环境生态修复工程课件.pptx

1、环境生态修复工程环境生态修复工程第第1讲讲 生态工程导论生态工程导论徐大勇徐大勇 2013.02内容提要内容提要1、环境问题的生态学审视（包括面临的环境问题和生态学审视，即生态工程研究背景）；2、生态工程的定义及其研究内容和目的；3、生态工程与环境工程及生物工程的区别；4、生态工程的应用前景。1.1 环境问题的生态学审视环境问题的生态学审视1.1.1 面临的环境问题面临的环境问题正像阿西摩夫的预言正像阿西摩夫的预言“如果地球人口继续像现在这样每过如果地球人口继续像现在这样每过35年就年就增加增加1倍到倍到3550年，人类机体的总质量就会等于地球的质量年，人类机体的总质量就会等于地球的质量”。1

2、.1 环境问题的生态学审视环境问题的生态学审视1.1.1面临的环境问题面临的环境问题根据世界自然基金会发表的报告，从根据世界自然基金会发表的报告，从l 970-1995年，地球自然资源年，地球自然资源损失损失1/3，淡水生态系统指数淡水生态系统指数25年中降低年中降低50，海洋生态系统指数海洋生态系统指数下降下降30，而世界森林覆盖率而世界森林覆盖率25年内则下降了年内则下降了10，自然资源的自然资源的消费压力每年以消费压力每年以5的速度递增。的速度递增。二战后地区性环境问题成为全球性环境问题，简单问题变成了复二战后地区性环境问题成为全球性环境问题，简单问题变成了复杂问题。杂问题。这些问题包括

3、气候变化（温室效应）、臭氧层破坏、森林破坏与这些问题包括气候变化（温室效应）、臭氧层破坏、森林破坏与生物多样性减少、大气及酸雨污染、土地荒漠化、国际水域与海生物多样性减少、大气及酸雨污染、土地荒漠化、国际水域与海洋污染、有毒化学品污染和有害废物越境转移等。洋污染、有毒化学品污染和有害废物越境转移等。温室效应温室效应1.1 环境问题的生态学审视环境问题的生态学审视1.1 环境问题的生态学审视环境问题的生态学审视酸雨酸雨1.1 环境问题的生态学审视环境问题的生态学审视大气污染（大气污染（PM2.5）1.1 环境问题的生态学审视环境问题的生态学审视臭氧层破坏和损耗臭氧层破坏和损耗1.1 环境问题的生

4、态学审视环境问题的生态学审视水资源危机水资源危机1.1 环境问题的生态学审视环境问题的生态学审视土地土地荒漠荒漠化和化和污染污染1.1 环境问题的生态学审视环境问题的生态学审视生物多样性生物多样性减少减少1.1 环境问题的生态学审视环境问题的生态学审视1.1.2 生态学审视生态学审视列子列子天瑞天瑞中说：中说：“杞国有人忧天地崩裂，身亡所寄，废寝食者杞国有人忧天地崩裂，身亡所寄，废寝食者”。1972年，罗局俱乐部一群年，罗局俱乐部一群“现代杞人现代杞人”，在世界财富高度增长的年代，在世界财富高度增长的年代，发表了，发表了增长的极限增长的极限一书，给还陶醉在高增长和高消费的西方发一书，给还陶醉在

5、高增长和高消费的西方发达国家提出了严厉的警告。书中开篇第一句却是引用中国古代智者韩达国家提出了严厉的警告。书中开篇第一句却是引用中国古代智者韩非子的名言：非子的名言：“今人有五子不为多。子又有五子，大父末死而有二十今人有五子不为多。子又有五子，大父末死而有二十五孙。是以人民众而货财寡，事力劳而供养薄五孙。是以人民众而货财寡，事力劳而供养薄”。韩非子死后，西方一个叫马尔萨斯的经济学家在韩非子死后，西方一个叫马尔萨斯的经济学家在1798年出版了著名的年出版了著名的人口论人口论，他认为：人口是按几何级数增长的，如，他认为：人口是按几何级数增长的，如1、2、4、8、16、32、64、，而食物是按算术级

6、数增长的，如，而食物是按算术级数增长的，如1、2、3、4、；、；、6、7、几代之后，粮食供给与需求差距急剧增大，于是产生疾病、瘟、几代之后，粮食供给与需求差距急剧增大，于是产生疾病、瘟疫，甚至战争，导致人口锐减。疫，甚至战争，导致人口锐减。增长的极限增长的极限1.1 环境问题的生态学审视环境问题的生态学审视 根据罗根据罗马俱乐部发布的著名世界模型预测；如果现有系统没有重大变马俱乐部发布的著名世界模型预测；如果现有系统没有重大变化，人口和工化，人口和工业的增长，最迟在下一个世纪内停业的增长，最迟在下一个世纪内停止。即使科学有重大止。即使科学有重大进步：核动力会使可以利用的资源储藏量翻一番，进步：

7、核动力会使可以利用的资源储藏量翻一番，75%的资源获得循的资源获得循环利用，污染减少到环利用，污染减少到1970年的年的1/4，土地产量翻一番，生育得到控制。，土地产量翻一番，生育得到控制。整个世界最后的命运仍然是：当资源枯竭，污染积累、粮食生产下降整个世界最后的命运仍然是：当资源枯竭，污染积累、粮食生产下降时、工业的增长停止，死亡率上升。时、工业的增长停止，死亡率上升。增长的极限增长的极限1.1 环境问题的生态学审视环境问题的生态学审视 1978年，苏联的索恰瓦在年，苏联的索恰瓦在地理系统学说导论地理系统学说导论中提出中提出“人类与自然人类与自然共同创造共同创造”的思想。这赋予自然改造以新的

8、意义，把与自然对立转变的思想。这赋予自然改造以新的意义，把与自然对立转变为同自然合作。为同自然合作。1980年，英国的本耐特和乔利合著的年，英国的本耐特和乔利合著的环境系统环境系统中专门阐述了人与中专门阐述了人与自然共生的意义。即，当人类对长时间大范围及大规模物质与能量调自然共生的意义。即，当人类对长时间大范围及大规模物质与能量调节无能为力是，可通过共生来对环境系统进行干预，使人类社会与自节无能为力是，可通过共生来对环境系统进行干预，使人类社会与自然环境互为有利。然环境互为有利。同年，美国的托夫勒在同年，美国的托夫勒在第三次浪潮第三次浪潮一书中提出，强调人与自然和一书中提出，强调人与自然和睦相

9、处，可以改变以往的对抗状况。睦相处，可以改变以往的对抗状况。1983年，荷兰的乌英克也指出，同自然合作比同自然对立较为有利并年，荷兰的乌英克也指出，同自然合作比同自然对立较为有利并常常是更为有效的。常常是更为有效的。生态学思考生态学思考1.1 环境问题的生态学审视环境问题的生态学审视 生态学思考使我们认识到：如果人类与自然只有生态学思考使我们认识到：如果人类与自然只有寄生关系寄生关系，终将导致全，终将导致全球的温室效应，热带雨林的破坏、臭氧层的空洞，使得生态物种的生存球的温室效应，热带雨林的破坏、臭氧层的空洞，使得生态物种的生存空间大幅缩减，进而造成其他物种的灭绝。最终人类也无法生存。空间大幅

10、缩减，进而造成其他物种的灭绝。最终人类也无法生存。因此，维持地球生物多样性与完整性及自然环境的相互作用关系对人类因此，维持地球生物多样性与完整性及自然环境的相互作用关系对人类生存而言是极为重要的，人类无法复制一个类似地球的环境，所以更加生存而言是极为重要的，人类无法复制一个类似地球的环境，所以更加要去保护，并将寄生的心态转为与地球要去保护，并将寄生的心态转为与地球共生的关系共生的关系。而这正是近年来绿色建筑、环境共生、而这正是近年来绿色建筑、环境共生、生态工程生态工程方法产生和被高度提倡方法产生和被高度提倡的原因。的原因。生态工程的产生生态工程的产生1.2 生态工程的定义及其研究内容和目的生态

11、工程的定义及其研究内容和目的1962年奥德姆（年奥德姆（H.T.Odum）定义生态工程为）定义生态工程为“由人类用少由人类用少量的能源对环境进行熟练操纵以控制那些主要是由自然能量的能源对环境进行熟练操纵以控制那些主要是由自然能源驱动的系统源驱动的系统”。1983年奥德姆提出新的生态系统设计工程的概念，认为年奥德姆提出新的生态系统设计工程的概念，认为“生态工程属于自组织的应用系统领域，是对自然的管理，生态工程属于自组织的应用系统领域，是对自然的管理，是同自然合作最好的术语是同自然合作最好的术语”。密奇（密奇（W.J.Mitsch）定义生态工程为）定义生态工程为“人类社会同自然环人类社会同自然环境

12、合作进行的对双方都有利的设计境合作进行的对双方都有利的设计”。“它是应用数量方它是应用数量方法和我们的基本科学方法对自然环境进行设计的工程；它法和我们的基本科学方法对自然环境进行设计的工程；它也是以生态系统的自我设计作为基本工具的也是以生态系统的自我设计作为基本工具的”。1.2.1 定义定义1993年年Mitsch把原来的生态工程定义修改为把原来的生态工程定义修改为“为了人类社为了人类社会及其自然环境的利益，而对人类社会及其自然环境加以会及其自然环境的利益，而对人类社会及其自然环境加以综合的而且能持续的生态系统设计。它包括开发、设计、综合的而且能持续的生态系统设计。它包括开发、设计、建立和维持

13、新的生态系统等一系列工程，如污水处理（水建立和维持新的生态系统等一系列工程，如污水处理（水质改善）、地面矿渣及废弃物的回收、海岸带保护等，以质改善）、地面矿渣及废弃物的回收、海岸带保护等，以期达到生态恢复、生态更新、生物控制等目的期达到生态恢复、生态更新、生物控制等目的”。尤尔曼（尤尔曼（Uhlmann）强调了生态工程的技术性，认为）强调了生态工程的技术性，认为“生生态技术是费用最少和对环境损害最小的具有生态系统管理态技术是费用最少和对环境损害最小的具有生态系统管理意义的应用技术意义的应用技术”，并认为，并认为“生态技术与生态工程是同义生态技术与生态工程是同义语语”（1992）。）。1.2 生

14、态工程的定义及其研究内容和目的生态工程的定义及其研究内容和目的早在早在20世纪世纪50年代，我国著名生态学家马世骏就提出生态年代，我国著名生态学家马世骏就提出生态工程这一名词，并于工程这一名词，并于1983年提出年提出“模拟生态系统原理而建模拟生态系统原理而建成的生产工艺体系即生态工程成的生产工艺体系即生态工程”。在在1984年给生态工程下了更为明确的定义：年给生态工程下了更为明确的定义：“生态工程是生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理，结构与功应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理，结构与功能协调原则，结合系统分析的最优化方法设计的促进分层能协调原则，结合系统分析的最优化方法

15、设计的促进分层多级利用物质的生产工艺系统多级利用物质的生产工艺系统”。1.2 生态工程的定义及其研究内容和目的生态工程的定义及其研究内容和目的生态工程可定义为：应用自然生态系统原理，通过同自然生态工程可定义为：应用自然生态系统原理，通过同自然环境合作，进行的对人类社会和自然环境双方都有利的复环境合作，进行的对人类社会和自然环境双方都有利的复合生态系统设计的科学；生态工程是建立在少花费、低能合生态系统设计的科学；生态工程是建立在少花费、低能耗而更有效地利用自然资源的基础上，增加社会财富的同耗而更有效地利用自然资源的基础上，增加社会财富的同时，又能使人类社会与自然环境都可持续发展的生态设计、时，又

16、能使人类社会与自然环境都可持续发展的生态设计、生态保育、生态恢复、生态更新和生态管理等的技术综合。生态保育、生态恢复、生态更新和生态管理等的技术综合。模拟自然生态的整体、协同、循环、自生原理，模拟自然生态的整体、协同、循环、自生原理，并运用系并运用系统工程方法去分析、设计、规划和调控人工生态系统的结统工程方法去分析、设计、规划和调控人工生态系统的结构要素、工艺流程、信息反馈关系及控制机构，构要素、工艺流程、信息反馈关系及控制机构，疏通物质、疏通物质、能量、信息流通渠道，能量、信息流通渠道，开拓未被有效利用的生态位，使人开拓未被有效利用的生态位，使人与自然双双受益的系统工程技术。与自然双双受益的

17、系统工程技术。1.2 生态工程的定义及其研究内容和目的生态工程的定义及其研究内容和目的生态工程研究的领域：自然生态工程研究的领域：自然社会社会经济复合生态系统。经济复合生态系统。生态工程的任务：对这个复合生态系统进行设计和管理。生态工程的任务：对这个复合生态系统进行设计和管理。生态工程的目的：通过对复合生态系统的管理，使投入的生态工程的目的：通过对复合生态系统的管理，使投入的能量和物质最小，对资源利用最合理，社会产品更丰富，能量和物质最小，对资源利用最合理，社会产品更丰富，风险最小而综合效益最高，达到对人类社会和自然环境双风险最小而综合效益最高，达到对人类社会和自然环境双方都有利并能可持续发展

18、的目的，以解决工业化过程带来方都有利并能可持续发展的目的，以解决工业化过程带来的产业发展与资源消耗、人口增长与环境退化、社会发展的产业发展与资源消耗、人口增长与环境退化、社会发展与生态恶化的矛盾。同时，通过生态工程的设计手段，把与生态恶化的矛盾。同时，通过生态工程的设计手段，把本来矛盾的事物，转化为相互协调、彼此促进，不断向良本来矛盾的事物，转化为相互协调、彼此促进，不断向良性方向发展的事物，使人类社会、经济生产和生态环境实性方向发展的事物，使人类社会、经济生产和生态环境实现可持续发展。现可持续发展。1.2 生态工程的定义及其研究内容和目的生态工程的定义及其研究内容和目的1.2.2 研究内容和

19、目的研究内容和目的1.3 与环境工程、生物工程的区别与环境工程、生物工程的区别生态工程与环境工程及生物工程的区别是明显的。什么是环境工程？环境工程是研究和从事防治环境污染和什么是环境工程？环境工程是研究和从事防治环境污染和提高环境质量的科学技术。强调的是污染防治和治理，水、提高环境质量的科学技术。强调的是污染防治和治理，水、气、固的治理；气、固的治理；什么是生物工程？也称生物技术，应用生命科学及工程学什么是生物工程？也称生物技术，应用生命科学及工程学的原理，借助生物体作为反应器或用生物的成分作工具以的原理，借助生物体作为反应器或用生物的成分作工具以提供产品来为社会服务的生物技术。包括基因工程、

20、细胞提供产品来为社会服务的生物技术。包括基因工程、细胞工程、发酵工程、酶工程等。工程、发酵工程、酶工程等。1.3 与环境工程、生物工程的区别与环境工程、生物工程的区别1.4 生态工程研究的应用前景生态工程研究的应用前景1.4.1 生态工程与可持续发展生态工程与可持续发展“可持续发展是既满足当代人的需要，又不对后代人满足可持续发展是既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展其需要的能力构成危害的发展”；1.5 生态工程研究的应用前景生态工程研究的应用前景1.5.2 生态工程与生物多样性保护生态工程与生物多样性保护生物多样性保护主要是对遗传多样性、物种多样性、群落生物多样性保护

21、主要是对遗传多样性、物种多样性、群落多样性、生态系统多样性和景观类型多样性进行保护。由多样性、生态系统多样性和景观类型多样性进行保护。由于生态工程是对生态系统进行设计，使其符合生物圈的组于生态工程是对生态系统进行设计，使其符合生物圈的组织原则，它超出了种群和群落水平，因而对物种多样性、织原则，它超出了种群和群落水平，因而对物种多样性、遗传多样性、群落多样性都具有积极的保护意义。遗传多样性、群落多样性都具有积极的保护意义。1）对珍稀濒危生物的保护）对珍稀濒危生物的保护2）对重要生态系统的恢复和重建）对重要生态系统的恢复和重建3）植物群落多样性的保护）植物群落多样性的保护生物多样性是指一定范围内多

22、种多样活的有机体生物多样性是指一定范围内多种多样活的有机体(动物、植动物、植物、微生物物、微生物)有规律地结合所构成稳定的生态综合体。有规律地结合所构成稳定的生态综合体。这这种多样包括动物、植物、微生物的物种多样性，物种的遗种多样包括动物、植物、微生物的物种多样性，物种的遗传与变异的多样性及生态系统的多样性。传与变异的多样性及生态系统的多样性。1.5 生态工程研究的应用前景生态工程研究的应用前景1.5.3 生态工程与农林牧业建设生态工程与农林牧业建设在世界范围内，农业经过农业机械化的使用、杂交优势的利用、化肥在世界范围内，农业经过农业机械化的使用、杂交优势的利用、化肥农药的大量使用及现代农业技

23、术的推广，使传统农业走上现代农业的农药的大量使用及现代农业技术的推广，使传统农业走上现代农业的道路。初步实现了高产、稳产的目标。道路。初步实现了高产、稳产的目标。但现代农业也带来了一些新的挑战：但现代农业也带来了一些新的挑战：由于高投入造成农业生产成本迅速上升且出现报酬递减现象；由于高投入造成农业生产成本迅速上升且出现报酬递减现象；化肥、农药的大量使用，使土壤生态系统中微生物群落结构发生改化肥、农药的大量使用，使土壤生态系统中微生物群落结构发生改变，自身肥力下降；变，自身肥力下降；农田面源污染严重，引起河流和地下水硝酸盐含量普遍超标，并通农田面源污染严重，引起河流和地下水硝酸盐含量普遍超标，并

24、通过食物链危害各类动物；过食物链危害各类动物；人类的食品安全受到挑战。人类的食品安全受到挑战。1.5 生态工程研究的应用前景生态工程研究的应用前景1.5.4 生态工程与城市生态建设生态工程与城市生态建设思考题思考题何为生态工程学？生态工程学的研究对象是什么？何为生态工程学？生态工程学的研究对象是什么？生态工程和生物工程、环境工程有何本质的区别？生态工程和生物工程、环境工程有何本质的区别？生态工程学是在什么背景下发展起来的？生态工程学是在什么背景下发展起来的？你怎样理解生态工程学和生态学之间的关系？你怎样理解生态工程学和生态学之间的关系？在生物多样性保护中生态工程有何应用价值？在生物多样性保护中生态工程有何应用价值？研究生态工程学有何理论意义与实践意义？研究生态工程学有何理论意义与实践意义？举例说明生态工程在城市生态建设中的应用。举例说明生态工程在城市生态建设中的应用。环境生态修复工程环境生态修复工程