《环境学基础》教案1

《环境学基础》教案学时：64学时或48学时学分：4或3课程类别：必修授课对象：本科生，一年级第二学期先修课程：地球科学概论适用专业：环境科学、环境工程资源与信息学院资源与环境科学系钟宁宁2009年《环境学基础》教案钟宁宁1课程目的本课程是环境科学专业的首门专业基础课程。目的是向学生展现关于自然环境和人类活动对自然环境影响的各种介绍性的论述，尤其以“可持续发展”理论为核心，通过介绍环境科学的基本理论、人类主体与环境客体关系、资源观与价值观，使学生理解人类发展与环境保护的辩证关系，了解各种环境质量变化因子，通晓人类经济活动和社会活动对环境变化过程的影响，培养以系统化、全球化的眼光看待经济社会发展和环境协调可持续发展的思维方式，为后续的专业课程学习奠定思想方法基础和提供基本概念、基本原理方面的准备。课程基本要求1.掌握环境科学的关键概念和词汇；2.了解生自然环境、生态系统与生物多样性、人与环境的关系；3.全球环境问题、中国生态环境特点及面临的环境问题；4.了解污染物在自然环境中的迁移、转化和积累的过程和规律；5.掌握可持续发展理论，了解可持续发展理论战略的实施；6.了解环境伦理学和环境管理学的一般概念第一章绪论第2页共14页钟宁宁2第一章绪论第一节环境及环境的分类（见《现代环境科学导论》）一、环境的基本内涵1.环境的定义环境：相对于某一中心事物而言，与中心事物有关的事物，就是这个中心事物的环境。定义：与体系有关的周围客观事物的总和。环境科学中的中心事物是人类，所以环境就是以人类为主体的外部世界，是人类生存、繁衍所必须的、相适应的物质条件综合体。自然环境人类的环境人工环境2．自然环境自然环境：人类出现之前就已经存在，与时俱进的，人也是其中过程的进化产物。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。自然环境概括为：生物圈、岩石圈、土壤圈、大气圈、水圈等五大圈层和地外环境及上述圈层运动的影响。3．人工环境（社会环境）人工环境：人类自身活动所形成的物质文明、精神文明及其产生的作用的总和。物质文明：人类活动所生产的物质和能量精神文明：人类社会关系、社会制度、社会意识形态（与社会制度相适应政治、经济、法律、宗教、艺术、哲学等方面的观念）所以，环境还有法律含义。《中华人民共和国环境保护法》定义环境为“影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然保护区、风景名胜、城市和乡村等。”《环境学基础》教案钟宁宁3人工环境是人类为满足自身物质和文化的需要，利用智慧和劳动对自然环境要素加以利用、改造而创造的。二、环境的功能和基本特征1．环境要素又称环境基质自然环境要素：水、空气、阳光、生物、土壤、岩石等人工环境要素：综合生产力、技术进步、人工产品和能量、政治体制、社会行为、宗教信仰等。2．环境的功能各种环境要素都是人类所需的资源。资源功能：提供人类生存所需的各种资源环境的功能可调节功能：具有物质和能量变化和交换，并且在一定限度内能够自我调节服务功能：各种生命的支持系统文化功能：艺术和科学思维的源泉3．环境的基本特征环境系统是一个复杂的、有时、空、量、序变化的动态系统和开放系统。根据热力学原理，一个开放系统需要输入物质和能量使之保持有序性——达到环境平衡。保持有序性的能力，称为稳定性；具有稳定性的系统，称为耗散结构。系统的组成和结构越复杂，稳定性越大，易保持平衡。各组成成分之间有相互作用，相互作用越复杂，彼此之间的制约（调节）作用越强。整体性：各个环境要素间相互联系和相互制约有限性：环境是资源，资源不是无限的差异性（区域性）：自然条件差异、社会制度差异不可逆性：环境系统运转依赖能量流动和物质循环。能量流动过程不可逆！变动性和稳定性：长期来看是地球历史（各个圈层演化）的一部分，变化是必然的。但在某一时间尺度内可以相对稳定。隐显性（迟滞性）：对各种影响的响应有时间滞后效应。持续反应性：随能量流动和物质循环过程中逐级传递。灾害放大性：局部影响到整体三、环境的分类分类随研究对象的范围、特性和从属关系而变。一般分类：第一章绪论第4页共14页钟宁宁4宇宙环境：上下四方为宇，古往今来乃宙。地球在银河系中的位置。天体演化的影响人类进入太空后的问题全球环境：涉及全球能量（热量）和稳定区域环境：社会因素和自然因素的地区差别产生的问题。自然区域区域划分空间行政区域聚落环境：人类有目的、有计划创造出来的人工环境，是居住和生产活动中心。如，院落、村落、城市。具有时代和地域特征，也是许多环境问题和公害发生地。《环境学基础》教案钟宁宁5第二节环境问题、环境学的研究内容和任务（参见《环境学》）一、环境科学的产生1．环境问题的产生与发展地球环境的长期变化。现代人就是第四纪以来全球环境变化的产物。可以说，环境问题从人类诞生以来就和人类相伴随。但是随着人类社会经济发展水平逐步提高，环境问题变得越来越突出。根源是人类的“智慧”：能够制造和利用工具改造自然，制造出“问题”。并且能够思考，使“问题”成为问题。因为人与环境的依存关系，环境问题使人类的生存与发展受到更大的威胁。环境问题的实质：人类社会经济系统与自然系统的矛盾。向自然界的“索取”与“归还”关系的处置不当。2．环境科学的产生A．作为一种思想：它是和人类与生俱来的。古巴比伦、古埃及的自然观在我国春秋战国时代“天-人关系”的争论。孔子等“尊天命”、“畏天命”论，荀子的“人定胜天论”。B．作为一门学科：孕育时期：工业革命以来—1960，科技发展对环境的干预、改造日甚一日。一方面环境问题开始凸现，另一方面，人类社会经济文化发展，使人们开始关心生活质量。最早于1775年英国医生P.伯特发现，接触煤烟的工人患阴囊癌较多。1915年日本学者极盛三郎试验证明煤焦油可以诱发皮肤癌。萌芽时期：1950-1960，开始用“环境问题”、“公害”等概念，用以区别自然灾害。从化学、生物学、物理学、地理学等传统学科内部产生一些分支学科研究环境问题。发展时期：1960-现在。《寂静的春天》（R.Carson，1962）的出版，标志人类的全面反省。第一阶段：1960-1980，是多学科发展阶段。直接运用地学、生物学、化学、物理学、公共卫生学、工程技术的原理与方法，阐明污染程度、危害和机理，探索治理措施和方法，并且与社会科学结合，产生出一系列新学科分支。产生了环境质量学说理论。第二阶段：1980以来，整体化发展阶段。追求人类活动、社会物质系统的第一章绪论第6页共14页钟宁宁6发展与环境演化三者的统一。意识到环境问题不是单纯的科技问题，不仅涉及到科学技术发展方向的调整，而且还涉及到制度（社会经济模式）和文化（生活方式和价值观念）层面的改变。产生了可持续发展理论。那么，环境科学的定义是什么呢？环境科学：研究环境结构、环境状态及其运动变化规律，研究环境与人类活动的关系，并在此基础上寻求正确解决环境问题和确保人类社会与环境之间协调演化、持续发展的具体途径的科学。二、环境科学的特点（Environmentalscience）环境科学以“人类一环境”系统(人类生态系统)为特定的研究对象，有如下的特点：1．综合性环境科学是在1960年代随着经济高速发展和人口急剧增加形成的第一次环境问题高潮而兴起的一门综合性很强的重要学科。它涉及的学科面广具有自然科学、社会科学、技术科学交叉渗透的广泛基础，几乎涉及到现代科学的各个领域。同时，它的研究范围也涉及到人类经济活动和社会行为的各个领域，包括管理、经济、科技、军事等部门及文化教育等人类社会的各个方面。环境学的形成过程、特定的研究对象，以及非常广泛的学科基础和研究领域，决定了它是一门综合性很强的重要的新兴学科。2．人类所处地位的特殊性人类对环境的作用和环境的反馈作用相互依赖、互为因果，构成一个共轭体。人类对环境的作用越强烈，环境的反馈作用也越显著。人类作用呈正效应时(有利于环境质量的恢复和改善)，环境的反馈作用也呈正效应(有利于人类的生存和发展)；反之，人类将受到环境的报复(负效应)。人类以“人类-环境”系统为对象进行研究时，人不仅是观察考、研究者，而是也是“演员”。环境学理论的确证或否证既不同于自然科学，也不同于社会科学。因为人类社会存在于人类自身的主观决策过程中，一些环境学专家对未来的预测如果实现了，无疑是对其理论的确证。如果未来环境问题的实际情况与预言的不一样，可以说是否证了该理论。但是，由于人类有决策作用，可能正是由于预言的作用才提醒人们及早做出决策，采取有力措施避免出现所预言的不利于人类的环境问题（环境的不良状态)。从这个意义上说，即使是被否证的理论有时也是很有意义的。这是环境学的又一重要特点。3．学科形成的独特性环境科学的建立主要是从旧有经典学科中分化、重组、综合、创新的方式进行的，它的学科体系的形成不同于旧有的经典学科。在萌发阶段，是多种经典学科运用本学科的理论和方法研究相应的环境问题，经分化、重组，形成了《环境学基础》教案钟宁宁7环境化学、环境物理等交叉的分支学科，经过综合形成了多个交叉的分支学科组成的环境学。而后，以“人类一环境”系统(人类生态系统)为特定研究对象，进行自然科学、社会科学、技术科学跨学科的综合研究，创立人类生态学、理论环境学的理论体系，逐渐形成环境学特有的学科体系。三、环境科学的研究内容1．研究的主要内容环境科学研究的主要内容有四个方面：(1)环境质量的基础理论。包括环境质量状况的综合评价，污染物质在环境中的迁移、转化、增大和消失的规律，环境自净能力的研究，环境的污染破坏对生态的影响等。(2)环境质量的控制与防治。包括改革生产工艺，搞好综合利用，尽量减少或不产生污染物质以及净化处理技术；合理利用和保护自然资源；搞好环境区域规划和综合防治等。(3)环境监测分析技术，环境质量预报技术。(4)环境污染与人体健康的关系，特别是环境污染所引起的致癌、研究及防治。也可以这样说：①人类和环境的关系；②污染物在自然环境中的迁移、转化、循环和积累的过程和规律②环境污染的危害；⑦环境状况的调查、评价和环境预测；⑤环境污染的控制和防治；⑥自然资源的保护和合理使用；⑦环境监测、分析技术和预报，⑧环境区域规划和环境规划：⑨环境管理。2．环境科学与其它学科的关系如果把社会科学（或者把经济科学单列）、自然科学和技术科学看作是人类早已确立的三大科学领域，则环境科学便是在这三大领域的交接带上(如图2)。环境科学是综合性的新兴学科，已逐步形成多种学科相互交叉渗透的庞大的学科体系。但当前对其学科分科体系尚有不同的看法。现仅就我们现有的认识水平，将环境科学按其性质和作用划分为三部分：环境自然科学、环境技术学及环境社会学（含环境经济学），每一部分下又有许多细小的分支。即通过三个圆的切点所作的圆。而其相互交错的扇形，则分别形成社会环境学与环境社会学(它们分别研究人类社会政治活动对环境的影响和如何利用第一章绪论第8页共14页钟宁宁8社会手段如立法等、来保护环境)，工程环境学和环境工程学(分别研究工程活动对环境的影响和如何利用工程手段保护和改善环境质量)，此外还包括自然环境学与环境自然学等三大类六个方面。四、环境科学的研究任务及研究方法1.基本任务揭示人类与环境相互作用的规律。研究人类与自然之间的对立统一关系；掌握“人类-环境”系统的发展规律，调控人类与环境间的物质流、能量流的运行、转换过程，防止人类与环境关系的失调，维护生态平衡；通过系统分析，规划设计出最佳的“人类-环境”系统，并把它调节控制到最优化的运行状态。这就需要在广泛地、彻底地通晓环境变化过程的基础上，维护环境的生产能力，以及合理开发利用自然资源，协调发展与环境的关系，达到以下两个目的：一是可更新资源得以永续利用，不可更新的自然资源能以最佳的方式节约利用。二是使环境质量保持在人类生存、发展所必需的水平上，并趋向逐渐改善。（1）探索自然环境演化的规律包括大气圈、水圈、土壤岩石圈、生物圈总是在相互作用、相互影响个不断地演化，环境变异也随时随地发牛。在人类改造白然的过程中，为使环境向有利于人类的方向发展，