2第一章环境科学的产生

困境
污染发展 •污染发展快于污 染控制技术的发展 •资源消耗快于技 术的进步
污染控制 技术发展
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困境
污染扩大化、全球化是总趋势。 20世纪50年代以来，全球生产规模急 剧扩大，从自然界获取的资源超过了 自然界的再生能力，同时排入环境的 废弃物超过了环境容量，出现了全球 性的资源耗竭和严重的环境污染与破 坏问题。该趋势尚未出现好转。
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困境
•当代发展思路乃至价值观遇到了空 前挑战 •发展模式似乎走入了困境
持续发展
资源供应
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小结 污染
•先有污染，后有治治理理
•线性发展，污染发展总体上快于治理
速度
再污染
再治理
还污染
环境污染是科技时代的产物。
环境科学是为解决污染问题而产生的学科。
小
结
环境科学是以减小和消除科技带来的负面 影响为目的。当科技的主要目标受到削弱
世界环境问题简单回顾
• 在人类发展的漫长历史中，环境曾经极其宽容地对待人类。 • 第二次世界大战以后，发达国家工业迅速发展带来的环境问题引
人瞩目，20世纪50年代发生的“八大公害”事件令人震惊。 • 发展中国家因人口迅速增长与经济发展缓慢同样带来严重环境问
题。 • 环境问题自古有之，环境问题是和人类的诞生与发展相伴随的，
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环境科学定义
• 定义 :研究人类生存的环境质量及其保护与改善的科学。 环境科学研究的环境，是以人类为主体的外部世界，
即人类赖以生存和发展的物质条件的综合体，包括自然环 境和社会环境。
自然环境是直接或间接影响到人类的，一切自然形成 的物质及其能量的总体。现在的地球表层大部分受过人类 的干预，原生的自然环境已经不多了。
同期，水冲厕所在欧洲、 21世纪，源头分离。 美国迅速普及。
治理技术落后于污染进程，直 至21世纪开始思考主动引导！
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问题与解决办法之间的赛跑
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马桶革命
问题与解决办法之间的赛跑
《京都议定书》
每个国家都同意去实现国家 减排目标。通过所有国家的 共同努力，预计到2008 2012年温室气体总排放量将 从1990年的水平消减至少 5%。
• 在微观上，研究环境中的物质，尤其是人类排放的污染物 在有机体内迁移、转化和积累的过程与运动规律，探索其 对生命的影响及其作用机理。
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第一章 环境科学的产生
主要内容 ¾ 问题的产生 ¾ 问题与解决办法之间的赛跑 ¾ 困境 ¾ 小结
问题的产生.1
能源
资源
生产
废弃物
消费
石器时代
环境
只不过问题的规模与性质随人类发展的各阶段有所不同。 • 人类面临的问题是一个有限的、敏感的系统与一种无限的、在一
定时期内呈指数增长需求的矛盾。 世界人口的增长早已达到“起飞”阶段； 全世界资源、能源等的供求关系日趋紧张； 环境污染成为全球性的大问题； 世界一分为二：发达国家、发展中国家 人口、资源、环境、发展（PRED）
全球问题——全球变暖
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温室气体
• 大气中由自然或人为产生的能够吸收长波辐射（红外线） 的气体。如水汽(H2O)、二氧化碳(CO2)、氧化亚氮(N2O)、 甲烷(CH4)、臭氧(O3)和氯氟烃(CFC)是地球大气中的主要 温室气体。温室气体在大气中含量不足1%。
• 二氧化碳(CO2)被认为是效果最显著的温室气体，并且近 几十年来人类的工业化活动加剧了二氧化碳的排放量，导 致了温室气体在大气中的过量聚集，加剧了温室效应。
钢铁工业：酸碱、炼焦废 水。
中和、沉淀；
化学工业：染料、酸碱、 生物化学
含油、重金属、农药、 制药废水，……
气浮
肉类加工工业：屠宰污水。 离子交换
……
膜法
……
治理技术落后于污染进程
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上海宝山钢铁厂
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农业污染问题
……
农药的污染 化肥的污染 畜禽养殖污染 农业生产废弃物
土壤污染
治理程度落后于污染进程
应而生成的H2SO4、HNO3和HC1，并随雨、雪等降落地 面，形成污染。
• 酸雨的主要成份是H2SO4和HNO3 。 • 酸雨中H2SO4 与 HNO3之比与燃料的结构和燃烧温度
有很大关系。
• 发达国家： H2SO4 ∶ HNO3 ＝ 3∶2 或 2∶1 • 发展中国家： H2SO4 ∶ HNO3 ＝ 10∶1
时，环境科学的作用就被抑制。
环境科学是科学系统中的一个子系统。作 为一个子系统，不可能根本上改变系统性 质。即环境科学不可能从根本上消除科学 带来的污染问题。
解决问题的方法永远滞后于问题的产生。 科学发展不停，环境科学进步不止。
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生活污染问题
地表水污染 汽车尾气 室内空气污染 噪声 电磁污染 光污染 ……
治理技术及程度远远落后于高速城市化进程所带来的污染
问题与解决办法之间的赛跑
城市污水
城市污水处理技术
1596年，水冲厕所。 1860年法国，化粪池。
1842年, 下水道。
1885-1891年人工滤池。
19世纪后期水冲厕所与 1916年-1924年，活性 下水道在伦敦普及。 污泥处理系统。
废弃物
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问题的产生.2
能源
资源
生产
青铜时代
消费
废弃物
环境
废弃物
污染历史回顾
问题的产生.3
能源
资源
铁器时代
生产
废弃物
消费
环境
废弃物
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问题的产生.3
能源
资源
生产
消费
废弃物
环境
废弃物
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问题的演变过程科技时代
能源
资源
科技时代
生产
废弃物
消费
环境
废弃物
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环境科学所研究的社会环境是人类在自然环境的基础 上，通过长期有意识的社会劳动所创造的人工环境。它是 人类物质文明和精神文明发展的标志，并随着人类社会的 发展不断丰富和演变。
环境科பைடு நூலகம்的内容
• 在宏观上，研究人类与环境之间的相互作用、相互促进、 相互制约的对立统一关系，揭示社会经济发展和环境保护 协调发展的基本规律；
SO2 、烟尘 多氯联苯
1955年 日本 1968年 日本
• 富山事件（骨痛病）Cd
1931—1957年 日本
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人类活动对大气圈的影响
• ⒈ 世界气候的异常现象及其变化趋势 • ⒉ 温室效应 • ⒊ 阳伞效应 • ⒋ 南极臭氧洞 • ⒌ 酸雨 • ⒍ 光化学烟雾
阳伞效应
• 人类的生产与生活活动，导致大气中的烟尘越来 越多。悬浮在大气中的烟尘，一方面将部分太阳 辐射反射回宇宙空间，削弱了到达地面的太阳辐 射能，使地面接受的太阳能减少；另一方面吸湿 性的微尘又作为凝结核，促使周围水汽在它上面 凝结，导致低云、雾增多。这种现象类似于遮阳 伞，因而称“阳伞效应”。
专业基础知识
污染 环境中出现的因其化学成分或数量而阻碍自净过程并产生 有害于环境和健康的物质。 • Pollution is the introduction of contaminants into an environment that causes instability, disorder, harm or discomfort to the physical systems or living organisms they are in. Pollution can take the form of chemical substances, or energy, such as noise, heat, or light energy.
世界“八大公害”事件
• 马斯河谷烟雾事件 SO2、烟尘 1930年 比利时 • 洛杉矶光化学烟雾事件 NOx、HC 1943年 美国
• 多诺拉烟雾件 • 伦敦烟雾事件 • 水俣病事件
SO2 、烟尘 SO2 、烟尘 甲基汞
1948年 美国 1952年 英国 1953年 日本
• 四日市烟雾事件 • 米糠油事件
• 阳伞效应的产生使地面接受太阳辐射能减少且阴、 雾天气增多，影响城市交通等。
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空气污染问题
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全球问题——酸雨
酸雨
• 定义：pH值小于5.6的酸性沉降称为酸雨
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酸雨的形成机制
•
酸雨的形成是一个复杂问题。一般认为：酸雨是SO2、
NOx和氯化物等大气污染物，在一定的条件下通过化学反
酸雨的危害
• ⒈ 对水生生态系统产生影响 • ⒉ 对陆生生态系统产生影响 • ⒊ 对建筑和古迹产生影响 • ⒋ 对人体产生影响
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中国酸雨和SO2控制区
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水环境问题
全球问题——湖泊富营养化 10
固体废弃物问题
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城市垃圾
固体废弃物问题
工业污染问题
工业水污染的发展
工业废水处理技术的发展
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专业基础知识
环境 影响生物机体生命、发展与生存的所有外部条件的总体。 • The environment is everything around us, for example, air, water, animals, plants, buildings and so on. They all affect us in many ways and are closely related to our lives. People can't live without the environment. • Everybody needs to breathe air, drink water and eat food every day. We burn coal to keep warm, and we use wood to make paper. As a result, we become part of the environment.