环境工程概论第2章环境伦及生态学基础

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需氧量为：0.010g/L(192/162)=0.012g/L
❖ 在正常大气压下, 20C,1atm, DO=0.00917g/L,水中有机物过多,势 必造成水中溶解氧缺乏,使水体变臭.
需氧指标溶解氧(DO,dissolved oxygen)，生化需氧量(BOD, biochemical oxygen demand)，化学需氧量(COD, chemical oxygen demand)，总有机碳(TOC, total organic carbon)，总需氧 量(TOD, total oxygen demand )，理论需氧量(ThOD, theoretical
成人体组织严重缺氧.
生活水： <0.05ppm
地面水： <0.2ppm
2021/4/20 工业污水： <0.5ppm
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（4）酸、碱、盐等无机污染物 ❖ 1)来源：各类化工污水 ❖ 改变pH,破坏自然缓冲作用,影响微生物 ❖ 2)危害 水质恶化,土壤酸化,影响动植物生长 ❖ 增加水的硬度,影响淡水生物及饮用
中国目前有16个省(区、市)人均水资源量(不 包括过境水)低于严重缺水线，有6个省、区(宁 夏、河北、山东、河南、山西、江苏)人均水资 源量低于500m3。在世界上近百个缺水国家中， 中国是公认的贫水国，人均淡水拥有量不足 2200m3，排在世界人均数量的第100位以后， 已被联合国粮农组织列入世界12个最贫水国家 的黑名单。
来源
工业：电镀;煤气厂 例如镀锌液中含NaCN 120~180g/L
高炉：C~NH3、CH4~NH3
水体中的净化作用
挥发可达90%：CN- +CO2 +H2OHCN+ HCO3氧化分解可净化10%：2CN-+O2 2CNO-

（b）淡水生态系统：包括湖泊、河流、水库等； （c）海洋生态系统：包括海岸、河口、浅海、
大洋、海底等。
一个简化了的陆地生态系统
一个简化了的池塘生态系统
5 生态系统的结构
构成生态系统的各组成部分，各种生 物的种类、数量和空间配置，在一定时期内均 处于相对稳定的状态，使生态系统能够各自保 持一个相对稳定的结构。主要有形态结构和营 养结构。
大气库
闪电
大气库
HN3,NO,NO2,
化学反应
降 脱氮N2O ， 火水
工业固氮
山
（汽车,化肥,电厂）
N2 大气
生物固氮
作
动植物
用 土壤
活体 共生或 自由生活
蓝藻
其它 动植物
中无 机氮
的固氮 微生物
陆浅地层陆死地有机物
库 死有机体
丢失于深 溶解死
陆地
河流带走
层沉积中 有机物 海洋
第三节 生态平衡
1、生态平衡的含义
6 营养结构---食物链及营养级trophic level
（a）食物链food chain和食物网
所谓食物链，就是一种生物以另一种 生物为食，彼此形成一个以食物连接起来的链 锁关系。
在一个生态系统中，食物关系往往很复 杂，各种食物链互相交错，形成食物网。能量 的流动、物质的迁移和转化都是通过食物链和 食物网进行的。
3 生态系统的组成和作用
六大组成成分
无机物
有机化合物 非生物成分
气候因素
生产者
(producer)
消费者
(consumer) 生物成分
分解者
(生物群落)
(还原者)
(decomposer)
三大功能群

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3)生物圈是地球上最大的生态系统
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3．生态系统的功能 1）能量流动 五大特征：
一切能量来源于太阳能； 太阳光合作用储存能量； 能量通过食物链进行传递： 能量单向流动； 能量流动过程中逐级递减（十分之一定律）。
能量在流动过程中遵循热力学第一定律和热力 学第二定律.
在一定条件下,生态系统中能量流动和物质循环表现为稳定 的状态.
二、特点
动：动态平衡 定：相对稳定（能量、物质、生物种类和数量） 变：外界条件发生变化,可破坏现存的生态平衡.
小：不超过循环规律 大：平衡破坏
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三、生态平衡破坏的原因
自然原因(第一环境问题,天灾)自然异常变化
原因
如火山、地震、海啸、台风、水旱、流行病
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2)环境中污染物随食物链富集,危害人类. 与人类有关的两条食物链
陆地： 土壤 农作物 畜禽 人
水体中：水体 浮游植物 浮游动物 鱼类 鸟类 人
美国密执安湖中PCB(polychlorinated biphenyl)
海水
鱼类
鸟类
人
ppm： 0.01~0.000001 0.01~10
对于生态系统的多样性、复杂性和稳定性的关系的 研究，规模最大的是目前由美国哥伦比亚大学管理的人 工模拟生态系统复杂性试验装置Biosphere 2 (生物圈二号)， 其命名的内在含义指地球是生物圈一号。
该装置设立的初衷是在一个密封的环境里引入3800 多种生物，模拟构成地球上的多种有代表性的生态系统， 希望藉此实现内部生态的自主循环。但是试验开始后不 久，装置内的大气氧含量就急剧下降，以至于不得不多 次与外界交换空气，一年以后，所引入的物种死亡了1/4， 原定实验目标根本无法实现。

– 环境伦理观 – 可持续发展伦理观
• 第二节环境生态学
– 一、 环境生态学 – 二、生态系统理论 – 三、生态平衡 – 四、恢复生态学
兴趣是最好的老师
– 1、什么是环境伦理学？如何理解中国古人对于环境的 观念？
– 2、可持续发展观的基本含义是什么？与传统发展模式 的基本区别在哪里？
– 3、中国环境管理的三大政策？八项制度？ – 4、什么是环境生态学？生态系统的基本组成部分？生
– 环境影响评价制度 – 该制度的依据是《环境影响评价法》。 – 本法所称环境影响评价，是指对规划和建设项
目实施后可能造成的环境影响进行分析、预测 和评估，并提出预防或者减轻不良环境影响的 对策和措施，并进行跟踪监测的方法和制度。
第一节 环境伦理 可持续发展
– “三同时”制度 – 是中国特有的环境管理政策，是指建设项目需
态系统的功能？ – 5、物质循环的类型？生态平衡的含义？导致生态失衡
的原因？生态平衡调节的关键？ – 6、生态恢复的概念？生态恢复的途径？生态恢复的标
准？
第一节 环境伦理 不同伦理观
• 一、环境伦理学？
– 伦理学：是哲学的一个分支，研究道德的科学， 是研究人与人之间的关系，以建立合理的人际 道德规范为目标，用道德评价要求或禁止一些 行为的关系、法规、原则、章程等.
第一节 环境伦理 可持续发展
• 4、可持续发展观
– （1）可持续发展的定义 – 《我们共同的未来》给可持续性发展下的定义是：
“既满足当代人的需求，又不危及后代人满足其发展 的需求”。以上论述，包含ห้องสมุดไป่ตู้两个重要的概念，一是 人类要满足发展的需求，二是不能损害自然界支持当 代人和后代人的生存能力。 – （2）可持续发展的目标 – 1992 ·联合国环境与发展大会——确立了走“可持续 发展”的道路，即在经济和社会的发展过程中同时合 理利用资源、防治环境污染，实现经济、社会和环境 的协调发展。

在一个生态系统中，食物关系往往很复 杂，各种食物链互相交错，形成食物网。
食物链越复杂，生态系统越稳定
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按照生物间的相互关系，一般可把食物链分 为：
（1）捕食性食物链：即由一些以其他动物为 食的动物构成的食物链。
（2）碎食性食物链：是由一些食碎屑生物构 成的。
（3）寄生性食物链：是由一些寄生性生物构 成的。
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生产者 （绿色植物）
环境 （土壤、空气、水）
消费者 （动物）
还原（分解）者 （细菌、真菌）
生态系统营养结构模式图
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（5）食物链及营养级
（a）食物链和食物网 所谓食物链，就是一种生物以另一种
生物为食，彼此形成一个以食物连接起来 的链锁关系。 n例如：浮游植物—浮游动物—小鱼—大鱼
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（4）生态系统的结构
构成生态系统的各组成部分，各种生物的种类、数量和空间配置， 在一定时期内均处于相对稳定的状态，使生态系统能够各自保持一个 相对稳定的结构。主要有形态结构和营养结构。
（a）形态结构（即为群落结构）：生物的种类、种群数量、种的 空间配置（水平分布、垂直分布）、种的时间变化（发育、季相）。
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群落结构包括垂直结构和水平结构、时间结构和季相 结构。
垂直结构
群落的垂直结构指群落在垂直方面的配置状态，其最显著的特征是
成层现象，即在垂直方向分成许多层次的现象。
群落的成层性包括地上成层和地下成层。层的分化主要决定于植物
的生活型，生活型不同，植物在空中占居的高度以及在土壤中到达的深
量减少，而温室效应又促进了蒸发，蒸发量的变化又导致 了全球范围内降水量的变化，引起气候的异常变化。

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
第四节 水体污染与自净
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 什么时间开始？
一 水体污染
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
第二节 水体与水体污染
二 水质 1. 天然水
悬浮物质：细菌、藻类、原生动物、泥沙、粘土 胶体物质：溶胶、高分子化合物、其他不溶性物质 盐类：Ca、Mg、Na、Fe、Mn
气体：O2、CO2、H2S、N2、其他
第三节 水质污染指标
水体富营养化
存在天然和人为两种类型 共性：水体中N、P营养物质富集，（容易）
一 、水环境污染防治对策 二 、废水处理方法
一 水环境污染防治对策
1. 控制污染物排放量及减少污染源排放工业废水
量 1）控制水环境质量标准
水质标准 工业废水排放标准
2）减少耗水量
1）控制水环境质量标准
水质标准：为了保障人体健康、维护生态平衡、保护水资

环境工程学 环境化学
环境污染化学，环境分
污染生态学，环境水生 物学，环境微生物学
环境社会科学
环境污染发展史，环境
析化学，环境监测
环境物理学
环境声学、光学、热学、
环境医学
电磁学和环境空气动 力学等
环境流行病学、毒理学、医学检测、
经济学，环境管理学
公害病防治，环境卫生标准等
环境科学体系
可持续发展
将环保纳入综合决策，转变传统经济增长模式 积极发展循环经济，大力推进清洁生产，实现污染治理从末端处置向源头和过程
控制的转变 发展和完善环保法律和政策，把环保原则贯穿到经济活动领域 认真实施ISO14000环境管理体系 改变消费观念，推行绿色消费 提高全民环保意识，建立可持续发展的新文明
生态系统与环境
生态系统中的物质循环
水循环
生态系
生态系统中的物质循环
清洁能源
地热能
清洁能源
核能 氢能 天然气水合物—可燃冰
清洁能源
环境污染控制方式
浓度和效率控制方式 “总量控制”方式 “动态控制”方式
人类面临的环境污染问题
酸沉降：大气中的酸性物质通过降水或气流作用下直接迁移到地表造成污染的现 象
• 酸雨：云中致酸和云下致酸 ，我国酸雨为硫酸型，人为排放SOX和NOX是形成酸 雨主要物质
云南大旱
云南大旱
次生环境问题： • 环境污染
环境问题
• 生态环境破坏
舟曲泥石流
次生环境问题
环境问题的四个阶段
工业革命以前，是环境问题的萌芽阶段 工业革命到20世纪30年代，发展恶化阶段 20世纪30年代到70年代，环境问题第一个高潮 20世纪80年代至今，环境问题第二个高潮

寄生生物 长期地以“捕获物”为食，通常不会杀死“捕获物” （至少不会立即杀死），但常会伤害它。 生活在它们寄主的体内，这种生物称为内寄生物，另 外还有依附在它们寄主的体外，称为外寄生生物如： 虱。 碎屑生物： 死的植物性物质，死的动物性物质以及粪便废弃物构 成大量有机物，称为碎屑。 以碎屑为食物的生物被划为单独的一类消费者，称为 食碎屑生物。 如：秃鹫（一种大型猛兽）、蚯蚓、白蚁、甲虫等
全球水的大循环过程： 在阳光照射下，地面的水开始蒸发，水分进入大气 并逐渐聚集为云层。云层冷却到一定程度即出现降水 （包括降雨和降雪）。水分又回到地面并开始了新的 循环。如此周而复始，构成了全球水的大循环。
生态系统的水循环只是全球水循环的一小部分，但是 由于它和人类的紧密联系而显得更为重要。 人类的活动深刻地改变了生态系统的水循环。同时它 也对人类的生活造成了极大的影响。 生态系统的水循环简言之就是降水与地表蒸发作用 的往复运动。 当大气中的水分以降水的形式落到地面后，一部 分渗入地下，一部分成为地表径流，还有一部分为地表 植被所截取。在降水不多的地区，植物截取的水分有 时非常可观。例如，在温带地区，被截取的降水可达 总降水量的25％。
（5）生物圈(biosphere): 现代生态学的研究对象越来越大甚至包括整个生物 圈。生物圈是地球上最大的、接近自我维持的生态系 统，是地球上全部生物及与之发生相互作用的物理环 境的总和。其范围大体上包括大气圈的下层、岩石圈 的上层以及整个水圈和土圈。地球上所有的生命都在 这个“薄层”里生活，故称生物圈。
二、生态学的研究内容 1.以自然生态系统为对象:探索环境对生物的作用，生物 对环境的反作用及其相互关系的规律。 2.以人工生态系统或半自然生态系统为对象:研究不同区 域系统的组成、结构、功能。 当前研究的主要内容中纯粹自然生态系统已很少，大 多为受干扰的(disturbed)生态系统。 3.以社会生态系统为对象:生态学与社会经济的结合，如 人口与社会经济发展的关系等。

四.生态学一些基本概念
（一）生态学概念
1.生态学定义
生态学这一定义是德国科学家海克尔于1866年首 先提出：生态学是动物对有机和无机环境的全部 关系。目前定义为生态学是研究生物与其生存环 境之间相互关系的科学。也可以说生态学是研究 生命系统与环境系统之间相互作用的规律及其机 理的科学。从定义可知，生态学研究的内容是各 种生物群落在自然界中总是以个体、种群、群落 和生态系统等形式存在。
(4)系统存在的空间总是有限的。开放系统 必然存在系统的外环境，系统与环境相互作 用。开放系统为实现其目标保持其功能的稳 定性，系统必须具备对环境的适应能力和自 我调节能力。如果系统与外界断绝能量流动 、物质循环和信息交换，这种系统称封闭系 统,封闭系统的发展趋势是从有序到无序， 直至灭亡。
(5)系统不仅是作为状态而存在，而且具有 时间性的过程。因此，绝对静止的系统是不 存在的,一切系统都处于不断变化的过程之 中，对于一个系统来说存在有产生、成长、 发展、衰老和死亡的过程；换言之，系统存 在的时间同样也是有限的。
“环境学概论”课程演示文稿
第二章 生态学基础
生态系统服务功能的主要内容
一、有机质的生产与生态系统产品
生物生产是生态系统服务的最基本功能，生态 系统通过第一级生产与次级生产，合成与生产了 ห้องสมุดไป่ตู้类生存所必需的有机质及其产品。生态系统还 是重要的能源来源。
自然生产的多样性高而集约性低。
二、生物多样性的产生与维护
并定义为“研究有机体和有机及无机环境 之间相互关系的科学”。但系统生态学的 研究，却始于1935年。英国的泰斯利正式 提出生态系统的概念，1940年苏联的苏卡 乔夫提出生物地理群落概念。美国青年动 物学家林德曼提出生态系统中“金字塔营 养级学说”和“十分之一”规律。