《環(huán)境生物學(xué)》PPT課件.ppt

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環(huán)境生物學(xué) 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(guó)環(huán)境科學(xué)出版社1989 環(huán)境生物學(xué) 林昌善中國(guó)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(shí)數(shù) 32 考試形式 提交相關(guān)論文 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(duì)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(cè)與生物評(píng)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) 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(wèn)題環(huán)境科學(xué)概述環(huán)境生物學(xué)概述 1環(huán)境與環(huán)境問(wèn)題 環(huán)境 Environment 的概念 請(qǐng)思考以下三個(gè)問(wèn)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(yǔ)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 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(lái)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(yǔ)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(guò)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(gè)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(shí) 人類往往作為其中一個(gè)因素 成為其研究環(huán)境成分的一個(gè)內(nèi)容 小結(jié) 環(huán)境 具有相對(duì)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(shí) 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 環(huán)境問(wèn)題 受損環(huán)境 環(huán)境問(wèn)題的概念指由于人類活動(dòng)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(guò)來(lái)對(duì)人類生產(chǎn) 生活和健康的影響問(wèn)題 其產(chǎn)生是人類社會(huì)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(dòng)超出了環(huán)境的承受能力 對(duì)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(dòng)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 環(huán)境問(wèn)題的分類環(huán)境污染 是指人類活動(dòng)向自然環(huán)境中投入的廢棄物超過(guò)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(duì)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(huì)發(fā)展的資源受到過(guò)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(duì)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(wèn)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 20世紀(jì)著名的八大公害事件 表緒 120世紀(jì)著名的八大公害事件 溫室效應(yīng)與全球變暖 溫室效應(yīng)大氣對(duì)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(yáng)短波輻射到達(dá)地面 但地表向外放出的長(zhǎng)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(wèn)題主要指人為活動(dòng)造成的溫室氣體增加 溫室效應(yīng)增強(qiáng)帶來(lái)的氣候變化 人類活動(dòng)對(duì)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 資料表明1860年以來(lái) 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(huì)預(yù)測(cè) 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(gè)島嶼的生存和發(fā)展 美國(guó)環(huán)保專家預(yù)測(cè) 再過(guò)50 70年 東京 大阪 曼谷 威尼斯 圣彼得堡 阿姆斯特丹以及中國(guó)等一些沿海城市會(huì)被完全和局部淹沒(méi) 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(kāi)始的第14次厄爾尼諾 中國(guó) 長(zhǎng)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)6 2級(jí)地震 11月19日云南寧蒗又生生6 2級(jí)地震 臭氧層破壞 臭氧 O3臭氧大部分集中在10 30km的平流層 平流層中臭氧的存在對(duì)于地球生命物質(zhì)至關(guān)重要 通過(guò)吸收太陽(yáng)輻射維護(hù)地球的能量平衡和生態(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UV B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(zhǎng) 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(lái)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 OzoneHole80年代觀測(cè)發(fā)現(xiàn) 自每年9月份下旬開(kāi)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(cè) 高空臭氧層已極其稀薄 與周圍相比象是形成了一個(gè)直徑上千公里的洞 稱為 臭氧洞 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 被嚴(yán)重腐蝕的建筑物 有毒物質(zhì)污染 有毒物質(zhì)污染是指對(duì)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(guò)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 生態(tài)環(huán)境破壞 生態(tài)環(huán)境破壞是由于對(duì)自然資源的不合理開(kāi)發(fā)和利用而引起的 例如 中國(guó)科學(xué)院發(fā)布的一份國(guó)情報(bào)告 中國(guó)在90年代的沙漠化速度是每年2100km2 相當(dāng)于兩個(gè)半香港 或30個(gè)北京城 而2000年已達(dá)2460km2 2003年已超過(guò)3000km2 遙感普查數(shù)字表明 中國(guó)水土流失面積已達(dá)367萬(wàn)km2 約占國(guó)土面積的38 總量達(dá)每年50億噸 相當(dāng)于全國(guó)的耕地每年被剝?nèi)?cm的肥土層 損失N P K肥4000多萬(wàn)噸 相當(dāng)于全國(guó)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100 400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(zhǎng)江危機(jī) 長(zhǎng)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(guó)中低產(chǎn)田已由原來(lái)的60 上升到80 小結(jié)解決環(huán)境問(wèn)題的根本途徑是調(diào)節(jié)人類社會(huì)活動(dòng)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(guò)程 能預(yù)測(cè)人類活動(dòng)引起的環(huán)境影響 運(yùn)用規(guī)律去利用自然資源 改造自然 2環(huán)境科學(xué)概述2 1環(huán)境科學(xué)的研究對(duì)象和任務(wù) 環(huán)境科學(xué)的研究對(duì)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(duì)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?jī)烧咧g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(guò)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(huì)的向前發(fā)展 2 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(kāi)始對(duì)環(huán)境問(wèn)題進(jìn)行探索和研究 環(huán)境科學(xué)的孕育 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(guó)經(jīng)濟(jì)學(xué)家B 沃德 美國(guó)微生物學(xué)家R 杜德斯主編出版了 只有一個(gè)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(duì)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(huì)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(gè)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) 3環(huán)境生物學(xué)概述3 1環(huán)境生物學(xué)的定義 研究對(duì)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(duì)象環(huán)境生物學(xué)的研究對(duì)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(huì)的可持續(xù)發(fā)展 環(huán)境生物學(xué)的形成和發(fā)展 3 2環(huán)境生物學(xué)的任務(wù)與研究?jī)?nèi)容 3 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 3 5環(huán)境生物學(xué)的發(fā)展趨勢(shì) 目前發(fā)展的趨勢(shì)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)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(duì)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(duì)象已由個(gè)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(píng)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)境污染的生物凈化研究開(kāi)發(fā)對(duì)高濃度有機(jī)廢水 生物難降解物質(zhì) 氮磷營(yíng)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(cè)與評(píng)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) 3 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(lái)化合物對(duì)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(duì)環(huán)境污染物的毒作用機(jī)理 影響其毒性作用的各種因素和控制規(guī)律等眾多內(nèi)容進(jìn)行深入研究 本課程的重點(diǎn)內(nèi)容和學(xué)習(xí)要求 環(huán)境污染的生物效應(yīng)要求 理解污染物在環(huán)境中的遷移 轉(zhuǎn)化和積累的生物學(xué)規(guī)律以及在各個(gè)水平上對(duì)生物的影響和危害 在此基礎(chǔ)上 掌握環(huán)境污染的生物監(jiān)測(cè)與生物評(píng)價(jià)的基本理論和方法 環(huán)境污染的生物凈化 要求 理解環(huán)境污染生物凈化的基本原理和方法 理解生物降解的規(guī)律 原理和途徑 了解現(xiàn)代生物技術(shù)在污染物生物凈化中的應(yīng)用 在學(xué)習(xí)了本章內(nèi)容之后 請(qǐng)思考以下問(wèn)題 環(huán)境生物學(xué)在環(huán)境科學(xué)研究中有哪些作用 應(yīng)如何開(kāi)展環(huán)境生物學(xué)的研究