第1讲-环境科学与技术进展概述

环境科学与技术进展山东师范大学成杰民课程介绍该课程内容主要选自近年来在国内外知名刊物上所发表的相关综述、相关领域研究工作。具体内容涉及：1、水体污染与控制技术研究进展；2、大气污染与控制技术研究进展；3、土壤污染及控制技术研究进展；4、固体废弃物处理处置研究进展；5、生态学研究进展；6、环境修复技术研究进展；7、环境影响评价研究进展；8、环境规划与管理研究进展等诸多领域。主要参考文献1、中国环境科学学会，中国环境科学与技术发展年报2003.中国环境科学出版社，2005年2、钱易等,环境保护与可持续发展导论.高等教育出版社，2000年3、张兰生、方修琦、任国玉编著，全球变化.高等教育出版社，2000年4、沈国舫主编，中国环境问题院士谈.中国纺织出版社，2001年5、孙铁珩、周启星、李培军主编，污染生态学.科学出版社，2001年6、黄玉瑶编著.内陆水域污染生态学—原理与应用，科学出版社2001年出版。7、尚金城、包存宽．战略环境评价导论，科学出版社，2003年8、气候变化研究进展，中国气象局主办9、国内外环境科学领域主要核心期刊。

授课方式本课程是在学习环境科学的基础与专业技术课程的基础上，通过阅读大量文献资料及开展讨论、听取环境科学与环境工程相关专业的学术报告，参加学术研讨等，使学生对环境科学领域的理论发展和前沿技术有全面和深入的了解。专题1、环境科学与技术进展概述环境科学的研究对象和任务环境科学研究对象

环境科学以人类-环境系统为其特定的研究对象，主要研究环境在人类活动强烈干预下所发生的变化和为了保持这个系统的稳定性所应采取的对策与措施。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，尤其是人类活动排放的污染物在有机体内迁移、转化和积累的过程及其运动规律，探索其对生命的影响及其作用机理等。因此，环境科学是一门综合性很强的学科，不仅牵涉到自然科学与工程技术科学的许多部门，而且还涉及经济学、社会学和法学等社会科学方面，需要充分运用地学、生物学、化学、物理学、医学、工程学、数学、计算科学以及社会学、经济学等多种学科的知识。环境科学研究任务

环境科学的任务就是要揭示人类与环境二者之间的辨证关系，掌握其发展规律，调控二者之间物质、能量与信息的交换过程，寻求解决矛盾的途径和方法，以求人类-环境系统的协调和持续发展。

主要任务：

（1）了解人类与环境的发展规律；

（2）研究人类与环境的关系；

（3）探索人类活动强烈影响下环境的全球性变化；

（4）开发环境污染防治技术与制订环境管理法规。

20世纪环境科学的发展环境科学研究第一个进展，为正确认识环境问题和解决环境问题提供了科学依据。环境科学研究的第二个进展，是对全球环境变化的研究环境科学研究的第三个进展，就是环境科学上传统环境保护模式的改变-由末端控制发展到清洁生产。环境科学研究第一个进展，为正确认识环境问题和解决环境问题提供了科学依据。环境科学发展的时间很短，概括来讲可分为三个阶段、两个里程碑。第一个阶段，是1972年，斯德哥尔摩召开的联合国人类环境会议上发表了《只有一个地球》一书，该书集中了各国环境科学家的主要学术观点以及对当时出现的环境问题的认识。这是一个非常重要的阶段；第二个阶段，是指1987年世界环境与发展委员会关于人类未来的报告-《我们共同的未来》，在这本书中提出了可持续发展的观点，并以丰富的资料论述了当今世界环境与发展方面存在的问题，提出了处理这些问题的具体的和现实的行动建议；第三个阶段，是1992年里约热内卢联合国环境与发展大会，提出了环境保护与经济社会协调发展，以实现人类社会的可持续发展。这些是人类认识环境问题不同的阶段，是非常重要的，因为只有很好的认识环境问题，才能进一步解决环境问题。第一个里程碑是指1972年，斯德哥尔摩人类环境会议的召开。这次会议唤起了全世界人民对环境问题的意识，此时世界上尤其是发达国家的环境污染问题已十分严重。在这次会议以后，世界各国在环境污染的治理和生态破坏的防治上都作了很多工作，因此这次会议是环境科学发展史上非常重要的一个里程碑。第二个里程碑是1992年里约热内卢联合国环境与发展大会，这次会议讨论了环境问题的发生与发展，认识到环境问题对人类生存与发展的严重威胁，认识到解决环境问题的迫切性，找到了环境问题的根源。并在环境与人类经济社会协调发展的问题上达到了共识，普遍接受了"可持续发展战略"的观点。这也是环境科学发展的一个重要里程碑。环境科学研究的第二个进展，是对全球环境变化的研究1.全球大气增温的研究主要体现在以下几个方面：（1）确定了全球大气增温的主要原因是由于温室气体的排放。

（2）列出了温室气体清单（主要包括二氧化碳、甲烷、臭氧、氧化亚氮、氟里昂等，并对其排放量进行了监测。

（3）温室气体的排放规律。

（4）增温机制，即温室气体是怎样引起可全球大气的增温。*在全球大气增温的研究中，我国也取得了一定的进展。例如我国科技工作者在这方面的研究表明过去对稻田中甲烷的排放估计是偏高的，实际上稻田对温室气体的贡献，并没有过去估计的那么高。2.对臭氧层耗损原因和机理的研究过去几十年的研究表明臭氧层的耗损主要是由氯代烃及氮氧化物，特别是氯氟烃等进入臭氧层破坏臭氧引起的，并对臭氧层的破坏提出了相应的防治对策。上个世纪在臭氧层耗损的原因和机理方面的研究成果曾经获得诺贝尔奖。所以说这方面的研究是取得了很大的成就。3.对酸雨的形成机理及其引起的一系列环境酸化效应的研究

酸雨最早是在北欧的瑞典发现的，当时湖泊的pH已下降到4，湖中的生物根本就不能生存。后来的研究表明，酸雨主要是由于人类大量使用矿物燃料向大气中排放的有害气体与大气中的水分进行化学反应而造成的。这些有害气体在大气或水滴中转化为亚硫酸、硫酸和硝酸，然后随着降水到达地表，从而破坏了地表生态系统的平衡。*在酸雨的形成机制和防治方面的研究工作，我国也取得了很大的成就。过去人们一直认为酸雨一般在云层中形成，但我国科学工作者在云南的研究表明酸雨在云层以下也可以形成。在大气污染方面，上个世纪关于光化学烟雾的形成机理方面的研究也取得了一定的进展。4.对全球水污染及其防治进行了研究首先是水污染的形成规律，即水污染是怎么发生和发展的？尤其是在点源污染和非点源污染方面的研究取得很大的进展，改变了过去传统的认识。过去人们一直认为在水环境的污染中，点源是主要的，但是最近的研究表明，在对点源污染进行治理之后，水环境的污染情况并没有得到显著改善，因此非点源污染对水体的影响，尤其是湖泊、水库等水体，越来越受到人们的重视。概括来讲，上个世纪在水污染的形成和防治方面的研究工作一共经历了三个阶段：第一个阶段的水体污染主要以好氧有机物和重金属污染为主，在这方面，对水污染引起的公害事件进行了有效的防治。例如大家都知道水俣病是有汞引起的。第二个阶段发生在上个世纪60－70年代，由氮磷引起的湖泊富营养化（以发达国家为主），通过一段时间的治理，目前已有一定的控制和成效。第三个阶段，就是现在的水体微量元素污染，包括有毒有害的有机化合物污染。但由于不同国家和地区经济和社会发展水平不同，所以水污染的状况也存在着差异。*我国在这个领域的研究也作了很多工作。例如70年代官厅水库的水源保护，还有湘江污染的综合防治以及松花江汞污染的防治，环境科学研究的第三个进展，就是环境科学上传统环境保护模式的改变-由末端控制发展到清洁生产。1972年联合国人类环境会议以后，各国在环境污染的防治方面都取得了很大的进展。当时的污染防治是这样的，比如一个有污水排放的工厂，在生产流程的最后都增设一个污水处理车间，在生产的最后才解决污染的问题，所以叫做末端控制。末端控制也是有一定成效的。20世纪90年代左右，人们认识到末端控制并不是一个很好的方法，应该实行清洁生产，即从生产的第一个环节开始，就实行资源最大效率利用，使生产的每一个环节都尽可能少地产生污染。清洁生产的原理是环境科学发展上非常大的一个进展。环境科学研究在环境保护事业中的作用

1.促进适合国情的环境管理制度的建立

通过调查研究，基本摸清了中国环境状况，为各项环境管理制度的建立奠定了坚实的基础。为建立环境影响评价制度，从1985年开始了有关研究，为评价标准的制订、评价程序和方法的确立提供了重要参考。排污申报登记与排污许可证制度，在1987年开展的科研课题提出了申报登记的指标体系、实施程序、计算机数据库管理软件及监督管理办法，为该项制度的实施和推广提供了技术保证及可操作的方法。

2.通过软件科学研究，提高了管理能力，促进决策的科学化国家组织的水、大气、土壤背景值和环境容量研究为开展污染物总量控制奠定了科学基础。如太湖水系污染攻关研究，初步查清了太湖水质污染状况、水环境容量等，提出了综合整治方案，为太湖治理做了大量技术储备。大规模酸雨研究，查清了我国西南、华南和东部地区酸沉降的现状，酸雨对农业、林业和材料的破坏和损失，研究了我国与东部邻国致酸物质输送路径和通量，提出了控制酸沉降对策；同时开展了环境法、环境标准、环境规划、环境管理、各类环境指标体系、环境战略、环境预测及环境保护技术政策的研究。各地环保局组织开展的地方环境政策、法规、区域或流域环境规划、监测和标准的研究也为地方环境监督管理提供了技术支持。3.提供污染防治的实用技术十年来，环境科研机构针对我国水污染、煤烟型大气污染和固体废物污染开展了研究，攻克了一批关键技术，提供了相应的工艺、示范工程、成套技术和装备。在水污染防治方面，进行了印染、造纸、高浓度有机废水、城市污水处理及资源化技术的研究，开发出了多种印染和高浓度有机废水治理新技术和系列化设备，广泛应用于印染、啤酒、酿造、农药、焦化等工业污水处理。适合中国国情的氧化塘、土地处理等城市污水处理技术已在天津、广东、内蒙、黑龙江、新疆等地广泛应用。针对我国湖泊富营养化严重而进行的滇池富营养化湖泊治理研究，已提供了一整套面源治理、水源地保护、水生植物恢复技术和示范工程。

（1）在大气污染防治方面

10年来研制开发的新型电除尘技术，高温滤料，大型袋式除尘技术等已成为我国工业除尘的主导技术，在钢铁、水泥等行业广泛运用，取得了显著的环境和经济效益。清洁、高效燃烧的民用和工业固硫型煤研究成果正在全国逐步推广。新型循环流化床锅炉脱硫技术，湿式脱硫除尘一体化技术，喷钙脱硫技术的研究，为中小锅炉脱硫提供了实用技术。旋转喷雾脱硫技术、磷铵肥法烟气脱硫技术等为电厂脱硫提供了中试工程。

（2）在固体废物处理处置方面，开展了铬渣、钢渣、电镀污泥等工业有害废物的处理处置技术研究，开发了利用铬渣冶炼含铬生铁，利用钢渣生产水泥以及多种电镀污泥处理与回收技术，并在工业部门和乡镇工业中推广运用。针对我国多氯联苯（PCBs）污染较重而开发的PCBs焚烧装置填补了我国处理有毒化学品的空白。城市垃圾的安全填埋、堆肥、发电、焚烧等技术开发也取得成果，建立了一批示范工程，小型垃圾焚烧设备已批量出口。

（3）在农村环境保护方面开展了寻求高产、优质、低能耗、多种经营的生态农业研究，建设了一批生态保护工程。北京留民营、浙江萧山、广东顺德等地都取得明显的效益，获得了联合国“全球500佳”的称号。胜利油田的大型生态农场成为国营农场生态建设的典范。4.推动环境科学学科建设和高等环境教育中国从70年代开始，包括生物化学、物理、地理、工程技术、医学和社会科学等方面的专家、学者和管理人员对环境问题共同进行调查和研究。20多年来已在中国形成了包括环境地理学、环境生物学、环境化学、环境物理学、环境工程学、环境经济学、环境法学、环境管理学等分支学科的环境科学研究体系，建立了理科、工科及社会科学等方面的专门环境科学与工程研究机构。

中国环境保护事业及环境科学技术的发展推动了高等教育的发展。在中国已经形成本科生—硕士生—博士生—博士后高层次环境工程及科学人材的培养体系，为发展中国环保事业培养了大批专门人未来环境科学发展的热点全球环境变化与地球环境系统科学的研究是一个非常重要的研究领域;环境污染机理的研究:包括如下几个方面（1）低剂量常暴露污染物的污染机理;（2）污染物的形态与其产生的生物健康效应之间的关系;（3）污染界面动力学;（4）污染物复合污染效;（5）各种环境质量调控的原理和方法-环紧污染修复;水资源的合理利用和开发,污水资源化，及水污染控制技术;土地资源的合理利用和保护，土地变化规律和土地退化的综合防治;固体废弃物无害化和资源化处理;环境污染防治技术和监测技术的新原理和新方法的研究.

我国环境科学与工程领域急需解决的重大问题我国环境科学与工程领域急需解决的重大问题

1．地表水污染机理与水环境修复