环境污染与生态环境课件.ppt

1、第五章第五章 生态系统服务生态系统服务一、定义一、定义由自然生态系统的生境、物种、生物学状态、性质和生态过程所由自然生态系统的生境、物种、生物学状态、性质和生态过程所产生的物质及其所维持的良好生活环境对人类的服务性能。产生的物质及其所维持的良好生活环境对人类的服务性能。Ecosystem service通常所指生态系统服务为生态系统的生命支持功能，不包括生态通常所指生态系统服务为生态系统的生命支持功能，不包括生态系统功能和生态系统提供的产品。系统功能和生态系统提供的产品。生态系统功能是构建生物有机体生理功能的过程，是生态系统提生态系统功能是构建生物有机体生理功能的过程，是生态系统提供产品和服务

2、的基础。供产品和服务的基础。产品在市场上可以货币的形式表现，而服务是无法买卖的，但是产品在市场上可以货币的形式表现，而服务是无法买卖的，但是具有重要价值。具有重要价值。有人主张把产品和服务统称为生态系统服务。有人主张把产品和服务统称为生态系统服务。生态系统服务的项目包括：生态系统服务的项目包括：气体调节气体调节气候调节气候调节干扰调节干扰调节第一节第一节 定义与研究进展定义与研究进展水调节水调节水供应水供应控制侵蚀和保持沉积物控制侵蚀和保持沉积物土壤形成土壤形成养分循环养分循环废物处理废物处理传粉传粉生物防治生物防治避难所避难所食物生产食物生产原材料原材料基因资源基因资源休闲娱乐休闲娱乐文化文

3、化 等等生态系统服务是生态系统服务是1974年由年由Holdren和和Ehrlich提出的。以提出的。以Daily主编主编的的生态系统服务：人类社会对自然生态系统的依赖性生态系统服务：人类社会对自然生态系统的依赖性为标志，近为标志，近年来兴起了一个生态系统服务研究的热潮。年来兴起了一个生态系统服务研究的热潮。二、自然生态系统服务的基本原则二、自然生态系统服务的基本原则（1）服务性能是客观存在的。不依赖于评价的主体。）服务性能是客观存在的。不依赖于评价的主体。（2）服务性能和生态过程密切结合。）服务性能和生态过程密切结合。（3）自然是生产服务性功益的源泉，自然在进化中产生了许多功）自然是生产服务

4、性功益的源泉，自然在进化中产生了许多功益性能，并维护它的这种性能。益性能，并维护它的这种性能。（4）自然生态系统是多种性能的转换器。自然生态系统中生命的）自然生态系统是多种性能的转换器。自然生态系统中生命的消亡形式是其中物质和能量转入其他生物体内或进入土壤，正是由于消亡形式是其中物质和能量转入其他生物体内或进入土壤，正是由于这样的来回转运使地球成为一个整体，生态系统是其中的转换器。这样的来回转运使地球成为一个整体，生态系统是其中的转换器。一、生产一、生产生态系统的初级生产和次级生产为人类提供了几乎全部食品、工生态系统的初级生产和次级生产为人类提供了几乎全部食品、工农业生产原料。农业生产原料。二

5、、生物多样性维护二、生物多样性维护三、传粉和传播植物种子三、传粉和传播植物种子四、生物防治四、生物防治五、保护和改善环境质量五、保护和改善环境质量六、土壤形成及其改良六、土壤形成及其改良七、减缓干旱和洪涝灾害七、减缓干旱和洪涝灾害八、净化空气和调节气候八、净化空气和调节气候九、休闲、娱乐九、休闲、娱乐十、文化、艺术修养生态美的感受十、文化、艺术修养生态美的感受第二节第二节 生态系统服务的主要内容（内涵）生态系统服务的主要内容（内涵）在经济学中的含义，商品计入国民生产总值（在经济学中的含义，商品计入国民生产总值（GNP）中的价值为）中的价值为市场价格和商品数量的乘积。市场价格和商品数量的乘积。即

6、即 价值价值pq为图中为图中pbqc的面积。的面积。图中，图中，qbc为成本，为成本，pbc为纯租金，为纯租金，abp为消费者盈余。为消费者盈余。第二节第二节 生态系统服务的价值评估生态系统服务的价值评估数数 量量abcqp需求需求价格价格供给供给消费者盈余消费者盈余纯租金纯租金一种市场商品的供应需求曲线：一种市场商品的供应需求曲线：对于生态系统服务，是没有成本的，即对于生态系统服务，是没有成本的，即pbqc均为纯租金。均为纯租金。数数 量量abqcp供给供给需求需求纯租金纯租金价格价格Costanza（2019）提出评估全球各类生态系统服务总价值的方法。）提出评估全球各类生态系统服务总价值的

7、方法。直接或间接地估计人类对生态系统的支付意愿。直接或间接地估计人类对生态系统的支付意愿。包括，生态系统服务向产品支付一定价值，提供非市场性的美学价包括，生态系统服务向产品支付一定价值，提供非市场性的美学价值、存在价值和保护价值。值、存在价值和保护价值。因此，可以按照以下方法来估计生态系统服务的价值：因此，可以按照以下方法来估计生态系统服务的价值：（1）估算消费者盈余之和（或称生产盈余）。）估算消费者盈余之和（或称生产盈余）。（2）估算纯租金（或称生产者盈余）。）估算纯租金（或称生产者盈余）。（3）价值乘以数量，得到生态系统服务的单价。）价值乘以数量，得到生态系统服务的单价。（4）单价乘以每类

8、生态系统的面积，得到该类生态系统的价值。）单价乘以每类生态系统的面积，得到该类生态系统的价值。（5）求各类生态系统价值的总和，算出全球生态系统服务的总价）求各类生态系统价值的总和，算出全球生态系统服务的总价值。值。按照按照1994年的价格，全球生态系统服务的总价值为年的价格，全球生态系统服务的总价值为33万亿美元。万亿美元。其他评估方法：其他评估方法：1市场价格法市场价格法对一些可以进行市场贸易的生态系统服务的评估。如，野生动物、对一些可以进行市场贸易的生态系统服务的评估。如，野生动物、植物产品和生境区旅游服务等。植物产品和生境区旅游服务等。可以采取的方法有：可以采取的方法有：(1)市场价值法

9、，以生态系统提供的商品价值为依据进行估算。市场价值法，以生态系统提供的商品价值为依据进行估算。(2)费用支出法：用于评价环境或生态系统的服务价值。用人为某费用支出法：用于评价环境或生态系统的服务价值。用人为某环境效益的支出费用表示该效益的经济价值。环境效益的支出费用表示该效益的经济价值。(3)总支出法：以游客的总支出费用来估算。总支出法：以游客的总支出费用来估算。(4)区内支出法：以游览区内的支出费用估算。区内支出法：以游览区内的支出费用估算。(5)部分费用法：以旅游区的部分费用估算，一般采用交通费、门部分费用法：以旅游区的部分费用估算，一般采用交通费、门票费、餐饮费、住宿费等四项费用计算。票

10、费、餐饮费、住宿费等四项费用计算。2替代花费法替代花费法生态系统的某项服务，用人工技术替代需要的费用来估算。生态系统的某项服务，用人工技术替代需要的费用来估算。但生态系统的有些服务是无法用人工替代的。但生态系统的有些服务是无法用人工替代的。一、生态系统服务的内容很多，许多服务是无法替代的。如果这些服一、生态系统服务的内容很多，许多服务是无法替代的。如果这些服务失去，需要利用很大的精力去处理，许多方面是现代技术无法办到的。务失去，需要利用很大的精力去处理，许多方面是现代技术无法办到的。二、评估反映了生态系统自然资本的价值，将有利于为一个国家、地二、评估反映了生态系统自然资本的价值，将有利于为一个

11、国家、地区的决策者们在政策、法规等的制定中提供背景值。区的决策者们在政策、法规等的制定中提供背景值。三、在建设项目的评估中有意义。建设项目的公益性要和形成的生态三、在建设项目的评估中有意义。建设项目的公益性要和形成的生态系统服务价值的损失进行比较。系统服务价值的损失进行比较。关于生态系统服务的研究是一个正在探索中的问题，有许多基础工作关于生态系统服务的研究是一个正在探索中的问题，有许多基础工作和补充性工作急待完成。如，荒漠生态系统、冻原、城市生态系统服务的和补充性工作急待完成。如，荒漠生态系统、冻原、城市生态系统服务的研究和价值的评估。研究和价值的评估。第四节第四节 生态系统服务估价的意义生态

12、系统服务估价的意义已有的许多研究成果实际大多是探索性的，存在很大的局限性。已有的许多研究成果实际大多是探索性的，存在很大的局限性。如：如：（1）服务项目考虑是否全面；）服务项目考虑是否全面；（2）在评估中一般是带有主观性的，缺乏公正性和可持续性。）在评估中一般是带有主观性的，缺乏公正性和可持续性。（3）由局部推断总体会带来较大误差。）由局部推断总体会带来较大误差。（4）评估中选择的样本只是一个瞬时状态（快照，）评估中选择的样本只是一个瞬时状态（快照，snap shot）,以其代表一个动态的系统显然是不够准确的。以其代表一个动态的系统显然是不够准确的。第六章第六章 人类对自然生态系统的人类对自然

13、生态系统的干扰与生态恢复干扰与生态恢复一、干扰及其定义一、干扰及其定义1定义定义关于干扰（关于干扰（disturbance）的定义很多，原因在于难于把干扰从正常）的定义很多，原因在于难于把干扰从正常的环境变化中区分出来，难于把原因和结果相对地区分。的环境变化中区分出来，难于把原因和结果相对地区分。此外，许多词与干扰在词义上是相近的，如扰动（此外，许多词与干扰在词义上是相近的，如扰动（perturbation）、）、胁迫（胁迫（stress）。）。从生态因子的角度考虑，干扰的定义是：群落外部不连续存在的、从生态因子的角度考虑，干扰的定义是：群落外部不连续存在的、间断发生的因子的突然作用或连续存在

14、的因子超过间断发生的因子的突然作用或连续存在的因子超过“正常正常”范围的波动，范围的波动，这种作用或波动能引起有机体、种群、群落发生全部或部分明显变化，使这种作用或波动能引起有机体、种群、群落发生全部或部分明显变化，使其结构和功能受到损害或发生变化。其结构和功能受到损害或发生变化。2干扰的特性干扰的特性干扰的特性可以体现在干扰强度、作用频率、干扰范围、时间等方干扰的特性可以体现在干扰强度、作用频率、干扰范围、时间等方面。面。它们在某一时间过程的总和称干扰体（它们在某一时间过程的总和称干扰体（disturbance regime）第一节第一节 干扰与干扰生态学干扰与干扰生态学（1）干扰范围）干扰

15、范围干扰作用的空间范围的分布特点。干扰作用的空间范围的分布特点。（2）频率和周期）频率和周期同一空间范围内或同一组织水平内，单位时间某一干扰发生的次同一空间范围内或同一组织水平内，单位时间某一干扰发生的次数即干扰的频率。频率的倒数即周期。数即干扰的频率。频率的倒数即周期。（3）干扰强度）干扰强度干扰发生时，所表现出的能力值。不同干扰的衡量单位不同，常干扰发生时，所表现出的能力值。不同干扰的衡量单位不同，常相对地区分为轻度、中度、和重度干扰等不同等级。相对地区分为轻度、中度、和重度干扰等不同等级。（4）时间尺度）时间尺度干扰发生的具体时刻和持续的时间跨度。干扰发生的时间、时间干扰发生的具体时刻和

16、持续的时间跨度。干扰发生的时间、时间跨度对干扰效果的影响很大。跨度对干扰效果的影响很大。3干扰的类型干扰的类型按照干扰的动因：自然干扰、人为干扰。按照干扰的动因：自然干扰、人为干扰。按照干扰的来源划分：内源干扰、外源干扰。按照干扰的来源划分：内源干扰、外源干扰。按照干扰的性质：破坏性干扰、增益性干扰。按照干扰的性质：破坏性干扰、增益性干扰。二、人为干扰的主要形式二、人为干扰的主要形式（1）砍伐和开垦）砍伐和开垦（2）污染）污染（3）采集）采集（4）樵采）樵采（5）狩猎和捕捞）狩猎和捕捞三、干扰的生态学意义三、干扰的生态学意义干扰无时不有，无处不在，对生命的每个层次都有重要影响。干扰无时不有，无

17、处不在，对生命的每个层次都有重要影响。干扰具有破坏性和增益性双重意义。干扰具有破坏性和增益性双重意义。其积极的生态学意义表现在：其积极的生态学意义表现在：（1）促进生态系统的演化）促进生态系统的演化可以提高生态系统的空间异质性降低某种群的优势度，改变系统可以提高生态系统的空间异质性降低某种群的优势度，改变系统的物种组成及结构，增加系统的多样性。的物种组成及结构，增加系统的多样性。（2）有利于维持生态系统的稳定和平衡）有利于维持生态系统的稳定和平衡干扰使生态系统处于一种明显的动态之中，动态变化中的生物群干扰使生态系统处于一种明显的动态之中，动态变化中的生物群落耐受环境变化的能力是较强的，受干扰影

18、响后的恢复能力也强。落耐受环境变化的能力是较强的，受干扰影响后的恢复能力也强。在干扰的影响下，生态系统中的物种能承受较高的死亡率。在干扰的影响下，生态系统中的物种能承受较高的死亡率。（3）调节系统内部的生态关系）调节系统内部的生态关系干扰作用下，生态系统内部物种之间的生态关系会发生变化。干扰作用下，生态系统内部物种之间的生态关系会发生变化。四、干扰生态学四、干扰生态学研究各类干扰对生命系统作用规律的科学。研究各类干扰对生命系统作用规律的科学。任务：通过对干扰类型、方式、强度、频率、时间等特性的研究，任务：通过对干扰类型、方式、强度、频率、时间等特性的研究，揭示不同干扰对生物个体、群体、群落和生

19、态系统的作用方式、机制、揭示不同干扰对生物个体、群体、群落和生态系统的作用方式、机制、及其退化的影响和原因。及其退化的影响和原因。研究内容：研究内容：一、定义一、定义三个概念：健康生态系统三个概念：健康生态系统 health ecosystem、退化生态系统、退化生态系统 degraded ecosystem、受损或受害生态系统、受损或受害生态系统 damaged ecosystem。在一定时空背景下，生态系统受自然和人为因素或两者的共同干在一定时空背景下，生态系统受自然和人为因素或两者的共同干扰，使系统的某些要素或系统整体发生不利于生物和人类生存要求的扰，使系统的某些要素或系统整体发生不利于

20、生物和人类生存要求的量变和质变，系统的结构和功能发生与其原有的平衡状态或进化方向量变和质变，系统的结构和功能发生与其原有的平衡状态或进化方向相反的位移（相反的位移（displacement），称生态系统退化。），称生态系统退化。自然干扰和人为干扰是生态系统退化的两大动因。自然干扰和人为干扰是生态系统退化的两大动因。人为干扰叠加在自然干扰之上，往往加速了生态系统的退化。人为干扰叠加在自然干扰之上，往往加速了生态系统的退化。干扰的类型、强度和频度在很大程度上决定着生态系统退化的程干扰的类型、强度和频度在很大程度上决定着生态系统退化的程度和方向。度和方向。第二节第二节 退化生态系统的类型及成因退化生

21、态系统的类型及成因自然干扰总使生态系统返回到其早期状态。自然干扰总使生态系统返回到其早期状态。人为干扰可以使生态系统演化的方向和过程发生变化。人为干扰可以使生态系统演化的方向和过程发生变化。二、退化生态系统的类型二、退化生态系统的类型余作岳的分法：余作岳的分法：裸地、森林采伐迹地、弃耕地、采矿废弃地、垃圾堆放场、沙漠裸地、森林采伐迹地、弃耕地、采矿废弃地、垃圾堆放场、沙漠化地。化地。根据生态系统层次和尺度分为：根据生态系统层次和尺度分为：局部退化生态系统、中尺度退化生态系统、全球退化生态系统。局部退化生态系统、中尺度退化生态系统、全球退化生态系统。常用的分法：常用的分法：裸地、森林采伐迹地、弃

22、耕地、沙漠及荒漠化土地、采矿废弃地、裸地、森林采伐迹地、弃耕地、沙漠及荒漠化土地、采矿废弃地、垃圾堆放场、污染土域。垃圾堆放场、污染土域。三、退化生态系统的特征三、退化生态系统的特征（1）物种组成发生变化。）物种组成发生变化。（2）植物群落结构发生变化。）植物群落结构发生变化。（3）系统生产力发生变化。）系统生产力发生变化。（4）土壤和小环境（特别是群落环境）发生变化。）土壤和小环境（特别是群落环境）发生变化。（5）物种内、间的生态关系发生变化。）物种内、间的生态关系发生变化。四、中国生态系统退化现状（见教材）四、中国生态系统退化现状（见教材）五、中国的脆弱生态系统五、中国的脆弱生态系统自身稳

23、定性差、对外界干扰的抵抗力弱是脆弱生态系统的重要特自身稳定性差、对外界干扰的抵抗力弱是脆弱生态系统的重要特点。点。在干扰的作用下，脆弱生态系统极易成为退化生态系统。在干扰的作用下，脆弱生态系统极易成为退化生态系统。脆弱生态系统的内涵：脆弱生态系统的内涵：（1）正常功能一旦被打乱，系统常发生不可逆转的变化而失去恢）正常功能一旦被打乱，系统常发生不可逆转的变化而失去恢复能力。复能力。（2）其变化常会影响一个地区近期和未来的生产结构和生活方式。）其变化常会影响一个地区近期和未来的生产结构和生活方式。（3）退化后难以恢复。）退化后难以恢复。形成原因：形成原因：自然因素：地质、地貌、生物群落、气候等较为

24、特殊的地区可以自然因素：地质、地貌、生物群落、气候等较为特殊的地区可以是脆弱生态系统容易形成的地区。是脆弱生态系统容易形成的地区。人为因素：人为垦殖、过度放牧、樵采采集、不合理灌溉、矿山人为因素：人为垦殖、过度放牧、樵采采集、不合理灌溉、矿山开发、工农业污染等。开发、工农业污染等。中国脆弱生态系统的分布状况：中国脆弱生态系统的分布状况：分布范围广、面积大。分布范围广、面积大。2019年赵跃龙的统计，年赵跃龙的统计，194万万km2，超过国土面积的，超过国土面积的1/5。在不同地区，脆弱生态系统的成因和特点不同。在不同地区，脆弱生态系统的成因和特点不同。北方半干旱半湿润区，土壤风蚀沙化、盐渍化、

25、水土流失、频北方半干旱半湿润区，土壤风蚀沙化、盐渍化、水土流失、频发的自然灾害是导致脆弱生态系统形成的主要因素。发的自然灾害是导致脆弱生态系统形成的主要因素。西北干旱区，则主要由干旱缺水、风沙、土壤盐碱化。西北干旱区，则主要由干旱缺水、风沙、土壤盐碱化。华北平原区，冬春干旱、盐碱内涝、风沙、自然灾害。华北平原区，冬春干旱、盐碱内涝、风沙、自然灾害。南方丘陵区，水土流失。南方丘陵区，水土流失。西南石灰岩山地，土层薄、肥力低、保水性能差。西南石灰岩山地，土层薄、肥力低、保水性能差。西南山地和青藏高原区，气候条件特殊。西南山地和青藏高原区，气候条件特殊。一、恢复生态学（一、恢复生态学（restora

26、tion ecology）（一）概念（一）概念受损生态系统的恢复与重建，称恢复生态学。受损生态系统的恢复与重建，称恢复生态学。（二）研究进展（二）研究进展恢复生态学是在由于人为活动导致大规模自然生态系统受损或破恢复生态学是在由于人为活动导致大规模自然生态系统受损或破坏的背景下兴起的。坏的背景下兴起的。最早的工作是最早的工作是20世纪世纪20年代关于采矿和地下水开采造成的受损环年代关于采矿和地下水开采造成的受损环境的生态恢复。之后，许多重要的国际组织和计划将恢复生态学列为境的生态恢复。之后，许多重要的国际组织和计划将恢复生态学列为其重要或中心的研究课题。其重要或中心的研究课题。中国七五和八五期间

27、开始做了大量的有关研究工作。中国七五和八五期间开始做了大量的有关研究工作。建立北方草地主要类型优化生态模式研究、内蒙古草原草地退化建立北方草地主要类型优化生态模式研究、内蒙古草原草地退化原因、过程、防治途径及优化模式、沙漠化机理研究是其中较大的课原因、过程、防治途径及优化模式、沙漠化机理研究是其中较大的课题。题。第三节第三节 恢复生态学及其基本理论恢复生态学及其基本理论生态系统的恢复与重建是一个远没有解决的问题。在理论和应用生态系统的恢复与重建是一个远没有解决的问题。在理论和应用技术上极不成熟，其中，重要的难点在于：技术上极不成熟，其中，重要的难点在于：（1）生态系统恢复的不可确定性。）生态系

28、统恢复的不可确定性。（2）生态系统恢复要求综合考虑生态、经济和社会因素，但对时）生态系统恢复要求综合考虑生态、经济和社会因素，但对时间、空间上存在异质性的生态系统，很难恢复到理想状态，有持续干间、空间上存在异质性的生态系统，很难恢复到理想状态，有持续干扰时更是如此。扰时更是如此。（3）由于生态系统的复杂性，对生态系统退化程度和干扰因子很）由于生态系统的复杂性，对生态系统退化程度和干扰因子很难概括出一些容易测定、又能反映实质的具体指标。难概括出一些容易测定、又能反映实质的具体指标。（4）生态系统恢复和群落的自然演替是一个动态过程，在研究实）生态系统恢复和群落的自然演替是一个动态过程，在研究实践中

29、，对两者的区分常常是很困难的。践中，对两者的区分常常是很困难的。（5）生态系统恢复的时间需要多长，需要可重复的、长期试验及）生态系统恢复的时间需要多长，需要可重复的、长期试验及观测，短时间的研究不能回答这样的问题。观测，短时间的研究不能回答这样的问题。（6）生态系统恢复的机理还不清楚，尤其是重新引进当地消失的）生态系统恢复的机理还不清楚，尤其是重新引进当地消失的物种的作用还很难判断。物种的作用还很难判断。与恢复生态学有关的几个重要概念：与恢复生态学有关的几个重要概念：生态恢复、重建、改良、改进、修补、更新、再植。生态恢复、重建、改良、改进、修补、更新、再植。二、恢复生态学的基本理论二、恢复生态

30、学的基本理论1自我与人为设计理论自我与人为设计理论自我设计：在时间充足时，退化生态系统将根据环境条件合理地自我设计：在时间充足时，退化生态系统将根据环境条件合理地实现自我组织，并会最终改变其组分。实现自我组织，并会最终改变其组分。人为设计：人为设计：2生态学理论生态学理论在生态恢复中，应用最多的是生态学理论。在生态恢复中，应用最多的是生态学理论。如，限制因子理论、能量流动的热力学定律、种群的密度制约、如，限制因子理论、能量流动的热力学定律、种群的密度制约、种群的分布格局、生态适应性等。种群的分布格局、生态适应性等。3生态恢复理论生态恢复理论（1）生态恢复的原则）生态恢复的原则地域性原则，生态恢

31、复要考虑当地的气候、地貌、水温等条件。地域性原则，生态恢复要考虑当地的气候、地貌、水温等条件。生态学与系统学原则生态学与系统学原则最小风险与效益最大原则最小风险与效益最大原则（2）生态恢复的机理）生态恢复的机理退化生态系统恢复与重建的本质在于依据生态学原理：退化生态系统恢复与重建的本质在于依据生态学原理：通过生物、生态、工程技术手段改变或消除引起退化的主导因子通过生物、生态、工程技术手段改变或消除引起退化的主导因子或过程。或过程。调整、配置和优化系统内部及其与外界物质、能量、信息的流动调整、配置和优化系统内部及其与外界物质、能量、信息的流动过程、时空秩序。过程、时空秩序。使生态系统结构、功能和

32、生态学潜力或功能恢复或提高。使生态系统结构、功能和生态学潜力或功能恢复或提高。（3）生态恢复的标准）生态恢复的标准生态恢复和重建是否成功的判断，是恢复生态学中重要的理论和生态恢复和重建是否成功的判断，是恢复生态学中重要的理论和实践问题。实践问题。Cairns（1977）认为，成功的生态恢复至少是被社会和公众感受）认为，成功的生态恢复至少是被社会和公众感受到的，并确认是被恢复到了可利用的程度，恢复到初始的结构和功能到的，并确认是被恢复到了可利用的程度，恢复到初始的结构和功能条件。条件。Bradsaw（1987）提出判断生态恢复的五个标准为：）提出判断生态恢复的五个标准为：（1）可持续性。有自然更

33、新能力。）可持续性。有自然更新能力。（2）不可入侵性。能抵制外来生物的入侵。）不可入侵性。能抵制外来生物的入侵。（3）生产力。适合的生产力是群落稳定、健康、成熟的标志。）生产力。适合的生产力是群落稳定、健康、成熟的标志。（4）营养保持力。营养物质在群落内部的保持是群落内物质良性）营养保持力。营养物质在群落内部的保持是群落内物质良性循环的标志。循环的标志。（5）物种间的相互作用。适合的、正常的生物间关系是生物群落）物种间的相互作用。适合的、正常的生物间关系是生物群落整体功能完善的表现。整体功能完善的表现。第七章第七章 环境污染与生态环境环境污染与生态环境一、污染物与毒物一、污染物与毒物1污染物污

34、染物 pollutant定义：进入环境后直接或间接危害人类的物质。定义：进入环境后直接或间接危害人类的物质。或，进入环境后使环境的正常组成发生变化，直接或间接有害于或，进入环境后使环境的正常组成发生变化，直接或间接有害于人类的物质。人类的物质。一般的定义：进入环境后使还宁的正常组成和性质发生改变，直一般的定义：进入环境后使还宁的正常组成和性质发生改变，直接或间接有害于生物和人类的物质。接或间接有害于生物和人类的物质。环境污染物指由于人类活动进入环境，使环境正常组成和性质发环境污染物指由于人类活动进入环境，使环境正常组成和性质发生改变，直接或间接有害于生物和人类的物质。生改变，直接或间接有害于生

35、物和人类的物质。污染物的作用对象是人类和生物。污染物的作用对象是人类和生物。2毒物毒物 toxicant对有机体有毒害作用的物质。对有机体有毒害作用的物质。涉及范围更大，环境污染物属于毒物。涉及范围更大，环境污染物属于毒物。外来化合物（外来化合物（xenobiotics），非有机体合成或形成的化合物。包），非有机体合成或形成的化合物。包括环境污染物。括环境污染物。第一节第一节 环境污染物与毒物环境污染物与毒物毒物的危害性有相对意义，视环境状况、有机体状况、物质剂量毒物的危害性有相对意义，视环境状况、有机体状况、物质剂量而不同，明显的例子是很多物质在剂量适中时是有益的，剂量大时是而不同，明显的例

36、子是很多物质在剂量适中时是有益的，剂量大时是有害。有害。毒物的分类：毒物的分类：污染物的分类：污染物的分类：中国大百科全书的分法：中国大百科全书的分法：（一）来源（一）来源分为自然来源和人为来源的污染物。分为自然来源和人为来源的污染物。（二）接受污染物的环境要素（二）接受污染物的环境要素分为大气、水体、土壤污染物。分为大气、水体、土壤污染物。（三）污染物的形态（三）污染物的形态分为气体、固体、液体污染物。分为气体、固体、液体污染物。（四）污染物的性质（四）污染物的性质分为化学、物理、生物污染物。分为化学、物理、生物污染物。其中，化学污染物包括有机和无机污染物；物理污染物包括噪声、其中，化学污染

37、物包括有机和无机污染物；物理污染物包括噪声、微波辐射、放射性污染物等；生物污染物有病原体、变应原污染物等。微波辐射、放射性污染物等；生物污染物有病原体、变应原污染物等。（五）污染物在环境中的物理、化学性状的变化（五）污染物在环境中的物理、化学性状的变化分为一次污染物、二次污染物。分为一次污染物、二次污染物。此外，强调某些物质对人体的渡海作用划分出，致畸物、致突变此外，强调某些物质对人体的渡海作用划分出，致畸物、致突变物、致癌物、可吸入颗粒、恶臭物质等。物、致癌物、可吸入颗粒、恶臭物质等。二、主要的环境污染物及其毒理学效应二、主要的环境污染物及其毒理学效应（一）重金属（一）重金属D区元素，除钪区

38、元素，除钪Se外，全为重金属，密度大，熔点、沸点高，强外，全为重金属，密度大，熔点、沸点高，强度大。度大。1汞汞汞在生态系统中的储库为岩石、土壤、大气、水。汞在生态系统中的储库为岩石、土壤、大气、水。正常情况下，其循环方式为，正常情况下，其循环方式为，汞污染主要表现为大气、土壤和水体中的浓度的异常升高。汞污染主要表现为大气、土壤和水体中的浓度的异常升高。环境中汞污染咯来源于：环境中汞污染咯来源于：含汞金属矿物的冶炼，以汞为原料的工业生产的废气排放，施用含汞金属矿物的冶炼，以汞为原料的工业生产的废气排放，施用含汞的农药、肥料、污水灌溉，含汞废水的排放（氯碱工业，汞电含汞的农药、肥料、污水灌溉，含

39、汞废水的排放（氯碱工业，汞电池）。池）。汞的毒理学效应：汞的毒理学效应：进入环境的汞有无机汞和有机汞。进入环境的汞有无机汞和有机汞。无机汞包括单质汞和汞盐（无机汞包括单质汞和汞盐（HgCl2、HgS）有机汞有：烷基汞（有机汞有：烷基汞（RHg），如），如CH3Hg。芳基汞（芳基汞（ArHg），），Ar为苯环。为苯环。烷氧基烷基汞（烷氧基烷基汞（RORHg）。）。无机汞中，无机汞中，HgCl2为剧毒物质，有些无机汞化合物难于被生物吸为剧毒物质，有些无机汞化合物难于被生物吸收，对生物不构成危害。收，对生物不构成危害。但汞与人体内的巯基（但汞与人体内的巯基（SH）有强亲和力，与含巯基的蛋白质结）有强

40、亲和力，与含巯基的蛋白质结合使其失去活性而危害人体健康。合使其失去活性而危害人体健康。有机汞中，危害最大的是甲基汞，环境中的汞，特别是水体底泥有机汞中，危害最大的是甲基汞，环境中的汞，特别是水体底泥中的汞，无论何种形态，在微生物的作用下，可转变为甲基汞或二甲中的汞，无论何种形态，在微生物的作用下，可转变为甲基汞或二甲基汞，这称为汞的生物甲基化作用。基汞，这称为汞的生物甲基化作用。甲基汞脂溶性，有较高的神经毒性，在人体的消化道内，形成氯甲基汞脂溶性，有较高的神经毒性，在人体的消化道内，形成氯化甲基汞被吸收。化甲基汞被吸收。汞污染最著名的例子是日本的水俣病。汞污染最著名的例子是日本的水俣病。2镉镉

41、在社会中，镉主要用于电镀、汽车、航空、化工、电器制造、印在社会中，镉主要用于电镀、汽车、航空、化工、电器制造、印刷等行业。刷等行业。镉污染可以源于矿石开采、冶金、化石燃料的燃烧等活动。镉污染可以源于矿石开采、冶金、化石燃料的燃烧等活动。镉的毒理学作用：镉的毒理学作用：慢性镉中毒是镉在人体内的蓄积引起的，主要对肺和肾造成伤害，慢性镉中毒是镉在人体内的蓄积引起的，主要对肺和肾造成伤害，机理在于与一些蛋白质（酶）结合而影响其生物活性。机理在于与一些蛋白质（酶）结合而影响其生物活性。镉中毒时，可影响镉中毒时，可影响VD3的活性导致骨质疏松。的活性导致骨质疏松。日本的骨痛病：患者大多为老年妇女，主要的临

42、床症状是，腰痛，日本的骨痛病：患者大多为老年妇女，主要的临床症状是，腰痛，下肢肌肉痛，骨节痛，易骨折，骨骼变形。下肢肌肉痛，骨节痛，易骨折，骨骼变形。急性镉中毒可引起呕吐、肠胃痉挛、腹泻等，严重时引起肝肾综急性镉中毒可引起呕吐、肠胃痉挛、腹泻等，严重时引起肝肾综合症而死亡。合症而死亡。镉引起温血动物、人染色体畸变，干扰铁代谢，引起贫血。镉引起温血动物、人染色体畸变，干扰铁代谢，引起贫血。（二）大气污染物（二）大气污染物大气污染（大气污染（atmospheric pollution）大气污染物或由它转变成的二次污染物的含量远远超过正常本底大气污染物或由它转变成的二次污染物的含量远远超过正常本底含

43、量，对人体和生物体产生不良影响的大气状况。含量，对人体和生物体产生不良影响的大气状况。大气污染的类型：大气污染的类型：物理性质：物理性质：气态污染物气态污染物颗粒污染物颗粒污染物化学性质：化学性质：含硫化合物、含氮化合物、碳氢化合物、碳氧化合物、卤素化合含硫化合物、含氮化合物、碳氢化合物、碳氧化合物、卤素化合物、颗粒物质、放射性物质。物、颗粒物质、放射性物质。大气污染的来源：大气污染的来源：工业企业、生活炉灶、采暖锅炉、交通工具。工业企业、生活炉灶、采暖锅炉、交通工具。火山爆发、森林大火。火山爆发、森林大火。重要的大气污染物：重要的大气污染物：SO2、NH3、N2O。（三）农药的毒理学作用（三

44、）农药的毒理学作用三、影响污染物毒性作用的主要因素三、影响污染物毒性作用的主要因素（一）环境因素（一）环境因素1温度可以改变生物的生理状况从而改变对毒性的抗性，及改变温度可以改变生物的生理状况从而改变对毒性的抗性，及改变毒性活性。毒性活性。2湿度改变生物对毒物的吸收。湿度改变生物对毒物的吸收。3大范围气压变化改变毒物的浓度。大范围气压变化改变毒物的浓度。4生物的生理状况对毒物的活性有重要影响。生物的生理状况对毒物的活性有重要影响。（二）污染物间的相互作用（二）污染物间的相互作用多种物质共同或先后作用的效果与单种物质单独作用的效果不同。多种物质共同或先后作用的效果与单种物质单独作用的效果不同。在

45、现实环境中，单种污染物对生物孤立作用的情况是少见的，大在现实环境中，单种污染物对生物孤立作用的情况是少见的，大多数情况下，是多种污染物对生物体产生复合污染，联合作用。多数情况下，是多种污染物对生物体产生复合污染，联合作用。联合作用的类型：联合作用的类型：1独立作用独立作用 independent effect 或或independent joint action彼此互不影响。彼此互不影响。但往往是一种物质作用后，使机体抵抗力下降，另一种物质的作但往往是一种物质作用后，使机体抵抗力下降，另一种物质的作用增强。用增强。可以如下公式表示：可以如下公式表示：M=M1+M2（1M1）或或 M=1（1M1

46、）（）（1M2）其中，其中，M为总死亡率；为总死亡率；M1、M2为第一、二种物质分别单独作用的为第一、二种物质分别单独作用的死亡率。死亡率。2相加作用（相加作用（additive effect）总作用为单独作用之和。即总作用为单独作用之和。即 MM1M23协同作用（协同作用（synergistic effect）总作用大于单独作用之和。即总作用大于单独作用之和。即 MM1M24拮抗作用拮抗作用联合作用毒性减弱。即联合作用毒性减弱。即 M金属铅金属铅硫化铅（与毒性大小一致）硫化铅（与毒性大小一致）（2）挥发性）挥发性易挥发物常通过呼吸道起到毒性作用。易挥发物常通过呼吸道起到毒性作用。（3）分散度

47、）分散度颗粒越小，越易被吸收。颗粒越小，越易被吸收。2化学结构化学结构毒物的化学结构决定其能够参与或干扰的生物体的生化过程，从毒物的化学结构决定其能够参与或干扰的生物体的生化过程，从而影响其毒性。而影响其毒性。QSAR法（定量结构与活性关系法）法（定量结构与活性关系法）quantitative structure activity relationship3个体因素个体因素生物的种属、品系、个体年龄、发育、性别、遗传因素，健康状生物的种属、品系、个体年龄、发育、性别、遗传因素，健康状况有影响。况有影响。一、在生物体内的吸收、分布、排泄一、在生物体内的吸收、分布、排泄1 吸收吸收 absorpt

48、ion污染物可经由生物（动物）胃肠道、呼吸道和皮肤被吸收进入生污染物可经由生物（动物）胃肠道、呼吸道和皮肤被吸收进入生物体内。物体内。吸收的方式可以是被动的简单扩散，或与营养物竞争而被主动吸吸收的方式可以是被动的简单扩散，或与营养物竞争而被主动吸收。收。取决于污染物的性质、生物体机能状况。取决于污染物的性质、生物体机能状况。2 分布分布 distribution被吸收的污染物经体液循环而分布至全身。被吸收的污染物经体液循环而分布至全身。污染物在身体内分布不均匀。与生物膜的选择透性特征、污染物污染物在身体内分布不均匀。与生物膜的选择透性特征、污染物性质，如水溶性、脂溶性、荷电性有关。性质，如水溶

49、性、脂溶性、荷电性有关。3排泄排泄 excretion排泄指代谢终产物、化学物质排出体外的过程。排泄指代谢终产物、化学物质排出体外的过程。有毒物质可以其本身结构、代谢产物或结合物等形式排出。有毒物质可以其本身结构、代谢产物或结合物等形式排出。第二节第二节 环境污染物在生态环境中的迁移转化环境污染物在生态环境中的迁移转化排出的途径包括：排出的途径包括：尿、唾液、汗液、泪液、消化道分泌物、呼吸道等。尿、唾液、汗液、泪液、消化道分泌物、呼吸道等。肾脏排尿是最重要的排泄途径。肾脏排尿是最重要的排泄途径。肝对有毒物质的解毒作用是最强的。肝对有毒物质的解毒作用是最强的。二、污染物在生物体内的转化二、污染物

50、在生物体内的转化称污染物的生物转化（称污染物的生物转化（biotransformation），或称生物代谢转化），或称生物代谢转化（metabolic transformation）。）。经转化，有毒可以变无毒，称生物灭活（经转化，有毒可以变无毒，称生物灭活（biodetoxication）；或）；或无毒变有毒，称生物活化作用（无毒变有毒，称生物活化作用（bioactivation）、生物增毒作用）、生物增毒作用（toxication）。）。污染物在生物体内的转化过程一般由降解和结合两步反应组成。污染物在生物体内的转化过程一般由降解和结合两步反应组成。1降解降解降解的方式可以是氧化、还原、水解