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1、一、环境及类型1.环境的概念（1）概念环境是指与体系有关的周围客观事物的总和，体系是指被研究的对象，即中心事物。生态学中的环境是指某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。环境科学中所研究的环境是指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，包括自然环境和人工环境。（2）自然环境和人工环境的关系自然环境是人类生存与发展的物质基础，人工环境是人类自然属性和社会属性共同作用的结果。自然环境和人工环境之间存在着物质、能量和信息流动，见图I-1.图1-1人与环境关系图环境的类型（见图1-2）环境类型按环境空间分I生产蚱域IJ如环境
2、I I文化环境I3.环境的特性（见表1-1）图1-2环境类型图表1“环境的特性特性具体内容整体性环境中各部分联系紧密、相互制约，各个要素相互依存、相互影响区域性不同时空尺度下区生态环境特征变化很大，不同国家和地区的文化、经济和社会具有明显的差异性相对稳定性环境系统具有一定抗干扰的自我调节能力，只要干扰强度不超过环境所能承受的界限，环境系统表现出动态的平衡性和相对的稳定性环境变化滞后性引发的影响不能很快反映出来，问题本质具有不确定和难预测特性环境的脆弱性太阳耀斑和外来星球撞击的影响，地球承载力和人口之间产生的矛盾二、环境科学及其发展1.环境科学的形成与发展阶段（见表12）表1-2环境科学的形成与
3、发展阶段阶段内容环境科学分化发展阶段环境问题的提出。20世纪50年代，环境质量恶化，环境功能退化，公害事件频发，严重影响了人类的生存和生活，环境问题得到了人们的广泛关注。在这个阶段，近代环境科学思想产生，其标志是蕾切尔卡逊的寂静的春天。“环境科学”的诞生。在卡逊思想的指引下，研究环境问题，在各个原有学科基础上创立了分支学科，如环境生物学、环境化学、环境地学、环境物理学、环境工程学等。多学科发展。环境科学的诞生时期由于各学科还是处于分散研究的阶段，所以环境科学也只是一个多学科的集合概念，还没有形成一个较完整的统一体系环境科学交叉与整合阶段环境科学的研究在与自然科学交叉和分化之后，开始扩展到了社会
4、科学、经济科学和人文科学等领域，并确立了走“可持续发展道路从环境问题全以2009年哥本哈根世界气候变化大会为标志。21球化与定量环境模型构建阶段世纪，环境科学大学科的特征日渐明显，各分支学科形成独特的学科特点和思维模式，并与其他学科交叉渗透，进入定量环境模型构建阶段2.环境科学研究对象（见表1-3）表13环境科学研究对象要点具体内容对象环境科学以“人类一环境”这一矛盾体为其特定的研究对象，研究“人类一环境”之间的对立统一关系目的探讨人类社会持续发展对环境的影响及环境质量的变化规律，从而通过调整人类自身的行为来保护和改善环境，为社会、经济、环境的可持续发展提供科学依据3.环境科学的任务探讨人类社
5、会持续发展对环境的影响及其环境质量的变化规律，了解全球环境变化的历史、演化机理、环境结构及基本特性等，从而为改善环境和创造新环境提供科学依据。揭示人类活动同自然环境之间的关系，探索环境变化对人类生存和地球环境安全的影响。探索和发现环境污染物在环境中的迁移、转化、作用机理及对人体的影响，探索污染物对人体健康危害的机理及环境规律，从而为人类健康的生活提供服务和指导。帮助人类树立正确的科学发展观，研究和探讨环境污染控制技术和管理手段,寻求解决区域环境问题的最佳方案，为制定区域环境管理体制与政策提供理论指导，推进可持续发展战略的实施。4.分支学科按环境科学性质及作用分为基础环境学、应用环境学和社会环境
6、学，每一学科分支又包括许多更细的分支学科（见图1-3）。社会科7作地科Q然科!环境学-C1.tlll!g9Y犍1.l济Z / (环境法学)环境IBI学)耳1.llllal31.l犍控Iwl出gw1.al 生制环境超 3 水环境？) *对 8w :品学)统IR术)入环城空气动力学)VC)环境污染化学)图1-3环境科学及其分支学科三、环境科学思想与方法论（见表14）表1一4环境科学思想与方法论要点内容整体性环境科学的特点是强调研究对象的整体性，把人类与环境系统看作是具有特定结构和功能的有机整体系统性环境科学所研窕的环境是一个复杂的、有时、空、量、序变化的动态系统和开放系统综合性环境科学的研究范围涉
7、及人类经济活动和社会行为的各个领域，包括管理、经济、科技、军事等部门及文化教育等人类社会的各个方面。生态系统的破坏是在多种环境问题综合作用下产生的，环境问题都是多种因素综合作用的结果复杂性环境的各组成成分除了本身的特征外，各成分之间都有相互作用，系统越复杂，彼此的调节能力越强。另外，环境问题的人为性、隐蔽性、不确定性与加速性、动态发展性与可变性加大了环境问题及环境科学理论与实践的复杂性四、学习目标与要求1.学习目标环境科学研究的主要内容及其分支学科，现代环境科学的特点和任务。现代环境科学发展趋势、学科前沿和环境热点问题、基本理论和方法。通过学习培养与环境友好的价值观和伦理观，环境科学思维与研究
8、技巧，建立全球和局部环境的时空概念，树立从我做起和从现在做起的环境行为准则。为下一步专业课程的选择和专业方向的确定提供必要的参考信息和导引。2.学习要求环境信息收集、分析和合作能力的培养；科学思维的培养；科学研究基本素质和能力的培养。第2章自然环境一、地球表层系统I.地球表层系统概述距地面1540km处有一个臭氧层，保护地球不受高能紫外线的伤害；适量CO?的存在，使地球保持着有利于生物生长的温度；地球土壤圈为植物提供了营养和生长的基地；厚度适中的地壳将岩浆覆盖于地下足够的深度，但又能维持一定的构造运动和火山活动，从而实现地壳深部和浅部一定的物质交换。2.大地女神假说Gaia是地球自我调节理论的
9、简称，中心思想是生命活动创造了今天地球的环境。Gaia假说的主要论点是：地球上的所有生物都在不断地、主动积极地对地球环境起着调节作用。上述调节作用使地球生态系统保持稳定性，而此稳定性的实现是基于Gaia系统内部生物的各个部分相互有序、协调地合作。只有把生物和环境看成一个整体才能真正了解地球。在地球进化系统中包括地球上所有的生物和物质环境，即强调生物对地球进化的作用和影响，气候和化学组成的调节是该进化系统的自发应变特性，进化本身是渐进和间断地结合。二、自然环境的圈层结构I.大气圈(1)大气圈的组成和精细平衡大气圈的组成大气是由多种气体、水汽、液体颗粒和悬浮固体杂质组成的混合物。a.稳定组分包括氮
10、（体积分数约为78%）、氧（约为21%）、氧（0.9%）、氮、氟、京、氢、甲烷等。这些组分之间的比例，从地表到90km的高度范围内都是稳定的。b.不稳定组分包括二氧化碳、二氧化硫、臭氧和水汽等；还有一些固态和液态杂质，主要是火山、地震、岩石风化、森林火灾和人为活动产生的烟尘、硫化物和氮氧化物等。大气圈精细平衡地球各圈层，尤其是生物圈各组分与大气圈进行着活跃的物质和能量交换，使大气各组分之间保持着极其精细的平衡。大气圈各组分之间的精细平衡是地质历史过程的结果，破坏这种平衡也就是破坏了人类和各种生物赖以生存的基础。（2）大气的垂直结构（见表2-1）表2-1大气的垂直分层及各层特点名称厚度温度变化主
11、要特点对流层平均12km随高度增加而下降最活跃；存在对流和水平运动、雨雪云雾等天气现象；大气污染多在此层平流层约1250km随高度增加而上升存在近似等温层，又称同温层，此层以上氧和臭氧吸收太阳辐射，温度随高度增加而上升：大气多水平运动，匕机飞行在此层中间层约5080km随高度增加而下降最冷；大气对流运动，出现夜光云，有流星；约6080km处为均质层向非均质层的过渡层；无线电波在此层热成层8080Okm随高度增加而上升温度上升极快；射线作用空气分子大都发生电离，成为原子、离子和自由电子，又称电离层；火箭、激光、多数流星在此层逸散层800km随高度增加而上升又称外大气层，大气稀薄，地心引力小，运动
12、速度快的质点可完全摆脱地球引力场逸散入宇宙空间2 .水圈（1）水圈概念和结构水圈是指由大气圈、海洋、陆地水体（河流、湖泊、冰川）、土壤和岩石孔隙以及生物体中的气、液、固各态水组成的连续圈层。水圈组成如表2-2所示。表2-2总水圈大气圈中的水雨直、雪、霰水蒸气岩石圈中的水地下水岩浆水水合水生物圈中的水体液（细胞外液）细胞液（细胞内液）生物聚合水化物（键合水）狭义水圈陆地水泉水、沼泽水塘水、湖水河水、河口区水冰川、冰盖与雪盖海洋水浅海水大洋水海洋沉积物孔隙水（1）水的重要性（见表23）表2-3水的重要性质性质内容物理性质水具有高比热容与高蒸发热的特性；水在4C时密度最大，冰的密度要比液态水小，这样
13、气温急剧下降时，较重水层向水底沉降，与下部水形成循环，实现溶解氧和其他营养物的均匀分布；水无色透明，太阳光中的可见光和波长较长的紫外线可透过并到达一定深度，为水生植物光合作用提供条件，而对生物体有害的短波紫外线被阻挡在外化学性质水是极好的溶剂，生命过程中的营养物和废物溶解其中，有利于营养物和废物的输送：在所有液体中，水有最高的相对介电常数，有利于营养物的吸收和生物体内的生化反应（2）人类对水圈的利用和影响人类对水圈的利用图2/地球上水的分布目前，世界上的水资源约70%用于农业，余下多用于城市用水和生活用水。农业中不科学的灌溉、不进行水的回收利用；生活中缺乏节约意识；工业废水直接排入江河等一系列
14、行为都对水资源造成了大量的浪费和污染。人类对水圈的影响（见表2-4）表2-4人类对水圈的影响影响内容直接影响a大量开采利用地下水。直接导致地下水位大幅度下降甚至地下含水层枯竭，间接导致地面沉降。b.不合理开发利用地表水。引起湖泊消失、河流断流和河口等湿地退化间接影响a.修建大型水库。易触发地震，淹没大量农田，影响渔业发展，改变河流入海口生态环境，使原有的生态系统平衡被打破，还有修库带来的库区移民问题等。b.河流渠道化。改变了河流原有的物理性状，改变了整个水生生态系统乃至生存的环境，将给水生生态系统带来灾难性的影响.C.水体过度利用。超过水生生态系统的负荷，破坏原有的生态系统结构和功能，超强度和频度持续地利用各类水体开展养殖、生产和旅游等开发活动，严重影响水生生态系统的健康与可持续发展3 .岩石圈（1）岩石圈的概念岩石圈作为地球内部圈层的最外层，人类生存环境的底层，分为地壳和上地幔顶部。地壳是由硅铝层和硅镁层组成。（2）人类对岩石圈的影响人类开发利用岩石圈，必然要改变原有的地质地貌环境，破坏岩石圈的原貌；从中获取自己所需之后又要排出废物，岩石圈与其他圈层都紧密相连，不断地进行着物质和能量的交换，故人类对岩石圈的影响必将间接影响到其他圈层。4 .土壤圈（1） 土壤圈基本组成（见图2-2）
