环境科学概论

自然环境物质自然现象水岩石、土壤动植物、微生物气温阳光引力地磁力太阳的稳定性地壳稳定性大气力量水循环水土演变等地质构造情况地震、火山活动海啸能量第一章 绪论一、基本概念 1.什么是环境？1）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。

2）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。

3)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。

4)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。

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1)环境本底值 在自然状况下，环境中物质和能量的分布值。

2)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。

3)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) 2、环境要素1）构成人类环境整体的各个独立的、性质不同的而服从整体演化规律的基本物质组成。

2）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 3、环境要素属性 ①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。

②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。

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。

③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。

④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；岩石圈与大气的存在，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。

三、环境问题1.一些概念1）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。

2）生态破坏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砍伐森林、自然植被的破坏、不合理的灌溉、CO2、氟氯烃的排放、捕猎与环境破坏3）环境污染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。

大气污染、水污染、土壤污染、固体废弃物污染、噪声污染、海洋污染、放射性污染第二章生态学基础与生态系统一、生态学：研究生物与周围环境相互关系及机理的科学。

二、生态系统1.一些概念1）生态系统就是在一定的时间和空间内，生物和非生物的成分之间，通过不断的物质循环和能量流动而相互作用、相互依存的统一体，构成一个生态学的功能复合体。

2）种群是占据某一地区的某个种的个体总和3）生物群落是指在一定地段或一定生境里各生物种群相互联系和相互影响所构成的组合结构单元。

2.生态系统的结构1）非生物部分：无机物质（H2O、N、P、K、Ca等矿质元素）、气候因子（光、温等及其他物理因子）、有机物质（糖、蛋白质、脂类、腐殖质等）。

2）生物部分：生产者、消费者（草食、肉食、杂食、寄生、腐生）、还原者3）食物链（food chains）①定义：食物链是指初级生产者获得光能后制造的食物供给各级消费者形成以食物营养为中心的链索关系。

②类型：掠食链、寄生链、腐生链3.生态系统的能量流动1）生态效率林德曼效率 10%2）特点①生态系统中能量形成的转换完全符合热力学第一定律（能量转化和守恒）。

②单向流动、逐级递减4、生态系统的物质循环1）水循环（概念）在太阳辐射和地心引力作用下，水分不断蒸发、汽化而形成云，通过大气环流传播到各处，以雨或雪形式降落下来。

降落下来的水分，一部分渗入地下；一部分经植物蒸腾进入大气层；一部分形成地表径流汇入海洋，再经水面蒸发进入大气圈。

这种过程循环往复，永无止境，称为水循环。

2）碳循环不平衡的生态效应：(1)生物圈：海平面上升，淹没大片海岸湿地，陆地生物区变化(2)生态系统：●农业生态系统——农作物减产。

病虫害加重。

影响牲畜食欲。

●森林生态系统——导致干旱、增加森林大火风险。

森林害虫增加，影响森林对物质的吸收。

●水生生态系统——使海洋静水层和沉淀层的微生物活动加快，水中含氧量减少，影响许多海洋动物的生存；导致藻类繁殖速度加快，使鱼类产量减少。

(3)生物群落：影响生物群落结构，使植物群落中有些优势种竞争能力下降。

(4)物种：加速物种的灭绝；加速某些物种的迁移。

(5)种群：改变某些植食性动物的食性，导致某些种群的互相作用强度增强。

(6)个体：提高水分利用，提高光合作用，促进作物生长，改变植物形态结构。

3）有毒有害物质的循环概念：指那些对有机体有害的物质进入生态系统，通过食物链富集或被分解的过程。

特点：在食物链上循环流动并逐级浓缩富集；在生物体代谢过程中不能被排泄而被生物体同化，长期停留于生物体内；有些有毒有害物质不能分解而相反经生态系统循环后使毒性增加。

三、生态平衡所谓生态平衡，就是在一定时期内，生产者、消费者与分解者之间都保持一种平衡状态，即系统中能量流动与物质循环较长时间地保持稳定，这种状态即称为生态平衡。

四、生态学的一般规律•1、相互依存与相互制约规律•2、物质循环与转化再生规律•3、物质输入输出的动态平衡规律•4、相互适应与补偿的协同进化规律•5、环境资源的有效极限规律五、生态学的应用（详情见PPT）第三章城市化与城市生态系统一、结构空间结构、社会结构、营养结构（倒三角）二、城市生态系统特点➢城市生态系统是人工生态系统➢城市生态系统是不完全的生态系统➢城市生态系统是多层次的复杂系统➢城市生态系统是人类自我驯化的系统➢城市生态系统是以人为主体的生态系统身兼数任: 生产者、消费者、主宰者➢城市生态系统是容量大、流量大、密度高、运转快、高度开放的系统三、城市生态系统功能1.能量流动遵循热力学定律，单向流动，不满足林德曼定律2.物质流动人口流动、资源货物流动第四章人口与环境一、人口环境容量❖人口环境容量也称为人口承载力。

❖在一定生活水平下能供养的最高人口数，随着生活水平的标准而异。

二、影响人口变化的自然因素1.对人口分部的影响：气候因素、地形因素2.对人口总量的影响三、人口增长对环境的影响1. 对土地资源的压力2. 对森林资源的影响3. 对能源的影响4. 对城市环境的影响5. 对工业发展的影响6. 对气候的影响第五章粮食问题一、提高粮食产量带来的环境问题1.垦荒地对生态平衡的破坏2.化肥使用对环境的影响3.使用农药对环境的污染：对大气污染（随风飘移可以污染全球）、对水体的污染、对土壤的污染（残留时间长、累积性）、对人体的危害（农药具有神经毒性、致癌性，损坏肝脏或造成慢性中毒）二、利用生态学原理提高粮食产量1.植树造林，减少灾害。

森林具有蓄水保土功能，破坏森林，就可能导致水旱灾害，使作物减产；2.充分利用太阳能，增加初级净生产量；3.尽量把初级净生产量转变为食物；4.遵循物流平衡规律，保护土地肥力；5.合理捕捞，保护海产资源。

必须按生态学规律，规划捕捞活动，才能稳定地获得最大海产品产量。

第六章能源与环境一、一些概念1.一次能源（天然能源）从自然界取得未经改变或转变而直接利用的能源。

2.二次能源由一次能源经过加工直接或转换得到的能源。

二、能源利用对环境的影响1、使用化石燃料对环境的影响1）开采过程的环境影响：一是工人的事故和职业性的伤亡；二是地面生态系统受到破坏，包括生成地表沉陷，露天开采占用大量农田、草地等；三是废水的影响，包括煤矿酸性矿坑水、石油开采中的钻井泥浆水等。

2）运输过程的环境影响：煤炭运输、堆存和装卸过程中产生自燃或扬尘污染大气、浸出水污染水体；石油运输可能发生泄漏或油船事故，对海洋造成污染。

3）加工过程中的环境影响：产生灰尘、NO X、SO X等，（石油加工）排出SO X、NO X、CO和氨，炼油厂跑油事故也时有发生。

4）利用过程中的环境污染：化石燃料主要是作燃料，其环境影响主要是燃烧时产生各种气体与固体废物以及发电时的余热造成的热污染（1.水体中各类无机氮含量增加；2.藻类种群结构发生改变；3.使影响区域的昆虫提前苏醒，食物链中断，而引起死亡）2.水力发电对环境的影响1）自然方面：可能引起地面沉降、甚至诱发地震；或下游水位降低甚至断流，引起土壤盐碱化。

或上游泥沙减少，引起河口冲刷、侵蚀等。

2）水库水质变化：水库中各层水的密度、温度、甚至溶解氧也不同。

使进出水库的水质存在差异。

3）生物方面：建库后，可能淹没一些野生植物，使其灭绝，由于动植物尸体腐解，又会引起鱼类死亡。

由于水域面积扩大，使某些生物（如钉螺）的栖息点增多，为血吸虫病产生创造了条件。

4）社会经济方面：改善用水条件、增加农灌，生产电力及对工农业生产是正面影响。

而搬迁移民，淹没一些古文物是其负面的影响。

第七章水资源环境问题一、水资源消耗与水危机的产生1.水危机产生的原因自然条件影响、城市与工业区集中发展、水体污染2.我国水资源的特点和主要问题1）特点：降水：地区分布不均匀蒸发：地区差异大径流：地表径流时空分布不均匀地下水：补给类型差异大2）主要问题：Ⅰ地区分布不均匀，水土组合不平衡Ⅱ水量年内年际变化大，水灾旱灾频繁Ⅲ水土流失严重，诸多河流含沙量大Ⅳ水资源开发利用不平衡二、水污染1.排入水体的污染物在水体中的含量超过水体的自净能力，造成水体生态系统破坏的现象，称为水污染。

（按人类活动分类：工业废水、生活污水、农村污水）2.造成水体水质、水生生物、底质质量变化的各种物质和能量称为水污染物。

1）悬浮物使水体变浑，影响水生植物的光合作用，吸附有机毒物、重金属等，形成危害更大的复合污染物沉入水底，日久形成淤积，妨碍水上交通或减少水库容量，增加挖泥负担。

2）耗氧有机物排入水体后能在微生物作用下分解为简单的无机物，在分解过程中消耗氧气，使水体中的溶解氧减少。

影响鱼类和水生生物的生存，造成水体变黑发臭。

3）植食性营养物主要指含有氮、磷的无机、有机化合物，易引起水中藻类及其他浮游生物大量繁殖，形成富营养化，使自来水处理厂运行困难，造成饮用水的异味，严重时会使水中溶解氧下降，鱼类大量死亡，甚至会导致湖泊的干涸灭亡。

4）重金属•水体中重金属可在微生物作用下转化为毒性更强的金属化合物，如汞的甲基化；•通过食物链危害人体健康，具明显累积性；•具有强烈生物毒性，天然水中只要有微量重金属即可产生毒性效应，排入水体或农灌，影响鱼类、水生生物、农作物的生长、生存。