家也要上升18%。,5、环境污染因环境原因而导致的疾病占所有疾病的1/4。估计全世界每年有200万人因室内或室外空气污染而过早死亡。6、在食物方面因病虫害而给全球农业生产所带来的损失估计有14%。不可持续的土地使用方式造成了土地退化它通过污染、土壤侵蚀、缺水、土地含盐量增加、以及生态圈的断裂已经威胁到全球1/3的人
15、口。人口增长、过度消费以及不断从消费谷物变为消费肉类,这些都使将来对食品的需求会比目前的数字增加2.53.5倍。,7、污染转移发达国家在治理污染方面所取得的一些成就是以牺牲发展中国家的利益为代价的,他们正在将其工业生产及其影响出口到发展中国家。(二)当前人类面临的主要环境问题1、气候变化1)全球气候变暖气候变化主要指全球气候变暖。全球变暖是指地球表层大气、土壤、水体及植被温度年际间缓慢上升的现象。据 2007年,联合国环境规划署下设的政府间气候变化委员会(IPCC)第4次评估报告:,19062005年的100年间,全球平均地表温度上升0.74(0.560.92)。过去50年变暖趋势是每十年升高
16、0.13 (0.100.16),几乎是过去一百年来的两倍。仪器跟踪全球气温已有160年的历史,而20022012是其间最温暖的10年。气候变化是波动性的,不是一条直线,但总体趋势是上升的。2011年,欧洲、日本极寒。加拿大干旱。,2)全球气候变暖的不良影响(1)极端气候天气增多2007年发布的政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次评估报告表明,“自20世纪70年代以来,干旱的发生范围更广、持续时间更长、程度更严重,特别是热带、亚热带地区。”“过去50年里,极端高温、低温发生了大范围的变化。昼夜低温、霜冻变得不如以前频繁,而昼夜高温、热浪则愈加常见。”(2)海平面上升;20世纪全球海平面上升
17、了1015cm。近50年来,中国沿海海平面年平均上升速率为2.5mm。,(3)地球水分平衡发生变化;IPCC第三、第四次评估报告指出,受气候变暖的影响,高纬度地区和一些湿润热带地区的水资源量有可能在本世纪增加;中纬度和干旱热带地区的水资源短缺将进一步加剧。(4)农业生产受到影响;病虫害、干旱、作物生育期影响品质。(5)物种灭绝;如:一些冷水鱼类的灭绝;一些候鸟的灭绝;一些蛙类的灭绝等。(6)山地冰川消融;,(7)荒漠化面积增加,沙尘天气增多;(8)威胁人类健康等。3)气候变暖的原因(1)温室气体排放产生的温室效应天然温室效应对生物圈有利。温室气体包括:CO2 、一氧化二氮(N2O)、甲烷、氢氟
18、碳化(HFCs)、全氟化碳(PFCs)、六氟化硫(SF6 )等。CO2的贡献最大。(2)植被破坏、特别是森林的消失。,全球气候变化引起国际社会的关注:1989年的世界环境日主题为:警惕全球变暖;1991年世界环境日主题为:气候变化需要全球合作;2007年世界环境日主题为:冰川消融,后果堪忧;2008年的世界环境日主题为:促进低碳经济;2009年的世界环境日主题为:你的星球需要你,联合起来应付气候变化。2、臭氧层损耗1)臭氧层的重要性大气的平流层中,保存了大气中90%的臭氧,其中距地面2030km的高度上臭氧含量较高,被称为“臭氧层”。,紫外光被划分为三个区,UVA区:波长范围400315nm;
19、UVB区:波长范围315280nm;UVC区:波长范围280190nm。臭氧能够吸收太阳光中波长300nm以下的紫外线,也就是UVB波段的紫外线。2)臭氧层损耗的后果:从1975年以来,南极每年早春臭氧浓度的减少超过30%。(1)皮肤癌和白内障;(2)影响农业生产;紫外线对光合作用系统的破坏极大,会减少,初级生产力,造成农作物减产,品质下降,抗病能力降低; (3)对水生生态系统的影响浮游生物减少,生活在水深10m以上的鱼的幼体将全部死亡;(4)对材料的影响紫外线增强后,高分子材料老化、分解、变质,变脆变硬。2)臭氧层损耗的原因人工合成的一些含氯和含溴物质破坏了臭氧,如:氟氯化碳(制冷剂、泡沫塑
20、料、清洗)、哈龙,、甲基氯仿(清洗剂、润滑剂)、甲基溴(杀虫剂)、四氯化碳(清洗剂)等。尽管消耗臭氧层的物质很大程度被淘汰,其成就也“令人瞩目”,预计修复臭氧层还需要再花费50年的时间。1994年联合国大会上,将每年的9月16日定为国际保护臭氧日。3、酸雨1)酸雨的概念当天然降水PH值小于5.6时,其降水称为酸雨,引起降水酸化的主要物质有硫氧化物、氮氧化物、氯化物,在三类物质中,SO2 、NOx 是形成,酸雨的主要物质,其中90%是人为活动。主要包括化石燃料燃烧;工业生产;机动车尾气排放;化肥的使用等。2)酸雨的危害(1)酸雨对人体健康的危害酸雨会引起呼吸系统方面的疾病,如支气管炎、肺病等。(
21、2)酸雨对水域生物的危害在酸化的水体中,浮游动物的种类和数量会减少,多样性降低,生物量下降。这些变化最终将影响鱼类的种群和数量。,(3)酸雨对陆生植物的危害酸性降水能损害植物叶片,影响陆生植物的生长,降低生物产量。(4)酸雨对土壤的危害土壤贫瘠化,重金属溶出。(5)酸雨对材料的危害腐蚀金属、钢筋混凝土。在欧洲和北美洲,酸雨已经不是大问题了(这是近几十年来成功的故事之一),但是在墨西哥、印度和中国等国家,这依然是很大的问题。,4、环境污染问题1)空气污染空气污染是由人类活动直接或间接引起的有害物质向大气的排放,污染物可以以气体、液体(气溶胶)或固体形式存在,主要的空气污染物是那些被大量制造并且对
22、环境和健康有影响的物质。空气污染的危害:(1)妨碍人类和其它生物的健康;(2)改变土壤、湖泊、河流的化学性质;(3)腐蚀文物古迹;腐蚀工程构造物;(4)影响气候以及天气;,(4)造成心理影响,使环境变得不舒适。2)水污染水污染主要包括:海洋污染(主要来自陆源性污染物排入、海上活动和直接向海洋倾倒废物;世界海洋中的开阔海域仍然处于比较清洁的状态,但许多沿岸地区已经受到严重污染);江河污染;湖泊污染;地下水污染。我国常见的水污染,按污染物性质分为:(1)有机污染种类繁多的持久性难降解有机物在水体中长期,存在(如多氯联苯、多环芳烃、有机氯农药),在低浓度水平也可能对人体健康产生直接危害。(2)富营养
23、化导致水体富营养化的主要物质是含氮和磷的污染物。水生生态系统的富营养化导致藻类的大量繁殖,水中溶解氧减少,水生生物大量死亡,水质发黑,变臭。(3)不溶性固体污染影响水的物理性质,使水浑浊,降低水的质量。(4)重金属污染如:汞、镉、铬、铅、铜、锌等。,直接或间接摄入人体后,导致该生物体或其后代发病、行为反常、遗传变异、生理机能失调、机体变形或死亡。(5)热污染热污染,减少气体的溶解度,影响鱼类繁殖。3)固体废弃物污染包括城市居民生活垃圾、建筑垃圾、清扫垃圾;危险废物(废旧电池、灯管、放射性废物);工业固体废弃物。固体废弃物数量大、种类多、成分复杂,可通过各种途径污染大气、水体、土壤。,如其中的有
24、毒物质可以在降水的淋溶、渗透作用下进入土壤,污染土壤、地下水;受日晒、风吹等作用会分解产生毒气,造成大气污染。占用大量土地资源,加剧土地资源短缺。 4)土壤污染工业三废、污水灌溉、城市垃圾、劣质化肥都可导致土壤污染。随着工业化和城市化的迅速发展,我国土壤环境污染问题严重。我国大多数城市近郊土壤都受到不同程度的污染,农田中重金属超标,如:铬、镉、砷、铅、锌等。直接影响食品安全问题。,5)物理性污染(1)噪声污染一切人们不需要的声音统称噪声,一般声音超过60分贝,人就会感觉喧闹。噪声包括:工厂生产噪声(工业生产活动中的机械设备和动力装置产生的噪声。钢铁厂,纺织厂车间的噪声都在100分贝左右。);交
25、通噪声(各种交通运输工具在行驶中发出的噪声。如高速公路上车流的噪声接近100分贝。);施工噪声(建筑、道路、市政建设施工产生的噪声。建筑施工噪声高达110分贝。);社会噪声(商业文化、娱乐、家庭活动产生的噪声。),严重干扰人的正常工作和休息,危害人的健康 。(2)光污染主要包括白亮污染、人工白昼污染和彩光污染。白亮污染:指的是阳光照射强烈时,现代城市建筑物的玻璃幕墙,釉面砖墙,磨光大理石和各种涂料等反射的光线,明亮、眩眼夺目,长时间在白色光亮下工作的人视网膜和虹膜都会受到不同程度的损害,视力下降诱发白内障。人工白昼污染:指的是夜晚城市中的各种灯光,如广告,霓虹灯,人工白昼会打乱人的正常生物节律
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- 第一章 环境 问题 可持续发展 课件
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