环境学导论第3章：生态学原理及其在环境科学中的应用

南水北调工程背景简介：
东、中、西三条线规划年调水总 量380－480亿立方米，接近在黄 淮海平原和西北地区增加一条黄 河的水量。
南水北调工程背景简介：
南水北调工程是迄今世界上规模最大 的调水工程，工程投资约1000—1800 亿元，涉及7个省市、数亿人口，不仅在 工程技术上，而且在输水区和受水区的 经济和社会发展、利益协调以及环境影 响等诸方面都面临一系列挑战。
按照食性，消费者可分为草食动物、肉食 动物、寄生生物和腐食动植物等。他们在生 态系统中只能消费不能生产，所以是非必要 成分。
3、生态系统的分类
根据其环境性质和形态特征，可分为 以下类型：
陆地生态系统 淡水生态系统 海洋生态系统
4、食物链和食物网
➢ 食物链：一种生物以另一种生物为食， 彼此形成的一个以食物联接起来的链锁 关系。
然而，他在制作中国水污染地图和 空气污染地图数据库时却发现，珠 三角、长三角等地区有大量生产印 刷线路板的企业不能稳定达标排放， 给当地河流、土壤和近海造成了严 重污染，主要表现为重金属污染。
案例分析：珠三角遭IT业重金 属污染严重 蔬菜重金属超标
印刷线路板，是电子元器件的支撑 体电气连接的提供者，几乎每个IT 产品都不可或缺。然而，在其生产 过程中，所进行的电镀和蚀刻等工 序，却会产生铜、镍、铬等重金属 排放。
珠三角遭IT业重金属污染严重 蔬菜重金属超标
马军由此萌发了对IT产品制造业重 金属排放情况进行调研的念头。之 所以选择珠三角地区，是因为国内 规模较大的IT制造企业多集中于这 一地区，“同时，该地区的环保信 息公开也优于国内其他地方”。
案例分析：珠三角遭IT业重金 属污染严重 蔬菜重金属超标
重金属防治规划“五毒”列入防 控范围
2010年05月31日05:28中青在线－中 国青年报叶铁桥 陈安庆
——环保组织与信息技术企业的博弈
2009 年12 月25日,广东 珠三角地区 一名出生仅 10个月的婴 儿，血铅含 量竟高达550
微克／升
案例分析：珠三角遭IT业重金 属污染严重 蔬菜重金属超标
“pH值偏酸5.6个单位，化学需氧量 超标96.9倍，悬浮物超标32.5倍， 铜超标5199倍,锌超标3.9倍,镍超标 9.6倍,总氮超标8.6倍，氨氮超标 24.7倍，铁超标178.2倍。”
➢ 阐明污染物质在环境中的迁移转化 规律
➢ 环境质量和生物监测和评价 ➢ 为环境标准的制定提供依据 ➢ 人工生态系统及其在污染防治研究
中的应用
生态工程设计：秸杆的能量多 层分级利用
光能
肥料
籽实 作物 一级利用
糖化 秸杆
秸杆 饲料
家畜
产品 输出
二级利用
粪便 接种
三级利用
菌床杂屑
食用菌
接种
产品输出
蚯蚓 排泄物
粤近海海域受污 生蚝铜超标 740倍镉超标90倍！
有专家指出，重金属容易富集在海 洋生物体的肾、肝脏、性腺、鳃中， 如市民经常食用的生蚝中，铜元素 和镉元素分别超标740倍和90倍。
8、破坏生态平衡的因素
➢自然原Байду номын сангаас ➢人为因素
✓物种改变
•外来物种的入侵…
✓环境因素改变
•二噁英…
✓信息系统破坏
•环境雌激素…
南水北调工程背景简介：
长江是我国最大的河流，水资源十 分丰富，年平均径流量为9600亿立方 米，相当于黄河的20倍，每年有94% 的长江水流入大海。因此，完全可以 从长江流域调出部分水量解决北方的 燃眉之急。
南水北调工程背景简介：
初步确定的“南水北调”东、中、西三 条线路，形成与长江、黄河、淮河、海河 相互联接的“四横三纵”总体格局，可进 一步协调东、中、西部经济社会发展对水 资源的需求，达到我国水资源南北调配、 东西互济的优化配置目标。
粤近海海域受污 生蚝铜超标 740倍镉超标90倍！
http://news.ycwb.com/201110/03/content_3587305.htm
来源:金羊网-新快报 发表时间：
2011-10-03 07:25
粤近海海域受污 生蚝铜超标 740倍镉超标90倍！
2010年广东海洋公报显示，广东近 海四成入海排污口排放污水超标， 16%的近海海域正在遭受污染。 2010年珠江八大入海口和榕江、深 圳河、东江等主要入海河流携带入 海的石油烃、砷、重金属等污染物 108万吨。其中珠江排入海的污染 物占总量七成。
9、生态学的一般规律
相互依存与相互制约规律 物质循环转化与再生规律 物质输入输出的动态平衡规律 相互适应与补偿的协同进化规律 环境资源的有效极限规律
10、生态学在环境保护中的 应用
（1）、全面考察人类活动对环境的影 响
10、生态学在环境保护中的 应用
（1）、全面考察人类活动对环境的影 响
南水北调工程背景简介：
➢ 东线：扬州江都三江源抽水站——大运 河——十三级台阶抽水方案——黄河下 隧道——天津\北京
南水北调工程西线
南水北调工程中线
南水 北调 工程 东线
南水北调工程东线工程调水 后对环境可能产生的影响
➢ 长江口盐水入侵加剧 ➢ 长江口邻近海域渔场位置改变 ➢ 黄浦江水质污染加重
➢ 生产者（绿色植物）对太阳能利用率 很低，1.2%
➢ 能量只朝单一方向流动 ➢ 流动中能量逐渐减少，以热能形式散
发掉
6、生态系统中的能量流动 特点
➢ 各级消费者之间能量利用率低,约 10% 草100kg →牛10kg →人1kg 说明：食物链不超过4 ～ 5级，人 类食植物比食动物经济
7、生态平衡
尽管数据来自惠州市环保局的《行政处罚决 定书》，但这个因制作中国水污染地图而著 称的民间环保人士说，他仍然让同事打电话 给惠州市环保局，核实数据的准确性。
案例分析：珠三角遭IT业重金 属污染严重 蔬菜重金属超标
2010年4月26日，马军所创立的公众 环境研究中心与自然之友等34家民间 环保组织一起发布的《2010IT品牌供 应链重金属污染调研》报告显示，珠 三角地区长久以来受重金属污染的状 况没有得到缓解，IT行业的重金属污 染出乎意料地给这一地区带来了严重 后果。
例子1：南水北调工程东线工程调水后对 环境可能产生的影响
南水北调工程东线工程调水 后对环境可能产生的影响
这一巨大工程最初是50年前由毛 泽东主席设想的，在中国经历了多年 严重干旱造成人为的水危机后于 2000年再次被提出。
南水北调工程背景简介：
中国的水资源在时间和地区分布上很 不均衡，北方黄淮海流域人均水资源 只有五百零一立方米，是全国平均水 平的五分之一，仅为世界平均水平的 十六分之一，是中国最缺水的地区。
生态农场
利用生态学原理建立起来的新型农 业生产模式，能有效提高太阳能、生 物能的利用率和废弃物的再循环率， 获得经济、社会和生态效益的全面发 展。例子：我国南方的桑基（果园） 鱼塘生产模式。
“桑基鱼塘模式”
在低湿地上开挖 鱼塘，把挖出的泥 土垫高在塘边形成 基，在基上种植桑 树养蚕，在塘中积 水养鱼并种植一些 水生植物等，同时， 在塘边上建造猪舍， 沼气池等。
第三章 生态学原理及其在 环境科学中的应用
一.生态学的含义及其发展
生态学原是一门研究生物及其生活环境相 互关系的科学，是生物学的主要分科之一。
随着人类环境问题和环境科学的发展，生 态学已扩展到人类生活和社会形态方面，把 人类这一生物种也列入生态系统中来研究和 阐明整个生物圈内生态系统的相互关系问题。
案例分析：珠三角遭IT业重金 属污染严重 蔬菜重金属超标
这是2009年3月3日，广东省惠州市 环境保护局执法人员对惠州美锐电 子科技有限公司进行现场检查时， 对该公司未经处理直接外排的部分 生产废水采样监测得到的结果。
案例分析：珠三角遭IT业重金 属污染严重 蔬菜重金属超标
铜、锌、镍、铁等重金属的超标情况如此触 目惊心，甚至连见惯了各种水污染状况的马 军也颇为惊讶。
一.生态学的含义及其发展
但是，生态学研究的内容主要是生命系统 与环境系统之间相互作用的规律及其机理。 其研究对象一般是生物，更着重于自然环 境因素与生物的相互影响。因此是一门自 然科学。
而环境科学则以人类为主要对象，把环境 与人类生活的相互影响作为一个整体进行 研究，因此，与社会科学密切联系。
二．生态系统的概念和功能
一个群落可以说是共同生活在一个地区的 生物大家庭，具有一定的组成和结构，其中 的各种生物并不是孤立的，它们相互制约， 又相互依存，上演着一幕幕的生命故事。
1、几个相关名词
生态系统（ecosystem）：生物 群落与其周围非生物环境的综合体。
2、生态系统的组成
A．必要部分——包括非生物成分和生物成分 非生物成分：包括阳光、营养成分 生物成分：包括生产者、分解者 B．非必要部分——各级消费者
南水北调工程背景简介：
➢ 西 线 ： 通 天 河 —— 长 江 的 上 游 （支流有亚龙江、大渡河）—— 然后向黄河上游调水，补偿黄河 水资源的不足，缓解西北地区干 旱缺水的问题。
南水北调工程背景简介：
➢ 中线：汉江——丹江（丹江口水库在鄂 陕交界处）——向北穿过黄河——京广 线西侧——北京玉渊潭，重点解决湖北、 河南、河北、北京及天津等沿线城市的 用水，并兼顾农业和其他用水。
厦门海沧PX项目
项目的背景 项目的环境影响 项目的现状 ……
（2）、充分利用生态系统 的调节能力
生态系统自净能力应用实例 ：土地 处理系统的净化
（3）、解决城市中的环境问题
➢ 编制生态规划 ➢ 进行城市生态系统的研究
（4）、综合利用资源和能源
生态工艺：生态工艺属于无污染工艺。
这种工艺力求从整体出发，使生产过程中输 入的物质和能量获得最大限度的利用，即资 源和能源浪费最少、排出的废弃物最少，而 且这些废弃物完全能被自然界的动植物所分 解、吸收或利用。
（1） 全面考察人类活动对 环境的影响
✓ 青藏铁路的兴建 ✓ 厦门海沧PX项目… ✓ ……
青藏铁路的兴建
线路的设计中，综合考虑动植物资源的保 护等，优化线路的设计
建设中 运营过程中 … 推荐阅读：http://www.china.com.cn/ch-
book/20030310/5.htm
种群-群落-生态系统
1、几个相关名词
种群（population）：一个生物物种 在一定范围内所有个体的总和称为种群。
种群是个群体的概念，它的数量很重 要。
人是生物世界中的一员，如果无限制 地繁衍下去，同样必将面临灾难。
1、几个相关名词
群落（community）：也称生物群落， 是指一定时间内居住在一定空间范围内的生 物种群的集合。
➢ 食物网：在一个生态系统中，食物关系 往往很复杂，各种食物链互相交错，形 成食物网。
➢ 能量的流动、物质的迁移和转化都是通 过食物链和食物网进行的。
5、生态系统中的能量流动
除少数几种化学合成细菌能借无机物 质的氧化获得能量，生物圈中的绝大多 数有机体生存所需的能量都是由太阳供 应。
6、生态系统中的能量流动 特点
案例分析：珠三角遭IT业重金 属污染严重 蔬菜重金属超标
马军告诉中国青年报记者，涉及重 金属排放的行业很多，包括矿山开 采、金属冶炼、化工、印染、皮革、 农药、饲料等，但人们往往会忽略 IT行业的重金属污染问题，总认为 IT行业是高科技领域，不会与重金 属污染挂钩。
案例分析：珠三角遭IT业重金 属污染严重 蔬菜重金属超标
生态平衡是指在任何一个生态系统 中，生物与其环境总是不断地进行着能 量、物质与信息的交流，在一定时期内， 生产者、消费者和还原者之间保持的一 种动态平衡状态。
生态系统之所以能保持动态平衡，主 要是由于内部具有自动调节功能。
案例分析：珠三角遭IT业重金 属污染严重 蔬菜重金属超标
http://zqb.cyol.com/content/201 0-05/31/content_3255651.htm
养蚕
鱼
猪
舍
沼 气
农 户
江南桑基鱼塘系统
桑基（果园）鱼塘生产模式的特点
桑基鱼塘系统将农、林、牧、渔有机 结合起来，构成水陆结合、动植物共存 的农业生态系统。
系统对提高农业资源转化利用效率和 系统生产力效果显著。系统的产出有桑 树、蚕、鱼、猪和沼气等，具有良好的 经济效益和环境效益。
（5）、在环境保护其他方 面的应用
产品输出
生态浮岛
是一种象筏子似的人工浮体 在这个人工浮体上栽培一些芦苇之类的