工业生态学课件

第一章生态环境与环境问题

1）温室效应

自然环境是由地球大气圈、水圈、岩石圈、生物圈组成的，它是人类社会发展的物质基础。

生态环境是影响人类生存与发展的水资源、土地资源、生物资源以及气候资源教量与

费看的总称，是由生物群落及非生物自然因素组成的各种生态系统所构成的整体，主要或

荒会由自然因素形成，井间接地、潜在地、长远地对人类的生存和发展产生影响。

生态环境W自然环境

生态环境问题？

是指人类为其自身生存和发展，在利用和改造自然的过程中，对自然环境破坏和污染

所产生的危害人类生存的各种反馈效应。

生态环境问题

原生生态问题超然地质环境、自然气候、自然灾害

次生生态问题：环境污染、环境破坏

原生环境问题？

山自然本身某些因素变化造成的第一环境问题（原生环境问题），人们称之为自然灾

害。

次生环境问题？

由于人类的生产或生活活动的原因造成的第二环境问题（次生环境问题），人们通常称

之为环境污染和环境破坏。

环境污染与环境破坏？

由于人类的生产或生活活动的原因造成环境污染是由于人为因素使环境的构成或状态

发生了变化，与原来的情况相比，环境质量恶化，扰乱和破坏了生态系统和人们正常的生产

和生活环境。

环境破坏是人类活动直接作用于自然环境引起的。

例如乱砍滥伐引起的森林植被的破坏；过度放牧引起的草原退化；大面积开垦草原引起

的沙漠化和土地沙化；滥采滥捕使珍稀物种灭绝：植被破坏引起的水土流失等。

环境污染

环境污染（environmentpollution）是指人类直接或间接地向环境排放超过其自净能力的

物质或能量，从而使环境的质量降低，对人类的生存与发展、生态系统和财产造成不利影响

的现象。

环境污染分类

（1）环境污染按环境要素可分为大气污染、水体污染和土壤污染：

（2）按人类活动可分为工业环境污染、城市环境污染和农业环境污染；

（3）按造成环境污染的性质来源可分为化学污染、生物污染、物理污染（噪声污染、

放射性、电磁波）、固体废物污染、能源污染。

大气污染

按照国际标准化组织(InternationalOrganizationforStandardization,ISO)的定义:

大气污染(AtmosphericPollution)通常是指由于人类活动或自然过程引起某些物

质进入大气中，呈现出足够的浓度，达到足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和

福利或环境的现象北

温室效应GreenHouseEffective花房效应

温室气体

C02(75%)

氟利昂或氯氟煌类化合物(CFCs)15-20%

CH4

N2O

HFCs

FCs

SF6

H2O

。3

氢代氯氟煌类化合物（HCFCs）

等30多种

CH4=21CO2

N2O=206CO2

氟氯碳化物=数千到一万多倍CO2

温室气体

长寿命

（1）二氧化碳为50-200年

（2）甲烷12〜17年

（3）氧化亚氮为120年

（4）CFC-I2为102年

全球性气温上升~海水受热膨胀、高山冰川融化、南极冰盖解体~使得海平面上升

1沿海陆地面积缩小

2加剧海岸侵蚀

3引起洪水灾害

4咸水入侵等

荒漠化

降水将减少一〉蒸发将增大一＞致使径流减少一〉缺水

全球变暖引起的气候变化将在几十年里发生，而大多生态系统不可能如此快地响应或

迁移，因此自然生态系统将愈来愈不能与变化了的环境相适应。（破坏之快）

而由于人类社会对土地的占用，生态系统根本无法进行自然的迁移，致使原生态系统

内物种的重大损失。（恢复之慢）

2）酸雨

（1）农村雨水，碳酸筱，酸性不大；

（2）郊区雨水，硫酸镀。略呈酸性；

（3）市区雨水-〉硫酸或酸性的硫酸盐-＞呈酸性。

酸雨：硫酸60-65%、硝酸30%、盐酸5%、有机酸2%

酸雨形成原因

硫酸：矿物燃料

（1）发电厂

（2）钢铁厂

（3）冶炼厂

（4）小煤炉

SO2=1.6亿吨/年

风

转化为破—

酸和硝酸

fit酸盐和硝酸盐以固

体覆粒的形式降落

磁酸和硝酸溶于水中，

以两害的形式降至地盘

_似0僵二氧化破和其

它1U化物、

枷泊和浅层

土烧被酸化

故土康深处的芍灰岩中和

CaCQ,

Air

CaSO,

硝酸：氮氧化物

(1)发动机

盐酸：氮氧化物

(i)Hcnr

(2)矿物燃料

(3)焚烧垃圾

酸雨形式

1)如果形成酸性物质时没有云雨，则酸性物质会以重力沉降等形式逐渐降落在地面上，这叫

做干性沉降，干性沉降物在地面遇水时复合成酸。

2)酸雨、酸雪等湿性沉降。

3)酸云和酸雾中的酸性，由于没有得到直径大得多的雨滴的稀释，因此它们的酸性要比酸

雨强得多。高山区由于经常有云雾缭绕，因此酸雨区高山上森林受害最重，常首先成片死

亡。

酸雨的分布

世界三大酸雨区分布图

南极的酸雨——产生原因

根据南极环境背景值和出现酸雨时的风向，认为由于大气环流把远离南极的污染源传输到

南极上空，遇降水即冲刷降至地面形成酸雨。

酸雨区面积占国土面积30%

（1）华中

（2）华南

（3）华东

（4）西南

（5）北方只有局部地区出现酸雨。

酸雨的危害

（1）对淡水生态系统造成危害；

（2）土壤酸化，并危害植物根系和茎叶；

1）pH值低到3以下，水稻、松树、向日葵等叶子表面就会出现坏死斑点，严重影响光合

作用；

2）酸水夺去了植物体内的钙镁等物质使植物逐渐衰弱。植物叶子变黄就是因为镁不足，叶

绿素难以合成的缘故；

3）松树等针叶树所以对酸雨特别敏感，是因为针叶树全年不落叶，酸雨造成的损害会在针

叶中积累起来：

4）大豆和蔬菜也易受酸雨危害，使产量和质量（蛋白质含量）下降；

5）在欧洲大陆的最北部北极圈附近地区，许多地区的苔葬和地衣因酸雨而消失。

3）臭氧空洞

臭氧层的作用：

1加热作用

2保温作用（温室效应）

3保护作用（99%紫外线）

臭氧空洞产生的原因

1超音速飞机在平流层排出的氮氧化物以及大气中的核爆炸产物；

2c04低温柜、家用电冰箱冷库、空调中的制冷剂；

3制作喷发水、香水和化妆品中的喷射剂；

4用于沙发、垫子、绝热材料；

5家用电气包装、床垫、食品包装的发泡剂等。

臭氧的危害

1将打乱生态系统中复杂的食物链，导致一些主要生物物种灭绝；

2大量紫外线辐射还可能降低海洋生物的繁殖能力，扰乱昆虫的交配习惯;

3并能毁坏植物，特别是农作物，导致粮食危机。

4地球的紫外线辐射将增加19%-22%,皮肤癌发病率将增加

4）光化学烟雾

汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（CH）和氮氧化物（NOx）等一次污染物，

在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧（03）、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等

二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现

象叫做光化学烟雾。

大气污染严重，大气质量恶化一光化学烟雾

5）噪声污染

噪声有两种含义：

在物理上指不规则的、间歇的或随机的声振动。

二是指任何难听的、不和谐的声或干扰。有时也指在有用频带内的任何不需要的干扰。

噪声污染

是指所产生的环境噪声超过国家规定的环境噪声排放标准，并干扰他人正常生活、工作

和学习的现象。

噪声排放标准

o类标准适用于：疗养区

高级别墅区

高级宾馆区等特别需要安静的区域

।类标准适用于以居住、文教机关为主的区域：

2类标准适用于居住、商业、工业混杂区；

3类标准适用于工业区；

4类标准适用于城市中的道路交通干线道路两侧区域,

穿越城区的内河航道两侧区域。

夜间突发的噪声：其最大值不准超过标准值15dB

噪声污染分类

1按声源的机械特点

气体扰动

液体撞击

固体振动

电磁作用

2按声音的频率

小于400Hz低频噪声

400-1000Hz中频噪声

大于1000Hz高频噪声

3按时间变化

稳态噪声、起伏噪声、间歇噪声、脉冲噪声

4按噪声来源

工业噪声污染、建筑噪声污染、交通噪声污染、社会噪声污染

工业噪声

产生原因：由于各种动力机、工作机做功时产生的

撞击、摩擦、喷射以及振动，可产生七

八十分贝以上的声响。

案例：像纺织车间、锻压车间、粉碎车间

钢厂、水泥厂、气泵房、水泵房

交通噪声

产生原因：马达、鸣笛、排气、摩擦

喇叭、刹车

案例：机动车辆、船舶、地铁、火车、飞机

建筑噪声

产生原因：水泥浇注、气夯、气锤等

一般在90分贝以上，最高达到130分贝。

案例：道路建设、基础设施建设、城市建筑开发、

城区改造、室内装修

社会噪声

产生原因：不和谐的声音

案例：家用电器（空调、电梯等）

音响设备

乐器

卡拉OK

噪声危害

噪声污染对人、动物、仪器仪表以及建筑物均构成危害，其危害程度主要取决于噪声的

频率、强度及暴露时间。

（1）噪声对听力的损伤

短时间会出现听觉疲劳

长期会出现噪声性耳聋

突然暴露会暴震性耳聋

危害群体：纺织厂工人

锻工

铁匠

老年人

（2）噪声能诱发多种疾病

神经衰弱症状；

心血管系统疾病；

消化系统功能紊乱；

视觉器官；

内分泌机能；

胎儿的正常发育等方面。

（3）噪声干扰正常生活与工作

影响睡眠

干扰谈话

工作和学习

交通安全

（4）噪声对动物的影响

听觉器官、视觉器官、内脏器官、中枢神经系统案例：烦躁不安、失去常态；

鸟类在噪声中会出现羽毛脱落、影响产卵率；

强噪声会引起动物死亡。（165分贝）

（4）特强噪声对仪器设备的影响

噪声对仪器设备的影响与噪声强度、频率以及仪器设备本身的结构与安装方式等因素

有关。

当噪声级超过150dB时，会严重损坏电阻、电容、晶体管等元件。

当特强噪声作用于火箭、宇航器等机械结构时，由于受声频交变负载的反复作用，会使

材料产生疲劳现象而断裂，这种现象叫做声疲劳。

6）水体污染

水体

水体是指地面水（河流、湖泊、沼泽、水库）、地下水和海洋的总称。

在环境科学领域，水体不仅仅就是水，它还包括水中的溶解物、悬浮物、水生生物和

底泥，被当作一个完整的生态系统看待。

水体污染

水体污染（WaterPollution）就是指进入水体的污染物造成该水体中某些物质（特别是对生

物有毒性的或造成水体水质恶化的物质）超过了水体的本底值或水体的自净能力，从

而使得该水体部分或全部失去它的功能或用途。

在环境污染的研究中，区分“水”和“水体”两个概念十分重要。

例如，重金属污染物易于从水中转移到底泥里，水中的重金属含量一般都不高，若着

眼于水，似乎水污染并不严重，但是从整个水体看，污染就可能很严重。

可见，水体污染不仅仅是水污染，还包括底泥污染和水生生物污染。

水体污染分类

1按污染成因

自然污染：由于特殊的地质或自然条件，使•些化学元素大量富集，或天然植物腐烂中产生

的某些有毒物质或生物病原体进入水体，从而污染了水质。

人为污染：由于人类活动（包括生产性的和生活性的）引起地表水水体污染。

2按污染源

点污染

面污染

3按污染性质

物理性污染：水的浑浊度、漂浮油膜、泡沫温度、颜色、放射性物质增加

化学性污染：水中溶解氧减少、溶解盐类增加、水的硬度变大、酸碱度发生变化、含有某种

有毒化学物质。

生物性污染：细菌、污水微生物

水体不只受到一种类型的污染，而是同时受到多种性质的污染，并且各种污染互相

影响，不断地发生着分解、化合或生物沉淀作用。

水体污染物

造成水体水质、水中生物群落以及水体底泥质量恶化的各种有害物质（或能量）都可

叫做水体污染物。

1化学角度

①无机无毒物

酸、碱、-•般无机盐、氮、磷等植物营养物质；

②无机有毒物

重金属、础、氟化物、氟化物等；

③有机无毒物

碳水化合物、脂肪、蛋白质等;

④有机有毒物

苯酚、多环芳煌、PCB、有机氯农药等。

2环境学角度

(1)病原体

(2)植物营养物质

(3)需氧化质

(4)石油

(5)放射性物质

(6)有毒污染物

(7)酸碱盐类

(8)热能

3病原体

4植物营养物质

水葫芦

赤潮

水华

5需氧化质

6石油

7放射性物质

8有毒污染物

9酸碱盐类

10热能

环境问题

环境破坏

草

水

森

物

土

大气土

原

土

种

林

地

壤

退

灭

流

锐

沙

盐

噪

光

臭

温

江

酸

大

人

饮

化

绝

化

失

减

渍

化

室

氧

河

声

用

学

效

空

湖

污

烟

水

应

洞

海

染

雾

气

体

雨

第二章工业生态学

一、生态环境问题成因？

成因之一、天地造物

气候

地形地貌

采猎文明时期

农业文明时期

工业文明时期

成因之三、人类的活动

后工业文明时期

人类对生态系统的扰动

人_______v

C

被

分

扰

扰仝扰动越大，生境指数越小

动

动被

扰

动

扰动面积+。25x部分扰动面积

xlOO%

总面积

__________)

V

扰动对生态系统的影响生境指数

活动强度指数I城市人口百分比-文盲人数百分比

2

——―------------------------------------------------

用来测定和计算人对区域作用的指标。此指数

若高于50%,说明人的作用已大大超过地理环境的

容忍度

北京、上海、山东、江办活动强度指数大于0.716

工业活动对地球系统的影响

（1）环境污染

（2）环境破坏:水土流失、草原退化、森林锐减

（3）全球变暖

（4）自然资源的大量消耗

（5）扰动物质的全球循环：碳循环

生态环境问题成因？A、传统的以高消耗，单纯追求经济数量的增长

人口激增B、先污染、后治理

资源短缺「

环境污染

生态破坏

扰动循环

环境问题与人地关系思想发展的历史演变

1、崇拜自然

2、改造自然

3、征服自然

4、谋求人地协调

工业生态化?

B、粮食大幅减产

E、土壤肥力下降

C、盲目扩大耕地F、人口急剧增长

D、自然灾害频繁G、毁林开荒

C制约社会经济发展B水土流失严重

D农林牧综合治理A毁林开荒

E水土流失减轻F粮食单产提高

G社会经济效益提高

一、工业生态化的背景

1过去资源-产品-污染排放污染环境

2现在末端处理模式治标不治本

3将来生态工业模式良性循环

二、工业生态化的概念

工业生态化是在工业文明向生态文明更替过程中，在对工业文明下人类工业经济行为

及其后果进行反思的基础上，（原因）

通过研究、开发与推广应用对人与环境友好的工业技术体系，建立能及时准确收集与处理

有关环境与发展信息的动态监测与预测预警体系、能灵敏反映自然资源及其诸种功能变动经

济后果的市场价格信号体系、能引导人与自然和谐相处的行为规范体系以及科学化和民主化

的环境与发展综合决策体系，〈方涉

使基于人类劳动的工业经济活动所引发的人与自然之间的物质代谢及其产物能够逐步比

较均衡、和谐、顺畅、平稳与持续地融入自然生态系统自身物质代谢之中的过程。（目的）

三、工业生态化的目标与特征

目标

1提高生态效率，而非生产效率；

2不仅是产品的生产，而是产品的全过程；

特征

1循环性；

2群落性；

3增殖性。

四、工业生态化的本质

工业生态化的本质是通过发展生态工业和建设生态工业园区，逐步使基于人类活

动的工业经济活动所引发的人与自然之间的物质代谢能够均衡、和谐、顺畅、平稳和持

续地融入自然生态系统代谢之中的过程。

工业生态化的本质：

人通过劳动与自然之间物质代谢

自然生态系统物质代谢

相同之处

1两者均由物质循环、能量循环和信息流通构成；

2最终均受客观自然规律的支配。

不同之处

人通过劳动与自然之间自然生态系统物质代谢

物质代谢

1人引起、控制和调整，由人自然而然运行

控制

2运行的周期短运行周期长

3循环速率快循环速率慢

4能量消耗大能量消耗小

5相对失衡、不稳定、阻滞、难相对均衡、稳定、和谐、顺畅

以为继

三、生态学

1生态学概念

“生态学”一词的希腊文Oikologie是1865年山勒特（Reiter）合并两个希腊字oikos（房

屋、住所）和logs（研究）构成，意为“住所、栖息地”；

从字义上讲，生态学是关于居住环境的科学。

生态学是研究有机体与其赖以生存的环境之间相互作用、相互联系的一门科学。

其中环境是有机体进行一切生命活动的载体。

“环境”包括：

（1）物理环境（温度、水、阳光）

（2）生物环境（动物、植物和微生物）

3.生态学分类

（1）生物类别

微生物生态学

植物生态学

动物生态学

人类生态学

（2）生物系统的结构层次

个体生态学

种群生态学

群落生态学

生态系统生态学

生态系统（ecosystem）：在一定的空间内，共同栖居着的所有生物（即生物群落）与其环境

之间山于不断进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。

（3）生物栖居的环境

陆地生态学

水域生态学

河流生态学

C

（4）生态学与非生命科学

地理生态学

经济生态学

（5）应用性分支学7

农业生态学

工业资源生态学

4.生态学基本内容

美国科学家小米勒总结出的生态学三定律:

生态学第一定律一＞多效应原理

生态学第二定律一〉相互联系原理

生态学第三定律一〉勿干扰原理

生态学的一般规律大致可从种群、群落、生态系统和生物与环境的关系4方面说

明。

（1）种群的自然调节

（2）物种间的相互依赖和相互制约

（4）生物与环境的交互作用

四、工业生态学的发展

1.工业生态学的定义

工业生态学（IndustrialEcology,简称IE）又称产业生态学，是一门新兴的综合型

交叉学科，它是研究社会生产活动中自然资源从源、流到汇的全代谢过程，组织管理体

制以及生产、消费、调控行为的动力学机制、控制论方法及其与生命支持系统相互关系

的系统科学，是对开放系统的运作规律通过人工过程进行干预和改变。

在一般的开放系统中，资源经过一系列的运作最终转变为废物垃圾，而工业生态

学所研究的就是如何把开放系统变成循环的封闭系统,使废物转为新的资源并加入新•轮的

系统运行过程中，为工业系统与自然环境间的协调发展提供全新的理论框架及具体的、可

供操作的方法。

工业生态学追求的是人类社会与自然生态系统的和谐发展，寻求的是经济效益、

生态效益和社会效益的统一，最终要实现的是人类社会的可持续发展。

工业生态系统

内容1：工业代谢分析

内容2：生命周期评价

2.自然系统与工业系统

（1）工业生态系统受自然生态系统启发而建立

在自然生态系统中，绿色植物将无机物合成为有机物，被草食动物所食；草食动物被肉食

动物吃掉；植物和动物残体被微生物和低等动物分解。这种食与被食的方式形成了食物链。

在工业生态系统中的初级材料加工厂、深加工厂、转化厂、各种供应站、废物加工厂等也

可组成类似于自然生态系统食物链的“工业生态链