什么是環(huán)境科學(xué)？

【專家解說】：環(huán)境科學(xué) 研究人類生存的環(huán)境質(zhì)量及其保護(hù)與改善的科學(xué)。 環(huán)境科學(xué)研究的環(huán)境，是以人類為主體的外部世界，即人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)條件的綜合體，包括自然環(huán)境和社會環(huán)境。 自然環(huán)境是直接或間接影響到人類的，一切自然形成的物質(zhì)及其能量的總體?，F(xiàn)在的地球表層大部分受過人類的干預(yù)，原生的自然環(huán)境已經(jīng)不多了。 環(huán)境科學(xué)所研究的社會環(huán)境是人類在自然環(huán)境的基礎(chǔ)上，通過長期有意識的社會勞動所創(chuàng)造的人工環(huán)境。它是人類物質(zhì)文明和精神文明發(fā)展的標(biāo)志，并隨著人類社會的發(fā)展不斷豐富和演變。 環(huán)境具有多種層次，多種結(jié)構(gòu)，可以作各種不同的劃分。按照環(huán)境要素可分為大氣、水、土壤、生物等環(huán)境；按照人類活動范圍可分為村落、城市、區(qū)域、全球、宇宙等環(huán)境。環(huán)境科學(xué)是把環(huán)境作為一個整體進(jìn)行綜合研究的。 地球表面有四個圈層，即氣圈、水圈、土壤-石圈，以及在這三個圈交會處適宜于生物生存的生物圈。這四個圈主要在太陽能的作用下進(jìn)行著物質(zhì)循環(huán)和能量流動。 人類出現(xiàn)后，通過生產(chǎn)和消費活動，從自然界獲取生存資源，然后又將經(jīng)過改造和使用的自然物和各種廢棄物還給自然界，從而參與了自然界的物質(zhì)循環(huán)和能量流動過程，不斷地改變著地球環(huán)境。人類在改造環(huán)境的過程中，地球環(huán)境仍以固有的規(guī)律運動著，不斷地反作用于人類，因此常常產(chǎn)生環(huán)境問題。 環(huán)境問題在古代就有了。西亞的美索不達(dá)米亞、中國的黃河流域，都是人類文明的發(fā)祥地。由于大規(guī)模地毀林墾荒，又不注意培育林木，造成嚴(yán)重的水土流失，以致良田美地逐漸淪為貧瘠土壤。 產(chǎn)業(yè)革命以后，社會生產(chǎn)力的迅速發(fā)展，機器的廣泛使用，為人類創(chuàng)造了大量財富，而工業(yè)生產(chǎn)排出的廢棄物卻造成了環(huán)境污染。19世紀(jì)下半葉，世界最大工業(yè)中心之一的倫敦，曾多次發(fā)生因排放煤煙引起的嚴(yán)重的煙霧事件。 在世界人口數(shù)量不多、生產(chǎn)規(guī)模不大的時候，人類活動對環(huán)境的影響并不太大，即使發(fā)生環(huán)境問題也只是局部性的。而到了二十世紀(jì)50年代以來，社會生產(chǎn)力和科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)，人口數(shù)量激增，人類征服自然界的能力大大增強，環(huán)境的反作用便日益強烈地顯露出來，成為世界各國人民共同關(guān)心的全球性問題。 到18世紀(jì)末，人類發(fā)現(xiàn)的化學(xué)元素只有20多種，現(xiàn)在94種天然元素已經(jīng)全部被發(fā)現(xiàn)，而且還制成了十多種人造元素，人工制取的各種化合物的種類也與年俱增，據(jù)統(tǒng)計目前已超過800萬種。在這些化學(xué)品中，有毒化學(xué)品的年產(chǎn)量已達(dá)400萬噸。 大量人工制取的化合物包括有毒物質(zhì)進(jìn)入環(huán)境，在環(huán)境中擴散、遷移、累積和轉(zhuǎn)化，不斷地惡化環(huán)境，嚴(yán)重威脅著人類和其他生物的生存。60年代末愛爾蘭海上成千上萬只死去的海鳥體內(nèi)含有高濃度的多氯聯(lián)苯；廣袤荒無的南極大陸的企鵝體內(nèi)也檢出了DDT；北極附近格陵蘭冰蓋層中鉛和汞的含量不斷上升；日本出現(xiàn)主要由鎘污染造成的痛痛病，和由汞污染造成的水俁病等等。這一切已經(jīng)引起世界各國的普遍關(guān)注。 人類活動排放的廢棄物，越來越大地超過環(huán)境自凈能力，從而影響全球的環(huán)境質(zhì)量。據(jù)70年代估計，全世界每年排入環(huán)境的固體廢物超過30億噸，廢水約6000～7000億噸，廢氣中僅一氧化碳和二氧化碳就近4億噸。 大量廢棄物排入環(huán)境使大氣和水體的組成起了變化。大氣中的二氧化碳含量(按體積計)已由19世紀(jì)的0.028%增加到現(xiàn)在的0.032%。二氧化碳對地球氣候起著調(diào)節(jié)作用?？茖W(xué)實驗證實，如果它的含量繼續(xù)增高，勢必引起全球性的氣候異常。 西歐一些國家排放的大量硫氧化物、氮氧化物。經(jīng)風(fēng)傳送，隨雨水降落，造成斯堪的納維亞地區(qū)一些淡水湖的酸度顯著上升。瑞典一些湖泊水中的氫離子濃度比30年代幾乎增加了100倍，魚產(chǎn)量因而大幅度下降。 近年來世界上每年由于海運、沿海鉆探和開采石油、事故溢漏和廢物處理排入海洋的石油及其制品達(dá)到600多萬噸。海洋被石油污染，使海洋浮游生物的生存受到嚴(yán)重的威脅。據(jù)估計，現(xiàn)在大氣圈中的氧氣，有四分之一是海洋中的海洋浮游植物通過光合作用而產(chǎn)生的。海洋浮游植物一旦遭到嚴(yán)重的損害，勢必影響全球的氧含量的平衡。 人口的增長和生產(chǎn)活動的增強，成為對環(huán)境新的沖擊和壓力。許多種資源日益減少，并面臨耗竭的危險。由于不合理的耕作制度，世界上被風(fēng)蝕、鹽堿化的土地日益增多。據(jù)聯(lián)合國有關(guān)部門估計，土壤由于侵蝕每年損失240億噸，沙漠化土地每年擴大600萬公頃。 另外，由于原生環(huán)境的消失、人類的捕殺和環(huán)境污染，世界上的植物和動物遺傳資源急劇減少了。估計有25000種植物和1OOO多種脊椎動物的種、亞種和變種面臨滅絕的危險，這對人類將是無法彌補的損失。 以上事實說明，當(dāng)今世界上大氣、水、土壤和生物所受到的污染和破壞已達(dá)到危險的程度。自然界的生態(tài)平衡受到日益嚴(yán)重的干擾，自然資源受到大規(guī)模破壞，自然環(huán)境正在退化。環(huán)境科學(xué)就是為解決人類面臨的嚴(yán)重的環(huán)境問題，為創(chuàng)造更適宜、更美好的環(huán)境而逐漸發(fā)展起來的。它的興起和發(fā)展，標(biāo)志著人類對環(huán)境的認(rèn)識、利用和改造進(jìn)入了一個新的階段。 環(huán)境科學(xué)的研究領(lǐng)域和主要任務(wù)環(huán)境科學(xué)的研究領(lǐng)域，在50～60年代側(cè)重于自然科學(xué)和工程技術(shù)的方面。目前已擴大到社會學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、法學(xué)等社會科學(xué)方面。 對環(huán)境問題的系統(tǒng)研究，要運用地學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、醫(yī)學(xué)、工程學(xué)、數(shù)學(xué)以及社會學(xué)、經(jīng)濟學(xué)、法學(xué)等多種學(xué)科的知識。所以，環(huán)境科學(xué)是一門綜合性很強的學(xué)科。 它在宏觀上研究人類同環(huán)境之間的相互作用、相互促進(jìn)、相互制約的對立統(tǒng)一關(guān)系，揭示社會經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展的基本規(guī)律；在微觀上研究環(huán)境中的物質(zhì)，尤其是人類活動排放的污染物的分子、原子等微小粒子在有機體內(nèi)遷移、轉(zhuǎn)化和蓄積的過程及其運動規(guī)律，探索它們對生命的影響及其作用機理等。 環(huán)境科學(xué)的主要任務(wù) 環(huán)境科學(xué)主要探索全球范圍內(nèi)環(huán)境演化的規(guī)律；揭示人類活動同自然生態(tài)之間的關(guān)系；探索環(huán)境變化對人類生存的影響；研究區(qū)域環(huán)境污染綜合防治的技術(shù)措施和管理措施等等。 在人類改造自然的過程中，為使環(huán)境向有利于人類的方向發(fā)展，避免向不利于人類的方向發(fā)展，就必須了解環(huán)境變化的過程，包括環(huán)境的基本特性、環(huán)境結(jié)構(gòu)的形式和演化機理等。 人類生產(chǎn)和消費系統(tǒng)中物質(zhì)和能量的遷移、轉(zhuǎn)化過程是異常復(fù)雜的。但必須使物質(zhì)和能量的輸入同輸出之間保持相對平衡。這個平衡包括兩項內(nèi)容，一是排入環(huán)境的廢棄物不能超過環(huán)境自凈能力，以免造成環(huán)境污染，損害環(huán)境質(zhì)量；二是從環(huán)境中獲取可更新資源不能超過它的再生增殖能力，以保障永續(xù)利用。因此，社會經(jīng)濟發(fā)展規(guī)劃中必須列入環(huán)境保護(hù)的內(nèi)容，有關(guān)社會經(jīng)濟發(fā)展的決策必須考慮生態(tài)學(xué)的要求，以求得人類和環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展。 環(huán)境變化是由物理的、化學(xué)的、生物的和社會的因素，以及它們的相互作用所引起的。因此必須研究污染物在環(huán)境中的物理、化學(xué)的變化過程，在生態(tài)系統(tǒng)中遷移轉(zhuǎn)化的機理，以及進(jìn)入人體后發(fā)生的各種作用，包括致畸作用、致突變作用和致癌作用。同時，必須研究環(huán)境退化同物質(zhì)循環(huán)之間的關(guān)系。這些研究可為保護(hù)人類生存環(huán)境、制定各項環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)、控制污染物的排放量提供依據(jù)。 實踐證明環(huán)境保護(hù)需要綜合運用多種工程技術(shù)措施和管理手段，從區(qū)域環(huán)境的整體出發(fā)，調(diào)節(jié)并技術(shù)措施和管理手段，從區(qū)域環(huán)境的整體出發(fā)，調(diào)節(jié)并控制人類和環(huán)境之間的相互關(guān)系，利用系統(tǒng)分析和系統(tǒng)工程的方法尋找解決環(huán)境問題的最優(yōu)方案。 環(huán)境科學(xué)的分支學(xué)科 環(huán)境科學(xué)主要是運用自然科學(xué)和社會科學(xué)的有關(guān)學(xué)科的理論、技術(shù)和方法來研究環(huán)境問題。在與有關(guān)學(xué)科相互滲透、交叉的中形成了許多分支學(xué)科。屬于自然科學(xué)方面的有環(huán)境地學(xué)、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)；屬于社會科學(xué)方面的有環(huán)境管理學(xué)、環(huán)境經(jīng)濟學(xué)、環(huán)境法學(xué)等。 環(huán)境地學(xué)以人-地系統(tǒng)為對象，研究它的發(fā)生和發(fā)展，組成和結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)和控制，改造和利用。主要研究內(nèi)容有：地理環(huán)境和地質(zhì)環(huán)境等的組成、結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和演化，環(huán)境質(zhì)量調(diào)查、評價和預(yù)測，以及環(huán)境質(zhì)量變化對人類的影響等。 環(huán)境地學(xué)的學(xué)科體系尚未完全定型，目前較成熟的分支學(xué)科有環(huán)境地質(zhì)學(xué)、環(huán)境地球化學(xué)、環(huán)境海洋學(xué)、環(huán)境土壤學(xué)、污染氣象學(xué)等。 環(huán)境生物學(xué)研究生物與受人類干預(yù)的環(huán)境之間的相互作用的機理和規(guī)律。它有兩個研究領(lǐng)域：一個是針對環(huán)境污染問題的污染生態(tài)學(xué)；一個是針對環(huán)境破壞問題的自然保護(hù)。 環(huán)境生物學(xué)以研究生態(tài)系統(tǒng)為核心，向兩個方向發(fā)展：從宏觀上研究環(huán)境中污染物在生態(tài)系統(tǒng)中的遷移、轉(zhuǎn)化、富集和歸宿，以及對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的影響；從微觀上研究污染物對生物的毒理作用和遺傳變異影響的機理和規(guī)律。 環(huán)境化學(xué)主要是鑒定和測量化學(xué)污染物在環(huán)境中的含量，研究它們的存在形態(tài)和遷移、轉(zhuǎn)化規(guī)律，探討污染物的回收利用和分解成為無害的簡單化合物的機理。它有兩個分支：環(huán)境污染化學(xué)和環(huán)境分析化學(xué)。 環(huán)境物理學(xué)研究物理環(huán)境和人類之間的相互作用。主要研究聲、光、熱、電磁場和射線對人類的影響，以及消除其不良影響的技術(shù)途徑和措施。聲、光、熱、電、射線，為人類生存和發(fā)展所必需。但是，它們在環(huán)境中的量過高或過低，就會造成污染和危害。 環(huán)境醫(yī)學(xué)研究環(huán)境與人群健康的關(guān)系，特別是研究環(huán)境污染對人群健康的有害影響及其預(yù)防措施，包括探索污染物在人體內(nèi)的動態(tài)和作用機理，查明環(huán)境致病因素和致病條件，闡明污染物對健康損害的早期反應(yīng)和潛在的遠(yuǎn)期效應(yīng)，以便為制定環(huán)境衛(wèi)生標(biāo)準(zhǔn)和預(yù)防措施提供科學(xué)依據(jù)。環(huán)境醫(yī)學(xué)的研究領(lǐng)域有環(huán)境流行病學(xué)、環(huán)境毒理學(xué)、環(huán)境醫(yī)學(xué)監(jiān)測等。 環(huán)境工程學(xué)是運用工程技術(shù)的原理和方法，防治環(huán)境污染，合理利用自然資源，保護(hù)和改善環(huán)境質(zhì)量。主要研究內(nèi)容有大氣污染防治工程、水污染防治工程、固體廢物的處理和利用、噪聲控制等，并研究環(huán)境污染綜合防治，以及運用系統(tǒng)分析和系統(tǒng)工程的方法，從區(qū)域環(huán)境的整體上尋求解決環(huán)境問題的最佳方案。此外，環(huán)境工程學(xué)還研究控制污染的技術(shù)經(jīng)濟問題，開展技術(shù)發(fā)展的環(huán)境影響評價工作。 環(huán)境管理學(xué)研究采用行政的、法律的、經(jīng)濟的、教育的和科學(xué)技術(shù)的各種手段調(diào)整社會經(jīng)濟發(fā)展同環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系，處理國民經(jīng)濟各部門、各社會集團(tuán)和個人有關(guān)環(huán)境問題的相互關(guān)系，通過全面規(guī)劃和合理利用自然資源，達(dá)到保護(hù)環(huán)境和促進(jìn)經(jīng)濟發(fā)展的目的。 環(huán)境經(jīng)濟學(xué)研究經(jīng)濟發(fā)展和環(huán)境保護(hù)之間的相互關(guān)系，探索合理調(diào)節(jié)人類經(jīng)濟活動和環(huán)境之間的物質(zhì)交換的基本規(guī)律，其目的是使經(jīng)濟活動能取得最佳的經(jīng)濟效益和環(huán)境效益。 環(huán)境是一個有機的整體，環(huán)境污染又是極其復(fù)雜的、涉及面相當(dāng)廣泛的問題。因此，在環(huán)境科學(xué)發(fā)展過程中，環(huán)境科學(xué)的各個分支學(xué)科雖然各有特點，但又互相滲透，互相依存，它們是環(huán)境科學(xué)這個整體的不可分割的組成互相依存，它們是環(huán)境科學(xué)這個整體的不可分割的組成部分。 環(huán)境科學(xué)的未來 隨著人類在控制環(huán)境污染方面所取得的進(jìn)展，環(huán)境科學(xué)這一新興學(xué)科也日趨成熟，并形成自己的基礎(chǔ)理論和研究方法。它將從分門別類研究環(huán)境和環(huán)境問題，逐步發(fā)展到從整體上進(jìn)行綜合研究。 環(huán)境科學(xué)的方法論也在發(fā)展。例如在環(huán)境質(zhì)量評價中，逐步建立起一個將環(huán)境的歷史研究同現(xiàn)狀研究結(jié)合起來，將微觀研究同宏觀研究結(jié)合起來，將靜態(tài)研究同動態(tài)研究結(jié)合起來的研究方法；并且運用數(shù)學(xué)統(tǒng)計理論、數(shù)學(xué)模步發(fā)展到從整體上進(jìn)行綜合研究。通過這種研究，逐漸形成生態(tài)系統(tǒng)和經(jīng)濟社會系統(tǒng)的相互關(guān)系的理論。 環(huán)境科學(xué)的方法論也在發(fā)展。例如在環(huán)境質(zhì)量評價中，逐步建立起一個將環(huán)境的歷史研究同現(xiàn)狀研究結(jié)合起來，將微觀研究同宏觀研究結(jié)合起來，將靜態(tài)研究同動態(tài)研究結(jié)合起來的研究方法；并且運用數(shù)學(xué)統(tǒng)計理論、數(shù)學(xué)模式和規(guī)范的評價程序，形成一套基本上能夠全面、準(zhǔn)確地評定環(huán)境質(zhì)量的評價方法。 環(huán)境科學(xué)現(xiàn)有的各分支學(xué)科，正處于蓬勃發(fā)展時期。這些分支學(xué)科在深入探討環(huán)境科學(xué)的基礎(chǔ)理論和解決環(huán)境問題的途徑和方法的過程中，還將出現(xiàn)更多的新的分支學(xué)科。例如環(huán)境生物學(xué)在研究污染對微生物生命活動和種群結(jié)構(gòu)的影響，以及由于微生物種群的變化而引起的環(huán)境變化方面，將導(dǎo)致環(huán)境微生物學(xué)的出現(xiàn)。這種發(fā)展情況將使環(huán)境科學(xué)成為一個枝繁葉茂的龐大學(xué)科體系。