1当今世界环境问题1

1、环境学导论2011年3月1日 1教师简介任连海（1971），男，副教授本科毕业于 东北大学；硕士毕业于北京工商大学（原北京轻工业学院），导师 张溱芳教授。博士,师从清华大学环境系聂永丰教授。博士后，合作导师，郝吉明院士Email: 2参加的科研工作1、北京市教委面上项目(KM2 )“食品垃圾移动式高效堆肥反应器研制及工艺优化研究”，主持； 2、国家计委与日本通产省中日合作“绿色援助计划”项目 “造纸黑液硅提取性试验研究”，轻工业总会项目，主要参加人； 3、“八五”科技攻关课题“烟气脱硫成套技术开发”，负责“增湿系统”和“加粉系统”两部分研究开发工作； 4、国家高技术研究发展计划（2006AA0

2、6Z 370）“含毒性有机物危险废物固化稳定化技术研究”，负责“含毒性有机物固化机理研究”部分； 5、国家科技支撑计划项目（No. 2006BAC02A18）“苏州城市循环经济发展模式及示范”，负责“苏州静脉产业园餐厨垃圾资源化利用综合技术研究与科技示范工程”部分；6、北京市教委面上项目“新型隔热保温材料-复合相变建筑材料研制和开发”，主要参与；7、建设部科技标准司. 国家标准“餐厨垃圾资源利用技术要求”编制项目，主要编制人；3课程的主要内容第一部分：本课程的基本要求内容，包括环境的基本概念、环境问题的产生与发展、全球环境问题等；第二部分：本课程的重点要求内容，包括生态学基础，水、气、土、声、

3、渣等污染物的污染机理，重点污染指标，以及污染治理技术以及环境监测等； 第三部分：本课程的扩展内容，包括可持续发展、人口问题、农业问题、能源问题、资源问题等。4课程的特点（1）涉及知识面广；（2）叙述性内容多；（3）专业基础性强。 5学习本课程的目的和作用学好这门课有助于掌握环境科学的基本知识，有助于掌握生态保护和污染防治的基本技术，有助于培养起坚定、自觉的环境保护意识。该课程对环保类专业的学生来说，是一门重要的专业基础课、专业入门课；对其他专业的学生来说，是一门重要的素质教育课。 6课本及参考书课本：环境学导论（第二版）何强等编著，清华大学出版社出版。参考书：现代环境科学导论盛连喜主编，化学工

4、业出版社；农业环境保护张宝莉主编，化学工业出版社；环境学左玉辉编著，高等教育出版社出版；环境保护概论刘天齐主编，高等教育出版社出版。7第一节 环境一、环境的概念 1、广义的概念： 环境总是相对于某一中心事物而言，作为某一中心事物的对立面而存在。它因中心事物的不同而不同，随中心事物的变化而变化。与某一中心事物有关的周围事物，就是这个中心事物的环境。2、狭义的概念 中心事物是人类，以人类为主体的外部世界，即人类生存、繁衍所必须的相适应的环境，或物质条件的综合体，可分为自然环境与人工环境两种。8社会科学自然科学科学技术环境9二、人类的环境 图11 人类环境的结构101、自然环境自然环境是人类出现之前

5、就存在的，是人类目前赖以生存、生活和生产所必需的自然条件和自然资源的总称，即阳光、温度、气候、地磁、空气、水、岩石、土壤、动植物、微生物以及地壳的稳定性等等自然因素的总和；用一句话概括就是“直接或间接影响到人类的一切自然形成的物质、能量和自然现象的总体”。 按自己固有的规律发生和发展，被利用和改造。11自然环境的要素构成12自然环境的层次结构13地球环境的圈层结构特性14人工环境：人类活动的产物 社会环境：经济、政治、文化组成。是人类活动的产物，但反过来又成为人类活动的制约条件，也是影响人类与自然环境的决定性因素。 工程环境：人类在利用和改造自然环境中创造出来的人工环境2、人工环境153、环境

6、科学中的人类环境 是指自然环境中的生物圈和人工环境中的人工构筑物、人工产品和能量以及人的关系问题。 我国的“环境”概念由中华人民共和国环境保护法给出：“本法所称环境是指：大气、水、土地、矿藏、森林、 草原、野生动物、野生植物、名胜古迹、风景 游览区、温泉、疗养区、自然保护区、生活居住 区等。 ”16三、环境要素和环境质量 1、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、性质不同的而又服从整体演化规律的基本物质组分。分自然环境要素与人工环境要素。自然环境要素通常包括：水、大气、生物、阳光、岩石、土壤等。 （注：自然环境要素与环境要素不相同，如阳光）环境要素组成环境结构单元，环

7、境结构单元又组成环境整体或环境系统。由水组成水体全部水体总称为水圈；由大气组成大气层，整个大气层总称为大气圈；由生物体 组成生物群落，全部生物群落构成生物圈等等。 172、环境要素的属性最差（小）限制律：整体环境的质量，不能由环境诸要素的平均状态决定，而是受环境诸要素中那个与最优状态差距最大的要素所控制。等值性：是指各个环境要素，无论它们本身在规模上或数量上如何的不相同，但只要是一个独立的要素，那么对于环境质量的限制作用并无质的差别。整体性大于个体和：是指环境诸要素互相联系、互相作用产生的集体效应，是个体效应基础上质的飞跃。出现先后，互相联系，互相依赖：是指环境诸要素在地球演化史上的出现，具有

8、先后之别，但它们又是相互联系，相互依赖的。 183、环境质量环境质量是指在一个具体的环境内，环境的总体或环境的某些要素，对人群的生存和繁衍以及社会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。 环境质量是对环境状况的一 种描述；环境状况的形成有来自自然的原因，也有 来自人为的原因，而且从某种意义来说，人为原因是更重要的原因；人群的文化状态也影响着环境质量。 19四、环境的分类人类环境是由若干规模大小不同、复杂程度有别、等级高低有序、彼此交错重叠、彼此互相转化变换的子系统所组成，是一个具有程序性和层次结构的网络。如按照人类环境的范围来分： 20五、环境的功能特性 人类环境

9、系统是一个复杂的、有时、空、量、序变化的动态系统和开放系统。由于存在连续不断的、巨大的和高速的物质、能量和信息的流动，表现出对人类活动的干扰和压力。 环境有以下特性：（1）整体性、（2）有限性、（3）不可逆性、（4）隐显性、（5）持续反应性、（6）灾害放大性。 21第二节 环境问题 一、环境问题及其与社会经济发展的关系 1、什么是环境问题？广义：由自然力或人力引起生态平衡破坏，最后直接或间接影响人类的生存和发展的一切客观存在的问题。狭义：由于人类的生产和生活活动，使自然生态系统失去平衡，反过来影响人类生存和发展的一切问题。 222、环境问题的分类根据环境问题的来源，可分为两类。1、由自然力引起

10、的为原生环境问题，又称第一环境问题，它主要是指地震、洪捞、干旱、滑坡等自然灾害问题；2、由人类活动引起的为次生环境问题，也叫第二环境问题，它又分为环境污染和生态环境破坏两类。 其中，环境污染又可分为环境污染（如水污染、大气污染、土壤污染等）和环境干扰（噪声干扰、热干扰和电磁干扰等）。233、环境问题的发生和发展根据环境问题发生的先后和轻重程度，可大致分为三个阶段：（1）环境问题的产生与生态环境早期破坏。包括人类出现以后直至产业革命的漫长时期，又称早期环境问题。（2）城市环境问题突出和“公害”加剧。从产业革命到1984年发现南极臭氧空洞止，又称近代城市环境问题阶段。（3）全球性大气环境问题，即当

11、代环境问题阶段。它始于1984年英国科学家发现，1985年美国科学家证实南极上空出现“臭氧空洞”。这一阶段的核心是“全球变暖”、“臭氧层破坏”和“酸沉降”三大全球性大气环境问题。 24三阶段的核心问题：1.“第一次浪潮”的环境问题：土地人口的大量增加；原始植被的大量破坏2.“第二次浪潮”的环境问题：环境污染五十年代前后出现的“八大公害事件”（马斯河谷烟雾事件、多诺拉烟雾事件、伦敦烟雾事件、洛杉矶光化学烟雾事件、水俣事件、富山事件、四日事件、米糠油事件）近年来六大公害事件（意大利塞维索化学厂二恶英扩散事件、美国三里岛核电厂泄漏事件、墨西哥城液化气罐爆炸事件、印度博帕市农药厂化学品泄漏、苏联切尔诺

12、贝利核电站泄漏、瑞士巴塞士桑多斯化学公司火灾）3.“第三次浪潮”的环境问题：转移；全球环境问题254、环境问题的性质和实质性质：（1）环境问题具有不可根除和不断发展的属性，它与人的欲望、经济的发展、科技的进步同时产生、同时发展，呈现孪生关系； （2）环境问题范围广泛而全面，存在于生产、生活、政治、工业、农业、科技等全部领域中； （3）对人类的行为具有反馈作用，使人类的生产方式、生活方式、思维方式等一系列问题引起新的变化； （4）可控性，即通过教育，提高人们的环境意识，充分发挥人的智慧和创造力，借助法律的、经济的和技术的手段，总可以把环境问题控制在影响最小的范围内。 26当今世界面临的环境问题2

13、011.03.0127一、自然环境问题28自然灾害 干旱 海啸 洪涝 地震 龙卷风 泥石流 沙漠化 火山29301、干旱1.1 干旱的灾难性后果 各类史书中，其中公元16371647年，五百年未遇的特大旱灾所造成的后果尤为惨烈。这也间接地导致了明王朝的迅速败亡。建国以来，我们的干旱和旱灾也时有发生，尤其是干旱化现象日趋严重，每年受灾农田约3.1亿亩。这一点在我国的北方地区表现得尤为明显。北方地区拥有中国40%的人口和60%的耕地，但水资源量只占全国的20%，整个北方地区长期处于干旱状态，每年仅因干旱所造成的损失就高达十亿元。 开始，非洲大部分地区遭到了百年不遇的大旱灾。36个国家约1.5亿人口

14、面临饥饿的威胁。仅1983年就有1600万人死于饥饿和与营养不良有关的疾病。 31321.2 干旱的成因和对策 从自然因素讲，主要是偶然性或周期性的降水减少，但是近年来人类的一些自身活动也加剧了水的供需的失衡。从人的因素上来考虑，人为活动导致干旱发生的原因主要有以下四点：人口大量增加，导致有限的水资源越来越短缺。 森林植被被人类破坏，植物的蓄水作用丧失，导致地下水和土壤水减少。 人类活动造成大量水体污染，使可用水资源减少。 用水浪费严重，在我国尤其是农业灌溉用水浪费惊人，导致水资源短缺。所幸的是人类已经行动起来了。在我国，控制人口、植树造林、治理污染、发展环保产业已成为基本国策，作为农业大国，

15、我们落后的灌溉方式也正在向高效节能的灌溉方式转变。 332、海啸海啸的起因:海啸是一种灾难性的海浪，通常由震源在海底下50千米以内、里氏震级6.5以上的海底地震引起。水下或沿岸山崩或火山爆发也可能引起海啸。在一次震动之后，震荡波在海面上以不断扩大的圆圈，传播到很远的距离，正象卵石掉进浅池里产生的波一样。海啸波长比海洋的最大深度还要大，轨道运动在海底附近也没受多大阻滞，不管海洋深度如何，波都可以传播过去。 3435怒吼的巨浪: 根据现代板块结构学说的观点，智利是太平洋板块与南美洲板块相互碰撞的俯冲地带，处在环太平洋火山活动带上。这种特殊的地质结构，造成了智利处于极不稳定的地表之上。自古以来，这里

16、火山不断喷发，地震连连发生，海啸频频出现，灾难时常降临。1960年5月21日凌晨开始，在智利的蒙特港附近海底，突然发生了世界地震史上罕见的强烈地震。大小地震一直持续到6月23日，在前后1个多月的时间内，先后发生了225次不同震级的地震。震级在7级以上的有十几次之多，其中震级大于8级的有3次。 36373839泰国普吉岛海啸403、洪涝 洪涝的形成 洪涝的危害 洪涝的防治413.2 洪涝的危害423.3 洪涝的防治 洪涝灾害的防治工作包括两个方面：一方面减少洪涝灾害发生的可能性，另一方面尽可能使已发生的洪涝灾害的损失降到最低。 加强堤防建设、河道整治以及水库工程建设是避免洪涝灾害的直接措施，长期

17、持久地推行水土保持可以从根本上减少发生洪涝的机会。 切实做好洪水、天气的科学预报与滞洪区的合理规划可以减轻洪涝灾害的损失。建立防汛抢险的应急体系，是减轻灾害损失的最后措施。434、火山火山爆发呈现了大自然疯狂的一面。一座爆发中的火山,可能会流出灼热的红色熔岩流,或是喷出大量的火山灰和火山气体。这样的自然浩劫可能造成成千上万人伤亡的惨剧,不过大多数火山爆发对生命和财产只造成轻微的伤害。 火山爆发是世界各地都可能发生的自然灾害,只是有些地区发生得比较频繁而已。 4445 火山的形成 在地表以下200千米的温度大约1500摄氏度,这里的岩石处于高热状态，部分熔融产生所谓的岩浆。由于岩浆的温度比周围的

18、岩石高,密度也较小,所以它会向地表上涌,而且在浮升过程中再熔化掉一些岩石.一旦岩浆找到通达地表的途径,它就会立刻喷出地表,形成熔岩.火山爆发时所喷出的熔岩大都来自地表下100300千米的地方。 4647火山的分布地球上已知的活火山共约518座,它们集中在以下四个地带:(1) 环太平洋火山带，从南北美洲、阿拉斯加、阿留申群岛，经勘察加半岛、日本群岛、菲律宾群岛直至新西兰。这一带的活火山300余座,约占全球的60%。环太平洋带上的火山主要喷发中、酸性岩浆,尤以喷发安山质岩浆为特征。(2) 红海沿岸和东非带。此带共有活火山22座。(3) 地中海-印度尼西亚火山带。这一带共有活火山70余座。其中地中海

19、沿线有13座,印度尼西亚有60余座。这一火山带喷发的岩浆从基性到酸性均有,性质多变。4) 洋底火山带。分布于大西洋(22座)、太平洋(15座)、印度洋(4座)、冰岛及詹迈扬岛(15座)。有的火山在水下喷发,有的已露出水面,成为火山岛屿。 48火山的危害 最具威力、最壮观的火山爆发常常发生在俯冲带。这里的火山可能在沉寂达数百年之后再度爆发,而一旦爆发,威力就特别猛烈。这样的火山爆发常常会给人类带来灭顶之灾。 495051重现生机 火山爆发对自然景观的影响十分深远。土地是世界最宝贵的资源，因为它能孕育出各种植物来供养万物。如果火山爆发能给农田盖上不到20厘米厚的火山灰，对农民来说可真是喜从天降，因

20、为这些火山灰富含养分能使土地更肥沃。 2、绳状熔岩流过的山坡长出蕨类植物。 3、火山灰让周围的土地肥沃，当地的葡萄年年丰收。521、熔岩崩解后,杂草苔类开始冒出来。532、绳状熔岩流过的山坡长出蕨类植物。545、地震 地震(earthquake)是大地的振动。它发源于地下某一点，该点称为震源(focus)。振动从震源传出，在地球中传播。地面上离震源最近的一点称为震中，它是接受振动最早的部位。大地振动是地震最直观、最普遍的表现。在海底或滨海地区发生的强烈地震，能引起巨大的波浪，称为海啸。地震是极其频繁的，全球每年发生地震约500万次。 5556地震的危害1、1985年墨西哥大地震中，大部分建筑倒

21、塌。572、亚美尼亚城在1988年地震中几乎被完全摧毁。583、地震后站在废墟上的印度小女孩。594、1976年危地马拉的旧危地马拉城在地震后的废墟。605、1976年唐山大地震。616、1976年唐山大地震。627、2008年汶川大地震。638、2008年汶川大地震。64地震的预报强烈的地震是严重的自然灾害，威胁人们的生命财产与安全，影响国计民生。预报地震是地震和地质工作者的神圣使命。按距离地震发生时间，预报分为中长期预报、短期预报和震前预报。中长期预报主要通过地震和地质情况的调查研究来实施。短期预报，既要靠地震和地质情况的调查研究，还要靠运用各种监测手段。震前预报主要靠各种监测手段。地震监

22、测主要是利用各种仪器设备去研究岩石中正在发生的各种物理变化。地震仪对微弱震能进行连续记录，分析研究记录，可以推断地震的发震趋势。此外，天气和动物的异常反应，地光、地声的产生，也是地震将到来的预兆。 656、龙卷风龙卷风长期以来一直是个谜，正是因为这个理由，所以有必要去了解它。龙卷风的袭击突然而猛烈，产生的风是地面最强的。由于它的出现和分散都十分突然，所以很难对它进行有效的观测 。666.1 龙卷风的形成 龙卷风是云层中雷暴的产物。具体的说，龙卷风就是雷暴巨大能量中的一小部分在很小的区域内集中释放的一种形式。龙卷风的形成可以分为四个阶段：（1）大气的不稳定性产生强烈的上升气流，由于急流中的最大过

23、境气流的影响，它被进一步加强。 67（1）大气的不稳定性产生强烈的上升气流，由于急流中的最大过境气流的影响，它被进一步加强。68（2）由于与在垂直方向上速度和方向均有切变的风相互作用，上升气流在对流层的中部开始旋转，形成中尺度气旋。 69（3）随着中尺度气旋向地面发展和向上伸展，它本身变细并增强。同时，一个小面积的增强辅合，即初生的龙卷在气旋内部形成，产生气旋的同样过程，形成龙卷核心。 70（4）龙卷核心中的旋转与气旋中的不同，它的强度足以使龙卷一直伸展到地面。当发展的涡旋到达地面高度时，地面气压急剧下降，地面风速急剧上升，形成龙卷风。71龙卷风的危害 1995年在美国俄克拉何马州阿得莫尔市发

24、生的一场陆龙卷,诸如屋顶之类的重物被吹出几十英里之远。大多数碎片落在陆龙卷通道的左侧，按重量不等常常有很明确的降落地带。较轻的碎片可能会飞到300多千米外才落地。 龙卷的袭击突然而猛烈，产生的风是地面上最强的。在美国，龙卷风每年造成的死亡人数仅次于雷电。它对建筑的破坏也相当严重，经常是毁灭性的。 在强烈龙卷风的袭击下，房子屋顶会像滑翔翼般飞起来。一旦屋顶被卷走后，房子的其他部分也会跟着崩解。因此，建筑房屋时，如果能加强房顶的稳固性，将有助于防止龙卷风过境时造成巨大损失。727374龙卷风的探测 龙卷风的风速究竟有多大？没有人真正知道，因为龙卷风发生至消散的时间，作用面积很小，以至于现有的探测仪

25、器没有足够的灵敏度来对龙卷风进行准确的观测。相对来说，多普勒雷达是比较有效和常用的一种观测仪器。多普勒雷达对准龙卷风发出的微波束，微波信号被龙卷风中的碎屑和雨点反射后重被雷达接收。如果龙卷风远离雷达而去，反射回的微波信号频率将向低频方向移动；反之，如果龙卷风越来越接近雷达，则反射回的信号将向高频方向移动。这种现象被称为多普勒频移。接收到信号后，雷达操作人员就可以通过分析频移数据，计算出龙卷风的速度和移动方向。757、泥石流 泥石流是介于流水与滑坡之间的一种地质作用。典型的泥石流由悬浮着粗大固体碎屑物并富含粉砂及粘土的粘稠泥浆组成。在适当的地形条件下，大量的水体浸透山坡或沟床中的固体堆积物质，使

26、其稳定性降低，饱含水分的固体堆积物质在自身重力作用下发生运动，就形成了泥石流。泥石流是一种灾害性的地质现象。泥石流经常突然爆发，来势凶猛，可携带巨大的石块，并以高速前进，具有强大的能量，因而破坏性极大。泥石流所到之处，一切尽被摧毁。 76泥石流所造成破坏778、沙漠化 干地（定义为降水量低且降水通常由雨量小、不稳定、时间短、强度大的风暴造成的那些地区）覆盖了全球40%的陆地面积，供养着世界上1/5的人口。这些干地的沙漠化是由于植被和可利用的水减少、作物产量下降以及土壤侵蚀引起的土地退化，它起因于人口增长、人类需求增加或者政治、经济压力（例如，需要经济作物来增加外汇）造成的过度土地利用，通常由自然发生的干旱启动或加剧。目前，沙漠化的速率是每年6万平方千米或每年0.1%的总干地面积。这对于70%的干地（全球陆地面积的25%）是一种潜在的威胁。 7879二、当今世界面临的环境问题80迷人的风景：清山绿水81迷人的风景：蓝天白云82喜欢的生活环境83当今世界面临的环境问题 水污染大气污染 固体废物污染 生态破坏 沙漠化84“长江之污”绿藻泛滥的滇池水污染85污水进河流污水进湖泊工业污水水污染86大气污染87固体废物污染88城市生活垃圾89生态破坏90沙漠化9192环境问题带来的严重后果每小时灭绝一个物种 人类活动 物种的丧失速度加快（比自然灭绝速度快倍，比形成速度快万倍）