包装印刷印染清洁生产管理课程教案

《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

一直相伴人的一生，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连续发展影响

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，从而威逼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，也成为经济可连续

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，纺织印染工业的连续

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繁重的。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300~400吨，

印染企业水、电、汽的能源耗费大约占印染布总成本的40~60%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的3~5

倍，耗水为发达国家的2~3倍。仅以2007年印染布产量运算耗水量来看，按百

米耗水3.0吨运算,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23~30亿吨。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，在目前严肃形势下，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；只有采用节省水、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连续发展问题。中国纺织工

业协会会长杜钮洲多次强调，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，实现可连续发展，实现高效益高质量的必然要求。因此，印染

行业的清洁生产、节能、降耗、减排技术有着庞大的市场潜力，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、能源和资源的庞大浪费

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、睡风、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出现,

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

融解、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，保守估量），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庞大威逼，这样下去，在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“在它们消逝之前应记住的100个地

方”非常引人注目。图片展向人们展现了由于气候变化及人类对环境的影响，以

及地球上100个在未来可能消逝的地方，警告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

篮一一地球母亲的健康的深情关心与繁重担忧：

一份由各国科学家共同完成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2〜10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，地球面临气温连续上升带来的诸多恶果，包括更多动植物灭

绝、沿海城市被埋住、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。”报告估量，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，形成的灾害给人们的生活造成了严重影响和庞大缺失。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缺失在过去40年上升了10倍一一

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》里所描画的场景如出一辙？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”、“生态环境”、“生态平稳”、“环

境保护”、“环境友好”、“可连续发展”、“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，清洁生产是可连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

挽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。

COPENHAGEN

CLIMATE1

Globalpartnershipforabetterclimate

unitednations

climatechangeconference

L;____Nuu―-

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。

如年年

关■技术10201I52020年

节能”推胸控技术方法研究

•节能监控技术方法研究

・减排监控技术方法研究

・节俺•捧票或工程技术的研究

•纺织固态污染物处理技术

•纺织废气处理技术

•纺织节能技术

•纺织废水处理技术

・新型中水回用技术研究

•染整余热利用技术研究

•染整节能技术研究

•染整节水技术研究

•染整降耗技术研究

•染整废水深度处理及回用技术

•染整锅炉减撵技术

•服装染整节能减排技术

物跳品的再・环*计方漆的研究

•坊织品再婚环技术研发

•再婚环纺织品设计方法的研发

•再循环纺织品生产技术研发

影响因般利润分析风险分析

政府☆

顶级□产学研x高高高

7.纺织服装业节能及

高级口独立中中中

排蒯域技术路线图

中级口引进低低低

纺织服装行业节能减排领域技术路线图

关鲤技术

2010年2015年2020年

物做品染整方旅研究

•超临界二氧化碳染色技术与装备

•坊织品真空表面处理技术

•天然染色技术研究

筋圾功能整理助剂研究

•环保生物功能整理助剂

•纳米功能整理助剂

•复合型多功能整理助剂

•生态坊织印染助剂加工技术

翁步功能・理技术与*备

•环保生物功就整理技术与设备

•纳米染整技术与设备

•无水染整技术与设备

・高温高压气流染色机的关键技术

•高速数码喷射印花机的研发

•低温等离子处理的关鲤技术

・助跳染■建工艺及量监控与优化

•坊织品功能整理质■监控与优化

•坊织品染色工艺质量监控与优化

•妨织品染色工艺CAM技术

政府

6.统织品染整领域

产业高级□独立C中।।।4।।M।।।

技术路线图

企业

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，也是人类能够连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。这些要素在时空上出现出圈层结构，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，叫人类聪明圈。

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「2人与自然环境的特性图

1991年，我国登山队在战胜珠峰的过程中，遇到了暴风雪，这对登山队员

们来说已习以为常。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

发觉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，队长把这一情形报告给大本营，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？原先，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，地球还是人类唯独的家园，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，实验终止前是

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

括里面的气温顺气候，也是由他们来设法控制，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稳。

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2设下降到14机加之由于没有调剂好内部气候，致使粮食歉收，科学

家们不得不吃种子将就度日，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队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，可以实现局部的复原，但不能彻底回到原先的状态。

4、潜在性

除了个别情形（如：骤发性自然灾害和人为污染）可直观其后果外，一样情

形下环境的变化对人类的影响需要较长时间才能显示出来。

1953T956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,

显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「3汞引起的胎儿性水俣病患者图

5、连续反应性

环境对人类的影响是可以连续的，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懂得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。现在白城子邻近一片黄沙，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锐性。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显现的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。

(-)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缺失。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、倒塌、滑坡、泥石流、水土流失、地面塌陷、

地裂缝、土地沙漠化、火山爆发等；

(2)灾害性天气，如台风、飓风、峋风、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、飕风等。

骤发性灾害的特点是：猛烈地突然发生、连续的时间很短、灾害影响和危害庞大,

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、连续时间长、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，水灾造成的缺失最大，

约占40%,发生在1998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%o

（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相伴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

我调剂能力，使环境质量恶化或自然资源枯竭，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连续利用。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

环境问题的显现，是人与环境关系不相和谐的结果。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。

（-）生态环境的早期破坏阶段

此阶段从人类显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，虽然也显现了森林骤减，水源得不到涵养，造成水旱

灾害频繁，水土流失严重，沟壑纵横，土地日益贫瘠，给后代造成了不可补偿的

缺失等问题。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。

（-）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觉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显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

周围又显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，同时相伴着严重的

生态破坏。本阶段是以8大公害事件为代表的。

表1-18大公害事件表

1930年12月1日到5日，比利时马斯河谷工业区上空显现

了很强的逆温层，致使13个大烟囱排出的烟尘无法扩散，大

马斯河谷事件

量有害气体积存在近地大气层，对人体造成严重伤害。一周

内有60多人丧生，许多牲畜死亡。

1943年夏季，洛杉矶市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

洛杉矶光化学烟

应，形成了浅蓝色烟雾，使该市大多市民患了眼红、头疼。

雾事件

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。

1948年10月下旬，美国的宾夕法尼亚州多诺拉城大雾充满，

受反气旋和逆温控制，工厂排出的有害气体扩散不出去，全

多诺拉烟雾事件

城14000人中有6000人眼痛、喉咙痛、头痛胸闷、呕吐、腹

泻。17人死亡。

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。

伦敦烟雾事件迫使所有飞机停飞，汽车白天开灯行驶，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。

1953-1956年，日本熊本县水俣镇一家氮肥公司排放的含汞

水俣病事件

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。

1955-1972年，日本富山县的一些铅锌矿在采矿和冶炼中排

放废水，废水在河流中积存了重金属“镉”。人长期饮用这

骨痛病事件

样的河水，食用浇灌含镉河水生产的稻谷，显现了骨骼严重

畸形、剧痛，身长缩短，骨脆易折等病症。

1961年，日本四日市由于石油冶炼和工业燃油产生的废气，

四日哮喘病事件严重污染大气，引起居民呼吸道疾病聚增，特别是哮喘病的

发病率大大提高，形成了一种突出的环境问题。

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

米糠油事件

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年英国科学家发觉、1985年美国科学家证实南极上空显现的“臭

氧洞”开始，人类环境问题发展到当代环境问题阶段。这一阶段在全球范畴内显

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、一些国家的贫困化

愈演愈烈，水资源短缺在全球范畴内普遍发生，其他资源（包括能源）也相继显

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，特别是煤炭、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、碑、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

取和阻止紫外线，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剂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，否则会显现系统

恶化的情形。

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、环境法学及环境治理学等。

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连续发展

一、环境保护

（-）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，和谐人类与环境的关

系，保证经济社会的连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、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、行政治理的，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、实行可连续发展战略

2、遏制环境恶化趋势

二、可连续发展

朴素的可连续发展观念古来有之，但现代意义上的可连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。所谓可连续发展是

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：可连续发展是“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O

（-）可连续发展的背景

1、古代朴素的可连续发展思想

2、现代可连续发展思想的形成

(1)《安静的春天》一一对人类行为和观念的早期反思

(2)《增长的极限》一一引起全世界反响的“严肃摸索”

(3)联合国人类环境会议一一人类对环境问题的正式挑战

(4)《我们共同的未来》一一环境与发展思想的重要飞跃

(5)联合国环境与发展大会一一环境与发展的里程碑

(6)可连续发展世界首脑会议一一责任与义务的体现

(二)可连续发展的内涵与特点

1、可连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、可连续发展的内涵

(1)公平性内涵

(2)连续性内涵

(3)共同性内涵

第五节生态学基础知识

一、生态学及其发展

(-)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状等方面，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，后来逐步涉及动物和人类。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

生物自从在地球上显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，生物也具有其本身特殊的遗传特性。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畴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，地球上显

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坚持

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

f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。

一消费者：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

一分解者：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

一无生命物质：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；

C2-3一一二、三级消费者；

Cn一一四级消费者；

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、生态系统的形状结构：

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状结构。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状结

构。

图1-13生态系统中物种的类型、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，一样可把食物链分为:

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“捕捉物”建

立起一种紧密地联系，长期地以“捕捉物”为生。比如：动物肠内的绦虫、寄生

在动物体外的螂、虱或七鲤鳗以及一些植物如菟丝子、棚寄生等。

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：“燧在增加”。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。

环境卡片一一能量流动的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。一样说来，

能量沿着绿色植物f草食动物f一级肉食动物f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的缺失掉了。

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、磷等的循环是生态系统基本的物质循环。镒、锌、铜、

铝、钻、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。

环图

6水循

图1-1

中CO?

人气

动

山活

和火

燃烧

用

呼吸作

用

呼光合作碳

吸化

作作

生产者

消费先

油、

、石

用用煤炭

泥