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环境科学概论环境科学概论 I In nt tr ro od du uc ct ti io on n t to o e en nv vi ir ro on nmme en nt ta al l s sc ci ie en nc ce e 主讲何都良主讲何都良 南京信息工程大学环境科学与工程系 2005 年 1 月 南京信息工程大学环境科学与工程系 2005 年 1 月 1 环境科学概论简介环境科学概论简介 环境科学是一门新兴的边缘科学，是针对当前世界面临的重大环境问题而发展 起来的。本课程以人类生态系统的基本原理为基础，着重阐述环境问题的发生， 发展；探讨人类活动对诸多环境要素的影响。特别是大气﹑水﹑土壤﹑生物等 环境要素的影响；以及污染物在环境中的迁移转化规律。因为是概论性的，故 本课程涉及的内容主要介绍环境科学中的基本概念、基础理论和研究方法。 参 考 书 目参 考 书 目 1、 环境学导论 （清华大学出版社,1987,何强等） 2、 环境学原理 （南京大学出版社,1997,窦贻俭） 3、 环境学导论 （高等教育出版社,1987,唐永銮）4、 环境科学基础教程 （中国环境科学出版社,1995, 关伯仁） 5、 环境科学技术导论 （科学出版社,1982,G.M.马斯 特斯） 6、 环境保护概论 （高等教育出版社,1982,刘天齐 等） 7、 环境保护基础 （清华大学出版社,2002 年,程发 良等） 8、 环境学 （中国环境科学出版社,2001 年,陈英 旭） 2 第一章第一章 环境与环境科学概述 本章主要教学内容 环境与环境科学概述 本章主要教学内容 一、环境概述 1、环境 2、环境的分类 3、环境要素与环境质量 4、环境的功能特性 二、环境科学 1、环境科学及其研究对象、内容和任务 2、环境科学的形成和发展 3、环境科学的分科 4、环境科学的研究方法 5、环境科学的未来 导导 言言 科学技术的飞速发展，一方面给人类带来了巨大的物质财富，另一方面也 带来了日益严峻的环境和资源问题。人们在分享科技革命成果的同时，也不得 不承受着环境公害的苦果。 地球的承受力是有限的，人类社会的发展必须与周围环境之间达到一定程 度的协调和平衡。因此，我们不能虚妄地去“征服”和“战胜”自然，而要精心地 加以保护，否则就会遭到自然界的无情报复。 据统计，每砍伐一平方米的林，每年就有 0.4 吨的泥沙流失。全世界每年 有 2500 万儿童因饮用受污染的水而生病致死。南极上空臭氧变薄的速度达到每 天损失 1，空洞的范围有如欧洲一样大小。据美国环保署的有关研究，大气圈 中臭氧含量每减少 1，皮肤癌患者增加 10 万人，患白内障和内障和呼吸道疾 病的人也将增多。据调查，我国有 7 亿人饮用大肠杆菌超标水，1.64 亿人饮用 有机污染严重的水，3500 万人饮用硝酸盐超标水。 “一切处于异乎寻常的寂静中。小鸟哪里去了房屋后花园里的饲料盆始终 空着。尚能瞥见的少量鸟儿也己濒临死亡它们浑身直抖，不能再飞。那是个 听不见声音的春天。从前，在晨曦中回荡着百灵、鸽子、松鸦和无数其他小鸟 的合唱声，现在却已销声匿迹” 这是美国海洋生物学家 R . 卡尔森卡尔森在 1962 年出版的一本著作寂静的春 天中预言的一个情景。 第一章第一章 环境与环境科学概述环境与环境科学概述 1、什么是环境、什么是环境 国际环境教育界提出了新颖而科学的“环境定义”，主要有两要点 1）人以外的一切就是环境； 2）每个人都是他人环境的组成部分 中华人民共和国环境保护法明确指出，中华人民共和国环境保护法明确指出，“本法所称的环境是指大气、水、 土地、矿藏、森林、草原、野生动物、野生植物、水生生物、名胜古迹、风景 旅游区、温泉、疗养区、自然保护区、生活居住区等。环境科学中的环境是指 围绕着人群的空间，以及直接、间接影响人类生存和发展的各种天然的和经人 工改造过的自然因素的总体 （ 本法所称的环境是指大气、水、 土地、矿藏、森林、草原、野生动物、野生植物、水生生物、名胜古迹、风景 旅游区、温泉、疗养区、自然保护区、生活居住区等。环境科学中的环境是指 围绕着人群的空间，以及直接、间接影响人类生存和发展的各种天然的和经人 工改造过的自然因素的总体 （1） 、环境要素） 、环境要素 环境要素又称环境基质，是指构成人类环境整体的、各个独立的、性质不 同而又相互联系的基本物质成分。 包括自然环境要素自然环境要素和人工环境要素 环境要素的属性 人工环境要素 环境要素的属性 ⓐ、最差（小）限制律环境的质量不是由环境各要素的平均状态决定，而 是取决于环境要素中处于最低状态的那个要素。 ⓑ 、等值性各环境要素无论规模或数量有何不同，对环境的质量的限制作 用无质的区别，即任何环境要素对于环境质量的限制，只有当它们处于最低状 态时，才具有等同性。 ⓒ 、整体大于各个体之和处环境质量不等于组成该环境的各要素性质之 和，而是在量变（各个环境要素个体效应）基础上的质变。 ⓓ 、出现先后、互相联系、互相依赖各要素在地球演化过程中出现有先后， 但又是互相联系、互相依赖的，某些要素的出现同时又孕育着其他要素。 如岩石圈的形成为大气圈的出现提供了条件，岩石圈和大气圈的存在，又 为水的产生提供了条件，岩石圈、大气圈和水圈又孕育生物圈。 环境科学环境科学可定义定义为是一门研究人类社会发展活动与环境（结构和状态）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、持续发展的途径与方 法的科学。 是一门研究人类社会发展活动与环境（结构和状态）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、持续发展的途径与方 法的科学。 2、环境的分类、环境的分类 1按按环境功能分为生活环境和生态环境分为生活环境和生态环境 2按按环境范围的大小分为居室环境、街区环境、城市环境、区域环境（如流 域环境、行政区环境等） 、全球环境等。 分为居室环境、街区环境、城市环境、区域环境（如流 域环境、行政区环境等） 、全球环境等。 3按按环境要素的不同可分为大气环境、水环境（包括海洋环境，湖泊环境） 、 土壤环境、生物环境（如森林环境、草原环境） 、地质环境等。 可分为大气环境、水环境（包括海洋环境，湖泊环境） 、 土壤环境、生物环境（如森林环境、草原环境） 、地质环境等。 4按按环境要素的属性可分为自然环境和人工环境两类。可分为自然环境和人工环境两类。 环境科学的研究对象是“人类和环境”这对矛盾之间的关系， 环境科学研究的主要内容有四方面 ， 环境科学研究的主要内容有四方面 （1）人类社会经济行为引起的环境污染和生态破坏； （2）环境系统在人类活动影响下的变化规律； （3）当前环境（结构与状态）恶化的程度及其与人类社会经济活动的关系； （4）寻求人类社会经济与环境协调持续发展的途径和方法，以争取人类社 会和自然界的和谐。 环境科学的主要任务有 1）探索全球范围内环境演化的规律。 （ ）探索全球范围内环境演化的规律。 （2）揭示人类活动同自然生态之间的关系。 （ ）揭示人类活动同自然生态之间的关系。 （3）探索环境变化对人类生存的影响。 （ ）探索环境变化对人类生存的影响。 （4）研究区域环境污染综合防治的技术措施和管理措施。 环境生物学 ）研究区域环境污染综合防治的技术措施和管理措施。 环境生物学研究生物与受人类干预的环境之间的相互作用的机理和规律。 环境伦理学环境伦理学从伦理和哲学的角度研究人类与环境的关系，是人类对待环境的 思维和行为的准绳。 第二章第二章 环境问题与环境保护环境问题与环境保护 1、什么是环境问题环境问题由自然因素或人为因素引起生态平衡破坏，以致直接或间接 影响人类生存和发展的各种情况称之为环境问题 3 第一节、环境概述第一节、环境概述 1、什么是环境、什么是环境 人们在一般意义上使用“环境”这一词汇时，往往是相对于某项中心事物 而言的，总是作为某项中心事物的对立面而存在。即围绕某个中心事物的外部 空间、条件和状态，便构成某一中心事物的“环境” 。我们在研究某一具体“环 境”概念时，必须先弄清它的中心事物是什么，是指的哪一中心事物的“环境” 这样才能把握某一特指的“环境” 。环境总是相对于中心事物而言，它因中心事 物的不同而不同，随中心事物的改变而改变。中心事物与环境是既互相对立， 又相互依存、相互制约、相互作用和相互转化的，它们之间是对立统一的相互 关系。 环境科学环境科学中的环境环境是以人为中心的。 定义环境科学中的环境是指围绕着人群的空间，以及直接、间接影响人 类生存和发展的各种天然的和经人工改造过的自然因素的总体 环境科学中的环境是指围绕着人群的空间，以及直接、间接影响人 类生存和发展的各种天然的和经人工改造过的自然因素的总体。 针对环境运动对“环境”一词大多定义在自然保护领域而使公众难于参与的 现象，近年来，国际环境教育界提出了新颖而科学的“环境定义”，主要有两要 点 1）人以外的一切就是环境； 2）每个人都是他人环境的组成部分。 这一定义有利于公众理解环境问题与自己的关系，从而激发人们去为保护 环境而脚踏实地做一些力所能及的事情。 中华人民共和国环境保护法明确指出，中华人民共和国环境保护法明确指出，“本法所称的环境是指大气、水、 土地、矿藏、森林、草原、野生动物、野生植物、水生生物、名胜古迹、风景 旅游区、温泉、疗养区、自然保护区、生活居住区等。 本法所称的环境是指大气、水、 土地、矿藏、森林、草原、野生动物、野生植物、水生生物、名胜古迹、风景 旅游区、温泉、疗养区、自然保护区、生活居住区等。”这里所指的环境是作用 于人类这一客体的所有外界事物，是人类的生存环境。 2、环境的分类、环境的分类 环境作为一个十分复杂的系统，可按不同的原则进行分类。 1按环境功能环境功能分为生活环境和生态环境 生活环境是指与人类生活密切相关的各种天然的和经人工改造过的自然因 素如房屋周围的空气、河流、水塘、花草、树木、城镇、乡村等。 生态环境是指影响生态系统发展的各种生态因素即环境条件包括气候条件 （如光、热、降水等） ，土壤条件（如土壤的酸碱度、营养元素、水分等）生物 条件（如地面和土壤中的动植物和微生物等） ，地理条件（如地势高低，地形起 伏）和人为条件（如开垦、栽培、采伐等情况）的综合体。可见生态环境中也 包括天然的自然因素和经过人工改造过的自然因素。 生活环境与生态环境之间的关系非常密切，他们共同组成了人类的环境， 我国宪法中是这样分类的， 宪法第 26条规定国家保护和改善生活环境和 生态环境，防治污染和其它公害。 2按环境范围的大小环境范围的大小分为居室环境、街区环境、城市环境、区域环境（如 流域环境、行政区环境等） 、全球环境等。 3按环境要素的不同环境要素的不同可分为大气环境、水环境（包括海洋环境，湖泊环 境） 、土壤环境、生物环境（如森林环境、草原环境） 、地质环境等。 4按环境要素的属性环境要素的属性可分为自然环境和人工环境两类。 4 自然环境是指环绕着人类的空间中对人类的生存和发展产生直接影响的一 切自然物所构成的整体，即阳光、温度、气候、地磁、空气、水、岩石、土壤、 动植物、微生物等自然因素的总和。也称天然环境，是在人类出现之前就已存 在的，是人类目前赖以生存、生活和生产所必须的自然条件和自然资源的总称。 人工环境亦称人为环境，是人类为了提高物质文化生活水平，在自然环境 的基础上进行加工改造而形成的环境。如城市环境、农村环境、工业环境等。 环境科学中最常用的是这种分类方法，即把环境分为自然环境和人工环境。 自然环境自然环境指一切可以直接或间接影响到人类生活、生产的自然界中的物 质、能量和自然现象的总体。 自 然 环 境 的 组 成 自 然 环 境 的 组 成 自然环境需要人类珍惜的资源自然环境需要人类珍惜的资源 1 三大生命要素空气、水和土壤； 2 自然资源矿产、森林、淡水、土地、生物物种、化石燃料（石油、煤炭天 然气） ； 3 两类生态系统陆地生态系统（如森林、草原、荒野、灌丛等）与水生生态 系统（如湿地、湖泊、河流、海洋等） ； 4 多样景观资源如山势、水流、本土动植物种类、自然与文化历史遗迹等。 人工环境指人类活动形成的环境要素，包括由人工形成的 物质、能量和精神 产品，以及人类活动中形成的人与人之间的关系等。 5 人 工 环 境 的 组 成 人 工 环 境 的 组 成 3、环境要素与环境质量 （ 、环境要素与环境质量 （1） 、环境要素） 、环境要素 环境要素又称环境基质，是指构成人类环境整体的、各个独立的、性质不 同而又相互联系的基本物质成分。 包括自然环境要素自然环境要素和人工环境要素人工环境要素。自然环境要素通常是指水、大气、 生物、阳光、岩石、土壤等； 人工环境要素包括综合生产力、技术进步、人工产品和能量、政治体制、 社会行为、宗教信仰等。 环境与环境要素之间的关系环境与环境要素之间的关系环境要素组成环境结构单元，环境结构单元又组 成环境整体或环境系统。 例如由水组成水体，全部水体总称水圈；由大气组成大气层，整个大气层总 称大气圈；由生物体组成生物群落，全部生物群落构成生物圈。 环境要素的属性环境要素的属性 ⓐ、最差（小）限制律环境的质量不是由环境各要素的平均状态决定，而 是取决于环境要素中处于最低状态的那个要素。 ⓑ 、等值性各环境要素无论规模或数量有何不同，对环境的质量的限制作 用无质的区别，即任何环境要素对于环境质量的限制，只有当它们处于最低状 态时，才具有等同性。 ⓒ 、整体大于各个体之和处环境质量不等于组成该环境的各要素性质之 和，而是在量变（各个环境要素个体效应）基础上的质变。 ⓓ 、出现先后、互相联系、互相依赖各要素在地球演化过程中出现有先后， 但又是互相联系、互相依赖的，某些要素的出现同时又孕育着其他要素。 如岩石圈的形成为大气圈的出现提供了条件，岩石圈和大气圈的存在，又 为水的产生提供了条件，岩石圈、大气圈和水圈又孕育生物圈。 （（2） 、环境质量） 、环境质量 环境质量一般是指一个具体的环境内，环境的总体或环境的某些要素， 对人群的生存和繁衍以及经济发展的适宜程度，是反映人群的具体要求而形成 的对环境评定的一种概念。 环境质量主要包括大气环境质量、水环境质量、土壤环境质量、城市环 境质量以及生产环境质量和文化环境质量等。 常用来表示环境污染的程度。 4、环境的功能特性、环境的功能特性 6 1） 、整体性和区域性） 、整体性和区域性整体性是指各要素构成的环境是一个完整的系统，区域性 是指不同区域的环境有不同的整体特性。整体性和区域性是同一环境特性在两 个侧面上的表现。 环境的整体性指的是环境的各个组成部分或要素构成了一个完整的系统， 故又称系统性，就是说，在不同的空间中，大气、水体、土壤、植物乃至人工 生态系统等环境的组成部分之间有着确定的数量、空间位置的排布与相互间的 作用关系，也就是说，环境的各组成部分之间以特定的方式联系在一起，形成 了特定的结构。通过稳定的物质、能量流动网络以及彼此关联的变化规律，该 结构在不同的时刻呈现出不同的状态。 整体性是环境的最基本特性，整体虽由部分组成，但整体的功能却不是各 组成部分的功能之和，而是由各部分之间通过一定的联系方式所形成的结构以 及所呈现出的状态决定的，比如，一般来说，气、水、土、生物和阳光是构成 环境的五个主要部分，作为独立的环境要素，它们对人类社会的生存发展各有 自己独特的作用，这些作用功能不会因时空的不同而不同，但是，由这五部分 所构成的某个具体环境的特性，则会因这五部分间的结构方式，组织程度，物 质能量流动的规模与途径的不同而不同，比如城市环境和农村环境，水网地 区的环境与干旱地区的环境，海滨地区的环境和内陆地区的环境等，就分别有 不同的整体特性与功能。 环境的区域性指的是环境（整体）特性的区域差异，具体说来就是不同 （面积大小的不同、地理位置的不同）区域的环境有不同的整体特性，因此， 它与环境的整体性是同一环境特性在两个不同侧面上的表现。 环境的整体性与区域性使人类在不同的环境中采用了不同的生存方式和发 展模式，并进而形成了不同的文化。 2） 、变动性和稳定性） 、变动性和稳定性 环境的变动性是指在自然和人类社会行为的共同作用下，环境的内部结构 和外在状态始终处于不断变化之中，这一点是不难理解和被接受的，目前的地 球环境与原始地球环境有很大差别，事实上，人类社会的发展史就是人类与自 然界不断相互作用的历史，也就是环境的结构和状态不断变化的历史。 与变动性相对应的是环境的稳定性，所谓稳定性是指环境具有一定的自我 调节能力的特性，即在人类社会行为作用下，环境结构与环境状态所发生的变 化不超过一定的限度时，环境可以借助于自身的调解能力使这些变化逐渐消失， 结构和状态得以恢复。 变动性与稳定性是共生的，变动是绝对的，稳定是相对的。前述的“限度” 是决定能否稳定的条件，环境的这一特征表明人类社会的行为会影响环境的 变化，因此人类社会必须自觉地调控自己的行为，使之与环境自身的变化规律 相适应，相协调，以求得环境向着更有利于人类社会生存和发展的方向变化。 3） 、资源性和价值性） 、资源性和价值性环境的资源性表现在物质性与非物质性两方面，其物质性 （如空气、水、动植物、森林、草原、矿产资源等）是人类生存发展不可缺少 的物质基础和能量基础；但是除物质性部分以外，环境资源还包括非物质性的 部分，如，环境容量、环境状态等。 环境状态是一种资源，不同的环境状态，对人类社会的生存发展将会提供不同的条件。 这里所说的不同，既有所处方位上的不同，也有范围大小上的不同，同样是滨海地区，有 的环境状况有利于发展港口码头，有的则有利于发展滩涂养殖；同样是内陆地区，有的环 境状况有利于发展旅游，有的则有利于发展重工业，有的环境状况有利于发展城市，有的 7 则有利于发展疗养地等。总之，环境状态将影响人类生存方式和发展方向的选择，并对人 类社会发展提供不同的条件，因此，它是一种资源，这就是环境的资源性。因而，环境状 态就是一种非物质性资源。 人类之所以如此重视环境，其根本原因在于人类越来越深刻地认识到环境 是人类须臾不可离开的依托，甚至可以说，没有环境就没有人类的生存，更谈 不上人类社会的发展，即环境和人类社会生存和发展之间客观地存在着一种特 定的关系，从该意义上说，环境具有不可估量的价值。 环境的价值性源于环境的资源性，是由其生态价值和存在价值组成的。 8 第二节、环境科学第二节、环境科学 1、环境科学及其研究的对象、内容和任务、环境科学及其研究的对象、内容和任务 在人类和自然环境长期的发展过程中，随着社会生产力的发展，生产方 式的演变和工艺技术的提高，人类面临的环境问题越来越严重，人类与环境 之间的矛盾越来越显著，使得人们对自然现象和规律的认识日益深化，环境 科学正是在这样一个发展过程中，在人们急待解决环境问题的社会需要下， 迅速发展起来的，从零星的而不系统的环境保护和研究工作汇集成一门独立 的，内容丰富的，领域广泛的新兴学科，也是一门介于自然科学、社会科学 和技术科学之间的边缘学科，环境科学形成的历史虽然很短，只有几十年， 但随着环境保护实际工作的迅速扩展和环境科学理论的深入，其概念和内涵 日益丰富和完善。 目前，环境科学环境科学可定义定义为是一门研究人类社会发展活动与环境（结构和状 态）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 的途径与方法的科学。 是一门研究人类社会发展活动与环境（结构和状 态）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 的途径与方法的科学。 环境科学的研究对象是“人类和环境”这对矛盾之间的关系环境科学的研究对象是“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，保护、发展和建设环境，从而使环境永远为人 类社会持续、协调、稳定的发展提供良好的支持和保证。 人生活于环境之中，人类的一切活动无不受环境的影响，因此，环境问 题涉及到各行各业，关系到人人的生活、工作和健康。这也决定了环境科学 的内容是丰富多彩的，涉及自然科学，社会科学，工程技术的诸多领域。 “人 类与环境”这一矛盾在更广泛的范围内，以它的特殊性把环境科学与其他科 学区分开来，又以富于其中的普遍性而把环境科学同相邻科学联系起来，使 环境科学成为一门独立而非孤立的科学。 环境科学研究的主要内容有四方面环境科学研究的主要内容有四方面 （1）人类社会经济行为引起的环境污染和生态破坏； （2）环境系统在人类活动影响下的变化规律； （3）当前环境（结构与状态）恶化的程度及其与人类社会经济活动的关系； （4）寻求人类社会经济与环境协调持续发展的途径和方法，以争取人类社 会和自然界的和谐。 从环境科学的研究对象和研究内容来看，它有两个明显的特点 A.整体性人类环境是一个整体，环境中的各种因素相互依存，相互影 响，因此，环境遭到污染和破坏，常常不是一个因素，而是多种因素发生变 化且互相影响的综合结果。所以，对环境整体进行研究是环境科学的主要特 点，二十世纪五十年代，环境污染问题出现以后，一般认为是个技术问题， 以为分别采取大气，水质污染的治理措施就可以解决，但收效并不大，例如， 我国为解决城市大气污染，曾采取改造锅炉的办法，花了很多资金，虽然取 得了一定的效果，节约了煤炭，减少了烟尘排放，但城市大气污染的状况并 没有得到有效控制，七十年代后期已注意到这一问题必须同城市区域供热、 锅炉改造、居住区布局、植树造林等统一研究解决。目前，从世界各国来看， 环境问题的整体研究，除了综合分析环境各要素及它们的运动变化，相互联 系外，还应侧重于人类活动与环境相互作用，开展人口、资源、环境与发展 之间的整体研究。 B.综合性环境是一个有机的整体，涉及的面非常广泛，几乎关系到每 一个自然因素和众多的社会因素，因此，解决某一环境问题，都必须组织多 学科的综合研究。环境科学研究领域已从六十年代侧重于自然科学和工程技 9 术，跨越到社会学、经济学、法学等多门社会科学，环境问题的研究，基本 上可以分为两大类。一类是研究社会经济活动排放的污染物进入环境的危害 及其对人体健康的影响。这就须要各有关部门协同采取措施，才能控制污染。 另一类是研究社会经济对环境资源的开发引起的水土流失、土壤沙化、森林 减少、野生动植物灭绝等一系列自然破坏和生态失调现象，这同样也是一项 综合性很强的工作，这既与自然科学、工程技术科学有关，又于社会学、经 济学等社会科学密切相关，所以环境科学是一门综合性很强的科学。可见， 环境科学是以解决环境问题为开端，以研究环境建设、寻求社会、经济与环 境协调发展途径为中心，以争取人类社会与自然界的和谐为目标的一门科 学，环境科学的研究内容决定了它是一门融自然科学、社会科学和技术科学 于一体的应用性很强的新科学。 环境科学的主要任务有环境科学的主要任务有 （1）探索全球范围内环境演化的规律。众所周知，环境总是不断演化， 环境变异也随时随地产生。这样，为了使人类在改造自然中，使环境向有利 于人类的方向发展，避免向不利于人类的方向发展，就必须了解环境变化过 程，包括环境的基本特性、环境结构的形式和演化机理等。 （2）揭示人类活动同自然生态之间的关系。环境为人类提供生存和发 展的物质条件。这样，人类在生产和消费过程中，不断地依赖环境和影响环 境。人类生产和消费系统中物质和能量的迁移、转化过程虽然十分复杂，但 必须使物质和能量的输入同输出之间保持相对平衡。即一要使排入环境的 废弃物不超过环境自净能力，以免造成环境污染、损害环境质量。二要使从 环境中获取的资源要有一定限度，保障它们能永续利用。以求得人类和环境 的协调发展。 （3）探索环境变化对人类生存的影响。环境变化是由物理的、化学的、 生物的和社会的因素以及它们的相互作用所引起的。因此，必须研究污染物 在环境中的物理变化过程、化学变化过程，在生态系统中迁移转化的机理， 以及进入人体后发生的各种作用。同时，必须研究环境退化同物质循环之间 的关系。这些研究可为保护人类生存环境、制定各项环境标准、控制污染物 的排出量提供依据。 （4）研究区域环境污染综合防治的技术措施和管理措施。引起环境问 题的因素很多，实践证明需要综合运用多种工程技术措施和管理手段，从区 域环境的整体出发，调节并控制人类和环境之间的相互关系。 2、环境科学的形成和发展、环境科学的形成和发展 随着生产能力的提高，社会组织程度的增强，文明的进步，人类与环境逐 渐分离，并反过来对环境施加作用，使自然环境发生变化，一方面为人类提供 更好的生存发展的物质条件，另一方面又给人类带来日益严重的环境污染和环 境破坏问题。因此，环境科学是在环境问题日益严重中产生和发展起来的一门 综合性学科，其形成和发展大体可分为两阶段 一是有关学科分别探索阶段一是有关学科分别探索阶段 古代人类在生产中和同自然斗争中，逐渐积累了防治污染，保护自然的技 术和知识，但并未系统化、理论化（主要是经验的积累）如中国大约在公元前 5000 年，在烧制陶瓷的柴窑中，已知热烟上升的道理而用烟囱排烟，在公元前 2000 多年就知用陶土管修建地下排水管道。 19 世纪中期以后，随着世界经济社会的发展，环境问题已开始受到社会的 重视，地学、生物学、物理学、医学和一些工程技术等学科的学者分别从本学 科的角度开始对环境问题进行探索和研究，如德国植物学家 C.N.弗拉斯在 1847 10 年出版的各个时代的气候和植物界一书中，从全球观点出发论述人类活动 对地理环境的影响，特别是对森林、水、土壤和野生动植物的影响，并呼吁开 展对它们的保护运动。英国生物学家达尔文在 1859年出版的物种的起源一 书中，以无可辩驳的材料论证了生物是进化而来的，生物的进化同环境的变化 有很大关系，生物只有适应环境才能生存。 公共卫生学从 20年代以来逐渐由注意传染病进而注意环境污染对人群健康 的危害。1915年日本学者极胜三郎用实验证明煤焦油可诱发皮肤癌，从此，环 境因素的致癌作用成为引人注目的研究课题。 在工程技术方面，1850年人们开始用化学消毒法杀灭饮水中的病菌，防止 以水为媒介的传染病流行。1897年英国建立了污水处理厂，在硝烟除尘方面， 20 世纪开始采用布袋除尘器和旋风除尘器。 由于这些基础科学和应用科学的进展，为解决环境问题提供了原理和方法。 第二阶段，是环境科学出现阶段第二阶段，是环境科学出现阶段 是从 20世纪 50年代环境问题成为全球性重大问题后开始的，20 世纪 50 年代60 年代， 全球性的环境污染与破坏， 引起人类极大的震动和全面反省， 1962 年，美国海洋生物学家 R .卡尔森出版了寂静的春天一书，通俗地说明了 杀虫剂污染造成严重的生态危害，是人类全面反省的信号，也是近代环境科学 开始产生并发展的标志。当时，许多科学家，包括生物学家、化学家、物理学 家、地理学家、医学家、工程学家和社会学家等对环境问题共同进行调查和研 究，通过这些研究，逐渐出现了一些新的分支学科，如环境生物学、环境化 学、环境地学、环境物理学、环境医学、环境工程学、环境经济学、环境法学、 环境管理学等，在这些分支学科的基础上孕育产生了环境科学。最早提出“环 境科学” 这一名词的是美国学者， 当时指的是研究宇宙飞船中人工环境问题。 1968 年国际科学联合会理事会设立了环境问题科学委员会。70 年代出现了以环境科 学为书名的综合性专门著作。1972 年英国经济学家 B．沃德和美国微生物学家 R．杜博斯受联合国人类环境会议秘书长的委托，主编出版了只有一个地球 一书，主编者试图不仅从整个地球的前途出发，而且也从社会、经济和政治的 角度来探讨环境问题，要求人类明智的管理地球。这可被认为环境科学的一部 绪论性质的著作。不过这个时期有关环境问题的著作，大部分是研究污染或公 害问题，到 70年代下半期，人们逐渐认识到环境问题还应包括自然保护和生态 平衡，以及维持人类生存发展的自然资源。随着人们对环境和环境问题的研究 和探讨，以及利用和控制技术的发展，环境科学迅速发展起来。许多学者认为， 环境科学的出现，是 60年来以来自然科学迅猛发展的一个重要标志。这表现在 以下两个方面 ①推动了自然科学和社会科学各个学科的发展。如自然科学是研究自然现 象及其变化规律的。各种自然现象的变化，除了自然界本身的因素外，人类活 动对自然界的影响越来越大，自然界对人类的反作用也日益显示出来。环境问 题的出现，使自然科学的许多学科把人类活动产生的影响作为一个重要研究内 容，从而给这些学科开拓出新的研究领域，推动了它们的发展，同时也促进了 学科之间的相互渗透。 ②推动了科学整体化研究。环境是一个完整的有机的系统，是一个整体。 过去，各门自然科学都是从本学科的角度探讨自然环境中各种现象。但是，环 境中的各种变化都不是孤立的，而是多种因素的综合变化。比如臭氧层的破坏， 大气中二氧化碳含量增高及其影响，土壤中含氮量的不足等，这些问题表面上 11 看来原因各异，但却都是互相联系的。因为全球性的碳、氧、氮、硫等物质的 生物化学循环之间有许多联系。人类的活动，诸如人口增长、资源开发、经济 结构等都会对环境发生影响。因此，在研究和解决环境问题时，必须全面考虑， 实行跨部门、跨学科的合作。环境科学就是在科学整体化过程中，充分运用各 种学科知识，对人类活动引起的环境变化、对人类的影响，以及控制途径进行 系统的综合研究。 全新的环境科学研究眼光全新的环境科学研究眼光 把地球作为一个有生命的整体来进行研究，是近年来环境科学发展的重要 飞越。这种新的思考、观察和研究角度，帮助人们从“头疼医头，脚痛治脚“的 局部治污思维方式升华到发展出了一种顾及整体的眼光，尤其是帮助人们开始 认识到，要利用自然环境自身的恢复力、顺从自然界的循环规则来解决污染和 资源破坏问题。有学者预言这一重要的认识飞越将帮助人类在 21 世纪走出困 境，开始一次全新的工业革命，让人与地球生命系统的和谐关系成为 21 世纪的 主宰。 3、环境科学的分科、环境科学的分科 环境科学经过短短几十年的发展，环境科学的概念与内涵日益丰富和完善， 到现阶段，环境科学是主要研究环境结构与状态的运动变化规律及其与人类社 会活动之间的关系，研究人类社会与环境之间协同演化、持续发展的规律和具 体途径的科学。 环境科学的形成与发展过程与传统的自然科学、社会科学、技术科学都有 着十分密切的联系。主要涉及到的自然科学和社会科学领域见下表 自然科学社会科学 生物学哲 学 化 学经济学 物理学道德学 地球科学政治学 农 学社会学 医 学公共关系学 工程学法 学 环境科学是一门综合性的新兴学科，已逐步形各种学科交叉渗透的庞大的 学科体系。环境科学目前正处于蓬勃发展的阶段，对环境科学的分科体系还没 有成熟一致的看法。不同的学者从不同的角度提出了各种不同的分科方法。现 介绍其中较多采纳的两种分科体系。 w w w . b z f x w . c o m 12 选自选自 何强何强 环境学导论选自环境学导论选自 陈英旭陈英旭 环境学环境学 环境学环境学这是环境科学的核心，着重于对环境科学基本理论与方法论的研究。 环境物理学环境物理学研究物理环境和人类之间的相互作用。主要研究声、光、热、电 磁场和射线对人类的影响，以及消除其不良影响的技术途径与措施。环境化学 运用化学的理论和方法，研究大气、水、土壤环境中潜在有害有毒化学物质的 鉴定和含量测定、污染物存在状态、迁移转化规律、生态效应以及减少或消除 其产生的科学。 环境工程学环境工程学运用工程技术的原理和方法，防治环境污染，合理利用自然资源， 保护和改善环境质量。 环境医学环境医学研究环境与人群健康的关系，特别是研究环境污染对人群健康的有 害影响及其预防措施。内容有探索污染物在人体内的动态和作用机理，查明环 境致病条件，阐明污染物对健康损害的早期危害和远期效应，以便为制定环境 卫生标准和预防措施提供科学依据。 环境管理学环境管理学研究采用行政的、法律的、经济的、教育的和科学技术的各种手 段调整社会经济发展同环境保护之间的关系，处理国民经济各部门、各社会集 体和个人有关环境问题的相互关系，通过全面规划和合理利用自然资源，达到 保护环境和促进经济发展的目的。 环境经济学环境经济学运用经济科学和环境科学的原理及方法，分析经济发展和环境保 护的矛盾，以及经济再生产、人口再生产和自然再生产三者之间的关系，选择 经济、合理的物质交换方式，以使最小的劳动消耗为人类创造清洁、舒适、幽 雅的生活和工作环境。 环境生物学环境生物学研究生物与受人类干预的环境之间的相互作用的机理和规律。 环境生态学环境生态学研究人为干扰下，生态系统内的变化机理、规律和对人类的反效 应，寻找受损生态系统恢复、重建和保护对策的科学。将运用生态学理论，阐 明人与环境之间的相互作用及解决环境问题的生态途径。 环境工效学环境工效学研究环境因素与工作效率的关系。 环境地质学环境地质学以人地系统为对象，研究它的发生和发展，组成和结构，调节 和控制，改造和利用。 环境伦理学环境伦理学从伦理和哲学的角度研究人类与环境的关系，是人类对待环境的 思维和行为的准绳。 环境心理学环境心理学研究从心理学角度保持符合人们心愿的环境的一门学科。 w w w . b z f x w . c o m 13 环境美学环境美学研究审美立体、环境意识、环境道德以及技术美的设计，从而达到 美感、审美享受的要求，使社会物质不断发展。 总之，环境是一个有机的整体，环境污染又是极其复杂的、涉及面相当广 泛的问题。因此，在环境科学发展过程中，环境科学的各个分支学科虽然各有 特点，但又互相渗透、互相依存，它们是环境科学这个整体的不可分割的组成 部分。 4、环境科学的研究方法、环境科学的研究方法 1） 、生态学的方法） 、生态学的方法 生态学方法中比较常用的是生态模拟。生态学研究是在野外调查和实验获 得有关数据和资料的基础上，通过建立模型对问题进行概括，为研究工作提供 了极为有用的手段，可以进行许多不同的模拟实验。 模拟实验是现代环境科学研究的一种强有力的手段，实际实验往往需要较 长的时间与较多的实验经费，特别是在污染生态学的研究中，许多实际试验会 带来严重的后果，如污染的发生，流行病的传播，虫害的爆发等，因此进行实 际实验是不可能的，也是不允许的。 例如罗马俱乐部根据几十年来人类活动引起的全球性影响，其中包括工农业的发展、 人口的增长、营养的分配、环境的污染、资源的利用等，应用大量的状态变量的参数，建 立了“世界模型”，并用电子计算机进行模拟，预测人类未来的环境状况。 2） 、系统论的方法） 、系统论的方法 系统论可以在对一个系统的信息并未彻底弄清的情况下研究这个系统，并 预测该系统在某些参数变化时所进行的变化。它是用数学的概念与方法，概括 事物结构的整体，舍弃其特定的性质与用途，深入研究其结构和因果关系上的 共性，得到具有普遍意义的结果。其核心问题是可预测性、可观察性、可控制 性、稳定性和最佳方案设计等。 （系统工程学） 3） 、模型法） 、模型法 用模型法模拟实际环境状态，是研究环境科学的方法之一。通过建立模型 能够把复杂的环境系统中各因素之间数量关系和动态机理较为清晰的表现出 来，使人们能把握环境问题的主要方面和内在规律。 （数学建模） 5、环境科学的未来、环境科学的未来 随着人类在控制环境污染方面所取得的进展，环境科学这一新兴学科也日 趋成熟，并形成自己的基础理论和研究方法。它将从分门别类研究环境和环境 问逐步发展到从整体上进