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书名：环境科学概论（第二版）
定价：45.0
ISBN：9787030529992
作者：仝川
版次：1
出版时间：2017-06
内容提要：
本书首先介绍了人类活动影响下的大气、水和土壤等主要环境要素的污染特征与规律，介绍了固体废物污染与处置以及物理环境污染与防治；其次，论述了环境管理的理论框架和*新管理手段，介绍了环境监测和环境评价的基本理论与主要技术；*后，探讨了当今世界所面临的全球环境变化问题以及人类应对环境问题挑战所做的必然选择———可持续发展战略的基本理论与思考。
目录：
目录
序
前言
第*章 绪论 1
第*节 环境与环境问题 / 1
第二节 环境科学的产生与发展 / 6
第三节 环境科学进展与展望 / 8
第四节 环境科学概论课程的目的与任务 / 10
第二章 大气环境污染与防治 12
第*节 大气环境污染概述 / 12
第二节 主要污染物在大气中的化学转化 / 15
第三节 污染物在大气中的扩散 / 24
第四节 大气污染的危害 / 34
第五节 大气污染的防治 / 42
第三章 水体污染与防治 48
第*节 水资源与水质指标 / 48
第二节 水体污染概述 / 52
第三节 污染物在水体中的扩散与转化 / 60
第四节 水体污染防治 / 71
第四章 土壤污染与防治 78
第*节 土壤污染概述 / 78
第二节 土壤重金属污染 / 81
第三节 土壤持久性有机污染物 / 89
第五章 固体废物污染与处置 96
第*节 固体废物污染概述 / 96
第二节 固体废物污染危害与管理 / 98
第三节 固体废物处理与利用 / 101
第六章 物理环境污染与防治 116
第*节 噪声污染与防治 / 116
第二节 放射性污染与防治 / 125
第三节 热污染与防治 / 129
第七章 环境监测 133
第*节 环境监测概述 / 133
第二节 主要环境要素污染监测技术 / 135
第八章 环境评价 146
第*节 环境评价概述 / 146
第二节 环境质量现状评价 / 147
第三节 环境影响评价 / 156
第九章 环境管理 164
第*节 环境管理概述 / 164
第二节 环境立法与环境标准 / 166
第三节 环境规划 / 170
第四节 现代环境管理途径 / 178
第五节 中国环境管理与实践 / 186
第十章 全球环境变化 191
第*节 全球环境问题概述 / 191
第二节 全球气候变化 / 195
第三节 臭氧层耗损 / 200
第四节 生物多样性锐减 / 204
第十一章 可持续发展 209
第*节 可持续发展概述 / 209
第二节 可持续发展的评价 / 210
第三节 中国可持续发展战略 / 213
在线试读：
第*章 绪论
环境和发展是当今人类社会普遍关注的两大问题。环境和发展密不可分。一方面，随着人类社会的发展，对自然的改造愈加强烈，对环境的污染与破坏日益严重；另一方面，环境问题关系到人类的前途和命运，影响着世界上每一个国家和民族的发展，以至每一个人的生活。因此，保护环境，实现可持续发展已经成为全世界紧迫而艰巨的任务。
第*节 环境与环境问题
一、环境
环境，就词义而言，是指周围事物。环境是一个相对的概念，总是相对于某一个主体而言，会随着“主体”的变化而改变。“环境”一词，作为一个专门术语，同样会随着学科的不同而具有不同的含义。对于诞生于1866年的生态学而言，其学科名词“ecology”的提出者是德国博物学家E.Haeckel，他在所著的《普通生物形态学》中给生态学下的定义为：“研究生物之间及生物和环境之间相互关系的科学”。从以上的定义不难看出生态学中的“环境”是相对于生物这一主体而言的外部世界，包括光照、温度、水分、地形、地貌、土壤等。
对于伴随着20世纪40～50年代前后“环境污染问题”的第*次高潮的爆发（标志为著名的“八大环境公害事件”）而逐渐发展起来的环境科学，其主体是受到各种环境问题影响的人类社会，因此，环境科学中的“环境”应该是以人为主体的外部世界的全部。这里的外部世界包括人类已经认识到的，直接或间接影响人类生存与发展的周围事物。
国外教科书一般将环境分为自然环境（physical environment）（大气环境、水环境、土壤环境）和生物环境（biological environment）。国内的教科书则将环境分为自然环境和人工环境两类，这里的自然环境既包括大气环境、水环境、土壤环境，也包括生物环境，而人工环境是指人类活动形成的环境要素。
大气、水、土壤、岩石、生物等又称环境要素，并可分别形成大气圈、水圈、土壤圈、岩石圈以及生物圈，它们共同组成了整个地球环境系统。
《中华人民共和国环境保护法》第二条明确指出，“环境，是指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、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等”。
二、与环境相关的概念
（一）生态
生态学的定义在不断发展，从*初E.Haeckel给出的定义，到1956年现代著名生态学家E.P.Odum在其编著的教科书《生态学基础》（第二版）中的定义：“生态学为研究自然界的构造和功能的科学”，再到现代生态学家开始研究人类与环境的关系，如人类生态学、城市生态学、生态伦理学和生态经济学的迅猛发展，都说明生态学这一门学科所涉及的研究领域在不断扩大。
当前，“生态”一词也越来越多地被作为一个修饰词而广泛应用，它更多强调的是生物系统（包括人类）与环境系统之间的一种和谐关系，如生态保护、生态平衡、生态运动、生态经济、生态工业、生态文明等。例如，生态工业强调的是工业这种人类的行为应与环境相协调，而不应该向环境排入过量的污染物。
在我国，还出现了“生态环境问题”的提法，它是表征相对于环境污染问题（大气污染、水污染和土壤污染等）而言的一类非污染性环境问题，即自然界的生物与其周围环境的协调关系发生了问题，如森林大面积被砍伐后造成的水土流失、草原过度放牧造成的土地退化及土地利用变化造成的动物栖息地的丧失等问题，而不一定非要发生环境污染。
（二）自然资源
对于自然资源的定义引用较多的是联合国环境规划署(United Nations Environment Programme, UNEP)给出的定义：在一定时间、地点条件下能够发生经济价值，以提高人类当前和未来福利的自然环境因素和条件。自然资源和自然环境的区别在于自然资源是自然环境的一个子集，自然资源是自然环境中对人类生活和生存有用的部分，被污染的环境、火山环境应该不能说是自然资源。
自然资源按照能否被耗尽分为可耗竭资源和不可耗竭资源。根据其再生能力可分为可再生资源和不可再生资源。可再生资源是指可借助生长、繁殖或自然循环而不断地更新的自然资源，包括生物资源、水资源和土壤资源。不可再生资源是指在对人类有意义的时间尺度内不能再生，其形成的过程远远长于其被人类消耗的过程，主要包括化石能源、金属和非金属资源。
三、环境的作用
人们对环境的作用与价值的认识在逐渐深化，人们已经认识到环境至少具有以下方面的作用。
（一）提供资源
人们的衣、食、住、行和生产所需的各种原料，无一不取自自然环境。环境，更确切地说是环境中的自然资源，是人类从事生产的物质基础，也是各种生物生存的基本条件。所有经济活动都是以初始产品为原料或动力进行的。自然资源的多寡也决定着经济活动的规模，随着人口增加和经济增长，一些不可再生资源已日见稀缺。
（二）消纳废物
经济活动在提供人们所需的产品时，也会产生一些副产品。限于经济、技术条件和人们的认识，有些副产品不能被利用而成为废弃物排入环境。环境通过各种各样的物理、化学、生物反应，容纳、稀释、转化这些废弃物，并由存在于大气、水体和土壤中的大量微生物将其中的一些有机物分解成为稳定的无机物，重新进入不同元素的循环中，称之为环境的自净作用。环境消纳废物的能力又称为“环境容量”，但是，很显然，环境容量是有限的，超过了环境容量，环境就会遭受污染。另外，某些人工合成的有机物(如塑料薄膜、有毒化学品等)难于被微生物降解，直接产生环境污染。
（三）美学与精神享受
环境不仅能为经济活动提供物质资源，还能满足人们对舒适性的要求。清洁的空气和水既是工农业生产必需的要素，也是人们健康愉快生活的基本需求。全世界有许多优美的自然与人文景观，如中国的桂林山水、美国的黄石公园等，每年吸引着成千上万的游客。优美舒适的环境使人们心情愉快，精神放松，有利于提高人体素质，提高工作效率。经济越增长，对于环境舒适性的要求越高。
（四）生命支持系统
自然界中，由上千万种生物物种及其生态群落和各种环境因素构成的系统正在支持着人类的生存。美国“生物圈2号”试验(验证人类能否生活在一个预先仔细设计好的与世隔绝的封闭系统中)的失败，说明人类目前离不开地球环境这个生命支持系统。
四、环境的基本特征
（一）环境的整体性与区域性
环境的整体性是指环境中的各个部分之间存在着密切的相互联系和相互制约，环境中的各种变化不是孤立的，而是多种因素的综合反映。环境的区域性是指环境特性的区域差异，即环境因地理位置的不同而表现出不同的特性。如湿润地区与干旱地区、平原地区与高山地区等，其环境特性有明显的差异。
（二）环境的变动性和稳定性
环境变动性指的是环境的内部结构和外在状态始终处于不断的变化之中，环境的稳定性是指环境系统具有一定的自我调节能力，当环境的结构与状态在自然或人类行为的作用下发生的变化不超过一定限度时，环境可以借助自身的调节功能减轻这些变化的影响。环境的变动性和稳定性是相辅相成的，变动是绝对，稳定是相对的。
（三）环境的资源性和价值性
环境的资源性指环境是一种资源，环境可提供给人类生存与发展所必需的物质和能量。环境既然是一种资源，它就应具有相应的价值。*初人们对环境价值的认识存在误区，认为环境中的物质取之不尽、用之不竭，没有对环境的价值性给予足够的重视，从而导致人类大肆攫取自然资源，并引发严重的环境破坏问题。
五、环境问题
环境问题是指由于人类活动作用于周围环境所引起的环境质量的变化，这种变化反过来对人类的生产、生活和健康产生不利的影响。随着人类的发展，在利用和改造环境的同时，也不同程度地污染和破坏环境，当被污染和破坏了的环境再反作用于人类的时候，就会危及甚至毁灭人们的正常生活。环境问题既包括环境污染问题，如大气污染、水环境污染和土壤污染等，也包括环境破坏问题（或称非污染性环境问题），如土地荒漠化、水土流失、森林面积锐减、草原退化和生物多样性减少等（图1-1）。
图1-1 主要的环境和资源问题
资料来源：Miller（2004）
伴随着人类社会的诞生，生产力的发展，环境问题从小到大在逐步发展。原始社会的生产力水平极其低下，人类过着采集和狩猎的生活。人类主要依赖自然环境，很少对自然环境进行改造，这一时期人类对环境的影响并不明显，环境具有良好的自我调节能力。到了奴隶社会、封建社会，生产力逐渐提高，出现了耕作农业和养殖畜牧业，人类利用和改造自然的能力增强，在局部地区出现大量砍伐森林、过度破坏草原的现象，开始出现局部性的水土流失、土壤沙化与盐渍化等环境问题。总的来看，这一时期的环境问题只在农牧业生产的局部地区才偶有出现，而且程度很低，主要与人类的耕作农业与养殖业有关。大规模的环境污染问题的爆发应该说是在20世纪中叶，迄今为止出现的两次环境问题高潮的历程如下。
（一）环境问题的第*次高潮（1930年～20世纪80年代中期）
特点是局部性环境污染问题。20世纪中叶前后，震惊世界的环境污染（在日本称为环境公害）事件接连发生，标志是发生在这一段时间内的“八大公害事件”（表1-1），它标志着环境问题第*次高潮的出现。
表1-1 20世纪发生的“八大公害事件”
资料来源：刘培桐（1995）。
自18世纪七八十年代，西方国家先后走上了工业化道路。产业革命使人类的生产能力得到巨大发展。在此后的二百多年中，人类开始试图全面地改造自然，并认为自然环境向人类提供的自然资源和环境服务的能力是无限的，人类社会可以随意支配和利用环境和自然资源，而对环境无所谓责任，也无所谓管理，有的只是索取和改造。在这段时间内，人类大规模地改变着环境的结构和功能，一方面，无限制地索取自然资源，另一方面，向环境排入大量环境中原本没有的化学合成物质（如DDT等），或使环境中一些原有物质的浓度大大增加（如CO2浓度的增加），结果是西方工业化国家在享受现代工业革命带来的巨大物质财富的同时，也开始受到自然环境的报复。由此，西方发达国家开始认识到环境保护的重要性。
1962年，美国海洋科学家R.Carson出版了她经过多年调查研究完成的著作《寂静的春天》（Silent Spring）。该书描述了大规模使用杀虫剂造成环境污染带来的危害，原本生机勃勃的春天因为人类乱用有机氯农药而变得寂静了，并对这一环境问题进行了深刻的反思。该书一出版就引起工业界的攻击和公众的辩论，辩论的内容逐渐超*了杀虫剂的使用问题，引起了人们对于环境问题的更广泛关注和讨论，也引发了一场环境保护运动，敦促人们从一个新的视角审视环境问题。
面对环境污染问题对人类社会的挑战，1972年6月5～16日，在斯德哥尔摩举行了有114个国家代表参加的第*次人类环境会议。这是世界各国政府代表第*次坐在一起讨论环境问题，讨论人类对于环境的权利与义务。大会呼吁各国政府和人民保护环境，通过了划时代的历史性文献《人类环境宣言》（Declaration of United Nations Conference on Human Environment），即斯德哥尔摩宣言。宣言郑重申明：人类有权享有良好的环境，也有责任为子孙后代保护和改善环境；各国有责任确保不损害其他国家的环境；环境政策应当增进发展中国家的发展潜力。会议通过了将每年的6月5日作为“世界环境日”的建议。在会议的建议下，成立了联合国环境规划署（UNEP），总部设在肯尼亚首都内罗毕。此后，各国相继成立了环境部和环境保护局等。如果将今天的时代称为“具有强烈环境意识的时代”，第*次人类环境会议便是这个时代的里程碑。
1972年不仅召开了具有划时代意义的斯德哥尔摩人类环境会议，还出版了一本引起世界广泛关注和震惊的研究报告《增长的极限》（Limit to Growth）。成立于1968年，由美国科学家米都斯教授领导的非政府组织“罗马俱乐部”于1972年发表了年度研究报告《增长的极限》。该研究报告运用系统动力学模型，研究了世界发展的几种主要趋势：加速的工业化过程、人口的快速增长、不可再生资源的急剧耗竭以及环境的不断恶化等，并探讨了它们之间的相互关系，预测了将来的发展结果。该报告认为如果人口数量和环境污染程度仍按照指数增长，在地球有限的自然资源和环境自净能力的限制下，世界将面临一场灾难性崩溃。该研究报告用简单的数学模型预测世界这一复杂的大系统，尽管因过分夸大了人口增长、资源短缺和环境污染的严重性，其预测的结果并没有发生，但是，该报告一针见血地指出自然环境所面临的危机和人类社会在自身发展中面临的困境，使得人类不得不对发展中的人类与环境的关系重新进行思考，从这一意义上讲，该报告功不可没。
（二）环境问题的第二次高潮（20世纪80年代中期～）
进入20世纪80年代中期以后，环境问题除了以前人们所主要关注的局部或地区性环境污染（如水域污染、城市大气污染等）问题以外，又有了新的变化。一是广大的发展中国家正面临着日益严重的局部性环境污染问题和大范围的生态破坏问题；二是一些打破了区域和国家界线的全球性环境问题（包括环境污染问题和非污染性环境问题）开始受到重视。主要体现在以下方面：
1）全球性大气环境污染问题：温室效应加剧与全球气候变化、臭氧层耗损、酸沉降。
2）非污染性环境问题：生物多样性减少、森林面积锐减、土地荒漠化问题等。
3）突发性、灾难性的环境污染事件：1984年12月，印度博帕尔农药（异氰酸甲酯）泄漏事件；1986年4月26日，前苏联的切尔诺贝利核电站泄漏。
4）化学品的污染及越境转移。
5）外来生物入侵。
面对环境问题对人类社会生存环境和社会经济发展造成的影响和破坏，不论是发达国家还是发展中国家，不论是政府官员还是广大公众、科学家和非政府组织，都表示了普遍的关注。在此背景下，1992年6月3～14日，联合国在巴西里约热内卢举行“联合国环境与发展大会”。183个国家的代表团和联合国及其下属机构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亲自与会。与1972年旨在唤醒人们环境意识的斯德哥尔摩人类环境会议相比，这次会议不但提高了对环境问题认识的广度和深度，而且把环境问题与经济、社会发展结合，提出了一个全新的发展战略——“可持续发展战略”。会议通过了《里约环境与发展宣言》，这是一个有关环境与发展方面国家和国际行动的指导性文件。会议确定了可持续发展的观点，制定了环境与发展相结合的方针。这次会议通过了指导下一个世纪人类在环境问题上的战略性行动文件《二十一世纪议程》（21 Agenda）。
此外，会议还签署了旨在防止全球气温变暖的《气候变化框架公约》及推动保护生物多样性的《生物多样性公约》。《气候变化框架公约》呼吁各国采取切实可行的措施，削减二氧化碳等温室气体的排放量。在会议上，非政府环保组织还通过了《消费和生活方式公约》，认为商品生产的日益增多，引起自然资源的迅速枯竭，造成生态系统的破坏、物种的灭绝、水质污染、大气污染和垃圾堆积，因此，新的经济模式应当是大力发展满足居民基本需求的生产，禁止为少数人服务的奢*品的生产，降低世界消费水平，减少不必要的浪费。这次会议的成功召开是人类社会正确认识环境问题的又一里程碑。人类社会越来越清醒地认识到环境与发展的相互依存关系，即没有环境保护就不可能有社会经济的发展，而没有社会经济的发展和人群素质的提高，也就不可能保持高质量的环境和改善人类的生活质量。
20世纪共发表了三个全人类共同保护地球环境的著名宣言：① 1972年，《人类环境宣言》。② 1982年，《内罗毕宣言》，为了纪念联合国人类环境会议10周年，国际社会于1982年5月10～18日在内罗毕召开了人类环境特别会议，并通过了《内罗毕宣言》。《内罗毕宣言》指出了进行环境管理和评价的必要性，环境、发展、人口与资源之间紧密而复杂的相互关系。③ 1992年，《里约环境与发展宣言》。
（三）两次环境问题高潮的比较
1）影响的范围不同。第*次环境问题高潮主要出现在西方工业发达国家，表现为局部性、小范围的环境污染问题；第二次环境问题高潮则表现为大范围乃至全球性的环境污染和大面积生态破坏问题，发达和发展中国家均受到影响。
2）产生的机制不同。第*次环境问题的污染源相对简单，污染相对较易得到控制；第二次环境问题的污染源类型多、分布广、形成复杂，问题的解决需要全人类共同努力。
3）关注影响对象的不同。第*次环境问题高潮主要关注环境污染对人体健康的影响；第二次环境问题高潮则更关注对社会经济发展的影响。
第二节 环境科学的产生与发展
一、环境科学的形成、发展与分科
环境科学或称环境研究（environmental study），是一个新兴的、以人类环境系统为研究对象的学科领域或研究领域。这里以环境科学的发展为线索，介绍环境科学的形成。
（一）第*阶段：从已有的传统学科中分化出来，专门研究环境污染问题的某一个侧面
20世纪50年代，西方发达国家遭受到了严重的环境污染问题，因而明确提出了环境污染（environmental pollution）和环境公害的概念，用以概括和反映人类与环境关系的失调，并将其作为专门的领域开展科学研究，试图解决环境污染问题。在此形势下，首先出现的必然是已有的传统学科中的一部分科学家分别从本学科的角度出发，运用本学科的知识和方法，从不同的侧面研究不同的环境问题或同一环境问题的不同侧面，形成了诸如环境化学、环境生物学、环境物理学、环境地理学、环境工程学、环境经济学、环境哲学、环境法学等学科。它们既可以是各自传统学科的分支学科，又可以被看作是新形成的环境科学体系的一员。例如，环境化学就是应用化学的基本理论和方法，对大气环境、水环境和土壤环境中的化学污染物的特征、发生机制和转化特征和扩散模式进行研究，从而进一步产生了大气环境化学、水环境化学、土壤环境化学等环境化学分支学科和研究领域。这一类环境科学的分支学科仍在不断发展之中，同时也是环境科学学科体系中十分重要的组成部分。
1. 环境化学
定义：环境化学是一门研究有害物质在环境介质中的存在、化学特征、行为、效应和控制的化学原理和方法的科学。它既是环境科学的核心组成部分，也是化学的一个新的重要分支。
研究内容：有害有毒物质在环境介质中存在的浓度水平和形态；潜在有害物质的来源，它们在单个环境介质中和不同环境介质间的环境化学行为；有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生污染效应的机制和风险性；有害物质造成的影响的缓解以及防止危害产生的途径。环境化学的特点是从微观的原子和分子水平研究宏观的环境现象及变化的化学机制，以及其污染的防止途径，核心是污染物质在环境中的转化和污
定价：45.0
ISBN：9787030529992
作者：仝川
版次：1
出版时间：2017-06
内容提要：
本书首先介绍了人类活动影响下的大气、水和土壤等主要环境要素的污染特征与规律，介绍了固体废物污染与处置以及物理环境污染与防治；其次，论述了环境管理的理论框架和*新管理手段，介绍了环境监测和环境评价的基本理论与主要技术；*后，探讨了当今世界所面临的全球环境变化问题以及人类应对环境问题挑战所做的必然选择———可持续发展战略的基本理论与思考。
目录：
目录
序
前言
第*章 绪论 1
第*节 环境与环境问题 / 1
第二节 环境科学的产生与发展 / 6
第三节 环境科学进展与展望 / 8
第四节 环境科学概论课程的目的与任务 / 10
第二章 大气环境污染与防治 12
第*节 大气环境污染概述 / 12
第二节 主要污染物在大气中的化学转化 / 15
第三节 污染物在大气中的扩散 / 24
第四节 大气污染的危害 / 34
第五节 大气污染的防治 / 42
第三章 水体污染与防治 48
第*节 水资源与水质指标 / 48
第二节 水体污染概述 / 52
第三节 污染物在水体中的扩散与转化 / 60
第四节 水体污染防治 / 71
第四章 土壤污染与防治 78
第*节 土壤污染概述 / 78
第二节 土壤重金属污染 / 81
第三节 土壤持久性有机污染物 / 89
第五章 固体废物污染与处置 96
第*节 固体废物污染概述 / 96
第二节 固体废物污染危害与管理 / 98
第三节 固体废物处理与利用 / 101
第六章 物理环境污染与防治 116
第*节 噪声污染与防治 / 116
第二节 放射性污染与防治 / 125
第三节 热污染与防治 / 129
第七章 环境监测 133
第*节 环境监测概述 / 133
第二节 主要环境要素污染监测技术 / 135
第八章 环境评价 146
第*节 环境评价概述 / 146
第二节 环境质量现状评价 / 147
第三节 环境影响评价 / 156
第九章 环境管理 164
第*节 环境管理概述 / 164
第二节 环境立法与环境标准 / 166
第三节 环境规划 / 170
第四节 现代环境管理途径 / 178
第五节 中国环境管理与实践 / 186
第十章 全球环境变化 191
第*节 全球环境问题概述 / 191
第二节 全球气候变化 / 195
第三节 臭氧层耗损 / 200
第四节 生物多样性锐减 / 204
第十一章 可持续发展 209
第*节 可持续发展概述 / 209
第二节 可持续发展的评价 / 210
第三节 中国可持续发展战略 / 213
在线试读：
第*章 绪论
环境和发展是当今人类社会普遍关注的两大问题。环境和发展密不可分。一方面，随着人类社会的发展，对自然的改造愈加强烈，对环境的污染与破坏日益严重；另一方面，环境问题关系到人类的前途和命运，影响着世界上每一个国家和民族的发展，以至每一个人的生活。因此，保护环境，实现可持续发展已经成为全世界紧迫而艰巨的任务。
第*节 环境与环境问题
一、环境
环境，就词义而言，是指周围事物。环境是一个相对的概念，总是相对于某一个主体而言，会随着“主体”的变化而改变。“环境”一词，作为一个专门术语，同样会随着学科的不同而具有不同的含义。对于诞生于1866年的生态学而言，其学科名词“ecology”的提出者是德国博物学家E.Haeckel，他在所著的《普通生物形态学》中给生态学下的定义为：“研究生物之间及生物和环境之间相互关系的科学”。从以上的定义不难看出生态学中的“环境”是相对于生物这一主体而言的外部世界，包括光照、温度、水分、地形、地貌、土壤等。
对于伴随着20世纪40～50年代前后“环境污染问题”的第*次高潮的爆发（标志为著名的“八大环境公害事件”）而逐渐发展起来的环境科学，其主体是受到各种环境问题影响的人类社会，因此，环境科学中的“环境”应该是以人为主体的外部世界的全部。这里的外部世界包括人类已经认识到的，直接或间接影响人类生存与发展的周围事物。
国外教科书一般将环境分为自然环境（physical environment）（大气环境、水环境、土壤环境）和生物环境（biological environment）。国内的教科书则将环境分为自然环境和人工环境两类，这里的自然环境既包括大气环境、水环境、土壤环境，也包括生物环境，而人工环境是指人类活动形成的环境要素。
大气、水、土壤、岩石、生物等又称环境要素，并可分别形成大气圈、水圈、土壤圈、岩石圈以及生物圈，它们共同组成了整个地球环境系统。
《中华人民共和国环境保护法》第二条明确指出，“环境，是指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、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等”。
二、与环境相关的概念
（一）生态
生态学的定义在不断发展，从*初E.Haeckel给出的定义，到1956年现代著名生态学家E.P.Odum在其编著的教科书《生态学基础》（第二版）中的定义：“生态学为研究自然界的构造和功能的科学”，再到现代生态学家开始研究人类与环境的关系，如人类生态学、城市生态学、生态伦理学和生态经济学的迅猛发展，都说明生态学这一门学科所涉及的研究领域在不断扩大。
当前，“生态”一词也越来越多地被作为一个修饰词而广泛应用，它更多强调的是生物系统（包括人类）与环境系统之间的一种和谐关系，如生态保护、生态平衡、生态运动、生态经济、生态工业、生态文明等。例如，生态工业强调的是工业这种人类的行为应与环境相协调，而不应该向环境排入过量的污染物。
在我国，还出现了“生态环境问题”的提法，它是表征相对于环境污染问题（大气污染、水污染和土壤污染等）而言的一类非污染性环境问题，即自然界的生物与其周围环境的协调关系发生了问题，如森林大面积被砍伐后造成的水土流失、草原过度放牧造成的土地退化及土地利用变化造成的动物栖息地的丧失等问题，而不一定非要发生环境污染。
（二）自然资源
对于自然资源的定义引用较多的是联合国环境规划署(United Nations Environment Programme, UNEP)给出的定义：在一定时间、地点条件下能够发生经济价值，以提高人类当前和未来福利的自然环境因素和条件。自然资源和自然环境的区别在于自然资源是自然环境的一个子集，自然资源是自然环境中对人类生活和生存有用的部分，被污染的环境、火山环境应该不能说是自然资源。
自然资源按照能否被耗尽分为可耗竭资源和不可耗竭资源。根据其再生能力可分为可再生资源和不可再生资源。可再生资源是指可借助生长、繁殖或自然循环而不断地更新的自然资源，包括生物资源、水资源和土壤资源。不可再生资源是指在对人类有意义的时间尺度内不能再生，其形成的过程远远长于其被人类消耗的过程，主要包括化石能源、金属和非金属资源。
三、环境的作用
人们对环境的作用与价值的认识在逐渐深化，人们已经认识到环境至少具有以下方面的作用。
（一）提供资源
人们的衣、食、住、行和生产所需的各种原料，无一不取自自然环境。环境，更确切地说是环境中的自然资源，是人类从事生产的物质基础，也是各种生物生存的基本条件。所有经济活动都是以初始产品为原料或动力进行的。自然资源的多寡也决定着经济活动的规模，随着人口增加和经济增长，一些不可再生资源已日见稀缺。
（二）消纳废物
经济活动在提供人们所需的产品时，也会产生一些副产品。限于经济、技术条件和人们的认识，有些副产品不能被利用而成为废弃物排入环境。环境通过各种各样的物理、化学、生物反应，容纳、稀释、转化这些废弃物，并由存在于大气、水体和土壤中的大量微生物将其中的一些有机物分解成为稳定的无机物，重新进入不同元素的循环中，称之为环境的自净作用。环境消纳废物的能力又称为“环境容量”，但是，很显然，环境容量是有限的，超过了环境容量，环境就会遭受污染。另外，某些人工合成的有机物(如塑料薄膜、有毒化学品等)难于被微生物降解，直接产生环境污染。
（三）美学与精神享受
环境不仅能为经济活动提供物质资源，还能满足人们对舒适性的要求。清洁的空气和水既是工农业生产必需的要素，也是人们健康愉快生活的基本需求。全世界有许多优美的自然与人文景观，如中国的桂林山水、美国的黄石公园等，每年吸引着成千上万的游客。优美舒适的环境使人们心情愉快，精神放松，有利于提高人体素质，提高工作效率。经济越增长，对于环境舒适性的要求越高。
（四）生命支持系统
自然界中，由上千万种生物物种及其生态群落和各种环境因素构成的系统正在支持着人类的生存。美国“生物圈2号”试验(验证人类能否生活在一个预先仔细设计好的与世隔绝的封闭系统中)的失败，说明人类目前离不开地球环境这个生命支持系统。
四、环境的基本特征
（一）环境的整体性与区域性
环境的整体性是指环境中的各个部分之间存在着密切的相互联系和相互制约，环境中的各种变化不是孤立的，而是多种因素的综合反映。环境的区域性是指环境特性的区域差异，即环境因地理位置的不同而表现出不同的特性。如湿润地区与干旱地区、平原地区与高山地区等，其环境特性有明显的差异。
（二）环境的变动性和稳定性
环境变动性指的是环境的内部结构和外在状态始终处于不断的变化之中，环境的稳定性是指环境系统具有一定的自我调节能力，当环境的结构与状态在自然或人类行为的作用下发生的变化不超过一定限度时，环境可以借助自身的调节功能减轻这些变化的影响。环境的变动性和稳定性是相辅相成的，变动是绝对，稳定是相对的。
（三）环境的资源性和价值性
环境的资源性指环境是一种资源，环境可提供给人类生存与发展所必需的物质和能量。环境既然是一种资源，它就应具有相应的价值。*初人们对环境价值的认识存在误区，认为环境中的物质取之不尽、用之不竭，没有对环境的价值性给予足够的重视，从而导致人类大肆攫取自然资源，并引发严重的环境破坏问题。
五、环境问题
环境问题是指由于人类活动作用于周围环境所引起的环境质量的变化，这种变化反过来对人类的生产、生活和健康产生不利的影响。随着人类的发展，在利用和改造环境的同时，也不同程度地污染和破坏环境，当被污染和破坏了的环境再反作用于人类的时候，就会危及甚至毁灭人们的正常生活。环境问题既包括环境污染问题，如大气污染、水环境污染和土壤污染等，也包括环境破坏问题（或称非污染性环境问题），如土地荒漠化、水土流失、森林面积锐减、草原退化和生物多样性减少等（图1-1）。
图1-1 主要的环境和资源问题
资料来源：Miller（2004）
伴随着人类社会的诞生，生产力的发展，环境问题从小到大在逐步发展。原始社会的生产力水平极其低下，人类过着采集和狩猎的生活。人类主要依赖自然环境，很少对自然环境进行改造，这一时期人类对环境的影响并不明显，环境具有良好的自我调节能力。到了奴隶社会、封建社会，生产力逐渐提高，出现了耕作农业和养殖畜牧业，人类利用和改造自然的能力增强，在局部地区出现大量砍伐森林、过度破坏草原的现象，开始出现局部性的水土流失、土壤沙化与盐渍化等环境问题。总的来看，这一时期的环境问题只在农牧业生产的局部地区才偶有出现，而且程度很低，主要与人类的耕作农业与养殖业有关。大规模的环境污染问题的爆发应该说是在20世纪中叶，迄今为止出现的两次环境问题高潮的历程如下。
（一）环境问题的第*次高潮（1930年～20世纪80年代中期）
特点是局部性环境污染问题。20世纪中叶前后，震惊世界的环境污染（在日本称为环境公害）事件接连发生，标志是发生在这一段时间内的“八大公害事件”（表1-1），它标志着环境问题第*次高潮的出现。
表1-1 20世纪发生的“八大公害事件”
资料来源：刘培桐（1995）。
自18世纪七八十年代，西方国家先后走上了工业化道路。产业革命使人类的生产能力得到巨大发展。在此后的二百多年中，人类开始试图全面地改造自然，并认为自然环境向人类提供的自然资源和环境服务的能力是无限的，人类社会可以随意支配和利用环境和自然资源，而对环境无所谓责任，也无所谓管理，有的只是索取和改造。在这段时间内，人类大规模地改变着环境的结构和功能，一方面，无限制地索取自然资源，另一方面，向环境排入大量环境中原本没有的化学合成物质（如DDT等），或使环境中一些原有物质的浓度大大增加（如CO2浓度的增加），结果是西方工业化国家在享受现代工业革命带来的巨大物质财富的同时，也开始受到自然环境的报复。由此，西方发达国家开始认识到环境保护的重要性。
1962年，美国海洋科学家R.Carson出版了她经过多年调查研究完成的著作《寂静的春天》（Silent Spring）。该书描述了大规模使用杀虫剂造成环境污染带来的危害，原本生机勃勃的春天因为人类乱用有机氯农药而变得寂静了，并对这一环境问题进行了深刻的反思。该书一出版就引起工业界的攻击和公众的辩论，辩论的内容逐渐超*了杀虫剂的使用问题，引起了人们对于环境问题的更广泛关注和讨论，也引发了一场环境保护运动，敦促人们从一个新的视角审视环境问题。
面对环境污染问题对人类社会的挑战，1972年6月5～16日，在斯德哥尔摩举行了有114个国家代表参加的第*次人类环境会议。这是世界各国政府代表第*次坐在一起讨论环境问题，讨论人类对于环境的权利与义务。大会呼吁各国政府和人民保护环境，通过了划时代的历史性文献《人类环境宣言》（Declaration of United Nations Conference on Human Environment），即斯德哥尔摩宣言。宣言郑重申明：人类有权享有良好的环境，也有责任为子孙后代保护和改善环境；各国有责任确保不损害其他国家的环境；环境政策应当增进发展中国家的发展潜力。会议通过了将每年的6月5日作为“世界环境日”的建议。在会议的建议下，成立了联合国环境规划署（UNEP），总部设在肯尼亚首都内罗毕。此后，各国相继成立了环境部和环境保护局等。如果将今天的时代称为“具有强烈环境意识的时代”，第*次人类环境会议便是这个时代的里程碑。
1972年不仅召开了具有划时代意义的斯德哥尔摩人类环境会议，还出版了一本引起世界广泛关注和震惊的研究报告《增长的极限》（Limit to Growth）。成立于1968年，由美国科学家米都斯教授领导的非政府组织“罗马俱乐部”于1972年发表了年度研究报告《增长的极限》。该研究报告运用系统动力学模型，研究了世界发展的几种主要趋势：加速的工业化过程、人口的快速增长、不可再生资源的急剧耗竭以及环境的不断恶化等，并探讨了它们之间的相互关系，预测了将来的发展结果。该报告认为如果人口数量和环境污染程度仍按照指数增长，在地球有限的自然资源和环境自净能力的限制下，世界将面临一场灾难性崩溃。该研究报告用简单的数学模型预测世界这一复杂的大系统，尽管因过分夸大了人口增长、资源短缺和环境污染的严重性，其预测的结果并没有发生，但是，该报告一针见血地指出自然环境所面临的危机和人类社会在自身发展中面临的困境，使得人类不得不对发展中的人类与环境的关系重新进行思考，从这一意义上讲，该报告功不可没。
（二）环境问题的第二次高潮（20世纪80年代中期～）
进入20世纪80年代中期以后，环境问题除了以前人们所主要关注的局部或地区性环境污染（如水域污染、城市大气污染等）问题以外，又有了新的变化。一是广大的发展中国家正面临着日益严重的局部性环境污染问题和大范围的生态破坏问题；二是一些打破了区域和国家界线的全球性环境问题（包括环境污染问题和非污染性环境问题）开始受到重视。主要体现在以下方面：
1）全球性大气环境污染问题：温室效应加剧与全球气候变化、臭氧层耗损、酸沉降。
2）非污染性环境问题：生物多样性减少、森林面积锐减、土地荒漠化问题等。
3）突发性、灾难性的环境污染事件：1984年12月，印度博帕尔农药（异氰酸甲酯）泄漏事件；1986年4月26日，前苏联的切尔诺贝利核电站泄漏。
4）化学品的污染及越境转移。
5）外来生物入侵。
面对环境问题对人类社会生存环境和社会经济发展造成的影响和破坏，不论是发达国家还是发展中国家，不论是政府官员还是广大公众、科学家和非政府组织，都表示了普遍的关注。在此背景下，1992年6月3～14日，联合国在巴西里约热内卢举行“联合国环境与发展大会”。183个国家的代表团和联合国及其下属机构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亲自与会。与1972年旨在唤醒人们环境意识的斯德哥尔摩人类环境会议相比，这次会议不但提高了对环境问题认识的广度和深度，而且把环境问题与经济、社会发展结合，提出了一个全新的发展战略——“可持续发展战略”。会议通过了《里约环境与发展宣言》，这是一个有关环境与发展方面国家和国际行动的指导性文件。会议确定了可持续发展的观点，制定了环境与发展相结合的方针。这次会议通过了指导下一个世纪人类在环境问题上的战略性行动文件《二十一世纪议程》（21 Agenda）。
此外，会议还签署了旨在防止全球气温变暖的《气候变化框架公约》及推动保护生物多样性的《生物多样性公约》。《气候变化框架公约》呼吁各国采取切实可行的措施，削减二氧化碳等温室气体的排放量。在会议上，非政府环保组织还通过了《消费和生活方式公约》，认为商品生产的日益增多，引起自然资源的迅速枯竭，造成生态系统的破坏、物种的灭绝、水质污染、大气污染和垃圾堆积，因此，新的经济模式应当是大力发展满足居民基本需求的生产，禁止为少数人服务的奢*品的生产，降低世界消费水平，减少不必要的浪费。这次会议的成功召开是人类社会正确认识环境问题的又一里程碑。人类社会越来越清醒地认识到环境与发展的相互依存关系，即没有环境保护就不可能有社会经济的发展，而没有社会经济的发展和人群素质的提高，也就不可能保持高质量的环境和改善人类的生活质量。
20世纪共发表了三个全人类共同保护地球环境的著名宣言：① 1972年，《人类环境宣言》。② 1982年，《内罗毕宣言》，为了纪念联合国人类环境会议10周年，国际社会于1982年5月10～18日在内罗毕召开了人类环境特别会议，并通过了《内罗毕宣言》。《内罗毕宣言》指出了进行环境管理和评价的必要性，环境、发展、人口与资源之间紧密而复杂的相互关系。③ 1992年，《里约环境与发展宣言》。
（三）两次环境问题高潮的比较
1）影响的范围不同。第*次环境问题高潮主要出现在西方工业发达国家，表现为局部性、小范围的环境污染问题；第二次环境问题高潮则表现为大范围乃至全球性的环境污染和大面积生态破坏问题，发达和发展中国家均受到影响。
2）产生的机制不同。第*次环境问题的污染源相对简单，污染相对较易得到控制；第二次环境问题的污染源类型多、分布广、形成复杂，问题的解决需要全人类共同努力。
3）关注影响对象的不同。第*次环境问题高潮主要关注环境污染对人体健康的影响；第二次环境问题高潮则更关注对社会经济发展的影响。
第二节 环境科学的产生与发展
一、环境科学的形成、发展与分科
环境科学或称环境研究（environmental study），是一个新兴的、以人类环境系统为研究对象的学科领域或研究领域。这里以环境科学的发展为线索，介绍环境科学的形成。
（一）第*阶段：从已有的传统学科中分化出来，专门研究环境污染问题的某一个侧面
20世纪50年代，西方发达国家遭受到了严重的环境污染问题，因而明确提出了环境污染（environmental pollution）和环境公害的概念，用以概括和反映人类与环境关系的失调，并将其作为专门的领域开展科学研究，试图解决环境污染问题。在此形势下，首先出现的必然是已有的传统学科中的一部分科学家分别从本学科的角度出发，运用本学科的知识和方法，从不同的侧面研究不同的环境问题或同一环境问题的不同侧面，形成了诸如环境化学、环境生物学、环境物理学、环境地理学、环境工程学、环境经济学、环境哲学、环境法学等学科。它们既可以是各自传统学科的分支学科，又可以被看作是新形成的环境科学体系的一员。例如，环境化学就是应用化学的基本理论和方法，对大气环境、水环境和土壤环境中的化学污染物的特征、发生机制和转化特征和扩散模式进行研究，从而进一步产生了大气环境化学、水环境化学、土壤环境化学等环境化学分支学科和研究领域。这一类环境科学的分支学科仍在不断发展之中，同时也是环境科学学科体系中十分重要的组成部分。
1. 环境化学
定义：环境化学是一门研究有害物质在环境介质中的存在、化学特征、行为、效应和控制的化学原理和方法的科学。它既是环境科学的核心组成部分，也是化学的一个新的重要分支。
研究内容：有害有毒物质在环境介质中存在的浓度水平和形态；潜在有害物质的来源，它们在单个环境介质中和不同环境介质间的环境化学行为；有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生污染效应的机制和风险性；有害物质造成的影响的缓解以及防止危害产生的途径。环境化学的特点是从微观的原子和分子水平研究宏观的环境现象及变化的化学机制，以及其污染的防止途径，核心是污染物质在环境中的转化和污