1、第第1 1章章 绪论绪论Introduction2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 1第第1 1章章 绪论绪论2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第2页页导读导读:人类与其周围的环境组成了不可分割的互动体系,二者可谓休戚与共。自工业革命以来,人类文明迈上了高速发展的突破之路,人与自然和谐相处的良性链条却被强行割断。在享受着现代文明的效率与便捷之时,人类也为此付出了高昂的代价。越来越多的人从短期利益的迷梦中觉醒过来,开始意识到以牺牲环境求得发展的模式终归不是人类文明延续辉煌的长远之道。为此,体悟和谐之道的先行者们开始关注并投身于医治满目疮痍的地球,环境理
2、论和污染治理技术不断取得进展和突破,一门新的学科环境科学也就随之而诞生了。提要提要:环境科学是研究人类社会发展活动与环境演化规律之间相互作用关系,寻求人类社会与环境协同演化、持续发展途径与方法的学科。本章第一部分简要介绍了环境的概念、分类、要素、结构与特点、系统、功能和基本特征等环境基本概念;第二部分简要介绍了环境问题的概念、分类、环境问题的产生与发展、全球及中国的环境问题以及解决环境问题的根本途径;第三部分主要介绍了环境科学的概念、研究对象、研究任务、分支、系统、原理、研究方法及产生与发展。要求要求:通过本章的学习,了解环境基本概念、环境问题及解决环境问题的途径和环境科学的基本概念,引领本课
3、程的学习。第第1 1章章 绪论绪论2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第3页页1.1 环境概述环境概述1.1.1 环境的概念环境的概念 “环境(Environment)”是一个应用广泛的名词或术语,它的含义和内容极其丰富,又随各种具体状况而不同。从哲学上来说,“环境是一个相对于主体而言的客体,它与其主体相互依存,它的内容随着主体的不同而不同”。对于环境科学而言,“环境”是“以人类社会为主体的外部世界的总体”。中华人民共和国环境保护法规定“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”。2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论
4、 第第4页页1.1.2 环境的分类环境的分类(1)按照环境的主体分类按照环境的主体分类 环境科学采用分类法:以人或人类作为主体,其他的生命物体和非生命物质都被视为环境要素,即环境就人类生存的环境,或称人类环境(Human environment)。生态学分类法:以生物体(界)作为环境的主体,不把人以外的生物看成环境要素。第第1章章 绪论绪论2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第5页页第第1章章 绪论绪论(2)按照环境的范围大小按照环境的范围大小分类分类 特定空间环境(如航空、航天的密封舱环境等)车间环境(劳动环境)、生活区环境(如居室环境、院落环境等)城市环境、区域环境(
5、如流域环境、行政区域环境等)全球环境和星际环境(3)按照环境要素来分按照环境要素来分 自然环境(Natural environment)社会环境(Social environment）2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第6页页第第1章章 绪论绪论1.1.3 环境要素环境要素(Environment element）构成构成环境整体的各个独立的、性质不同而又服从总体演化环境整体的各个独立的、性质不同而又服从总体演化规律的基本物质组分称为规律的基本物质组分称为环境要素环境要素),亦称环境基质。l 环境要素分为：环境要素分为：自然环境要素（目前研究较多的是自然环境要素,故环境
6、要素通常是指自然环境要素）。社会环境要素2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第7页页第第1章章 绪论绪论l 环境要素特点环境要素特点 1)最小限制律 “整体环境的质量,不能由环境诸要素的平均状况去决定,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”。2)等值性 无论各个环境要素本身在规模上和数量上如何不相同,但只要是一个独立的要素,那么它们对环境质量的限制作用并无质的差别。2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第8页页第第1章章 绪论绪论 3)环境的整体性大于环境诸要素的个体和环境的整体性大于环境诸要素的个体和 环境诸要素互相联系、互相作用产生
7、的整体效应,是个体效应基础上质的飞跃。4)各环境要素互相联系各环境要素互相联系 环境诸要素在地球演化史上出现的顺序虽然有先后之别,但它们是相互联系、相互制约和相互依赖的。从地球演化的角度来看,某些要素孕育着其他要素。2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第9页页第第1章章 绪论绪论1.1.4 环境结构环境结构(Environment structure)环境结构是指环境要素的配置关系。环境结构表示环境要素是怎样结合成一个整体的。环境的内部结构和相互作用直接制约着环境的物质交换和能量流动的功能。人类赖以生存的环境包括自然环境和社会环境两大部分,各自具有不同的结构和特点。1)自
8、然环境结构自然环境结构 自然环境是指环绕于人类周围的各种自然因素的总和。2)社会环境结构社会环境结构 社会环境是指人类长期生产活动的结果。2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第10页页第第1章章 绪论绪论1.1.5 环境结构的特点环境结构的特点 1)圈层性 在垂直方向上,整个地球环境的结构具有同心球状的圈层性。2)地带性 在水平方向上,由于球面的地表各处位置、曲率和方向的不同,使地表得到的太阳辐射能量密度存在地区差异,因而产生了与纬线相平行的地带性结构格局。3)节律性 在时间上,任何环境结构都具有谐波状的节律性。4)等级性 在有机界的组成中,依照食物摄取关系,在生物群落的
9、结构中具有阶梯状的等级性。5)稳定性和变异性 环境结构具有相对的稳定性、永久的变异性和有限的调节能力。2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第11页页第第1章章 绪论绪论1.1.6 环境系统环境系统(Environmental system)环境系统是指地球表面各种环境要素或环境结构及其相互关地球表面各种环境要素或环境结构及其相互关系的总和系的总和。环境系统和生态系统两个概念的区别是:前者着眼于环境整体,而后者侧重于生物彼此之间及生物与环境之间的相互关系。2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第12页页第第1章章 绪论绪论1.1.7 环境的功能环境的功能
10、(Environmental function)为人类生存提供所需要的资源；地表的土壤又为人类所需食物的生产提供了农作物生长所需的条件；生物圈不仅提供了食物、药材和大量的工业原料,同时,生物圈的生物多样性又为保护人类生存环境的质量提供着各种服务;水是人类生存的一种必需资源；洁净的空气也是宝贵的资源等。(1)调节功能(Regulatory function)(2)服务功能(Service function)(3)文化功能(Cultural function)2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第13页页第第1章章 绪论绪论1.1.8 环境的基本特性环境的基本特性(Envir
11、onmental characteristics)1）环境的整体性(The integrity of environment）2)环境资源的有限性(The limitations of environmental resources)3）环境的区域性(The environment of the regional)4）环境的变动性和稳定性（Volatility and stability of environment）5）危害作用的时滞性(The harmful effects of time lag)1.2环境问题环境问题1.2.1环境问题环境问题(Environmental problem
12、s)环境问题就其范围大小而论，可从广义和狭义两个方面理解。从广义理解，是由自然力或人力引起生态平衡破坏，最后直接或间接影响人类的生存和发展的一切客观存在的问题，都是环境问题；从狭义理解，是指由于人类的生产和生活活动，使自然生态系统失去平衡，反过来影响人类生存和发展的一切问题。2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第14页页第第1章章 绪论绪论1.2.2环境问题分类环境问题分类 原生环境原生环境问题，又称第一环境问题（问题，又称第一环境问题（Primary Primary environmental problemsenvironmental problems）它主要指火山活
13、动、地震、台风、洪涝、干旱、滑坡等自然灾害问题。次生环境次生环境问题，也叫第二环境问题问题，也叫第二环境问题(Secondary environment(Secondary environment problem)problem)，它又可分为环境污染和生态环境破坏两类。2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第15页页第第1章章 绪论绪论1 1）环境污染环境污染(Environmental pollution)(Environmental pollution)人类活动产生并排入环境的污染物或污染因素超过了环境容量(Environment capacity)和环境自净能力(Se
14、lf-purification ability of environment)，使环境的组成或状态发生了改变，环境质量恶化，从而影响和破坏了人类正常的生产和生活。2 2）生态环境）生态环境破坏破坏(Ecological environmental destruction)(Ecological environmental destruction)人类开发利用自然环境和自然资源的活动超过了环境的自我调节能力，使环境质量恶化或自然资源枯竭，影响和破坏了生物正常的发展和演化，以及可更新自然资源的持续利用。2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第16页页第第1章章 绪论绪论2022
15、年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第17页页第第1章章 绪论绪论图图1-1 环境问题的分类环境问题的分类1.2.3环境问题产生与发展环境问题产生与发展 1）生态环境的早期破坏阶段 2）近代城市环境问题阶段 3）当代环境问题阶段2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第18页页第第1章章 绪论绪论2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第19页页第第1章章 绪论绪论2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第20页页第第1章章 绪论绪论1.2.4全球环境问题全球环境问题 1)1)人口人口问题问题 预计到公元2025年世界人口将达
16、80亿，人类生产消费活动需要大量的自然资源来支持。2)2)资源问题资源问题 土地资源在不断减少和退化,森林面积在不断缩小,淡水资源出现严重不足,生物物种在减少,某些矿产资源濒临枯竭等。3)3)生态破坏生态破坏 全球性的生态环境破坏主要包括：森林减少、土地退化、水土流失、沙漠化、物种消失等。4)4)环境污染环境污染 主要指的是温室气体过量排放造成的气候变化、广泛的大气污染和酸雨、臭氧层破坏、有毒有害化学物质的污染危害及其越境转移、海洋污染等。2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第21页页第第1章章 绪论绪论1.2.5 中国的环境问题中国的环境问题 1 1.生态环境问题生态环
17、境问题 （1）森林生态功能仍然较弱（2）草原退化与减少的状况难以根本改变（3）水土流失、土壤沙化、耕地减少（4)水旱灾害日益严重（5）水资源短缺2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第22页页第第1章章 绪论绪论 2.环境污染严重环境污染严重(1)大气污染仍十分严重(2)水污染状况远未根本解决(3)城市噪声污染严重(4)工业固体废物增加2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第23页页第第1章章 绪论绪论2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第24页页第第1章章 绪论绪论2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第25页
18、页第第1章章 绪论绪论2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第26页页第第1章章 绪论绪论2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第27页页 我国的环境保护事业，任重道远。无论世界范围还是我国，也无论是发展中国家还我国的环境保护事业，任重道远。无论世界范围还是我国，也无论是发展中国家还是发达国家，除了某些方面或局部区域的环境问题获得不同程度的解决外，就总体而是发达国家，除了某些方面或局部区域的环境问题获得不同程度的解决外，就总体而言，当代的世界环境问题仍然十分严重，特别是解决全球性大气环境问题，已到了刻言，当代的世界环境问题仍然十分严重，特别是解决全球性大
19、气环境问题，已到了刻不容缓的时候，以致环境保护工作者不得不大声疾呼不容缓的时候，以致环境保护工作者不得不大声疾呼“人类只有一个地球人类只有一个地球”，这已获，这已获得国际社会的全面认同。得国际社会的全面认同。第第1章章 绪论绪论1.2.6解决环境问题的根本途径解决环境问题的根本途径 1）控制人口对于解决当代环境问题，有着特殊重要的作用 2）解决环境问题必须要有相当的经济实力，即需要付出巨大的财力、物力，并且需要经过长期的努力 3）科技进步与发展，虽然会产生各种各样的环境问题，但环境问题的解决仍离不开科技进步。毫无疑问，上述三个方面，都是解决环境问题的根本途径。2022年8月4日22时05分环境
20、科学导论环境科学导论 第第28页页第第1章章 绪论绪论1.3 环境科学环境科学1.3.1环境科学概念环境科学概念 环境科学(Environmentalscience)可定义为“研究人类社会研究人类社会发展活动与环境演化规律之间相互作用关系发展活动与环境演化规律之间相互作用关系,寻求人类社会与寻求人类社会与环境协同演化、持续发展途径与方法的科学环境协同演化、持续发展途径与方法的科学”。2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第29页页第第1章章 绪论绪论1.3.2 环境科学的研究对象环境科学的研究对象 环境科学的研究对象是“人类-环境”系统，这是一个既包括自然界又包括人类本身的
21、复杂系统。“环境科学的研究对象是人类环境的质量结构与演变（国家自然科学基金的项目指南）”。环境科学研究人类和环境这对矛盾之间的关系，其目的是要通过调整人类的社会行为，以保护、发展和建设环境，从而使环境永远为人类社会的持续、协调、稳定的发展提供良好的支持和保证。环境科学研究环境在人类活动强烈干预下所发生的变化，以及为了保持这个系统的稳定性所应采取的对策与措施。2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第30页页第第1章章 绪论绪论1.3.3 环境科学的研究任务环境科学的研究任务 1）了解人类与自然环境的发展演化规律 2）研究人类与环境的相互依存关系 3）探索人类活动强烈影响下环境
22、的全球变化 4）开发环境污染防治技术与制定环境管理法规 从上述环境科学的研究任务可知，环境科学的主要任务：一一是研究人类活动影响下环境质量的变化规律和环境变化对是研究人类活动影响下环境质量的变化规律和环境变化对人类生存的影响；二是研究保护和改善环境质量的理论、技术和人类生存的影响；二是研究保护和改善环境质量的理论、技术和方法。方法。2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第31页页第第1章章 绪论绪论1.3.4 环境科学的分支环境科学的分支 1）理论环境学 2）综合环境学 3）部门环境学。2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第32页页第第1章章 绪论绪论
23、1.3.5 环境科学的系统环境科学的系统2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第33页页第第1章章 绪论绪论图图1-2 环境科学分科的四维结构图环境科学分科的四维结构图 环境科学是交接于自然科学、社会科学和技术科学的综合性基础学科,属一级学科。1.3.6环境科学的原理环境科学的原理人与自然的辩证关系 人与自然相互作用的阶段 人类的自然观及其变化 生态学的基本原理 1）整体有序和区域分异 2）循环再生 3）多样稳定 4）反馈平衡 5）有限调节 自然科学的基本原理2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第34页页第第1章章 绪论绪论1.3.7环境科学研究环境科
24、学研究方法方法 系统论在环境科学中的系统论在环境科学中的应用应用 系统论是研究系统的模式、原则和规律，并对其功能进行数学描述的理论。系统论是1937年由贝塔朗菲提出的，很快得到科学界认可和应用。系统论中的些著名原则，对于研究环境科学中的复杂系统来说是十分适用的。这些原则是：1）整体性原则 2)相关性原则 3)结构性原则 4)层次性原则 5)环境适应性原则 6)动态性原则 7)最优化原则2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第35页页第第1章章 绪论绪论 信息论在环境科学中的应用信息论在环境科学中的应用 把系统有目的的运动抽象为一个信息变换或传输的过程。信息流的正常流动及反馈
25、信息的传递，使系统向目标逼近，直到实现预定目标。信息学科为科学整体化提供了重要的技术手段，如传感技术、通信技术和计算机技术。2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第36页页第第1章章 绪论绪论 控制论在环境科学中的应用控制论在环境科学中的应用 包括控制论、生物控制论、社会控制论和智能控制论四大分支在内的庞大学科体系。控制论的研究方法在环境科学中得到广泛应用，其中最重要的有：1)黑箱方法 2)功能模拟方法。3)反馈方法。2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第37页页第第1章章 绪论绪论1.3.8环境科学的产生环境科学的产生 (1)环境科学萌芽阶段 (2)环境科学的产生阶段2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第38页页第第1章章 绪论绪论1.3.9 环境科学的发展环境科学的发展（1）环境科学分支学科体系的形成阶段（2）环境科学跨学科的整体化发展阶段2022年8月4日22时05分环境科学导论环境科学导论 第第39页页第第1章章 绪论绪论
