《環(huán)境工程導(dǎo)論第1章環(huán)境與環(huán)境科學(xué)》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《環(huán)境工程導(dǎo)論第1章環(huán)境與環(huán)境科學(xué)（37頁珍藏版）》請在裝配圖網(wǎng)上搜索。

1、,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,*,第一章 環(huán)境與環(huán)境科學(xué),第一節(jié) 環(huán)境概述,一、環(huán)境的概念,環(huán)境,是指與某一體系有關(guān)的周圍客觀事物的總和,。,體系,人為劃定的一定范圍內(nèi)的研究對象，即中心事物。,環(huán)境即為,與,某一中心事物有關(guān)的周圍事物。不同的中心事物具有不同的環(huán)境，即,環(huán)境隨著中心事物的變化而變化。,中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法,稱“,本法所稱,環(huán)境，是指,影響人類生存和發(fā)展的各種天然的和經(jīng)過人工改造的自然因素的總體,，包括大氣、水、海洋、土地、礦藏、森林、草原、野生生物、自然遺跡,;,人文遺跡、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝區(qū)、城市和鄉(xiāng)村等”,。,包括以下兩個方面：,自然環(huán)境,是指

2、人類賴以生存、生活和生產(chǎn)所必需的物質(zhì)基礎(chǔ),社會環(huán)境,是指人類活動而形成的各種事物,人們生活的社會經(jīng)濟(jì)制度和上層建筑的環(huán)境條件,第一節(jié) 環(huán)境概述二、環(huán)境的組成與分類,環(huán)境的組成如下：,自然環(huán)境,：,物質(zhì),：空氣、土壤、水、巖石、動物、植物、微生物等；,能量,：陽光、地?zé)?、氣溫、引力和地磁力等?自然現(xiàn)象,：太陽的穩(wěn)定性、地殼穩(wěn)定性（地質(zhì)構(gòu)造、地震、火山活動、海嘯）、全球水循環(huán)、大氣流動、水土演變等。,社會環(huán)境,：,綜合生產(chǎn)力、科學(xué)技術(shù)、人工建筑物、人工產(chǎn)品和能量、政治體制、社會活動、法律制度、宗教信仰、文化藝術(shù)等。,環(huán)境的分類如下：,環(huán)境分類依據(jù)：空間范圍的大小、環(huán)境要素的差異、環(huán)境的性質(zhì)等,.

3、,按照人類生存環(huán)境的,空間范圍,可分為,：,聚落環(huán)境,:,聚落是指人類聚居的中心，活動的場所。聚落環(huán)境是人類有目的、有計劃地利用和改造自然環(huán)境而創(chuàng)造出來的生存環(huán)境，是與人類的生產(chǎn)和生活關(guān)系最密切、最直接的工作和生活環(huán)境。,地理環(huán)境,地理學(xué)上所指的地理環(huán)境位于地球表層，處于巖石圈、水圈、大氣圈、土壤圈和生物圈相互制約、相互滲透、相互轉(zhuǎn)化的交融帶上,地質(zhì)環(huán)境,主要指地表以下的堅硬地殼層，也就是巖石圈部分,宇宙環(huán)境,是指地球大氣圈以外的宇宙空間環(huán)境，由廣漠的空間、各種天體、彌漫物質(zhì)、以及各類飛行器組成。,第一節(jié) 環(huán)境概述三、環(huán)境的形成與發(fā)展,60,億年以前,，地球是一團(tuán)的云狀氣塵物質(zhì)，演化后形成了,

4、地球胎,。,46,億年前,，地球是一個,熾熱的大火球,，外面包圍著原始大氣。演化過程中逐步形成原始的,巖石圈：物質(zhì)的重力分離；,大氣圈：上升到地表的還原性氣體，無,O,2,；,水圈：地球內(nèi)部的水蒸氣進(jìn)入大氣圈，降雨產(chǎn)生了河流、湖泊、海洋,.,35,億年以前,，海洋中的元素和小分子化合物在各種能量的作用下，逐步合成了簡單有機(jī)化合物，演化成,具有單細(xì)胞結(jié)構(gòu)的厭氧生物,（異養(yǎng) 生物）。,20,億年前,，,出現(xiàn)含有葉綠素的自養(yǎng)原核生物細(xì)菌、藍(lán)藻等生物,，它們的光合作用、新陳代謝使大氣圈中出現(xiàn),O,2,，使大氣環(huán)境從還原型向氧化型轉(zhuǎn)變，最終形成了一個,含氧的大氣圈,。,6,億年前,，出現(xiàn),海洋動物,。隨

5、著大氣圈,O,2,的增加，大氣游離氧在高空積累,;,約在,4,億年前,形成了保護(hù)地球的臭氧層，為,海洋生物登陸,創(chuàng)造了條件，生物圈由水圈擴(kuò)展到陸地。,(,古人類出現(xiàn)于在距今大約,200,300,萬年前。,),4,億年至,2,億年前,，首次出現(xiàn)了,陸生蕨類植物,。,最終,在地球上形成微生物、植物、動物的水陸生態(tài)系統(tǒng)，即生物圈。,第一節(jié) 環(huán)境概述四、環(huán)境要素和環(huán)境效應(yīng),環(huán)境要素,指構(gòu)成人類環(huán)境整體的、各個獨立的、性質(zhì)不同的而又服從整體演化規(guī)律的,基本物質(zhì)組分,，又稱,環(huán)境基質(zhì),。,分為自然環(huán)境要素與社會環(huán)境,要素,，習(xí)慣上指自然環(huán)境要素。特點如下：,（,1,）最小限制律,:,整個環(huán)境的質(zhì)量受到環(huán)境

6、諸要素中那個與最優(yōu)狀態(tài)差距最大的要素所制約，即,環(huán)境諸要素中處于最劣狀態(tài)的那個環(huán)境要素控制環(huán)境質(zhì)量的高低,.,人們在改善整個環(huán)境質(zhì)量時，首先應(yīng)改造最劣的要素,.,（,2,）等值性,:,等值性說明環(huán)境要素對環(huán)境質(zhì)量的作用。各個環(huán)境要素?zé)o論在規(guī)模上或數(shù)量上存在什么差異，,只要它們是處于最劣狀態(tài)，那么對于環(huán)境質(zhì)量的限制作用沒有本質(zhì)的區(qū)別,，就具有等值性,。,（,3,）環(huán)境整體性大于環(huán)境諸要素的個體之和,:,環(huán)境整體性質(zhì)能夠體現(xiàn)環(huán)境諸要素的某些特征，但未必反映出各要素的全部特點，,而是各要素綜合作用后更為復(fù)雜的性質(zhì),。,（,4,）環(huán)境諸要素相互依賴、相互作用與相互制約。,環(huán)境效應(yīng),指在自然過程和人類活

7、動的綜合影響下，,物質(zhì)之間通過物理、化學(xué)和生物作用所產(chǎn)生的環(huán)境效果,，引起環(huán)境系統(tǒng)和功能的變化。,（,1,）環(huán)境化學(xué)效應(yīng),（,2,）環(huán)境物理效應(yīng),（,3,）環(huán)境生物效應(yīng),第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)一、生態(tài)學(xué)概述,(1/2),生態(tài)學(xué)的概念,研究生物與環(huán)境之間,相互關(guān)系及其作用機(jī)理,的科學(xué)。,（,1,）研究生物的,個體,水平及其對環(huán)境的反映；,（,2,）研究影響,種群,豐富度和種群波動的因素；,（,3,）研究,生物群落,的結(jié)構(gòu)和功能；,（,4,）研究,生態(tài)系統(tǒng),的能量流動、食物網(wǎng)（鏈）和養(yǎng)分循環(huán),。,生物與環(huán)境的相互作用,（,1,）,生物依賴于環(huán)境,生物的,物質(zhì),基礎(chǔ),元素均來自環(huán)境,，生物的新陳代謝就是

8、從環(huán)境攝取養(yǎng)分和能量，并將廢物排棄的過程。,（,2,）,環(huán)境因子對生物的影響,非生物環(huán)境因子為生物提供必要的生存條件，但同時又可能出現(xiàn)某些,限制因子,（尤其是營養(yǎng)因子及氣候因子）。因此，生物對環(huán)境因子有一定的,耐受,性與適應(yīng)性,。,（,3,）,環(huán)境污染對生物的影響,環(huán)境污染對生物的危害，主要是一些有毒有害物質(zhì)通過呼吸、消化、感官等系統(tǒng)進(jìn)入體內(nèi)，使生物細(xì)胞降低或喪失正常的功能，最終對生物及人體健康產(chǎn)生危害。,第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)一、生態(tài)學(xué)概述,(2/2),人類與環(huán)境的關(guān)系,自然環(huán)境影響社會活動及其社會發(fā)展，人類活動也影響自然環(huán)境,。,環(huán)境保護(hù)和資源開發(fā)必須,為多數(shù)人的利益服務(wù),避免自然資源的浪費，

9、確保資源的有效利用和無污染廢物。,限制影響環(huán)境的人類活動,所有自然物都有存在的權(quán)利。,人類、其他生物和環(huán)境因素之間是一種,互相依存的合作關(guān)系,只要他們中間任何一方發(fā)生問題，這種關(guān)系都會遭受破壞，即生態(tài)系統(tǒng)失去平衡。,第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)二、生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu),(1/2),生態(tài)系統(tǒng)概念,指,自然界在一定的地域內(nèi),由全部生物和非生物環(huán)境相互作用的統(tǒng)一體,，即,生命系統(tǒng),與,環(huán)境系統(tǒng),在特定空間的組合。（,相對穩(wěn)定的,動平衡狀態(tài),）。,生態(tài)系統(tǒng)的組成,生物環(huán)境,和,非生物環(huán)境,非生物環(huán)境,包括各種環(huán)境要素的總和，由所有,非生命物質(zhì)和能量,兩部分構(gòu)成，為各種生物提供必要的營養(yǎng)元素和,生存環(huán)境,，是生態(tài)

10、系統(tǒng)中各種生物賴以存在的基礎(chǔ)。,生物環(huán)境,由生產(chǎn)者、消費者、分解者,三類活動角色組成,生產(chǎn)者,（自養(yǎng)生物）。將太陽的輻射能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能貯存在有機(jī)物質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)中。,主要是綠色植物,，也包括進(jìn)行光合作用和化學(xué)能合成的某些微生物。,消費者,（異養(yǎng)生物）。食用植物或相互食用的生物，,以動物為主,，實現(xiàn)物質(zhì)與能量的傳遞與物質(zhì)的轉(zhuǎn)換。,分解者,（腐化性生物）。具有分解能力的,細(xì)菌和真菌等微生物,，某些參與分解活動的動物，將生產(chǎn)者和消費者的殘體分解為簡單的無機(jī)物質(zhì)，供生產(chǎn)者再吸收利用。,食物關(guān)系把多種生物聯(lián)系在一起，形成,食物鏈,。每一個環(huán)節(jié)為一個,營養(yǎng)級,。,第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)二、生態(tài)系統(tǒng)的組成與結(jié)構(gòu),

11、(2/2),生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),生態(tài)系統(tǒng)中各組成成分之間的相互關(guān)系。,時間和空間結(jié)構(gòu),空間結(jié)構(gòu)是指生物及環(huán)境因素在,空間的配置,；時間結(jié)構(gòu)是指生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu),隨時間,變化而,產(chǎn)生的變化。,生物多樣性結(jié)構(gòu),指某一區(qū)域內(nèi),遺傳基因的品系,、,物種,和,生態(tài)系統(tǒng),多樣化總和。,多樣性的生態(tài)系統(tǒng)是所有物種賴以生存與發(fā)展的基礎(chǔ),，決定了物種、種群、群落的發(fā)展與消亡,營養(yǎng)結(jié)構(gòu),由生物的食物鏈構(gòu)成,，,實現(xiàn)物質(zhì)與能量的傳遞與物質(zhì)的轉(zhuǎn)換,。每個營養(yǎng)級生物的個體數(shù)量、生物量或者能量，按營養(yǎng)級的順序由低到高排列起來繪成結(jié)構(gòu)圖，就形成,生態(tài)金字塔,。營養(yǎng)級,越高的生物,，其生物,種類、數(shù)量和所有生物的能量之和越少。,生

12、態(tài)系統(tǒng)的類型,自然生態(tài)系統(tǒng)、半自然生態(tài)系統(tǒng)和人工生態(tài)系統(tǒng)；陸生態(tài)系統(tǒng)、水生生態(tài)系統(tǒng)和濕地生態(tài)系統(tǒng),第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)三、生態(tài)系統(tǒng)的基本功能,(1/2),（一）,生態(tài)系統(tǒng)中的能量流動,生物與環(huán)境、生物與生物之間的能量傳遞和轉(zhuǎn)換的過程,，遵循熱力學(xué)定律。,特點：,能量守恒，只是形態(tài)轉(zhuǎn)變；,能量在流動中不斷減少（指對下一營養(yǎng)級可利用的），是一種單向流失的過程。,因為：,各營養(yǎng)級生物總有一部分會,未被食用而自然死亡,，最終被分解者所利用，不可能全部被下一營養(yǎng)級的生物完全利用；,各營養(yǎng)級的生物要維系自身的生命活動，必須,消耗一部分能量,，這一部分最后以熱能的形式消散到環(huán)境中；,各營養(yǎng)級,不能完全吸收利用

13、上一營養(yǎng)級的能量,，通過排泄損失能量。,太陽能量只有約,4%,被植物有效利用,，除了供植物本身生命活動需要外，光合生物能為,上一營養(yǎng)級提供的太陽能還不到,1.29%,，損失,70,。其它動物也是如此，攝取的能量，,能被上一級有效利用的約為,10%,。食物鏈不可能太長，生態(tài)系統(tǒng)中的營養(yǎng)級最多只有四、五級，很少超過六級。,第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)三、生態(tài)系統(tǒng)的基本功能,(2/2),（二）,生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán),C,、,H,、,O,、,N,、,P,、,S,是是構(gòu)成生命有機(jī)體的主要物質(zhì),，它們在自然界循環(huán)。對人類生存和環(huán)境保護(hù)來說，,最主要的是水、碳、氮、硫的物質(zhì)循環(huán)。,碳循環(huán),氮循環(huán),硫循環(huán),碳 循 環(huán),

14、有機(jī)碳,：碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)；,無機(jī)碳,：,CO,2,、碳酸鹽。,碳的存在形態(tài),光合生物通過,光合作用,吸收大氣中的,CO,2,和,H,2,O,形成碳水化合物，同時釋放氧氣。,碳水化合物,通過食物鏈逐級往高的營養(yǎng)級流動，,并轉(zhuǎn)換為不同的形式。同時，動物通過,呼吸作用吸入,O,2,而放出,CO,2,，生物殘體被微生物分解，礦化時也釋放出,CO,2,，這些經(jīng)過生命系統(tǒng)的,CO,2,又重新返回空氣中。,化石燃料的,燃燒,，自然界的火山噴發(fā)、地震也會將固定的碳元素以,CO,2,的形式釋放到大氣中。,CO,2,通過擴(kuò)散作用在大氣和水體之間循環(huán),，進(jìn)入水體中的,CO,2,會被吸收形成新的碳酸鹽巖石，

15、也可以通過死亡動植物的遺骸進(jìn)入地殼形成化石燃料。,氮 循 環(huán),返回,大氣中的氮進(jìn)入土壤和植物,：人工固氮非生物固氮,:,雷電植物固氮,土壤中被固定的氨或銨鹽，,經(jīng)硝化細(xì)菌將其轉(zhuǎn)化為亞硝酸鹽或硝酸鹽被植物吸收利用,，并與碳結(jié)合形成各種氨基酸，最后合成蛋白質(zhì),動物直接或間接,從植物中攝取植物性蛋白,，作為自身的營養(yǎng)來源,生物圈中動植物的殘體，以及動物新陳代謝過程中的含氮排泄物被,微生物分解后有又形成氨或銨鹽,，回歸土壤。,土壤中的氨形成硝酸鹽后，一部分為植物利用，另一部分則由反硝化細(xì)菌把硝酸鹽分解為氮分子，重新進(jìn)人大氣。,硫 循 環(huán),S,主要在大氣、海洋和陸地之間進(jìn)行循環(huán)：,進(jìn)入大氣的,S,：,巖

16、石中的硫隨火山噴發(fā)或風(fēng)化作用下形成,H,2,S,、,SO,2,；海浪飛濺；陸地生物殘骸分解時生成,H,2,S,；,化石燃料燃燒,。,進(jìn)入水體的,S,：,海底火山爆發(fā)或生物遺骸腐敗產(chǎn)生的硫；降水；,酸性廢水排放,。,進(jìn)入陸地的,S,：,植物吸收；降水；,酸性廢水排放,。,返回,（三）,生態(tài)系統(tǒng)中的信息傳遞,信息,系統(tǒng)傳輸和處理的對象,，生態(tài)系統(tǒng)中的,信息,是,指各種,環(huán)境因素,。生態(tài)系統(tǒng)的信息傳遞和聯(lián)系方式使生態(tài)系統(tǒng)結(jié)合成為一個有機(jī)的統(tǒng)一整體。,營養(yǎng)信息,食物鏈和食物網(wǎng)構(gòu)成。,物理信息,通過物理過程傳遞的信息。（如,SO2,的溶解）,化學(xué)信息,通過化學(xué)物質(zhì)傳遞的信息。,行為信息,通過生物的異常行為傳遞的信息。,第二節(jié) 生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)四、生態(tài)系統(tǒng)的平衡,(1/2),生態(tài)平衡,指,某生態(tài)系統(tǒng)的,生物環(huán)境和非生物環(huán)境,之間以及它們內(nèi)部之間,通過物質(zhì)循環(huán)、能量流動和信息傳遞,，達(dá)到互相適應(yīng)、相互制約、協(xié)調(diào)統(tǒng)一的效果，維持一種,恒定狀態(tài),。,包括,生態(tài)系統(tǒng)中,結(jié)構(gòu)上的平衡,和,功能上的平衡,兩個方面：,結(jié)構(gòu)平衡,主要指生物種類的多樣性。,功能平衡,指生態(tài)系統(tǒng)中,物質(zhì)流動相對恒定,，循環(huán)保持正常；能量,