環(huán)境生物學(xué)課件

1、環(huán) 境 生 物 學(xué)1選用教材： 環(huán)境生物學(xué)孔繁翔主編 高教出版社 2000參考書目：環(huán)境生物學(xué) 朱半民主編 黃河水利出版社 2003環(huán)境生物學(xué) 蔣志學(xué)、鄧士謹(jǐn)主編 中國環(huán)境科學(xué)出版社 1989 環(huán)境生物學(xué) 林昌善 中國環(huán)境科學(xué)出版社 1986 環(huán)境微生物工程馬文漪、楊柳燕 南京大學(xué)出版社 1998 環(huán)境生物學(xué) 段昌群 科學(xué)出版社 2004教學(xué)時數(shù)：32； 考試形式：提交相關(guān)論文2 章節(jié)介紹： 緒論 第一篇 環(huán)境污染的生物效應(yīng) 1 環(huán)境污染物在生態(tài)系統(tǒng)中的行為 2 污染物對生物的影響 3 污染物的生物效應(yīng) 4 環(huán)境質(zhì)量的生物監(jiān)測與生物評價(jià) 第二篇 環(huán)境污染的生物凈化 5 環(huán)境污染生物凈化的原理

2、6 環(huán)境污染物的生物凈化方法 7 現(xiàn)代生物技術(shù)與環(huán)境污染治理 8 污染環(huán)境的生物修復(fù)3緒 論 本章主要討論以下三方面的內(nèi)容：環(huán)境與環(huán)境問題環(huán)境科學(xué)概述環(huán)境生物學(xué)概述41 環(huán)境與環(huán)境問題環(huán)境（Environment）的概念： 請思考以下三個問題： “這里環(huán)境真優(yōu)美！”中的“環(huán)境”指的是什么？ 作為環(huán)境科學(xué)術(shù)語的“環(huán)境”指的是什么？ 生態(tài)學(xué)中“環(huán)境”的概念又是什么？5一般工具書中定義的“環(huán)境”概念是指人以外的客觀事物，將環(huán)境作為一種人以外的客觀存在來加以定義，如新華字典中定義為：周圍的一切事物。作為環(huán)境科學(xué)術(shù)語的“環(huán)境”概念環(huán)境科學(xué)所研究的中心事物是“人”，則環(huán)境是以人類為主體的外部世界，是“人類

3、生存的環(huán)境”，在此基礎(chǔ)上定義：影響人類生存和發(fā)展的各種天然的和經(jīng)過人工改造的自然因素的總和。 生態(tài)學(xué)中“環(huán)境”的概念生態(tài)學(xué)研究的中心事物是“生物”，則環(huán)境是以整個生物界的生命為主體，是“生物生存的環(huán)境”，可定義：直接或間接影響生物生存和發(fā)展的各種因素的總和。這時，人類往往作為其中一個因素，成為其研究環(huán)境成分的一個內(nèi)容。小結(jié)： “環(huán)境”具有相對性，在不同的學(xué)科中含義不同，主體的改變往往導(dǎo)致環(huán)境概念含義的不同。人類是環(huán)境發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，環(huán)境是人類生存的物質(zhì)基礎(chǔ)，環(huán)境在影響人類生產(chǎn)、生活的同時，人類也在不斷地利用和改造自然環(huán)境。故人類和環(huán)境密切聯(lián)系，相互作用。6環(huán)境問題（受損環(huán)境）環(huán)境問題的概

4、念指由于人類活動作用于人們周圍的環(huán)境所引起的環(huán)境質(zhì)量變化，以及這種變化反過來對人類生產(chǎn)、生活和健康的影響問題。其產(chǎn)生是人類社會發(fā)展到一定階段人類與環(huán)境矛盾激化的產(chǎn)物。其實(shí)質(zhì)是由于人類活動超出了環(huán)境的承受能力，對其所賴以生存的自然生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生了破壞作用，導(dǎo)致人與其生存環(huán)境的不協(xié)調(diào)。 受損環(huán)境：指在人為或自然干擾下形成的偏離了自然狀態(tài)的環(huán) 境，在該環(huán)境中，環(huán)境要素成分不完整或比例失調(diào)，物質(zhì)循環(huán) 難以進(jìn)行，能量流動不暢，系統(tǒng)功能顯著下降。 脅迫環(huán)境：是在自然條件下生物的各生物因子發(fā)生變化，超越 生物生存的正常環(huán)境而形成的。7環(huán)境問題的分類環(huán)境污染：是指人類活動向自然環(huán)境中投入的廢棄物超過

5、自然生態(tài)系統(tǒng)的自凈能力，并在環(huán)境中擴(kuò)散、遷移、轉(zhuǎn)化，使環(huán)境系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，對人類和其他生物的正常生存和發(fā)展產(chǎn)生不利影響的現(xiàn)象。生態(tài)破壞：環(huán)境系統(tǒng)中的生物成分和非生物成分作為人類經(jīng)濟(jì)社會發(fā)展的資源受到過度利用或人為破壞而引起生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的改變，并對人類生存和發(fā)展的環(huán)境條件和資源狀況產(chǎn)生不良影響的現(xiàn)象。其后果是環(huán)境惡化和生態(tài)退化。例如：水土流失、土地退化，生物多樣性喪失等。重大的環(huán)境問題溫室效應(yīng)和氣候變暖臭氧層的破壞酸雨有毒物質(zhì)污染820世紀(jì)著名的八大公害事件公害事件名稱地 點(diǎn)時 間危害情況1.馬斯河谷煙霧事件比利時1930.12幾千人發(fā)病，60人死亡2.多諾拉煙霧事件美國1948

6、.106000人患病，17人死亡3.倫敦?zé)熿F事件英國1952.125天內(nèi)4000人死亡4.洛杉磯光化學(xué)煙霧美國40年代引起眼病，喉頭炎,頭痛5.水俁事件日本1953始癡呆，神經(jīng)失常，死亡6.富山事件日本1931始關(guān)節(jié)痛,骨骼軟化萎縮,痛死？ ？7.四日事件日本1970年哮喘，肺氣腫，10多人死亡8.米糠油事件日本1968年患者5千多人，死亡16人表緒1 20世紀(jì)著名的八大公害事件9溫室效應(yīng)與全球變暖溫室效應(yīng)大氣對地表熱輻射能遮擋保溫的屬性類似溫室中玻璃具有的作用，故被稱為溫室效應(yīng)。即大氣能使太陽短波輻射到達(dá)地面，但地表向外放出的長波熱輻射線卻被大氣吸收，由于大氣吸收熱量多，喪失少，這樣就使地表

7、與低層大氣溫度增高溫室氣體大氣中能強(qiáng)烈吸收地面輻射產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體。包括：二氧化碳、水汽、甲烷、氧化亞氮、臭氧等。全球變暖問題主要指人為活動造成的溫室氣體增加，溫室效應(yīng)增強(qiáng)帶來的氣候變化。人類活動對氣候變暖的影響主要表現(xiàn)為由于工業(yè)生產(chǎn)需要的化石燃料使用量大增，人口激增城市化發(fā)展等引起人為排放的二氧化碳等溫室氣體不斷增加；熱帶森林和溫帶植被破壞嚴(yán)重，光合作用吸收二氧化碳的能力減弱。10資料表明1860年以來，全球地表年平均氣溫升高了0.3-0.6；根據(jù)跨政府氣候變化委員會預(yù)測，從1990到2100年，全球陸面氣溫將增加2；氣候變暖的直接結(jié)果是世界各地冰川的溶化（后退），引起海平面的上升。海平面

8、升高的后果是嚴(yán)重的，將直接威脅世界沿海城市及30多個島嶼的生存和發(fā)展。美國環(huán)保專家預(yù)測，再過5070年，東京、大阪、曼谷、威尼斯、圣彼得堡、阿姆斯特丹以及中國等一些沿海城市會被完全和局部淹沒。氣候變暖的間接結(jié)果是災(zāi)害性氣候：厄爾尼諾現(xiàn)象。厄爾尼諾可以引起全球大范圍的干旱，也可使某些地區(qū)暴雨成災(zāi)。例如，1997年3月開始的第14次厄爾尼諾：中國：長江、松花江、嫩江全流域大洪水，直接損失幾千億元。98年1月10日張北地區(qū)62級地震。11月19日云南寧蒗又生生62級地震。11臭氧層破壞臭氧O3臭氧大部分集中在1030km的平流層。平流層中臭氧的存在對于地球生命物質(zhì)至關(guān)重要，通過吸收太陽輻射維護(hù)地球的

9、能量平衡和生態(tài)平衡。因?yàn)?，它阻擋了UV-B段紫外輻射到達(dá)地面。研究表明UVB能破壞生物蛋白質(zhì)和基因物質(zhì)，造成細(xì)胞死亡；使人類皮膚癌發(fā)病率增高；傷害眼睛導(dǎo)致白內(nèi)障而使眼睛失明；抑制植物如大豆、瓜類、蔬菜等的生長；并穿透10m深的水層，殺死浮游植物和微生物，從而危及水中生物的食物鏈和自由氧的來源，影響生態(tài)平衡和水體的自凈能力。因此，臭氧層實(shí)際上已成為地球生命系統(tǒng)的保護(hù)層。南極臭氧層空洞Ozone Hole80年代觀測發(fā)現(xiàn)，自每年9月份下旬開始，南極洲上空的臭氧總量迅速減少一半左右，極地上空臭氧層的中心地帶，近90臭氧被破壞，若從地面向上觀測，高空臭氧層已極其稀薄，與周圍相比象是形成了一個直徑上千公

10、里的洞，稱為“臭氧洞”。12酸雨一般將pH小于5.6的降雨稱為酸雨。酸雨的成因？酸雨的危害？13被嚴(yán)重腐蝕的建筑物14有毒物質(zhì)污染有毒物質(zhì)污染是指對生態(tài)系統(tǒng)和人類健康有毒害作用的物質(zhì)排放到環(huán)境中而引起的危害。這些物質(zhì)都是生產(chǎn)和生活過程中的產(chǎn)物，如廢水、廢氣和固體廢棄物、農(nóng)藥、化肥和放射性物質(zhì)等。15生態(tài)環(huán)境破壞生態(tài)環(huán)境破壞是由于對自然資源的不合理開發(fā)和利用而引起的。例如：中國科學(xué)院發(fā)布的一份國情報(bào)告： 中國在90年代的沙漠化速度是每年2100km2，相當(dāng)于兩個半香港，或30個北京城。而2000年已達(dá)2460 km2，2003年已超過3000 km2。遙感普查數(shù)字表明： 中國水土流失面積已達(dá)36

11、7萬km2，約占國土面積的38，總量達(dá)每年50億噸，相當(dāng)于全國的耕地每年被剝?nèi)?cm的肥土層，損失N.P.K肥4000多萬噸，相當(dāng)于全國1年生產(chǎn)化肥的總和。地球土層的平均厚度18cm，在溫帶地區(qū)的自然條件下,每形成1cm的表土需100400年，即使管理極好，也需20年。此外，黃河斷流，塔里木河斷流，羅布泊消失，長江危機(jī)，長江每年表土流失24億噸，5億噸流入東海。還有，濫用化肥和農(nóng)藥，造成土壤退化，我國中低產(chǎn)田已由原來的60上升到80。16 小結(jié) 解決環(huán)境問題的根本途徑是調(diào)節(jié)人類社會活動與環(huán)境的關(guān)系。要真正實(shí)現(xiàn)這種調(diào)節(jié)必須具備下列條件：掌握自然生態(tài)規(guī)律。通曉環(huán)境變化過程，能預(yù)測人類活動引起的環(huán)境

12、影響，運(yùn)用規(guī)律去利用自然資源、改造自然。172 環(huán)境科學(xué)概述 2.1環(huán)境科學(xué)的研究對象和任務(wù)環(huán)境科學(xué)的研究對象環(huán)境科學(xué)是是以“人類環(huán)境”系統(tǒng)為其特定的研究對象，它是研究“人類環(huán)境”系統(tǒng)的發(fā)生、發(fā)展、調(diào)節(jié)和控制以及改造和利用的科學(xué)。環(huán)境科學(xué)的任務(wù)環(huán)境科學(xué)的任務(wù)是揭示人類環(huán)境矛盾的實(shí)質(zhì)，研究兩者之間的辨證關(guān)系，掌握其發(fā)展規(guī)律，調(diào)控人類環(huán)境之間的物質(zhì)和能量交換過程，尋求解決矛盾的途徑和方法，以改善環(huán)境，促進(jìn)人類社會的向前發(fā)展。182.2 環(huán)境科學(xué)的發(fā)展史相關(guān)學(xué)科的探索：19世紀(jì)末期，地學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、醫(yī)學(xué)和一些工程技術(shù)學(xué)科的學(xué)者分別從本學(xué)科的角度開始對環(huán)境問題進(jìn)行探索和研究。環(huán)境科學(xué)的孕育

13、：20世紀(jì)50年代，在地學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、醫(yī)學(xué)和一些工程技術(shù)學(xué)科的基礎(chǔ)上，逐漸形成了一些新的邊緣學(xué)科，如環(huán)境生物學(xué)、環(huán)境化學(xué)、環(huán)境物理學(xué)、環(huán)境醫(yī)學(xué)、環(huán)境工程學(xué)、環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境管理學(xué)等等，在這些分支學(xué)科的基礎(chǔ)上，孕育著環(huán)境科學(xué)。環(huán)境科學(xué)的形成：1972年，英國經(jīng)濟(jì)學(xué)家B.沃德、美國微生物學(xué)家R.杜德斯主編出版了只有一個地球一書，該書被認(rèn)為是環(huán)境科學(xué)的一部緒論性質(zhì)的著作，從此形成了環(huán)境科學(xué)相對獨(dú)立的研究體系。環(huán)境科學(xué)的新境界：1992年，在里約熱內(nèi)盧會議上提出了“可持續(xù)發(fā)展”的新概念。在這一新發(fā)展觀的指導(dǎo)下，環(huán)境科學(xué)又進(jìn)入了一個更高的境界，將從此發(fā)展成為一門嶄新的、獨(dú)立的科學(xué)。193 環(huán)

14、境生物學(xué)概述3.1環(huán)境生物學(xué)的定義、研究對象和目的什么是環(huán)境生物學(xué)？環(huán)境生物學(xué)是研究生物與受人類干擾的環(huán)境之間相互作用規(guī)律及其機(jī)理的科學(xué)。環(huán)境生物學(xué)的研究對象環(huán)境生物學(xué)的研究對象是生物與受人類干擾的環(huán)境之間相互關(guān)系環(huán)境生物學(xué)的研究目的環(huán)境生物學(xué)的研究目的：在于為人類維護(hù)生態(tài)健康，保護(hù)和改善環(huán)境，為合理利用自然和自然資源提供科學(xué)基礎(chǔ)，促進(jìn)環(huán)境和生物的相互關(guān)系以有利于人類的生存和社會的可持續(xù)發(fā)展。 環(huán)境生物學(xué)的形成和發(fā)展203.2 環(huán)境生物學(xué)的任務(wù)與研究內(nèi)容任務(wù)闡明環(huán)境污染的生物學(xué)或生態(tài)學(xué)效應(yīng)探索生物對環(huán)境污染的凈化原理探討自然保護(hù)生物學(xué)和恢復(fù)生態(tài)學(xué)、 保護(hù)生態(tài)學(xué)的原理與方法研究內(nèi)容環(huán)境污染的生物

15、效應(yīng)環(huán)境污染的生物凈化保護(hù)生態(tài)學(xué)213.4 環(huán)境生物學(xué)的研究方法野外調(diào)查和試驗(yàn)實(shí)驗(yàn)室試驗(yàn)?zāi)M研究223.5 環(huán)境生物學(xué)的發(fā)展趨勢目前發(fā)展的趨勢主要表現(xiàn)在以下幾個方面：生態(tài)毒理學(xué)研究生態(tài)毒理學(xué)（Ecotoxicology）是研究環(huán)境壓力對生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的種群和群落的生態(tài)學(xué)和毒理學(xué)效應(yīng)，以及物質(zhì)或因素的遷移途徑和與環(huán)境相互作用規(guī)律。環(huán)境生物學(xué)正向宏觀和微觀兩極方向深入發(fā)展：宏觀領(lǐng)域內(nèi)，研究對象已由個體、種群、群落轉(zhuǎn)移到生態(tài)系統(tǒng)和景觀生態(tài)，向在生態(tài)系統(tǒng)水平上評價(jià)生態(tài)效應(yīng)的方法和模型發(fā)展；在微觀領(lǐng)域，采用分子生物學(xué)、遺傳學(xué)等生物學(xué)方法和技術(shù)，研究污染物及其代謝物與生物大分子及細(xì)胞的相互作用等。環(huán)境污染的生

16、物凈化研究開發(fā)對高濃度有機(jī)廢水、生物難降解物質(zhì)、氮磷營養(yǎng)物質(zhì)等能有效去除的新工藝和新方法。環(huán)境生物技術(shù)環(huán)境質(zhì)量的生物監(jiān)測與評價(jià)技術(shù)的發(fā)展污染凈化和受損環(huán)境修復(fù)的生物技術(shù)保護(hù)生態(tài)學(xué)自然保護(hù)生態(tài)學(xué)恢復(fù)生態(tài)學(xué)233.6 環(huán)境生物學(xué)與相關(guān)學(xué)科的關(guān)系與生態(tài)學(xué)學(xué)科的關(guān)系生態(tài)學(xué)的研究重點(diǎn)在生態(tài)系統(tǒng)和生物圈各組成成分之間的相互關(guān)系。環(huán)境生物學(xué)是以生態(tài)學(xué)的基本原理作為其理論基礎(chǔ)的，但其研究的環(huán)境是以人類為主體的環(huán)境，從研究的切入點(diǎn)和研究層次上兩者是不同的。與毒理學(xué)學(xué)科的關(guān)系毒理學(xué)是研究外來化合物對生物體毒性作用的一門學(xué)科。環(huán)境生物學(xué)在毒理學(xué)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步應(yīng)用生態(tài)學(xué)、分子生物學(xué)、生物化學(xué)及生物物理學(xué)等基礎(chǔ)學(xué)科對環(huán)境污染物的毒作用機(jī)理、影