第一章环境学基本原理

环境学主讲人：田春梅电话-mail：410853112@大理学院农学与生物科学学院环境科学教研室本门课程的说明参考教材：左玉辉.环境学.北京：高等教育出版社，2002/2010.课程学时：32学时课程学分：2.0考核方式：闭卷考试成绩评定：平时占30%，考试占70%本门课程的学习方法理解并掌握环境相关的基本概念注重教材中阅读材料课外阅读环境相关的学术论文，有关专著多了解网络、电视、广播里有关的环境新闻第一章环境学基本理论环境人与环境的和谐环境多样性环境规律环境科学第一节第二节第三节第四节第五节第一节环境什么是环境？什么是环境？环境是相对于一定中心事物而言的，与某一中心事物相关的周围事物的集合，就是这个中心事物的环境。（Surroundings）（Environment

）

电子版《中国大百科全书》（1.1版）2000年10月环境：主体周边相关客体的集合客体可以是物质的、精神的和运动的。周边包含地域和非地域的概念，根据主体的影响能力，有一定的“辐射半径”。丹顶鹤的环境滩涂、沼泽等水域保护区内部保护区周边农田保护区内其它生物其它迁徙路线上相关湿地、农田等学习环境学校、教室、机房实验室、图书馆学校周边活动中心、城市宿舍、食堂、操场生活环境教师、学校氛围依照主体（中心事物）的差异，区分环境类型动物的环境植物的环境人的环境投资环境教育环境城市环境生产环境办公环境创业环境建筑物的环境政治环境地球的时空环境小区环境居住环境科研环境技术环境环境科学研究的环境

环境科学研究的环境，是以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的各种因素的综合体。

——电子版《中国大百科全书》主体是人类，客体是人类周边的事物。人类环境≠自然环境原生的自然环境经过人类的创造和改造形成的人工环境最主要的差别在于主体不同城市建筑交通工具潜艇航天飞机住房工厂休闲场所……人类环境的分类物质环境文化环境伦理道德环境法律环境精神环境依照客体的差异管理环境政策环境人类环境的分类自然环境水环境大气环境土壤环境生物环境地质环境宇宙太阳系地球……分子原子质子、电子夸克物理环境依照环境特征和功能分自然环境和人工环境一切直接或间接影响人类的、自然形成的物质、能量和现象的总体。人类环境的分类聚落环境工业环境农业环境文化环境人工环境医疗休养环境人工环境是在自然环境的基础上经过人类有意识的改造而形成的。在自然环境的基础上经过人类有意识的改造而形成的环境。第二节环境多样性EnvironmentalDiversity

自然环境多样性病毒自然环境多样性一—物质多样性生命物质多样性1原核生物无脊椎动物原生动物脊椎动物腔肠动物扁形动物线性动物环节动物软体动物节肢动物鱼类两栖动物爬行动物鸟类哺乳动物动物植物裸子植物被子植物藻类植物苔藓类植物蕨类植物种子植物真核原生生物真菌生命物质多样性2已知140万种，其中：昆虫75万种，脊椎动物4.1万种，高等植物25万种不同的生命个体一般具有不同的遗传物质同种类的生物一般具有相似的遗传物质脱氧核糖核酸（DNA）、核糖核酸（RNA）腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶核糖、脱氧核糖以及磷酸自然环境多样性一—物质多样性生物非生物数万种无机物单质、化合物已知112种元素，300多种原子地球上的物质多样性千万种有机物无环、碳环、杂环质子电子中子u、d、s、c、b、t六味夸克轻子自然环境多样性一—物质多样性概念：参与的物质和生物的不同、时间尺度的差别和变化过程本身性质的不同，构成了环境过程的多样性。时间尺度：有的变化是瞬时过程，有的是秒、分、时、天、月、年，甚至是以“地质年代”来描述。变化本身的性质：物理过程、化学过程、生物过程、生态过程、地学过程。自然环境多样性二—环境过程多样性山川河谷，流泉飞瀑—环境形态多样性伊瓜苏瀑布（LguassuFalls）

南美第一奇观、世界五大名瀑大理曾经的情人湖大理现在的情人湖黄山云海小鸡出壳鬼斧神工的“大自然雕刻”沙漠和荒漠

—也是大自然的一方面江作青罗带，山如碧玉簪“桂林山水甲天下，阳朔山水甲桂林”“桂林山水甲天下，阳朔山水甲桂林”如诗如画普者黑“桂林山水甲天下，阳朔山水甲桂林”云南元阳哈尼梯田蓝天白云河流、湖泊海洋、沼泽环境形态多样性（自然环境多样性之四）水域平原、盆地、丘陵山地、高原内力作用：板块运动、岩浆运动地形地貌多样性陆地外力作用：风化、侵蚀、搬运、

沉积、成岩、降水、蒸发自然环境多样性之五环境功能多样性面对需求的功能生态功能树林防风固沙保持水土涵养水源降低噪音净化空气光合作用调节气候美化环境保护生物木材香料休闲欣赏果实油料面对需求的功能生态功能大气层保温作用保护作用提供物质提供飞行环境保障物质循环（C，N，水）提供氧气库反射电磁波功能多样性自然环境多样性之五环境功能多样性面对需求的功能生态功能为主自然环境森林草原大气环境生态环境土地和土壤江河湖海植被湿地生物多样性矿产动植物水事物的功能由事物本身的特性以及人类的需求决定自然环境多样性之五环境功能多样性自然环境多样性小结物质多样性环境形态多样性环境功能多样性自然环境多样性环境过程多样性生物多样性人类需求和创造多样性人类需求的多样性物质的需求精神的需求衣、食、住、行、用通讯、医疗、保健、娱乐、文化、咨询…教育、旅游、休闲生存的需求发展的需求安全的需求健康的需求舒适的需求享受的需求……需求因人而异，是一个不断发展、永无尽头的无穷集合70年代老四件自行车手表缝纫机收音机80年代六大件电视机洗衣机录音机电冰箱收音机电风扇90年代三大件商品房电脑小汽车以用品为例电话音响影碟机手机笔记本物品种类不断增加，档次不断提高，物品越来越大众化人类创造的多样性人的差异文化背景的差异思维方式的差异灵感等偶然因素的差异需求的差异创造本身的多样性教育背景差异工作条件差异创造结果的多样性人类创造的结果地球上出现了自然环境不能形成的大量人工创造的事物1、人工环境建筑：茅草屋、土房、竹楼、木屋→砖瓦房→钢筋混凝土楼房摩天大楼、别墅、教堂、庙宇、宫殿……

乡村、城市、工厂、学校、园林、道路、广场、军事基地汽车、火车、潜艇、军舰、宇宙飞船、空间站……不同地区、不同文化背景下的人工环境各具特色人类创造的结果技术创造来自于实践经验和对自然科学的认识。

2、技术农业、医学、电子、机械、计算机、自动控制、化工、水利、冶金、土木工程、环境保护、轻工、纺织、城市规划、航空航天、海洋开发……随着人类社会的发展和科学的发展，技术日新月异人类创造的结果精神文化

3、其它经济诗歌小说散文戏剧戏曲小品话剧歌剧电影电视雕刻美术文化传统音乐……农牧业制造业商贸仓储交通运输文化咨询旅游休闲金融保险医疗保健人类需求和创造的多样性小结需求客体多样创造本身多样需求和创造的不断发展人类需求和创造的多样性需求主体多样创造结果多样可以看出：

人类的需求和人类的创造极大地丰富了我们这个

多姿多彩的世界！人类和环境相互作用的多样性（一）作用界面多样性生产生活水、空气、土壤、生物太

空：太空飞行、卫星发射、空间探索大气层：航空飞行、人类活动、废气排放城市乡村各个领域地

面：种植放牧、城市建设地

下：矿产开采、勘探、地质研究生

物：捕猎驯化，解剖……（二）作用方式多样性资源开发工农业生产……废物排放城市建设（三）作用过程多样性物理过程化学过程……生物过程生态过程（四）作用效果（应）多样性人类与环境之间相互作用的效果数不胜数物质的能量的从效应的特征来讲从效应时间尺度看急性的近期的中期的长期的举例作用效果多样性战争举例1本身的效果人员伤亡、资源消耗、精神痛苦生态摧毁和环境破坏、贫困和痛苦战争物资的生产和准备资源消耗、环境污染、二氧化碳排放作用效果多样性生物效应举例2分子细胞组织器官个体种群群落遗传物质变异伤害膜系统（过氧化）、干扰通透性组织坏死、干扰重要内分泌物的形成靶器官积累、病变和功能的丧失致病、致畸、致突变、致死数量减少到难以维系种群的正常繁衍生态破坏、多样性减少作用效果（应）多样性

目前环境科学的多数分支学科正在解读各种各样的环境效应，以及其背后的规律。人类与环境相互作用多样性小结作用效应多样人类与环境相互作用的多样性作用界面多样作用方式多样作用过程多样回忆自然环境

多样性物质多样性

生命物质、非生命物质环境形态多样性高山、丘陵、平原、高原、盆地，江、河、湖、海……环境过程多样性物理过程、化学过程、生物过程、生态过程迁移、分散、富集、转化、降解、循环……环境功能多样性生态功能、资源功能、消纳功能……自然环境多样性人类需求与创造多样性人类与环境相互作用多样性人类需求与创造多样性人类需求多样性物质需求、精神需求、服务需求……

衣食住行用医教旅健闲······创造的方式、过程和结果具有多样性人类需求与创造多样性人类与环境相互作用多样性各种产业、产业链、产业群以及产业网自然环境多样性人类与环境

相互作用多样性作用界面多样性

城市、乡村、陆海空……作用方式多样性

资源开发、工农业生产、废物排放、城市建设……作用过程多样性

物理过程、化学过程、生物过程、生态过程作用效应多样性

人类活动对环境产生的效应：物理、化学、生物、生态……

环境变化对人类产生的效应：生理、社会、经济、技术……自然环境多样性人类需求与创造多样性人类与环境相互作用多样性环境多样性提供选择产生竞争促进发展保持稳定保障和促进环境和谐第三节人与环境的和谐——人与环境作用的核心规律人类与环境相互作用的历程提高人与环境的和谐程度渔猎文明农业文明工业文明后工业文明和谐程度提高自然灾害

生态破坏

资源耗竭

环境污染

人口剧增

不和谐的音符五大环境问题

——人与环境和谐◆

自然灾害(NaturalDisaster)天文灾害地质灾害气象水文灾害生物灾害天体撞击、太阳辐射异常电磁异暴、宇宙射线火山(Volcano)、地震（Earthquake）、岩崩水灾、旱灾、风暴、冰雹、雪灾、热浪、寒潮……病虫害、森林火灾、物种灭绝……汶川8.0级地震烈度分布图

8.30攀枝花6.1级地震曾经的家园8.30地震临时安置点内的老人天真无邪的孩童水土流失沙漠化、荒漠化土壤退化森林锐减草场退化生物多样性的减少水体的富营养化◆

生态破坏(EcologicalDamage)

矿产资源危机能源危机淡水资源短缺可利用土地资源紧缺生物多样性的减少森林资源减少◆

资源耗竭(ResourceExhaustion)

◆

环境污染（EnvironmentalPollution）按污染因子分类化学污染（重金属、有机污染等）生物污染（细菌、病毒、真菌等）物理污染（噪声、振动、光、热、辐射等）水环境污染大气环境污染土壤环境污染生物污染物理环境污染◆

环境污染（EnvironmentalPollution）按要素分类◆

环境污染（EnvironmentalPollution）按产生原因分类工业污染农业污染交通污染生活污染……◆

环境污染（EnvironmentalPollution）环境污染直接导致一些生态灾难和环境灾难（石油污染、污染公害、污染事故等），环境污染还被怀疑是如厄尔尼诺现象、拉尼娜等新的“自然灾害”产生的罪魁祸首。目前比较重要的全球性环境污染问题主要有：温室效应、酸雨、臭氧层空洞、有毒有害化学品污染、垃圾越境转移、海洋石油污染等。◆

人口剧增（PopulationGrowingRapidly）1999年60亿，2011.10约70亿！人口剧增的结果使得上面所有的问题都被大大地放大了自然灾害生态破坏资源耗竭环境污染人口剧增威胁人类生存限制人类发展侵害人体健康危及人类安全环境问题小结人与环境和谐

和谐度增加人类发展的五个阶段60亿人口的生存现状由物质到精神的提高Harmonious适应生存环境安全环境健康环境舒适环境欣赏人类生存面临的危机人口剧增资源耗竭生态破坏废弃物增加森林锐减沙漠化和荒漠化生物多样性锐减淡水资源短缺土地资源紧缺能源危机矿产资源危机

适应生存Adapting人均耕地减少人均粮食减少适应生存的量度(Measurement)量度背景资源的有限性

人口极限

量度环境承载力

人口容量

自然资源供给指标社会支持条件指标污染承受能力指标资源平衡分析法数学规划法系统动力学方法三大指标量化方法天文灾害地质灾害气象水文灾害生物灾害生物安全食品安全核安全环境安全面临的挑战环境安全EnvironmentalSafety……环境安全的量度防灾设施

防灾机制量度减灾机制完备状况建设标准资源物资储备灾害后恢复能力快速反应能力预防新灾害形成应对反应速度地方性甲状腺肿地方性氟病癌症心血管病克山病、大骨节病生物性地方病地方病环境污染水污染大气污染土壤污染生物污染噪声污染

......环境健康面临的威胁环境健康EnvironmentalHealth环境健康的量度结构活性相关生物测试

量度哪些环境因子有害环境因子存在状况环境流行病学调查

环境监测环境因子生理影响适宜的人口密度充足的绿地广场宽敞的住宅良好的环境质量完善的城市基础设施便捷的城市交通快捷的信息通讯服务方便的服务系统丰富的休闲娱乐场所……舒适的人居环境和良好的发展空间环境舒适的表现环境舒适EnvironmentalAmenity

环境舒适的量度量度绿地、森林、水面合理的土地利用人口密度适宜基础设施完善先进城市文明……气象人的精神需求山水天象生物文化遗产城市建筑园林绿化工艺美术环境欣赏的内容环境欣赏EnvironmentalAppreciation形象美朦胧美气息美寓意美色彩美人文美特色美色彩美和谐美动静美自然景观人文景观气象环境欣赏的量度量度自然景观特色人工环境质量自然环境质量城市特色……历史文化沉淀人与环境和谐人与环境和谐人与自然和谐人与自然环境的和谐人与人工环境的和谐人工环境与自然环境的和谐第四节环境规律

什么是规律?规律：亦称法则。是客观事物发展过程中的本质联系，是事物本身所固有的、深藏于事物背后并决定或支配现象的内在因素。

客观性隐蔽性普遍性稳定性强制性适应性重复性环境规律人类与环境相互作用的规律。环境基本规律人类与环境相互作用的基本规律。环境基本规律

1环境多样性环境基本规律

2人与环境和谐环境基本规律

3五律协同环境基本规律

4规律与规则自然规律社会规律经济规律技术规律环境规律环境基本规律3五律协同制约人类生存与发展的客观规律有以下五类出发点目标偏离协同拮抗环境基本规律3五律协同人类在实现重大战略目标的过程中，会受到多种规律的作用，其作用状态有三：规律作用方向与目标一致者，称之为协同规律作用方向与目标背离者，称之为拮抗规律作用方向与目标偏离者，称之为偏离出发点目标环境自然

社会

经济

技术

环境基本规律3五律协同当五类规律的作用方向都与目标一致时，称为五律协同。人类实践已反复证明，若要实现重大战略目标，其行为必须实现五律协同。一律作用域二律协同域人类行为五律作用域示意图

社会圈

经济圈

自然圈

技术圈

环境圈

三律协同域四律协同域五律协同域

环境基本规律3偏离背离顺应离心力阻力动力人类实践已反复证明，偏离规律的规则往往是事物发展的离心力，背离规律的规则常常是发展的阻力，只有顺应规律的规则才是发展的动力。环境基本规律4规则与规律规律与规则经济规律技术规律环境规律自然规律社会规律经济规则技术规则环境规则自然法则社会规则五类规律五类规则环境基本规律4规则符合规律五律协同五力协同五律五力自然规律技术规律社会规律经济规律环境规律自然力技术力社会力经济力环境力同向协力可持续发展环境基本规律4

自然规律环境规律

自然环境中事物发展变化所固有的、本质的、必然的联系。

人与环境相互作用过程中存在的本质的、必然的联系。

环境规律强调人与环境的相互作用，这里的环境包括自然环境以及带有不同程度人工烙印的人工环境。研究的大部分现象是自然界没有的或者大大人为强化了的自然过程。自然规律环境规律自然环境的改变是自然规律作用的结果，不违背规律；但是如果环境质量降低，就违背了环境规律和谐的要求氟里昂破坏臭氧层Example排放氟里昂臭氧层破坏

环境问题

经济规律技术规律自然规律环境规律环境规律自然规律环境规律湖泊的富营养化Example富营养化

自然规律决定的自然过程人为作用改变了富营养化的进程水质下降、湖泊老化、环境质量下降加快富营养化延缓富营养化保障水质、延长湖泊寿命、环境持续良好背离和谐的要求，仍在环境规律作用下符合和谐的要求，也在环境规律作用下环境调控（EnvironmentalControl）

环境调控：采取适宜的措施调整人类的行为，以实现社会、经济和环境的协调发展。环境调控是人类行为调控（社会、经济和环境调控）中的一种。“三同时”制度（环境规则中重要一项）：一切企事业单位在新建、扩建或改建工程是，防治污染和其他公害的设施必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产。第五节环境科学科

学科学的任务在于揭示客观规律。环境科学的任务在于揭示环境规律。环境学的任务在于揭示环境基本规律。自然现象社会现象经济现象技术现象环境现象自然规律社会规律经济规律技术规律环境规律自然科学社会科学经济科学技术科学环境科学五类现象五类规律五类科学自然

技术

经济

社会环境自然科学环境技术科学环境经济科学环境社会科学环境环境学环境基本规律环境多样性人与环境和谐规律与规则五律协同环境学基本原理环境多样性原理人与环境和谐原理规律与规则原理五律协同原理环境学1环境学环境自然科学环境社会科学环境经济科学环境技术科学＋＋环境科学