第一章 地球環(huán)境

1、環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展主講教師：馮旭東主講教師：馮旭東化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院2005.2-6開設(shè)本課程的目的開設(shè)本課程的目的 隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境問題隨著我國(guó)的經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，環(huán)境問題日益嚴(yán)重。日益嚴(yán)重。 可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展已經(jīng)成為我國(guó)社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的根本國(guó)策。的根本國(guó)策。 青年是我國(guó)未來社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的主要承青年是我國(guó)未來社會(huì)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的主要承擔(dān)者，他們的知識(shí)、意識(shí)、倫理、信念擔(dān)者，他們的知識(shí)、意識(shí)、倫理、信念都極大程度地決定我國(guó)的未來。都極大程度地決定我國(guó)的未來。我國(guó)生態(tài)與環(huán)境的現(xiàn)狀我國(guó)生態(tài)與環(huán)境的現(xiàn)狀進(jìn)入大范圍生態(tài)退化和進(jìn)入大

2、范圍生態(tài)退化和復(fù)合性環(huán)境污染的階段復(fù)合性環(huán)境污染的階段老債新帳疊加共存老債新帳疊加共存糞便污染19002000 微生物污染 耗氧有機(jī)物SO2、顆粒物光化學(xué)煙霧酸雨重金屬氮磷富營(yíng)養(yǎng)化垃圾溫室氣體黑碳、氣溶膠有機(jī)金屬污染物持久性有機(jī)物污染二次污染核廢料工業(yè)危險(xiǎn)廢棄物面臨全球最嚴(yán)峻、最復(fù)雜的環(huán)境問題面臨全球最嚴(yán)峻、最復(fù)雜的環(huán)境問題生態(tài)惡化形勢(shì)嚴(yán)峻生態(tài)惡化形勢(shì)嚴(yán)峻 水土流失面積達(dá)水土流失面積達(dá)356萬萬km2 沙化土地面積約沙化土地面積約100萬萬km2 原始林不足原始林不足1/10，森林質(zhì)量下降，森林質(zhì)量下降 草地退化面積達(dá)草地退化面積達(dá)2/3 地下水超采（海河平原漏斗面積地下水超采（海河平原漏斗面

3、積2萬萬km2） 全球全球1121種瀕危物種，中國(guó)有種瀕危物種，中國(guó)有190種種(IUCN） 環(huán)境污染觸目驚心環(huán)境污染觸目驚心 七大江河水系的七大江河水系的741個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)：個(gè)監(jiān)測(cè)斷面的水質(zhì)：29% I類，類， 30% 、類，類， 41% 劣劣類類 東部和西南東部和西南200余湖泊中余湖泊中80富營(yíng)養(yǎng)化富營(yíng)養(yǎng)化 近一半近一半城鎮(zhèn)飲用水源地水質(zhì)不符合標(biāo)準(zhǔn)城鎮(zhèn)飲用水源地水質(zhì)不符合標(biāo)準(zhǔn) 據(jù)據(jù)343個(gè)城市調(diào)查，僅個(gè)城市調(diào)查，僅1/3達(dá)二級(jí)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)達(dá)二級(jí)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn) 1/3 國(guó)土受到酸雨污染國(guó)土受到酸雨污染 垃圾圍城普遍，有毒有害廢棄物影響垃圾圍城普遍，有毒有害廢棄物影響開始顯現(xiàn)開始顯現(xiàn) 環(huán)境

4、污染造成的損失相當(dāng)環(huán)境污染造成的損失相當(dāng)GDP的的3-8%環(huán)境健康問題日漸突出環(huán)境健康問題日漸突出 11個(gè)最大城市，空氣污染每年使個(gè)最大城市，空氣污染每年使5萬多萬多人夭折，人夭折， 40萬萬人染呼吸系統(tǒng)疾病人染呼吸系統(tǒng)疾病 空氣污染地區(qū)死于肺癌人數(shù)高出空氣污染地區(qū)死于肺癌人數(shù)高出59倍倍 沈陽市約沈陽市約40%的兒童血鉛含量超標(biāo)的兒童血鉛含量超標(biāo) (2000年年) 二惡英二惡英類化合物已在市售牛奶（深、港）、母乳類化合物已在市售牛奶（深、港）、母乳 （江浙）中檢出（江浙）中檢出 天津市嚴(yán)重污染的蔬菜地土壤中汞含量超標(biāo)天津市嚴(yán)重污染的蔬菜地土壤中汞含量超標(biāo)98倍倍全球變暖加劇我國(guó)生態(tài)、環(huán)境惡化

5、全球變暖加劇我國(guó)生態(tài)、環(huán)境惡化 近百年平均地面溫度上升近百年平均地面溫度上升0.60.7 過去過去100年海平面平均上升年海平面平均上升1020cm 二百年以來冰川面積減少約二百年以來冰川面積減少約25% 近近50年北方大部降水量減少年北方大部降水量減少10%，干旱加劇，干旱加劇 近近20年每年氣象災(zāi)害損失相當(dāng)年每年氣象災(zāi)害損失相當(dāng)GDP的的36% 溫室氣體、氣溶膠等排放居高不下溫室氣體、氣溶膠等排放居高不下 單位：百萬噸單位：百萬噸* * 百萬噸百萬噸CO2 當(dāng)量當(dāng)量二氧化碳 甲烷*氧化亞氮*沙塵黑碳二氧化硫中國(guó)30519595388001.1919.95世界總量23172634035703

6、0006.63105中國(guó)位次211111本課程的主要內(nèi)容本課程的主要內(nèi)容 1. 人類生活賴以生存的基礎(chǔ)人類生活賴以生存的基礎(chǔ) 2. 當(dāng)代資源與環(huán)境問題當(dāng)代資源與環(huán)境問題 3. 可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的理論和實(shí)踐可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的理論和實(shí)踐 4. 環(huán)境倫理觀環(huán)境倫理觀 5. 環(huán)境保護(hù)的主要手段環(huán)境保護(hù)的主要手段錢易、唐孝炎主編錢易、唐孝炎主編. 環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展展. 高等教育出版社高等教育出版社 建議教材及教學(xué)參考書建議教材及教學(xué)參考書張坤民主編張坤民主編. 可持續(xù)發(fā)展論可持續(xù)發(fā)展論. 中國(guó)環(huán)境科學(xué)中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社出版社 馬光馬光. 環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展導(dǎo)論環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展導(dǎo)論.科學(xué)出

7、版社科學(xué)出版社袁光耀袁光耀. 可持續(xù)發(fā)展概論可持續(xù)發(fā)展概論.中國(guó)環(huán)境科學(xué)出中國(guó)環(huán)境科學(xué)出版社版社考核方式與成績(jī)考核方式與成績(jī) 本課程的主要目的在于在同學(xué)中樹立可持續(xù)發(fā)本課程的主要目的在于在同學(xué)中樹立可持續(xù)發(fā)展和保護(hù)環(huán)境的觀念。展和保護(hù)環(huán)境的觀念。 考核方式：考核方式： 結(jié)合本專業(yè)撰寫學(xué)期論文，結(jié)合本專業(yè)撰寫學(xué)期論文，5000字以上，簡(jiǎn)述如何字以上，簡(jiǎn)述如何從專業(yè)角度保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展從專業(yè)角度保護(hù)環(huán)境，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展 成績(jī)?cè)u(píng)定：成績(jī)?cè)u(píng)定： 平時(shí)成績(jī)平時(shí)成績(jī)(出勤、作業(yè)出勤、作業(yè))占占30%，平時(shí)成績(jī)大于，平時(shí)成績(jī)大于60分分是評(píng)定成績(jī)的必要條件。是評(píng)定成績(jī)的必要條件。 期末論文占期末論文

8、占70%第一篇第一篇 地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)地球環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng)人類賴以生存的基礎(chǔ)人類賴以生存的基礎(chǔ)地球是人類賴以生存的基礎(chǔ)，地球?yàn)槿祟愄峁┝藯?chǎng)地球是人類賴以生存的基礎(chǔ)，地球?yàn)槿祟愄峁┝藯?chǎng)所、食物、礦物以及各種其它資源。所、食物、礦物以及各種其它資源。地球是迄今發(fā)現(xiàn)存在智能生物的唯一天體。地球是迄今發(fā)現(xiàn)存在智能生物的唯一天體。1地球環(huán)境的獨(dú)特性地球環(huán)境的獨(dú)特性 大氣、陸地、海洋、臭氧層、大氣層、土壤、地殼大氣、陸地、海洋、臭氧層、大氣層、土壤、地殼第一章第一章 地球環(huán)境的基本特征地球環(huán)境的基本特征Gaia假說：生命活動(dòng)創(chuàng)造了今天的地球。生命活動(dòng)生命活動(dòng)捕獲、轉(zhuǎn)移、捕獲、轉(zhuǎn)移、儲(chǔ)存太陽能儲(chǔ)存太

9、陽能物質(zhì)元素循物質(zhì)元素循環(huán)環(huán)調(diào)控并保持遠(yuǎn)離調(diào)控并保持遠(yuǎn)離天體物理平衡天體物理平衡地球的發(fā)展史地球的發(fā)展史46億年前，地球形成，炙熱、原始大氣還原性億年前，地球形成，炙熱、原始大氣還原性38億年前，水出現(xiàn)，為生命的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件億年前，水出現(xiàn)，為生命的出現(xiàn)創(chuàng)造了條件20億年前，細(xì)菌、藍(lán)藻出現(xiàn)，光合作用億年前，細(xì)菌、藍(lán)藻出現(xiàn)，光合作用O216億年前，氧積累氧化性大氣，臭氧層億年前，氧積累氧化性大氣，臭氧層12億年前，真核細(xì)胞億年前，真核細(xì)胞5億年前，海洋無脊椎動(dòng)物億年前，海洋無脊椎動(dòng)物4.5億年前，植物頂囊蕨登陸億年前，植物頂囊蕨登陸2億年前，哺乳類動(dòng)物億年前，哺乳類動(dòng)物200萬年前，人類出現(xiàn)萬年

10、前，人類出現(xiàn)二二. 人類與地球各圈層的關(guān)系人類與地球各圈層的關(guān)系地球各圈層：大氣圈、水圈、土壤圈、巖石圈地球各圈層：大氣圈、水圈、土壤圈、巖石圈1. 大氣圈大氣圈臭氧層、氧氣、二氧化碳臭氧層、氧氣、二氧化碳2. 水圈水圈如果沒有水，那么這個(gè)星球上不可能有今天人如果沒有水，那么這個(gè)星球上不可能有今天人類的生命和其他一切生物的存在。類的生命和其他一切生物的存在。人體內(nèi)的水按重量計(jì)算占有人體內(nèi)的水按重量計(jì)算占有60-80%。據(jù)生物醫(yī)學(xué)界的估算，人處于困境、沒有食物據(jù)生物醫(yī)學(xué)界的估算，人處于困境、沒有食物的條件下，只要有充足的水，生命可維持的條件下，只要有充足的水，生命可維持10天天以上，甚至在一些記

11、錄中達(dá)到一個(gè)月之久。以上，甚至在一些記錄中達(dá)到一個(gè)月之久。3. 土壤圈土壤圈4 . 巖石圈巖石圈薄，幾厘米至幾米不等。植物生長(zhǎng)基礎(chǔ)。薄，幾厘米至幾米不等。植物生長(zhǎng)基礎(chǔ)?；剂?、礦物原料化石燃料、礦物原料第二章第二章 生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng) 一一. 基本概念基本概念 系統(tǒng)：由各自獨(dú)立又相互聯(lián)系、相互作用的系統(tǒng)：由各自獨(dú)立又相互聯(lián)系、相互作用的組分構(gòu)成的統(tǒng)一整體組分構(gòu)成的統(tǒng)一整體 生態(tài)系統(tǒng)：一定空間內(nèi)由生物成分和非生物生態(tài)系統(tǒng)：一定空間內(nèi)由生物成分和非生物成分組成相互聯(lián)系、相互作用的統(tǒng)一整體成分組成相互聯(lián)系、相互作用的統(tǒng)一整體 能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞能量流動(dòng)、物質(zhì)循環(huán)、信息傳遞 自我調(diào)節(jié)自我調(diào)節(jié)

12、 動(dòng)態(tài)系統(tǒng)動(dòng)態(tài)系統(tǒng) 生態(tài)系統(tǒng)組成生態(tài)系統(tǒng)組成 無機(jī)物：空氣、水、礦物質(zhì)無機(jī)物：空氣、水、礦物質(zhì) 有機(jī)化合物：蛋白質(zhì)、糖類、脂類有機(jī)化合物：蛋白質(zhì)、糖類、脂類 氣候因素：溫度、濕度、風(fēng)、雨氣候因素：溫度、濕度、風(fēng)、雨 生產(chǎn)者：植物生產(chǎn)者：植物 消費(fèi)者：動(dòng)物消費(fèi)者：動(dòng)物 分解者：細(xì)菌、真菌分解者：細(xì)菌、真菌 生態(tài)系統(tǒng)分類生態(tài)系統(tǒng)分類 1. 水生生態(tài)系統(tǒng)水生生態(tài)系統(tǒng) 海洋生態(tài)系統(tǒng)海洋生態(tài)系統(tǒng) 淡水生態(tài)系統(tǒng)：湖泊、河流淡水生態(tài)系統(tǒng)：湖泊、河流 2. 陸生生態(tài)系統(tǒng)陸生生態(tài)系統(tǒng) 森林：熱帶、亞熱帶、溫帶、寒溫帶森林：熱帶、亞熱帶、溫帶、寒溫帶 草原草原 荒漠荒漠 高山高山 二二. 生態(tài)平衡及其破壞生態(tài)平衡

13、及其破壞 動(dòng)態(tài)平衡動(dòng)態(tài)平衡 影響因素影響因素 自然因素：火山、地震、海嘯自然因素：火山、地震、海嘯 人為因素：砍伐森林、圍湖造田、環(huán)境污染人為因素：砍伐森林、圍湖造田、環(huán)境污染 生態(tài)破壞生態(tài)破壞 主要是由于人類的貪欲和無知主要是由于人類的貪欲和無知第三章第三章 人口與資源人口與資源 地球?qū)θ祟惖某休d力地球?qū)θ祟惖某休d力所謂所謂“人口承載力人口承載力”是指在一定時(shí)空條件下自是指在一定時(shí)空條件下自然然社會(huì)復(fù)合社會(huì)復(fù)合的生態(tài)系統(tǒng)保持永續(xù)利用的條件下所能的生態(tài)系統(tǒng)保持永續(xù)利用的條件下所能負(fù)載和容納的人口數(shù)。生態(tài)系統(tǒng)可能進(jìn)化也可能退化，負(fù)載和容納的人口數(shù)。生態(tài)系統(tǒng)可能進(jìn)化也可能退化，“ “ 人口承載力人

14、口承載力”因此可能上升或者下降。因此可能上升或者下降。人口承載力、人口容量是個(gè)相對(duì)的具有極大彈性人口承載力、人口容量是個(gè)相對(duì)的具有極大彈性的概念。由于用以估算的多項(xiàng)參數(shù)的不確定性，從而的概念。由于用以估算的多項(xiàng)參數(shù)的不確定性，從而使估算的人口容量可以相差很大。使估算的人口容量可以相差很大。以世界人口為例，僅僅在年前，美國(guó)斯坦福以世界人口為例，僅僅在年前，美國(guó)斯坦福大學(xué)的生態(tài)學(xué)家、著名的大學(xué)的生態(tài)學(xué)家、著名的“人口炸彈論人口炸彈論”提出者埃爾提出者埃爾利奇就曾經(jīng)認(rèn)為當(dāng)時(shí)的億人口已大大超出地球承利奇就曾經(jīng)認(rèn)為當(dāng)時(shí)的億人口已大大超出地球承載能力；而樂觀派則認(rèn)為，人類的聰明才智將會(huì)無限載能力；而樂觀派

15、則認(rèn)為，人類的聰明才智將會(huì)無限地拓展地球的承載能力。地拓展地球的承載能力。 環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展環(huán)境保護(hù)與可持續(xù)發(fā)展主講教師：馮旭東主講教師：馮旭東化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院化學(xué)與環(huán)境工程學(xué)院2005.2-6 美國(guó)人口學(xué)家科恩搜集了幾百年來有關(guān)這個(gè)問題美國(guó)人口學(xué)家科恩搜集了幾百年來有關(guān)這個(gè)問題的幾乎所有研究報(bào)告，發(fā)現(xiàn)已問世的最大人口估的幾乎所有研究報(bào)告，發(fā)現(xiàn)已問世的最大人口估計(jì)數(shù)達(dá)個(gè)之多，從最低的不足億人到最計(jì)數(shù)達(dá)個(gè)之多，從最低的不足億人到最高的萬億，差別驚人。高的萬億，差別驚人。 年原全國(guó)農(nóng)業(yè)區(qū)劃委員會(huì)委年原全國(guó)農(nóng)業(yè)區(qū)劃委員會(huì)委托中科院自然資源綜合考察委員會(huì)組織個(gè)單托中科院自然資源綜合考察委員會(huì)組織

16、個(gè)單位共多位科技人員協(xié)力完成的位共多位科技人員協(xié)力完成的“中國(guó)土地資中國(guó)土地資源生產(chǎn)能力及人口研究源生產(chǎn)能力及人口研究 ” ”。該項(xiàng)研究的遠(yuǎn)景展望是：中國(guó)糧食最大可能生產(chǎn)能力該項(xiàng)研究的遠(yuǎn)景展望是：中國(guó)糧食最大可能生產(chǎn)能力為為億噸，以人均億噸，以人均公斤計(jì)，最大人公斤計(jì)，最大人口承載量為口承載量為億和億和億。億。 “最大人口最大人口”：以維生經(jīng)濟(jì)水平或溫飽的生活水平標(biāo)準(zhǔn)來衡量最：以維生經(jīng)濟(jì)水平或溫飽的生活水平標(biāo)準(zhǔn)來衡量最大人口，是一種生存標(biāo)準(zhǔn)而非發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)、是一種養(yǎng)活標(biāo)準(zhǔn)而不是大人口，是一種生存標(biāo)準(zhǔn)而非發(fā)展標(biāo)準(zhǔn)、是一種養(yǎng)活標(biāo)準(zhǔn)而不是養(yǎng)好標(biāo)準(zhǔn)。養(yǎng)好標(biāo)準(zhǔn)。“適度人口適度人口”：小康，不止是生存。也就是

17、說，綜合考察委員會(huì)：小康，不止是生存。也就是說，綜合考察委員會(huì)所選的人均占有糧食所選的人均占有糧食公斤的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該公斤的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)該 “ “適度人適度人口口”的標(biāo)準(zhǔn)，或者說是用接近后者的標(biāo)準(zhǔn)來看土地的最大人口承的標(biāo)準(zhǔn)，或者說是用接近后者的標(biāo)準(zhǔn)來看土地的最大人口承載力，結(jié)果導(dǎo)致了最大人口的偏低估計(jì)。載力，結(jié)果導(dǎo)致了最大人口的偏低估計(jì)。 所謂養(yǎng)活標(biāo)準(zhǔn)，大致是說：每人每天膳食的基本需要量為所謂養(yǎng)活標(biāo)準(zhǔn)，大致是說：每人每天膳食的基本需要量為2400千千卡熱量、克蛋白質(zhì)和克脂肪。食物結(jié)構(gòu)（一年）是：口卡熱量、克蛋白質(zhì)和克脂肪。食物結(jié)構(gòu)（一年）是：口糧公斤，肉類公斤，蛋類公斤，奶類公斤，水糧公斤，肉類公斤，蛋類

18、公斤，奶類公斤，水產(chǎn)品公斤，蔬菜公斤，植物油和食糖各公斤，大致折產(chǎn)品公斤，蔬菜公斤，植物油和食糖各公斤，大致折糧糧公斤。公斤。若土地的最大生產(chǎn)能力為若土地的最大生產(chǎn)能力為億噸，中國(guó)可承載人口億噸，中國(guó)可承載人口億。億。 2005年，由萊斯特年，由萊斯特布朗撰寫的布朗撰寫的超過地球承超過地球承載能力載能力一書稱：一書稱：“很多國(guó)家目前都患有很多國(guó)家目前都患有日日本綜合癥本綜合癥。由于一些國(guó)家迅速工業(yè)化，在提。由于一些國(guó)家迅速工業(yè)化，在提高生產(chǎn)率的同時(shí)，導(dǎo)致耕地面積減少，谷物進(jìn)高生產(chǎn)率的同時(shí)，導(dǎo)致耕地面積減少，谷物進(jìn)口大增。在幾十年內(nèi)，很多國(guó)家從原來的糧食口大增。在幾十年內(nèi)，很多國(guó)家從原來的糧食基本自給自足，變成要進(jìn)口基本自給自足，變成要進(jìn)口70%以上的糧食。以上的糧食?！?“日本綜合癥日本綜合癥”，是因?yàn)橐幌盗惺录紫仍谌?，是因?yàn)橐幌盗惺录紫仍谌毡景l(fā)生。本發(fā)生。1955年，日本谷物達(dá)到最高產(chǎn)量，其年，日本谷物達(dá)到最高產(chǎn)量，其糧食是自給自足的。但由于日本的工業(yè)化太快，糧食是自給自足的。但由于日本的工業(yè)化太快，當(dāng)今糧食需求的當(dāng)今糧食需求的70%靠進(jìn)口。靠進(jìn)口。1. 人口增長(zhǎng)速度不均。發(fā)達(dá)國(guó)家，人口增長(zhǎng)率低；發(fā)展人口增長(zhǎng)速度不均。發(fā)達(dá)國(guó)家，人口增長(zhǎng)率低；發(fā)展中國(guó)家，人口增