环境科学概论教案.docx

1、环境科学概论教案环 境 科 学 概 论 教学过程设计实 验思考题及作业题备 注第一章 绪论11环境及其组成：111环境的概念：广义的环境概念：相对于某一个中心事物而言，它总是作为环境的对立面而存在的，即与某一中心事物的背景。中心事物与环境是既相互对立，又相互依存、相互制约、相互作用和相互转化的，在它们之间存在着对立统一的相互关系。环境科学中的环境概念：中心事物是人类，指以人类为主体的外部世界，主要是地球表面与人类发生相互作用的自然要素及其总体。作为中心事物是人的环境，它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、工程因素和社会因素的总体。 环境保护法中有关环境的定

2、义（第二条）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。112环境的分类（1）分类原则 环境范围的大小 环境的主体 环境的要素 人类对环境的作用 环境的功能（2）具体分类按环境范围分类： A.聚落环境 B.地理环境 C.地质环境 D.宇宙环境按环境要素分类：A.大气环境 B.水环境 C.土壤环境 D.生物环境按环境性质分类：A.物理环境 B.化学环境 C.生物环境按环境主体分类：A.自然环境 B.人工环境113环境的功能和特性（1）环境具有下面的功

3、能：环境的资源功能环境的调节功能 环境的服务功能 环境的文化功能 （2）环境的基本的特征有以下几点：环境的整体性和区域性环境变动性和稳定性环境的资源性和价值性 既然环境是一种资源，所以环境的价值性也就显而易见了。最初人们对环境价值的认识是有误区的。事实证明，这种错误的认识，导致了人类大肆攫取自然资源，并由此引发了严重的环境污染和生态破坏。12环境问题及环境保护121 环境问题的概念环境问题(Environmental Problem)主要是由于人类生活和生产活动的迅速发展而引起的。但对环境问题的理解，可以有广义与狭义两种。狭义的环境问题指的是在人类社会经济活动作用下，人们周围环境结构与状态发生

4、不利于人类生存和发展的变化。广义的环境问题指的是任何不利于人类生存和发展的环境结构和状态的变化，其产生的原因包括人为方面的，也包括自然方面的。环境问题的产生主要与人类不明智的社会经济活动有关，并且随着人类社会经济活动的规模、深度、广度的发展而发展。人类的社会经济活动主要是自然资源开发利用、工农业生产活动、人口增长及城市化等。人类社会的发展过程也是人类开发利用自然资源的过程。随着人类社会的加速发展，人口增多，生活水平的提高，消耗的物质资源也越来越多，甚至造成物质资源的短缺与枯竭，最终破坏了自然界的生态平衡，从而造成一系列的不良环境影响。 现代环境问题的特点已是全人类所面临的共同性问题；已从局部扩

5、展到区域甚至全球，从地表延伸到高空及地下，呈立体态；表现形式更加多样化；具有明显的地域性；已严重损害人类的健康与福利，威胁人类生存和发展。122 环境问题的分类环境问题内容原生环境问题火山、地震、台风等次生环境问题环境破坏水土流失、沙漠化、盐渍化、物种灭绝等环境污染和干扰环境污染水污染、大气污染、土壤污染等环境干扰噪声、振动、电磁波干扰、热干扰等（1）原生环境问题原生环境问题也叫第一环境问题，它是由自然环境自身变化引起的，没有人为因素或很少有人为因素参与。这一类环境问题，是自然诱发的，是经过较长时间自然蕴蓄过程之后才发生的，或者主要是受自然力的操纵，且人已失去控制能力情况下发生的，并使人类 社

6、会遭受一定损害的，称之为原生环境问题。 包括地震、火山活动、滑坡、泥石流、台风、洪水、干旱、自然地球化学异常等等。 （2）次生环境问题1962年，美国女生物学家莱切尔卡逊在寂静的春天一书中第一次提出了20世纪人类生活中的一个重要问题环境污染。 次生环境问题，是人类活动作用于周围环境引起的环境问题，也称第二环境问题。环境科学研究的主要对象应是次生环境问题，主要是人类不合理利用资源所引起的环境衰退和工业发展所带来的环境污染等问题。因此，次生环境问题可分成环境破坏和环境污染与干扰两种类型。 环境破坏又称生态破坏。主要指人类的社会活动引起的生态退化及由此而衍生的有关环境效应，它们导致了环境结构与功能的

7、变化，对人类的生存与发展产生了不利影响。 环境破坏主要是由于人类活动违背了自然生态规律，急功近利，盲目开发自然资源而引起的。其表现形式多种多样，按对象性质可分为： A生物环境破坏，如因过度砍伐引起的森林覆盖率锐减，因过度放牧引起草原退化，因滥肆捕杀引起许多动物物种濒临灭绝等； B非生物环境破坏，如盲目占地造成耕地面积减少，因毁林开荒造成水土流失和沙漠化，地下水过度开采造成地下水漏斗、地面下沉，因其他不合理开发利用，造成地质结构破坏、地貌景观破坏等。 环境污染与干扰A环境污染：是指由于人为的因素，有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统的结构与功能发生变化，对人类或其他生物

8、的正常生存和发展产生不利影响的现象，常简称“污染”。其中引起环境污染的物质或因子称环境污染物，简称污染物。 B环境干扰：所谓环境干扰指的是人类活动所排出的能量进入环境，达到一定的程度，产生对人类不良的影响，这就是环境干扰。环境干扰包括噪声、振动、电磁波干扰、热干扰等。 环境干扰是由能量产生的，是物理问题。环境干扰一般是局部性的、区域性的，在环境中不会有残余物质存在，当污染源停止作用后，污染也就立即消失。因此环境干扰的治理很快，只要停止排出能量，干扰就会立即消失。 123 环境问题的产生和发展环境问题并非是今天才发生的事情，实际上它是伴随着人类的出现而产生的，并随着人们生活和生产的发展而逐渐加剧

9、。换句话说，人类对大自然的破坏史同人类的文明史一样古老。所以，环境问题的延伸大体上与人类文明发展的四个阶段相适应。第一阶段：采猎文明时期（在人类诞生初期 ），人类主要依赖利用环境，而不能有意识地改造环境。第二阶段：农业文明时期，人类可以利用自己的力量去影响和改变局部环境，但此时人类对自然的作用还远远未达到造成全球范围环境破坏的程度；这两个阶段统称为“环境问题早期破坏阶段”。 第三阶段：工业文明时期（1784年瓦特发明蒸汽机以来 ， 1984年第一次发现“臭氧层空洞” ）这一时期环境污染的特点是，由工业污染向城市污染和农业污染发展；由点源污染向面源污染发展；由局部污染向区域污染和全球性污染发展；

10、从而构成了世界上第一次环境问题的浪潮近代城市环境问题。国外八大公害事件一览序号公害事件名称公害发生地点公害发生时间中毒情况中毒症状致害原因公害成因公害污染物1马斯河烟雾 事 件比利时马斯河谷（长24km两侧山高90m)1930.12几千人发病，60人死亡咳嗽流泪恶心呕吐二氧化硫化为三氧化硫进入肺的深部山谷工厂多，逆温天气，工业污染物积聚，又遇雾日烟尘二氧化硫2多诺拉烟雾 事 件美国多诺拉（马蹄形河湾，两边山高120m）1948.104天内42%的居民患病，17人死亡咳嗽呕吐腹泻吼痛二氧化硫与烟尘作用生成硫酸，吸入肺部工厂多，遇烟雾与逆温天气烟尘二氧化硫3伦敦烟雾事 件 英国伦敦1952.125

11、天内4000人死亡咳嗽呕吐腹泻烟尘中的三氧化二铁使二氧化硫变成硫酸沫，附在烟尘上，吸入肺部居民烟煤取暖，煤中硫含量高，排出的烟尘量大，遇逆温天气烟尘二氧化硫4洛杉矶光化学烟雾事 件美国洛杉矶1943.510大多数居民患病，65岁以上老人死亡400人刺激眼鼻喉，引起眼病，喉头炎石油工业和汽车废气在紫外线作用下生成光化学烟雾汽车多，每天有1000多吨碳氢化合物进入大气，市区空气水平流动缓慢光化学烟 雾5水俣病事 件日本九州南部熊本县水镇1953水镇病者180多人，死亡多人口齿不清步态不稳面部痴呆耳聋眼瞎甲基汞被鱼吃后，人吃中毒的鱼而生病氮肥生产中，采用氯化汞和硫酸汞作催化剂，含甲基汞的毒水废渣排入

12、水体甲基汞6富山事件（骨痛病）日本富山县（蔓延到其它县的7条河流流域）1931年1972年3月患者超过280人，死亡34人关节痛、神经痛和全身骨痛，最后骨骼软化，饮食不进，在衰弱疼痛中死去吃含镉的米，喝含镉的水炼锌厂未经处理净化的含镉废水排入河流镉7四日事件（哮喘病）日本四日市（蔓延到几十个城市）1955年以来患者500多人，有36人在气喘病折磨中死去支气管炎，支气管哮喘，肺气肿有毒重金属微粒及二氧化硫吸入肺部工厂向大气排放二氧化硫和煤粉尘数量多，并含有钴、锰、钛等二氧化硫、烟尘、重金属8米糠油事 件日本九州爱和县等23个府县1968年患者达5000多人，死亡16人，实际受害者超过10000人

13、眼皮肿，常出汗，全身起红疙瘩，肝功能下降，肌肉痛，咳嗽不止食用含多氯联苯的米糠油米糠油生产中，多用氯联苯做载热体，因管理不善，毒物进入米糠油中多氯联苯近20年来的重大公害事件序号事 件时 间地 点危 害原 因1维索化学污染1967.7.10意大利北部多人中毒，居民搬迁，几年后婴儿畸形多农药厂爆炸，二恶英污染2阿摩柯卡的斯油轮泄油1978.3法国北部布列塔尼半岛藻类，湖间带动物，海鸟灭绝，工业生产，旅游业损失大油轮触礁，22万吨原油入海3三里岛河电站泄露1979.3.28美国宾夕法尼亚州周围50英里200百万人口极度不安，直接损失10多亿美元核电站反应堆严重失水4威尔士饮用水污染1985.1英国

14、威尔士200万居民饮水污染，44%的人员中毒化工公司将酚排入迪河5墨西哥气体爆炸1984.11.9墨西哥4200人伤,400人亡,300栋房毁,十万被疏散石油公司一油库爆炸6博帕尔农药泄露事件1984.12.2印度中央邦博帕尔市1408人死亡,2万人严重中毒,15万人接受治疗45吨7异氰酸甲脂泄露7切尔诺贝利核电站泄漏1986.4.26前苏联乌克兰31人亡,203人伤,13万人疏散直接损失30亿美元4号反应堆机房爆炸8莱茵河污染1986.11.1瑞士巴塞尔市事故段生物绝迹,100英里鱼类死亡,300英里不能引用化学公司仓库起火,30吨S.PHG巨毒物入河9莫农格希腊河污染1988.11.1美国

15、沿岸100万居民生活严重影响石油公司油库爆炸350万加仑原油入河10埃可森.瓦尔迪兹油轮漏油1989.3.24美国阿拉斯加海域严重污染漏油26.2万桶11二恶英污染1999.6欧洲,比利时肉类.奶类,及食品受到严重污染第四阶段：后工业时期（始于1984年英国科学家发现南极“臭氧空洞”至今），虽然人们已经认识到发展对环境的破坏会受到大自然的惩罚，开始重视环境问题。但是，随着新技术的发展又带来了新的环境问题。此外，许多发展中国家的崛起又在走发达国家的老路。他们在发展经济的同时又造成更多的环境污染，使环境问题出现的频率增加，强度更大、波及面更广。我国的主要环境污染事件 1988年1月，长沙化工厂酸库

16、闸门炸裂，800吨硫酸排入浏阳河中。 1993年8月，深圳市化学仓库爆炸，使2800吨有毒有害化学品危害环境。 1994年1月，广州市苯污染事件，致使空气中苯和甲苯严重超标。 1993年，青岛市某化工厂发生液氯泄漏事故，大量白色带有强烈刺激性味的氯气污染了空气。 1995年10月，安丘县某冷风库致冷用氨气泄漏，周围居民不堪忍受浓烈的恶臭与厂方发生激烈对峙。 1995年12月21日，济南某钢铁集团公司发生煤焦油气泄漏事故，含有苯、萘、酚等有毒有害化学物质外泄，引起周围居民呕吐、晕倒、小便失禁等症状。 1995年，柳州市郊无机化工厂自备供水系统发生氯化锌污染事故，致使86人急性中毒。 2001年3

17、月，浙江金华市饮用水受污染，80余人患菌痢，市防疫站站长、环保局长被就地免职。 2001年，宁夏中卫县载有七、八瓶液氯色罐的大型货车发生汇露事故，形成了一条宽约300m，长达2公里的污染带。 1997年10月，山西运城市天马造纸厂污水坑决口，污染了市北部城市供水系统，天马造纸厂厂长扬军武被判刑并罚款。 1991年-1995年，南海市乡镇企业共发生环境污染事故56次，其中废气污染27次，废水污染事故29次，造成直接经济损失77.94万元。1995年12月至1996年7月，长春市共发生4起水质污染事故，直接经济损失近1000万元，有2次造成菌痢的爆发。 1994-1997年，甘肃省农村生态环境污染

18、的经济损失总值为14.6亿。 1980-1996年，吉林省共了生饮用水污染事故42起，受影响人数127万余人。 安庆市高河纸厂对三牙寺湖水环境及湖区周边生态环境造成了重大污染。 1981-1989年，全国典型水污染事故达110起以上，其实际发生的事故远远大于此数字。124 全球环境问题 国际社会目前最关心的全球环境问题主要包括：全球气候变化、臭氧层破坏、酸雨或酸性降水、有害有毒废弃物的越境转移和扩散、生物多样性锐减、热带雨林减少、沙漠化、发展中国家人口问题及贫困问题等，以及由上述问题带来的能源、资源、饮水、住房、灾害等一系列问题。 全球环境问题：所谓全球环境问题，是指对全球产生直接影响的或具有

19、普遍性随后又发展成为对全球造成危害的环境问题，也就是引起全球范围内生态环境退化的问题。 这些问题包括：人口问题、城市化问题、淡水资源短缺问题、植被破坏问题、物种灭绝问题、海洋污染问题、危险废弃物越境转移问题、全球变暖问题、臭氧层破坏问题、酸雨问题等等。全球十大环境问题问题之一：全球气候变暖问题之二：臭氧层的耗损与破坏问题之三：生物多样性减少问题之四：酸雨蔓延问题之五：森林锐减问题之六：土地荒漠化问题之七：大气污染问题之八：水污染问题之九：海洋污染问题之十：危险性废物越境转移（一）全球气候变暖：由于人口的增加和人类生产活动的规模越来越大，向大气释放的二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、一氧化二氮

20、（N2O）、氯氟碳化合物（CFC）、四氯化碳（CCl4）、一氧化碳（CO）等温室气体不断增加，导致大气的组成发生变化，大气质量受到影响，气候有逐渐变暖的趋势。150年全球平均气温变化曲线空气中CO2含量的历史变化世界各国在二氧化碳排放权分配斗争：发展中国家提出的人均原则发达国家提出的效率原则 2010年我国CO2排放量将增加到1990年2.3倍，届时将成为世界第一排放大国，我国将面临日益增长的压力。中国在限制温室气体排放面临的挑战：1997年12月在日本京都召开的限制温室气体会议是一次取得重大成果的会议。设置了具有法律效益的减少排放目标和时间表。2008-2012年第一承诺期比1990年减少5

21、%，其中欧盟8%，美国7%，日本6%。如果附件中国家55%认可，他们的排放量占55%以上，京都会议文件才生效。许多发达国家认为，中国作为第二大CO2排放国，却没有被要求承诺减少CO2排放量，是以搭便车形式获得利益而不履行义务。京都会议闭幕后，中国被列为今后一系列谈判的主要对象。美国明确表示，让包括中国在内的重要发展中国家承担义务是美国最关心的主要问题。减少CO2等温室气体排放的主要措施：调整能源利用方式，通过提高能源使用效率、节能技术的开发与利用，控制能源消耗规模；开发利用新能源，特别是非化石能源的开发；加强森林植被的保护，扩大绿地面积，增强气候的调节作用 （二）臭氧层破坏臭氧层：臭氧层专指平

22、流层中一个臭氧相对丰富的大气层，大约在15-25km高度，臭氧浓度为2-10ppm。如果把大气层中臭氧都集中到地面（1个大气压），臭氧的厚度仅有3mm厚，总质量为30亿吨。为研究方便，采用柱浓度法，即把大气垂直气柱内臭氧浓度定义为300D.U（多布森单位）臭氧层的作用：平流层臭氧主要起太阳紫外辐射过滤器作用。 臭氧也是温室气体，对调节地球温度有一定作用，具有增加和降低地球温度双层作用。低空臭氧大部分是平流层输送结果，对人体和生物有一定害处。人为排放也是来源之一。臭氧层的破坏现象：地球臭氧层浓度一直随纬度和季节变化，各地分布不同，约从200D.U变化到450D.U，最大臭氧带在中纬度。大部分地区

23、臭氧层浓度春季最大，秋季最小。最大臭氧带靠近极地。1975-1985年在南极观察结果表明，10月份南极上空出现巨大空洞，总臭氧浓度减少30%，近15年研究表明，极地上空中心地带，95%臭氧受到破坏，目前情况还在恶化之中。北极和中纬度地区也出现类似情况。臭氧层破坏原因：研究证实人工合成的一些含氯和含溴的化合物（氟里昂和哈龙）是造成南极臭氧层空洞的根本原因。（三）生物多样性减少 有关学者估计，世界上每年至少有5万种生物物种灭绝，平均每天灭绝的物种达140个，估计到21世纪初，全世界野生生物的损失可达其总数的15%30%。（四）酸雨蔓延 酸雨是指大气降水中酸碱度（PH值）低于5.6的雨、雪或其他形式

24、的降水，这是大气污染的一种表现形式。 酸雨对人类环境的影响是多方面的：酸雨降落到河流、湖泊中，会妨碍水中鱼、虾的成长，以致鱼虾减少或绝迹；酸雨还导致土壤酸化，破坏土壤的营养，使土壤贫脊化，危害植物的生长，造成作物减产，危害森林的生长。此外，酸雨还腐蚀建筑材料。有关资料说明，近十几年来，酸雨地区的一些古迹特别是石刻、石雕或铜塑像的损坏超过以往百年以上，甚至千年以上。 世界目前已有三大酸雨区。我国华南酸雨区是唯一尚未治理的。（五）森林资源锐减在今天的地球上，我们的绿色屏障-森林正以平均每年4000平方公里的速度消失。森林的减少使其涵养水源的功能受到破坏，造成了物种的减少和水土流失，对二氧化碳的吸收

25、减少进而又加剧了温室效应。 （六）土壤流失和土地荒漠化全球陆地面积占60%，其中沙漠和沙漠化面积29%。全球每年有600万公顷的土地变成沙漠，经济损失每年423亿美元。全球共有干旱、半干旱土地50亿公顷，其中33亿遭到荒漠化威胁，致使每年有600万公顷的农田、900万公顷的牧区失去生产力。人类文明的摇篮底格里斯河、幼发拉底河流域，由沃土变成荒漠。中国的The Yellow River -黄河，水土流失亦十分严重。（七）大气污染大气污染的主要因子为悬浮颗粒物、一氧化碳、臭氧、二氧化碳、氮氧化物、铅等。大气污染导致每年有30-70万人因烟尘污染提前死亡，2500万的儿童患慢性喉炎，400-700万

26、的农村妇女儿童受害。（八）水污染严重、淡水资源严重不足水是我们日常最需要，也上接触最多的物质之一，是人类和一切生物赖以生存的物质基础，然而由于水资源短缺和水源污染，如今水也成了稀有物质。 （九）海洋污染人类活动使近海区的氮和磷增加50%-200%；过量营养物导致沿海藻类大量生长，出现水体富营养化现象；波罗的海、北海、黑海、东中国海等出现赤潮。海洋污染导致赤潮频繁发生，破坏了红树林、珊瑚礁、海草，使近海鱼虾锐减，渔业损失惨重。 （十）危险性废物越境转移危险性废物是指除放射性废物以外，具有化学活性或毒性、爆炸性、腐蚀性和其他对人类生存环境存在有害特性的废物。美国在资源保护与回收法中规定，所谓危险废

27、物是指一种固体废物和几种固体的混合物，因其数量和浓度较高，可能造成或导致人类死亡率上升，或引起严重的难以治愈疾病或致残的废物。 125 环境保护（1）环境保护的概念：环境保护是利用环境科学的理论和方法，协调人类与环境的关系，解决各种问题，保护和改善环境的一切人类活动的总称。采取行政的、法律的、经济的、科学技术的多方面的措施，合理地利用自然资源，防止环境污染和破坏，以求保持和发展生态平衡，扩大有用自然资源的再生产，保证人类社会的发展。 （2）人类环境保护史上的三个路标： 1972年斯德哥尔摩的人类环境会议 1992年里约热内卢的联合国环境与发展大会 2002年约翰内斯堡的可持续发展首脑会议 19

28、72年斯德哥尔摩人类环境会议主要成果体现在两个会以文件上：58个国家提出的会议非正式报告：我们只有一个地球会议通过的人类环境宣言宣言指出：为了在自然界里取得自由，人类必须利用知识在同自然合作的情况下建设一个较好的环境。为了这一代和将来的世世代代，保护和改善人类环境已经成为人类一个紧迫的目标。1972年会议后综合发展观的形成1983年联合国科教文组织委托法国学者写出新发展观一书。1987年联合国委托世界环境与发展委员会提出我们共同的未来。 自此，可持续发展战略思想产生了，成为世界环境保护的主要指导思想。1972年会议对中国环境保护的影响1973年第一次全国环境保护工作会议，解决社会主义中国有没有

29、环境污染问题。会议后国务院颁布关于保护和改善环境的若干规定。1979年，第一部环境保护法正式公布。 自此，中国开始了环境保护的事业。1992年世界环发大会里约环发大会是人类在认识和处理环境与发展问题方面的一次飞跃。通过5个会议文件：里约环境与发展宣言21世纪议程关于所有类型森林问题的不具法律约束的权威性原则声明气候变化框架公约生物多样性公约世界环发大会对中国的影响由传统发展模式开始主动向可持续发展方式转变；由单纯环境污染治理开始转向自然生态的恢复与建设由局部工业结构调整进入到对国民经济总体结构的战略性调整在对城市和工业污染加大治理力度基础上，开展对重点地区和重点流域的治理环境管理从传统的行政命

30、令+计划，转向依法行政和管理（曲格平）2002年可持续发展首脑会议主要目的是推动里约会议所倡导的全球伙伴关系和可持续发展战略的实施。产生两项最终成果：执行计划和政治宣言。主要成果是重申1992年环发大会的原则和进一步实施该原则需要的具体行动和措施。对消除贫困给与更大的关注。绿色变革之路的核心绿色变革之路的核心在于人类文化价值观念的转变和经济发展模式的改变。为此，人类需要积极探索和建立新的绿色文明和新的循环经济形态。主要体现在以下三个方面。一是物质生产方式的改变：要向生态系统回归，全面改造现有的物质生产体系，建立起循环经济形态。其目标不是传统的GDP的增长，而是基本需求满足基础上的生活质量的改善。二是伦理道