环境学基础 第3版

前言

“环境学基础”课程是环境科学与工程学科的专业基础课，也是面向大众的环境 类基础知识通识教育课，从宏观、中观及微观不同层面，介绍环境科学与工程领域的基本概念、基础知识，同时关注国家生态环境战略发展和环境科学与工程前沿内容，是环境学入门与奠基课程。本课程基于南开大学作为国家首批开展环境教育高校之一的环境教育和国家环境科学重点学科的学科建设土壤，坚持继承与发展，自1979 年开设课程开始，不断探索、完善、提高课程教育质量。从1999 年到2005 年逐步建设成为南开大学示范精品课程和天津市精品课程，2009 年建设成为国家精品课程，2019 年被评为国家精品在线开放课程。自2001 年开展课程网站建设开始，于2005年到2016 年逐步设立精品课教学网站、国家资源共享课和MOOC，通过课堂教学建设和在线教育相结合建立课程教育培养体系。

生态环境是人类生存和发展的根基，生态环境变化直接影响文明兴衰演替。新中国成立以来，尤其是改革开放四十多年来，党中央、国务院对生态环境保护做出一系列重大决策，从提出走可持续发展道路，到建设生态文明，秉持人类命运共同体理念，我国对经济社会发展规律和生态环境保护规律的认识不断深入，对处理好发展和保护关系的探索实践不断深化。随着改革开放向纵深推进，特别是党的十八大以来，生态环境保护工作的理念、目标和措施等也不断发生着深刻变革，积极探索“在发展中保护、在保护中发展”的环境保护新道路，全面开创环境保护工作新局面。

当前，我国全面进入新时代中国特色社会主义建设时期，社会经济发展面临新形势、新挑战，生态环境保护既面临难得的历史机遇，也面临更加突出的挑战，美丽中国建设提出了更高要求。2015 年，联合国发布《变革我们的世界：2030 年可持续发展议程》，该议程围绕推进社会、经济及资源环境的协调发展，确定了由17 项目标和169 项子目标组成的面向2030 年的可持续发展目标体系，人与自然和谐共生的生态环境保护理念逐渐成为社会经济发展的主流价值观。在此背景下，我国主动探索绿水青山转化为金山银山的新路径、新模式，建立并实施中央环境保护督察制度，大力推动绿色发展，深入实施大气、水、土壤污染防治三大行动计划，率先发布《中国落实2030 年可持续发展议程国别方案》，积极加入《巴黎协定》，提高国家自主贡献力度，向全球承诺“二氧化碳排放力争于2030 年前达到峰值，努力争取2060 年前实现碳中和”，确保碳排放达峰后稳中有降，用生态文明理念指导发展，推动生态环境保护发生历史性、转折性、全局性变化。

编者针对生态环境保护的新形势，尤其是2010 年以来环境学科发展的新进展、新动态、新趋势，结合近几年高等教育发展改革新要求以及南开大学教学实践的新探索，完成了本教材的修订。本教材是由邵超峰、鞠美庭、刘伟（成都信息工程学院）和李智（四川大学）在第二版的基础上修订而成的，参加修订工作的还有刘倩、赵润、陈思含、高俊丽、楚春礼等。全书由邵超峰、鞠美庭统稿（上述人员中未注明单位者单位均为南开大学）。

本教材在编写过程中参考了相关领域的著作、教材，在此向有关作者致以谢忱。

尽管编者在修订过程中始终精益求精，但书中不妥之处恐难完全避免。衷心希望专家、学者及广大读者对本书的疏漏之处给予指教。

编　者

2020 年6 月

于南开大学环境科学与工程学院

版前言

环境学基础这门课程在南开大学开设已经有 20 多年的历史了；本课程的主要特点是涉及知识面广和专业基础性强，其内容包括环境问题和环境科学的发展、生态学基本知识、环境保护与可持续发展、环境保护与资源开发、环境污染及防治等诸多内容。该课程对环境科学类专业的学生来说，是一门重要的专业基础课、专业入门课；对其他专业的学生来说是一门重要的选修课、素质教育课。多年来，南开大学对这门课的教学改革工作特别重视，我们教改的指导思想主要有二，一是将针对性、系统性、实用性和前瞻性统一起来；二是要实现“起点高、容量大、内容新”的教学宗旨。目前，已作为南开大学教学观摩课之一的该课程，正在努力争取进入天津市及精品课程之列；本教材正是在这种背景下着手组织编写的。

本书由鞠美庭主持编写，池勇志、李洪远担任副主编，其他参与编写的人员是（按姓氏笔画为序）：马瑞巧（第6 章、第8 章）、王大为（英文编校、附录）、史聆聆（第3 章）、刘立国（第1 章）、刘伟（第9 章）、李凯（第10 章）、李智（第7 章）、陈敏（第2 章）、林慧（第4 章）、薛楠（英文编校、附录）。

朱坦教授作为编写顾问，对本书的编写进行了全程指导。

本书的得以出版要感谢化学工业出版社的大力支持，感谢南开大学教务处及天津城市建设学院教务处有关领导的指导与帮助。

本书在编写过程中参考了不少相关领域的著作、教材，在此也向有关作者致以谢忱。

由于时间及水平所限，书中错误、疏漏之处在所难免，希望得到专家、学者及广大读者的批评指教。

鞠美庭

2004 年5 月

于南开大学环境科学与工程学院

第二版前言

环境学基础这门课程在南开大学开设大致经历了以下三个阶段：阶段（1979—1993），课程的名称为“环境保护概论”，课程教学特点是以环境问题为导向，侧重于环保基础知识、微观方面的环境污染成因分析及污染后治理技术介绍。第二阶段（1994—2000），课程的名称为“环境学”，这段时间的教学贯穿了可持续发展理念，开始将生态环境问题纳入到课程教学中来，同时授课中也开始涉及对人口、资源、能源与环境的关系讨论。第三阶段（2001 至今），课程的名称改为“环境学基础”，这段时间课程教学的目标定位：将宏观的可持续发展战略、中观的区域环境规划- 管理和微观的生态保护- 污染防治技术密切结合起来；从宏观上说，本课程要使学生掌握正确的世界观、自然观、地球观，要使学生认识到环境对人类有着不可取代的价值，人类要存在、要发展，就必须协调好社会、经济与环境的关系；从中观上说，要使学生掌握区域规划和环境管理的基本原则和思路，尤其对区域物质流、能量流和信息流集成的管理技术思路要有较深刻的理解和认识；微观上说，本课程要使学生学习和了解保护环境的各种技术，如生态修复技术、清洁生产技术等。

多年来，南开大学环境科学与工程学院高度重视本门专业入门课的教学改革，坚持将针对性、系统性、实用性和前瞻性统一起来，努力实现“起点高、容量大、内容新”的教学宗旨；特别注重将精细化教育模式与创新型人才培养模式相结合，切实拓展课程教学在目标引导、资源支持、管理协调和授业解惑等方面的作用和影响。该课程近十年来先后被评为南开大学的优秀课程、观摩课程、精品课程和示范精品课程，2005 年被评为天津市精品课程，2009 年被评为“国家精品课程”。

正是在上述背景下，我们结合近几年*对本科教学规范的改革导向以及南开大学的教学实践，完成了本教材的编写。本教材是由鞠美庭、邵超峰、李智（四川大学）和刘伟（成都信息工程学院）等在版的基础上修编而成，参加修编工作的还有赵天心、任希珍、吴晓波、刘乐、王雁南、李倩、李洪远、池勇志（天津城市建设学院）等。全书由鞠美庭、邵超峰统稿（上述人员中未注明单位者单位均为南开大学）。

本教材在编写过程中参考了相关领域的著作、教材，在此向有关作者致以谢忱。衷心希望专家、学者及广大读者对本书的疏漏之处给予指教。

鞠美庭

2010 年7 月

于南开大学环境科学与工程学院

《环境学基础》是“十二五”普通高等教育本科规划教材，共分十一章，包括绪论、全球环境问题、大气环境保护、水环境保护、土壤环境保护、固体废物处置与管理、物理性污染与防治、人口资源与环境、生态系统与生态保护、生态文明建设、可持续发展的理论与实践等。

为了丰富课程内容体系，同时压缩课本容量，将每章节的延伸内容和知识要点系统整理为若干专题知识，以二维码的形式进行展示。为了提高教材的使用效果，在每章正文前编有“导读”并融合课程思政素材，每章后附有思考题；为了配合双语教学的需要，在各章中都插入了一些概念和基本知识的英文解释。本教材配有内容完整、图文声并用的多媒体教学课件，读者可到化学工业出版社教学资源网（www.cipedu.com.cn）免费下载。

《环境学基础》可作为高等学校环境类专业的教材，也可作为非环境类专业素质教育课程的教学用书；可作为一般读者了解和学习环境科学基本知识的选择读物，也可作为各级决策、管理和工程技术人员的参考用书。

《环境学基础》是“十二五”普通高等教育本科规划教材，共分十一章，包括绪论、全球环境问题、大气环境保护、水环境保护、土壤环境保护、固体废物处置与管理、物理性污染与防治、人口资源与环境、生态系统与生态保护、生态文明建设、可持续发展的理论与实践等。

为了丰富课程内容体系，同时压缩课本容量，将每章节的延伸内容和知识要点系统整理为若干专题知识，以二维码的形式进行展示。为了提高教材的使用效果，在每章正文前编有“导读”并融合课程思政素材，每章后附有思考题；为了配合双语教学的需要，在各章中都插入了一些概念和基本知识的英文解释。本教材配有内容完整、图文声并用的多媒体教学课件，读者可到化学工业出版社教学资源网（www.cipedu.com.cn）免费下载。

《环境学基础》可作为高等学校环境类专业的教材，也可作为非环境类专业素质教育课程的教学用书；可作为一般读者了解和学习环境科学基本知识的选择读物，也可作为各级决策、管理和工程技术人员的参考用书。

邵超峰，南开大学环境科学与工程学院教授，兼任南开大学环境规划与评价所常务副所长，中国可持续发展研究会理事，天津市可持续发展研究会秘书长，先后主持国家 级及省部级科研课题18项，发表科研论文100余篇、其中SCI论文20余篇，获得天津市科技进步二等奖二次、三等奖一次；主编的教材《环境学基础（第二版）》获得*“十二五”本科国家 级规划教材。现为科学技术部国家可持续发展议程创新示范区专家、农业农村部农产业品产地划分专家、生态环境部环境影响评价专家，天津市生态环境局影响评价、环境应急管理、水生态环境保护专家。

章　绪论 001

节　环境与环境问题 002

一、人类环境及其功能 002

二、环境问题的产生和发展 007

第二节　环境科学及其研究 009

一、环境科学的产生和发展 009

二、环境科学研究的内容及其分科 011

思考题 013

第二章　全球环境问题 015

节　全球气候变化 016

一、气候变化及其危害 016

二、减缓气候变化的行动 021

第二节　臭氧层破坏 023

一、臭氧层破坏及其危害 023

二、臭氧层保护行动 026

第三节　生物多样性损失 028

一、生物多样性及其现状 028

二、生物多样性保护 030

第四节　酸雨 034

一、酸雨的危害及其分布 034

二、控制酸雨的行动和措施 037

第五节　荒漠化 039

一、荒漠化现状 039

二、荒漠化防治 041

第六节　持久性有机污染物 042

一、我国持久性有机污染物污染现状 042

二、持久性有机污染物的防治行动和措施 044

第七节　海洋污染 045

一、海洋污染的现状与危害 046

二、保护海洋环境的行动和措施 047

第八节　危险废物越境转移 049

一、危险废物及其现状 049

二、危险废物越境转移的控制 050

三、危险废物的管理 051

思考题 055

第三章　大气环境保护 057

节　大气层结构与气象要素　 059

一、大气的组成 059

二、大气层结构分层 059

三、影响大气污染的气象因素 061

第二节　大气污染 062

一、大气污染相关概念 062

二、大气污染源 064

三、大气污染物 066

第三节　我国大气污染现状 066

一、我国大气污染概况 066

二、我国大气污染防治成效及问题 069

第四节　大气污染防治措施 073

一、积极调整产业结构和产业布局 073

二、利用市场手段强化污染治理措施 074

三、开发和利用清洁能源 074

四、强化监督考核机制 074

五、加强宏观调控改善大气环境质量 074

六、采取综合措施推进大气污染防治工作 075

七、加强大气污染排放标准研究及监测能力建设 075

八、加强大气污染防治重要环境法律制度关系 076

第五节　大气环境规划 076

一、大气环境规划技术思路 077

二、大气环境现状分析 077

三、大气环境规划目标和指标体系 078

四、大气污染物总量控制 079

思考题 083

第四章　水环境保护 085

节　水质及水环境质量指标　 087

一、水质指标 087

二、水质标准 089

第二节　水污染及水体自净 092

一、水污染的危害 092

二、水体自净 094

第三节　水体污染物的迁移和转化 095

一、无机污染物在水体中的迁移和转化 095

二、有机污染物在水体中的迁移和转化 097

三、石油类物质在水体中的迁移和转化 097

四、氮、磷化合物在水体中的转化 099

第四节　我国水污染现状 100

一、淡水环境现状 100

二、我国水污染防治成效及问题 102

第五节　水体污染防治途径 106

一、完善相关制度和法律法规 106

二、加大防治工作投入 107

三、构建统一管理机制 107

四、发挥公众管理作用 107

第六节　水环境规划 108

一、水环境规划技术思路 108

二、水环境现状分析 109

三、水环境容量测算 109

四、水污染物总量控制 110

思考题 111

第五章　土壤环境保护 113

节　土壤污染与污染源 115

一、土壤污染 115

二、土壤污染源 121

第二节　农药与土壤污染 123

一、农药在土壤中的迁移转化 123

二、农药在土壤中的残留 127

第三节　我国土壤污染现状 128

一、土壤污染现状 128

二、我国土壤污染防治成效及问题 130

第四节　土壤环境质量标准 133

一、土壤环境质量标准概况 133

二、农用地土壤污染风险管控标准 134

三、建设用地土壤污染风险管控标准 136

第五节　土壤污染防治路径 136

一、立足现实，完善立法 136

二、分工合作，系统治理 137

三、多方动员，共同参与 137

四、多方筹措，保障资金 137

第六节　土壤污染防治规划 138

一、土壤污染防治体系概念框架 138

二、农用地土壤污染防治技术体系 139

三、建设用地土壤污染防治技术体系 143

思考题 145

第六章　固体废物处置与管理 147

节　固体废物的来源及危害 149

一、固体废物的来源与分类 149

二、固体废物的产生现状 151

三、固体废物的危害 152

第二节　固体废物污染防治与综合利用 154

一、固体废物的控制措施 154

二、固体废物的处理处置技术 156

三、固体废物的综合利用 157

第三节　固体废物管理 162

一、国外固体废物的管理 162

二、我国固体废物的管理 164

三、“无废城市”建设试点 169

思考题 171

第七章　物理性污染与防治 173

节　噪声污染与防治 174

一、噪声源及其度量 174

二、噪声的危害与控制 177

第二节　电磁污染及其防治 182

一、电磁污染与污染源 182

二、电磁污染防治 184

第三节　放射性污染与防治 186

一、放射性污染与污染源 186

二、放射性污染防治 189

第四节　光热污染及其防治 193

一、光污染及其防治 193

二、热污染及其防治 196

思考题 199

第八章　人口资源与环境 201

节　人口现状 202

一、世界人口增长现状及趋势 202

二、我国人口现状与控制 209

第二节　资源现状 213

一、自然资源概述 213

二、中国的资源开发与利用 215

第三节　人口与资源环境的关系 217

一、人口与环境的关系 217

二、资源与环境的关系 221

三、人口资源环境与发展的关系 223

第四节　协调人口资源环境的对策及行动 224

一、协调人口资源环境的对策 224

二、协调人口资源环境的行动 225

思考题 225

第九章　生态系统与生态保护 227

节　生态系统概述 229

一、生态系统的基本概念 229

二、生态系统的组成和结构 229

三、生态系统的功能 236

第二节　生态保护的基本原理 245

一、生态学一般规律 245

二、生态平衡与生态破坏 249

第三节　生态系统保护 256

一、生物多样性保护 256

二、自然保护区建设 257

三、生态保护红线体系建立 259

思考题 259

第十章　生态文明建设 261

节　生态文明理论 263

一、生态文明的概念 263

二、生态文明的内涵 264

三、生态文明应遵循的原则 265

四、生态文明建设目标 267

五、生态文明建设重点领域 269

六、生态文明推进措施 270

第二节　生态文明行动 271

一、促进绿色发展 272

二、推进环境治理体系和治理能力现代化 272

三、强化污染防治 273

四、加大生态和农村环境保护力度 274

五、积极应对气候变化 276

六、加强环境保护国际合作 276

第三节　国家生态文明先行示范区建设 277

一、建设任务 277