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环境工程基础IntroductionofEnvironmentalEngineering授课教师：杨佳成都理工大学核技术与自动化工程学院上治自然之疾，下疗个体之苦，中知生存之道引言环境监测污染控制环境工程学环境化学环境生物学环境毒理学环境生态学环境规划与管理环境影响评价课本及参考书教材与参考资料：《环境学概论》（第二版）刘培桐等编著，高等教育出版社出版.《环境工程基础》郭春梅赵朝成主编，石油工业出版社.《环境学导论》（第二版）何强等编著，清华大学出版社出版.《现代环境科学导论》盛连喜主编，化学工业出版社.《环境学》左玉辉编著，高等教育出版社出版.课程的成绩评定本课程的成绩评定按照：平时成绩（出勤率、课堂回答问题、课堂测试等）—占30%；期末考试成绩—占70%。注：课堂点名3次不到者取消期末考试资格课堂教学主要教学内容：第一章绪论第二章大气污染与防治第三章水污染与防治第四章土壤污染与防治第五章固体废物处置与管理第六章物理性污染与防治第七章全球环境问题（选）第八章生态系统与生态保护（选）课时安排第一章绪论环境环境问题人类与环境环境科学一、环境的概念二、环境的组成要素和分类三、环境的结构第一节环境一、环境的概念1、概念：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。学生体育馆教学楼办公楼宿舍图书馆运动场食堂实验楼二、环境的分类和组成自然环境人工环境社会环境自然现象：太阳地球稳定性、全球要素循环能量：阳光、引力、地磁力、地热、气温物质：空气、水、土壤、生物意识形态文化风俗道德观念经济关系农业建筑工业交通通讯工程环境三、环境要素构成人类环境整体的各个独立的、性质不同的而又从服从整体演化规律的基本物质组成。分自然要素和人工要素。自然要素：水、大气、生物、阳光、岩石、土壤最差（小）限制律等值性整体大于各个体之和出现先后，相互联系，相互依赖环境要素属性①最差（小）限制律它由德国化学家V.J.李比希于1804年首先提出，20世纪初英国科学家布来克曼所发展而趋于完善。该定律指出：“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”。这就是说，环境质量的好坏，取决于诸要素中处于‘最低状态’的那个要素，不能用其余的处于优良状态的环境要素去代替。环境要素属性因此在改造自然和改进环境质量时，必须对环境诸要素的优劣状态进行数值分类，循着由差到优的顺序，依次改造每个要素，使之均衡地达到最佳状态②等值性任何一个环境要素，对于环境质量的限制，只有当它们处于最差状态时，才具有等值性。这就是说，各个环境要素，无论它们本身在规模上或数量上是如何的不相同，但只要是一个独立的要素，那么对于环境质量的限制作用并无质的差异。环境要素属性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。环境要素属性④相互联系，相互依赖从演化的意义上看，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；岩石圈和大气圈的存在，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。环境要素属性四、环境的结构由自然环境、人工环境、社会环境共同组成各级人类生存环境结构单元。它由近及远，由小到大可分为内环境、微环境、区域环境、全球环境、宇宙环境。环境范围内环境微环境区域环境全球环境宇宙环境1、内环境内环境指生物组织或细胞间的环境。对生物体的生长和繁殖具有直接的影响。2.微环境微环境是人类群居生活的场所。是人类利用和改造自然而创造出来的与人类关系最密切、最直接的生存环境。按其性质、功能和规模大小可分为：微环境校园环境村落环境院落环境室内环境2.区域环境区域环境是包括人工环境在内的占有一定地域空间的自然环境以自然环境为主体的区域环境有森林、草原、沙漠、冰川、海洋、湖泊、河流、山地、平原等多种类型2.区域环境以人工环境为主体的区域环境有城市、农村、工业区、旅游区、开发区等多种类型现实社会中，区域环境往往兼具二者的特点，是一种结构复杂，功能多样的环境3.全球环境又称地球环境。范围包括大气圈中的对流层和平流层的下部、水圈、土壤岩石圈和生物圈。它是人类生活和生物栖息繁衍的场所，是向人类提供各种资源的场所，也是不断受到人类活动改造和冲击的空间。4.宇宙环境指的是大气层以外的环境。它是人类生存环境的最外圈部分，即大气层以外的宇宙空间。这是人类活动进入大气层以外的空间和地球邻近的天体的过程中提出来的概念，也称空间环境。五.环境功能特性整体性（相互联系制约，无地区界限，省界、国界）有限性(资源、容纳污染物能力、自净能力）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)第二节环境问题的产生和发展一、环境问题1、定义：任何由于人类活动作用于环境而引起的环境质量变化（破坏和污染），以及这种变化反过来对人类生存和社会发展的各种不利影响的问题。2、分类：第一环境问题（原生环境问题）：天灾由于自然因素引起的环境问题,地震、洪涝、干旱、滑坡等自然灾害。第二环境问题（次生环境问题）：人祸由于人为因素造成的环境污染或破坏而引起的环境问题。天灾、人祸图片环境问题主要不是自然灾害问题（原生或第一环境问题，天灾），而是人为因素所引的环境问题（次生或第二环境问题，人祸）。这种人为环境问题一般可分为两类：一是不合理开发利用自然资源，超出环境承载力，形成生态环境质量恶化或自然资源枯竭等现象，即生态环境破坏问题；二是人口激增、城市化和工农业高速发展引起的环境污染和破坏问题。这些都是人类经济社会发展与环境的关系不协调所引起的问题。天灾，常常因人祸而增强砍伐森林、水土流失，诱发泥石流、地震、洪水二、环境问题自从有了人类就开始利用和改造自然。随着人口增加，砍伐森林、捕杀动物、开垦土地，环境问题开始出现。1、远古时代（环境问题的萌芽阶段）自然为主，人类为奴隶；洪水猛兽人类被动的适应和利用环境，主要依赖自然而生活；对环境的影响较小，未对自然产生太大伤害。自然界的自发调节作用抵消了许多不利的环境影响。2、农业文明时代自然与人“平起平坐”相互抗衡出现了农业和畜牧业，人类改造自然的作用越来越明显；铁器的出现由于农业砍伐围垦造成水土流失、荒漠化，对自然有较大伤害，但限于局部区域。人类被动地接受环境惩罚或逃避环境灾难。造成的环境问题黄河流域：东汉的大规模开垦古印度文明3、近代工业革命时代人把自然当奴隶19世纪，科学技术突飞猛进，征服、改造自然的能力迅猛发展，对自然进行掠夺式开发，对全球环境产生了严重的破坏；蒸汽机的出现、机械化城市化、产业化进程加快；环境问题日趋严重，重大公害事件屡屡发生，形成了环境问题高潮；人类逐渐认识环境问题，采取相应环境对策。4、知识经济时代（后工业时代）人视自然为朋友现代，科学技术得到了前所未有的发展；环境问题依然十分严峻，对人类的生存和发展仍然构成了极大的威胁；21世纪的人类面临的十大环境问题（全球气候变暖、臭氧层的耗损与破坏、生物多样性减少、酸雨蔓延、森林锐减、土地荒漠化、大气污染、水污染、海洋污染、危险性废物越境转移）；人类积极进行环境保护。“绿色文明”“世界八大公害”公害名称时间地点事件发生起因结果和影响马斯河谷事件1930年比利时马斯河谷工业区工厂排出的有害气体在近地层积累胸痛、咳嗽、呼吸困难等。一周内有60多人死亡多诺拉事件1948年美国宾夕法尼亚洲多诺拉镇二氧化硫及其氧化作用的产物与大气中尘粒结合眼痛、喉痛，发病者5911人，死亡17人洛杉矶光化学烟雾事件1943年美国洛杉矶市汽车排出的碳氢化合物、氮氧化物、一氧化碳在日光作用下，形成的光化学烟雾大量居民出现眼睛红肿、流泪等症状伦敦烟雾事件1952年英国伦敦市烟尘和二氧化硫在浓雾中积聚不散形成硫酸盐型烟雾死亡1万多人四日市哮喘事件1961年日本四日市石油冶炼和工业燃油产生的废气，重金属微粒与二氧化硫哮喘病患者达817人，死亡10多人水俣病事件1953～1956年日本熊本县水俣市人们食用被汞污染的鱼、贝等水生生物造成大量居民中枢神经中毒，60多人死亡。富山痛病事件1955～1972年日本富山县人们食用用含镉废水污染的河水和稻米而中毒死亡100多人爱知米糠油事件1968年日本九州爱知县人们食用含多氯联苯的米糠油后造成中毒患者超过1万人，16人死亡。三、我国的生态环境问题（1）森林生态功能较弱；（2）草原退化与减少的状况难以根本改变；（3）水土流失、土壤沙化、耕地被占；（4）水旱灾害日益严重；（5）水资源短缺。四、环境问题的性质和实质1、性质：（1）环境问题具有不可根除和不断发展的属性，它与人的欲望、经济的发展、科技的进步同时产生、同时发展，呈现孪生关系；（2）环境问题范围广泛而全面，存在于生产、生活、政治、工业、农业、科技等全部领域中；（3）对人类的行为具有反馈作用，使人类的生产方式、生活方式、思维方式等一系列问题引起新的变化；（4）可控性，即通过教育，提高人们的环境意识，充分发挥人的智慧和创造力，借助法律的、经济的和技术的手段，总可以把环境问题控制在影响最小的范围内。2、环境问题的实质：是一个经济问题和社会问题，是人类自然的，而且是自觉的建设人类文明的问题。包括两层意思：（1）所谓的环境问题都是人类经济活动的直接或间接的结果；（2）要对人类经济活动产生的环境污染和破坏进行治理和控制，必须要有相当的经济实力。第三节人类与环境1、地球环境孕育产生了人类文明1）生命是地球环境演变到一定阶段的产物只有在各种条件都适合的情况下，产生了生命，漫长的生物进化过程开始。2）环境的变化，促进了人类的出现森林退化，直立行走；恶劣的条件，促使工具、语言、火的出现，劳动促成了猿到人的转变3）人体通过新陈代谢与周围环境进行物质和能量的交换人体内微量元素的种类与海洋相似，血液中的化学元素的含量与地壳具有相关性一、人类与环境环境环境人类社会物质和能量废弃物人类与环境的关系地球元素含量与人体含量关系图2、人与环境的关系1）环境制约着人类的生存和发展环境是人类赖以生存、进化和发展的物质基础和前提；人类依靠环境而生存、进化和发展，不断从环境中索取物质、能源和信息。一方水土养一方人；2）人类可以能动的认识、改造环境能动地调节和控制自身的行为及其结果和影响，从而更好地去征服、改造和利用环境，并使环境更适合于人类的发展。3）两者的关系是相互联系和相互影响的不可分割的辨证统一体。人与环境是密不可分，人类与环境之间的关系是相互联系和相互影响的。环境对人类的制约性与人对能环境的能动性是统一的。二、人类的环境观1、天命论的自然观远古时代生产力水平低下，产生了原始宗教反映了人类对自然的屈服；另一方面，征服自然的幻想与欲望也产生了美丽的神话如：大禹治水、夸父逐日、精卫填海、女娲补天。2、地理环境决定论，又称决定论德国地理学家拉采尔，把自然环境看作社会发展的决定因素，把人说成是环境的产物。环境决定论是生产力比较低下，科学不甚发达的条件下的环境观或自然观。反映人类对大自然的畏惧和顺从，和天命论的自然观是一脉相承的。3、征服论的自然观人类征服自然的思想古而有之，战国时代孟子(公元前约372一前289)主张“天时不如地利，地利不如人和”(《孟子·公孙丑下》)，即具有人定胜天的思想。18世纪的以蒸汽机为代表的工业革命大大解放了生产力。人类进一步征服了海洋，开采了更多的矿产，砍伐森林、开垦草原、拦河筑坝、移山填海……人类似乎真正征服了自然，成了自然的主人。我国则有过“人有多大的胆，地有多高的产”的口号，其他国家在其经济发展史上几乎也都经过征服论盛行的阶段，不顾自然规律，掠夺式开发自然资源，忽视环境保护，从而引起环境恶化，人类最终自食恶果。恩格斯的著名论断“我们不要过分陶醉于我们对自然界的胜利，对于每一次这样的胜利，自然界都报复了我们”每一次胜利，在第一步都确实取得了我们预期的结果，但是在