环境与可持续发展doc.docx
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环境与可持续发展doc
第一章环境科学基本理论
第一节环境
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。
环境：
主体周边相关客体的集合
客体可以是物质的、精神的和运动的。
环境法中的环境
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。
丹顶鹤的环境
保护区内部：
滩涂、沼泽、水域等
保护区内其它生物，保护区周边农田迁徙路线上相关湿地、农田等
人类的环境
学习环境:
学校、教室、机房实验室、图书馆教师、学校氛围
学校周边:
活动中心、城市宿舍、食堂、操场
依照主体（中心事物）的差异，区分环境类型：
地球的时空环境、植物的环境、人的环境、建筑物的环境、城市环境、小区环境、居住环境、
投资环境、创业环境、生产环境、办公环境、政治环境、教育环境、科研环境、技术环境
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。
主体是人类，客体是人类周边的事物。
人类环境：
自然环境和人工环境
原生的自然环境及经过人类的创造和改造形成的人工环境
人类的环境依照客体的差异
物质环境精神环境文化环境伦理道德环境法律环境管理环境政策环境
水环境大气环境土壤环境生物环境地质环境物理环境
聚落环境工业环境农业环境文化环境医疗修养环境
人工环境是在自然环境的基础上经过人类的改造而形成的。
第二节环境多样性
自然环境：
1地球上的生物：
真菌、真核原生生物、原核生物、病毒
植物：
藻类植物、苔藓类植物、蕨类植物种子植物、裸子植物、被子植物
动物：
无脊椎动物、原生动物、腔肠动物、扁形动物、线性动物、环节动物、软体动物、节肢动物、脊椎动物、鱼类、两栖动物、爬行动物、鸟类、哺乳动物
2.地表形态：
陆地：
平原、盆地、丘陵、山地、高原
水域：
河流、湖泊、海洋、沼泽
3.自然环境功能：
树林为例：
生态功能
防风固沙、保持水土、涵养水源、光合作用、净化空气、降低噪音、调节气候、美化环境、保护生物
面对需求的功能
木材、果实、油料、香料、休闲欣赏
大气层为例
生态功能
保温作用：
保障物质循环（C，N，水）
保护作用：
提供氧气库、反射电磁波
面对需求的功能：
提供物质、提供飞行环境
森林草原、江河湖海、湿地、大气环境、农田、植被、生物多样性
矿产、动植物、水、生态环境、土地和土壤、
生态功能为主及面对需求的功能
事物的功能由事物本身的特性以及人类的需求决定
自然环境物质多样、形态多样、功能多样
自然环境多样性
4.人类的需求和创造：
人的需求
物质的需求：
衣、食、住、行、用
精神的需求：
教育、旅游、休闲、通讯、医疗、保健、娱乐、文化、咨询…
生存的需求、安全的需求、健康的需求、舒适的需求、享受的需求、发展的需求……
需求因人而异，是一个不断发展、没有尽头的无穷集合
以用品为例
70年代老四件：
自行车、手表、缝纫机、收音机
80年代六大件：
电视机、洗衣机、录音机、电冰箱、电风扇、收音机
90年代三大件：
商品房、小汽车、电脑、电话、音响、影碟机、手机、笔记本
物品种类不断增加，档次不断提高，物品越来越大众化
人类的创造
人的差异、文化背景差异、思维方式的差异、灵感等偶然因素的差异、需求的差异、教育背景差异、工作条件差异
创造本身的多样性，创造结果的多样性
人类创造的结果
地球上出现了自然环境不能形成的大量人工创造的事物
1.人工环境
建筑：
茅草屋、竹楼、木屋—砖瓦房—钢筋混凝土楼房
摩天大楼、别墅、教堂、庙宇、宫殿……
乡村、城市、工厂、学校、园林、道路、广场、军事基地汽车、火车、潜艇、军舰、
宇宙飞船、空间站……
不同地区、不同文化背景下的人工环境各具特色
2.技术
技术创造来自于实践经验和对自然科学的认识。
农业、医学、电子、机械、计算机、自动控制、化工、水利、冶金、土木工程、环境保护、轻工、纺织、城市规划、航空航天、海洋开发……
随着人类社会的发展和科学的发展，技术日新月异
3.其它
精神文化、诗歌小说、散文戏剧、戏曲小品、话剧歌剧、电影电视、雕刻美术、文化传统、..乐……
经济
农牧业、制造业、商贸仓储、交通运输、文化咨询、旅游休闲、金融保险、医疗保健
人的需求和创造
需求主体多样、需求客体多样
创造本身多样、创造结果多样
需求和创造的不断发展
人类需求和创造的多样性
相互作用的效应
目前环境科学的多数分支学科正在解读各种各样的环境效应，以及其背后的规律。
人与环境的相互作用
作用界面多样、作用方式多样、作用过程多样、作用效应多样、人类与环境相互作用的多样性
环境科学研究的环境
自然环境多样性
•物质多样性--生命物质、非生命物质
•形态多样性---高山、丘陵、平原、高原、盆地，
---江、河、湖、海……
过程多样性--物理过程、化学过程、生物过程、生态过程
迁移、分散、富集、转化、降解、循环……
•功能多样性--生态功能、资源功能、消纳功能……
人类需求与创造的多样性
•人类的需求----物质需求、精神需求、服务需求……
人与环境相互作用多样性
•界面多样性--城市、乡村、陆海空……
•方式多样性---资源开发、工农业生产、废物排放、城市建设……
•过程多样性---物理过程、化学过程、生物过程、生态过程……
•效应多样性
人类活动对环境产生的效应：
物理、化学、生物、生态……
环境变化对人类产生的效应：
生理、社会、经济、技术……
环境多样性---提供选择、产生竞争、促进发展、保持稳定保障和促进和谐
第三节人与环境的和谐
——环境学核心规律
人类社会的发展
渔猎文明、农业文明、工业文明、后工业文明
和谐程度提高
五大环境问题——人与环境和谐
人口剧增、适应生存
环境污染、环境安全
生态破坏、环境健康
资源耗竭、环境舒适
自然灾害、环境欣赏
不和谐的音符
五大环境问题
Ø自然灾害
Ø生态破坏
Ø资源耗竭
Ø环境污染
Ø人口剧增
天文灾害：
天体撞击、太阳辐射异常
电磁异暴、宇宙射线
地质灾害：
火山、地震、岩崩
气象水文灾害：
水灾、旱灾、风暴、冰雹、雪灾、热浪、寒潮……
生物灾害：
病虫害、森林火灾、物种灭绝……
生态破坏：
水土流失、沙漠化、荒漠化、土壤次生盐碱化、森林锐减、草场退化、土地退化、湖泊的富营养化、生物多样性的减少
资源耗竭：
矿产资源危机
能源危机
水资源短缺
土地资源紧缺
土壤资源的退化
生物多样性的减少
环境污染：
水环境污染大气环境污染土壤环境污染生物污染物理环境污染
人口剧增的结果使得上面所有的问题都被大大地放大了
环境舒适：
环境舒适的表现
适宜的人口密度、充足的绿地广场、良好的环境质量、便捷的城市交通、宽敞的住宅、完善的城市基础设施、快捷的信息通讯服务、方便的服务系统、丰富的休闲娱乐场所……
舒适的人居环境
环境舒适的量度
环境舒适的量度
绿地、森林、水面、人口密度适宜、合理的土地利用、基础设施完善先进、城市文明……
环境欣赏
环境欣赏的内容
人的精神需求：
1、自然景观
山水、天象、气象、生物
形象美、色彩美、动静美、朦胧美、气息美、寓意美
2、人文景观
文化遗产、城市建筑、园林绿化、工艺美术
和谐美、色彩美、人文美、特色美
环境欣赏的量度
量度
自然景观特色、自然环境质量、人工环境质量、城市特色、历史文化沉淀……
人与环境和谐
人与自然环境的和谐 人与人工环境的和谐 人工环境与自然环境的和谐
人与环境和谐不等于人与自然和谐
第四节环境规律
人类在实现重大战略目标的过程中，会受到多种规律的作用，其作用状态有三：
规律作用方向与目标一致者，称之为协同
规律作用方向与目标背离者，称之为颉颃
规律作用方向与目标偏离者，称之为偏离
当五类规律的作用方向都与目标一致时，称为五律协同。
人类实践已反复证明，若要实现重大战略目标，其行为必须实现五律协同。
第五节环境科学
科学的任务在于揭示客观规律。
环境科学的任务在于揭示环境规律。
环境科学学科体系
环境自然科学 环境社会科学
环境经济科学 环境技术科学 环境科学其它分支学科
环境自然科学
环境地学环境化学环境生物学环境毒理学环境数学
水环境学大气环境学土壤环境学生物环境学
环境社会科学：
——环境规律与社会规律的联合作用
环境规律环境伦理环境法理环境管理
社会规律公民国家政府
环境经济科学
——环境规律与经济规律的联合作用
环境规律
经济规律经济学环境学国情学
环境技术科学
——环境规律与技术规律的联合作用
环境清洁生产污染治理环境监测技术
X环境
环境评价学环境规划学可持续发展
水污染控制工程固体废物污染控制工程噪声污染控制工程……
第二章人口与环境
第一节人口变迁
渔猎文明阶段（100万年—公元前8000年）
农业文明阶段（公元前8000年—公元1800年）
工业文明阶段（公元1800年—20世纪90年代）
后工业文明阶段（20世纪90年代—）
自公元前40000年开始的世界人口发展估计（如图）
1、渔猎文明
Ø人口数量没有超过1千万
Ø和谐程度处于安全与生存阶段
2、农业文明
Ø人口开始缓慢增长
Ø人口增长起伏较大
Ø人口年增长率为0.06%
Ø人口由500万增长到8亿左右
Ø和谐程度处于基本生存阶段
3、工业文明
Ø人口开始高速增长
Ø人口年增长率为0.76%
Ø人口由8亿增长到50亿
Ø和谐程度处于环境健康阶段
4、后工业文明
Ø人口继续增长
Ø人口增长速度变缓
Ø和谐程度向舒适、欣赏发展
第二节人口变化与环境
人口总量变化与环境
人口分布变化与环境
1、人口总量变化与环境
2．人口总量变化与资源:
3．人口总量与环境承载力
人口总量剧增→对资源需求增长过快→对资源的不合理开采使用→
①气候变化②生态破坏③资源耗竭④环境污染⑤土地退化⑥物种灭绝
人口总量的变化与气候资源
人口总量的变化与生物资源
人口总量的变化与土地资源
人口总量的变化与水资源
人口总量的变化与矿产资源
例：
修水库、围湖造田
改变地面状况---改变气温改变降雨
例：
温室效应、酸雨
释放大量气体---改变气温改变降雨
人口总量的变化与生物资源
物种灭绝→生态破坏
森林减少→气候变化
草原退化→多样性锐减
人口总量的变化与水资源
生产用水、生活用水、水体污染→水资源缺乏
人口总量的变化与矿产资源
对矿产能源过度开采与利用→环境污染
对矿产资源不合理开采与利用→资源耗竭
人口总量与环境承载力
环境承载力：
在一定时期、范围和自然条件下，维持人-环境系统结构不发生质的改变，环境功能不遭到破坏的前提下，人-环境系统所能承受人类活动的阈值。
人口分布变化与环境
人口变化的内在规律
自然规律、经济规律、社会规律、技术规律、环境规律
自然规律
对人口总量的影响对人口分布的影响：
1．气候因素2.地形因素
中国地形图
中国人口分布图
面积占全国的54%人口只占全国人口的4%
面积占全国的46%人口占全国人口的96%
经济规律
对人口总量的影响---国民生产总值、产业结构等
对人口分布的影响---经济区位、人均国民生产总值、就业空间等对人口分布的影响
社会规律
对人口总量的影响---文化、宗教、政策、战争等
对人口分布的影响----政治、军事、文化、历史等
技术规律
对人口总量的影响---医学水平、技术革命等
对人口分布的影响---新技术革命引发人口迁移
环境规律
对人口总量的影响---环境承载力对人口总量的影响
对人口分布的影响---人与环境和谐程度对人口分布的影响
中国人口迁移大趋势
山区→平原
乡村→城市
内地→沿海
第三章大气环境
第一节大气概述
一、大气的成分
1、N2、O2等气体2、水滴（如云滴、雾滴）
3、冰晶和固体微粒（如尘埃、花粉）
没有水汽和悬浮物的空气称为干洁空气
二、大气的分层：
五层
与环境问题有关的大气成分
1、微粒：
种类：
固体微粒与液体微粒。
影响：
影响太阳辐射传输，使能见度变低，有的能起凝结核的作用。
2、水汽：
来源：
海洋和地面蒸发与植物蒸腾。
分布：
随时间、地点变化很大。
在铅直
方向，一般随高度增加而减少。
影响：
形成云、雾、雨、雪等大气现象。
对生物的生长和发育有重要影响
3、臭氧：
来源：
高空通过光化作用，低空通过闪电或有机物氧化及高空传输。
作用：
能大量吸收太阳紫外线，使地面生物免受过量紫外线的灼伤。
分布：
自然大气中含量很少。
随高度分布不均匀，也随纬度和时间而异。
4、二氧化碳：
来源：
呼吸作用，有机体的燃烧与分解。
现状：
在大气中的含量有增加的趋势。
影响：
强烈吸收地面的长波辐射，引起温室效应的加剧。
大气边界层：
在对流层下部靠近下垫面的1.2~1.5公里范围内的薄层大气。
由于贴近地面，空气运动受到地面摩擦作用影响，又称摩擦层.
大气边界层的主要特征：
湍流运动、风、温度的垂直分布（每升高100m，气温降低0.65℃）
第二节大气污染
大气污染：
，即若大气污染物达到一定浓度，并持续足够的时间，达到对公众健康、动植物、材料、大气特性或环境美学产生可以测量的影响，就是大气污染。
这种定义方法在很大程度上是基于传统的公害概念，现在又有新的延伸。
例如，大量能量（如热能）释放进入大气引起不良影响，人类活动导致大气中某些组分变化产生的危害等也归入了大气污染的范畴。
一、大气污染源及污染物
污染源
天然源：
自然界自行向大气环境排放污染物的污染源-
火山雷电造成的森林大火
人为源：
人类的生产活动和生活活动所形成的污染源
燃煤汽车空调
大气污染物：
由于人类活动或自然过程排入大气，
并对人和环境产生有害影响的物质。
按来源，分为一次污染物和二次污染物
一次污染物：
直接由污染源排放的污染物
二次污染物：
进入大气的一次污染物之间或与正常大气组分发生反应，以及在太阳辐射下引起光化学反应而产生的新的污染物，它常比一次污染物对环境和人体的危害更为严重。
按存在状态，分为颗粒物和气态污染物
颗粒物：
常表示为总悬浮微粒物（TSP）、飘尘和降尘。
其粒径绝大多数在100μm以下，其中多数在10μm以下。
它是分散在大气中的各种粒子的总称，也是目前大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。
飘尘:
指可在大气中长期飘浮的悬浮物，分为PM10（粒径<10μm）和PM2.5（粒径<2.5μm）。
PM10可以通过呼吸道进入人体，从而对人体健康产生危害，PM2.5的危害则更为严重。
降尘:
是指用降尘罐采集到的大气颗粒物,一般直径大于30μm，由于其自身的重力作用会很快沉降下来。
单位面积的降尘量可作为评价大气污染物程度的指标之一。
气态污染物：
主要有一次污染物：
SO2、H2S、NO、NH3、CO、CO2、HF、HCl、C1—C12化合物。
二次污染物：
SO3、H2SO4、MSO4、NO2、MNO3、醛类、酮类、酸类。
二、几种典型的大气污染
（一）煤烟型污染----伦敦烟雾事件
主要污染源是燃煤。
主要污染物是SO2、CO和微粒物质，它们遇上低温、高湿的阴天，且风速很小并伴有逆温存在的情况时，一次污染物扩散受阻，易在低空聚积，生成还原型烟雾。
（二）交通型污染----洛杉矶光化学烟雾
污染源主要是机动车（汽油车和柴油车）和机动船。
主要污染物是CO、NOX和HC。
在相对湿度较低的夏季睛天，交通污染严重的地区可能会出现典型的二次污染——光化学烟雾。
它对人体、动植物、材料均会产生破坏作用，并且严重影响大气能见度。
（三）酸沉降污染----酸雨
它是指大气中的酸通过降水（如雨、雾、雪）迁移到地表，或在含酸气团气流的作用下直接迁移到地表。
引起酸沉降的主要物质是人为和天然排放的SOX（SO2和SO3）和NOX（NO和NO2），其天然源一般是全球分布的，而人为排放的SOX和NOX则具有地区性分布的特点。
三、大气污染的危害
（一）大气污染对人体健康的危害
A、呼吸道吸入；B、随食物和饮水摄入；C、体表接触侵入
1、大气颗粒物：
颗粒物的大小决定其沉积于呼吸道中的位置；化学组成决定沉积位置上对组织的影响。
2、二氧化硫:
损害肝脏。
且由于SO2通常与多种污染物共存，吸入之后产生的复合作用危害更大。
3、一氧化碳：
所有大气污染物中散布最广的一种，严重阻碍血液输氧，引起缺氧中毒。
4、氮氧化物：
NO2对呼吸器官有刺激性，可引起肺水肿、慢性支气管炎等疾病，若与SO2共存，则危害更重。
5、光化学氧化剂:
臭氧：
对鼻子、咽喉、肺等呼吸器官有刺激作用，运动时吸入则更严重
（二）大气污染对植物的危害
损害植物酶的功能组织；影响植物新陈代谢的功能；破坏原生质的完整性和细胞膜。
此外，还会损害根系生长及其功能；减弱输送作用与导致生物产量减少。
（三）大气污染对材料的危害
大气污染可使建筑物、桥梁、文物古迹和暴露在空气中的金属制品及皮革、纺织等物品发生性质的变化，造成直接和间接的经济损失。
（四）大气污染对大气环境的危害
大气污染会导致降水的增加或减少，它对降水化学的影响表现在酸性化合物的输入，即出现酸雨。
大气污染还会产生全球性的影响：
大气中CO2等温室气体浓度增加导致的全球变暖、人们大量生产氟氯烃化合物等导致的臭氧层耗竭等。
室内空气污染
污染原因：
苯、甲醛、氡
建筑材料及装潢材料、涂料中有害物质的挥发、人们不健康的生活习惯。
多开窗换气，戒烟，正确使用家庭化学剂，增加户外活动，摆放室内花卉植物
第三节大气污染控制
无论是大气污染源、污染物、污染类型,,还是大气污染的危害，都具有多样性
清洁能源:
包括常规能源的清洁利用；可再生能源的利用；新能源的开发；各种节能技术等
1、洁净煤技术:
洁净煤技术是指从煤炭开发利用的全过程中，旨在减少污染排放与提高利用效率的加工、燃烧、转化及污染控制等新技术，主要包括煤炭洗选、加工、转化、先进发电技术、烟气净化等方面的内容。
2、西气东输
3、西电东送
它有南、中、北三大通道。
一是将乌江、澜沧江、红河水的水电资源，以及黔、滇两省坑口火电厂的电能开发出来送往广东；二是将长江三峡和金沙江干支流水电送往华东地区；三是将黄河上游水电和山西、内蒙古坑口火电送往京、津、唐地区。
它是从根本上实现全国能源资源优化配置的关键性工程，是一项东西部“双赢”的战略。
绿色交通:
我国一些主要城市的大气污染类型正在由煤烟型向交通型转化，汽车尾气排放已成为城市重要污染源。
合理的交通规划、发展清洁汽车
除尘、脱硫\氮氧化物的治理技术、氟化物的治理技术
环境自净:
污染物经过末端治理达到排放标准后被排入大气，但此时它们的浓度一般要高于环境空气质量标准，要使其进一步达标将要依靠环境的自净作用。
利用气象规律稀释污染物、加强绿化
城市绿化
城市绿化的实施需要五律协同
自然：
植物配植的适地适树原则
技术：
园艺人员要有相当的专业知识与技术
环境：
城市绿化应兼顾和谐与无污染
经济：
建立一套完善的市场机制保证其正常运行
社会：
城市广场是社会规律在特定时期的一种表现形式
第四节全球大气环境变化
一、全球变暖：
原因：
温室效应的加剧
温室气体：
二氧化碳、甲烷、一氧化碳、二氯乙烷、臭氧、
CFC11、CFC12、四氯化碳、一氧化碳
温室效应：
太阳发出的短波辐射透过大气层到达地面，使地表温度上升，发出长波辐射，大气中的温室气体对短波吸收很弱，而对长波辐射吸收很强。
因此地表从太阳辐射获得的热量相对多，而散失到大气层以外的热量相对少，地球表面的温度得以维持，这就是大气的温室效应。
减缓全球变暖的对策
1、排放控制对策：
控制化石燃料消耗，以抑制CO2的排放
2、固定化对策：
使已生成的CO2变为其他物质，以防止其向大气中排放；
3、适应对策：
在已发生全球变暖的情况下，采取相适应的对策以使其影响降低到最小程度。
二、臭氧层破坏
太阳光中的紫外线辐射，特别是UV-B辐射对生物有较大的伤害。
而阻挡UV-B辐射的就是臭氧。
（紫外线辐射按照其波长的不同，可划分为UV-A（315~400nm）、UV-B（280~315nm）和UV-C（280nm以下）三个波段）
臭氧层破坏的原因
大多数科学家认为，人类过多地使用氟氯烃类化学物质
（CFCS）是破坏臭氧层的主要原因。
（CFCS于1930年由美国杜邦公司投入生产，二战后开始大量使用，主要用作气溶胶、制冷剂、发泡剂等）臭氧层中存在着O、O2、O3的动态平衡，CFCS非同寻常的稳定性使NOX、Cl、Br活性物质很容易在臭氧层中聚集，使平衡向着臭氧分解的方向转移。
臭氧层破坏的危害
1、对人体健康的影响：
破坏DNA，皮肤病，白内障等
2、对陆生植物的影响：
产量和质量下降，间接影响
3、对材料的影响：
加速老化
4、对水生生态系统的影响：
降低生产力，影响幼体
臭氧层的保护
主要是控制CFCS的使用。
目前各国都在加紧替代物品的开发，从长远看，采用
生物圈中固有的、对环境不起任何破坏作用的物质
是制冷剂发展的方向。
第四章水环境
第一节地球上的水第二节水资源第三节水灾害第四节水污染
第一节地球上的水
水圈：
海洋、陆地、大气中固态水、液态水、气态水构成的一个大体连续、相互作用又相互不断交换的圈层。
水的分布
水的循环
1.水的自然循环2.水的社会循环
人与水的关系－水的用途
1、生活用水
2、生产用水----农业用水、工业用水
3、生态用水
第二节水资源
水资源的含义:
天然水量并不等于可利用水量，水资源则一般仅指地球表层中可供人类利用并逐年得到更新的那部分水量资源。
如大气降水，江河、湖泊、水库、土壤和含水层的淡水。
水资源的特性：
①作用上的重要性②补给上的有限性③时空上的多变性④利用上的多样性
水资源的短缺
全球的水资源短缺
❑联合国世界淡水资源综合评价报告指出，世界约1/3人口生活在面临中度和高度水紧张的地区，水资源的短缺制约了当地经济和社会的发展，如果不采取行动，预计2025年世界人口的2/3或近55亿将有面临着这种局面的风险。
我国的水资源短缺---联合国已将我国列为全球13个最缺水的国家之一。
农业缺水、城市缺水、生态缺水。
水资源开发与利用对策：
开源、节流、治污、管理
开源
水利工程措施（时间、空间上的调节）
其它措施（雨水、海水、再生水利用）
节流
治污
开源节流、治污为本
综合管理----核心：
提高用水效率综合管理：
一龙管水，多龙治水；经济手段：
水价
第三节、水灾害
水过多：
洪灾、涝灾、潮灾……
水过少：
旱灾
洪水灾害——由于水体（江、河、湖等）中的水量超过其最大容纳限量而溢出的现象。
1.洪水危害
范围广：
陆地2/3，江河中下游
损失大：
人员伤亡，财产损失
■黄河
1117年（宋）：
决口淹死百余万人
1642年（明
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