环境科学概论讲义.doc
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1、环境科学概论主要内容:第一章 绪论 第二章 人口与环境第三章 大气环境 第四章 水环境 第五章 固体废物和环境 第六章 物理环境 第七章 环境与可持续发展涉及的知识:n 物理学:热、电、声等。n 化学:络合、螯合等反应。n 数学:污染物浓度的计算。n 生物学:生物富集、生物多样性等。n 气象学:大气污染扩散的气象条件等。掌握深度:n 掌握与环境有关的基础知识。n 掌握污染物在环境中的迁移转化规律。n 掌握各种环境污染的成因、治理技术和治理对策。n 了解各种环境污染的危害。n 了解环境热点问题。n 树立环境意识,保护环境从身边做起。学习方法及参考资料:学习方法:n 网上浏览:n 社会调查:对自已
2、身边的某一环境问题或保护措施进行调查n小论文:题目自选,1500字左右。n课堂讨论:n作业:参考书目:1环境学基础教程黄润华、贾振邦编著,高等教育出版社2环境学概论(第二版)刘培桐主编,高等教育出版社3环境科学基础教程关伯仁等,中国环境科学出版社4环境保护与可持续发展钱易、唐孝炎,高等教育出版社5资源与环境概论王敬国,中国农业大学出版社6环境学左玉辉,高等教育出版社7农业环境保护概论张从,中国农业大学出版社8环境科学原理窦贻俭、李春华编著,南京大学出版社,19989环境工程学蒋振鹏,高等教育出版社10环境保护概论(修订版)林肇信等著,高等教育出版社11源头活水资源、环境和人类的再生之路梅方权,
3、东北林业大学出版社12绿色世界史:环境与伟大文明的衰落英克莱夫.庞廷,上海人民出版社13全球变暖英J.Houghton,气象出版社14消失的边界:全球化时代如何保护我们的地球美希拉里.弗伦奇,上海译文出版社15环境的思想日岩佐 茂,中央编译出版社参考杂志:n北方环境长江流域资源与环境城市环境与城市生态环境n海洋环境科学福建环境黑龙江环境通报环境技术n环境保护科学环境保护电力环境保护环境导报n环境科学动态环境科学环境科学文摘环境工程n环境科学研究环境科学与技术江苏环境科技环境污染与防治n环境科学学报绿色家园中国环境监测中国环保产业n中国环境管理重庆环境科学中国环境科学中国环境年鉴n云南环境科学沿
4、海环境新疆环境保护世界环境n污染防治技术四川环境上海环境科学陕西环境n农业环境保护青海环境农村生态环境内蒙古环境保护首先给大家讲几个故事:这是发生在20世纪30-60年代的事情,现在人们称为“八大公害事件”,是环境史上著名的事件。1、 马斯河谷烟雾事件 1930年12月1日5日,比利时马斯河谷的气温发生逆转,工厂排出的有害气体和煤烟粉尘,在近地大气层中积聚。3天后,开始有人发病,一周内,60多人死亡,还有许多家畜死亡。这次事件主要是由于几种有害气体和煤烟粉尘污染的综合作用所致。2、 洛杉矾光化学烟雾事件(对比图片)美国洛杉矶市,临海依山,处于50公里长的盆地中,四十年代初,全市250多万辆汽车
5、每天消耗汽油约1600万升,向大气排放大量碳氢化合物、氮氧化物、一氧化碳。汽车排出的废气在日光作用下,形成以臭氧为主的光化学烟雾。1943年510月,当地大多数居民患病,有400多人死亡。3、 多诺拉烟雾事件 1948年10月26日31日间,处于河谷的美国宾夕法尼亚州的多诺拉小镇,出现逆温,大部分地区持续有雾,致使全镇43的人口(5911人)相继发病,其中17人死亡。这次事件是由二氧化硫和烟尘所致。 4、 伦敦烟雾事件 1952年12月5日8日,素有“雾都”之称的英国伦敦,几乎全部为浓雾覆盖,许多人患起呼吸系统病,在短短的四天时间里,有4000多人相继死亡。此后两个月内,又有8000多人死亡。
6、 说明:空气中二氧化硫浓度达到了每天每立方米约四千到五千微克(安全浓度为100微克/米以下),烟尘颗粒物的含量约五千微克。5、 水俣事件(视频演示)1956年,日本熊本县水俣湾附近发现了一种奇怪的病。这种病症最初出现在猫身上,被称为“猫舞蹈症”。病猫步态不稳,抽搐、麻痹,甚至跳海死去,被称为“自杀猫”。不久后,此地也发现了患这种病症的人。轻者口齿不清、步履蹒跚、面部痴呆、手足麻痹、感觉障碍、视觉丧失、震颤、手足变形,重者神经失常,或酣睡,或兴奋,身体弯弓高叫,直至死亡。当时这种病由于病因不明而被叫做“水俣病”。1991年,日本环境厅公布的中毒病人为2248人,其中1004人死亡。 6、 骨痛病
7、事件(富山事件)(视频演示):19551972年 日本富山县神通川流域 锌、铅冶炼厂等排放的含废水污染了神通川水体,两岸居民利用河水灌溉农田,使稻米和饮用水含镉而中毒,1963年至1979年3 月共有患者130人,其中死亡81人。 7、 四日事件(视频演示):五六十年代日本东部沿海四日市设立了多家石油化工厂,这些工厂排出的含二氧化硫、金属粉尘的废气,使许多居民患上哮喘等呼吸系统疾病而死亡。1967年,有些患者不堪忍受痛苦而自杀,到1970年,患者已达500多人。8、 米糠油事件 1968年,日本九州爱知县一带在生产米糠油过程中,由于生产失误,米糠油中混人了多氯联苯,致使1400多人食用后中毒,
8、病人开始眼皮发肿,手掌出汗,全身起红疙瘩,接着肝功能下降,全身肌肉疼痛,咳嗽不止。4个月后,中毒者猛增到5000余人,并有16人死亡。实际受害者约13000人。 综上所知,均为环境问题。因此我们要认真对待环境,然而这只是环境的表面形式,随着环境科学的发展,人们对环境的认识有了更加深入的理解和学习,那么什么是环境呢?什么是环境科学呢?环境问题到而今与当年的问题发生了怎样的变化了呢?我们大家来共同学习吧!环境科学概论大家知道,当今世界正在急剧地发生变化,科学技术充当了社会变革的先导,它极大地影响着和改变着社会和经济结构、政治体制、人们的生活方式以至思想观念。科学技术的高度展和广泛应用使人类创造的物
9、质财富和精神财富高速增长,社会文明也达到了前所未有的水平。同时,它也使人类赖以生存的环境条件衰变到空前脆弱的地步。人类的家园-自然生态环境已千疮百孔,维系生存的四大系统-耕地、牧场、森林、海洋生物都过度开发,资源日益枯竭、空气和水质不断恶化-,总而言之,地球的生态环境遭到严重破坏,人类的生存和发展已走进了困境。如今,“只有一个地球”、“人类要要生存、地球要拯救”已成为全世界的呼声,从各国政府要员到平民百姓,从专职机构到传播媒体,都在反省、反宣传在行动,全球生态问题已列为人类共同面临的头等重要的紧迫课题。保护生态环境,实现持续发展,则成为全世界紧迫而艰巨的任务。第一章 环境学基础理论1-1环境概
10、述1-2环境问题1-3环境科学1-4环境保护运动1-1环境概述一、 什么是环境?辞源“周围的环境”、“周围的自然环境”故而,它不能孤立存在,总是相对于某一中心(主体)而言与中心事物有关的周围事物-环境(最一般意义上来说)(Surrounding, circumstance, Environment)中心事物环境最主要的属性,代表了环境服务的对象和重点。主体的不同,客体不同不同学科,环境的含义不同。对环境科学而言:环境是以人类为中心而言的人类环境主体人,客体人周围的相关事物的集合例:学生学习的环境(如图所示)不同学科而言,环境的概念有着不同的内涵和外延。对生态学而言研究主体:生物(与人类环境相比
11、较)环境:生物周围相关事物的集合。例:丹顶鹤行为研究中,丹顶鹤是环境的主体,环境:湿地生态系统(湿地植被除数、饵料、水面以及其他生物等)中国大百科全书环境科学中对环境下的定义是:“围绕着人群的空间及其中可以直接、间接影响人类生活和发展的各种自然因素的总体,但也有些人认为环境除自然因素外,还应包括有关社会因素。”对环境立法而言,我国1989年12月6日公布的中华人民共和国环境保护法第一章总则第二条对环境内涵有如下规定:“本法所称环境,指影响人类生存和发展的各种天然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
12、和乡村等。”综上所述,“环境”一词在不同的场合,有着各自不同的内涵和外延,本学科所指的环境,主要指自然环境以及人类在改造自然环境过程中创造的一些人工环境诸如城市、乡村等。二、 环境分类然而,人类环境并不等于自然环境,因为大自然不能创造出人类的所有环境。它包括:自然环境与人工环境1、 自然环境是人类赖以生存和发展的必要物质条件,是人类周围各种自然因素的总和,即客观物质世界或自然界。自然因素土地、阳光、空气、土壤、陆地、水体、森林、草原、野生生物等。分为:水环境、大气环境,土壤环境,生物环境、地质环境、地理环境等。2、人工环境(半自然环境社会环境)是在自然物质的基础上,通过人类长期有意识的社会劳动
13、、加工和改造自然物质,创造物质生产体系,积累物质文化等所形成的环境体系。社会因素城市、村落、水库、港口、公路、铁路、空港、圆林等,以及以经济为基础及相应的政治、法律、宗教、艺术、文化等结构。分为:聚落环境、工业环境、农业环境、文化环境、医疗休养环境等。人工环境是在自然基础上经过人类带有目的,创造性的劳动所形成。它是人类精神文明和物质文明发展有标志,随着人类文明的演进而不断丰富和发展。人工环境是带有人类智力劳动和创造的痕迹。与自然形成的环境在形成、发展、变化以及结构、功能等方面存在着本质的差别。例:船宇宙飞船 潜水艇人工环境出现时间不长,变化却很大。人类环境与自然环境比较:人类环境的主体:具有复
14、杂精神世界和智力活动的人,人类可以“有意识”地规范自身的行为。“有意识”地改造客体世界,通过智力活动创造出人工物品、人工环境以及其他自然界本身不能自发形成的事物。人类环境的范围大多了(人工环境、自然环境)。自然环境的主体:是自然界的事物(包括人的生物属性在内),不存在复杂的智力活动和精神世界。与其客体均是在纯粹自然规律的作用下,自组织地运动变化着。所以人类环境不等于自然环境。人类活动的范围即生物圈的范围,主要于地壳表面和围绕它的大气层的一部分,一般包括:深度不到11km的海洋太平洋最深处的马利亚纳(Mariana)凹地和高度不到9km最高峰珠穆朗玛峰的大陆表面和海岛以及高山海洋平面12km以内
15、的大气层。环科研究的人类环境,主要是指自然环境中生物圈这一层。1-2 环境问题 Environmental Problem一、两类环境问题目前,危及人类生存和发展的环境问题可以概括为自然灾害、生态破坏、资源耗竭、人口剧增五类。这些问题主要是在人类与环境相互作用的过程中产生的,也有一些是自然环境原生的,但是在人类与环境相互作用过程中其效应被放大了。环境问题:人类生产和生活活动使自然环境发生剧烈变化,或者倾入自然界中的有害物质数量过大,超出自然系统的调节功能,超过人体或生物可以忍受的程度时,就会破坏生态平衡,使人类或生物受害,因而产生环境问题。形式多样、危害各不同1、原生环境问题(自然原因)(第一
16、类环境问题)指由于自然环境本身变化引起的,没有人类因素或人为因素很少的环境问题。Eg:火山爆发、地震、台风、海啸、洪水、旱灾等(如图所示)2、次生环境问题(人为原因,或叫“公害”)(第二类环境问题)指由于人为因素所造成的环境问题分四类:1)生态破坏人类活动引起的生态退化及由此衍生的环境效应eg:水土流失、沙漠化、荒漠化、森林锐减、土地退化、不可恢复、生物多样性减少,此外还有湖泊的富营养化、地下水漏斗、地面下沉等。难以恢复2)资源耗竭:全球资源匮乏主要表现在:eg:2003年6月5日环境日主题:水-20亿人之所系全球约占陆地面积60%的地区缺水,约20亿人用水紧张,10亿人得不到良好的饮用水,污
17、染使水更缺乏。可利用土地资源紧缺森林资源不断减少淡不资源严重不足生物多样性资源减少3)环境污染因为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。从被污染方面考虑:水、大气、土壤等污染从污染物方面考虑:生物、放射性、噪声、微波干扰等污染。 什么被污染环境污染包括 两大类问题 被什么污染4)人口剧增1999年突破60亿,预计2050年达80亿,是当前环境的首要问题。环境问题:是指因自然变化或人类活动而引起的环境破坏或环境质量变化,以及由此给人类的生存和发展带来的不利影响。二、环境问题的历史背景1、原始人类时期(环境问题的萌芽时期)人类对环境的适应时期 人
18、类的生存方式:穴居树栖,以野生动物为食 使用工具:石器劳动:原始采集、捕猎活动、生产能力有限靠自然的恩赐度日。人口数量少,生产力水平低下,社会发展缓慢,对环境的影响尚未超出自然环境的调节能力。2、农牧业社会时期(初步产生)生存方式:结庐而居,开始改造自然使用工具:铁器劳动:农牧业经济发展人口增加:城市出现和发展环境问题产生了1)居住地周围开垦土地,植被、森林、草原退化、水土流失、局部环境破坏严重,有些地方至今也未恢复,后果难以逆转,影响久远。eg:古代两河流域 黄土高原等 阿尔卑斯山南坡古代三大文明(巴比伦文明、哈巴拉文明、玛雅文明)的地方,原是植被丰富、生态系统完善的沃野,因开发不合理,过度
19、掠夺,使千里沃野穷山恶水的荒凉。注:黄土高原:据史料,至周代,黄土高原的森林约4.8亿亩,覆盖率达53%。在农业生产中,因盲目开发,森林被破坏,致使今天这里43万km2的土地上,千沟百壑,严重水土流失,呈现处处荒山秃岭,茫茫荒原。2)城市的出现城市功能结构不合理,环境自净能力极为有限。水污染、固废污染、噪声污染如:10世纪长安因水污染被迫西南迁角斗士场面中世纪罗马环境污染虽出现,总的来看,影响范围不大,并未引起人们重视。3、工业化时期科技迅猛发展,机器代替人工,生产力水平迅速提高,人对自然的开发能力达到空前。1)对资源开发:掠夺式 例:垦殖、采矿、森林采伐使局部地区自然环境受到严重破坏。2)环
20、境是天然垃圾场:毫无顾忌向环境排放废弃物,造成严重城市和工业环境污染。Eg:化学工业产生的化学品通过食物链进入人体。例:八大公害事件米糠油事件,多氯联苯,日本九州爱知县等23个广付县,1968年,患者5000多人,死亡16人,实际受害者超过1万人。三、环境问题产生的主要原因1、人口压力在史前漫长的岁月里,人口增长速度是极其缓慢的。在工业革命以前,全球人口只有5亿人左右。1650年以后,人口增长速度明显加快,人口倍增时间不断缩短。1999年10月12日,世界人口总数已达60亿。尽管世界人口年平均增长速度放慢,但是因为人口基数大,全球人口总数仍将大量增加,预计到2050年,世界人口将突破80亿。庞
21、大的人口基数和较高的人口增长率,对全球特别是一些发展中国家,形成较大的人口压力。人口持续增长,对物质资料的需求和消耗随之增多,最终会超出环境供给资源和消化废物的能力,进而出现种种资源和环境问题。2、资源的不合理利用随着世界人口持续增长和经济迅速发展,人类对自然资源的需求量越来越大,而自然资源的补给、再生和增殖是需要时间的,一旦利用超过了极限,要想恢复是困难的。特别是非可再生资源,如矿产资源,其蕴藏量在一定时期内不再增加,对其开采的过程就是资源的耗竭过程。当代社会对非可再生资源的巨大需求,更加剧了这些资源的耗竭速度。在广大的贫困落后地区,由于人口文化素质较低,生态意识淡薄,人们长期采用有害于环境
22、的生产方法,而把无污染技术和环境资源的管理置之度外,如不顾环境的影响,盲目扩大耕地面积、毁林开荒、任意修筑堤坝和道路等,结果使生态系统遭到破坏,自然生产力下降,并形成了恶性循环。玛雅文明的衰落中北美洲的玛雅文明,早在公元前2500年前就开始有文字记载,其高度发达的成就反映在玛雅人对宇宙的认识程度,以及城市、建筑的设计艺术和独特深奥的玛雅文字上。据文字记载,玛雅文明的农业用地是一种被称作“砍伐和焚烧森林植被而形成的暂时农田”,即在旱季(每年12月次年3月)用原始的石斧清除一片林地,并在雨季来临之前进行烧荒,然后种植玉米等作物。开垦的土地在使用几年之后,因肥力下降和很难清除的侵入杂草而不得不废弃。
23、这种焚林的生产模式需要大量的后备土地才能养活较少的人口,因为使用过的土地必须等到地力恢复后才能再次使用,这段时间一般需要20年或更长。当时玛雅社会的农业集约化程度已经很高,其特点主要体现在对土地的治理上:清理了坡地上的丛林后,土地被垒成了台地以防止水土流失;在低湿地区修挖了网格状的排水沟以排除洪水,并利用沟中的淤泥来升高地表。但是,当时的人们显然没有认识到,热带雨林地区的土壤侵蚀非常严重。今天看来,玛雅社会所在的那片土地,有34属于极易侵蚀的地区。这就是说,一旦森林被砍伐,土壤就会随之流失。而农业用地、建筑材料以及燃料的需求,都使森林的消失不可避免;另外,玛雅社会因缺乏家畜而对土壤中的有机肥补
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