环境科学与环境化学学科体系课件

环境科学的学科体系

环境科学的学科体系

1环境科学的定义珀德姆（Pur-dum,1980）的定义：环境科学是应用多种学科的知识理论与方法来研究环境和管理环境的科学。环境科学研究的目的：（1）保护人类免受环境因素的负影响；（2）保护环境（局部的和全球的）免受人类活动的负影响；（3）为人类社会持续发展，为保护人体健康和提高人类生活水平而不断改善环境质量。环境科学的定义珀德姆（Pur-dum,1980）的定义：2环境科学的内容在宏观上研究人类同环境之间的相互作用、相互促进、相互制约的对立统一关系,揭示社会经济发展和环境保护协调发展的基本规律;在微观上研究环境中的物质,尤其是人类排放的污染物的分子、原子等微小粒子在环境中和在生物有机体内迁移、转化和积蓄的过程及其运动规律,探讨它们对生命的影响及作用机理.环境科学大百科全书第一版,1983环境科学的内容在宏观上研究人类同环境之间的相互作用、相互促进3环境科学的任务:第一,探索全球范围内环境演化的规律第二,揭示人类活动同自然生态之间的相互作用第三,探索环境变化对地区生命支持系统的影响……第四,揭示污染物在环境中的变化及其对人体健康和生态系统的影响第五,探索人类与环境和谐共处的途径第六,研究环境污染治理技术与资源循环利用技术

<中国大百科全书环境科学第二版,2002年>环境科学的任务:4环境科学学科体系环境科学学科体系5环境地学内容：以人－地系统为对象，研究人类活动与环境的相互作用和影响，应用地球科学一系列分支学科的理论和方法研究环境和管理环境。分支学科：环境地质学环境地球化学环境地理学污染气象学环境水文学环境海洋学环境土壤学环境地学内容：6环境地质学研究人类活动与地质环境的相互作用；研究由地质因素引起的环境问题（如地震、火山喷发、海啸、山崩、泥石流等现代地质过程引起的人类环境灾害）和研究由人类活动引起的环境地质问题（如包括化学污染引起的环境地质问题，大型水利工程建设引发地震等环境地质问题，矿产资源开采过程中引起的环境地质问题，以及城市化引起的地下水超采等环境地质问题等）

环境地质学研究人类活动与地质环境的相互作用；研究由地质因素引7环境地球化学研究天然的和人为释放的化学物质在环境中的迁移转化规律及其与环境质量和人体健康的关系。研究内容：1人类环境各子系统的地球化学性质，尤其是现代环境的化学变化过程和趋势；2污染物在环境中的迁移转化规律。进行这种研究有助于更确切地评价环境质量和预测环境质量变化的趋势，有助于了解自然界对污染物的净化能力和确定环境对污染物的可承受量等；3环境中与生命有关的化学物质对生物体和人体健康的影响，包括地球表面化学元素分布不均导致的动、植物和人体的生物地球化学地方病。环境地球化学研究天然的和人为释放的化学物质在环境中的迁移转化8环境地理学研究人－地系统结构功能的变化和效应，即人类活动对地理环境结构功能的影响及其对人类生存发展的反溃作用。研究内容：研究人类活动对地理环境整体及各要素的影响；污染物的循环对地理环境的影响及其生态健康效应；地理环境整体及各要素的环境质量评价；环境规划和区划等。环境地理学研究人－地系统结构功能的变化和效应，即人类活动对地9污染气象学研究大气运动与大气中污染物的相互作用，即近地面层大气运动引起的污染物扩散、输送、迁移和转化等物理和化学过程，以及大气污染对天气和气候的影响。目前它的研究内容侧重于：大气运动对污染物扩散的影响；气象因素对污染物化合和分解的作用；大气污染对局部气候的影响；和大气污染的全球气候效应污染气象学研究大气运动与大气中污染物的相互作用，即近地面层大10环境土壤学研究人类活动引起的土壤环境质量变化以及这种变化对土壤生态结构和功能的影响，探索调节、控制和改善土壤环境质量的途径和方法。环境土壤学的核心问题是认识土壤－植物系统的污染和净化功能这一对矛盾的发生、发展、转化和统一的过程。主要研究内容包括：土壤环境背景值；土壤污染现状；土壤及其边界环境中污染物的迁移、转化和分布规律；污染物对土壤特性的影响和生态－经济效应；土壤－植物系统对主要污染物的净化功能、反应动力学及其环境条件；土壤环境质量基准和土壤环境容量，等等。环境土壤学研究人类活动引起的土壤环境质量变化以及这种变化对土11环境水文学研究河流、湖泊、地下水、水库、港湾、近海水域的水文条件与污染状况的关系及其对水域水质的影响，包括：污染物随水迁移的动力学（如扩散、输送）、以及影响污染物化学转化、降解的水文因素等。环境水文学研究河流、湖泊、地下水、水库、港湾、近海水域的水文12地球系统科学国际环境与发展研究所和世界资源研究所在他们联合编篆的反映世界环境和自然资源最性信息的巨型年度丛书一书写道:“我们正在目睹一门内容广泛的新学科的诞生。这门学科能够大大加深对有几十亿人居住的我们这个行星结构和代谢功能的认识。这个学科集地质学、海洋学、生态学、气象学、化学和其他学科传统训练之大成。它有各种各样的名称:地球系统科学,全球变化学,或生物地球化学等”《世界资源报告》(1987)

地球系统科学国际环境与发展研究所和世界资源研究所在他们联合编13地球系统科学地球系统科学方法的基点是把地球看成是一个时、空尺度极宽的各种相互作用过程的联合体,而不是各个部分的简单集合,特别重视了解岩石圈、物理气候系统(大气、海洋和陆地地面)和生物圈之间的相互作用。地球系统中各种现象和过程的空间尺度可以从几毫米到地球周长。时间尺度可以从几秒到几十亿年。地球各部分之间存在着耦合性,一个部分发生的变化可以从空间和时间上影响到其他各个部分。地球系统是非线性的,某一时间尺度的变化,会传播到其他时间尺度。这决定了地球系统科学的主要方法是按时、空尺度,而不是按学科,对各种地球过程进行研究。地球系统科学地球系统科学方法的基点是把地球看成是一个时、空尺14环境生态学内容:研究在人类干扰的条件下生态系统内在的变化机理,规律和对人类的反效应.应用生态学原理阐明人类对环境的影响及解决环境问题的生态途径分支学科:污染生态学环境生物学人类生态学保护生态学经济生态学环境生态学内容:15环境医学内容：研究环境与人体健康的关系，特别是研究环境污染物对人群健康的有害影响及其预防分支学科：环境流行病学环境毒理学环境医学监测环境医学内容：16环境物理学内容：研究物理环境（声，光，热，加速度，振动，电磁场和射线等）对人类生活的影响及控制技术和途径．分支学科：环境声学，环境光学，环境热学，环境电磁学，环境空气动力学和环境辐射学环境物理学内容：17环境化学内容：查明潜在有害物质在环境介质中的存在量和形式；查明这些潜在有害物质的来源，在某一环境介质内及在不同的环境介质间的迁移转化的化学机制。查明这些潜在有害物质对环境（生态系统）和人体健康发生效应的危险性、途径和机制。探讨缓解活着消除这些有害物质已经造成的影响和防止其可能造成的影响的方法和途径。分支学科：环境分析化学环境污染化学环境毒理学污染控制化学。环境化学内容：18环境分析化学1.分析方法的标准化和环境标准参考物质的研制2.污染物的价态、形态与分析方法研究Speciation:包括价态（Cr(Ⅱ)Cr（Ⅳ）Hg(0)Hg（Ⅰ）Hg（Ⅱ））、化合态（：HgOH+Hg(OH)20Hg(OH)3-）、结合态（结合态：Association吸附态、络合态、共沉淀等）和结构状态（有机物的结构，如邻苯二酚、苯二酚、间苯二酚）。3.环境痕量和超痕量元素分析方法研究10－6——10－9（痕量）1980s10－9——10－12（超痕量）1990s10－12——10－15当前前沿（ppm：10－6，ppb：10－9，ppt：10－12，ppq：10－15）4.环境有机分析色谱：气相色谱(GC)、高效液相色谱、薄层色谱(TLC)、超临界流体色谱，分光光谱：质谱(MS)、核磁共振谱(NMR)、红外光谱（IR）、紫外光谱（UV），分光光度法：比色法，电光学法，色质谱联用。5.优先分析对象的筛选研究6.环境分析的仪器化和自动化研究环境分析化学1.分析方法的标准化和环境标准参考物质的研制19环境污染化学

大气污染化学1.大气污染物的表征（Characteristics）包括物质的物化属性、存在状态、组成变化、化学反应、来源及归宿等。2.大气污染化学过程(光化学过程、大气自由基反应、活性粒子反应等）3.大气污染化学模式水污染化学1.水体中泥沙－水界面过程2.金属形态转化动力学3.水中有机物的降解4.金属有机化学研究土壤污染化学1.土壤－水界面过程研究2.有毒有机物降解研究3.根际（根圈）化学与植物对污染物的吸收，生物有效性4.土壤温室气体的释放CH4污染生态化学定性结构－活性关系研究（QSAR:Quantitystructure-activityRelationship）环境污染化学20污染控制化学1.管端控制(End-of-pipeControl)中的化学研究2.污染控制材料和技术的化学研究3.污染预防（Pollutionprevention）和清洁生产（Cleanproduction）中的化学研究污染控制化学1.管端控制(End-of-pipeCont21环境工程学

运用工程技术和有关学科的原理和方法,研究合理利用与保护自然资源,和防治环境污染与生态破坏.除包括传统的大气污染防治工程,水污染防治工程,国体废弃物的处理和资源化以及噪声控制等研究内容外,还包括环境污染综合防治的方法和措施,清洁生产的途径和技术,以及利用系统工程的方法就区域整体或生产的全过程,寻求解决环境问题的最佳方案.环境工程学运用工程技术和有关学科的原理和方法,22以“人类-环境系统”为主题的

大型国际合作研究计划

国际人与生物圈计划（MABP)国际地圈-生物圈计划(IGBP全球变化中的人类因素计划(HDGCP以“人类-环境系统”为主题的

大型国际合作研究计划国际人与23“国际人与生物圈计划研究地球上不同区域各类生态系统的结构、功能和生产能力;预测在人类活动影响下生物圈及其资源的变化和这种变化对人类的影响。着重研究和监测人类今天的活动对未来世界的影响,确保在人口合理增长的情况下,使环境的生产力、基因的多样性和生活环境的质量得到保持和提高.“国际人与生物圈计划研究地球上不同区域各类生态系统的结构、功24国际人与生物圈计划(IGBP)的研究课题

1.人类活动对热带和亚热带森林生态的影响2.土地利用对温带和地中海地区森林生态系统的影响3人类活动和土地利用对放牧地、热带森林草原和草场的影响4.人类活动对干旱、半干旱地区生态系统的影响5人类活动对湖泊、沼泽、河流、三角洲、河口和海岸地区的价值和资源生态学影响6.人类活动对山地和冻原生态系统的影响7岛屿生态系统的生态学和合理利用8自然区域及其遗传物资的保护9.在陆地和水生生态系统中化肥的使用和病虫害防治的生态学评估10.大型工程对人类及其环境的影响11.城市系统的生态学12.环境的改造及其与人口的适应数量和遗传结构的相互关系13.对环境质量的认识14.环境污染及其对生物圈的作用国际人与生物圈计划(IGBP)的研究课题25国际地圈-生物圈计划的研究手段1.发展全球地圈-生物圈模拟首先要发展各分量模式,即大气、海洋和陆地生物圈模式,然后发展地球系统模式；借助于全球模式来定量地分析地球系统内物理、化学和生物过程的相互作用,以估计其对未来变化的可能影响;2.建立全球资料和信息系统,特别要发展有关全球变化的空间遥感观测能力和资料处理能力;3.建立区域研究中心在全球的代表性生态系统区域,特别是在发展中国家,应建立研究全球变化的区域研究中心。区域研究中心的功能是进行生态环境的长期监测,对特殊性问题进行试验研究,对科技人员进行培训,和对区域研究资料进行交流等。

国际地圈-生物圈计划的研究手段1.发展全球地圈-生物圈模拟26国际地圈-生物圈计划的研究内容全球大气化学与生物圈的相互作用主要研究全球大气化学过程的机理;生物过程在产生和消耗微量气体中的作用;预报自然和人类活动对大气化学成分变化的影响;全球海洋通量研究主要研究海洋生物地球化学过程对气候的影响,及其对气候变化的响应;3.全球水文循环过程的生物学特征主要研究植被与水文循环物理过程的相互作用;4.全球变化对陆地生态系统的影响主要研究气候、大气成分变化和土地利用变化对陆地生态系统结构和功能的影响,及其对气候的反馈;5.全球变化史的研究重建2000年来,以及一个完整冰期-间冰期循环的全球环境变化,了解他们与地球内部和外部作用力的关系;

国际地圈-生物圈计划的研究内容全球大气化学与生物圈的相互作用27国际地圈-生物圈计划的任务以地球系统科学为指南,把太阳和地球作为两个主要的自然驱动器,把人类活动作为第三驱动因素。重点研究这三个基本过程和各圈层的界面过程，以及时间尺度为数十年至数百年,对生物圈影响最大,对人类活动最为敏感,最为实际和具有可预测性的重大全球变化问题

国际地圈-生物圈计划的任务以地球系统科学为指南,把太阳和地28全球变化中的人类因素研究计划内容1.研究全球变化的原因,尤其是人为原因,研究区分由自然因素引起的变化和由人类活动引起的变化2.研究由于地圈和生物圈中各因素和人类活动所引起的变化的后果3.研究全球变化的管理。全球变化中的人类因素研究计划内容1.研究全球变化的原因,29环境化学的内容

及其分支学科环境化学的内容

及其分支学科30《化学中的机会—今天和明天》（1985）——美国化学会的里程碑性著作本书认为，作为新兴学科的环境化学必须回答下列问题：

1.查明潜在有害物质在环境介质中的存在量和形式；2.查明这些潜在有害物质的来源，在某一环境介质内及在不同的环境介质间的迁移转化的化学机制;3.查明这些潜在有害物质对环境（生态系统）和人体健康发生效应的危险性、途径和机制;4.探讨缓解和消除这些有害物质已经造成的影响和防止其可能造成的影响的方法与途径。以上四个方面的内容分别演化为环境化学的4个分支学科：环境分析化学、环境污染化学、环境毒理学、和污染控制化学。

《化学中的机会—今天和明天》（1985）本书认为，作为新兴学31环境分析化学的内容

1.分析方法的标准化和环境标准参考物质（ReferenceMaterial）的研制2污染物的价态、形态与分析方法研究

3.环境痕量和超痕量元素分析方法研究4.环境有机分析研究5.优先分析对象的筛选研究6.环境分析的仪器化和自动化研究环境分析化学的内容1.分析方法的标准化和环境标准参考物质（32分析方法的标准化和环境标准参考物质（ReferenceMaterial）的研制分析方法标准化是环境分析监测的基础和中心环节。美、加、欧共体和日本等不断研究和公布各种标准化分析方法。国际标准化组织(ISO)为开展环境标准方法研究专门成立了大气、水体和土壤质量3个技术委员会（下设17个分委员会），已发表20多个国际标准技术报告和70多项国际标准。近30年来国际上研制了近百种环境标准参考物质，在超净实验室中应用超灵敏分析方法进行定值。分析方法的标准化和环境标准参考物质（ReferenceMa33污染物的价态、形态及其分析方法研究Speciation:包括价态、化合态、结合态和结构状态。价态：Cr(Ⅱ)Cr（Ⅳ）Hg(0),Hg（Ⅰ,Hg（Ⅱ）化合态：HgOH+Hg(OH)20Hg(OH)3-结合态：Association吸附态、络合态、共沉淀等。结构态：

有机物的结构，如邻苯二酚、苯二酚、间苯二酚。污染物的价态、形态及其分析方法研究Speciation:包34环境痕量和超痕量元素分析方法研究10－6——10－9

（痕量）1980s10－9——10－12（超痕量）1990s10－12——10－15当代前沿ppm：10－6ppb：10－9ppt：10－12ppq：10－15环境痕量和超痕量元素分析方法研究10－6——10－35环境有机分析色谱：气相色谱(GC)、高效液相色谱、薄层色谱(TLC)、超临界流体色谱分光光谱：质谱(MS)、核磁共振谱(NMR)、红外光谱（IR）、紫外光谱（UV）分光光度法：比色法，电光学法，色质谱联用。环境有机分析色谱：气相色谱(GC)、高效液相色谱、薄层色谱(36优先分析对象的筛选研究

本项研究的任务是从成千上万种污染物（特别是从大量有机物）中选择最有代表性和必须进行优先分析研究的对象。早在1970s年代美国环保局组织许多实验室经过广泛调查研究，制定和公布了水体中的优先监测污染物(PriorityPollutants)名单，在首批列出的128中污染物中有114种是有机物。优先分析对象的筛选研究本项研究的任务是从成千上万种污染物（37环境污染化学

大气污染化学

水体污染化学

土壤污染化学污染控制化学

环境污染化学大气污染化学38大气污染化学1.大气污染物的表征（Characteristics）包括物质的物化属性、存在状态、组成变化、化学反应、来源及归宿等。2.大气污染化学过程：光化学过程、大气自由基反应、活性粒子反应3.大气污染模式研究大气污染化学1.大气污染物的表征（Characteristi39大气自由基反应——20世纪后半叶

对流层光化学领域的重要突破由陆地排入大气的大多数微量气体往往是还原态的，如H2S,NH3和CH4等。但是又大气中回到地表的物质，如干沉降或者将水带回地表的物质，却往往是高氧化态的，如H2SO4、HNO3、SO42-、NO3-和CO2等。在过去较长的时间内一直认为，上述还原性气体是由空气中的O2和H2O2所氧化的。但是新近的研究表明，这些还原性气体不是空气中的氧气所氧化，因为

O2中的O-O键相对较强（502KJ/mol），它在常温常压下并不能与大多数还原性气体反应。现在认识到，在大气中起氧化作用的主要是存在于大其中的含量极低（10ppt）的高活性的自由基。对自由基的认识是20世纪后半叶对流层光化学领域的重要突破。大气自由基反应——20世纪后半叶

对流层光化学领域的重要突破40大气自由基反应——20世纪后半叶

对流层光化学领域的重要突破自由基在其电子壳外层有一个不成对的电子，它们对于增加第二个电子有很强的亲和力，因此能起到强氧化剂的作用。大气中存在的重要自由基是HO、HO2、RO、和RO22自由基，其中最重要的是HO、HO2自由基。HO自由基在全球大气中浓度随着纬度和高度而变化，通常在105——106个/cm3之间，其平均浓度是7×105个/cm3

。最高浓度出现在热带，因为那里太阳辐射强，温度高。自由基浓度白天高于晚上，峰值出现在阳光最强的时期，夏季高于冬季。HO自由基来自于平流层O3的光分解：O3＋hγ（λ<320nm）——O(1D)＋O2O(1D)＋H2O

——O2＋2HOHO2自由基主要来自大气中甲醛（HCHO）的光分解：HCHO＋hγ（λ<370nm）——HH＋O2+M——HO2HCO+O2——HO2+大气自由基反应——20世纪后半叶

对流层光化学领域的重要突破41大气污染化学模式研究由于大气中存在着相互关联的复杂的化学反应，往往需要用数十，甚至数百个以上的反应来描述这些物质在大气环境中的生成和消亡的化学动力学过程。在计算机技术发达的今天，已经可以通过模式计算的办法来处理庞大的化学反应体系，尤其是在描述真实大气情况，需要将物理过程与化学过程结合在一起时，就只有通过模式计算的办法才能进行。迄今，模式计算已经成为大气环境研究必不可少的手段。模式计算可以帮助了解大气中微量污染物质的产生和消亡的机理，可以了解通过各种化学反应后微量污染物浓度的分布和变化。

大气污染化学模式研究由于大气中存在着相互关联的复42水体污染化学1.水体中泥沙－水界面过程研究2.金属形态转化动力学研究3.水中有机物的降解过程研究4.金属有机化学研究水体污染化学1.水体中泥沙－水界面过程研究43土壤污染化学1.土壤－水界面污染物转移过程研究2.有毒有机物降解过程研究3.根际（根圈）化学性质与植物对污染物的吸收，土壤中的污染物对植物（作物）的有效性4.土壤温室气体（如CH4,N2O等）的释放过程研究土壤污染化学1.土壤－水界面污染物转移过程研究44污染生态化学定量结构－活性关系研究

（QSAR:Quantitystructure-activityRelationship）由于每年有数万种化学物质进入人类环境，人们必须对这些物质的环境行为和影响进行研究。上世纪中期人们恩开始应用“结构-活性相关法”来研究化学物质的分子结构与分子理化性质之间的定量关系（定量结构－活性关系，QSAR），以根据化合物的分子结预测化学物质的环境行为。定量结构－活性关系研究的另一方向为研究化学物资的分子结构与致癌性的关系。污染生态化学定量结构－活性关系研究

（QSAR:Quant45污染控制化学1.管端控制(End-of-pipeControl)中的化学研究2.污染控制材料和技术的化学研究3.污染预防（Pollutionprevention）中的化学研究（又称清洁生产——Cleanproduction污染控制化学1.管端控制(End-of-pipeCont46演讲完毕，谢谢观看！演讲完毕，谢谢观看！47环境科学的学科体系

环境科学的学科体系

48环境科学的定义珀德姆（Pur-dum,1980）的定义：环境科学是应用多种学科的知识理论与方法来研究环境和管理环境的科学。环境科学研究的目的：（1）保护人类免受环境因素的负影响；（2）保护环境（局部的和全球的）免受人类活动的负影响；（3）为人类社会持续发展，为保护人体健康和提高人类生活水平而不断改善环境质量。环境科学的定义珀德姆（Pur-dum,1980）的定义：49环境科学的内容在宏观上研究人类同环境之间的相互作用、相互促进、相互制约的对立统一关系,揭示社会经济发展和环境保护协调发展的基本规律;在微观上研究环境中的物质,尤其是人类排放的污染物的分子、原子等微小粒子在环境中和在生物有机体内迁移、转化和积蓄的过程及其运动规律,探讨它们对生命的影响及作用机理.环境科学大百科全书第一版,1983环境科学的内容在宏观上研究人类同环境之间的相互作用、相互促进50环境科学的任务:第一,探索全球范围内环境演化的规律第二,揭示人类活动同自然生态之间的相互作用第三,探索环境变化对地区生命支持系统的影响……第四,揭示污染物在环境中的变化及其对人体健康和生态系统的影响第五,探索人类与环境和谐共处的途径第六,研究环境污染治理技术与资源循环利用技术

<中国大百科全书环境科学第二版,2002年>环境科学的任务:51环境科学学科体系环境科学学科体系52环境地学内容：以人－地系统为对象，研究人类活动与环境的相互作用和影响，应用地球科学一系列分支学科的理论和方法研究环境和管理环境。分支学科：环境地质学环境地球化学环境地理学污染气象学环境水文学环境海洋学环境土壤学环境地学内容：53环境地质学研究人类活动与地质环境的相互作用；研究由地质因素引起的环境问题（如地震、火山喷发、海啸、山崩、泥石流等现代地质过程引起的人类环境灾害）和研究由人类活动引起的环境地质问题（如包括化学污染引起的环境地质问题，大型水利工程建设引发地震等环境地质问题，矿产资源开采过程中引起的环境地质问题，以及城市化引起的地下水超采等环境地质问题等）

环境地质学研究人类活动与地质环境的相互作用；研究由地质因素引54环境地球化学研究天然的和人为释放的化学物质在环境中的迁移转化规律及其与环境质量和人体健康的关系。研究内容：1人类环境各子系统的地球化学性质，尤其是现代环境的化学变化过程和趋势；2污染物在环境中的迁移转化规律。进行这种研究有助于更确切地评价环境质量和预测环境质量变化的趋势，有助于了解自然界对污染物的净化能力和确定环境对污染物的可承受量等；3环境中与生命有关的化学物质对生物体和人体健康的影响，包括地球表面化学元素分布不均导致的动、植物和人体的生物地球化学地方病。环境地球化学研究天然的和人为释放的化学物质在环境中的迁移转化55环境地理学研究人－地系统结构功能的变化和效应，即人类活动对地理环境结构功能的影响及其对人类生存发展的反溃作用。研究内容：研究人类活动对地理环境整体及各要素的影响；污染物的循环对地理环境的影响及其生态健康效应；地理环境整体及各要素的环境质量评价；环境规划和区划等。环境地理学研究人－地系统结构功能的变化和效应，即人类活动对地56污染气象学研究大气运动与大气中污染物的相互作用，即近地面层大气运动引起的污染物扩散、输送、迁移和转化等物理和化学过程，以及大气污染对天气和气候的影响。目前它的研究内容侧重于：大气运动对污染物扩散的影响；气象因素对污染物化合和分解的作用；大气污染对局部气候的影响；和大气污染的全球气候效应污染气象学研究大气运动与大气中污染物的相互作用，即近地面层大57环境土壤学研究人类活动引起的土壤环境质量变化以及这种变化对土壤生态结构和功能的影响，探索调节、控制和改善土壤环境质量的途径和方法。环境土壤学的核心问题是认识土壤－植物系统的污染和净化功能这一对矛盾的发生、发展、转化和统一的过程。主要研究内容包括：土壤环境背景值；土壤污染现状；土壤及其边界环境中污染物的迁移、转化和分布规律；污染物对土壤特性的影响和生态－经济效应；土壤－植物系统对主要污染物的净化功能、反应动力学及其环境条件；土壤环境质量基准和土壤环境容量，等等。环境土壤学研究人类活动引起的土壤环境质量变化以及这种变化对土58环境水文学研究河流、湖泊、地下水、水库、港湾、近海水域的水文条件与污染状况的关系及其对水域水质的影响，包括：污染物随水迁移的动力学（如扩散、输送）、以及影响污染物化学转化、降解的水文因素等。环境水文学研究河流、湖泊、地下水、水库、港湾、近海水域的水文59地球系统科学国际环境与发展研究所和世界资源研究所在他们联合编篆的反映世界环境和自然资源最性信息的巨型年度丛书一书写道:“我们正在目睹一门内容广泛的新学科的诞生。这门学科能够大大加深对有几十亿人居住的我们这个行星结构和代谢功能的认识。这个学科集地质学、海洋学、生态学、气象学、化学和其他学科传统训练之大成。它有各种各样的名称:地球系统科学,全球变化学,或生物地球化学等”《世界资源报告》(1987)

地球系统科学国际环境与发展研究所和世界资源研究所在他们联合编60地球系统科学地球系统科学方法的基点是把地球看成是一个时、空尺度极宽的各种相互作用过程的联合体,而不是各个部分的简单集合,特别重视了解岩石圈、物理气候系统(大气、海洋和陆地地面)和生物圈之间的相互作用。地球系统中各种现象和过程的空间尺度可以从几毫米到地球周长。时间尺度可以从几秒到几十亿年。地球各部分之间存在着耦合性,一个部分发生的变化可以从空间和时间上影响到其他各个部分。地球系统是非线性的,某一时间尺度的变化,会传播到其他时间尺度。这决定了地球系统科学的主要方法是按时、空尺度,而不是按学科,对各种地球过程进行研究。地球系统科学地球系统科学方法的基点是把地球看成是一个时、空尺61环境生态学内容:研究在人类干扰的条件下生态系统内在的变化机理,规律和对人类的反效应.应用生态学原理阐明人类对环境的影响及解决环境问题的生态途径分支学科:污染生态学环境生物学人类生态学保护生态学经济生态学环境生态学内容:62环境医学内容：研究环境与人体健康的关系，特别是研究环境污染物对人群健康的有害影响及其预防分支学科：环境流行病学环境毒理学环境医学监测环境医学内容：63环境物理学内容：研究物理环境（声，光，热，加速度，振动，电磁场和射线等）对人类生活的影响及控制技术和途径．分支学科：环境声学，环境光学，环境热学，环境电磁学，环境空气动力学和环境辐射学环境物理学内容：64环境化学内容：查明潜在有害物质在环境介质中的存在量和形式；查明这些潜在有害物质的来源，在某一环境介质内及在不同的环境介质间的迁移转化的化学机制。查明这些潜在有害物质对环境（生态系统）和人体健康发生效应的危险性、途径和机制。探讨缓解活着消除这些有害物质已经造成的影响和防止其可能造成的影响的方法和途径。分支学科：环境分析化学环境污染化学环境毒理学污染控制化学。环境化学内容：65环境分析化学1.分析方法的标准化和环境标准参考物质的研制2.污染物的价态、形态与分析方法研究Speciation:包括价态（Cr(Ⅱ)Cr（Ⅳ）Hg(0)Hg（Ⅰ）Hg（Ⅱ））、化合态（：HgOH+Hg(OH)20Hg(OH)3-）、结合态（结合态：Association吸附态、络合态、共沉淀等）和结构状态（有机物的结构，如邻苯二酚、苯二酚、间苯二酚）。3.环境痕量和超痕量元素分析方法研究10－6——10－9（痕量）1980s10－9——10－12（超痕量）1990s10－12——10－15当前前沿（ppm：10－6，ppb：10－9，ppt：10－12，ppq：10－15）4.环境有机分析色谱：气相色谱(GC)、高效液相色谱、薄层色谱(TLC)、超临界流体色谱，分光光谱：质谱(MS)、核磁共振谱(NMR)、红外光谱（IR）、紫外光谱（UV），分光光度法：比色法，电光学法，色质谱联用。5.优先分析对象的筛选研究6.环境分析的仪器化和自动化研究环境分析化学1.分析方法的标准化和环境标准参考物质的研制66环境污染化学

大气污染化学1.大气污染物的表征（Characteristics）包括物质的物化属性、存在状态、组成变化、化学反应、来源及归宿等。2.大气污染化学过程(光化学过程、大气自由基反应、活性粒子反应等）3.大气污染化学模式水污染化学1.水体中泥沙－水界面过程2.金属形态转化动力学3.水中有机物的降解4.金属有机化学研究土壤污染化学1.土壤－水界面过程研究2.有毒有机物降解研究3.根际（根圈）化学与植物对污染物的吸收，生物有效性4.土壤温室气体的释放CH4污染生态化学定性结构－活性关系研究（QSAR:Quantitystructure-activityRelationship）环境污染化学67污染控制化学1.管端控制(End-of-pipeControl)中的化学研究2.污染控制材料和技术的化学研究3.污染预防（Pollutionprevention）和清洁生产（Cleanproduction）中的化学研究污染控制化学1.管端控制(End-of-pipeCont68环境工程学

运用工程技术和有关学科的原理和方法,研究合理利用与保护自然资源,和防治环境污染与生态破坏.除包括传统的大气污染防治工程,水污染防治工程,国体废弃物的处理和资源化以及噪声控制等研究内容外,还包括环境污染综合防治的方法和措施,清洁生产的途径和技术,以及利用系统工程的方法就区域整体或生产的全过程,寻求解决环境问题的最佳方案.环境工程学运用工程技术和有关学科的原理和方法,69以“人类-环境系统”为主题的

大型国际合作研究计划

国际人与生物圈计划（MABP)国际地圈-生物圈计划(IGBP全球变化中的人类因素计划(HDGCP以“人类-环境系统”为主题的

大型国际合作研究计划国际人与70“国际人与生物圈计划研究地球上不同区域各类生态系统的结构、功能和生产能力;预测在人类活动影响下生物圈及其资源的变化和这种变化对人类的影响。着重研究和监测人类今天的活动对未来世界的影响,确保在人口合理增长的情况下,使环境的生产力、基因的多样性和生活环境的质量得到保持和提高.“国际人与生物圈计划研究地球上不同区域各类生态系统的结构、功71国际人与生物圈计划(IGBP)的研究课题

1.人类活动对热带和亚热带森林生态的影响2.土地利用对温带和地中海地区森林生态系统的影响3人类活动和土地利用对放牧地、热带森林草原和草场的影响4.人类活动对干旱、半干旱地区生态系统的影响5人类活动对湖泊、沼泽、河流、三角洲、河口和海岸地区的价值和资源生态学影响6.人类活动对山地和冻原生态系统的影响7岛屿生态系统的生态学和合理利用8自然区域及其遗传物资的保护9.在陆地和水生生态系统中化肥的使用和病虫害防治的生态学评估10.大型工程对人类及其环境的影响11.城市系统的生态学12.环境的改造及其与人口的适应数量和遗传结构的相互关系13.对环境质量的认识14.环境污染及其对生物圈的作用国际人与生物圈计划(IGBP)的研究课题72国际地圈-生物圈计划的研究手段1.发展全球地圈-生物圈模拟首先要发展各分量模式,即大气、海洋和陆地生物圈模式,然后发展地球系统模式；借助于全球模式来定量地分析地球系统内物理、化学和生物过程的相互作用,以估计其对未来变化的可能影响;2.建立全球资料和信息系统,特别要发展有关全球变化的空间遥感观测能力和资料处理能力;3.建立区域研究中心在全球的代表性生态系统区域,特别是在发展中国家,应建立研究全球变化的区域研究中心。区域研究中心的功能是进行生态环境的长期监测,对特殊性问题进行试验研究,对科技人员进行培训,和对区域研究资料进行交流等。

国际地圈-生物圈计划的研究手段1.发展全球地圈-生物圈模拟73国际地圈-生物圈计划的研究内容全球大气化学与生物圈的相互作用主要研究全球大气化学过程的机理;生物过程在产生和消耗微量气体中的作用;预报自然和人类活动对大气化学成分变化的影响;全球海洋通量研究主要研究海洋生物地球化学过程对气候的影响,及其对气候变化的响应;3.全球水文循环过程的生物学特征主要研究植被与水文循环物理过程的相互作用;4.全球变化对陆地生态系统的影响主要研究气候、大气成分变化和土地利用变化对陆地生态系统结构和功能的影响,及其对气候的反馈;5.全球变化史的研究重建2000年来,以及一个完整冰期-间冰期循环的全球环境变化,了解他们与地球内部和外部作用力的关系;

国际地圈-生物圈计划的研究内容全球大气化学与生物圈的相互作用74国际地圈-生物圈计划的任务以地球系统科学为指南,把太阳和地球作为两个主要的自然驱动器,把人类活动作为第三驱动因素。重点研究这三个基本过程和各圈层的界面过程，以及时间尺度为数十年至数百年,对生物圈影响最大,对人类活动最为敏感,最为实际和具有可预测性的重大全球变化问题

国际地圈-生物圈计划的任务以地球系统科学为指南,把太阳和地75全球变化中的人类因素研究计划内容1.研究全球变化的原因,尤其是人为原因,研究区分由自然因素引起的变化和由人类活动引起的变化2.研究由于地圈和生物圈中各因素和人类活动所引起的变化的后果3.研究全球变化的管理。全球变化中的人类因素研究计划内容1.研究全球变化的原因,76环境化学的内容

及其分支学科环境化学的内容

及其分支学科77《化学中的机会—今天和明天》（1985）——美国化学会的里程碑性著作本书认为，作为新兴学科的环境化学必须回答下列问题：

1.查明潜在有害物质在环境介质中的存在量和形式；2.查明这些潜在有害物质的来源，在某一环境介质内及在不同的环境介质间的迁移转化的化学机制;3.查明这些潜在有害物质对环境（生态系统）和人体健康发生效应的危险性、途径和机制;4.探讨缓解和消除这些有害物质已经造成的影响和防止其可能造成的影响的方法与途径。以上四个方面的内容分别演化为环境化学的4个分支学科：环境分析化学、环境污染化学、环境毒理学、和污染控制化学。

《化学中的机会—今天和明天》（1985）本书认为，作为新兴学78环境分析化学的内容

1.分析方法的标准化和环境标准参考物质（ReferenceMaterial）的研制2污染物的价态、形态与分析方法研究

3.环境痕量和超痕量元素分析方法研究4.环境有机分析研究5.优先分析对象的筛选研究6.环境分析的仪器化和自动化研究环境分析化学的内容1.分析方法的标准化和环境标准参考物质（79分析方法的标准化和环境标准参考物质（ReferenceMaterial）的研制分析方法标准化是环境分析监测的基础和中心环节。美、加、欧共体和日本等不断研究和公布各种标准化分析方法。国际标准化组织(ISO)为开展环境标准方法研究专门成立了大气、水体和土壤质量3个技术委员会（下设17个分委员会），已发表20多个国际标准技术报告和70多项国际标准。近30年来国际上研制了近百种环境标准参考物质，在超净实验室中应用超灵敏分析方法进行定值。分析方法的标准化和环境标准参考物质（ReferenceMa80污染物的价态、形态及其分析方法研究Speciation:包括价态、化合态、结合态和结构状态。价态：Cr(Ⅱ)Cr（Ⅳ）Hg(0),Hg（Ⅰ,Hg（Ⅱ）化合态：HgOH+Hg(OH)20Hg(OH)3-结合态：Association吸附态、络合态、共沉淀等。结构态：

有机物的结构，如邻苯二酚、苯二酚、间苯二酚。污染物的价态、形态及其分析方法研究Speciation:包81环境痕量和超痕量元素分析方法研究10－6——10－9

（痕量）1980s10－9——10－12（超痕量）1990s10－12——10－15当代前沿ppm：10－6ppb：10－9ppt：10－12ppq：10－15环境痕量和超痕量元素分析方法研究10－6——10－82环境有机分析色谱：气相色谱(GC)、高效液相色谱、薄层色谱(TLC)、超临界流体色谱分光光谱：质谱(MS)、核磁共振谱(NMR)、红外光谱（IR）、紫外光谱（UV）分光光度法：比色法，电光学法，色质谱联用。环境有机分析色谱：气相色谱(GC)、高效液相色谱、薄层色谱(83优先分析对象的筛选研究

本项研究的任务是从成千上万种污染物（特别是从大量有机物）中选择最有代表性和必须进行优先分析研究的对象。早在1970s年代美国环保局组织许多实验室经过广泛调查研究，制定和公布了水体中的优先监测污染物(PriorityPollutants)名单，在首批列出的128中污染物中有114种是有机物。优先分析对象的筛选研究本项研究的任务是从成千上万种污染物（84环境污染化学

大气污染化学

水体污染化学

土壤污染化学污染控制化学

环境污染化学大气污染化学85大气污染化学1.大气污染物的表征（Characteristics）包括物质的物化属性、存在状态、组成变化、化学反应、来