环境学原理

绪 论 环境是人类生存和发展的基础。环境保护是当今世界各国人民共同关心的重大社会经济问题，也是科学技术领域里的重大研究课题。 (一)什么是环境 **节 环境和环境问题 一、环境及其组成要素 (一)什么是环境 所谓环境，总是相对于某项中心事物而存在的。环境与中心事物间存在着对立统一的相互关系，既相互独立，又相互依存、相互制约、相互作用和相互转化。在环境科学领域，对于以人类为中心事物的环境，其含义就是:影响人类社会生存与发展的外部世界的总和。按照这一定义，环境包括了直接或间接影响人类生存和发展的各种自然和社会的因素。它既包括人类出现以前就存在的、未经人类改造过的众多自然要素，如阳光、温度、气候、地磁、陆地、岩石、天然水体、天然森林和草原、野生生物等，也包括经过人类改造过和创造出的事物，如水库、农田、园林、村落、城市、工厂、港口、公路、铁路等，以及由于人类活动而形成的诸如政治、经济、文化、宗教等环境要素。 (二)环境要素及其属性 构成人类环境整体的各个独立的、性质各异的而又服从总体演化规律的基本物质组分称为环境要素，也叫环境基质。环境要素分为自然环境要素和社会环境要素。我们所说的环境要素通常是指自然环境要素，包括水、大气、生物、土壤、岩石、阳光等。 环境要素组成环境结构单元，环境结构单元又组成环境整体或环境系统。例如:由水组成河流、湖泊和海洋等水体，全部水体又组成水圈(水环境整体);由岩石组成岩体，由土壤组成农田、草地和林地等，全部岩石和土壤构成岩石圈或称土壤岩石圈，由生物体组成生物群落，全部生物群落加上元机环境构成生物圈。 环境要素具有一些非常重要的特点。它们不仅是制约各个环境要素间相互联系和相互作用的基本关系，而且是人们认识环境、改造环境的基本依据。在这些属性中，比较重要的是: 1.*差限制律 整体环境的质量不是由环境诸耍素的平均状态决定，而是受环境诸要素中那个与*优状态差距*大的要素的控制。这就是说，环境质量的好坏，取决于诸要素中处于"*差状态"的那个要素，而不能够因其他要素处于优良状态得到弥补。因此，环境要素之间是不能相互替代的。 2.环境整体大于诸要素之和 环境所表现出的性质，不等于组成该环境的各个要素性质之和，而是比这种"和"丰富得多、复杂得多。环境诸要素之间相互联系、相互作用形成环境的总体效应，这种总体效应在个体效应基础上产生了质的飞跃。 3.相互依赖性 环境诸要素是相互联系、相互依赖的。首先，环境诸要素的相互作用和制约关系，是通过能量流，即能量在各要京之间的传递或能量形式在各要素之间的转换实现的。再其次，通过物质循环，即物质在环境要素间的传递和转化，环境要素相互联系在一起。 二、环境问题 (一)什么是环境问题 概括地讲，环境问题是指全球环境或区域环境中由于自然力或人类活动所引起的环境数量和质量的变化，以及这种变化对人类生存和发展造成影响的问题。环境问题是目前世界人类面临的几个主要问题之一。 环境问题是多方面的，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**环境问题，如火山喷发、地震、洪涝、干早、滑坡等引起的环境问题。由于人类的生产和生活引起生态系统破坏和环境污染，反过来又危及人类自身的生存和发展的现象，为次生环境问题，也叫第二环境问题。次生环境问题包括生态破坏、环境污染和资源浪费等方面。 生态破坏是指人类活动直接作用于自然生态系统，造成生态系统的生产能力显著减少和结构显著改变，从而引起的环境问题，如过度放牧引起草原退化，滥采滥捕使珍稀物种灭绝和生态系统生产力下降，植被破坏引起水土流失等等。环境污染则指人类活动的副产品和废弃物进入物理环境后，对生态系统产生的一系列扰乱和侵害，特别是当由此引起的环境质量的恶化反过来又影响人类自己的生活质量。环境污染不仅包括物质造成的直接污染，如工业"三废"和生活"三废"，也包括由物质的物理性质和运动性质引起的污染，如热污染、噪声污染、电磁污染和放射性污染。由环境污染还会衍生出许多环撞效应，例如二氧化硫造成的大气污染，除了使大气环境质量下降，还会造成酸雨。 目前人们所说的环境问题一般是指次生环境问题，本书也采用这种说法。应当注意的是，原生环境问题和次生环境问题往往难以截然分开，它们之间常常存在着某种程度的因果关系和相互作用。 (二)环境问题的发生和发展 环境问题是随着人类社会和经济的发展而发展的。随着人类生产力的提高，人口数量也迅速增长，人口的增长又反过来要求生产力的进一步提高。如此循环作用，直至现代环境问题发展到十分尖锐的地步。环境问题的历史发展大致可以分为以下三个阶段。 1.生态环境的阜期破坏 此阶段从人类出现开始直到产业革命。与后两个阶段相比，它是一个漫长的时期。在靠采集和狞猎为主要谋生手段的时期，人类的过度采集和狞猎就曾对许多物种的数量和生存造成一定破坏。新石器时代产生了原始农、牧业，使人类摆脱了靠采集、狞猎和迁徙维持生存的局面，人类社会进入了"刀耕火种"的时代。这无疑是人类改造大自然取得的一个伟大胜利，对于人类的发展起到了重要的作用。但也正是从这时开始，人类大面积地砍伐森林，开垦土地和草原。落后的生产技术使人类不得不采取"刀耕火种→弃耕→刀耕火种→弃耕"的耕作方式。随着人口数量的增加，由这种耕作方式引发的环境问题开始出现，有的至今尚可见到。中国的黄凋流域，曾经森林广布，土地肥沃，是文明的发源地，而西汉和东汉时期的两次大规模开垦，虽然促进了当时的农业发展，可是由于森林骤减，水源得不到涵养，造成水旱灾害频繁，水土流失严重，沟整纵横，土地日益贫痹，给后代造成了不可弥补的损失。 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、暂时的，大多数没有达到影响整个生物圈的程度。 2.近代城市环境问题 此阶段从工业革命开始到20世纪80年代发现南极上空的臭氧洞为止。工业革命(从玩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出现新的特点并日益复杂化和全球化。18世纪后期欧洲的一系列发明和技术革新大大提高了人类社会的生产力，人类开始插上技术的翅膀，以空前的规模和速度开采和消耗能源及其他自然资源。新技术使美国、英国及其他欧洲国家在不到一个世纪的时间里先后进入工业化社会，并迅速向全世界蔓延，在世界范围内形成发达国家和发展中国家的差别。工业化社会的特点是高度城市化。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出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20世纪60-70年代，发达国家普遍花大力气对这些城市的环境问题进行治理，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，同时伴随着严重的生态破坏。 3.当代环境问题阶段 20世纪80年代至今是环境问题从局部问题、区域问题发展到全球性问题的阶段。从1984年英国科学家发现(并于1985年被美国科学家证实)南极上空出现的"臭氧洞"开始，人类环境问题发展到当代环境问题阶段。这一阶段环境问题的特征是，在全球范围内出现了不利于人类生存和发展的征兆，目前这些征兆集中在酸雨、臭氧层破坏和全球变暖三大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以及某些国家的贫困化愈演愈烈，水资源短缺在全球范围内普遍发生，其他资源(包括能源)也相继出现将要耗竭的信号。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，同时也表明环境问题的复杂性和长远性。 总之，不同的环境问题之间并不是相互独立的，它们互为因果，相互交叉，彼此协同强化，使得问题更加恶化和复杂化。环境问题是整个地球在遭到人类掠夺性开发后发生的系统性病变。环境质量恶化，干扰和破坏了生态系统中各要素之间的内在联系，使人类失去了洁净的空气、水和土壤;生态破坏，严重地削弱了自然环境对人类社会生存发展的支撑能力。环境问题已经危及着全人类的生存和发展。 (三)我国环境问题的内容和特点 我国是世界上*大的发展中国家，拥有丰富的自然资源和生物多样性，有居世界第二的煤储量和居世界**的水力发电潜量和农业产量。但与这些优势相抵消的是，我国有世界上*大的人口数量和较快的经济增长速度，这都对大气质量、水质量和其他自然资源造成巨大的压力。 在亚洲城市中，大气污染*严重的是在中国。亚洲十大大气污染*严重的城市有九个在中国，世界十大大气污染*严重的城市有五个在中国。中国的大多数大江大湖被严重污染。要改善这一状况，任务还很艰巨。由于农业用水过度，黄河每年有200多天出现断流。北方城市的地下水下降很严重。森林砍伐、草地退化、沙漠化和水土流失对我国也是重要的威胁。 据可靠的研究表明，由于大气污染和水污染对人体健康的影响而造成的经济损失占我国GDP的3.5%-7.7%。大气污染是人体健康*主要的影响因素，也是我国经济损失的主要部分。尽管很少采取措施去评估农业、林业、湿地和野生动植物园大气污染造成的经济损失，但不难估算这个经济价值总数可与对人体健康影响相比拟。 随着经济快速增长、城市化进程加快和人口继续增加，我国环境形势还将比较严峻。主要表现在:以城市为中心的环境污染仍在发展，并逐步向农村蔓延生态破坏的范围在扩大，程度在加剧;在一些地区，环境问题已成为制约该地区经济发展、影响改革开放和人民健康的重要因素。 第二节 环境保护 环境保护是指采取行政的、法律的、经济的、科学技术的多方面措施，合理地利用自然资源，防止环境污染和破坏，以求保持和发展生态平衡，扩大有用自然资源的再生产，保障人类社会的发展。 一、世界环境保护的发展历程 工业革命后，社会生产力得到很大的提高，人类对环境的影响也越来越大，一些工业发达国家的环境问题日益严重。从20世纪50-60年代开始，"公害事件"层出不穷，导致成千上万人生病，甚至有不少人在"公害事件"中丧生。人们才开始对环境问题及其危害有了比较深刻的认识，并开始提出解决环境问题的要求。 1970年4月22日，美国有2000所高等院校和1万所中小学以及众多社会团体举行了集会，一些著名人士在集会上发表讲话。据估计，包括国会议员、工人、学生等，大约有3000万人走上街头，参加了这次规模空前的群众运动，他们高举受污染的地球模型、巨画、标语牌，高喊环境保护口号，进行游行、演讲、宣传，以唤起人们对环境问题的注意。从此，4月22日成了全球性的"地球日"。"地球日"运动的开展，拉开了人类环境保护运动的序幕。 1972年6月5日，"联合国人类环境会议"在瑞典首都斯德哥尔摩召开。共有113个国家和一些国际机构的1300多名代表参加了会议。会议的目的在于，通过国际合作为从事保护和改善人类环境的政府和国际组织提供帮助，消除环境污染造成的危害。出席会议的代表广泛研讨并总结了有关保护人类环境的理论和现实问题，制订了对策和措施，提出了"只有一个地球"的口号，并呼吁各国政府和人民为维护和改善人类环境，造福全体人民，造福子孙后代而共同努力。这是联合国史上首次研讨保护人类环境的会议，也是国际社会就环境问题召开的**次世界性会议，它标志着全人类对环境问题的觉醒，是世界环境保护史上的里程碑。这次会议对推动世界各国保护和改善人类环境发挥了重要作用和影响。为了纪念大会的召开，当年联合国大会作出决议，把6月5日定为"世界环境日"。 从20世