第一章 环境学基本原理
第一节 环 境
一、人类环境
环境是相对于一定中心事物而言的，与某一中心事物相关的周围事物的集合就称为这一中心事物的环境。
中心事物是环境最主要的属性，代表了环境服务的对象和重点，是环境的主体。与中心事物相关的周围事物就是环境客体，这些客体可以是物质的，也可以是非物质的。环境范围的大小取决于主体的影响力，存在着与“辐射半径”相当的有效影响半径。
主体的不同是各个学科所研究的环境之间最根本的差别；客体的不同则是各子环境之间的差别。在生态学中，研究主体是生物，其环境就是生物周围相关事物的集合。
环境科学所研究的环境，是以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的各种因素的综合体。也就是说，环境科学研究的环境，其主体是人类，客体是人类周边的相关事物，其涉及的范围之广泛是其它学科所研究的环境所无法相比的。
在环境科学研究中，不同的环境在功能和特征上存在着很大的差异。通常，根据环境特征和功能的差别，将人类环境划分为自然环境和人工环境。
聚落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。
二、自然环境
自然环境是一切直接或间接影响人类的自然形成的物质、能量和现象的总体。
自然环境是人类出现之前就存在着，是人类赖以生存和发展所必需的自然条件和自然资源的总称，即地球的空间环境、阳光、地磁、空气、气候、水、土壤、岩石、动植物、微生物以及地壳的稳定性等自然因素的总和。
三、人工环境
人工环境是在自然物质的基础上，通过人类长期有意识的社会劳动，加工和改造了的自然物质，创造的物质生产体系，积累的物质文化等所形成的环境体系。
第二节 环境多样性
环境多样性是环境的基本属性之一，是人类与环境相互作用中的基础规律，是具有普遍意义的客观存在。环境多样性包括自然环境多样性、人类需求与创造多样性以及人类与环境相互作用多样性。其中自然环境中的生命物质和非生命物质、环境过程、环境形态以及环境功能都具有多样性；人类的需求和创造产生于人类的智力活动，具有无穷尽的深度，因此具有更广泛的多样性；人类与环境的相互作用，在作用方式、作用过程、作用效应等方面都具有多样性。上述各类环境多样性及其内在联系的总和统称为环境多样性。
一、自然环境多样性
自然环境的多样性是经历了非常漫长的年代，逐渐积累、演化而来的，其内涵极为丰富。本书仅从物质的多样性、环境形态的多样性以及环境功能的多样性方面给予初次描述和剖析，以展示自然环境多样性和多样性内在的规律性。
（一）物质多样性 通常物质可以分为生命物质和非生命物质两大类,都具有极为丰富的多样性。
（二）环境过程多样性 多种多样的自然物质，有着丰富多彩的运动变化过程。参与物质的不同、时间尺度的差别以及变化过程本身性质的不同，共同组成了环境过程的多样性。
（三）环境形态多样性 形态是物质外在表现形式和状态。自然环境形态多样性包括地形地貌多样性、气象形态多样性、物质形态多样性、生物形态多样性、景观多样性等。
（四）环境功能多样性
自然系统中，各种事物之间存在着非常复杂、或多或少的联系，而这些联系本身就在一定程度上体现着事物的功能。同样的事物在不同尺度、不同范围的物质系统和自然过程中可能会表现不同的功能；相应地，在同一系统中不同的事物或者事物的组合（系统）表达的功能也会存在着或多或少的差别，很多时候这些功能甚至重叠在一起。在物质多样、系统多样和自然环境过程多样性的基础上，环境功能的多样性就大大增加了。
二、人类需求与人类创造多样性
物质需求多样性
精神需求多样性
创造多样性
三、人类与环境相互作用多样性
人类与环境相互作用多样性主要表现在作用界面、作用方式、作用过程和作用效果等方面。 作用界面多样性
作用方式多样性
作用过程多样性
作用效果多样性
第三节 人与环境的和谐
一、人类与环境相互作用的历程
所有生物的生存与发展都依赖于其周围的环境，利用资源并适应他们的生存环境。当代人类对其生存环境的改变之大前所未有。人类社会的发展使我们享有空前的文明，但与此同时，人类自身正在成为环境的最大威胁。我们能否从人类与环境相互作用的历程中获得有益的启示，在提高我们的生活水平的同时，保护我们共同依存的人类环境呢？
二、环境问题
环境问题指的是任何不利于人类生存和发展的环境结构和状态的变化，其产生原因包括人为方面和自然方面的因素。
目前，危及人类生存和发展的环境问题可以概括为自然灾害、生态破坏、资源耗竭、环境污染、人口剧增五类。这些问题主要是在人类与环境相互作用的过程中产生的，也有一些是自然环境原生的（如自然灾害），但是在人类与环境相互作用的过程中其效应被放大了。
（一）自然灾害
自然灾害是自然环境自身变化所引起的，主要受自然力的操控，在人类失去控制能力的情况下，使人类生存和发展的环境受到一定的损害，一般也叫原生环境问题或第一环境问题。但是，今天一些大型工程的建设、大型武器试验等也会引发类似的灾害，例如，在一些地方因为水库的建设而引发的水库地震，水库、河流等堤坝损毁造成的洪涝灾害，核试验引发的地震等等。
（二）生态破坏
生态破坏是人类社会活动引起的生态退化及由此衍生的环境效应，导致了环境结构和功能的变化，对人类生存发展以及环境本身发展产生不利影响的现象。生态环境破坏主要包括：水
土流失、沙漠化、荒漠化、森林锐减、土地退化、生物多样性的减少，此外还有湖泊的富营养化、地下水漏斗、地面下沉等。
（三）资源耗竭
自然资源是人类生存发展不可缺少的物质依托和条件，也是实现可持续发展首先要解决的问题之一。随着全球人口的增加和社会经济的发展，对资源的需求与日俱增，然而人类正面临着某些重要资源严重短缺或者即将耗竭的威胁。全球资源匮乏的主要表现在：可利用土地资源紧缺、森林资源不断减少、淡水资源严重不足、生物多样性资源严重减少、某些重要矿产资源（包括能源）濒临枯竭等等。
（四）环境污染
按照污染因子的性质可以将污染分为：化学污染（有机污染、重金属污染等）、生物污染（细菌、病毒、真菌等）和物理污染（噪声、振动、噪光、热污染、电磁辐射、核辐射等）；按照环境要素可以分为大气污染、水污染、土壤污染、生物污染、物理环境污染；按照污染产生的原因还可以分为工业污染、农业污染、交通污染、生活污染等。目前比较重要的全球性环境污染问题主要有：温室气体过量排放造成的气候变化、广泛的大气污染和酸沉降、臭氧层破坏、有毒有害化学品污染及其越境转移以及海洋污染等。
环境容量 在人类生存不致受害、自然环境结构保持稳定的前提下，环境可能容纳污染物的最大负荷量。
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。 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
即各个环境要素，无论它们本身在规模上或数量上如何的不同，但只要是一个独立的要素，那么对于环境质量的限制作用无质的差异。也就是说任何一个环境要素，对于环境质量的限制，只有他们处于最差状态时，才具有等值性。
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。
④出现先后，相互联系，相互依赖
从深化的意义上看，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；岩石圈的大气的存在，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。
（五）人口剧增
环境问题 由自然或人为因素引起生态平衡破坏，最后直接或间接影响人类的生存和发展的一切客观存在问题，称为环境问题。
三、人与环境的和谐
（一）适应生存
适应生存是一切生命存在的基本条件，也是人类与环境和谐的最低层次。适应生存的条件下，人们仅能够勉强维持基本的生理需求，需要时刻提防危险动物的攻击以及一些危及生命的灾难的降临，生存状况基本上和其它动物没有太大的差别。在这样的和谐背景下，人类只能够使多数人维持基本的生命需求而生存下来，人口的死亡率很高，人口增长和人类发展都很缓慢；人类向环境索取，受制于环境，也无力建设环境，人与环境之间主要处于适应生存的状态。
“环境承载力”（Environmental Bearing Capacity）是在一定时期、范围和环境条件下，维持人-环境系统不发生引起环境功能破坏的质的改变，即维系人与环境和谐的前提下，人-环境系统所能承受的人类活动的阈值。通过环境承载力来度量人与环境和谐程度主要有自然资源供给指标、社会支持条件指标、污染承受能力指标等三大类指标。
（二）环境安全
环境安全是人与环境和谐程度的另一种量度，是建立在适应生存的基础上的。人类与威胁环境安全的灾害之间的斗争，基本上伴随着人类发展的全过程。过去人类主要面对的是天文、地质、气象水文、土壤生物等自然因素形成的灾害。
（三）环境健康
（四）环境舒适
（五）环境欣赏
第四节 环境规律
环境规律是指人类与环境相互作用的规律。环境多样性是人类与环境相互作用的基础规律，人与环境和谐是人类与环境相互作用的核心规律。制约人类发展的规律有五类——自然规律、社会规律、经济规律、技术规律和环境规律，人类要实现重大的战略目标，其行为必须同时遵循五类规律，即五律协同。规则是人为规定的、规范人类行为的伦理道德、规章制度、法律条例、标准规范等的总和。偏离规律的规则往往会成为事物发展的离心力，背离规律的规则成为发展的阻力，只有顺应规律的规则才能成为发展的动力。宏观环境调控的基本原理是五律协同。
一、环境规律
二、五律协同
三、规则与规律
四、环境调控
环境调控就是采取适宜的措施调整人类的行为，以实现社会、经济和环境的协调发展。 环境调控的常用手段可以分为技术手段、法律手段、行政手段、经济手段和教育手段。
第五节 环境科学
第二章 人口与环境
第一节 人口变迁
回望过去，展望未来，人类的文明演进大致经历了四个阶段：渔猎文明、农业文明、工业文明、绿色文明。
一、渔猎文明阶段
二、农业文明阶段
三、工业文明阶段
四、绿色文明阶段
第二节 人口爆炸对环境的影响
20世纪50年代后，随着社会经济的迅速发展，各国工业以惊人速度增长，大量农村人口流入城市，特别是发展中国家人口爆炸式增长，城市数目不仅剧增，而且城市规模越来越大，功能也越加复杂，超级城市（人口超过800万的城市）从1950年的2个（纽约1230万人、伦敦870万人）增加到1995年的22个。其中人口排在世界前十位的城市如表2-5所示。
一、人口爆炸对土地资源的压力
二、人口爆炸增长对生物资源的压力
（一）人口爆炸对森林资源的压力
（二）人口爆炸对草场资源的压力
三、人口爆炸对水资源的压力
四、人口爆炸对气候资源影响
五、人口爆炸对矿产资源的压力
（一）矿产资源的耗竭
（二）矿产资源开发对环境的影响
第三节 影响人口总量与分布的因素
一、自然因素
（一）对人口总量的影响
（二）对人口分布的影响
二、社会因素
（一）对人口总量的影响
社会的安定状况以及相应的人口政策对人口总量影响很大。
（二）对人口分布的影响
三、经济因素
（一）对人口总量的影响
（二）对人口分布的影响
经济发展水平
四、技术因素
（一）对人口总量的影响
（二）对人口分布的影响
五、环境因素
（一）对人口总量的影响
（二）对人口分布的影响
六、五律协同看中国人口变化趋势
（一）五律协同看中国人口总量
（二）五律协同看中国人口分布
第三章 大气环境
第一节 大气概述
一、大气的成分
二、大气的分层
三、大气边界层主要特征
在对流层下部靠近下垫面的1.2─1.5km范围内的薄层大气称为大气边界层，因为贴近地面，空气运动受到地面摩擦作用影响，又称摩擦层。这一层是人类活动的主要场所，进入大气的污染物质绝大部分在此层活动。所以，边界层气象条件与大气污染物的迁移和扩散有着密切的关系。大气边界层的主要特征有以下几点：
第二节 大气污染
大气污染的定义起源于对有害影响的观察，也就是说，如果大气污染物达到一定浓度，并持续足够的时间，达到对公众健康、动物、植物、材料、大气特性或环境美学因素产生可以测量的影响，这就是大气污染。这种定义方法在很大程度上是基于传统的公害概念，现在又有新的延伸。例如，大量能量（如热能）释放进入大气引起不良影响，人类活动导致大气中某些组分变化产生的危害等也归入了大气污染的范畴。
一、大气污染源及污染物
大气污染源可以分为两类：天然源以及人为源。天然源是指自然界自行向大气环境排放污染物的污染源。人为源是指人类的生产活动和生活活动所形成的污染源。
大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气，并对人和环境产生有害影响的物质。 按其来源，一般可分为一次污染物和二次污染物。一次污染物是指直接由污染源排放的污染物。二次污染物是进入大气的一次污染物之间相互作用或一次污染物与正常大气组分发生化学反应，以及在太阳辐射线的参与下引起光化学反应而产生的新的污染物，它常比一次污染物对环境和人体的危害更为严重。
按其存在状态，大气污染物可分为气溶胶状态污染物（亦称颗粒物）和气体状态污染物（简称气态污染物）。颗粒物常表示为总悬浮微粒物（TSP）、飘尘和降尘。用标准大容量颗粒采样器（流量在1.1~1.7m3/min）在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量，通常称为总悬浮颗粒物。其粒径绝大多数在100μm以下，其中多数在10μm以下。它是分散在大气中的各种粒子的总称，也是目前大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。飘尘是指可在大气中长期飘浮的悬浮物，它分为PM10（粒径小于10μm的颗粒物）和PM2.5（粒径小于2.5μm的细小颗粒物）。PM10可以通过呼吸道进入人体，从而对人体健康产生危害，PM2.5的危害则更为严重。由于飘尘能在大气中长期飘浮，易将污染物带到很远的地方，使污染范围扩大，同时在大气中还可为化学反应提供反应床，因此，它是大气环境中最引人注目的研究对
象之一。降尘是指用降尘罐采集到的大气颗粒物。在总悬浮颗粒物中一般直径大于30μm的粒子，由于其自身的重力作用会很快沉降下来，所以将这部分的微粒称为降尘。单位面积的降尘量可作为评价大气污染程度的指标之一。
二、几种典型的大气污染
（一）煤烟型污染
（二）交通型污染
（三）酸沉降污染
三、大气污染的危害
许多证据表明，大气污染影响人类和动物的健康、危害植被、腐蚀材料、影响气候、降低能见度。虽然其中有些影响是明确的并可以定量化，但大多数影响尚难以量化。下面仅简要介绍大气污染对人体健康、植物、材料和气候的影响。
（一）大气污染对人体健康的危害
（二）大气污染对植物的危害
大气污染对植物的危害可归纳为以下几个方面：损害植物酶的功能组织；影响植物新陈代谢的功能；破坏原生质的完整性和细胞膜。此外，还会损害根系生长及其功能；减弱输送作用与导致生物产量减少。
（三）大气污染对材料的危害
（四）大气污染对大气环境的影响
第三节 大气污染控制
一、清洁能源
二、绿色交通
三、末端治理
四、环境自净
第四节 全球大气环境变化
在全球大气环境变化中，目前最引人注目的是全球变暖与臭氧层破坏。由于全球大气环境问题的产生原因与影响范围是全球性的，因此这些问题的有效解决，也需要世界各国综合考虑自然、社会、经济、技术等条件，加强交流、增进合作，以促进全球社会、经济、环境的可持续发展。
一、全球变暖
（一）近百年来全球变暖的趋势
（二）全球变暖的原因
全球变暖的原因在于“温室效应”的加剧。
太阳表面温度约为6000K，其热辐射的主体部分为短波和可见光。太阳辐射透过大气层到达地球表面后，被岩石土壤等吸收，地球表面温度上升，与此同时，地表物质向大气发射出红外长波为主的辐射。大气层中某些气体对短波和可见光吸收很弱，而对长波辐射吸收强烈（如图3-8），因此地球表面从太阳辐射获得的热量相对多，而散失到大气层以外的热量相对少，地球表面的温度得以维持，这就是大气的“温室效应”。这些气体被称为“温室气体”，主要包括二氧化碳、臭氧、甲烷、氯氟烃、一氧化碳等（如表3-5）。当它们在大气中的浓度增加时，大气的温室效应就会加剧，引起地球表面和大气层下部的温度升高，近百年来的气候变暖被认为是二氧化碳等温室气体在大气中的浓度大幅度上升的结果。
引起温室气体增加的主要原因是人类活动。以CO2为例，在人类社会实现工业化以前的19世纪初，大气中CO2的浓度为270ppm，而到了1988年已上升到350ppm。这主要有两个原因：首先，由于人口的剧增和工业化的发展，人类社会消耗的化石燃料急剧增加，燃烧产生大量的CO2进入大气，使大气中的CO2浓度增加；其次，森林毁坏使得被植物吸收利用的CO2的量减少，造成CO2被消耗的速度降低，同样造成大气中CO2浓度升高。CO2以外的温室气体，如甲烷、对流层O3、氯氟烃（氟里昂）、氧化氮等也在不同程度地增加着。
（三）全球变暖可能产生的影响
1. 海平面上升
2. 对动植物的影响
3. 对农业的影响
（四）减缓全球变暖的对策
二、臭氧层破坏
（一）臭氧层破坏的发现
太阳光是在地球上生活的一切生物的生命之源，它是由不同波长的光所组成。但对地球生物而言，并非所有波长的光都有利。科学家发现，太阳光中的紫外线辐射，特别是UV—B辐射（紫外线辐射按照其波长的不同，可以划分成UV－A（315－400nm）、UV－B（280－315nm）和UV－C（280nm以下）三个波段）对生物有较大的伤害。而为我们阻挡UV—B辐射的就是臭氧。大气中的臭氧大部分集中在15km至48km之间的大气平流层中，以20km至30km处为最多。它在地球上空形成一把“保护伞”，它将太阳光中99%的紫外线过滤掉，这对于地球上生命的生存十分重要。如果没有这把伞的保护，人们将极易患皮肤癌、白内障以及各种免疫系统疾病。1984年，英国科学家首次发现南极上空出现臭氧洞。1985年，美国的“雨云-7号”气象卫星测到了这个臭氧洞。以后经过数年的连续观测，进一步得到证实。美国宇航局（NASA）的“Nimbus-7”卫星上的总臭氧测定记录数据表明，近年来，南极上空的臭氧洞有恶化的趋势。目前不仅在南极，在北极上空也出现了臭氧减少现象。NASA和欧洲臭氧层联合调查组分别进行的测定都表明了这一点。我国科学家近年来对我国上空臭氧分布的分析中发现，在我国青藏高原上空，也存在着一个相对周围地区臭氧浓度较低的区域。
（二）臭氧层破坏的原因
对于大气臭氧层破坏的原因，科学家中间有多种见解。但是大多数人认为，人类过多地使用氯氟烃类化学物质（用CFCs表示）是破坏臭氧层的主要原因。氯氟烃是一种人造化学物质，1930年由美国的杜邦公司投入生产，二战后尤其是进入60年以后，开始大量使用，主要用作气溶胶、制冷剂、发泡剂、化工溶剂等。另外，哈龙类物质（用于灭火器）、氮氧化物也会造成臭氧层的损耗。
（三）臭氧层破坏的危害
臭氧层被大量损耗后，吸收紫外辐射的能力大大减弱，导致到达地球表面的紫外线明显增加，给人类健康和生态环境带来多方面的危害，目前已受到人们普遍关注的主要有对人体健康、陆生植物、水生生态系统、生物化学循环、材料、以及对流层大气组成和空气质量等方面的影响。
1. 对人体健康的影响
2. 对陆生植物的影响
3. 对材料的影响
4. 对水生生态系统的影响
（四）臭氧层的保护
能破坏臭氧层的气体有氮氧化物、溴、CFCs等。但飞行器喷出的NOX对O3的破坏作用主要取决于飞行的高度和规模，再加之它与CH4的增加有可能抑制卤化烃类化合物对O3的
破坏作用，这就更使得NOX对O3光化学平衡问题变得极其复杂。溴对O3的破坏作用虽极强，但目前含溴卤代烷烃的排放量尚很小。因而相比之下，人为的CFCs排放成了问题的关键所在。
CFCs（商品名氟里昂）自1935年合成投产以来至今已有半个世纪的历史。由于它不燃不爆，安全低毒的突出优点，现在已经在工业、农业及生活中被广泛用作致冷剂、发泡剂、雾化剂及清洁剂等，它们的化学性质稳定，目前还缺乏微生物降解的天然途径，在对流层中的寿命可长达几十年至百年以上。到80年代末期，估计全球每年的排放量约1×106t。人们一直在对CFCs替代技术的开发和应用进行研究，但是迄今仍未找到完全相应的替用品。
第四章 水环境
第一节 地球上的水
一、水的形成
二、水的分布
据估计，地球上的水量总计约13.86108 km3，主要由海洋水、陆地水和大气水三部分构成。海洋水量为13.5 108 km3，占地球总水量的97.41%。除海洋外，地球上还有湖泊、河流、冰川、地下水等陆地水体，其水量约3600104 km3，占地球总水量的2.59%。陆地水中数量最大是冰盖和冰川，其中80%位于南极地区难于开发利用，其次为地下水。与海水量、冰盖/冰川量和地下水量相比，地球上河水和湖水的数量很少，只有101 700 km3，但它们直接供应人类生活、生产需要，与人类的关系密切，是水资源中最为重要的组成部分。此外，大气水量约1.3104 km3，占地球总水量的0.001%。地球上水的分布见图4-1，各种水的积蓄量见表4-1。
三、水的循环
地球上各种形态的水都处在不断运动与相互转换之中，形成了水文循环。水循环直接涉及到自然界中一系列物理、化学和生物过程，对于人类社会的生产生活以至整个地球生态都有着重要意义。
（一）水的自然循环
（二）水的社会循环
四、人与水的关系
人类与水的关系非常密切。作为人类生活、生产不可缺少的资源，水对人类社会发展的意义表现在水的功能的三方面：生活用水、生产用水和生态用水。
（一）生活用水
水是人类的生命之源。
（二）生产用水
水是重要的生产资源。水在生产中的利用涉及水能、水量、水质多方面，按水的功能划分，生产用水主要包括农业用水、工业用水两部分。
农业用水 在人类历史长河中，水最早被用于农田灌溉。
工业用水 工业用水主要包括原料、冷却、洗涤、传送、调温、调湿等用水。
（三）生态用水
良好的生态环境是保障人类生存发展的必要条件，但生态系统自身的维系与发展同时也要消耗一定的水量。例如，江河湖泊必须保持一定的流量，以满足水生生物的生长，并利于
冲刷泥沙、冲洗盐分、保持水体自净能力以及交通旅游等的需要；植被蒸腾，土壤水、地下水和地表水蒸发，以及为维持水沙平衡及水盐平衡而必需的入海水量，均需一定的水量。 从广义上说，维持全球生物地理生态系统水分平衡所需用的水，包括水热平衡、水沙平衡、水盐平衡等，都是生态环境用水；狭义的生态环境用水主要是指为维护生态环境不再恶化并逐渐改善所需消耗的水资源总量。生态用水在水源丰富的湿润地区并不构成问题，但在水资源紧缺的干旱、半干旱地区及季节性干旱的半湿润地区，由于人类活动范围和规模的加大，往往存在生活用水、生产用水严重挤占生态用水的情况，导致生态环境的恶化。
第二节 水资源
一、水资源的基本含义
（一）水资源的含义
（二）水资源的特性
水资源与其它自然资源相比，具有如下一些明显的特点：
二、水资源短缺
多少世纪来，人类普遍认为水是大自然赋予人类的取之不尽、用之不竭的天然源泉，因而未加爱惜，恣意污染和浪费。但近年来，越来越多的人们警觉到，水资源并不像想象的那么丰富，目前这种不可持续的水资源利用方式已经对许多地区的人类生活、经济发展和生态环境造成严重的不利影响。
（一）全球的水资源短缺
（二）我国的水资源短缺
三、水资源开发与利用对策
第三节 水灾害
水灾害是指水过多、过少所形成的对人类生存发展的不利影响。水灾害可分为水灾和旱灾两大类。水灾是指洪水泛滥（洪灾）、暴雨积水（涝灾）、海潮侵袭（潮灾）和土壤水分过多（渍灾）对人类社会造成的危害，其中尤以洪灾的发生频率最高，损失也最为严重。旱灾，亦即干旱灾害，它是由于土壤水分不足和水源短缺所导致的农业减产、供水不足及生态破坏所形成的灾害。
一、洪水灾害
洪水灾害（洪灾）是一种世界各地最为常见的自然灾害之一，它是由于水体（江、河、湖等）中的水量超过其最大容纳限量而溢出的现象。洪水灾害危害面广，自古以来，损失均极为严重。
（一）洪灾的危害
（二）洪水的成因
诱发洪水形成的因素多种多样，这些洪水诱因有自然的，也有人为的，它们往往交织在一起导致洪水的爆发及洪水成灾。
1．自然因素
（三）防洪减灾战略与措施
二、干旱灾害
干旱灾害，亦称旱灾，它是指特定地域长期无雨或严重少雨，以致水资源供给不足，而对人类生产、生活与生态环境所发生的严重不利影响。俗话说：“洪灾一条线，旱灾一大片”，旱灾是一种渐进性的灾害，严重的干旱灾害影响范围极广，损失也特别巨大。
第四节 水污染
水污染是指水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。水污染加剧了全球的水资源短缺，危及到环境健康，严重制约到人类社会、经济与环境的可持续发展。
一、天然水的化学性质
由于天然水在自然循环过程中不断地与环境物质发生作用，因此自然界不存在化学概念上的纯水。天然水的化学组成是多种多样的，不同的水体在不同的环境条件下所形成的天然水化学成分和含量差别很大。研究表明，天然水是由溶解性物质和非溶解性物质所组成的化学成份极其复杂的溶液综合体，俄国学者阿列金曾把天然水中的溶质成份概略性地分为5组：
溶解性气体 含量较多的有O2，CO2和H2S，含量较少的有N2、CH4和He等。 主要离子 Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-，是天然水中含量最多的8种离子，其含量占天然水中离子总量的95%~99%。
营养物质 氮和磷的化合物。
微量元素 包括天然水中含量低于0.01%的阴离子（如I-，Br-，F-）、微量金属离子、放射性元素等。
有机物质 腐殖质胶体等。
天然水复杂的化学成分，既是水的自然循环的必然结果，又是维系全球生态系统生存、发展的必要条件。但水污染的存在，却极大地改变了水体的化学性质及物理、生物特性，对地球生态产生了重大影响。
（一 ）水体：
1. 两种含义：
一是指以相对稳定的陆地为边界的天然水域，包括有一定流速的沟渠、河流和相对静止的塘堰、湖泊、沼泽、水库、地下水、海洋
环境学领域中则把水体当作包括水中的悬浮物、溶解物质、底泥相、水生生物等完整单元的生态系统或完整的综合自然体
2. 水体污染
指水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用、危害人体健康、破坏生态环境，造成水质恶化的现象。
三、水污染的主要来源
水污染源可分为自然污染源和人为污染源两大类：自然污染源是指自然界自发向环境排
放有害物质、造成有害影响的场所，人为污染源则是指人类社会经济活动所形成的污染源。水污染最初主要是自然因素造成的，如地表水渗漏和地下水流动将地层中某些矿物质溶解，使水中盐分、微量元素或放射性物质浓度偏高，导致水质恶化，但自然污染源一般只发生在局部地区，其危害往往也具有地区性。随着人类活动范围和强度的加大，人类生产、生活活动逐步成为水污染的主要原因。按污染物进入水环境的空间分布方式，人为污染源又可分为点污染源和面污染源。
（一）点污染源
点污染源的排污形式为集中在一点或一个可当作一点的小范围，实际上多由管道收集后进行集中排放。最主要的点污染源有工业废水和生活污水，由于产生污染的过程不同，这些污废水的成分和性质也存在很大差异。
1．工业废水
污染量大
成分复杂
感官不佳
水质水量多变
2．生活污水
生活污水主要来自家庭、商业、学校、旅游、服务行业及其它城市公用设施，包括厕所冲洗水、厨房排水、洗涤排水、沐浴排水及其它排水。不同城市的生活污水，其组成有一定差异。一般而言，生活污水中99.9%是水，固形物不到0.1%，虽也含有微量金属如锌、铜、铬、锰、镍和铅等，但污染物质以悬浮态或溶解态的有机物（如氮、硫、磷等盐类）、无机物（如纤维素、淀粉、脂肪、蛋白质及合成洗涤剂等）为主，其中的有机物质大多较易降解，在厌氧条件下易生成恶臭。此外，生活污水中还含有多种致病菌、病毒和寄生虫卵等。
（二）面污染源
面污染源又称非点污染源，污染物排放一般分散在一个较大的区域范围，通常表现为无组织性。面污染源主要指雨水的地表径流、含有农药化肥的农田排水、畜禽养殖废水以及水土流失等。农村中分散排放的生活污水及乡镇工业废水，由于其进入水体的方式往往是无组织的，通常也列入面污染源。
1．农村面源
2．城市径流
由于面污染源量大、面广、情况复杂，故其控制要比点污染源难得多。并且随着对点污染源的管制的加强，面污染源在水环境污染中所占的比重在不断增加。据调查，损害美国地表水的污染源中，面源所作的贡献已分别达到65%（河流）和75%（湖泊）。
三、主要水污染物及其环境效应
四、水体主要污染物及其危害
（一） 物理污染
颜色：说明污染物的含量
浊度：胶体或细小悬浮物
温度：地表水一年0-35℃，地下水稳定
悬浮物：影响水的透明度→光合作用
放射性：蓄积在人体内造成长期危害
（二） 化学污染
无机无毒：酸、碱、无机盐类。
危害：使淡水的矿化度增高，影响用水水质；富营养化
无机有毒：1）重金属：汞、铬、镉、铅、砷；危害：富集、 致癌
日本的水俣病就是人长期吃富集甲基汞的鱼而造成的。
日本的痛痛病就是吃了被含镉污水生产的稻米所致。
2）氰化物：含CN-的物质，急性中毒死亡
3）氟化物：氟骨症、损害肾脏
有机无毒
有机有毒：主要是需氧有机物
酚类化合物：煤气、焦化、石油化工、制药、油漆
有机农药：有机磷、有机氯
多环芳烃：由石油、煤、可燃气等不完全燃烧或高温处理条件下产生
多氯联苯：电器绝缘和塑料增塑剂
洗涤剂：泡沫、富含磷、表面活性剂
(三) 生物污染
生物污染是指城市生活污水、医院污水或污水处理厂排水排入地表后，引起病源微生物污染
四、水污染的特征
人类活动排放的各种污染物质，通过多种途径进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体，当超过水体的自净能力时，将使水环境的物理、化学、生物特性发生改变，最终对人类的生产、生活及生态环境造成一系列不利影响。
（一）地表水污染特征
1．河流污染
所谓河流污染是指有毒有害物进入河流的数量，超过了河流的自净能力，从而造成河流水环境质量降低，影响到水体使用功能的现象。河流污染具有以下特点：
污染程度随径流量变化 河流的径流量和入河的污水量、污染物量决定着河流的稀释比。在排污量相同的情况下，河流的径流量越大，河流污染的程度越轻，反之就越重。由于河流的径流量具有随时间变动的特点，因此河流污染的程度也表现出明显的时间变化特性。 污染扩散快 河流是流动的，河流上游受到污染会很快影响到下游的水环境质量。从水污染对水生生物生活习性（如某些鱼类的洄游）的影响来看，一段河流受到污染后，可以迅速影响到整个河流的生态环境。
污染影响大 河流特别是水质相对洁净的大江大河是目前人类主要的饮用水源，河流中种类繁多的污染物可以通过饮用水危害人类。不仅如此，河流还可通过水生动植物食物链以及农田灌溉等途径直接或间接危及人类健康。
人类活动高度密集的城市、工业区和农业区，一般都位于各大江河流域，长期以来，人类依靠河流供给城市及工农业用水，同时也将大量污废水排入其中。当今世界上凡人口及工农业高度密集地区的河流，大多受到了不同程度的污染。
2．湖泊（水库）污染
湖泊往往是一个地区的较低洼处，是数条河流的汇入点，也常常成为污染物的归宿地。湖泊污染就是指污染物质进入湖泊的数量超过了湖泊的自净能力，造成湖泊水体污染的现象。湖泊因为水流交换滞缓，从而呈现出一系列与河流污染不同的特点：
污染来源广、途径多、种类复杂 湖泊污染的来源可分为外源和内源两大类：外源包括入湖河道携带的工业废水和生活污水，湖区周围的农田排水和降雨径流；内源包括船舶排水、养殖废水及底泥（包括湖内生物死亡后，经微生物分解产生的污染物）。总之，湖泊流域内的几乎一切污染物质，都可通过各种途径最终进入湖泊水环境。
污染稀释和搬运能力弱 由于湖泊水面宽广、流速缓慢、水力停留时间较长，造成污染物质进入湖泊后，不易迅速被湖水稀释而达到充分混合，也难于通过湖流的搬运作用，经过出湖河流向下游输送，因此常会出现湖泊水质分布不均匀以及污染物向湖底沉降的现象，尤其是大容量深水湖泊更为显著。此外，流动缓慢的湖泊还使大气复氧作用降低，导致湖泊对某些污染物质的自净能力减弱。
生物降解和累积能力强 湖泊是天然孕育水生动植物的有利场所，水生生物的大量繁殖，往往成为影响湖泊水质动态变化的重要因素。湖中生物对多种污染物具有降解作用，如在藻类、细菌或底栖动物的作用下，将有机污染物分解为二氧化碳和水，有利于湖泊的净化，然而某些毒性不大的污染物质也可能被转化成毒性很强的物质，例如无机汞可被生物转化成甲基汞，使湖泊污染的危害加重。此外，湖中生物对某些污染物质还具有累积作用，这些污染物除了直接从湖水进入生物体外，还通过多级生物的吞食，在食物链中不断进行转移和富集，例如DDT及其分解产物，可通过水、藻、虾、昆虫、小鱼，而到达鸥体内的浓度要比水中浓度大一百多万倍。
当前，湖泊污染最直接、最常见的表现就是水体的富营养化。
（二）地下水污染特征
地下水是埋藏于地表以下的天然水。由于地下水具有分布广泛、水质洁净、温度变化小、便于储存和开采等特点，因此地下水愈来愈成为城镇、工业区，特别是干旱或半干旱地区主要的供水水源。但当各种途径进入地下水的污染物质超过了地下水的自净能力时，就会造成地下水的污染。由于特殊的埋藏条件，地下水污染具有如下显著特点：
污染来源广泛 地下水污染的途径多种多样，主要有：工业废水和生活污水未经处理而直接排入渗坑、渗井、溶洞、裂隙，进入地下水；工业废弃物和生活垃圾等固体废物，在无适当的防渗措施条件下，经雨水淋洗，有毒有害物质缓漫渗入地下水；用不符合灌溉水质标准的污水灌溉农田，或受污染的地表水体长期渗漏，从而进入地下水；在沿海地区过度开采地下水，使地下水位严重下降，海水倒灌污染地下水等等。地下水的污染具有过程缓慢、不易发现的特点。
污染难于治理 地下水在无光和缺氧的条件下，生物作用微弱，水质动态变化小，化学成分稳定，但如果受到污染，则难于再恢复其原来状态。加上污染溶液入渗所经过的地层还能起二次污染源的作用，因此即使彻底消除地下水的污染源，一般也需要十几年、甚至几十年才能使水质得到完全净化。
污染危害严重 地下水是世界许多干旱、半干旱地区以及地表水污染严重地区重要的饮用和生产水源，据对我国80个大中城市的统计，以地下水作为供水水源的城市占60％以上，地下水污染对水资源短缺地区的生存和发展，无异于雪上加霜。
（三）海洋污染特征
人类活动直接或间接地将物质或能量排入海洋环境（包括河口），以致损害海洋生物资源、危害人类健康、妨碍海洋渔业、破坏海水正常使用或降低海洋环境优美程度的现象，称为海洋污染。海洋是地球上最大的水体，具有巨大的自净能力，但这种对污染物的消纳能力并不是无限的。海洋污染的特点主要表现在：
污染源多而复杂 海洋的污染源极其复杂，除了海上船舶、海上油井排放的有毒有害物，沿海地区产生的污染物直接注入海洋外，内陆地区的污染物也大都通过河流最后排入海洋，
此外，大气污染物也可以通过气流运行到海洋上空，随降水进入海洋。因此海洋有地球上一切污染物的“垃圾桶”之称。
污染持续性强 海洋是地球各地污染物的最终归宿。与其它水体污染不同，海洋环境中的污染物很难再转移出去。因此随着时间的推移，一些不能溶解或不易降解的污染物（如重金属和有机氯化物）越积越多，DDT进入海洋后，经过10~50年才仅能分解掉50%，就是一例。
污染扩散范围大 由于具有良好的水交替条件，海洋中的污染物可通过表流、潮汐、重力流等作用与海水进行很好的混合，将污染物质带到遥远的海域。例如，人类已从北冰洋和南极洲捕获的鲸鱼体内分别检出了0.2 mg/kg和0.5mg/kg的多氯联苯，这表明多氯联苯已由近岸扩散到远洋，足见污染物在海洋环境中的扩散范围是相当大的。
目前，全球较严重的海洋污染主要集中在靠近发达地区的近海海域，如波罗的海、地中海北部、美国东北部沿岸海域和日本的獭户内海。
2. 水体污染机制
物理作用：改变物理性状、空间位置
化学、物理化学作用：成分间及发生化学性质、价态变化，但未参与生物作用
生物作用：生物的生理生化作用及及食物链的传递作用、转化作用和富集作用
生物富集作用：bioconcengtration,又称生物浓缩，生物或处于同一营养级的生物种群，从周围环境中蓄积某种元素或难分解化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境中浓度的现象 生物积累：bioaccumulation，生物从周围环境中蓄积某些元素或难分解的化合物，以致随着生长发育，浓缩系数不断增大的现象
生物放大：biomagnification，指生态系统中，某中元素或难分解化合物在生物机体中的浓度随营养级的提高而逐步增大的现象
（二） 水体自净
受污染水体经过水中物理、化学与生物作用，使污染物浓度降低，并逐步恢复到污染前的水平
特征：
污染物浓度逐渐下降
污染物毒性降低
重金属：溶解态→被吸附→不溶性化合物→底泥
复杂有机物→简单有机物
不稳化合物→稳定化合物
溶解氧经急剧下降→ 最低点→缓缓上升
生物种群趋于正常分布
2. 水体自净机制：
稀释扩散：
河流：
湖泊：
2）耗氧与复氧作用
3）重金属的转化
水环境污染按污染物的性质和来源状况可以各分几类？判断水质污染通常用哪些指标？水污染对生态系统的危害主要表现在哪些方面？
水污染按污染物的性质主要分为化学性污染，生物性污染和物理性污染三大类；按污染物来源分为工业“三废”，生活废水及固体垃圾，交通运输污染，农业排水（农药和化肥）。反映水质污染程度的标准依其性质可分为物理性、化学性和生物性指标三大类。常用的物理性指标为：温度、色度、嗅和味、固体物质；常用的化学性指标为：COD、BOD、TOC、DO、营养盐含量、有毒有害的重金属和有机物含量；生物指标为：细菌总数、大肠杆菌。水污染对生态系统的危害表现在：对水生生物的直接危害，严重时，藻类、浮游动物、鱼类和底栖生物的生长受到抑制甚至死亡；对生物群落结构和功能的影响，敏感种类消失，耐污种类数量增加，物种多样性下降，群落结构改变或破坏，功能失调；对水生生态系统服务功能影响，服务功能包括：有机质的合成与生产，生物多样性保护，调节水循环，控制有害生物，净化环境和休闲娱乐。环境污染严重的水体丧失部分或全部服务功能价值。
五、水污染控制
水环境污染是当今世界各国面临的共同问题。随着经济的发展、人口的递增和城市化进程的加快，全球水污染负荷还有日益加重的趋势，另一方面由于人们生活水平的提高，又对水环境质量提出了更高的要求。因此，科学、经济地进行水污染的控制，保证水环境的可持续利用，已成为世界各国特别是发展中国家最紧迫的任务之一。
第五章 土壤环境
第一节 土壤的组成和基本性质
一、土壤的组成
（一）土壤的组成
1. 矿物组成
2. 有机质组成
3. 土壤溶液物质组成
4. 土壤空气
5. 土壤生物
二、土壤的结构
三、土壤环境的基本性质
四、土壤的形成
（一）土壤的形成过程
土壤是由裸露在地表的岩石，在漫长的岁月中，经过复杂的风化过程和成土过程，经历了由岩石-母质-土壤的阶段形成的。
1. 土壤母质的形成
2. 成土过程
地表的岩石受到冷热的影响崩解而形成岩石碎屑，在水与大气的作用之下，它们进一步风化、分解、迁移和沉积。在海陆变迁中，先前沉积于海底的泥沙又变成了岩石，当其抬生地面以后，有接受风化和迁移作用而沉积海底。如此周而复始的过程即使地壳物质的地质大循环。 当地球出现生物以后，生物在地质大循环的基础上，得到岩石风化产物中的养分，构成生物有机体。生物死亡后，经过微生物的分解又重新释放出养分，再供下一代生物吸收利用。这种由风化释放出无机养分转变为生物有机质，再转变为无机养分的循环称为植物营养物质的
生物小循环。
（二）影响土壤形成的主要因素
影响土壤形成的主要因素有六个，它们分别是母质、气候、生物、地形、时间和人为因素。其作用分别概述如下：
母质 构成土壤矿物质的基本材料，提供植物必需的养料元素；
气候 影响土壤中的物理、化学、生物作用的方向与进程；
生物 成土中最重要的因素。只有在母质的基础上出现了生物之后，土壤才能形成； 地形 影响热量及水的重新分配；影响母质的分配；
时间 时间越长，土壤性质的变化越大；
人为因素 成土过程中最深刻的影响因素，通过改变某成土因素或各种因素之间的对比关系来控制成土过程和方向。
五、土壤的分类与分布规律
第二节 土壤污染和自净
一、土壤污染
（一）土壤污染的过程和概念
农业生态环境中，土壤是连接自然环境中无机界与有机界、生物与非生物界的重要枢纽。在正常情况下，物质和能量在环境和土壤之间不断进行交换、转化、迁移和积累，处于一定的动态平衡状态中，不会发生土壤环境的污染。但是，如果人类的各种活动产生的污染物质，通过各种途径输入土壤，其数量和速度超过了土壤的自净作用的速度，打破了土壤环境中的自然动态平衡，会导致土壤酸化、板结，土质变坏；或者阻碍或抑制了土壤微生物的区系组成与生命活动,土壤酶活性降低，引起土壤营养物质的转化和能量活动；并因污染物的迁移转化，会引起作物减产，农产品质量降低，通过食物链进一步影响鱼类和野生动物、畜禽的发展和人体健康。
目前土壤污染的定义各异，但归结其共同点，可以说，土壤污染就是人为因素有意或无意地将对人类本身和其他生命体有害的物质施加到土壤中，使其某种成分的含量超过土壤自净能力或者明显高于土壤环境基准或土壤环境标准，并引起土壤环境质量恶化的现象。
（二）土壤污染的特点
隐蔽性或潜伏性
不可逆性和持久性
危害的严重性
（三）土壤污染源
土壤污染源可分为天然污染源和人为污染源。天然污染源是指自然界自行向环境排放有害物质或造成有害影响的场所，典型的例子是活动的火山；人为污染源是指人类活动所形成的污染源，因为影响范围广、危害大，成为土壤污染研究主要关注的对象。按照污染途径，土壤污染的主要来源为来自工业和城市污水以及固体废弃物、农药和化肥、畜禽排泄物、生物残体和大气沉降物等。
二、土壤污染物类型
按照污染物的属性，土壤污染物可分为无机物类和有机物类两种类型。
有机物类 可分为天然有机污染物和人工合成有机污染物，主要指后者。包括人工合成的有机农药、酚类物质、氰化物、石油、多环芳烃、洗涤剂，以及有害微生物、病菌等。其中以持久性有机污染物因为其性质稳定、难以降解而倍受关注。
无机物类 主要有重金属和放射性核素物质（铯137、锶90），以及有害的氧化物、酸、碱、盐、氟等。其中以重金属和放射性物质污染极难彻底清除，对人体最具潜在危害性。重金属一般是指对生物有显著毒性的元素，如汞、镉、铅、铬、锌、铜、钴、镍、锡、钡、锑等，从毒性角度通常把砷、铍、锂、硒等也包括在内。目前最受关注的五种重金属元素是：汞、砷、镉、铅、铬。各种主要土壤污染物及来源见表5-2。
三、污染物在土壤中的迁移和转化规律
土壤中的物质永远处于运动状态，所谓物质迁移就是元素在土壤中的转移和再分配，这是导致物质的分散或集中的原因。迁移是一复杂的过程，在不同的生态条件和物理化学条件下，迁移的特点不同。影响迁移的各种因素主要分为：（1）与原子结构及其化合物的性质有关的内在因素，包括化学键类型、负电性、原子和离子的半径以及原子价。（2）元素迁移的外在因素，如气候条件、有机质、地形部位、水、氧及二氧化碳、介质的pH值和Eh值以及胶体的作用。土壤中所见到的各种迁移与积累现象，都是内外因素作用的结果，主要分为：溶解迁移、还原迁移、螯合迁移、悬粒迁移和生物迁移五种方式。以下分别就土壤中两种污染物的迁移与转化逐一讨论。
四、土壤的自净能力
土壤环境都有一定的缓冲作用和强大的自然净化作用。土壤的自净作用，是指在自然因素作用下，通过土壤自身的作用，使污染物在土壤环境中的数量、浓度或形态发生变化，活性、毒性降低的过程。按其机理不同，可分为物理净化作用、物理化学净化作用、化学净化作用和生物净化作用四个方面。前三者主要体现在土壤环境的机械阻留、吸附（物理、物理化学净化作用）、沉淀溶解（化学净化作用）等方面。目前在吸附、解吸、沉淀、溶解方面研究的较多。
吸附、解吸 对污染物的吸附机理是多种多样的，如离子的静电吸附或通过水极性分子形成桥连；非离子型农药可通过矿物表面金属螯合。
沉淀、溶解 沉淀和溶解是控制土壤环境系统溶液中污染物质浓度变化的基本过程。进入土壤环境的污染物常常由于和土壤固、液、气相的物质成分作用发生化学沉淀、络合、螯合，或因土壤的酸度变化、氧化还原条件变化以及其它离子浓度变化而发生的形态变化，导致溶液中污染物质浓度变化。
生物净化作用 土壤生物（土壤微生物、土壤动物）对污染物的吸收、降解、分解和转化过程与作物对污染物的生物性吸收、迁移和转化是土壤环境系统中两个最重要的物质与能量的迁移转化过程，也是土壤的最重要的净化功能。土壤的净化作用的强弱取决于生物净化作用，而生物净化作用的大小又决定于土壤生物和作物的生物学特性。
五、土壤污染的防治
第六章 物理环境
第一节 声学环境
一、噪声概述
（一）声音与噪声
（二）噪声的主要特性
1、噪声是一种感觉性污染，在空气中传播时不会在周围环境里遗留下有毒有害的化学污染物质。对噪声的判断与个人所处的环境和主观愿望有关。
2、噪声源的分布广泛而分散，但是由于传播过程中会发生能量的衰减，因此噪声污染的影响范围是有限的。
3、噪声产生的污染没有后效作用。一旦噪声源停止发声，噪声便会消失，转化为空气分子无规则运动的热能。
二、噪声来源
噪声主要来源于交通运输、工业生产、日常生活和建筑施工。
三、噪声危害
四、噪声控制
第二节 电磁辐射
一、电磁辐射的来源
（一）天然源
天然的电磁污染最常见的是雷电，除了可能对电气设备、飞机、建筑物等直接造成危害外，而且会在广大地区从几千赫到几百兆赫以上的极宽频率范围内产生严重电磁干扰。火山喷发、地震和太阳黑子活动引起的磁暴等都会产生电磁干扰。天然的电磁污染对短波通信的干扰特别严重。
（二）人为源
人为的电磁污染主要有：
二、电磁辐射的危害
（一）电磁辐射对人体的危害
（二）电磁辐射对机械设备的危害
（三）电磁辐射对安全的危害
三、电磁污染的控制
第三节 放射性污染
某些物质的原子核发生衰变，放出我们肉眼看不见也感觉不到，只能用专门的仪器才能探测到的射线。物质的这种性质叫放射性。天然放射性物质在自然界中分布很广，它存在于宇宙射线、矿石、土壤、天然水、大气及动植物的所有组织中。表示自然界本来就存在的高能辐射和放射性物质的量是“天然放射性本底”，它是判断人工辐射源（有时也包括天然辐射源）是否造成环境污染的重要基准。近几十年来，由于核武器的频繁试验，核能工业的不断发展、供医疗诊断用的电离辐射源的增加等等，放射性已成为国际社会关注的污染问题。
第四节 光污染
一、光污染及其来源
光是人类不可缺少的，但是，过强、过滥、变化无常的光，也会对人体造成干扰和伤害。光污染是指光辐射过量而对生活、生产环境以及人体健康产生的不良影响。它主要来源于人类生存环境中日光、灯光以及各种反射、折射光源造成的各种过量和不协调的光辐射。一般光污染可分成三类，即白亮污染、人工白昼污染和彩光污染。
第七章 生物环境
地球上所有的生物构成整个地球生命支持系统，提供人类生存和发展
生物多样性是一个内涵十分广泛的重要概念，包括多个层次或水平，目前探讨比较多的主要有遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性四个层次。
生物多样性有许多指标来定量地表征，最简单的是物种丰度（species richness），是指群落中发现物种的数目，用于物种水平的多样性。Whittaker（1972）根据这些多样性指数的运用目的和范畴将它们分为三类：多样性指数、多样性指数和多样性指数。多样性指数用
以测度群落内的物种多样性，与物种丰度概念接近；多样性指数用以测度群落的物种多样性沿着环境梯度变化的速率；多样性指数则是一定区域内总的物种多样性的度量。
（二）生物多样性的分布
二、人类活动对生物多样性的影响
（一）生物多样性的威胁
（二）生境破坏或破碎
（四）外来物种引入
（五）环境污染
（六）农业和林业的品种单一化
三、生物多样性的可持续利用与保护
第三节 生物安全
一、生物技术应用现状
二、生物技术对环境改善作用
（一）应用于环境污染的生物技术
生物技术正在不断应用于环境，与工程技术相结合，形成了环境生物技术。环境生物技术，广义上讲利用生物体，生物的代谢反应过程和生物合成产物对环境进行监测、评估、以及整治和修复有关的单一或综合性的现代化手段。
1、污染治理
生物技术作为一项有效的环境污染治理措施，其在水体污染的治理、污染土壤的修复、固体废弃物处置以及气态污染物的净化处理方面都得到了广泛的应用。在污染的处理过程中，传统的物理或化学处理方法常伴随二次污染，且运行费用高、处理问题单一。而微生物对各类污染物均有较强、较快的适应性、并可将其作为代谢底物降解和转化。因此，生物处理具有效果好、运行费用低、无二次污染等优势。
污染的生物治理主要利用微生物降解包括一些生物蓄积机制，
2.生物监测（biological monitoring）
利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应阐明环境污染状况，从生物学角度为环境质量的监测和评价提供依据。指示生物（indicator organism）对环境中的某些物质（包括污染物）能产生各种反应或信息而被用来监测和评价环境质量的现状和变化的生物。 大气污染监测（1）利用指示植物监测大气污染，根据各种植物在大气污染作出定性和定量的判断（2）测定植物体内污染物的含量，估测大气污染状况。（3）观察植物的生理生化反应，如酶系统的变化、发芽率的降低等，对大气污染的长期效应作出判断。（4）测定树木的生长量和年轮等，估测大气污染的现状和历史。（5）利用某些敏感植物（如地衣、苔藓等）制成大气污染植物监测器，进行定点观测。
水体污染监测（1）指示生物监测，利用指示生物在水体中的出现或消失,数量的多少来监测水质。如利用污水生物系统可以对某个河段受污染程度和自净程度作出初步判断。（2）水生生物群落结构的变化监测，利用水生生物群落结构的变化来监测水质,生物指数和生物多样性指数便属于这种方法。（3）水生生物受到污染物毒害所产生的生理机能变化,测试水质污染状况。
（二）环境友好的生物技术
1、减少农用化学品用量
2、绿色生产
3、解决能源危机和能源使用产生的污染
4、消除潜在污染源的技术，
5、废弃物的资源化
6、生物多样性保护
减少对野生生物资源需求
三、生物技术对环境潜在危害
1.对生态环境和生物多样性的威胁和影响
2.对人体健康的威胁和影响：
3.总结
对待转基因生物的观点，宗教界从伦理上对转基因产品提出反对。转基因产品是否危害人类健康或破坏生态平衡，仍是科学界争论的焦点。除了上面所述的对转基因生物的反对观点，也有许多科学家持相反观点。
四、生物安全
生物安全的概念有狭义和广义之分。狭义生物安全是指对由现代生物技术从研究、开发、生产到实际应用整个过程中，可能产生的负面影响，进行科学评估，并采取有效的预防和控制措施，目的是保护生物多样性、生态环境和人体健康。广义生物安全不止针对现代生物技术的开发和应用，包括影响人体健康、生物多样性和环境安全的诸多领域的问题，涉及到预防医学、环境保护、植物保护、野生动物保护、生态、农药、林业等。目前，转基因生物和外来物种入侵的问题成为生物安全的焦点问题。
1.转基因生物安全控制与粮食和农业，包括林业和水产有关的所有生物和环境风险”，即涉及粮食安全以及动植物生命与卫生的领域。该风险包罗所有范围，从转基因作物、外来品种和传入的动植物害虫，到生物多样性侵蚀、跨界牲畜疾病的扩散、战争有毒武器以及“疯牛”病。
（1）生物安全的现状
（2）转基因生物安全全过程管理
第三节 污染对生物的影响
一、污染物在环境中的循环与迁移
污染物在环境中的迁移主要有三种形式：（1）机械迁移，通过大气、水的扩散和搬运作用，以及重力作用迁移;(2)物理－化学迁移，对于无机物主要通过溶解－沉淀、氧化－还原、水解、络合等物化反应，有机物还有光化学分解、生化分解所实现的迁移；这种迁移结果决定了污染物在环境中的存在方式、富积状况和潜在危害程度。（3）生物迁移，污染物通过生物吸收、代谢、生长、死亡实现的迁移。
污染物在生态系统中，有的进行物质循环，例如某些重金属，类金属等；有些合成物进入生态系统后经过生化、物理作用后逐步分解而失去毒性、污染性，其中有些被生物利用，有的是在生态循环中被逐步降解。一些有机化合物，如二恶英、多氯联苯等，长期残留于环境，并能够在大气环境中长距离迁移并能沉积到地球，具有生物蓄积性、半挥发性和高毒性，被
称为持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants，简称POPs）。污染物在生态系统中迁移与循环，其转运途径如图7－1。污染物在环境中如何迁移直接影响环境质量。有些情况可以降低其污染，如需氧有机物和氰等污染物在迁移过程中被水流稀释扩散和被微生物分解、转化，最终消失。有些情况下加重其污染，比如重金属和稳定的有机有毒物质在迁移过程中，或富集于底泥，成为具有长期潜在危害的污染源，或通过食物链富集于动植物体内，对人类产生慢性积累性危害。
二、污染物在生物体内的归宿
污染物通过各种途径和方式与生物机体接触后，可能以某种方式被机体吸收，然后它们经循环系统或输导组织输送到机体的器官、组织及细胞，并发生导致化学结构和性质改变的生物转化，其转化产物或未经代谢的污染物可以通过一定的途径被排出体外。污染物在生物机体内的行为，包括各种形式的生物转运和生物转化，总称为污染物在生物体内的归宿。
(一)污染物在动物体内的归宿
生物浓缩（Bioconcentration）是指生物机体或处于同一营养级上的许多生物种群，从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象，又称生物学浓缩。
生物积累（Bioaccumulation）是指生物在其生长发育过程中直接从环境介质和消耗的食物中，通过吸收、吸附、吞食等各种过程，蓄积某些元素或难分解的化合物，一直随着生长发育，浓缩系数不断增大的现象，称为生物积累或生物蓄积。
生物放大（Biomagnification）在生态系统高营养级生物以低营养级生物为食物，某种元素或难分解化合物在生物机体中的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象，称为生物放大。生物放大是的食物链上高营养级生物机体中的这种物质浓度显著地超过环境浓度。鱼体中的二恶英浓度可以达到环境浓度10万倍。
生物浓缩的程度用浓缩系数或富集因子（Bioconcentration Factor，BCF）来表示，即生物机体内某种物质的浓度和环境中该物质浓度的比值，对生物浓缩、生物积累、和生物放大的定量描述都习惯用此值。不同生物富积系数差别很大，小则几倍，大的可达到几万倍。生物对毒物富积不是无止境的，当达到一定阈值时，体内蓄积的毒物被释放，毒物排放体外的速度和吸收进入体内的速度达到动态平衡。
(二) 污染物在植物体内的归宿
三、污染物对生物的影响
污染物进入生物体内后，经过生物体内的代谢，一些污染物被代谢成无毒的物质排出体外，另一些污染物或一些污染物的代谢产物产生对生物的不利影响。污染物对生物产生损害总和称为毒性效应或毒性作用（toxic effect）。污染物对生物的影响从生物大分子开始，逐步在细胞→组织→器官→个体反映出来。污染物对机体的损害分为两阶段，第一阶段，毒物与机体的靶分子作用，造成靶分子结构和功能损害；第二阶段，由靶分子结构和功能改变，引起一系列生理生化变化，继而表现出各种组织器官效应。
3.污染物在个体水平上的影响
污染物对动物个体水平的影响主要有死亡、行为改变、繁殖下降、生长和发育抑制、疾病敏感性增加和代谢率变化，对植物影响主要表现为生长减慢、发育受阻、失绿黄化、早衰等。 在一定剂量或浓度作用下，污染物引起动物死亡，这样的剂量或浓度被称为致死剂量或致死浓度。通常用半致死浓度（LC50, median lethal concentration）或半致死剂量（LD50, median lethal dose）来评价污染物的急性毒性大小，分别是指一定时间试验生物死亡50％的毒物浓度或剂量。许多因素都能影响污染物对生物的致死效应，包括污染物的种类及其物理化学性
质、生物种类、生物不同发育阶段、污染物作用时间、水质条件。
污染物可造成对生物繁殖影响，具体表现为产卵数、孵化率和幼体成活率下降以及繁殖行为变化等。生物繁殖损害最终导致中群数量下降，甚至导致物种灭绝。近年研究发现，环境中的一些天然物质和人工合成物具有动物和人体激素的活性，能干扰和破坏野生动物和人内分泌功能，导致生物繁殖障碍，甚至诱发重大疾病，如肿瘤,这些物质被称为环境内分泌干扰物（Environmental Endocrine Disrupters）。
剂量－反应关系（dose-response relationship）：在一定剂量（一般用机体的吸收量来表示，单位常用每公斤体重的毫克数表示）污染物作用下，生物体种发生一系列诸如酶活性的增减、细胞数量的多寡、免疫功能、酶活性的变化、以及各种中毒症状和死亡等方面的变化的个体在群体中所占比例，用百分比表示。大多数剂量－反应关系曲线呈s型，剂量开始增加时，反应变化不明显，随着剂量继续增加，反应趋于明显，到一定程度后，反应变化又不明显。 急性毒性、慢性毒性和蓄积性毒性：急性毒性指污染物大剂量一次或24小时内多次接触于机体所引起的毒性作用。而当低剂量污染物在生物体生命期内长时间反复多次作用于生物体所引起的毒性伤害作用则为慢性毒性。蓄积性毒性指低于中毒剂量的污染物反复地与生物接触一定时间后致使其出现的中毒作用，污染物进入生物体的速率高于其消解的速率，使体内污染物的量不断积累，达到了对生物体产生毒性作用的临界效应浓度。
三致作用：致癌（carcinogenic）、致畸（teratogenic）、致突变作用。致癌作用是指污染物及其代谢产物诱发机体组织癌变形成肿瘤的过程；致畸污染物通过妊娠母体引起胚胎畸形的过程。致突变作用是指污染物对生物体遗传过程的干扰。
4.污染物对生物的联合作用
在环境中，往往又多种化学污染物同时存在，生物暴露于复杂、混合的污染物中，此时产生的生物学效应与单一污染物分别作用完全不同，把两种或两种以上污染物共同作用所产生的生物学效应称为联合作用。根据生物学效应差异，又分为协同作用、相加作用、独立作用和拮抗作用。
协同作用（Synergistic Effect）指两种以上污染物同时和先后与机体接触，对机体的生物学作用强度远远超过它们分别单独与机体接触所产生的生物学作用总和。也就是说某一化学物质能促进机体对其它化学物质的吸收加强、降解受阻、排泄延缓、蓄积增多和产生高毒的代谢产物等。
相加作用（Additive Effect）指多种污染物混合产生的生物学作用强度等于其中各化学污染分别产生的作用强度的总和。当化学物质化学结构相近，性质相似，靶器官相同或毒性作用机理相同时，其生物学效应往往呈相加作用。
独立作用（Independent Effect）指多种污染物各自对机体产生毒性作用的机理不同，互不影响。由于各种化学物质对机体的侵入途径、方式、作用的部位各不相同，因而所产生的生物学效应互不干扰。其产生的总效应低于相加作用，高于活性最强者。
拮抗作用（Antagonistic Effect）指多种污染物同时或先后输入机体，其中一种污染物可以干扰另一种污染物原有生物学作用，使得混合物的毒性作用低于单独作用的毒性。
5、污染物在种群水平的影响
密度、性别比例、年龄结构 优势种、耐污种、敏感种、群落结构、物种多样性 种群增长、种间关系（捕食、竞争、寄生、食草）、种群进化
6、污染物在生态系统水平的影响
半数致死浓度
median lethal concentration
在动物急性毒性试验中，使受试动物半数死亡的毒物浓度，用 LC50表示。使受试动物半数死亡的毒物剂量，则称为半数致死量，用LD50表示。
第八章 人居环境
第一节 人居环境的发展和类型
一、人居环境的发展历程
（一）人居环境的形成
（三）城市化
第二章中曾介绍过，城市化（或称城镇化）是世界发展的一种重要的社会现象。简单说来，当代世界城市化有以下四个特点：
城市化进程大大加速
大城市化趋势明显、大都市带出现
郊区城市化、逆城市化和再城市化
发展中国家的城市化仍以乡村向城市移民为主
二、理想人居环境的探索
三、人居环境的类型和差别
第二节 城市人居环境
一、自然环境
一般而言，地貌、地质、气候、山水与城市环境舒适度密切相关。
（一）地貌
二、人工环境
（一）城市居住
（三）城市交通
第九章 景观环境
第一节 景观环境的概念及分类
景观是一个由不同土地单元镶嵌组成，具有明显视觉特征的地理实体，它处于生态系统之上，大地理区域之下的中间尺度，兼具经济价值、生态价值和美学价值。通常将之简单地划分为自然景观和人文景观两类。
所谓景观环境，是指由各类自然景观资源和人文景观资源所组成的，具有观赏价值、人文价值和生态价值的空间关系。我们对景观环境的研究更侧重于其观赏价值和人文价值，简单的说，在这里我们更关注景观的美学价值。
第二节 自然景观
一、 自然景观的构成与分类
通常可以将自然景观分为四类：
地质地貌景观 如峻岭、瀑布、山涧、断崖、怪石、奇峰、山峦、岩洞、幽谷等； 植物生态景观 如森林、园林、草场、奇树、异草、特种植物等；
动物生态景观 如鸟类、兽类、昆虫等；
瞬时气象景观 如晚霞、云海、春雨、冬雪、海市蜃楼等。
二、自然景观的欣赏
第三节 人文景观和城市景观
一、人文景观
狭义的人文景观主要指的是富有艺术感的建筑景观，广义的人文景观涵盖面要广泛得多，包括一切人工所创造的具有社会历史文化内涵的景观。说到底，人文景观就是人工化的景观，它包括两层含义：第一，人们在长期的物质生产中创造出的景观，人们创造这些景观时并不一定就其审美价值作出过特别的考虑，但其本身具有的美学元素或蕴涵的丰富文化内涵使其成为人们审美的对象，如历史古迹、林场、水库等；第二，人类按照审美理想和文化观念精心构思设计的艺术化的景观，它带有突出的艺术感染效应，如建筑、雕塑、假山等等。
二、城市景观
城市景观是指城市建成区和城市外围环境的各种地物和地貌给人带来的综合视觉感受。城市景观直接反映一个城市的面貌，及城市经济发展水平和环境保护意识。
（一）城市景观的构成
城市景观是自然景观和人文景观的综合体，在这里我们主要介绍人文景观，主要包括以下四个方面：
绿地景观
建筑景观
雕塑景观
交通景观
广场景观
（二）城市景观的欣赏
第十章 可持续发展
第一节 可持续发展的由来
一、早期的反思——《寂静的春天》
三、全球的觉醒——联合国人类环境会议
四、可持续发展的提出——《我们共同的未来》
五、重要的里程碑——联合国环境与发展大会
1992年6月，联合国环境与发展大会（UNECD）在巴西里约热内卢召开，共有183个国家的代表团和70个国际组织的代表出席了会议，102位国家元首或政府首脑到会讲话。此次会议上，可持续发展得到了世界最广泛和最高级别的政治承诺。会议通过了《里约环境与发展宣言》和《21世纪议程》两个纲领性文件。前者提出了实现可持续发展的27条基本原则，旨在保护地球永恒的活力和整体性，建立一种全新的、公平的“关于国家和公众行为的基本准则”，它是开展全球环境与发展领域合作的框架性文件；后者旨在建立21世纪世界各国在人类活动对环境产生影响的各个方面的行动规则，为保障人类共同的未来提供一个全球性措施的战略框架，它是世界范围内可持续发展在各个方面的行动计划。此外，各国政府代表还签署了联合国《气候变化框架公约》等国际文件及有关国际公约。大会为人类走可持续发展之路作了总动员，使人类迈出了跨向新文明时代的关键性一步，为人类的可持续发展矗立了
一座重要的里程碑。
第二节 可持续发展的基本理念
可持续发展作为内涵极为丰富的一个全新的发展观念和模式，不同的研究者有不同的理解和认识，其具体的理论和内涵仍处在不断发展的过程当中，但其核心则是正确处理人与人、人与自然之间的关系，以实现人类社会的永续发展。
一、可持续发展的概念
目前，在国际上认同度较高的“可持续发展”的概念为——“既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展”（WECD，《我们共同的未来》）。其中“持续”意即“维持下去”或“保持继续提高”，对资源与环境而言，则应该理解为使自然资源能够永远为人类所利用，不至于因其过度消耗而影响后代人的生产与生活。“发展”则是一个很广泛的概念，它不仅表现为经济的增长、国民生产总值的提高、人民生活水平的改善，还体现在文学、艺术、科学、技术的昌盛、道德水平的提高、社会秩序的和谐、国民素质的改进等诸多方面，发展既要有量的增长，还应有质的提高。
可持续发展的概念鲜明地表达了两个观点：一是人类要发展，尤其是发展中国家要发展；二是发展要有限度，不能危及后代人的发展能力。这既是对传统发展模式的反思和否定，也是对可持续发展模式的理性设计。
二、可持续发展的内涵
（一）可持续发展的基本思想
1、不否定经济增长，尤其是穷国的经济增长，但需要重新审视如何推动和实现经济增长。
2、要求以自然资源为基础，同环境承载力相协调。
3、以提高生活质量为目标，同社会进步相适应。
4、承认并要求在产品和服务的价格中体现出自然资源的价值。这种价值不仅体现在环境对经济系统的支撑和服务价值上，也体现在环境对生命支持系统的不可或缺的存在价值上。
5、以适宜的政策和法律体系为条件，强调“综合决策”和“公众参与”。
（二）可持续发展的基本原则
其基本原则都主要包括：
持续性原则
公平性原则
共同性原则
三、可持续发展的实施途径
第三节 可持续发展的理论探讨与实践
第一章 环境学基本原理
第一节 环 境
一、人类环境
环境是相对于一定中心事物而言的，与某一中心事物相关的周围事物的集合就称为这一中心事物的环境。
中心事物是环境最主要的属性，代表了环境服务的对象和重点，是环境的主体。与中心事物相关的周围事物就是环境客体，这些客体可以是物质的，也可以是非物质的。环境范围的大小取决于主体的影响力，存在着与“辐射半径”相当的有效影响半径。
主体的不同是各个学科所研究的环境之间最根本的差别；客体的不同则是各子环境之间的差别。在生态学中，研究主体是生物，其环境就是生物周围相关事物的集合。
环境科学所研究的环境，是以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的各种因素的综合体。也就是说，环境科学研究的环境，其主体是人类，客体是人类周边的相关事物，其涉及的范围之广泛是其它学科所研究的环境所无法相比的。
在环境科学研究中，不同的环境在功能和特征上存在着很大的差异。通常，根据环境特征和功能的差别，将人类环境划分为自然环境和人工环境。
聚落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。
二、自然环境
自然环境是一切直接或间接影响人类的自然形成的物质、能量和现象的总体。
自然环境是人类出现之前就存在着，是人类赖以生存和发展所必需的自然条件和自然资源的总称，即地球的空间环境、阳光、地磁、空气、气候、水、土壤、岩石、动植物、微生物以及地壳的稳定性等自然因素的总和。
三、人工环境
人工环境是在自然物质的基础上，通过人类长期有意识的社会劳动，加工和改造了的自然物质，创造的物质生产体系，积累的物质文化等所形成的环境体系。
第二节 环境多样性
环境多样性是环境的基本属性之一，是人类与环境相互作用中的基础规律，是具有普遍意义的客观存在。环境多样性包括自然环境多样性、人类需求与创造多样性以及人类与环境相互作用多样性。其中自然环境中的生命物质和非生命物质、环境过程、环境形态以及环境功能都具有多样性；人类的需求和创造产生于人类的智力活动，具有无穷尽的深度，因此具有更广泛的多样性；人类与环境的相互作用，在作用方式、作用过程、作用效应等方面都具有多样性。上述各类环境多样性及其内在联系的总和统称为环境多样性。
一、自然环境多样性
自然环境的多样性是经历了非常漫长的年代，逐渐积累、演化而来的，其内涵极为丰富。本书仅从物质的多样性、环境形态的多样性以及环境功能的多样性方面给予初次描述和剖析，以展示自然环境多样性和多样性内在的规律性。
（一）物质多样性 通常物质可以分为生命物质和非生命物质两大类,都具有极为丰富的多样性。
（二）环境过程多样性 多种多样的自然物质，有着丰富多彩的运动变化过程。参与物质的不同、时间尺度的差别以及变化过程本身性质的不同，共同组成了环境过程的多样性。
（三）环境形态多样性 形态是物质外在表现形式和状态。自然环境形态多样性包括地形地貌多样性、气象形态多样性、物质形态多样性、生物形态多样性、景观多样性等。
（四）环境功能多样性
自然系统中，各种事物之间存在着非常复杂、或多或少的联系，而这些联系本身就在一定程度上体现着事物的功能。同样的事物在不同尺度、不同范围的物质系统和自然过程中可能会表现不同的功能；相应地，在同一系统中不同的事物或者事物的组合（系统）表达的功能也会存在着或多或少的差别，很多时候这些功能甚至重叠在一起。在物质多样、系统多样和自然环境过程多样性的基础上，环境功能的多样性就大大增加了。
二、人类需求与人类创造多样性
物质需求多样性
精神需求多样性
创造多样性
三、人类与环境相互作用多样性
人类与环境相互作用多样性主要表现在作用界面、作用方式、作用过程和作用效果等方面。 作用界面多样性
作用方式多样性
作用过程多样性
作用效果多样性
第三节 人与环境的和谐
一、人类与环境相互作用的历程
所有生物的生存与发展都依赖于其周围的环境，利用资源并适应他们的生存环境。当代人类对其生存环境的改变之大前所未有。人类社会的发展使我们享有空前的文明，但与此同时，人类自身正在成为环境的最大威胁。我们能否从人类与环境相互作用的历程中获得有益的启示，在提高我们的生活水平的同时，保护我们共同依存的人类环境呢？
二、环境问题
环境问题指的是任何不利于人类生存和发展的环境结构和状态的变化，其产生原因包括人为方面和自然方面的因素。
目前，危及人类生存和发展的环境问题可以概括为自然灾害、生态破坏、资源耗竭、环境污染、人口剧增五类。这些问题主要是在人类与环境相互作用的过程中产生的，也有一些是自然环境原生的（如自然灾害），但是在人类与环境相互作用的过程中其效应被放大了。
（一）自然灾害
自然灾害是自然环境自身变化所引起的，主要受自然力的操控，在人类失去控制能力的情况下，使人类生存和发展的环境受到一定的损害，一般也叫原生环境问题或第一环境问题。但是，今天一些大型工程的建设、大型武器试验等也会引发类似的灾害，例如，在一些地方因为水库的建设而引发的水库地震，水库、河流等堤坝损毁造成的洪涝灾害，核试验引发的地震等等。
（二）生态破坏
生态破坏是人类社会活动引起的生态退化及由此衍生的环境效应，导致了环境结构和功能的变化，对人类生存发展以及环境本身发展产生不利影响的现象。生态环境破坏主要包括：水
土流失、沙漠化、荒漠化、森林锐减、土地退化、生物多样性的减少，此外还有湖泊的富营养化、地下水漏斗、地面下沉等。
（三）资源耗竭
自然资源是人类生存发展不可缺少的物质依托和条件，也是实现可持续发展首先要解决的问题之一。随着全球人口的增加和社会经济的发展，对资源的需求与日俱增，然而人类正面临着某些重要资源严重短缺或者即将耗竭的威胁。全球资源匮乏的主要表现在：可利用土地资源紧缺、森林资源不断减少、淡水资源严重不足、生物多样性资源严重减少、某些重要矿产资源（包括能源）濒临枯竭等等。
（四）环境污染
按照污染因子的性质可以将污染分为：化学污染（有机污染、重金属污染等）、生物污染（细菌、病毒、真菌等）和物理污染（噪声、振动、噪光、热污染、电磁辐射、核辐射等）；按照环境要素可以分为大气污染、水污染、土壤污染、生物污染、物理环境污染；按照污染产生的原因还可以分为工业污染、农业污染、交通污染、生活污染等。目前比较重要的全球性环境污染问题主要有：温室气体过量排放造成的气候变化、广泛的大气污染和酸沉降、臭氧层破坏、有毒有害化学品污染及其越境转移以及海洋污染等。
环境容量 在人类生存不致受害、自然环境结构保持稳定的前提下，环境可能容纳污染物的最大负荷量。
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。 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
即各个环境要素，无论它们本身在规模上或数量上如何的不同，但只要是一个独立的要素，那么对于环境质量的限制作用无质的差异。也就是说任何一个环境要素，对于环境质量的限制，只有他们处于最差状态时，才具有等值性。
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。
④出现先后，相互联系，相互依赖
从深化的意义上看，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；岩石圈的大气的存在，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。
（五）人口剧增
环境问题 由自然或人为因素引起生态平衡破坏，最后直接或间接影响人类的生存和发展的一切客观存在问题，称为环境问题。
三、人与环境的和谐
（一）适应生存
适应生存是一切生命存在的基本条件，也是人类与环境和谐的最低层次。适应生存的条件下，人们仅能够勉强维持基本的生理需求，需要时刻提防危险动物的攻击以及一些危及生命的灾难的降临，生存状况基本上和其它动物没有太大的差别。在这样的和谐背景下，人类只能够使多数人维持基本的生命需求而生存下来，人口的死亡率很高，人口增长和人类发展都很缓慢；人类向环境索取，受制于环境，也无力建设环境，人与环境之间主要处于适应生存的状态。
“环境承载力”（Environmental Bearing Capacity）是在一定时期、范围和环境条件下，维持人-环境系统不发生引起环境功能破坏的质的改变，即维系人与环境和谐的前提下，人-环境系统所能承受的人类活动的阈值。通过环境承载力来度量人与环境和谐程度主要有自然资源供给指标、社会支持条件指标、污染承受能力指标等三大类指标。
（二）环境安全
环境安全是人与环境和谐程度的另一种量度，是建立在适应生存的基础上的。人类与威胁环境安全的灾害之间的斗争，基本上伴随着人类发展的全过程。过去人类主要面对的是天文、地质、气象水文、土壤生物等自然因素形成的灾害。
（三）环境健康
（四）环境舒适
（五）环境欣赏
第四节 环境规律
环境规律是指人类与环境相互作用的规律。环境多样性是人类与环境相互作用的基础规律，人与环境和谐是人类与环境相互作用的核心规律。制约人类发展的规律有五类——自然规律、社会规律、经济规律、技术规律和环境规律，人类要实现重大的战略目标，其行为必须同时遵循五类规律，即五律协同。规则是人为规定的、规范人类行为的伦理道德、规章制度、法律条例、标准规范等的总和。偏离规律的规则往往会成为事物发展的离心力，背离规律的规则成为发展的阻力，只有顺应规律的规则才能成为发展的动力。宏观环境调控的基本原理是五律协同。
一、环境规律
二、五律协同
三、规则与规律
四、环境调控
环境调控就是采取适宜的措施调整人类的行为，以实现社会、经济和环境的协调发展。 环境调控的常用手段可以分为技术手段、法律手段、行政手段、经济手段和教育手段。
第五节 环境科学
第二章 人口与环境
第一节 人口变迁
回望过去，展望未来，人类的文明演进大致经历了四个阶段：渔猎文明、农业文明、工业文明、绿色文明。
一、渔猎文明阶段
二、农业文明阶段
三、工业文明阶段
四、绿色文明阶段
第二节 人口爆炸对环境的影响
20世纪50年代后，随着社会经济的迅速发展，各国工业以惊人速度增长，大量农村人口流入城市，特别是发展中国家人口爆炸式增长，城市数目不仅剧增，而且城市规模越来越大，功能也越加复杂，超级城市（人口超过800万的城市）从1950年的2个（纽约1230万人、伦敦870万人）增加到1995年的22个。其中人口排在世界前十位的城市如表2-5所示。
一、人口爆炸对土地资源的压力
二、人口爆炸增长对生物资源的压力
（一）人口爆炸对森林资源的压力
（二）人口爆炸对草场资源的压力
三、人口爆炸对水资源的压力
四、人口爆炸对气候资源影响
五、人口爆炸对矿产资源的压力
（一）矿产资源的耗竭
（二）矿产资源开发对环境的影响
第三节 影响人口总量与分布的因素
一、自然因素
（一）对人口总量的影响
（二）对人口分布的影响
二、社会因素
（一）对人口总量的影响
社会的安定状况以及相应的人口政策对人口总量影响很大。
（二）对人口分布的影响
三、经济因素
（一）对人口总量的影响
（二）对人口分布的影响
经济发展水平
四、技术因素
（一）对人口总量的影响
（二）对人口分布的影响
五、环境因素
（一）对人口总量的影响
（二）对人口分布的影响
六、五律协同看中国人口变化趋势
（一）五律协同看中国人口总量
（二）五律协同看中国人口分布
第三章 大气环境
第一节 大气概述
一、大气的成分
二、大气的分层
三、大气边界层主要特征
在对流层下部靠近下垫面的1.2─1.5km范围内的薄层大气称为大气边界层，因为贴近地面，空气运动受到地面摩擦作用影响，又称摩擦层。这一层是人类活动的主要场所，进入大气的污染物质绝大部分在此层活动。所以，边界层气象条件与大气污染物的迁移和扩散有着密切的关系。大气边界层的主要特征有以下几点：
第二节 大气污染
大气污染的定义起源于对有害影响的观察，也就是说，如果大气污染物达到一定浓度，并持续足够的时间，达到对公众健康、动物、植物、材料、大气特性或环境美学因素产生可以测量的影响，这就是大气污染。这种定义方法在很大程度上是基于传统的公害概念，现在又有新的延伸。例如，大量能量（如热能）释放进入大气引起不良影响，人类活动导致大气中某些组分变化产生的危害等也归入了大气污染的范畴。
一、大气污染源及污染物
大气污染源可以分为两类：天然源以及人为源。天然源是指自然界自行向大气环境排放污染物的污染源。人为源是指人类的生产活动和生活活动所形成的污染源。
大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气，并对人和环境产生有害影响的物质。 按其来源，一般可分为一次污染物和二次污染物。一次污染物是指直接由污染源排放的污染物。二次污染物是进入大气的一次污染物之间相互作用或一次污染物与正常大气组分发生化学反应，以及在太阳辐射线的参与下引起光化学反应而产生的新的污染物，它常比一次污染物对环境和人体的危害更为严重。
按其存在状态，大气污染物可分为气溶胶状态污染物（亦称颗粒物）和气体状态污染物（简称气态污染物）。颗粒物常表示为总悬浮微粒物（TSP）、飘尘和降尘。用标准大容量颗粒采样器（流量在1.1~1.7m3/min）在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量，通常称为总悬浮颗粒物。其粒径绝大多数在100μm以下，其中多数在10μm以下。它是分散在大气中的各种粒子的总称，也是目前大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。飘尘是指可在大气中长期飘浮的悬浮物，它分为PM10（粒径小于10μm的颗粒物）和PM2.5（粒径小于2.5μm的细小颗粒物）。PM10可以通过呼吸道进入人体，从而对人体健康产生危害，PM2.5的危害则更为严重。由于飘尘能在大气中长期飘浮，易将污染物带到很远的地方，使污染范围扩大，同时在大气中还可为化学反应提供反应床，因此，它是大气环境中最引人注目的研究对
象之一。降尘是指用降尘罐采集到的大气颗粒物。在总悬浮颗粒物中一般直径大于30μm的粒子，由于其自身的重力作用会很快沉降下来，所以将这部分的微粒称为降尘。单位面积的降尘量可作为评价大气污染程度的指标之一。
二、几种典型的大气污染
（一）煤烟型污染
（二）交通型污染
（三）酸沉降污染
三、大气污染的危害
许多证据表明，大气污染影响人类和动物的健康、危害植被、腐蚀材料、影响气候、降低能见度。虽然其中有些影响是明确的并可以定量化，但大多数影响尚难以量化。下面仅简要介绍大气污染对人体健康、植物、材料和气候的影响。
（一）大气污染对人体健康的危害
（二）大气污染对植物的危害
大气污染对植物的危害可归纳为以下几个方面：损害植物酶的功能组织；影响植物新陈代谢的功能；破坏原生质的完整性和细胞膜。此外，还会损害根系生长及其功能；减弱输送作用与导致生物产量减少。
（三）大气污染对材料的危害
（四）大气污染对大气环境的影响
第三节 大气污染控制
一、清洁能源
二、绿色交通
三、末端治理
四、环境自净
第四节 全球大气环境变化
在全球大气环境变化中，目前最引人注目的是全球变暖与臭氧层破坏。由于全球大气环境问题的产生原因与影响范围是全球性的，因此这些问题的有效解决，也需要世界各国综合考虑自然、社会、经济、技术等条件，加强交流、增进合作，以促进全球社会、经济、环境的可持续发展。
一、全球变暖
（一）近百年来全球变暖的趋势
（二）全球变暖的原因
全球变暖的原因在于“温室效应”的加剧。
太阳表面温度约为6000K，其热辐射的主体部分为短波和可见光。太阳辐射透过大气层到达地球表面后，被岩石土壤等吸收，地球表面温度上升，与此同时，地表物质向大气发射出红外长波为主的辐射。大气层中某些气体对短波和可见光吸收很弱，而对长波辐射吸收强烈（如图3-8），因此地球表面从太阳辐射获得的热量相对多，而散失到大气层以外的热量相对少，地球表面的温度得以维持，这就是大气的“温室效应”。这些气体被称为“温室气体”，主要包括二氧化碳、臭氧、甲烷、氯氟烃、一氧化碳等（如表3-5）。当它们在大气中的浓度增加时，大气的温室效应就会加剧，引起地球表面和大气层下部的温度升高，近百年来的气候变暖被认为是二氧化碳等温室气体在大气中的浓度大幅度上升的结果。
引起温室气体增加的主要原因是人类活动。以CO2为例，在人类社会实现工业化以前的19世纪初，大气中CO2的浓度为270ppm，而到了1988年已上升到350ppm。这主要有两个原因：首先，由于人口的剧增和工业化的发展，人类社会消耗的化石燃料急剧增加，燃烧产生大量的CO2进入大气，使大气中的CO2浓度增加；其次，森林毁坏使得被植物吸收利用的CO2的量减少，造成CO2被消耗的速度降低，同样造成大气中CO2浓度升高。CO2以外的温室气体，如甲烷、对流层O3、氯氟烃（氟里昂）、氧化氮等也在不同程度地增加着。
（三）全球变暖可能产生的影响
1. 海平面上升
2. 对动植物的影响
3. 对农业的影响
（四）减缓全球变暖的对策
二、臭氧层破坏
（一）臭氧层破坏的发现
太阳光是在地球上生活的一切生物的生命之源，它是由不同波长的光所组成。但对地球生物而言，并非所有波长的光都有利。科学家发现，太阳光中的紫外线辐射，特别是UV—B辐射（紫外线辐射按照其波长的不同，可以划分成UV－A（315－400nm）、UV－B（280－315nm）和UV－C（280nm以下）三个波段）对生物有较大的伤害。而为我们阻挡UV—B辐射的就是臭氧。大气中的臭氧大部分集中在15km至48km之间的大气平流层中，以20km至30km处为最多。它在地球上空形成一把“保护伞”，它将太阳光中99%的紫外线过滤掉，这对于地球上生命的生存十分重要。如果没有这把伞的保护，人们将极易患皮肤癌、白内障以及各种免疫系统疾病。1984年，英国科学家首次发现南极上空出现臭氧洞。1985年，美国的“雨云-7号”气象卫星测到了这个臭氧洞。以后经过数年的连续观测，进一步得到证实。美国宇航局（NASA）的“Nimbus-7”卫星上的总臭氧测定记录数据表明，近年来，南极上空的臭氧洞有恶化的趋势。目前不仅在南极，在北极上空也出现了臭氧减少现象。NASA和欧洲臭氧层联合调查组分别进行的测定都表明了这一点。我国科学家近年来对我国上空臭氧分布的分析中发现，在我国青藏高原上空，也存在着一个相对周围地区臭氧浓度较低的区域。
（二）臭氧层破坏的原因
对于大气臭氧层破坏的原因，科学家中间有多种见解。但是大多数人认为，人类过多地使用氯氟烃类化学物质（用CFCs表示）是破坏臭氧层的主要原因。氯氟烃是一种人造化学物质，1930年由美国的杜邦公司投入生产，二战后尤其是进入60年以后，开始大量使用，主要用作气溶胶、制冷剂、发泡剂、化工溶剂等。另外，哈龙类物质（用于灭火器）、氮氧化物也会造成臭氧层的损耗。
（三）臭氧层破坏的危害
臭氧层被大量损耗后，吸收紫外辐射的能力大大减弱，导致到达地球表面的紫外线明显增加，给人类健康和生态环境带来多方面的危害，目前已受到人们普遍关注的主要有对人体健康、陆生植物、水生生态系统、生物化学循环、材料、以及对流层大气组成和空气质量等方面的影响。
1. 对人体健康的影响
2. 对陆生植物的影响
3. 对材料的影响
4. 对水生生态系统的影响
（四）臭氧层的保护
能破坏臭氧层的气体有氮氧化物、溴、CFCs等。但飞行器喷出的NOX对O3的破坏作用主要取决于飞行的高度和规模，再加之它与CH4的增加有可能抑制卤化烃类化合物对O3的
破坏作用，这就更使得NOX对O3光化学平衡问题变得极其复杂。溴对O3的破坏作用虽极强，但目前含溴卤代烷烃的排放量尚很小。因而相比之下，人为的CFCs排放成了问题的关键所在。
CFCs（商品名氟里昂）自1935年合成投产以来至今已有半个世纪的历史。由于它不燃不爆，安全低毒的突出优点，现在已经在工业、农业及生活中被广泛用作致冷剂、发泡剂、雾化剂及清洁剂等，它们的化学性质稳定，目前还缺乏微生物降解的天然途径，在对流层中的寿命可长达几十年至百年以上。到80年代末期，估计全球每年的排放量约1×106t。人们一直在对CFCs替代技术的开发和应用进行研究，但是迄今仍未找到完全相应的替用品。
第四章 水环境
第一节 地球上的水
一、水的形成
二、水的分布
据估计，地球上的水量总计约13.86108 km3，主要由海洋水、陆地水和大气水三部分构成。海洋水量为13.5 108 km3，占地球总水量的97.41%。除海洋外，地球上还有湖泊、河流、冰川、地下水等陆地水体，其水量约3600104 km3，占地球总水量的2.59%。陆地水中数量最大是冰盖和冰川，其中80%位于南极地区难于开发利用，其次为地下水。与海水量、冰盖/冰川量和地下水量相比，地球上河水和湖水的数量很少，只有101 700 km3，但它们直接供应人类生活、生产需要，与人类的关系密切，是水资源中最为重要的组成部分。此外，大气水量约1.3104 km3，占地球总水量的0.001%。地球上水的分布见图4-1，各种水的积蓄量见表4-1。
三、水的循环
地球上各种形态的水都处在不断运动与相互转换之中，形成了水文循环。水循环直接涉及到自然界中一系列物理、化学和生物过程，对于人类社会的生产生活以至整个地球生态都有着重要意义。
（一）水的自然循环
（二）水的社会循环
四、人与水的关系
人类与水的关系非常密切。作为人类生活、生产不可缺少的资源，水对人类社会发展的意义表现在水的功能的三方面：生活用水、生产用水和生态用水。
（一）生活用水
水是人类的生命之源。
（二）生产用水
水是重要的生产资源。水在生产中的利用涉及水能、水量、水质多方面，按水的功能划分，生产用水主要包括农业用水、工业用水两部分。
农业用水 在人类历史长河中，水最早被用于农田灌溉。
工业用水 工业用水主要包括原料、冷却、洗涤、传送、调温、调湿等用水。
（三）生态用水
良好的生态环境是保障人类生存发展的必要条件，但生态系统自身的维系与发展同时也要消耗一定的水量。例如，江河湖泊必须保持一定的流量，以满足水生生物的生长，并利于
冲刷泥沙、冲洗盐分、保持水体自净能力以及交通旅游等的需要；植被蒸腾，土壤水、地下水和地表水蒸发，以及为维持水沙平衡及水盐平衡而必需的入海水量，均需一定的水量。 从广义上说，维持全球生物地理生态系统水分平衡所需用的水，包括水热平衡、水沙平衡、水盐平衡等，都是生态环境用水；狭义的生态环境用水主要是指为维护生态环境不再恶化并逐渐改善所需消耗的水资源总量。生态用水在水源丰富的湿润地区并不构成问题，但在水资源紧缺的干旱、半干旱地区及季节性干旱的半湿润地区，由于人类活动范围和规模的加大，往往存在生活用水、生产用水严重挤占生态用水的情况，导致生态环境的恶化。
第二节 水资源
一、水资源的基本含义
（一）水资源的含义
（二）水资源的特性
水资源与其它自然资源相比，具有如下一些明显的特点：
二、水资源短缺
多少世纪来，人类普遍认为水是大自然赋予人类的取之不尽、用之不竭的天然源泉，因而未加爱惜，恣意污染和浪费。但近年来，越来越多的人们警觉到，水资源并不像想象的那么丰富，目前这种不可持续的水资源利用方式已经对许多地区的人类生活、经济发展和生态环境造成严重的不利影响。
（一）全球的水资源短缺
（二）我国的水资源短缺
三、水资源开发与利用对策
第三节 水灾害
水灾害是指水过多、过少所形成的对人类生存发展的不利影响。水灾害可分为水灾和旱灾两大类。水灾是指洪水泛滥（洪灾）、暴雨积水（涝灾）、海潮侵袭（潮灾）和土壤水分过多（渍灾）对人类社会造成的危害，其中尤以洪灾的发生频率最高，损失也最为严重。旱灾，亦即干旱灾害，它是由于土壤水分不足和水源短缺所导致的农业减产、供水不足及生态破坏所形成的灾害。
一、洪水灾害
洪水灾害（洪灾）是一种世界各地最为常见的自然灾害之一，它是由于水体（江、河、湖等）中的水量超过其最大容纳限量而溢出的现象。洪水灾害危害面广，自古以来，损失均极为严重。
（一）洪灾的危害
（二）洪水的成因
诱发洪水形成的因素多种多样，这些洪水诱因有自然的，也有人为的，它们往往交织在一起导致洪水的爆发及洪水成灾。
1．自然因素
（三）防洪减灾战略与措施
二、干旱灾害
干旱灾害，亦称旱灾，它是指特定地域长期无雨或严重少雨，以致水资源供给不足，而对人类生产、生活与生态环境所发生的严重不利影响。俗话说：“洪灾一条线，旱灾一大片”，旱灾是一种渐进性的灾害，严重的干旱灾害影响范围极广，损失也特别巨大。
第四节 水污染
水污染是指水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或者破坏生态环境，造成水质恶化的现象。水污染加剧了全球的水资源短缺，危及到环境健康，严重制约到人类社会、经济与环境的可持续发展。
一、天然水的化学性质
由于天然水在自然循环过程中不断地与环境物质发生作用，因此自然界不存在化学概念上的纯水。天然水的化学组成是多种多样的，不同的水体在不同的环境条件下所形成的天然水化学成分和含量差别很大。研究表明，天然水是由溶解性物质和非溶解性物质所组成的化学成份极其复杂的溶液综合体，俄国学者阿列金曾把天然水中的溶质成份概略性地分为5组：
溶解性气体 含量较多的有O2，CO2和H2S，含量较少的有N2、CH4和He等。 主要离子 Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-，是天然水中含量最多的8种离子，其含量占天然水中离子总量的95%~99%。
营养物质 氮和磷的化合物。
微量元素 包括天然水中含量低于0.01%的阴离子（如I-，Br-，F-）、微量金属离子、放射性元素等。
有机物质 腐殖质胶体等。
天然水复杂的化学成分，既是水的自然循环的必然结果，又是维系全球生态系统生存、发展的必要条件。但水污染的存在，却极大地改变了水体的化学性质及物理、生物特性，对地球生态产生了重大影响。
（一 ）水体：
1. 两种含义：
一是指以相对稳定的陆地为边界的天然水域，包括有一定流速的沟渠、河流和相对静止的塘堰、湖泊、沼泽、水库、地下水、海洋
环境学领域中则把水体当作包括水中的悬浮物、溶解物质、底泥相、水生生物等完整单元的生态系统或完整的综合自然体
2. 水体污染
指水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用、危害人体健康、破坏生态环境，造成水质恶化的现象。
三、水污染的主要来源
水污染源可分为自然污染源和人为污染源两大类：自然污染源是指自然界自发向环境排
放有害物质、造成有害影响的场所，人为污染源则是指人类社会经济活动所形成的污染源。水污染最初主要是自然因素造成的，如地表水渗漏和地下水流动将地层中某些矿物质溶解，使水中盐分、微量元素或放射性物质浓度偏高，导致水质恶化，但自然污染源一般只发生在局部地区，其危害往往也具有地区性。随着人类活动范围和强度的加大，人类生产、生活活动逐步成为水污染的主要原因。按污染物进入水环境的空间分布方式，人为污染源又可分为点污染源和面污染源。
（一）点污染源
点污染源的排污形式为集中在一点或一个可当作一点的小范围，实际上多由管道收集后进行集中排放。最主要的点污染源有工业废水和生活污水，由于产生污染的过程不同，这些污废水的成分和性质也存在很大差异。
1．工业废水
污染量大
成分复杂
感官不佳
水质水量多变
2．生活污水
生活污水主要来自家庭、商业、学校、旅游、服务行业及其它城市公用设施，包括厕所冲洗水、厨房排水、洗涤排水、沐浴排水及其它排水。不同城市的生活污水，其组成有一定差异。一般而言，生活污水中99.9%是水，固形物不到0.1%，虽也含有微量金属如锌、铜、铬、锰、镍和铅等，但污染物质以悬浮态或溶解态的有机物（如氮、硫、磷等盐类）、无机物（如纤维素、淀粉、脂肪、蛋白质及合成洗涤剂等）为主，其中的有机物质大多较易降解，在厌氧条件下易生成恶臭。此外，生活污水中还含有多种致病菌、病毒和寄生虫卵等。
（二）面污染源
面污染源又称非点污染源，污染物排放一般分散在一个较大的区域范围，通常表现为无组织性。面污染源主要指雨水的地表径流、含有农药化肥的农田排水、畜禽养殖废水以及水土流失等。农村中分散排放的生活污水及乡镇工业废水，由于其进入水体的方式往往是无组织的，通常也列入面污染源。
1．农村面源
2．城市径流
由于面污染源量大、面广、情况复杂，故其控制要比点污染源难得多。并且随着对点污染源的管制的加强，面污染源在水环境污染中所占的比重在不断增加。据调查，损害美国地表水的污染源中，面源所作的贡献已分别达到65%（河流）和75%（湖泊）。
三、主要水污染物及其环境效应
四、水体主要污染物及其危害
（一） 物理污染
颜色：说明污染物的含量
浊度：胶体或细小悬浮物
温度：地表水一年0-35℃，地下水稳定
悬浮物：影响水的透明度→光合作用
放射性：蓄积在人体内造成长期危害
（二） 化学污染
无机无毒：酸、碱、无机盐类。
危害：使淡水的矿化度增高，影响用水水质；富营养化
无机有毒：1）重金属：汞、铬、镉、铅、砷；危害：富集、 致癌
日本的水俣病就是人长期吃富集甲基汞的鱼而造成的。
日本的痛痛病就是吃了被含镉污水生产的稻米所致。
2）氰化物：含CN-的物质，急性中毒死亡
3）氟化物：氟骨症、损害肾脏
有机无毒
有机有毒：主要是需氧有机物
酚类化合物：煤气、焦化、石油化工、制药、油漆
有机农药：有机磷、有机氯
多环芳烃：由石油、煤、可燃气等不完全燃烧或高温处理条件下产生
多氯联苯：电器绝缘和塑料增塑剂
洗涤剂：泡沫、富含磷、表面活性剂
(三) 生物污染
生物污染是指城市生活污水、医院污水或污水处理厂排水排入地表后，引起病源微生物污染
四、水污染的特征
人类活动排放的各种污染物质，通过多种途径进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体，当超过水体的自净能力时，将使水环境的物理、化学、生物特性发生改变，最终对人类的生产、生活及生态环境造成一系列不利影响。
（一）地表水污染特征
1．河流污染
所谓河流污染是指有毒有害物进入河流的数量，超过了河流的自净能力，从而造成河流水环境质量降低，影响到水体使用功能的现象。河流污染具有以下特点：
污染程度随径流量变化 河流的径流量和入河的污水量、污染物量决定着河流的稀释比。在排污量相同的情况下，河流的径流量越大，河流污染的程度越轻，反之就越重。由于河流的径流量具有随时间变动的特点，因此河流污染的程度也表现出明显的时间变化特性。 污染扩散快 河流是流动的，河流上游受到污染会很快影响到下游的水环境质量。从水污染对水生生物生活习性（如某些鱼类的洄游）的影响来看，一段河流受到污染后，可以迅速影响到整个河流的生态环境。
污染影响大 河流特别是水质相对洁净的大江大河是目前人类主要的饮用水源，河流中种类繁多的污染物可以通过饮用水危害人类。不仅如此，河流还可通过水生动植物食物链以及农田灌溉等途径直接或间接危及人类健康。
人类活动高度密集的城市、工业区和农业区，一般都位于各大江河流域，长期以来，人类依靠河流供给城市及工农业用水，同时也将大量污废水排入其中。当今世界上凡人口及工农业高度密集地区的河流，大多受到了不同程度的污染。
2．湖泊（水库）污染
湖泊往往是一个地区的较低洼处，是数条河流的汇入点，也常常成为污染物的归宿地。湖泊污染就是指污染物质进入湖泊的数量超过了湖泊的自净能力，造成湖泊水体污染的现象。湖泊因为水流交换滞缓，从而呈现出一系列与河流污染不同的特点：
污染来源广、途径多、种类复杂 湖泊污染的来源可分为外源和内源两大类：外源包括入湖河道携带的工业废水和生活污水，湖区周围的农田排水和降雨径流；内源包括船舶排水、养殖废水及底泥（包括湖内生物死亡后，经微生物分解产生的污染物）。总之，湖泊流域内的几乎一切污染物质，都可通过各种途径最终进入湖泊水环境。
污染稀释和搬运能力弱 由于湖泊水面宽广、流速缓慢、水力停留时间较长，造成污染物质进入湖泊后，不易迅速被湖水稀释而达到充分混合，也难于通过湖流的搬运作用，经过出湖河流向下游输送，因此常会出现湖泊水质分布不均匀以及污染物向湖底沉降的现象，尤其是大容量深水湖泊更为显著。此外，流动缓慢的湖泊还使大气复氧作用降低，导致湖泊对某些污染物质的自净能力减弱。
生物降解和累积能力强 湖泊是天然孕育水生动植物的有利场所，水生生物的大量繁殖，往往成为影响湖泊水质动态变化的重要因素。湖中生物对多种污染物具有降解作用，如在藻类、细菌或底栖动物的作用下，将有机污染物分解为二氧化碳和水，有利于湖泊的净化，然而某些毒性不大的污染物质也可能被转化成毒性很强的物质，例如无机汞可被生物转化成甲基汞，使湖泊污染的危害加重。此外，湖中生物对某些污染物质还具有累积作用，这些污染物除了直接从湖水进入生物体外，还通过多级生物的吞食，在食物链中不断进行转移和富集，例如DDT及其分解产物，可通过水、藻、虾、昆虫、小鱼，而到达鸥体内的浓度要比水中浓度大一百多万倍。
当前，湖泊污染最直接、最常见的表现就是水体的富营养化。
（二）地下水污染特征
地下水是埋藏于地表以下的天然水。由于地下水具有分布广泛、水质洁净、温度变化小、便于储存和开采等特点，因此地下水愈来愈成为城镇、工业区，特别是干旱或半干旱地区主要的供水水源。但当各种途径进入地下水的污染物质超过了地下水的自净能力时，就会造成地下水的污染。由于特殊的埋藏条件，地下水污染具有如下显著特点：
污染来源广泛 地下水污染的途径多种多样，主要有：工业废水和生活污水未经处理而直接排入渗坑、渗井、溶洞、裂隙，进入地下水；工业废弃物和生活垃圾等固体废物，在无适当的防渗措施条件下，经雨水淋洗，有毒有害物质缓漫渗入地下水；用不符合灌溉水质标准的污水灌溉农田，或受污染的地表水体长期渗漏，从而进入地下水；在沿海地区过度开采地下水，使地下水位严重下降，海水倒灌污染地下水等等。地下水的污染具有过程缓慢、不易发现的特点。
污染难于治理 地下水在无光和缺氧的条件下，生物作用微弱，水质动态变化小，化学成分稳定，但如果受到污染，则难于再恢复其原来状态。加上污染溶液入渗所经过的地层还能起二次污染源的作用，因此即使彻底消除地下水的污染源，一般也需要十几年、甚至几十年才能使水质得到完全净化。
污染危害严重 地下水是世界许多干旱、半干旱地区以及地表水污染严重地区重要的饮用和生产水源，据对我国80个大中城市的统计，以地下水作为供水水源的城市占60％以上，地下水污染对水资源短缺地区的生存和发展，无异于雪上加霜。
（三）海洋污染特征
人类活动直接或间接地将物质或能量排入海洋环境（包括河口），以致损害海洋生物资源、危害人类健康、妨碍海洋渔业、破坏海水正常使用或降低海洋环境优美程度的现象，称为海洋污染。海洋是地球上最大的水体，具有巨大的自净能力，但这种对污染物的消纳能力并不是无限的。海洋污染的特点主要表现在：
污染源多而复杂 海洋的污染源极其复杂，除了海上船舶、海上油井排放的有毒有害物，沿海地区产生的污染物直接注入海洋外，内陆地区的污染物也大都通过河流最后排入海洋，
此外，大气污染物也可以通过气流运行到海洋上空，随降水进入海洋。因此海洋有地球上一切污染物的“垃圾桶”之称。
污染持续性强 海洋是地球各地污染物的最终归宿。与其它水体污染不同，海洋环境中的污染物很难再转移出去。因此随着时间的推移，一些不能溶解或不易降解的污染物（如重金属和有机氯化物）越积越多，DDT进入海洋后，经过10~50年才仅能分解掉50%，就是一例。
污染扩散范围大 由于具有良好的水交替条件，海洋中的污染物可通过表流、潮汐、重力流等作用与海水进行很好的混合，将污染物质带到遥远的海域。例如，人类已从北冰洋和南极洲捕获的鲸鱼体内分别检出了0.2 mg/kg和0.5mg/kg的多氯联苯，这表明多氯联苯已由近岸扩散到远洋，足见污染物在海洋环境中的扩散范围是相当大的。
目前，全球较严重的海洋污染主要集中在靠近发达地区的近海海域，如波罗的海、地中海北部、美国东北部沿岸海域和日本的獭户内海。
2. 水体污染机制
物理作用：改变物理性状、空间位置
化学、物理化学作用：成分间及发生化学性质、价态变化，但未参与生物作用
生物作用：生物的生理生化作用及及食物链的传递作用、转化作用和富集作用
生物富集作用：bioconcengtration,又称生物浓缩，生物或处于同一营养级的生物种群，从周围环境中蓄积某种元素或难分解化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境中浓度的现象 生物积累：bioaccumulation，生物从周围环境中蓄积某些元素或难分解的化合物，以致随着生长发育，浓缩系数不断增大的现象
生物放大：biomagnification，指生态系统中，某中元素或难分解化合物在生物机体中的浓度随营养级的提高而逐步增大的现象
（二） 水体自净
受污染水体经过水中物理、化学与生物作用，使污染物浓度降低，并逐步恢复到污染前的水平
特征：
污染物浓度逐渐下降
污染物毒性降低
重金属：溶解态→被吸附→不溶性化合物→底泥
复杂有机物→简单有机物
不稳化合物→稳定化合物
溶解氧经急剧下降→ 最低点→缓缓上升
生物种群趋于正常分布
2. 水体自净机制：
稀释扩散：
河流：
湖泊：
2）耗氧与复氧作用
3）重金属的转化
水环境污染按污染物的性质和来源状况可以各分几类？判断水质污染通常用哪些指标？水污染对生态系统的危害主要表现在哪些方面？
水污染按污染物的性质主要分为化学性污染，生物性污染和物理性污染三大类；按污染物来源分为工业“三废”，生活废水及固体垃圾，交通运输污染，农业排水（农药和化肥）。反映水质污染程度的标准依其性质可分为物理性、化学性和生物性指标三大类。常用的物理性指标为：温度、色度、嗅和味、固体物质；常用的化学性指标为：COD、BOD、TOC、DO、营养盐含量、有毒有害的重金属和有机物含量；生物指标为：细菌总数、大肠杆菌。水污染对生态系统的危害表现在：对水生生物的直接危害，严重时，藻类、浮游动物、鱼类和底栖生物的生长受到抑制甚至死亡；对生物群落结构和功能的影响，敏感种类消失，耐污种类数量增加，物种多样性下降，群落结构改变或破坏，功能失调；对水生生态系统服务功能影响，服务功能包括：有机质的合成与生产，生物多样性保护，调节水循环，控制有害生物，净化环境和休闲娱乐。环境污染严重的水体丧失部分或全部服务功能价值。
五、水污染控制
水环境污染是当今世界各国面临的共同问题。随着经济的发展、人口的递增和城市化进程的加快，全球水污染负荷还有日益加重的趋势，另一方面由于人们生活水平的提高，又对水环境质量提出了更高的要求。因此，科学、经济地进行水污染的控制，保证水环境的可持续利用，已成为世界各国特别是发展中国家最紧迫的任务之一。
第五章 土壤环境
第一节 土壤的组成和基本性质
一、土壤的组成
（一）土壤的组成
1. 矿物组成
2. 有机质组成
3. 土壤溶液物质组成
4. 土壤空气
5. 土壤生物
二、土壤的结构
三、土壤环境的基本性质
四、土壤的形成
（一）土壤的形成过程
土壤是由裸露在地表的岩石，在漫长的岁月中，经过复杂的风化过程和成土过程，经历了由岩石-母质-土壤的阶段形成的。
1. 土壤母质的形成
2. 成土过程
地表的岩石受到冷热的影响崩解而形成岩石碎屑，在水与大气的作用之下，它们进一步风化、分解、迁移和沉积。在海陆变迁中，先前沉积于海底的泥沙又变成了岩石，当其抬生地面以后，有接受风化和迁移作用而沉积海底。如此周而复始的过程即使地壳物质的地质大循环。 当地球出现生物以后，生物在地质大循环的基础上，得到岩石风化产物中的养分，构成生物有机体。生物死亡后，经过微生物的分解又重新释放出养分，再供下一代生物吸收利用。这种由风化释放出无机养分转变为生物有机质，再转变为无机养分的循环称为植物营养物质的
生物小循环。
（二）影响土壤形成的主要因素
影响土壤形成的主要因素有六个，它们分别是母质、气候、生物、地形、时间和人为因素。其作用分别概述如下：
母质 构成土壤矿物质的基本材料，提供植物必需的养料元素；
气候 影响土壤中的物理、化学、生物作用的方向与进程；
生物 成土中最重要的因素。只有在母质的基础上出现了生物之后，土壤才能形成； 地形 影响热量及水的重新分配；影响母质的分配；
时间 时间越长，土壤性质的变化越大；
人为因素 成土过程中最深刻的影响因素，通过改变某成土因素或各种因素之间的对比关系来控制成土过程和方向。
五、土壤的分类与分布规律
第二节 土壤污染和自净
一、土壤污染
（一）土壤污染的过程和概念
农业生态环境中，土壤是连接自然环境中无机界与有机界、生物与非生物界的重要枢纽。在正常情况下，物质和能量在环境和土壤之间不断进行交换、转化、迁移和积累，处于一定的动态平衡状态中，不会发生土壤环境的污染。但是，如果人类的各种活动产生的污染物质，通过各种途径输入土壤，其数量和速度超过了土壤的自净作用的速度，打破了土壤环境中的自然动态平衡，会导致土壤酸化、板结，土质变坏；或者阻碍或抑制了土壤微生物的区系组成与生命活动,土壤酶活性降低，引起土壤营养物质的转化和能量活动；并因污染物的迁移转化，会引起作物减产，农产品质量降低，通过食物链进一步影响鱼类和野生动物、畜禽的发展和人体健康。
目前土壤污染的定义各异，但归结其共同点，可以说，土壤污染就是人为因素有意或无意地将对人类本身和其他生命体有害的物质施加到土壤中，使其某种成分的含量超过土壤自净能力或者明显高于土壤环境基准或土壤环境标准，并引起土壤环境质量恶化的现象。
（二）土壤污染的特点
隐蔽性或潜伏性
不可逆性和持久性
危害的严重性
（三）土壤污染源
土壤污染源可分为天然污染源和人为污染源。天然污染源是指自然界自行向环境排放有害物质或造成有害影响的场所，典型的例子是活动的火山；人为污染源是指人类活动所形成的污染源，因为影响范围广、危害大，成为土壤污染研究主要关注的对象。按照污染途径，土壤污染的主要来源为来自工业和城市污水以及固体废弃物、农药和化肥、畜禽排泄物、生物残体和大气沉降物等。
二、土壤污染物类型
按照污染物的属性，土壤污染物可分为无机物类和有机物类两种类型。
有机物类 可分为天然有机污染物和人工合成有机污染物，主要指后者。包括人工合成的有机农药、酚类物质、氰化物、石油、多环芳烃、洗涤剂，以及有害微生物、病菌等。其中以持久性有机污染物因为其性质稳定、难以降解而倍受关注。
无机物类 主要有重金属和放射性核素物质（铯137、锶90），以及有害的氧化物、酸、碱、盐、氟等。其中以重金属和放射性物质污染极难彻底清除，对人体最具潜在危害性。重金属一般是指对生物有显著毒性的元素，如汞、镉、铅、铬、锌、铜、钴、镍、锡、钡、锑等，从毒性角度通常把砷、铍、锂、硒等也包括在内。目前最受关注的五种重金属元素是：汞、砷、镉、铅、铬。各种主要土壤污染物及来源见表5-2。
三、污染物在土壤中的迁移和转化规律
土壤中的物质永远处于运动状态，所谓物质迁移就是元素在土壤中的转移和再分配，这是导致物质的分散或集中的原因。迁移是一复杂的过程，在不同的生态条件和物理化学条件下，迁移的特点不同。影响迁移的各种因素主要分为：（1）与原子结构及其化合物的性质有关的内在因素，包括化学键类型、负电性、原子和离子的半径以及原子价。（2）元素迁移的外在因素，如气候条件、有机质、地形部位、水、氧及二氧化碳、介质的pH值和Eh值以及胶体的作用。土壤中所见到的各种迁移与积累现象，都是内外因素作用的结果，主要分为：溶解迁移、还原迁移、螯合迁移、悬粒迁移和生物迁移五种方式。以下分别就土壤中两种污染物的迁移与转化逐一讨论。
四、土壤的自净能力
土壤环境都有一定的缓冲作用和强大的自然净化作用。土壤的自净作用，是指在自然因素作用下，通过土壤自身的作用，使污染物在土壤环境中的数量、浓度或形态发生变化，活性、毒性降低的过程。按其机理不同，可分为物理净化作用、物理化学净化作用、化学净化作用和生物净化作用四个方面。前三者主要体现在土壤环境的机械阻留、吸附（物理、物理化学净化作用）、沉淀溶解（化学净化作用）等方面。目前在吸附、解吸、沉淀、溶解方面研究的较多。
吸附、解吸 对污染物的吸附机理是多种多样的，如离子的静电吸附或通过水极性分子形成桥连；非离子型农药可通过矿物表面金属螯合。
沉淀、溶解 沉淀和溶解是控制土壤环境系统溶液中污染物质浓度变化的基本过程。进入土壤环境的污染物常常由于和土壤固、液、气相的物质成分作用发生化学沉淀、络合、螯合，或因土壤的酸度变化、氧化还原条件变化以及其它离子浓度变化而发生的形态变化，导致溶液中污染物质浓度变化。
生物净化作用 土壤生物（土壤微生物、土壤动物）对污染物的吸收、降解、分解和转化过程与作物对污染物的生物性吸收、迁移和转化是土壤环境系统中两个最重要的物质与能量的迁移转化过程，也是土壤的最重要的净化功能。土壤的净化作用的强弱取决于生物净化作用，而生物净化作用的大小又决定于土壤生物和作物的生物学特性。
五、土壤污染的防治
第六章 物理环境
第一节 声学环境
一、噪声概述
（一）声音与噪声
（二）噪声的主要特性
1、噪声是一种感觉性污染，在空气中传播时不会在周围环境里遗留下有毒有害的化学污染物质。对噪声的判断与个人所处的环境和主观愿望有关。
2、噪声源的分布广泛而分散，但是由于传播过程中会发生能量的衰减，因此噪声污染的影响范围是有限的。
3、噪声产生的污染没有后效作用。一旦噪声源停止发声，噪声便会消失，转化为空气分子无规则运动的热能。
二、噪声来源
噪声主要来源于交通运输、工业生产、日常生活和建筑施工。
三、噪声危害
四、噪声控制
第二节 电磁辐射
一、电磁辐射的来源
（一）天然源
天然的电磁污染最常见的是雷电，除了可能对电气设备、飞机、建筑物等直接造成危害外，而且会在广大地区从几千赫到几百兆赫以上的极宽频率范围内产生严重电磁干扰。火山喷发、地震和太阳黑子活动引起的磁暴等都会产生电磁干扰。天然的电磁污染对短波通信的干扰特别严重。
（二）人为源
人为的电磁污染主要有：
二、电磁辐射的危害
（一）电磁辐射对人体的危害
（二）电磁辐射对机械设备的危害
（三）电磁辐射对安全的危害
三、电磁污染的控制
第三节 放射性污染
某些物质的原子核发生衰变，放出我们肉眼看不见也感觉不到，只能用专门的仪器才能探测到的射线。物质的这种性质叫放射性。天然放射性物质在自然界中分布很广，它存在于宇宙射线、矿石、土壤、天然水、大气及动植物的所有组织中。表示自然界本来就存在的高能辐射和放射性物质的量是“天然放射性本底”，它是判断人工辐射源（有时也包括天然辐射源）是否造成环境污染的重要基准。近几十年来，由于核武器的频繁试验，核能工业的不断发展、供医疗诊断用的电离辐射源的增加等等，放射性已成为国际社会关注的污染问题。
第四节 光污染
一、光污染及其来源
光是人类不可缺少的，但是，过强、过滥、变化无常的光，也会对人体造成干扰和伤害。光污染是指光辐射过量而对生活、生产环境以及人体健康产生的不良影响。它主要来源于人类生存环境中日光、灯光以及各种反射、折射光源造成的各种过量和不协调的光辐射。一般光污染可分成三类，即白亮污染、人工白昼污染和彩光污染。
第七章 生物环境
地球上所有的生物构成整个地球生命支持系统，提供人类生存和发展
生物多样性是一个内涵十分广泛的重要概念，包括多个层次或水平，目前探讨比较多的主要有遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性四个层次。
生物多样性有许多指标来定量地表征，最简单的是物种丰度（species richness），是指群落中发现物种的数目，用于物种水平的多样性。Whittaker（1972）根据这些多样性指数的运用目的和范畴将它们分为三类：多样性指数、多样性指数和多样性指数。多样性指数用
以测度群落内的物种多样性，与物种丰度概念接近；多样性指数用以测度群落的物种多样性沿着环境梯度变化的速率；多样性指数则是一定区域内总的物种多样性的度量。
（二）生物多样性的分布
二、人类活动对生物多样性的影响
（一）生物多样性的威胁
（二）生境破坏或破碎
（四）外来物种引入
（五）环境污染
（六）农业和林业的品种单一化
三、生物多样性的可持续利用与保护
第三节 生物安全
一、生物技术应用现状
二、生物技术对环境改善作用
（一）应用于环境污染的生物技术
生物技术正在不断应用于环境，与工程技术相结合，形成了环境生物技术。环境生物技术，广义上讲利用生物体，生物的代谢反应过程和生物合成产物对环境进行监测、评估、以及整治和修复有关的单一或综合性的现代化手段。
1、污染治理
生物技术作为一项有效的环境污染治理措施，其在水体污染的治理、污染土壤的修复、固体废弃物处置以及气态污染物的净化处理方面都得到了广泛的应用。在污染的处理过程中，传统的物理或化学处理方法常伴随二次污染，且运行费用高、处理问题单一。而微生物对各类污染物均有较强、较快的适应性、并可将其作为代谢底物降解和转化。因此，生物处理具有效果好、运行费用低、无二次污染等优势。
污染的生物治理主要利用微生物降解包括一些生物蓄积机制，
2.生物监测（biological monitoring）
利用生物个体、种群或群落对环境污染或变化所产生的反应阐明环境污染状况，从生物学角度为环境质量的监测和评价提供依据。指示生物（indicator organism）对环境中的某些物质（包括污染物）能产生各种反应或信息而被用来监测和评价环境质量的现状和变化的生物。 大气污染监测（1）利用指示植物监测大气污染，根据各种植物在大气污染作出定性和定量的判断（2）测定植物体内污染物的含量，估测大气污染状况。（3）观察植物的生理生化反应，如酶系统的变化、发芽率的降低等，对大气污染的长期效应作出判断。（4）测定树木的生长量和年轮等，估测大气污染的现状和历史。（5）利用某些敏感植物（如地衣、苔藓等）制成大气污染植物监测器，进行定点观测。
水体污染监测（1）指示生物监测，利用指示生物在水体中的出现或消失,数量的多少来监测水质。如利用污水生物系统可以对某个河段受污染程度和自净程度作出初步判断。（2）水生生物群落结构的变化监测，利用水生生物群落结构的变化来监测水质,生物指数和生物多样性指数便属于这种方法。（3）水生生物受到污染物毒害所产生的生理机能变化,测试水质污染状况。
（二）环境友好的生物技术
1、减少农用化学品用量
2、绿色生产
3、解决能源危机和能源使用产生的污染
4、消除潜在污染源的技术，
5、废弃物的资源化
6、生物多样性保护
减少对野生生物资源需求
三、生物技术对环境潜在危害
1.对生态环境和生物多样性的威胁和影响
2.对人体健康的威胁和影响：
3.总结
对待转基因生物的观点，宗教界从伦理上对转基因产品提出反对。转基因产品是否危害人类健康或破坏生态平衡，仍是科学界争论的焦点。除了上面所述的对转基因生物的反对观点，也有许多科学家持相反观点。
四、生物安全
生物安全的概念有狭义和广义之分。狭义生物安全是指对由现代生物技术从研究、开发、生产到实际应用整个过程中，可能产生的负面影响，进行科学评估，并采取有效的预防和控制措施，目的是保护生物多样性、生态环境和人体健康。广义生物安全不止针对现代生物技术的开发和应用，包括影响人体健康、生物多样性和环境安全的诸多领域的问题，涉及到预防医学、环境保护、植物保护、野生动物保护、生态、农药、林业等。目前，转基因生物和外来物种入侵的问题成为生物安全的焦点问题。
1.转基因生物安全控制与粮食和农业，包括林业和水产有关的所有生物和环境风险”，即涉及粮食安全以及动植物生命与卫生的领域。该风险包罗所有范围，从转基因作物、外来品种和传入的动植物害虫，到生物多样性侵蚀、跨界牲畜疾病的扩散、战争有毒武器以及“疯牛”病。
（1）生物安全的现状
（2）转基因生物安全全过程管理
第三节 污染对生物的影响
一、污染物在环境中的循环与迁移
污染物在环境中的迁移主要有三种形式：（1）机械迁移，通过大气、水的扩散和搬运作用，以及重力作用迁移;(2)物理－化学迁移，对于无机物主要通过溶解－沉淀、氧化－还原、水解、络合等物化反应，有机物还有光化学分解、生化分解所实现的迁移；这种迁移结果决定了污染物在环境中的存在方式、富积状况和潜在危害程度。（3）生物迁移，污染物通过生物吸收、代谢、生长、死亡实现的迁移。
污染物在生态系统中，有的进行物质循环，例如某些重金属，类金属等；有些合成物进入生态系统后经过生化、物理作用后逐步分解而失去毒性、污染性，其中有些被生物利用，有的是在生态循环中被逐步降解。一些有机化合物，如二恶英、多氯联苯等，长期残留于环境，并能够在大气环境中长距离迁移并能沉积到地球，具有生物蓄积性、半挥发性和高毒性，被
称为持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants，简称POPs）。污染物在生态系统中迁移与循环，其转运途径如图7－1。污染物在环境中如何迁移直接影响环境质量。有些情况可以降低其污染，如需氧有机物和氰等污染物在迁移过程中被水流稀释扩散和被微生物分解、转化，最终消失。有些情况下加重其污染，比如重金属和稳定的有机有毒物质在迁移过程中，或富集于底泥，成为具有长期潜在危害的污染源，或通过食物链富集于动植物体内，对人类产生慢性积累性危害。
二、污染物在生物体内的归宿
污染物通过各种途径和方式与生物机体接触后，可能以某种方式被机体吸收，然后它们经循环系统或输导组织输送到机体的器官、组织及细胞，并发生导致化学结构和性质改变的生物转化，其转化产物或未经代谢的污染物可以通过一定的途径被排出体外。污染物在生物机体内的行为，包括各种形式的生物转运和生物转化，总称为污染物在生物体内的归宿。
(一)污染物在动物体内的归宿
生物浓缩（Bioconcentration）是指生物机体或处于同一营养级上的许多生物种群，从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物，使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象，又称生物学浓缩。
生物积累（Bioaccumulation）是指生物在其生长发育过程中直接从环境介质和消耗的食物中，通过吸收、吸附、吞食等各种过程，蓄积某些元素或难分解的化合物，一直随着生长发育，浓缩系数不断增大的现象，称为生物积累或生物蓄积。
生物放大（Biomagnification）在生态系统高营养级生物以低营养级生物为食物，某种元素或难分解化合物在生物机体中的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象，称为生物放大。生物放大是的食物链上高营养级生物机体中的这种物质浓度显著地超过环境浓度。鱼体中的二恶英浓度可以达到环境浓度10万倍。
生物浓缩的程度用浓缩系数或富集因子（Bioconcentration Factor，BCF）来表示，即生物机体内某种物质的浓度和环境中该物质浓度的比值，对生物浓缩、生物积累、和生物放大的定量描述都习惯用此值。不同生物富积系数差别很大，小则几倍，大的可达到几万倍。生物对毒物富积不是无止境的，当达到一定阈值时，体内蓄积的毒物被释放，毒物排放体外的速度和吸收进入体内的速度达到动态平衡。
(二) 污染物在植物体内的归宿
三、污染物对生物的影响
污染物进入生物体内后，经过生物体内的代谢，一些污染物被代谢成无毒的物质排出体外，另一些污染物或一些污染物的代谢产物产生对生物的不利影响。污染物对生物产生损害总和称为毒性效应或毒性作用（toxic effect）。污染物对生物的影响从生物大分子开始，逐步在细胞→组织→器官→个体反映出来。污染物对机体的损害分为两阶段，第一阶段，毒物与机体的靶分子作用，造成靶分子结构和功能损害；第二阶段，由靶分子结构和功能改变，引起一系列生理生化变化，继而表现出各种组织器官效应。
3.污染物在个体水平上的影响
污染物对动物个体水平的影响主要有死亡、行为改变、繁殖下降、生长和发育抑制、疾病敏感性增加和代谢率变化，对植物影响主要表现为生长减慢、发育受阻、失绿黄化、早衰等。 在一定剂量或浓度作用下，污染物引起动物死亡，这样的剂量或浓度被称为致死剂量或致死浓度。通常用半致死浓度（LC50, median lethal concentration）或半致死剂量（LD50, median lethal dose）来评价污染物的急性毒性大小，分别是指一定时间试验生物死亡50％的毒物浓度或剂量。许多因素都能影响污染物对生物的致死效应，包括污染物的种类及其物理化学性
质、生物种类、生物不同发育阶段、污染物作用时间、水质条件。
污染物可造成对生物繁殖影响，具体表现为产卵数、孵化率和幼体成活率下降以及繁殖行为变化等。生物繁殖损害最终导致中群数量下降，甚至导致物种灭绝。近年研究发现，环境中的一些天然物质和人工合成物具有动物和人体激素的活性，能干扰和破坏野生动物和人内分泌功能，导致生物繁殖障碍，甚至诱发重大疾病，如肿瘤,这些物质被称为环境内分泌干扰物（Environmental Endocrine Disrupters）。
剂量－反应关系（dose-response relationship）：在一定剂量（一般用机体的吸收量来表示，单位常用每公斤体重的毫克数表示）污染物作用下，生物体种发生一系列诸如酶活性的增减、细胞数量的多寡、免疫功能、酶活性的变化、以及各种中毒症状和死亡等方面的变化的个体在群体中所占比例，用百分比表示。大多数剂量－反应关系曲线呈s型，剂量开始增加时，反应变化不明显，随着剂量继续增加，反应趋于明显，到一定程度后，反应变化又不明显。 急性毒性、慢性毒性和蓄积性毒性：急性毒性指污染物大剂量一次或24小时内多次接触于机体所引起的毒性作用。而当低剂量污染物在生物体生命期内长时间反复多次作用于生物体所引起的毒性伤害作用则为慢性毒性。蓄积性毒性指低于中毒剂量的污染物反复地与生物接触一定时间后致使其出现的中毒作用，污染物进入生物体的速率高于其消解的速率，使体内污染物的量不断积累，达到了对生物体产生毒性作用的临界效应浓度。
三致作用：致癌（carcinogenic）、致畸（teratogenic）、致突变作用。致癌作用是指污染物及其代谢产物诱发机体组织癌变形成肿瘤的过程；致畸污染物通过妊娠母体引起胚胎畸形的过程。致突变作用是指污染物对生物体遗传过程的干扰。
4.污染物对生物的联合作用
在环境中，往往又多种化学污染物同时存在，生物暴露于复杂、混合的污染物中，此时产生的生物学效应与单一污染物分别作用完全不同，把两种或两种以上污染物共同作用所产生的生物学效应称为联合作用。根据生物学效应差异，又分为协同作用、相加作用、独立作用和拮抗作用。
协同作用（Synergistic Effect）指两种以上污染物同时和先后与机体接触，对机体的生物学作用强度远远超过它们分别单独与机体接触所产生的生物学作用总和。也就是说某一化学物质能促进机体对其它化学物质的吸收加强、降解受阻、排泄延缓、蓄积增多和产生高毒的代谢产物等。
相加作用（Additive Effect）指多种污染物混合产生的生物学作用强度等于其中各化学污染分别产生的作用强度的总和。当化学物质化学结构相近，性质相似，靶器官相同或毒性作用机理相同时，其生物学效应往往呈相加作用。
独立作用（Independent Effect）指多种污染物各自对机体产生毒性作用的机理不同，互不影响。由于各种化学物质对机体的侵入途径、方式、作用的部位各不相同，因而所产生的生物学效应互不干扰。其产生的总效应低于相加作用，高于活性最强者。
拮抗作用（Antagonistic Effect）指多种污染物同时或先后输入机体，其中一种污染物可以干扰另一种污染物原有生物学作用，使得混合物的毒性作用低于单独作用的毒性。
5、污染物在种群水平的影响
密度、性别比例、年龄结构 优势种、耐污种、敏感种、群落结构、物种多样性 种群增长、种间关系（捕食、竞争、寄生、食草）、种群进化
6、污染物在生态系统水平的影响
半数致死浓度
median lethal concentration
在动物急性毒性试验中，使受试动物半数死亡的毒物浓度，用 LC50表示。使受试动物半数死亡的毒物剂量，则称为半数致死量，用LD50表示。
第八章 人居环境
第一节 人居环境的发展和类型
一、人居环境的发展历程
（一）人居环境的形成
（三）城市化
第二章中曾介绍过，城市化（或称城镇化）是世界发展的一种重要的社会现象。简单说来，当代世界城市化有以下四个特点：
城市化进程大大加速
大城市化趋势明显、大都市带出现
郊区城市化、逆城市化和再城市化
发展中国家的城市化仍以乡村向城市移民为主
二、理想人居环境的探索
三、人居环境的类型和差别
第二节 城市人居环境
一、自然环境
一般而言，地貌、地质、气候、山水与城市环境舒适度密切相关。
（一）地貌
二、人工环境
（一）城市居住
（三）城市交通
第九章 景观环境
第一节 景观环境的概念及分类
景观是一个由不同土地单元镶嵌组成，具有明显视觉特征的地理实体，它处于生态系统之上，大地理区域之下的中间尺度，兼具经济价值、生态价值和美学价值。通常将之简单地划分为自然景观和人文景观两类。
所谓景观环境，是指由各类自然景观资源和人文景观资源所组成的，具有观赏价值、人文价值和生态价值的空间关系。我们对景观环境的研究更侧重于其观赏价值和人文价值，简单的说，在这里我们更关注景观的美学价值。
第二节 自然景观
一、 自然景观的构成与分类
通常可以将自然景观分为四类：
地质地貌景观 如峻岭、瀑布、山涧、断崖、怪石、奇峰、山峦、岩洞、幽谷等； 植物生态景观 如森林、园林、草场、奇树、异草、特种植物等；
动物生态景观 如鸟类、兽类、昆虫等；
瞬时气象景观 如晚霞、云海、春雨、冬雪、海市蜃楼等。
二、自然景观的欣赏
第三节 人文景观和城市景观
一、人文景观
狭义的人文景观主要指的是富有艺术感的建筑景观，广义的人文景观涵盖面要广泛得多，包括一切人工所创造的具有社会历史文化内涵的景观。说到底，人文景观就是人工化的景观，它包括两层含义：第一，人们在长期的物质生产中创造出的景观，人们创造这些景观时并不一定就其审美价值作出过特别的考虑，但其本身具有的美学元素或蕴涵的丰富文化内涵使其成为人们审美的对象，如历史古迹、林场、水库等；第二，人类按照审美理想和文化观念精心构思设计的艺术化的景观，它带有突出的艺术感染效应，如建筑、雕塑、假山等等。
二、城市景观
城市景观是指城市建成区和城市外围环境的各种地物和地貌给人带来的综合视觉感受。城市景观直接反映一个城市的面貌，及城市经济发展水平和环境保护意识。
（一）城市景观的构成
城市景观是自然景观和人文景观的综合体，在这里我们主要介绍人文景观，主要包括以下四个方面：
绿地景观
建筑景观
雕塑景观
交通景观
广场景观
（二）城市景观的欣赏
第十章 可持续发展
第一节 可持续发展的由来
一、早期的反思——《寂静的春天》
三、全球的觉醒——联合国人类环境会议
四、可持续发展的提出——《我们共同的未来》
五、重要的里程碑——联合国环境与发展大会
1992年6月，联合国环境与发展大会（UNECD）在巴西里约热内卢召开，共有183个国家的代表团和70个国际组织的代表出席了会议，102位国家元首或政府首脑到会讲话。此次会议上，可持续发展得到了世界最广泛和最高级别的政治承诺。会议通过了《里约环境与发展宣言》和《21世纪议程》两个纲领性文件。前者提出了实现可持续发展的27条基本原则，旨在保护地球永恒的活力和整体性，建立一种全新的、公平的“关于国家和公众行为的基本准则”，它是开展全球环境与发展领域合作的框架性文件；后者旨在建立21世纪世界各国在人类活动对环境产生影响的各个方面的行动规则，为保障人类共同的未来提供一个全球性措施的战略框架，它是世界范围内可持续发展在各个方面的行动计划。此外，各国政府代表还签署了联合国《气候变化框架公约》等国际文件及有关国际公约。大会为人类走可持续发展之路作了总动员，使人类迈出了跨向新文明时代的关键性一步，为人类的可持续发展矗立了
一座重要的里程碑。
第二节 可持续发展的基本理念
可持续发展作为内涵极为丰富的一个全新的发展观念和模式，不同的研究者有不同的理解和认识，其具体的理论和内涵仍处在不断发展的过程当中，但其核心则是正确处理人与人、人与自然之间的关系，以实现人类社会的永续发展。
一、可持续发展的概念
目前，在国际上认同度较高的“可持续发展”的概念为——“既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展”（WECD，《我们共同的未来》）。其中“持续”意即“维持下去”或“保持继续提高”，对资源与环境而言，则应该理解为使自然资源能够永远为人类所利用，不至于因其过度消耗而影响后代人的生产与生活。“发展”则是一个很广泛的概念，它不仅表现为经济的增长、国民生产总值的提高、人民生活水平的改善，还体现在文学、艺术、科学、技术的昌盛、道德水平的提高、社会秩序的和谐、国民素质的改进等诸多方面，发展既要有量的增长，还应有质的提高。
可持续发展的概念鲜明地表达了两个观点：一是人类要发展，尤其是发展中国家要发展；二是发展要有限度，不能危及后代人的发展能力。这既是对传统发展模式的反思和否定，也是对可持续发展模式的理性设计。
二、可持续发展的内涵
（一）可持续发展的基本思想
1、不否定经济增长，尤其是穷国的经济增长，但需要重新审视如何推动和实现经济增长。
2、要求以自然资源为基础，同环境承载力相协调。
3、以提高生活质量为目标，同社会进步相适应。
4、承认并要求在产品和服务的价格中体现出自然资源的价值。这种价值不仅体现在环境对经济系统的支撑和服务价值上，也体现在环境对生命支持系统的不可或缺的存在价值上。
5、以适宜的政策和法律体系为条件，强调“综合决策”和“公众参与”。
（二）可持续发展的基本原则
其基本原则都主要包括：
持续性原则
公平性原则
共同性原则
三、可持续发展的实施途径
第三节 可持续发展的理论探讨与实践