包装印刷印染清洁生产管理课程教案(doc 98页).doc

1、印染清洁生产课程教案前言人生的四要素是“衣、食、住、行”，其中“衣”是放在第一位的，纺织品一直伴随人的一生，一刻也不能缺少，世界上没有一类商品能有纺织品与人的接触如此紧密。即从人出生的第一刻开始（用毛巾包裹起来），到日常的穿衣、洗脸洗澡用的毛巾，睡觉用的床单、枕巾、毛毯或被子等，还有窗帘、桌布、地毯等家用纺织品，直到人死后还要用毛巾擦身，然后穿上“寿衣”、袜子和鞋子，躺在垫被上，盖上被子，睡在枕头上，然后再去安葬。因此，只要有人类存在，纺织工业将是永恒的。印染产业历来是我国出口创汇的支柱产业，同时又是耗能、用水和排污较大的工业部门之一；既是资金、技术密集型行业，也是高耗能、高污染行业，又是体现

2、纺织产品质量、档次、水平、深加工、精加工和提高纺织产品附加值关键行业之一，是纺织产业链中增加花色品种、提高产品档次和附加价值、提高纺织产品的性能和功能、影响纺织产品的安全和健康性能、影响生态环境的关键产业，是纺织工业发展和技术水平的综合体现，是对未来中国纺织行业可持续发展影响最大的产业之一。印染工业的生产过程和废弃物对自然环境造成的污染又将导致资源的日趋枯竭及自然环境的日益恶化，从而威胁人类和自然界其他生命的生存。这种资源消耗猛增、资源利用效率过低、生态环境破坏日益严重所造成的问题，使人和自然的矛盾从来没有像今天这样突出。我国已经没有足够的资源来支撑落后的、高能耗的生产方式；也没有充足的环境容

3、量来承载高污染的生产方式和过度浪费的消费方式。为此，我们的政府和人民正在寻求各种方式，最大限度地控制不可再生资源的消耗，减少生产过程的废弃物排放。清洁生产、绿色加工、节能减排、降低消耗、保护环境将成为今后生产和技术发展的主要目标，也成为经济可持续发展的关键。2007年全国规模以上印染布产量达到了490.18亿米，纺织印染工业的持续发展固然令人欣喜，但庞大的生产能力给资源和环境带来的压力也是沉重的。目前我国纺织印染工业能耗：每万米布耗煤3吨，耗电450度，耗水300400吨，印染企业水、电、汽的能源耗费大约占印染布总成本的4060%左右。从多种资料数据显示，我国印染加工过程单位产品耗能为发达国家

4、的35倍，耗水为发达国家的23倍。仅以2007年印染布产量计算耗水量来看，按百米耗水3.0吨计算，全国纺织印染工业就要耗水14.7亿吨，如果再加上纤维染色、纱线染色、针织布印染、毛纺染色等，耗水量远不止这个数。据2007年全国第一次污染源产排污系数调查结果显示，印染废水年排放量可达2330亿吨。纺织工业污水排量占总工业废水的35%，其中印染行业废水又占纺织工业废水排放量的80%，且平均回用率不足7%。据国家环保总局2004年统计数据显示，印染废水排放总量位于全国各工业部门排放总量的第5位，而其废水中污染物排放总量（以COD计）则位于各工业部门第6位。作为一个印染企业未必是永恒的，在目前严峻形势

5、下，只有对自己的企业在市场经济中所处的地位有一个清楚的认识；只有从同类产品中开发出新的内容或创出新的功能和用途，提高企业创新能力，增加产品的附加值，企业才能赢利，企业才能生存下去；只有采用节约水、电、汽能源以及其他资源的新技术、新工艺、新材料、新助剂、新设备，将能耗降下来，减少印染废水排放量，保护我们赖以生存的环境，才是印染企业刻不容缓要解决的可持续发展问题。中国纺织工业协会会长杜钰洲多次强调，科学技术创新是促进价值创新、降低成本、节能减排、落实企业社会责任、实现科学发展的直接推动力，反过来科学技术创新又是落实科学发展观，实现可持续发展，实现高效益高质量的必然要求。因此，印染行业的清洁生产、节

6、能、降耗、减排技术有着巨大的市场潜力，是印染行业永恒的课题。由于“三废”的大量排放、矿藏的低水平过度开采、能源和资源的巨大浪费和低水平利用等，造成了洪水、旱灾、雷雨、冰雹、暴雪冰冻、寒潮、地震、海啸、飓风、颱风、龙卷风、沙尘暴、河道断流、水库干涸、山体滑坡、泥石流、河床上升、土地荒漠化和盐碱化、酸雨、浓雾、等恶劣的自然灾害形式集中呈现，因温室气体的大量排放而产生的温室效应，使全球气候急剧变暖，造成大量冰山融化、海平面上升。由于矿藏的过度开采，使得我国的石油资源最多只能开采到2063年（仅可开采50年，保守估计），煤矿最多只能开采150年左右。这些现象对人类的生存环境造成了巨大威胁，这样下去，在

7、不久的将来人类可能会自行毁灭地球。如此种种是大自然对人类破坏生态环境、贪婪和无休止地巧取豪夺、肆无忌惮地倾排废物的警告和惩罚，是大自然向我们敲响的警钟，因此我们必须居安思危、警钟长鸣，要有强烈的危机感、使命感和责任感，尽早采取有效的措施，还我们一个健康的地球。丹麦哥本哈根城里的一个大型图片展“在它们消失之前应记住的100个地方”非常引人注目。图片展向人们展示了由于气候变化及人类对环境的影响，以及地球上100个在未来可能消失的地方，告诫人们气候变化将会如何改变人类的生存环境。所以，全世界投向哥本哈根的目光里，承载着对人类生命与文明的摇篮地球母亲的健康的深情关切与沉重忧虑：一份由各国科学家共同完成

8、的气候变化报告显示，发达国家工业化以来排放了大量温室气体，由此导致的全球变暖正在造成海平面上升、极端天气事件增加等一系列不良后果；科学家还告诉人们，2000年至2009年为自1850年有准确气象记录以来最热的10年。全球平均气温已经在过去的100年里上升了1华氏度，自20世纪70年代中期以来每10年平均上升0.15摄氏度以上。尽管这看起来只是一个小变化，但也已足够危害到生态系统。而在未来100年里，气温还可能上升210华氏度。自2000年以来，大气中二氧化碳浓度由工业革命前的280ppm(百万分比浓度)左右，上升到如今的380ppm后，便像一匹脱缰的野马，再也无法让其回头。而当二氧化碳浓度升至

9、550ppm时，相对应的两摄氏度升温，将给人类带来无法逆转的失去家园、极端天气频繁、缺水、饥荒、疾病等诸多灾难。气候专家警告，地球面临气温继续上升带来的诸多恶果，包括更多动植物灭绝、沿海城市被淹没、更多极端天气以及瘟疫等。联合国国际移民组织8日发布一份报告说，气候变化正在迫使一些国家居民离开家园，迁徙到国内其他地区或邻国。报告说：“因气候变化和环境恶化而导致人类大规模迁徙不仅是不可避免，而且是一件正在发生的事情。”报告估计，气候变化眼下已致使全球大约2400万人背井离乡。这样下去还有一些动植物物种将因此灭绝。今天，在全球变暖的大背景下，特别是20世纪80年代以来，全球极端天气和气候事件不断加剧

10、，形成的灾害给人们的生活造成了严重影响和巨大损失。据估测，1991年到2000年的十年里，全球每年受到气象水文灾害影响的平均人数为2.11亿，是因战争冲突受到影响人数的7倍。而根据最近的统计，全球因气候变化以及相关的极端气候事件所造成的经济损失在过去40年上升了10倍看，冰雹突袭城市，空前飓风席卷海岛，热带地区罕见飘雪，大陆腹地刮起史无前例的龙卷风这些征兆，不正与近来在全球上映的灾难题材影片2012和后天里所描绘的场景如出一辙？听，全世界的环保主义者呼吁：“地球正危在旦夕。”这绝非危言耸听。正因如此，近段时间以来，“节能降耗、减排增效”、“清洁生产”、“绿色加工”、“生态纺织品”、“生态系统”

11、、“生态环境”、“生态平衡”、“环境保护”、“环境友好”、“可持续发展”、“资源综合利用”、“开源节流”、“循环经济”、“低碳经济”等是讲得最多的名词，国内外的政府机构连续出台了许多有关这方面的法律法规和政策。它们之间的关系是：节能减排是清洁生产的核心，清洁生产是可持续发展的必由之路和重大举措，是循环经济的前提和本质，是集约型增长方式的主要模式。所以哥本哈根联合国气候大会被称为“人类拯救地球的最后一次机会”，成为全球遏制气候变化努力的“转折点”，并将为全球“开启一个绿色增长的新时代”。其受重视程度由此可见一斑。图瓦卢，50年后将沉入海底的国家以前印染企业的减排主要是靠印染废水处理，企业普遍认为

12、这是只会增加成本，减低效益的工序，因此积极性不高，许多地方的企业废水排放不达标，甚至经常偷排或根本不配套污水处理设施（如增城的新塘），而在印染加工的每一道工序采用节能降耗减排技术则可大大地降低生产成本，提高企业的市场竞争能力，因此企业的积极性和主动性很高，变以前的”末端治理”为“源头抓起、全程控制”，变“要我做”为“我要做”，这就为我们环保专业的就业拓宽了渠道。这也是我们决定在环保专业增加这门课程的主要目的。以后还要在染整技术专业开设这门课，成熟后本人再编写相关的教材，按照胡院长的意见，专门开设节能减排专业。从我们2009年10月在企业进行课程改革的调研可以说明我们的决策是完全正确的。我们学院

13、从2008年开始就开展了广东省重大科技专项项目广东省纺织服装行业产业技术路线图的研究工作，本人主要负责纺织印染企业清洁生产、印染产业链和技术壁垒三方面的工作，其中纺织印染企业清洁生产是其中的重要内容，而纺织印染企业清洁生产主要是指印染行业的节能降耗减排。因此我们要更新观念，变末端治理为主为预防和过程控制为主，努力学好这门课程。因上学期大家学过染整概论课程，本课程的部分内容在染整概论课程中曾经接触过，只是未从“清洁生产”和“节能、节水、降耗、减排”的角度去介绍，因此，讲过的这部分内容，将不再进行详细地讲解，只是从“节能、节水、降耗、减排”的角度去分析和介绍。但是要系统性地另外增加一部分内容，这部

14、分内容的资料将发至你们的公共邮箱，这部分内容同样属于考试内容，请大家引起高度的重视。纺织服装行业节能减排领域技术路线图纺织品染整领域技术路线图从图2中可以看出，其中也含有许多印染清洁生产的技术。绪 论第一节 环境一、环境的概念所谓环境总是相对于某项中心事物而言的，对我们来讲，中心事物是人，环境就是以人类为主体的外部世界的总称。是指人类赖以生存与发展的全部条件的总和。中华人民共和国环境保护法明确指出：“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，野生动物、自然遗迹，自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等”。由此可见，环

15、境保护法所指的环境，是人类生存的环境，是作用于人类并影响人类生存和发展的外界事物。二、环境的类型 根据对人类生存与发展的制约大小及关系的远近不同，可将环境分为：宇宙环境、地球环境(自然地理环境)和社会环境（聚落环境）等不同的规模和层次。 宇宙环境是人类环境的极限，也是人类能够继续发展的最宏观的制约条件。 图1-1 宇宙环境图地球环境（自然地理环境）是人类赖以生存的环境要素的总和。包括空气、阳光、水、土壤、矿物、岩石和生物等。这些要素在时空上呈现出圈层结构，即大气圈、水圈、土壤圈、岩石圈和生物圈。这是与人类生存关系最为密切的环境，也构成了人类社会发展的宏观制约条件。 人类是地球的产物，是地球生态

16、系统的重要组成部分，人类无法离开地球而生存，也无法脱离其生态系统（自然生态环境）。社会环境是人类社会制度等上层建筑条件，包括社会的经济基础、聚落结构以及同各种社会制度相适应的政治、经济、法律、宗教、艺术、哲学的观念和机构等。这些要素组成了另一个圈层，叫人类智慧圈。 三、环境的特性 1、整体性人类是自然的一部分，是地球的产物。因而，人与自然环境是一个有机整体，地球的任一部分或任一系统，都是人类环境的组成部分，各部分之间存在着相互依存和互相制约的关系。所以环境的影响是整体的，无国界的。图1-2 人与自然环境的特性图1991年，我国登山队在征服珠峰的过程中，遇到了暴风雪，这对登山队员们来说已习以为常

17、。但在老队员茨仁罗布取下护目镜想休息一下时，一个意外的发现令他忍不住惊叫起来：“看，黑雪！”大家听到叫喊，取下护目镜，看到空中飘下的片片雪花果然是黑色的，而且空气中还有一种刺鼻的臭味。不一会儿，四周是黑呼呼的一片，队长把这一情况报告给大本营，大本营也很吃惊，由于怕黑雪吸热快，而进一步形成雪崩，因而这次登山行动只好取消。经分析化验，黑雪中含有大量微细的碳颗粒、沥青颗粒，同时还有二氧化硫和三氧化硫的溶解物，所以有刺鼻的酸味。那么是什么原因引起黑雪的呢？原来，它与远在中东的一场战争有关。在1990年8月的海湾战争中，科威特的几百口油井起火燃烧而造成极大的污染。2、有限性到目前为止，地球还是人类唯一的

18、家园，其时空是有限的，环境容量也是有限的。所以，人类生存的环境是脆弱而易受到破坏。科学家们将人类休养生息的地球称为“生物圈一号”，为了试验人类离开地球能否生存，美国从1984年起花费了近2亿美元，在亚利桑那州建造了一个几乎完全密闭的“生物圈二号”实验基地。1993年1月，8名科学家进入“生物圈二号”。按照计划，他们将在里面呆上两年，如不发生严重意外，实验结束前是不能出来的。两年中除了提供第一批包括种子在内的物品外，其余的一切都需要他们自己解决。能源，取自太阳能；氧气，由他们种植的植物制造；粮食，靠他们自己在里面种地获得；肉类和蛋白质，取自他们养的鸡、鸭、猪、羊。甚至包括里面的气温和气候，也是由

19、他们来设法控制，并尽可能模拟地球气候。总之，他们必须设法保证这个小小的生态系统的平衡。一年多后，土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳，部分二氧化碳与建筑“生物圈二号”所用的混凝土中的钙发生反应生成碳酸钙，导致“生物圈二号”的氧气含量从21%下降到14%。加之由于没有调节好内部气候，致使粮食歉收，科学家们不得不吃种子勉强度日，结果是，提前撤出实验室。更令人意外的是，“生物圈二号”运行三年后，其中的一氧化碳含量猛增到79%，足以使人体合成微生素B12的能力减弱，从面危害大脑健康。 1996年1月1日，哥伦比亚大学接管了“生物圈二号”。同年9月，由数名科学家组成的委员会对实验进行了总结，他们认为，在现有

20、的技术条件下，人类还无法模拟出一个类似地球一样的、可供人类生存的生态环境。3、不可逆性环境系统是一个开放的复杂系统，系统内外之间存在着物质的循环、能量的流动和信息的交流。环境系统是一个不可逆系统。它一旦遭到破坏，根据物质循环规律，可以实现局部的恢复，但不能彻底回到原来的状态。4、潜在性 除了个别情况（如：骤发性自然灾害和人为污染）可直观其后果外，一般情况下环境的变化对人类的影响需要较长时间才能显示出来。1953-1956年，日本熊本县水俣镇一家氮肥公司排放的废水中含有汞，这些废水排入海湾后经过某些生物的转化，形成甲基汞。这些汞在海水、底泥和鱼类中富集，又经过食物链使人中毒。当时，最先发病的是爱

21、吃鱼的猫。中毒后的猫发疯痉挛，纷纷跳海自杀。没有几年，水俣地区连猫的踪影都不见了。1956年，出现了与猫的症状相似的病人。因为开始病因不清，所以用当地地名命名。1991年，日本环境厅公布的中毒病人仍有2248人，其中1004人死亡。图1-3汞引起的胎儿性水俣病患者图5、持续反应性环境对人类的影响是可以持续的，不仅对当代人，而且对子孙后代有着深远地影响。如黄土高原的生态状况可以理解为我们祖先欠下的生态债，而这个债则要我们子孙后代偿还。位于陕西省榆林北六县的毛乌素沙地，历史上曾是水草丰美的地区。在榆林靖边县北，紧濒无定河北岸的白城子，有大夏国赫连勃勃建立的统万城。据说：“赫连勃勃北游契吴，叹曰：美

22、哉！临广泽而带清流。吾行地多矣，自马领以北，大河以南，未之有也！”这里所说的契吴，乃是山名，就在今白城子北七十里。马领为坂名，其地在今甘肃庆阳县和环县之间。大河指今内蒙古河套的黄河。在黄河和马领坂之间再没有比契吴山下这块地方更好的了。这里既有广泽，又有清流，景色确实十分秀丽宜人。现在白城子附近一片黄沙，极目远望，不见边际。图1-4 林北六县的毛乌素沙地图6、放大性根据系统科学的原理，系统对初始条件有极端敏感性。某一局部环境状况的较小变化，经过系统的协同放大后，可能会对周边环境造成较大的影响。 图1-5 系统对环境的影响图第二节 环境问题一、环境问题及类型 环境问题是指全球环境或区域环境中出现的

23、不利于人类生存和发展的各种现象。环境问题是目前世界人类面临的几个主要问题之一，其类型多样,但大致可分为两类：原生环境问题和次生环境问题。由自然力引起的为原生环境问题，也称第一环境问题，由于人类的生产和生活活动引起生态系统破坏和环境污染，反过来又危及人类自身生存和发展的现象，为次生环境问题，也叫第二环境问题。 （一）自然灾害问题（原生环境问题） 是由自然界本身运动引起的，人们无法避免的客观事实。但是人为的作用可以加速或延缓灾害的发生，加大或减轻灾害的影响和损失。自然灾害种类繁多，其分类如下。 1、按其成因分有： （1）地质灾害，包括地震、崩塌、滑坡、泥石流、水土流失、地面塌陷、地裂缝、土地沙漠化

24、、火山爆发等； （2）灾害性天气，如台风、飓风、飑风、龙卷风、雷击、冰雹、暴雨、旱灾等； （3）水文灾害，如洪涝灾害等； （4）生物灾害，如病、虫、草、鼠害等。 2、按其表现方式可分为： （1）、骤发性自然灾害，如地震、火山暴发、龙卷风、飓风、飑风等。骤发性灾害的特点是：猛烈地突然发生、持续的时间很短、灾害影响和危害巨大，灾区地理位置容易确认。 （2）、长期性自然灾害，其特点是：缓慢发生、持续时间长、潜在危害大。如沙漠化、水土流失等。 各种自然灾害既可能单独发生，也可能与其他灾害连锁反应，形成群发性灾害，其影响和危害更为惨重。在所有的自然灾害中，水灾造成的损失最大，约占 40%，发生在1998

25、年7-8月份长江及松花江流域百年不遇的洪涝灾害就是最有说服力的证明；其次是热带风暴和台风，占20%， 地震和旱灾各占15%；其他灾害占10%。（二）环境污染和生态破坏问题（次生环境问题）环境污染和生态破坏是伴随着人类经济和社会发展活动而产生的，特别是与城市化、工业化和农业集约化有着十分密切的关系。 环境污染是指人类活动产生并排入环境的污染物或污染因素超过了环境容量和环境自净能力，使环境的组成或状态发生了改变，环境质量恶化影响和破坏了人类正常的生产和生活。如大气、水体和土壤等的污染均属此类。 生态破坏是指人类开发利用自然环境和自然资源的活动超过了环境的自我调节能力，使环境质量恶化或自然资源枯竭，

26、影响和破坏了生物正常的发展和演化以及可更新自然资源的持续利用。如水土流失、土地沙漠化、盐渍化及生物多样性的锐减等。 二、环境问题的产生与发展 环境问题的出现，是人与环境关系不相协调的结果。它是人与环境在一定的时空中相互作用的具体体现，也是随着人类社会和经济的发展而发展的。如果按人类环境明显变化的时间为划分依据，我们可将人与环境的关系分为三个阶段。 （一）生态环境的早期破坏阶段 此阶段从人类出现开始直到产业革命，是一个漫长的时期。在该阶段，人类经历了从以采集狩猎为生的游牧生活到以耕种和养殖为生的定居生活的转变。随着人类活动的加剧，虽然也出现了森林骤减，水源得不到涵养，造成水旱灾害频繁，水土流失严

27、重，沟壑纵横，土地日益贫瘠，给后代造成了不可弥补的损失等问题。但总的说来，这一阶段的人类活动对环境的影响还是局部的，没有达到影响整个生物圈的程度。 （二）近代城市环境问题阶段 此阶段从工业革命开始到八十年代发现南极上空的臭氧洞为止。工业革命（从农业占优势的经济向工业占优势的经济的迅速过渡称为工业革命）是世界史的一个新时期的起点，此后的环境问题也开始出现新的特点并日益复杂化和全球化。这一阶段的环境问题跟工业和城市同步发展。先是由于人口和工业密集，燃煤量和燃油量剧增，发达国家的城市饱受空气污染之苦，后来这些国家的城市周围又出现日益严重的水污染和垃圾污染，工业三废、汽车尾气更是加剧了这些污染公害的程

28、度。 在后来的二十世纪六、七十年代，发达国家普遍花大力气对这些城市环境问题进行治理，并把污染严重的工业搬到发展中国家，较好地解决了国内的环境污染问题。随着发达国家环境状况的改善，发展中国家却开始步发达国家的后尘，重走工业化和城市化的老路，城市环境问题有过之而无不及，同时伴随着严重的生态破坏。本阶段是以8大公害事件为代表的。 表1-1 8大公害事件表马斯河谷事件1930年12月1日到5日，比利时马斯河谷工业区上空出现了很强的逆温层，致使13个大烟囱排出的烟尘无法扩散，大量有害气体积累在近地大气层，对人体造成严重伤害。一周内有60多人丧生，许多牲畜死亡。 洛杉矶光化学烟雾事件1943年夏季，洛杉矶

29、市250万辆汽车燃烧的1100吨汽油所产生的碳氢化合物等气体，在太阳紫外线照射下引起化学反应，形成了浅蓝色烟雾，使该市大多市民患了眼红、头疼。1955年和1970年洛杉矶又两度发生该类事件，分别有400多人死亡和全市四分之三的人患病。 多诺拉烟雾事件1948年10月下旬，美国的宾夕法尼亚州多诺拉城大雾弥漫，受反气旋和逆温控制，工厂排出的有害气体扩散不出去，全城14000人中有6000人眼痛、喉咙痛、头痛胸闷、呕吐、腹泻。17人死亡。 伦敦烟雾事件自1952年以来，伦敦发生过12次大的烟雾事件。1952年12月那一次，伦敦大雾，燃煤排放的粉尘和二氧化硫无法散去。迫使所有飞机停飞，汽车白天开灯行驶

30、，行人走路困难。烟雾事件使呼吸道疾病患者猛增，5天内有4000多人死亡，两个月内又有8000多人死去。 水俣病事件19531956年，日本熊本县水俣镇一家氮肥公司排放的含汞废水，使汞在海水、底泥和鱼类中富集，又经过食物链使人中毒。1991年，日本环境厅公布的中毒病人仍有2248人，其中1004人死亡。 骨痛病事件19551972年，日本富山县的一些铅锌矿在采矿和冶炼中排放废水，废水在河流中积累了重金属“镉”。人长期饮用这样的河水，食用浇灌含镉河水生产的稻谷，出现了骨骼严重畸形、剧痛，身长缩短，骨脆易折等病症。 四日哮喘病事件1961年，日本四日市由于石油冶炼和工业燃油产生的废气，严重污染大气，

31、引起居民呼吸道疾病聚增，尤其是哮喘病的发病率大大提高，形成了一种突出的环境问题。 米糠油事件1968年，在日本北九州一带，由于鸡和人吃了含有多氯联苯的米糠油，先是几十万只鸡吃了有毒饲料后死亡。继而有13000多人开始眼皮发肿，手掌出汗，全身起红疙瘩，接着肝功能下降，全身肌肉疼痛，咳嗽不止。 （三）当代环境问题阶段 从1984年英国科学家发现、1985年美国科学家证实南极上空出现的“臭氧洞”开始，人类环境问题发展到当代环境问题阶段。这一阶段在全球范围内出现了不利于人类生存和发展的大气污染、酸雨、臭氧层破坏和全球变暖等全球性大气环境问题上。 与此同时，发展中国家的城市环境问题和生态破坏、一些国家的

32、贫困化愈演愈烈，水资源短缺在全球范围内普遍发生，其他资源（包括能源）也相继出现将要耗竭的信号。这一切表明，生物圈这一生命支持系统对人类社会的支撑已接近它的极限。这还表明环境问题的复杂性和长远性。 大气污染 大气污染主要是由于城市化、工业化、交通现代化，尤其是煤炭、石油等矿物能源的大量消耗，空气中一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、甲烷、颗粒物、铅、砷、汞、镉、氟等有害物质大量增加而造成的。因此，控制大气污染的任务也相当繁重。正是全球大气污染的加剧，导致了全球气候变暖、臭氧层破坏和酸雨危害的频繁发生。 全球气候变暖（温室效应） 全球气候变暖（温室效应）是指大气中的二氧化碳等气体可透过太阳短波

33、辐射，使地球表面升温；但阻挡地球表面向宇宙空间发射的长波辐射，热量散失受阻而使大气增温。由于二氧化碳等气体的这一作用与“温室”的作用类似，故称之为“温室效应”。造成这一效应的气体叫做温室气体。二氧化碳、一氧化碳、甲烷、臭氧、水蒸气等都是温室气体，但主要的还是二氧化碳和甲烷。其中二氧化碳的作用占70%以上。燃煤、燃气、燃油都会排出大量二氧化碳。 臭氧层破坏 臭氧层位于地球表面20到50公里的大气平流层上部，是一层非常稀薄但却集中了地球上90%臭氧的气体层。这种气体是地球生物的保护伞。它能够吸收和阻止紫外线，保护人类和其他生物不受太阳紫外线和宇宙射线的伤害。没有这个屏障，地球上的生物难以生存。但近

34、几十年来，臭氧层却遭到了严重的破坏。酸雨的危害 酸雨是指pH值小于5.6的雨、雪、霜、雾或其它形式的大气降水，是大气受污染的一种表现。产生酸雨的罪魁祸首就是二氧化硫和氮氧化物，它来自含硫的煤和石油的燃烧及汽车尾气的排放。酸雨被称为“空中死神”，其潜在的危害主要表现在四个方面：对水生系统的危害；对陆地生态系统的危害；对人体的影响；对建筑物、机械和市政设施的腐蚀。其它环境问题生物多样性锐减森林锐减水土流失土地沙漠化垃圾及固体废弃物污染水资源污染噪声污染第三节 环境科学一、环境科学的概念 环境科学是以“人类-环境”系统为其特定的研究对象。是研究“人类-环境”系统的发生、发展和调控的科学。它是一门内容

35、丰富、领域广泛的新兴学科。是在自然科学、社会科学、经济科学和技术科学的基础上发展起来的交叉学科。 二、环境科学的任务 环境科学的任务在于揭示人类与环境相互作用的规律，抓住人类与环境这一对矛盾的实质，研究其间的对立统一关系，充分认识二者之间的作用，以便能动地改造环境并积极调节其间物质和能量的交换过程，促使环境朝着有利于人类的方向演化。 人类与环境相互作用的规律大体可以分为自然规律、社会规律、经济规律、技术规律和环境规律等五个方面。这五个规律相互影响，互相制约，经系统的协同、放大，对整个系统的运动产生不同的影响。人类在这个作用过程中担当着重要的角色，其活动如果得当，可使系统向着好的方向发展，否则会

36、出现系统恶化的情况。三、环境科学的研究内容 环境自然科学 按学科分：环境地学、化学、物理、生物、毒理学等；按要素分：水、大气、土壤环境学等。环境社会科学包括：环境伦理、环境法学及环境管理学等。环境经济科学环境资源的市场配置、消费与生产、外部性、经济发展与环境生产力等。环境技术科学包括：工业生态学、环境监测、环境工程等。第四节 环境保护与可持续发展一、环境保护 （一）环境保护的概念和任务 环境保护是指人类为解决现实的或潜在的环境问题，协调人类与环境的关系，保障经济社会的持续发展而采取的各种行动的总称。环境保护的任务是调控发展和环境之间的关系。即在促使经济稳步发展的同时，运用各种措施（包括行政的、

37、法律的、经济的、教育的、科学技术的）保护自然环境和自然资源，防治环境污染和生态破坏，提高环境质量，创造生态健全的工作和生活环境。 （二）环境保护的方法和内容环境保护的方法和手段有工程技术的、行政管理的，也有法律的、经济的、宣传教育的等。 （三）我国环境保护的基本思路 在1996年7月份召开的第四次环境保护会议上明确了我国环境保护的基本思路。具体如下： 1、实行可持续发展战略 2、遏制环境恶化趋势 二、可持续发展 朴素的可持续发展观念古来有之，但现代意义上的可持续发展概念则是挪威首相布伦特兰夫人在我们共同的未来报告中首次提出的。所谓可持续发展是指：“既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能

38、力构成危害的发展”。这一定义得到广泛的接受，并在1992年联合国环境与发展大会上取得共识。我国学者对这一定义作了如下的补充：可持续发展是“不断提高人群生活质量和环境承载能力的、满足当代人需求又不损害子孙后代满足其需求能力的、满足一个地区或一个国家人群需求又不损害别的地区或国家人群满足其需求能力的发展”。 （一）可持续发展的背景 1、古代朴素的可持续发展思想 2、现代可持续发展思想的形成 （1）寂静的春天对人类行为和观念的早期反思 （2）增长的极限引起全世界反响的“严肃思考” （3）联合国人类环境会议人类对环境问题的正式挑战 （4）我们共同的未来环境与发展思想的重要飞跃 （5）联合国环境与发展大

39、会环境与发展的里程碑 （6）可持续发展世界首脑会议责任与义务的体现 （二）可持续发展的内涵与特征1、可持续发展战略的基本思想 鼓励经济增长 提倡资源的永续利用和保持良好的生态环境 谋求社会的全面进步 2、可持续发展的内涵 （1）公平性内涵 （2）持续性内涵 （3）共同性内涵第五节 生态学基础知识一、生态学及其发展（一）生态学的定义 生态学（Ecology）一词最早是由德国生物学家黑格尔于1869年提出的。他把生态学定义为“自然界的经济学”。其英文词首和经济学（Economics）是相同的，均来自于希腊文，表示家庭居处或环境的意思，可见，生态学与经济学、家庭、环境等有着密切的关系。后来有的学者把

40、生态学定义为“研究生物或生物群体与其环境的关系，或生活着的生物与其环境之间相互联系的科学”。我国著名生态学家马世骏把生态学定义为“研究生物与环境之间相互关系及其作用机理的科学”。生态学中所说的生物包含植物、动物和微生物。最近，由于人类环境问题和环境科学的发展，生态学也扩展到人类生活和社会形态等方面，把人类这一生物种也列入生态系统中，来研究并阐明整个生物圈内生态系统的相互关系问题。（二）生态学的发展生态学原是一门研究生物与其生活环境相互关系的科学，是生物学的重要分科之一。初期主要研究植物，后来逐渐涉及动物和人类。目前，随着现代科学技术的发展并向生态学的不断渗透，赋予它新的内容和动力，使其成为多学

41、科、较活跃的科学领域之一。二、生态系统（一）生态系统的概念 生物自从在地球上出现以来就与自然环境有着密不可分的关系，长期以来形成了相互依存、相互制约的关系。地球上的生物十分庞杂，其中包括动物2000万种以上，植物30多万种，微生物10多万种。这些生物通过新陈代谢不断与环境进行着物质的交换、能量的传递和信息的交流，从而引起环境与生物自身的变化。生物在长期的进化中对环境具有依附性和适应性，但生物也不是被动的适应环境，生物也具有其本身独特的遗传特性。生物受到环境的影响，反过来又作用于环境。 一个生物物种在一定的范围内所有个体的总和称为生物种群（Population）；在一定自然区域的环境条件下，许多

42、不同种的生物相互依存，构成了有着密切关系的群体，称为生物群落（Community）。随着环境条件的千差万别，地球上出现了各种各样的生物群落（森林、草原、荒漠等等）。而特定的生物群落又维持了相应的环境条件。一旦生物群落发生变化，也会影响到环境条件的变化。因此，人们把生物群落与其周围非生物环境的综合体，称为生态系统（Ecosystem），也即生命系统和环境系统在特定空间的组合。在生态系统中，各种生物彼此间以及生物与非生物的环境因素之间互相作用，关系密切，而且不断进行着物质的交换、能量的传递和信息的交流。目前，人类所生活的生物圈内有无数大小不等的生态系统。图1-6 简化了的陆地生态系统图（二）生态系

43、统的组成 在生态系统中，各种生物彼此间以及生物与非生物的环境因素之间互相作用，关系密切，而且不断进行着物质的交换、能量的传递和信息的交流。目前，人类所生活的生物圈内有无数大小不等的生态系统。图1-7 生态系统图 生产者：主要是绿色植物，凡能进行光合作用制造有机物的植物种类，包括单细胞藻类，均属于生产者。还有一些能利用化学能把无机物转化为有机物的化能自养型微生物，也应列入生产者之列。 消费者：主要是动物，又分为一级消费者（如草食性动物）；二级消费者（如肉食动物）；等等。 图1-8 消费者图分解者：指各种具有分解能力的微生物，也包括一些微型动物，如鞭毛虫，土壤线虫等。 图1-9 分解者图 无生命物

44、质：指生态系统中的各种无生命的无机物、有机物和各种自然因素（如土壤、空气、水等）。 图1-10 无生命物质图图1-11 生态环境图 P生产者； C1初级消费者； C23二、三级消费者； Cn四级消费者； D分解者图1-12 简化的陆地生态系统图（三）生态系统的结构 1、生态系统的形态结构：生态系统的生物种类、种群数量、种的空间配置（水平分布、垂直分布）、种的时间变化（发育、季相）等构成了生态系统的形态结构。如：在森林生态系统中，有各种乔木、灌木和草本植物，有各种动物和复杂的微生物种群。它们各自的数量、空间的分布和种的时间的变化就构成了森林生态系统特有的形态结构。 图1-13 生态系统中物种的类

45、型、分布、空间配置图图1-14 生态系统中种的时间变化（发育、季相）图2、生态系统的营养结构：生态系统各组成部分之间建立起来的营养关系，构成了生态系统的营养结构。它是生态系统中能量流动和物质循环的基础。 生态系统中，由食物关系把多种生物联接起来，一种生物以另一种生物为食，另一种生物再以第三种生物为食，彼此形成一个以食物联接起来的链锁关系，称为食物链。比如：老鼠以农作物为食，而鼬鼠又以老鼠为食，这就构成了一个最简单的食物链。再如：碎屑-蘑菇-昆虫-蛙-蛇-鹰就构一个较为复杂的食物链。 按照生物间的相互关系，一般可把食物链分为： 捕食性食物链：即由一些以其他动物为食的动物构成的食物链。例如由狐狸和

46、野兔构成的食物链。 碎食性食物链：是由一些食碎屑生物构成的。诸如秃鹫、蚯蚓、千足虫、白蚁、蚁和甲虫等。 寄生性食物链：是由一些寄生性生物构成的。它们是与其“捕获物”建立起一种紧密地联系，长期地以“捕获物”为生。比如：动物肠内的绦虫、寄生在动物体外的蜱、虱或七鳃鳗以及一些植物如菟丝子、槲寄生等。 腐生性食物链：是由腐生性生物构成的。如水晶兰、真菌等。 在一个生态系统中，食物关系往往复杂，各种食物链相互交错，形成所谓食物网。能量的流动，物质的迁移和转化，就是通过食物链或食物网进行的。见下图 图1-15 食物网图1桧树； 2草本植物；3节肢动物；4兔；5啮齿动物；6肉食动物（四）生态系统的功能 生态

47、系统中能量流动、物质循环和信息联系构成了生态系统的基本功能。 1、生态系统中的能量流动 生态系统中全部生命活动所需要的能量均来自太阳。太阳能在生态系统中的流动是按热力学定律进行的。热力学第一定律告诉我们：“在一个封闭系统中（我们通常把以地球为中心包括太阳在内的宇宙环境看成是一个封闭系统），能量和物质是不能产生或消灭的。即能量和物质不能凭空产生也不能凭空消亡”。热力学第二定律告诉我们：“熵在增加”。根据这一定律，从一种能向另一种能的任何转换都不是完全有效的，能的消费是不可逆的过程。在能量的转换过程中，总有一些能量失掉了。因此，如果没有新的能量从外部投入，一个封闭系统最终会耗尽其能量。因为生命需要

48、能量，能量耗尽了，生命也就停止了。当然，地球并不是封闭系统，地球从太阳得到能量。环境卡片能量流动的1/10规律 在生态系统中，能量从植物体内转移至草食动物体内时大约为总能量的1/10，而再转移到肉食动物体内时，为草食动物能量的1/10左右。一般说来，能量沿着绿色植物草食动物一级肉食动物二级肉食动物逐级流动，而后者所获得的能量大体等于前者所含能量的1/10，这就是说，在能量流动过程中，约有9/10的损失掉了。 2、生态系统中的物质循环 生态系统中的一切生物（动物、植物、微生物）和非生物的环境，都是由运动着的物质构成的。并在地球长期的演化过程中建立起来了各种循环体系。其中碳、氢、氧、氮、硫、磷等的

49、循环是生态系统基本的物质循环。锰、锌、铜、钼、钴、钙、镁、钾等微量元素，也在生态系统中的构成了各自的循环。而与人类环境关系比较密切的主要有水、碳、氮、三大循环。图1-16水循环图图1-17 碳循环图图1-18 氮循环图 3、生态系统中的信息联系 在生态系统的各组成部分之间及各组分内部，伴随着能量和物质的传递与流动还同时存在着各种信息的联系，而这些信息把生态系统联成一个统一的整体，起着推动物质流动、能量传递的作用。信息在生态系统中表现为多种形式，主要有营养信息、化学信息、物理信息、遗传信息和行为信息。环境专栏北极狐和北极兔 据科学家们观察，生活在北极地区的北极狐是以北极兔为食的。北极狐一胎可以怀

50、单胎，也可以怀双胎。而这是取决于北极兔的多少。北极兔的数量多，怀双胎；数量少则怀单胎。这对于维持生态系统的平衡是至关重要的。难道是北极兔告诉北极狐自己的数量吗？显然不可能，这只能是生态系统中某些类似物理、化学等信息在起作用。三、系统的平衡与稳定 在任何一个正常的生态系统中，能量流动和物质循环总是不断地进行着，但在一定的时期内，生产者、消费者和分解者之间都保持着一种相对的平衡状态，这种平衡是动态的平衡，不是静止的平衡。系统内部的因素和外界因素的变化，尤其是人为的因素，都可能对系统产生影响，并引起系统的改变，甚至破坏系统的平衡。第六节 生态平衡及系统的动态变化 一、生态平衡的概念 如果某生态系统各

51、组成成分在较长时间内保持相对协调，物质和能量的输出接近相等，结构与功能长期处于稳定状态，在外来干扰下，能通过自我调节恢复到最初的稳定状态，则这种状态可称为生态平衡。生态平衡包括三个方面：即结构上的平衡、功能上的平衡以及输入和输出物质数量上的平衡。生态平衡是相对的平衡、动态的平衡。 二、生态系统的动态变化 （一）生态系统的演替 一些生态系统，依靠自身的发展和活动的本性，一方面消灭某些物种，另一方面又允许别的物种侵入，以此来改变它们的环境。因而，在占领这个地区的各种生物中，存在着一种渐近的变化。最后，一个生态系统可能被另一个生态系统全部代替。生态系统中的这种变化过程就叫做演替。 1、原生演替 如果

52、这个地域先前没有生物占领，那么，一个生态系统被另一个生态系统所代替的过程就称为原生演替。 裸露的岩石表面被生物逐步侵入，最后变成了森林生态系统就是一个典型的范例。 2、次生演替 开始于次生裸地或原生芜原（不存在植被，但在土壤或基质中保留有植物繁殖体的裸露地段）上的演替。比如，当一个地区被开垦，后又被废弃时，这个地区在开垦前的优势生态系统，将经过一系列明显的阶段而得到恢复。由于这是重建原来就已经有的生态系统，所以把这个过程叫做次生演替。 3、顶极生态系统 这是演替到最后阶段的一种生态系统。全部已有的物种继续彼此按比例繁殖，并不再发生变化的平衡状态称为顶极。这个系统也就叫做顶极生态系统。顶极生态系

53、统的类型依这个地区占优势的非生物因素的不同而异。在炎热的干旱地区，顶极是热带荒漠生态系统；在炎热的潮湿地区，顶极是热带雨林。 （二）影响生态系统演替变化的因素 1、自然因素 主要是指自然界发生的异常变化或自然界本来就存在的对人类和生物的有害因素。如火山爆发、山崩海啸、水旱灾害、地震、台风、流行病等自然灾害，都会使生态平衡遭到破坏。 2、人为因素 主要指人类对自然资源的不合理利用、盲目发展生产带来的环境污染等问题。 环境专栏人类对生态系统的影响达到极限 1、过去一个世纪来，地球上有一半的湿地消失。 2、毁林造田使得地球森林覆盖率下降了2050。 3、地球上有9的树种濒临灭绝。 4、地球上70的海

54、洋鱼类面临滥捕滥捞的威胁，有些已处于生存极限状态。 5、近半个世纪来，全球有23的农业用地发生水土流失现象。 6、由于拦河造坝或修建其它水利设施，使全球60的大型河流系统遭到破坏、水流速度减缓，河流源头与其入海口之间的落差增加了2倍。三、生态学的一般规律 （一）相互依存与相互制约规律 1、普遍的依存与制约，亦称“物物相关”规律。 2、通过“食物”而相互联系与制约的协调关系，亦称为“相生相克”规律。 （二）物质循环与再生规律 （三）物质输入输出的动态平衡规律 （四）相互适应与补偿的协同进化规律 （五）环境资源的有效极限规律 第七节 清洁生产的产生与发展一、工业活动引发的环境问题(一)气候变暖温室

55、效应：是由于大气层中温室气体（GHGS)（如水蒸汽、二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、臭氧以及氯氟烃类物质等）浓度上升引起的地球气候变暖的一种现象。这些气体起着类似温室玻璃的作用，即只吸收而不反射产生热能的红外辐射，因此使地球不断变暖。各种气体对全球变暖的贡献百分率：CO2为49，CH4为18，N2O为6，CFCs为14，其他气体为13。不同产业对全球变暖的贡献百分率：能源57（工业能源22，运输能源20，商住能源15），林业9，农业14，氯氟烃工业17，其他工业3。气候变暖的全球性影响：1、导致南、北极冰雪部分融化，海平面上升，威胁沿海国家和地区。（预计到本世纪中叶，全球气温将升高1.54.5，海

56、平面将上升25140cm。）2、导致全球气候混乱，改变降水格局，影响世界水资源分布。3、改变世界粮食体系。4、严重破坏生态环境。国际应对：1992年6月，154个国家在巴西里约热内卢召开的环境与发展大会上签署了联合国气候变化框架公约。这是一项原则公约，它为国际社会在对付气候变化问题上加强合作提供了法律框架，并对发达国家和发展中国家规定了有区别的义务。该公约于1994年3月生效，公约现有176个缔约方。中国是1992年首批签署气候变化框架公约的国家之一。1997年12月170多个国家共同签署京都议定书，要求发达国家对温室气体的排放进行限期控制，全部排放量在20082012年承诺期间，以1990年温室气体排放量为基数，实现平均减排5.2%。（