環(huán)境概論.ppt

環(huán)境生態(tài)學 目標 掌握生態(tài)學的基本知識 包括生態(tài)過程的基本規(guī)律 自然界生命系統(tǒng)與其支持系統(tǒng)間的相互關(guān)系 人類社會的發(fā)展及生產(chǎn)活動對生物圈各類生態(tài)系統(tǒng)所產(chǎn)生的影響 以及人類為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展而對生態(tài)系統(tǒng)的保育 對受損生態(tài)系統(tǒng)的修復和所開展的生態(tài)建設(shè)等知識 基本要求 掌握生態(tài)學的基本知識 包括生態(tài)過程的基本規(guī)律 自然界生命系統(tǒng)與其支持系統(tǒng)間的相互關(guān)系 理解環(huán)境污染 生態(tài)破壞與生物的生態(tài)關(guān)系及對其進行修復與重建的理論和方法 結(jié)合環(huán)境藝術(shù)專業(yè)掌握景觀生態(tài)學的研究內(nèi)容和景觀生態(tài)學的應(yīng)用及其可持續(xù)發(fā)展理論與實踐 授課方式 講授 討論 調(diào)研 主要參考書目 1 曲向榮著 環(huán)境生態(tài)學 清華大學出版社 2012 2 李洪遠著 環(huán)境生態(tài)學 化學工業(yè)出版社 2011 3 盛連喜著 環(huán)境生態(tài)學導論 高等教育出版社 2009 4 宇振榮著 景觀生態(tài)學 宇振榮著 化學工業(yè)出版社 2008 5 尚玉昌著 生態(tài)學概論 北京大學出版社2003 2 6 同濟大學編 城市環(huán)境保護 中國建筑工業(yè)出版社 7 毛文永編 生態(tài)環(huán)境影響評價概論 中國環(huán)境科學出版社1998 5 8 周曦編 生態(tài)設(shè)計新論 東南大學出版社2003 6 9 環(huán)境生態(tài)學 化學工業(yè)出版社2003 8 其他與生態(tài)學相關(guān)書目 特別須關(guān)注關(guān)于生態(tài)景觀的書目 第一章環(huán)境概論 第一節(jié)環(huán)境及其結(jié)構(gòu)一 環(huán)境的概念環(huán)境的本義是指周圍的境況 中華人民共和國環(huán)境保護法 本法所稱環(huán)境 指影響人類生存和發(fā)展的各種天然的和經(jīng)過人工改造的自然因素的總體 是圍繞人類展開的一個概念 包括大氣 水 海洋 土地 礦藏 森林 草原 野生動物 自然遺跡 人文遺跡 自然保護區(qū) 風景名勝區(qū) 城市和鄉(xiāng)村等 二 環(huán)境構(gòu)成環(huán)境包括自然環(huán)境和人工環(huán)境 自然環(huán)境 是人類出現(xiàn)之前就出現(xiàn)的 是人類目前賴以生存的自然條件和自然資源的總稱 是直接或間接影響到人類的一切自然形成的物質(zhì) 能量和自然現(xiàn)象的總體 人工環(huán)境 從狹義上 來講是指人類根據(jù)生產(chǎn) 生活 科研 文化 醫(yī)療等需要而創(chuàng)造的環(huán)境空間 如人工氣候室 無塵車間 溫室 密封艙 各種建筑 人工園林等 從廣義上 則是指由于人類活動而形成的環(huán)境要素 包括由于人工形成的物質(zhì) 能量和精神產(chǎn)品以及由人類活動過程中所形成的人與人之間的關(guān)系 后者也稱之為社會環(huán)境 包含了物質(zhì) 精神以及社會關(guān)系3個層面 我們現(xiàn)在研究的環(huán)境是圍繞著人類活動而展開的 在時間上隨人類社會的發(fā)展而發(fā)展 在空間上隨人類活動領(lǐng)域的擴張而擴張 環(huán)境是個系統(tǒng) 而這個系統(tǒng)又因分析的角度不同而又不同的劃分方法 從人類和環(huán)境相互作用的角度 由小到大可分為 聚落環(huán)境 地理環(huán)境 地質(zhì)環(huán)境和星際環(huán)境 聚落是人類聚居的地方 也是于人類活動關(guān)系最為密切 最直接的環(huán)境 他們是人工環(huán)境占優(yōu)勢的生存環(huán)境 它可分為院落環(huán)境 村落環(huán)境和城市環(huán)境 地理環(huán)境是指圍繞人類的自然現(xiàn)象的總體 它具備人類生存的三大條件 有常溫常壓的物理條件 適當?shù)幕瘜W條件和繁茂的生物條件 當今的地理環(huán)境概念 不僅包括自然地理環(huán)境 還包括人文地理環(huán)境 主要是指 人類的社會 文化和生產(chǎn)生活活動的地域組合 包括人口 民族 聚落 政治 經(jīng)濟 交通 軍事 社會行為等許多成分 他們構(gòu)成的圈層 稱為人文圈 地質(zhì)環(huán)境指地理環(huán)境中除去生物圈以外的其余部分 星際環(huán)境指大氣圈以外的宇宙環(huán)境空間 第二節(jié)環(huán)境要素及屬性 一 環(huán)境要素的概念環(huán)境要素 又稱環(huán)境基質(zhì) 是構(gòu)成人類生存環(huán)境整體的各個獨立的 性質(zhì)不同而又服從整體衍化規(guī)律的基本物質(zhì)組分 環(huán)境要素可分 自然環(huán)境要素和人工環(huán)境要素 自然環(huán)境要素通常指水 大氣 生物 巖石 土壤等 水組成江 河 湖 海等水體 全部水體又組成水圈 大氣組成大氣層 整個大氣層總稱大氣圈 生物體組成生物群落 全部生物群落構(gòu)成生物圈 這種模式正是環(huán)境要素組成環(huán)境結(jié)構(gòu)單元 環(huán)境結(jié)構(gòu)單元又組成環(huán)境整體或環(huán)境系統(tǒng)的具體表現(xiàn) 二 環(huán)境要素的基本屬性1 最差 小 因子限制率對于環(huán)境質(zhì)量而言 整體環(huán)境的質(zhì)量 不能有環(huán)境諸要素的平均狀態(tài)決定 而是受環(huán)境諸要素中那個與最優(yōu)狀態(tài)差距最大的要素所控制 也就是說環(huán)境質(zhì)量的好壞諸要素中處于 最低狀態(tài) 的那個要素 而不能用其余處于良好狀態(tài)的環(huán)境要素去替代 去彌補 因此 在改進環(huán)境質(zhì)量時 必須對環(huán)境諸要素的優(yōu)劣狀態(tài)進行數(shù)值分類 遵循由查到優(yōu)的順序依次改進 使之均衡的達到最佳狀態(tài) 和木桶原理較接近 2 等值性各個環(huán)境要素 無論他們在規(guī)?；驍?shù)量上有何不同 但只要是一個獨立的要素 那么他們對于環(huán)境的限制作用并沒有本質(zhì)的差別 也就是說 各個環(huán)境要素對于環(huán)境質(zhì)量的限制 在他們處于最差狀態(tài)時 具有等值性 3 整體性大于各個個體之和一個環(huán)境的性質(zhì) 不等于組成該環(huán)境的諸要素性質(zhì)簡單相加之和 而是比 和 豐富的多 復雜的多 就是說 環(huán)境的整體性大于環(huán)境諸要素之和 環(huán)境諸要素相互聯(lián)系 相互作用產(chǎn)生的整體效應(yīng) 是在個體效應(yīng)基礎(chǔ)上的質(zhì)的飛躍 4 相互聯(lián)系又相互依存環(huán)境諸要素在地球演化史上的出現(xiàn) 又先后之別 但他們又相互聯(lián)系 相互依存 從演化的意義上看 某些要素蘊育著其它要素 巖石圈的形成為大氣的出現(xiàn)提供了條件 巖石圈和大氣圈的存在又為水圈的產(chǎn)生提供了條件 巖石圈 大氣圈和水圈蘊育了生物圈 而生物圈又會影響巖石圈 大氣圈和水圈的變化 第三節(jié)環(huán)境的功能與特性 一 環(huán)境的功能環(huán)境的功能指以相對穩(wěn)定的有序結(jié)構(gòu)構(gòu)成的環(huán)境系統(tǒng)為人類和其他生命體的生存發(fā)展所提供的有益用途和相應(yīng)價值 對于人類和其他生物而言 環(huán)境最基本的功能包括 1 空間功能環(huán)境能提供供人類和其他生物棲息 生長 繁衍的場所 且這種場所是適合他們生存發(fā)展的2 營養(yǎng)功能這是廣義的營養(yǎng) 包括環(huán)境提供的人類和其他生物生長 繁衍所必須的各類的營養(yǎng)物質(zhì)及各類資源 能源 后者主要針對人類而言 3 調(diào)節(jié)功能主要指環(huán)境要素的自我恢復調(diào)節(jié)功能及對于其他要素的調(diào)節(jié)功能 對于人類來說 當其開發(fā)利用自然環(huán)境系統(tǒng)的功能時 應(yīng)遵循環(huán)境形成 發(fā)展 變遷的機制 盡力保護原有的環(huán)境功能 科學合理的擴大他們的功能 進而實現(xiàn)人與自然的和諧 否則 環(huán)境功能就會逐漸衰竭直至消滅 二 環(huán)境的特征 一 環(huán)境自身的特征環(huán)境系統(tǒng)是一個有時 空 量 序變化的復雜的動態(tài)系統(tǒng)和開放系統(tǒng) 系統(tǒng)內(nèi)外存在著物質(zhì)和能量的變化與交換 環(huán)境外部的各種物質(zhì)和能量進入系統(tǒng)內(nèi)部 這個過程稱為輸入 系統(tǒng)內(nèi)部也對外界產(chǎn)生一定的作用 一些物質(zhì)和能量排放到系統(tǒng)外部 這個過程成為輸出 在一定的空間尺度內(nèi) 若系統(tǒng)的輸入等于輸出 就出現(xiàn)平衡 成為環(huán)境平衡或生態(tài)平衡 系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)越復雜 它的穩(wěn)定性就越大 越容易保持平衡 因為任何一個系統(tǒng) 除組成成分的特征外 各組分之間還具有相互作用的機制 這種相互作用越復雜 彼此的調(diào)節(jié)能力就越強 環(huán)境的各子系統(tǒng)和各組成成分之間 存在著復雜的相互作用 構(gòu)成一個網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 正是這種網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) 使環(huán)境具有整體功能 形成整體效應(yīng) 起著協(xié)調(diào)作用 二 環(huán)境對于干擾所具有的特征人類環(huán)境由于人類活動的作用與干擾 存在著連續(xù)不斷的 巨大和高速度的物質(zhì) 能量和信息的流動 因而具有不容忽視的特征 1 整體性人類環(huán)境的各組分之間存在著相互聯(lián)系 相互制約的關(guān)系 局部地區(qū)的環(huán)境污染和坡壞 總會對其他地區(qū)造成影響和危害 所以人類生存環(huán)境和保護 從整體上看 是沒有地區(qū)界限和國界的 2 有限性地球的空間是有限的 而且在已知的宇宙空間中是獨一無二的 另外 人類的生存環(huán)境還有其自身的有限性 如環(huán)境有限 穩(wěn)定性有限 容納污染物的能力有限等 環(huán)境在未收到人類干擾的情況下 環(huán)境中化學元素 物質(zhì)和能量分布的正常值 成為環(huán)境本底值 環(huán)境對于進入其內(nèi)部的污染物質(zhì)和污染因素 具有一定的遷移 擴散和同化 異化的能力 在人類生存和自然環(huán)境不致受到危害的前提下 環(huán)境可容納污染物的最大負荷量 稱為環(huán)境容量 環(huán)境容量的大小與其組分和結(jié)構(gòu) 污染物的數(shù)量及物理和化學性質(zhì)有關(guān) 污染物質(zhì)和污染元素進入環(huán)境后 將引起一系列物理的 化學的和生物的變化 使環(huán)境達到自然凈化 環(huán)境的這種作用稱為環(huán)境自凈 人類產(chǎn)生的污染物或污染因素進入環(huán)境的量超過環(huán)境容量或環(huán)境自凈能力時 就會導致環(huán)境惡化 出現(xiàn)環(huán)境污染 這正說明環(huán)境有限性的特征 3 不可逆性人類的環(huán)境系統(tǒng)在其運轉(zhuǎn)過程中 主要存在兩個過程 能量流動和物質(zhì)循環(huán) 后一過程是可逆的 但前一過程是不可逆的 環(huán)境一旦遭到破壞 利用物質(zhì)循環(huán)規(guī)律 可以實現(xiàn)局部的恢復 但不能徹底回到原來狀態(tài) 因此整個過程是不可逆的 4 隱顯性除了事故性污染 一般污染需要一段時間才能顯現(xiàn) 例如 一個廢電池扔到環(huán)境中 需要很長時間才能對環(huán)境造成污染 5 持續(xù)性事實證明 環(huán)境對于其遭受的污染和破壞 具有持續(xù)反映的特征 環(huán)境污染不僅危害當代人的健康 而且可能造成世世代代的遺傳隱患 6 災害發(fā)大性事實證明 蝴蝶效益在整個生物圈中是普遍存在的一種現(xiàn)象 某方面不引人注目的環(huán)境污染與破壞 經(jīng)過環(huán)境的作用以后 其危害性或災害性 無論從深度和廣度上 都會明顯放大 如燃燒時放出的s02 co2等氣體 不僅造成局部地區(qū)空氣污染 還可能造成酸沉降 破壞大片森林 使大量湖泊不宜魚類生存 或因溫室效應(yīng) 是全球氣溫升高 冰川融化 海水上漲 淹沒大量城市和農(nóng)田 第四節(jié)環(huán)境問題 一 環(huán)境問題的概念環(huán)境問題有廣義和狹義兩方面理解 從狹義上理解的環(huán)境問題是由于人類的生產(chǎn)和生活活動 使自然生態(tài)系統(tǒng)平衡破壞 反過來影響人類生存和發(fā)展的一切問題 從廣義上理解 就是人類力和自然力引起的環(huán)境生態(tài)平衡破壞 最后直接或間接影響人類生存和發(fā)展的一切客觀存在的問題都是環(huán)境問題 從引起環(huán)境問題根源講 可將其分為第一環(huán)境問題和第二環(huán)境問題 第一環(huán)境問題由于自然力引起的環(huán)境問題 稱為第一環(huán)境問題 也成為原生環(huán)境問題 第二環(huán)境問題人類因素引起的環(huán)境問題成為第二環(huán)境問題 也稱次生環(huán)境問題 第二環(huán)境問題一般可分為三種 一是不合理開發(fā)利用資源 超出環(huán)境承載能力 使生態(tài)環(huán)境質(zhì)量惡化或自然資源枯竭的現(xiàn)象 二是工業(yè) 三廢 大量排放到環(huán)境中 破壞了原有的生態(tài)平衡 致使環(huán)境遭受污染和破壞 三是由于上述原因造成生物資源的破壞 而導致生物多樣性豐富度的下降 大量物種滅絕或處于瀕危境地 生物多樣性的破壞必然會導致人類的生存危機 人類對于這個問題嚴重性的認識還遠遠不夠 二 環(huán)境問題的由來和發(fā)展 環(huán)境問題是隨著人類生產(chǎn)力的發(fā)展而產(chǎn)生和加劇的 1 環(huán)境問題的萌芽階段 工業(yè)革命以前 農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)出現(xiàn)以前 人類活動以生活活動為主 以生理代謝過程于環(huán)境進行物質(zhì)能量交換 基本上是利用環(huán)境 而很少有意識的改造環(huán)境 在工業(yè)革命以前的漫長歲月里 雖已出現(xiàn)手工業(yè)作坊或工場 但因規(guī)模小 生產(chǎn)不發(fā)達 所以由此引起的環(huán)境污染問題并不突出 還處于萌芽階段 2 環(huán)境問題的發(fā)展惡化階段 工業(yè)革命至20世紀50年代前 隨著生產(chǎn)力的發(fā)展 在18世紀60年代至19世紀中葉 蒸汽機的發(fā)明與廣泛應(yīng)用 給社會帶來了前所未有的巨大生產(chǎn)力 生產(chǎn)發(fā)展史上出現(xiàn)了一次偉大的革命 工業(yè)革命 人類大規(guī)模的改變了環(huán)境的組成和機構(gòu) 進而改變了環(huán)境的物質(zhì)循環(huán)系統(tǒng) 帶來了新的環(huán)境問題 工業(yè)生產(chǎn)把大量深埋地下的礦物資源開采出來 加工利用投入環(huán)境中 三廢 是生物和人類所不熟悉的 難以降解 同化和忍受 3 環(huán)境問題的第一次高潮 20世紀50 60年代 環(huán)境問題的第一次高潮出現(xiàn)在20世紀50 60年代 當時環(huán)境問題突出 自產(chǎn)業(yè)革命 1984年臭氧層空洞 八大公害 事件 是第一次環(huán)境問題高潮 八大公害事件 是指在世界范圍內(nèi) 由于環(huán)境污染而造成的八次較大的轟動世界的公害事件 公害事件 因環(huán)境污染造成的在短期內(nèi)人群大量發(fā)病和死亡事件 1馬斯河谷2多諾拉3光化學4倫敦煙霧5四日市6米糠油7水俁病8骨痛病 4 環(huán)境問題的第二次高潮 80年代以后 第二次高潮是伴隨著環(huán)境污染和大范圍生態(tài)破壞 尤其是1984年由英國科學家發(fā)現(xiàn) 1985年美國科學家證實在南極上空出現(xiàn)的 臭氧 空洞 導致了環(huán)境問題的第二次高潮 人類共同關(guān)心的影響范圍大和危害嚴重的環(huán)境問題有3類 一是全球性的大氣污染 溫室效應(yīng) 臭氧層破壞和酸雨等 二是大面積生態(tài)破壞 如大面積森林被毀 草場退化 土壤侵蝕和沙漠化 三是突發(fā)性的嚴重污染事件 這些全球性的大范圍環(huán)境污染問題嚴重威脅著人類的生存和發(fā)展 無論是公眾還是政府 也不論是發(fā)達國家還是發(fā)展中國家 都對此表現(xiàn)出不安 5 環(huán)境問題發(fā)生了質(zhì)變通過對兩次高潮的對比 可以看出環(huán)境問題已經(jīng)由量變轉(zhuǎn)換為質(zhì)變 已由局部問題轉(zhuǎn)變?yōu)槿祟惞餐P(guān)心的世界問題 三 當前面臨的主要環(huán)境問題 1 人口問題人口的急劇增長是當今環(huán)境的首要問題 隨著人口的增長 生產(chǎn)規(guī)模的擴大 一方面所需的資源要急劇增大 另一方面在任何生產(chǎn)中都會有廢棄物排出 使環(huán)境污染加重 另外人們生活水平越高對土地的占用越大 地球上的資源具有有限性 即使是可再生資源 在一定時間的可供應(yīng)量也是有限的 所以地球上能承載的人口也是有限的 2 資源問題現(xiàn)在隨著全球人口的增長和經(jīng)濟的發(fā)展 對資源的需求與日俱增 人類正面臨著某些資源短缺或耗竭的嚴重挑戰(zhàn) 全球資源匱乏和危機主要表現(xiàn)在 1 土地資源減少 2 森林資源銳減 3 淡水資源危機 3 大氣環(huán)境污染大氣環(huán)境污染作為全球性的重要環(huán)境問題 主要指廣泛的大氣污染造成的臭氧層破壞 酸沉降 有毒有害化學物質(zhì)的危害和溫室氣體過量排放造成的全球氣候變化 1 臭氧層破壞 2 溫室效應(yīng)及全球變暖 3 酸降危害加劇 4 海洋環(huán)境污染雖然整個海洋的自凈能力是相當強大的 但對于局部區(qū)域來說 去直接影響到當?shù)睾Ｑ蟓h(huán)境和該區(qū)域生物 甚至有時是致命性的 5 固體廢料和有毒化學品污染 1 固體廢料 工業(yè)固體廢棄物 生物垃圾和污水渣等 具有毒性 腐蝕性 反應(yīng)性和放射性的廢棄物 稱為危險廢料 2 有毒化學品污染包括工業(yè)化學品污染 汽車尾氣 農(nóng)藥化肥 香煙煙霧等 6 生態(tài)系統(tǒng)簡化生物多樣性是維護自然生態(tài)平衡和人類賴以生存的生態(tài)基礎(chǔ) 生物多樣性包括遺傳多樣性 物種多樣性和生態(tài)多樣性 由于人類活動 森林大量砍伐 草原開墾 濕地干涸 使生物多樣性遭到巨大破壞 近年來 由于環(huán)境污染 天然林和濕地的破壞 生物物種滅絕加劇 每天約有50 100種物種滅絕 生態(tài)系統(tǒng)趨于簡化 第五節(jié)中國的環(huán)境問題 一 地理因素分析土地面積居世界第三位 多山 山地面積占65 沙漠戈壁面積廣大 可耕地面積較小 山區(qū)地勢高 重力梯度大 植被破壞使水土流失嚴重 尤其在我國三級階梯的第二級階梯上 處于干濕交替生態(tài)脆弱帶最為嚴重的是黃土高原 長江流域因森林砍伐嚴重僅次之 二 資源相對貧乏 分布不均1 水資源總量缺乏 分布不均 2 土地 耕地資源人均耕地面積0 777公頃 相當于世界人均水平的1 3 3 森林資源我國森林面積約1 3億公頃 占世界森林面積的3 4 森林覆蓋率13 9 明顯低于世界森林覆蓋率26 0 的水平 我國人均占有森林面積0 11公頃 只有世界人均水平的11 3 且現(xiàn)有森林資源分布不均 主要分布在東北和西南 4 草原資源我國擁有各類草地3 9億公頃 約占國土面積的40 但人均0 33公頃 約為世界人均草地面積的1 2 且由于開墾和長期超載放牧 大量草地正退化 沙化和沙漠化 三 生態(tài)環(huán)境問題森林銳減 草原退化 水土流失 土壤沙化和耕地減少 生態(tài)失衡 災害頻繁 環(huán)境污染嚴重 第六節(jié)可持續(xù)發(fā)展 一 可持續(xù)發(fā)展的提出1972年6月5日在斯德哥爾摩召開 人類環(huán)境會議 會議通過了 人類環(huán)境宣言 發(fā)表了 只有一個地球的 的研究報告 這是世界各國第一次認真討論發(fā)展與環(huán)境問題 人類對此有了深刻認識 但沒有找到解決問題的途徑 1982年在內(nèi)羅畢再次召開環(huán)境會議 經(jīng)過十年 雖然局部地區(qū)環(huán)境污染狀況有所改善 但全球整體情況仍在惡化 終于導致環(huán)境問題的第二次高潮的到來 全球展開了一場關(guān)于 停止增長還是繼續(xù)發(fā)展 的爭論 1983年 世界環(huán)境與發(fā)展委員會 WCED 成立 經(jīng)過系統(tǒng)調(diào)查和分析 于1987年發(fā)表了 我們共同的未來 的研究報告 提出了可持續(xù)發(fā)展的基本綱領(lǐng) 指出 要解決人類面臨的各種危機 只有改變傳統(tǒng)的發(fā)展方式 實施可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略 才是積極的出路 1992年6月 聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會 UNCED 在巴西里約熱內(nèi)盧召開 本次大會把可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略列為全球發(fā)展戰(zhàn)略 二 可持續(xù)發(fā)展的定義 我們共同的未來 中提出可持續(xù)發(fā)展應(yīng)是既滿足當代人的需求 又不對后代人滿足其需