第四节 环境科学的产生、发展及展望

一、环境科学的产生

随着社会生产力的发展，生产方式的演变和工艺技术的提高，地球的环境问题日趋严重，人与环境之间的冲突也逐渐激化。与此同时，人们对于发现和研究自然规律、污染机理、保护生态环境，从而实现持续发展、与自然和谐相处的愿望也越来越迫切。在此背景下，自然而然地产生了一门由多学科到跨学科的庞大科学体系组成的新兴综合性学科，即环境科学。

1954年，美国学者最早提出了“环境科学”这一概念；国际性专业的环境科学机构出现于20世纪60年代；1968年，国际科学联合理事会设立了环境问题科学委员会；20世纪70年代出现了以环境科学为内容的专门著作，其中1972年“联合国人类环境会议”出版的《只有一个地球》，是环境科学中一部最著名的绪论性著作。

在此期间，环境专家和学者们还意识到，有效的环境保护同时还必须依赖于对人类活动和社会关系的科学认识与合理调节。于是，环境科学的发展又涉及许多社会科学的知识领域，并相应地产生了环境经济学、环境管理学、环境法学等，这一系列传统自然科学、社会科学、技术科学等新分支学科的出现和汇聚标志着环境科学的诞生。环境科学几乎涉及所有学科，如地理学、化学、生物学、医学、工程学、数学、经济学等，是介于自然科学、社会科学和技术科学之间的边缘科学。

二、环境科学的发展

环境科学诞生的时间相对较短，只有几十年，但随着环境保护工作的逐步展开、环境科学理论研究的不断深入，人类已经取得了很多骄人的成绩和成果。

环境科学的发展大致分为三个阶段：

1.20世纪20年代至50年代——环境科学萌芽阶段

工业技术的革新使得经济得到了迅猛的发展，随之而来的很多严重的环境问题也给人类敲响了警钟，最为典型的是震惊世界的“八大公害事件”（见表1-2）。在20世纪五六十年代，与二氧化硫和烟尘有关的光化学烟雾事件在全球范围内频繁发生，就是因为汽车及石油工业的废气所致。此外，水污染、过度采伐、土地荒漠化以及不可再生资源的耗竭等诸多环境问题也都有逐步恶化的趋势，但当时人们只是把它们当作局域性问题来对待，所谓的解决办法效果也并不显著。在此期间，由于环境质量持续恶化，环境公害接连发生，环境问题受到了广泛的关注。当时许多科学家，包括生物学家、化学家、地理学家、医学家、工程学家和社会科学家等对环境问题共同进行调查和研究。他们在诸多原有学科的基础上，运用原有学科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分支学科，如环境地学、环境生物学、环境化学、环境医学、环境工程学，等等，在这些分支学科的基础上孕育产生了环境科学。自此，环境科学开始出现并得以重视。但此时的环境科学处于萌芽状态，所有运用的学科理论呈星点状，十分散乱，并没有上升到环境科学的高度。

表1-2 世界八大公害事件

（续上表）

2.20世纪60年代至70年代——环境科学显现雏形，逐渐成形阶段

20世纪60年代至70年代的环境问题不再止于局部问题，范围逐步扩大到区域性。因为环境污染的扩大而引起的国际环境争端也频频发生，环境问题不再只是国家内部小范围的问题，例如，美国、加拿大跨国性环境的相互影响；因为德国鲁尔工业区向莱茵河排放废水，导致莱茵河流域各国都受到不同程度的污染；东欧和英国、德国的污染源排放的二氧化硫，由大气输送到北欧，使工业污染并不严重的挪威形成酸雨。种种此类环境问题的出现，促使各国之间加强合作研究，制订出统一计划，从而使问题得到解决。1968年国际科学联合理事会设立了环境问题科学委员会；1972年“联合国人类环境会议”出版了环境科学中一部最著名的绪论性著作——《只有一个地球》，副标题是“对一个小小行星的关怀和维护”。主编试图从整个地球的前途出发，同时也从社会、经济和政治的角度来探讨环境问题，要求人类明智地管理地球；1974年罗马俱乐部发表了由英国生态学家E·戈德史密斯为首编著的《生存的战略》一书；1979年欧洲经济合作发展组织发表了《不久的将来》一书。此后，一些国家也开展了全球性预测研究。这些专著和组织进一步促进了环境学科的研究对象和范围的确定，标志着环境科学正逐渐形成。

3.20世纪80年代至今——环境科学蓬勃发展阶段

进入20世纪80年代，在众多传统和新兴学科的相互融合渗透中，环境科学进入新的发展阶段，各研究领域开始向纵深发展，并形成了自己的基础理论和研究方法，从单一问题、单一角度、单一学科转变成在整体上利用多门理论进行综合研究，很大程度上也是因为此期间的环境问题从局部问题、区域性问题发展为全球性问题。这些问题包括人口问题、城市化问题、淡水资源短缺、生物多样性减少、危险废弃物越境转移、海洋环境污染，以及以全球变暖、臭氧层破坏、酸沉降为代表的全球大气环境问题和粮食安全问题等。环境科学的方法论也在逐步地完善当中，通过将微观研究与宏观研究结合起来，将静态研究与动态研究结合起来等研究方法，使测评的结果更加系统、精确以及行之有效。治理环境污染的技术手段也逐步多样化，单以土壤污染及地下水修复技术为例，比较重要的主要有：物理修复及蒸汽浸提技术；化学修复及可渗化学活性栅技术；物理—化学修复技术，包括电动力学修复技术、固化／稳定化修复技术、低温冷冻修复技术、淋洗修复技术和玻璃化修复技术等；生物修复技术，主要是具有对有毒有机污染物较高降解活性微生物的作用；植物修复技术，主要是超积累植物的筛选、功能强化与应用。此外，还有酶学修复技术、动物修复技术以及各种联合方式的修复技术等。同时，各国还加强了环境污染控制的研究范围，从深入地开展末端控制的过程逐步转向“污染预防”概念的研究。20世纪90年代初，研究者提出了“清洁生产”、“零排入”等概念。1992年联合国环境发展大会提出了可持续发展的概念，将环境保护变成世界范围的统一行动。绿色技术、绿色化学、绿色标识、绿色食品等也应运而生。这些都是环境科学引发产业革命的先兆。在此阶段，环境学家的工作已经引起全人类前所未有的重视，环境科学开始走向蓬勃发展的道路。

三、环境科学展望

当今世界正面临着前所未有的变化，这种大趋势中，当然也包含着不断出现新的环境变化。联合国环境规划署（UNEP）发布的《全球环境展望：为了发展保护环境》报告指出，全球环境问题依然严重，目前诸如气候变化、物种灭绝、越来越多的人口需要养活等威胁地球的主要问题中有许多尚未解决，而且所有这些问题都会将人类的生存置于危险境地。首先是气候变化对全球各区域的影响：在非洲，土地退化甚至包括沙漠化都是威胁，自1981年以来，人均食品生产量已经下降了12％；亚太地区应当注意的问题包括城市空气质量、淡水资源、生态系统退化、农用土地使用以及不断增加的废弃物等；在欧洲，随着收入的提高以及家庭数量的不断增加，已产生了各种问题，包括不可持续的生产与消费方式、能耗高、城市空气质量低以及运输紧张等，除此之外，还有生物多样性的缺失、土地用途的改变以及淡水资源的压力等环境问题；北美正在努力解决气候变化带来的问题；两极地区已经感受到了气候变化带来的影响；由于环境中汞的含量越来越高，加上不易分解的有机污染物，人们的食品安全及健康受到了威胁。预计修复臭氧层还需要再花费50年的时间。其次，全球气温升高。报告指出，对本世纪的温度升高状况，最乐观的估计是预计会升高1.8℃～4℃。有些科学家认为全球平均温度比工业化前水平升高2℃是一道坎儿，超过它就极有可能造成巨大的、不可逆转的危害。再次，污染和食物短缺加剧。报告指出，因环境原因而导致的疾病占所有疾病的1/4。因病虫害而给全球农业生产所带来的损失估计占14％。最后，全球水环境状况严峻。报告提供的数据显示，在世界的各大河流中，每年有10％因灌溉需求有部分时间不能抵达大海。

环境科学正是为了解决人类所面临的这些环境问题所出现的。它的兴起和不断发展、完善，标志着人类对环境的认识、利用和改造更加客观、科学和可持续。我国在“十二五”期间要大力发展环境洁净技术、污染减排技术，例如，煤洁净化燃烧技术与创新；水环境污染防治技术（水环境监测、预警与分析测试方法、技术；地表水、饮用水源地污染防治与控制；工业废水处理的新技术与新工艺；城市河流污染治理与生态修复的技术；湖泊流域城镇污染与农业面源污染防治技术等）；大气污染控制与治理工程技术（燃煤电厂应对气候变化及碳减排工程技术；工业烟气和废气污染控制领域的减排政策与市场；燃煤电厂脱硫、脱硝技术；有机废气回收和治理技术；工业硅冶炼除尘设备及烟尘气动加密技术等）；固体废物污染治理与控制技术（固体废弃物循环利用与技术创新；生活垃圾资源化和无害化处置技术以及电子垃圾的回收、堆存、处理与处置技术等）；土壤污染防治（土壤污染的物理、化学、生物学及其联合控制技术等）；环境经济、环境管理与规划环评；生态环境保护；环境监测与环境统计（环境监测在气候变化与低碳经济中的应用；有机污染物监测方法与技术；燃煤废气汞污染监测方法等）；噪声污染防治技术，以及相关领域节能环保洁净技术与综合利用技术（适用于改造能耗高、污染重的传统产业的环保高新技术与生态技术，以及节能、降耗、减污技术；有利于发展生态农业和有机农业的有机食品和绿色食品实用技术；核与辐射安全；环境信息系统；室内环境与绿色建筑；绿色交通与能源建设等）。这也充分说明了我国对环境科学给予了充分的重视。

许多环境科学的新兴的边缘分支学科不断建立、壮大和完善，以深入探讨环境科学的基础理论和解决环境问题的途径和方法。这种良性的发展趋势将使环境科学成为一个繁茂兴盛的庞大学科体系。

思考题：

1.从环境学的角度来描述环境，它的研究主体是什么？

2.环境的基本特性包括（ ）、（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。

3.人与环境的和谐程度不包括（ ）。

A.环境和谐　B.环境安全　C.环境健康　D.环境舒适

4.环境基质的基本动力来自于（ ）和（ ）。

5.简述环境要素有哪些基本规律，并分别举例说明。

6.回顾人类文明发展史，环境问题主要经历了哪些阶段？这些阶段主要的环境问题是什么？

7.名词解释。

环境科学 环境质量 环境问题 环境污染 环境容量 环境效应 环境自净 环境要素 清洁生产 绿色技术

8.城市及工业区，因大量燃烧石化燃料，放出大量的热量，加之城市建筑群及道路的热辐射，引起局地气温高于周围地区，称为“热岛效应”。这种现象属于（ ）。

A.环境正效应　B.自然环境效应　C.人为环境效应　D环境负效应

9.根据你自己的体会和学习，说明环境问题的根源是什么？并应采取哪些措施去应对这些环境问题？

10.论述世界八大公害事件的时间、地点、发生原因以及后果。

11.你认为环境科学研究内容当中，哪些领域会在未来的几十年中成为世界科学发展的热点？请说明原因。