环境科学

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  环境科学汉语拼音:Huanjing Kexue;英语:Environmental Science),研究人类社会发展活动与环境演化规律之间相互作用关系,寻求人类社会与环境协同演化、可持续发展途径与方法的科学

概述

  环境是人类生存和发展的基本条件,是经济社会发展的基础。人类只是地球环境演变到一定阶段的产物。人类出现后,通过生产和消费活动,参与自然界的物质循环和能量流动过程,不断地改变着地球环境。人类在社会经济发展中,利用自然资源和改造环境,同时也干扰甚至破坏自然生态过程,影响了生物生产力和生物多样性,使环境产生不利于人类生存和发展的变化,从而出现环境问题。

  人类发展的初期,人类的祖先过着茹毛饮血、渔猎采集的生活。当时人类对自然环境的依赖非常明显,虽然过度采伐和狩猎对许多生物物种的数量和生存造成一定的破坏,但那时的环境问题还是局部的、暂时的,其破坏并没有影响自然生态系统的恢复能力和正常功能。

  随着人们学会驯化动物和种植植物,农业和畜牧业出现。人口的增长、反复的刀耕火种和弃耕,导致一些地区特别是干旱和半干旱地区的土壤的破坏,严重的水土流失使肥沃的土地变成了不毛之地。

  16~17世纪以来,尤其是从18世纪中叶开始,以蒸汽机的广泛使用为标志的第一次工业革命,使人类的生产能力得到巨大发展,但同时也带来新的环境问题。工业生产过程中排放的废水、废气和废渣,在环境中难以降解和净化,造成严重的环境污染。与大工业相伴而来的都市繁华、交通运输以及农业的快速发展,也引起许多环境问题,使人类生存的环境进一步恶化。从20世纪30年代的比利时马斯河谷事件开始,震惊世界的环境八大公害相继发生,50~60年代形成了环境问题的第一次高潮。尤其在工业较为发达的国家,大气污染水体污染土壤污染及滥用农药噪声污染放射性污染等环境问题对人类的生存造成严重威胁,经济发展也受到环境的挑战。

  20世纪80年代,特别是80年代中期以来,出现又一次环境问题高潮,环境问题有了新的变化。原来的环境问题仅仅表现为地区性或区域性的环境污染与生态破坏,这些问题在局部地区尤其是在发达国家已得到了较好的解决。但从世界范围和整体上来看,环境污染与生态破坏问题并未得到解决,甚至更加恶化,且打破区域和国家的界限,演变为全球性问题,引起世界各国的普遍关注。

  当前人类面临的新的全球性和广域性的环境问题主要有三类:

  1. 全球性和广域性的环境污染,如全球性气候变暖、臭氧层耗竭、大面积的酸雨污染、淡水资源的枯竭及污染。
  2. 大面积的生态破坏,如生物种类锐减、土壤退化及荒漠化和正在加速的森林面积锐减等。
  3. 突发性的严重污染事件增多和化学品的污染及越境转移。

发展历史

  环境科学是在环境问题日益严重后产生和发展起来的综合性学科。这门学科的理论和方法仍在发展之中。环境科学的发展可分为各相关学科的探索和环境科学作为综合性学科的形成和发展两个阶段。

相关学科的探索

  19世纪下半叶,随着经济社会的发展,环境问题开始受到人们的重视,地学生物学化学物理学医学和一些工程技术等学科的学者分别从本学科的角度开始对环境问题进行探索和研究。德国植物学家C.N.弗拉斯在1847年出版的《各个时代的气候和植物界》一书中论述了人类活动影响植物界气候的变化。美国学者G.P.马什在1864年出版的《人与自然》一书中,从全球的观点出发论述人类活动对地理环境的影响,特别是对森林、水、土壤和野生动植物的影响,呼吁开展保护运动。英国生物学家达尔文在1859年出版的《物种起源》一书中论证了生物是进化而来的,生物的进化与环境的变化有很大关系,生物只有适应环境才能生存。工程技术方面,给排水工程是一个历史悠久的技术部门。1897年英国建立污水处理厂。消烟除尘技术在19世纪后期已有所发展。这些基础学科和应用技术的发展,为解决环境问题提供了原理和方法学基础。

形成与发展

  环境科学作为独立的学科是在20世纪50年代环境问题成为全球性重大问题后形成的。许多科学家,包括化学家、地理学家、生物学家和社会学家等对环境问题进行调查和研究。他们在各自学科的基础上,运用原有的理论和方法研究环境问题,通过这种研究逐渐形成了一些新的边缘学科,如环境地学环境生物学环境化学环境物理学环境医学环境工程学环境经济学环境管理学等。在这些分支学科的基础上孕育产生了环境科学。

  最早提出“环境科学”这一名词的是美国学者,当时指的是研究宇宙飞船中的人工环境问题。1964年国际科学联合会理事会设立国际生物学计划,研究全球各类生态系统生产力和人类福利的生物基础,对唤醒科学家注意生物圈所面临的威胁和危险产生了重大影响。1968年国际科学联合会理事会设立环境科学委员会。

  20世纪60年代末,西方10国的30多位自然科学家、经济学家和工业家在意大利开会讨论人类当前和未来的环境问题,成立罗马俱乐部,先后发表D.L.梅多斯等人撰写的《增长的极限》和E.戈德史密斯的《生存的战略》。70年代英国经济学家B.沃德和美国微生物学家R.杜博斯受联合国人类环境会议秘书长的委托,主编出版《只有一个地球》一书,试图从整个地球以及社会经济政治的角度来探讨环境问题,要求人类明智地管理地球,这被认为是环境科学的一部绪论性质的著作,从而形成了环境科学相对独立的研究体系。

  环境科学的形成也推动了科学整体化的研究。环境科学在科学整体化的过程中,充分运用自然科学和工程技术等各种学科的知识,就人类活动引起的环境变化对人类自身的影响和有效控制途径进行了系统的、综合的研究。在环境污染治理和研究过程中,人们逐渐认识到单靠科学技术手段是不可能从根本上解决环境问题的,要有效地保护环境,就必须对人类社会自身的经济发展行为加强管理。由此产生了环境评价学环境经济学环境法学等一系列新的交叉边缘学科。环境科学发展到了一个新的阶段。

  随着研究的深入,人们又逐渐认识到人类活动是与环境系统整体关联的,不能把环境问题简单地分解成某些学科问题的集合进行解决,环境科学不是诸如环境物理学环境化学环境生物学环境地学环境医学环境管理学等一系列分支学科的简单叠加。各分支学科以及各分支学科之间开始寻求相互渗透、交融的具体途径,努力实现从学科的分散状态向聚合状态的转变。环境科学进入跨学科交融的发展阶段,逐渐形成自己学科结构体系的雏形。

  环境科学源于传统学科,又不是多个传统学科的简单联合。它强调宏观与微观的结合、主观与客观的结合。它将寻求正确处理自然生态系统和社会经济系统对立统一关系的理论和方法,形成自己独立的理论框架、概念体系、逻辑方法和技术体系。

主要任务

  通常认为环境科学应回答三个问题:

  1. 人类赖以生存与发展的环境是如何演变的。
  2. 人类活动,如资源的开发、污染物的排放以及人们的生活、生产方式是如何影响环境的。
  3. 人类应如何与自然协同进化,人类在自身的不断发展中如何建立新的价值观、发展模式,发展新的、与自然和谐的技术,以保证人类文明不断持续发展及生物圈、大气圈等圈层的可持续性。

  环境科学的主要任务包括:

  1. 探索全球范围内环境演化的规律。环境总是不断演化的,认识自然环境的结构、功能、演变过程与演变规律是人类利用自然、与自然和谐共处的基础。
  2. 揭示人类活动同自然生态系统的相互作用关系。自然生态系统维持地球生命支持系统,为人类提供生存与生活资源,并是人类社会经济发展所需的物质资源。人类在生产和消费活动中,一是从环境中获取资源,过度开发资源会导致资源的枯竭;二是向环境排放废弃物,当废弃物超过环境自净能力时,就会造成环境污染,损害环境质量;三是改变自然过程,导致自然生态系统退化与功能丧失。因此,认识与掌握人类活动与自然生态系统相互作用的规律是规范人类活动、保护环境的科学基础。
  3. 探索环境变化对地球生命支持系统的影响。人类活动引起的环境变化,如大气二氧化碳浓度的升高、平流层臭氧的损耗、生物多样性的丧失等环境的变化,对地球生命支持系统与生物圈影响的研究已成为环境科学的重要任务,同时环境变化机制及其变化后果也是环境科学所必须研究和解决的科学问题。
  4. 揭示环境污染物在环境中的变迁及其对人体健康与生物的影响。研究人类生产、生活活动向环境排放的污染物,尤其是有毒难降解污染物在环境中的形态变迁与转化及其对生物的毒理作用,是保护人类生存环境、制定各项环境标准、控制污染物排放量的依据。
  5. 研究环境污染治理技术与资源循环利用技术。现代工农业生产、人类生活消费都在大量地产生废弃物,并已对环境产生严重的污染,危害社会发展和人体健康。因此,研究和发展新的环境污染治理技术与受损害环境的恢复技术,显然是环境科学的重要内容。同时,研究生态产业,实现生产和消费过程资源循环利用和污染物排放最小化是当今环境科学技术的最新课题。
  6. 探索人类与环境和谐共处的途径。可持续发展已被公认为人类实现与自然和谐共处的重要途径。发展环境伦理,普及环境知识,提高全民的环境意识,引导全社会形成有利于环境保护、符合可持续发展要求的生产关系、生活方式、消费行为等生态文明观,研究环境经济、环境与资源管理的政策法规、城乡可持续发展模式等是21世纪环境科学的重要任务。

学科体系

  当今环境科学已发展成为横跨自然科学技术工程科学社会科学的综合性学科。具有明显的层次性、实用性。在解决全球环境问题上,又具有明显的国际性。在现阶段,环境科学主要运用自然科学和社会科学的有关学科的理论、技术和方法来研究环境问题,形成与有关学科相互渗透、交叉的庞大的学科体系。

  属于自然科学领域的有环境地学环境生物学环境生态学环境化学、[[环境物理学]等;

  属于技术与工程科学的有环境医学环境工程学等;

  属于社会科学领域的有环境管理学环境经济学环境法学环境哲学环境社会学等。

  环境是一个有机的整体,环境污染控制与自然生态保护又是极其复杂的、涉及面相当广泛的问题。因此,环境科学的各个分支学科虽然各有特点,但又相互渗透,相互依存,成为环境科学不可分割的组成部分。环境科学技术的发展体现了当代科学技术综合、集成的发展趋势。环境科学是当今发展最快的学科之一。