环境科学导论第4章生态学在环境保护中的作用

一个直径近两米的排 污管，正在向渭河排 放咸阳的城市污水
三、解决近代城市中的环境问题 1、编制生态规划（环境规划） ——是指在编制国家或地区的发展规划时，不
是单纯考虑经济因素，还有考虑地球物理因素、 生态因素和社会因素。（各类规划必须进行环 境影响评价）
2、进行城市生态系统的研究 ——利用生态学原则和系统论的方法来研究，
阿斯旺大坝
侵蚀始于1900年，至1964年平 均每年蚀退20m， 而在1964至1991年期间，海岸 线后退的速度增至每年120～ 240m。
阿斯旺大坝建成后海岸线的演变
南水北调工程是一项解决我国北方地区水资源短缺、改善生态 环境为目标的特大型跨流域调水工程。
长江口盐水入侵加剧 长江口临近海域渔场位置改变 黄浦江水质污染加重 长江口沙坝位置后退 北方灌区土壤次生盐碱化 血吸虫病区北移
得到最优化利用，特别是相互利用废料（一 个企业的废料作为另一个企业的原料）。不 过，“园区”的概念不应使人们理解成一定 是某个在地理上毗邻的地区，一个生态工业 园区完全可以包括附近的居住区，或者包括 一个离得很远的企业。
传统工业

把人类活动的影响视为主要仅限 于对“环境的污染”问题。于是，人 们认为解决的办法就是采取措施来治 理污染，一般而言，采取技术手段的 时机总是在生产过程的末端。
多样性 立体农业又有许多不同的模式。如稻田有稻-鱼、稻-萍-鱼 和稻-豆-萍-鱼等立体生产模式；蔗田有甘蔗-蘑菇、甘蔗-蘑菇 -鱼、甘蔗-菜-蘑菇-鱼等立体模式。 旱地有甘薯-大豆、玉米-小麦-蔬菜等粮油、粮菜立体生产 模式。 果园有荔枝-桃-大豆(或花生)、香蕉-鱼-菜-禽等立体生产模 式。 水体有鲢鱼-----鲤鱼-----鲫鱼----鳗鱼立体放养。 林地有橡胶-茶叶、桉-茶-葛藤、粮林间作套种等立体生产 模式。
即把城市作为特殊的人工环境系统来研究。
3、 城市生态建设

运用环境科学和生态学的理论和方法，设 计、建立最佳城市生态系统（城市“人类环境”），并把它调控到最佳运行状态。 这种城市生态系统高效、低耗，自我调节 能力强，不易遭受破坏，生存力强，可持 续发展。这是人们理想的生态城市。
四、综合利用资源和能源 1、生态工艺（无污染工艺） ——输入的物质和能量获得最大限度的利用，资源和

快速渗滤系统 适用于渗透性非常良好的土壤，如砂土、砾石 性砂土、砂质砂土等。污水灌至快速渗滤田表面后 很快下渗进入地下，并最终进入地下水层。依靠土 壤微生物将被土壤截留的溶解性和悬浮有机物进行 分解，使污水得以净化。

地表漫流系统 适用于渗透性低的黏土或亚黏土，地面最佳坡 度为2％到 8％。废水以喷灌法或漫灌(淹灌)法有控 制地分布在地面上均匀的漫流，地面上种牧草或其 他作物供微生物栖息并防止土壤流失，
• 综合性 人类生产、生活所产生的污染物，成份极 其复杂。理化监测只能获得各种成份的类别 和含量，但不能确切说明对生物有机体的影 响。
生物是接受综合作用，不仅仅是个别组分的影响， 所以生物监测能反映环境诸因子、多组分综合作用的 结果，能阐明整个环境的情况。对符合排放标准的污 染物，其长期影响环境的后果，更需要用生物监测来 评价。
二、充分利用生态系统的调节能力 ——如大气污染物的高烟囱排放、水体自净、土地处
理系统（污水灌溉）等。
土地处理系统——城市污水资源化 利用土地以及其中的微生物和植物根系对污染 物的净化能力来处理已经过预处理的污水或废水， 同时利用其中的水分和肥力促进农作物、牧草或树 木生长的工程设施。
组成： 由废水的预处理设施、贮水湖、灌溉系统、地下排水 系统等部分组成。
（1）利用植物对大气污染进行监测和评价（如 菠菜监测二氧化硫等）； （2）利用水生生物监测和评价水体污染。
3、为环境标准的制定提供依据 4、人工生态系统及其在污染防治研究中 的应用（如曝气池中指示生物）
生物监测的定义
利用生物的组分、个体、种群或群落对环境污染 或环境变化所产生的反应，从生物学的角度，为环境 质量的监测和评价提供依据，称为生物监测 。
留民营生态农场充分利用太阳能、生物能、实现 了农场内物质与能源的良性循环。
农场主要由五区、两园、一中心组成：高科技有机农 业示范区、无公害畜牧养殖业、环保工业开发区、民俗旅 游观光区、沼气太阳能综合利用区、生态庄园、农业公园 和美食会议娱乐中心，是集生态观光、民俗旅游、休闲、 采摘、会议、美食为一体，具有乡村田园气息的大型农业 旅游示范村。
村庄美了，百姓富了， 旅游业发展起来了。

循环经济（cyclic economy） 物质闭环流动型经济，是指在人、自然资 源和科学技术的大系统内，在资源投入、企业 生产、产品消费及其废弃的全过程中，把传统 的依赖资源消耗的线形增长的经济，转变为依 靠生态型资源循环来发展的经济。
五、在环境保护其他方面的应用 1、阐明污染物质在环境中的迁移转化规 律（食物链） 2、环境质量的生物监测和生物评价
土地处理系统有五种类型
慢速渗滤系统 快速渗滤系统
地表漫流系统
湿地处理系统 地下渗滤处理系统

慢速渗滤系统 适用于渗水性良好的土壤、砂质土壤及蒸发量 小、气候润湿的地区。废水经喷灌或面灌后垂直向 下缓慢渗滤，土地净化田上种作物，这些作物可吸 收污水中的水分和营养成分，负荷一般较低，渗滤 速度慢，故污水净化效率高，出水水质优良。
土地生态系统的净化机理包括土壤的过滤截 留、物理和化学的吸附、化学分解、生物氧化以 及植物和微生物的摄取等作用。
将环境工程与生态学原理结合起来，具有投资少、 能耗低、易管理和净化效果好的优点。
城市的污水哪里去了？
我国现有污水处理能力无法适应 城市数量与规模的迅速扩张。他指出， 目前城市生活污水排放量以年均5％的 速度递增，已超过工业污水排放量。 而全国仍有一半以上的城市没有污水 处理厂；有的地方即便建起了污水厂， 但排水管网没跟上，污水流不到污水 厂。 全国共有400多个中小城市，每年 排放废水量高达100亿立方米左右。 答案不难找到，这100亿立方米污水 有一多半是通过地下纵横交错的排污 管道，流进了郊区或者农村。
氟污染区蔬菜不同部位的含氟量
品 种 叶 片 根 茎
单位：μg/g
果 实
番 茄 茄 子 黄 瓜 菜 豆 菠 菜 青萝卜 胡萝卜
149 107 110 164 57.0 34.0 63.0
32.0 31.0 50.0 — 18.7 3.8 2.4
19.5 9.0 — 33.0 7.3 — —
2.5 3.8 3.6 17.0 — — —
全盘考虑，统筹兼顾，不仅要考虑现在，还要考 虑将来；不仅要考虑本地区，还有考虑有关的其 它地区。（建设项目必须进行环境影响评价）
调节径流，控制河水泛滥， 扩大耕地 发电 淡水养殖及内河航运
土质肥力下降 土壤盐碱化 水质恶化 水生植物和藻类蔓延，阻塞河道， 水分蒸腾量大 下游河床侵蚀加剧，海岸线内退

湿地处理系统 是一种利用低洼湿地和沼泽地处理污水的方法。 污水有控制地投配到种有芦苇、香蒲等耐水性、沼 泽性植物的湿地上，废水在沿一定方向流行过程中， 在耐水性植物和土壤共同作用下得以净化 。
上海化学工业园湿地效果图


上海化学工业园(SCIP)位于上海东南部的杭州湾沿岸，占地 29.4 平方公里，由十多座现代石化设施组成。园区的管理 者——上海化学工业园管理委员会邀请易道为其设计一个废 水处理系统，净化工业园区内循环利用的工业废水，以及排 入杭州湾的工业废水。 易道为该项目设计的自然废水处理系统（NTS）占地30 公顷，可以日处置超过22000 立方米的部分处理过的工业废 水。

地下渗滤处理系统 地下渗滤处理系统是将污水投配到距地面约 0.5m深，有良好渗透性的地层中，藉毛管浸润和土 壤渗透作用，使污水向四周扩散，通过过滤、沉淀、 吸附和生物降解作用等过程使污水得到净化. 地下渗滤系统适用于无法接人城市排水管网的 小水量污水处理，如分散的居民点住宅、度假村、 疗养院等。
3.
氟wenku.baidu.com物指示植物
开始叶尖、叶缘部位发生萎黄，然后颜色转深形成棕色斑 块，在发生萎黄组织与正常组织之间有一条明显分界线，随着 金钱草 受害程度的加重，黄斑向叶片中部及靠近叶柄部分发展，最后， 使叶片大部分枯黄。
慈竹
氟化物的指示植物
杏花
（二）利用动物种群数量的变化
大型哺乳动物、鸟类、昆虫等迁移
复习思考题： 1 名词：土地处理系统、生态工艺、生物监测 2 举例说明如何利用生态学的整体性观点来全面考虑 人类大型工程的环境保护问题。 3 举例说明物质循环转化与再生规律在生产中的应用。 4 生物监测的特点。 5 土地处理系统处理城市污水的优点。
中国生态农业第一村---北京大兴留民营 它是被联合国环境规划署授予的全球环保“五百家”之一的 中国生态农业第一村。
20世纪80年代，留民营就建起了生态农场。而他们 的生态农场最明显的特征就是采用了种植、养殖、加工、 沼气利用四结合的物质循环利用类型，即种植业、养殖 业、加工业、沼气相结合，进行物质循环。 种植为饲料加工及豆制品加工提供原料；加工厂产 生的饲料及豆渣又是饲养业的好饲料；饲养业产生的粪 便即是沼气原料，又是种植业的肥料；沼气渣水是养鱼 的饲料，同时也是种植业的肥料；鱼塘的塘泥又成了肥 田的好肥料。
2 生态建设
是指运用生态规律、仿照生态系统的运行原理、
设计和建设结构合理、低耗高效、能协调稳定 持续运行的生态系统，如：生态农业建设、生 态工业园区建设、生态城市建设、生态经济区 建设等。
（1）生态农场
生态农业的基本内涵是：按照生态学原理和生态 经济规律，因地制宜地设计、组装、调整和管理农业 生产和农村经济的系统工程体系。 生态农业具有以下几个特点： 综合性 生态农业强调发挥农业生态系统的整 体功能，以大农业为出发点使农、林、牧、副、渔 各业和农村一、二、三产业综合发展。 高效性 生态农业通过物质循环和能量多层次 综合利用和系列化深加工，实现经济增值，实行 废弃物资源化利用，降低农业成本，提高效益。 持续性 发展生态农业能够保护和改善生态环境， 防治污染，维护生态平衡，提高农产品的安全性，
• 生物监测方法： • 1. 生态（群落生态和个体生态 ）监测 2. 生物测试(毒性测定、致突变测定) 3. 生物的生理、生化指标测定 4. 生物体内污染物残留量测定
生物监测的特点 •长期性 环境污染物的含量和其它环境条件改变的强度 大小，是随时间而变化的。这些变化是因污染物的 排放量不稳定而造成的。理化监测只能代表取样期 间的概况。而生活于一定区域内的生物，能把一定 时问内环境变化情况反映出来。 •富集性 生物的一个重要特点是它能够通过各种方式从 环境中富集某些元素。
能源的浪费最少，且废弃物完全能被自然界分解、吸收 或利用。
生态工业

一个工业生态系统，完全可以像一个生 物生态系统那样循环运行：植物吸取养分， 合成枝叶，供食草动物享用，食草动物本 身又为食肉动物所捕食，而它们的排泄物 和尸体又成为其他生物的食物。
生态工业园区
在一个园区中，各企业进行合作，以使资源
当环境问题引起了人们的极大关注，要求
生态学回答和解决一系列问题时，促使生 态学研究生物与在人类干扰下的环境之间 关系，以及人类与环境之间的相互关系。 尤其是生态系统理论的形成和完善，使生 态学成为人类合理利用自然资源、改善和 保护环境质量的理论基础。
第四章
生态学在环境保护中的应用
一、利用生态系统的整体观念，全面考察 人类活动对环境的影响 ——即人类活动对环境的影响要从时间和空间上