环境科学概论

自然环境

物质自然现象

水

岩石、土壤

动植物、微生物气温阳光

引力地磁力

太阳的稳定性地壳稳定性

大气力量水循环水土演变等

地质构造情况地震、火山活动海啸

能量

第一章 绪论

一、基本概念 1.什么是环境？

1）环境是相对于中心事物而言的，与某一中心事物有关的事物， 就是这个中心事物的环境。

2）直接或间接影响到人类的一切自然形成的物质、 能量和自然现象的总体，有时也称为环境。

3)环境科学研究的环境，是以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的物质条件的综合体。

4)自然环境亦可以看作由地球环境和外围空间环境两部分组成。 2.环境质量

环境的总体或环境的某些要素对人群的生存和繁衍以及社会经济发展的适宜程度，反映人类自身的具体要求对环境的评价概念。 3.环境容量和环境自净能力

1)环境本底值 在自然状况下，环境中物质和能量的分布值。

2)环境容量 在人类生存不致受害、自然环境结构保持稳定的前提下，环境可能容纳污染物的最大负荷量。

3)环境自净能力 在环境容量范围内，环境对进入其内部的物质和能量，具有一定的迁移、扩散、同化、异化能力，称之。 二、环境规律 1、环境功能特性

● 整体性 ● 有限性

● 不可逆性(能量循环、物质循环) ● 隐显性(汞污染引起的水俣病、DDT 农药) ● 持续反应性(遗传性、生态资源的破坏) ● 灾害放大性(温室效应、臭氧层空洞、酸雨) 2、环境要素

1）构成人类环境整体的各个独立的、性质不同的而服从整体演化规律的基本物质组成。 2）分自然要素和人工要素。自然要素：水、大气、生物、阳光、岩石、土壤 3、环境要素属性 ①最差（小）限制律：

整体环境的质量，不能由环境诸要素的平均状态决定，而是受环境诸要素中那个与最优状态差距最大的要素所控制。 ②等值性：

即各个环境要素，无论它们本身在规模上或数量上如何的不同，但要是一个独立的要素，那么对于环境质量的限制作用无质的差异。任何一个环境要素，对于环境质量的限制，只有他们处于最差状态时，才具有等值性。

③整体大于各个体之和：

或说环境的整体性大于环境诸要素之和。环境诸要素的互相联系、互相作用产生的集体效应，是个体效应基础上的质的飞跃。

④出现先后，相互联系，相互依赖：

从深化的意义上看，某些要素孕育着其他的要素。岩石圈的形成为大气的出现提供了条件；岩石圈与大气的存在，又为水的产生提供了条件；岩石圈、大气圈和水圈又孕育了生物圈。

三、环境问题

1.一些概念

1）由自然或人为因素引起生态平衡破坏，最后直接或间接影响人类的生存和发展的一切客观存在问题，称为环境问题。

2）生态破坏人类向环境索取资源的速度超过了资源本身及其替代品的再生速度

砍伐森林、自然植被的破坏、不合理的灌溉、CO2、氟氯烃的排放、捕猎与环境破坏

3）环境污染人类向环境排放废弃物的速度超过了环境本身的自净能力。

大气污染、水污染、土壤污染、固体废弃物污染、噪声污染、海洋污染、放射性污染

第二章生态学基础与生态系统

一、生态学：研究生物与周围环境相互关系及机理的科学。

二、生态系统

1.一些概念

1）生态系统就是在一定的时间和空间内，生物和非生物的成分之间，通过不断的物质循环和能量流动而相互作用、相互依存的统一体，构成一个生态学的功能复合体。

2）种群是占据某一地区的某个种的个体总和

3）生物群落是指在一定地段或一定生境里各生物种群相互联系和相互影响所构成的组合结构单元。

2.生态系统的结构

1）非生物部分：无机物质（H2O、N、P、K、Ca等矿质元素）、气候因子（光、温等及其他物理因子）、有机物质（糖、蛋白质、脂类、腐殖质等）。

2）生物部分：生产者、消费者（草食、肉食、杂食、寄生、腐生）、还原者

3）食物链（food chains）

①定义：食物链是指初级生产者获得光能后制造的食物供给各级消费者形成以

食物营养为中心的链索关系。

②类型：掠食链、寄生链、腐生链

3.生态系统的能量流动

1）生态效率林德曼效率 10%

2）特点

①生态系统中能量形成的转换完全符合热力学第一定律（能量转化和守恒）。

②单向流动、逐级递减

4、生态系统的物质循环

1）水循环（概念）在太阳辐射和地心引力作用下，水分不断蒸发、汽化而形成云，通过大气环流传播到各处，以雨或雪形式降落下来。降落下来的水分，一部分渗入地下；一部分经植物蒸腾进入大气层；一部分形成地表径流汇入海洋，再经水面蒸发进入大气圈。这种过程循环往复，永无止境，称为水循环。

2）碳循环不平衡的生态效应：

(1)生物圈：

海平面上升，淹没大片海岸湿地，陆地生物区变化

(2)生态系统：

●农业生态系统——农作物减产。病虫害加重。影响牲畜食欲。

●森林生态系统——导致干旱、增加森林大火风险。森林害虫增加，影响森林对物质的吸收。

●水生生态系统——使海洋静水层和沉淀层的微生物活动加快，水中含氧量减少，影响许多海洋动物的生存；导致藻类繁殖速度加快，使鱼类产量减少。

(3)生物群落：影响生物群落结构，使植物群落中有些优势种竞争能力下降。

(4)物种：加速物种的灭绝；加速某些物种的迁移。

(5)种群：改变某些植食性动物的食性，导致某些种群的互相作用强度增强。

(6)个体：提高水分利用，提高光合作用，促进作物生长，改变植物形态结构。

3）有毒有害物质的循环

概念：指那些对有机体有害的物质进入生态系统，通过食物链富集或被分解的过程。

特点：在食物链上循环流动并逐级浓缩富集；在生物体代谢过程中不能被排泄而被生物体同化，长期停留于生物体内；有些有毒有害物质不能分解而相反经生态系统循环后使毒性增加。

三、生态平衡

所谓生态平衡，就是在一定时期内，生产者、消费者与分解者之间都保持一种平衡状态，即系统中能量流动与物质循环较长时间地保持稳定，这种状态即称为生态平衡。

四、生态学的一般规律

•1、相互依存与相互制约规律

•2、物质循环与转化再生规律

•3、物质输入输出的动态平衡规律

•4、相互适应与补偿的协同进化规律