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1、污染生态学,山西大学环境与资源学院,污染生态学 Pollution Ecology,上官铁梁 2009年3月14日,污染生态学,山西大学环境与资源学院,引 言,1.1 历史与现状 人的生存必须依赖于自然资源，但是，直到近50年，因为人口增长才迫使人们检查和监测人类活动对自然系统所造成的损害。 损害包括：生态关系的破坏、自然条件恶化和大自然的报复,污染生态学,山西大学环境与资源学院,引 言,当今面临：被污染了的生产和生活环境；生产和生活过程中的环境污染 环境科学：对污染问题的探究和解决,污染生态学,山西大学环境与资源学院,引 言,回顾历史：八大公害事件 1 马斯河谷烟雾事件1932年12月比利
2、时马斯河谷咳嗽、呼吸短促、流泪、喉痛、恶心、呕吐和胸窒闷，数千人发病，60人死亡SO2转化为SO3进入肺部 2 多诺拉烟雾事件1948年10月美国多诺拉咳嗽、喉痛、胸闷、呕吐和腹泻，四天内约6000人患病，17人死亡SO2同烟尘作用生成了硫酸盐，吸入肺部 3 伦敦烟雾事件1952年12月英国伦敦胸闷、咳嗽、喉痛和呕吐，5天内4000人死亡，历年共发生12起，死亡近万人粉尘中Fe2O3使SO2转变成硫酸，附着在烟尘，吸入肺部,污染生态学,山西大学环境与资源学院,引 言,回顾历史：八大公害事件 4洛杉矶光化学烟雾1943年5月到10月美国洛杉矶刺激眼、喉、鼻，引起眼病、喉炎。大多数居民患病，65岁
3、以上老人死亡400人石油工业和汽车废气在紫外线辐射作用下产生的光化学烟雾 5水俣病事件1953年日本九州南部熊本水俣镇口齿不清、面部痴呆、全身麻木，最后精神失常至死亡，患者180多人，死亡50多人食用含有甲基汞的鱼 6痛痛病事件1931年至1973年3月日本富山县关节痛开始，最后骨骼软化萎缩，自然骨折，患者280人，死亡34人食用含镉废水灌溉的“镉米”和含镉的水,污染生态学,山西大学环境与资源学院,引 言,回顾历史：八大公害事件 7 四日哮喘事件1955年以来，日本四日市支气管炎、支气管哮喘、肺气肿，患者500多人，死亡36人有毒重金属微粒及SO2吸入肺部所致 8 米糠油事件1968年日本九州
4、、爱知县等23个府县眼皮肿、出汗，全身红疙瘩，恶心、呕吐肺功能下降，甚至死亡，患者5000多人，死亡16人食用含有多氯联苯的米糠油所致,污染生态学,山西大学环境与资源学院,工 业 革 命,人类活动改变了地球上的环境面貌，变化的速度和强度可能是生命演变与进化历程中最为激烈的一个时间阶段 大气的CO2含量由200g/g上升到360g/g SO2在不少地区超过了5.0g/g 采矿、冶练和交通造成地表金属离子和近地面NOx的含量大大加强,污染生态学,山西大学环境与资源学院,工 业 革 命,改变了环境及其各类生物生存的界面和空间，形成了所有生物在其进化历程中从未接触到的全新环境 长期以来人们只是关注环境
5、污染对生物的短期效应和直接影响，很少从生物的长期适应和进化角度思考问题,污染生态学,山西大学环境与资源学院,我国环境生态问题告急,国家环保部负责人在“生态补偿机制国际研讨会”上指出，我国除了污染物总量大以外，环境污染仍然十分严重。固体废物、汽车尾气、持久性有机物等污染持续增加，城市河流普遍遭到污染，4成多的城市大气中度或重度污染，重酸雨地区的污染加重。,污染生态学,山西大学环境与资源学院,我国环境生态问题告急,在生态方面，全国水土流失的面积占整个国土面积的1/3，90%的天然草原退化，生物多样性还在减少。 根据对全国17个省市相关数据分析，今年上半年，全国主要污染物二氧化硫和水污染监测数据化学
6、需氧量分别比去年同期增长了5.8%和4.2%。,污染生态学,山西大学环境与资源学院,我国环境生态问题告急,赤潮：2000年5月到10月我国海域共发现赤潮28起。 溢油：据不完全统计，2000年我国海域发生溢油事件10起，其中较大的5起，经济损失约1.1亿元。 11月13日,中石油吉林石化公司双苯厂发生爆炸。爆炸事故发生后，监测发现苯类污染物流入第二松花江，造成水质污染。苯类污染物是对人体健康有危害的有机物。,污染生态学,山西大学环境与资源学院,我国环境生态问题告急,2006年5月,太湖暴发蓝藻引发水危机,导致无锡市民无水喝的情形。 2006年6月12日繁峙县煤焦油泄露事故。60吨半焦油与车祸泄
7、露大沙河。 2004年8月日辆装载30吨煤焦油的大货车在八达岭高速公路侧翻，造成部分煤焦油泄漏，流入昌平区南口镇羊台子村河道，造成约一公里长河道污染。,污染生态学,山西大学环境与资源学院,最危险的环境隐患,最危险的环境隐患包括：人造生命和生物模拟仿生机器人，它们可能成为未来新的入侵物种，影响生态系统； 对生物燃料和食物需求的增加，可能造成动物栖息地减少； 气候变迁、海平面上升、火灾和极端天气事件频繁爆发等因素，将导致野生动植物灭绝； 海洋“施肥(加入铁屑)”以及部署阳光防护镜的实验等因素、以及有毒的纳米材料也存在环境隐患。,污染生态学,山西大学环境与资源学院,最危险的环境隐患,生物燃料会增加食
8、物价格，危及食物安全政府草率支持生物燃料发展的政策，要进行环境评估； 仿生机器人和人造微生物等威胁可能不可预测。但是，如果这些人工智能释放到野外，将是未来新的入侵物种。 海岸和沿海发电站的大量增加，或许是解决能源危机的一个办法，可能影响海洋生态系统。,污染生态学,山西大学环境与资源学院,最危险的环境隐患,人造病毒对环境的潜在威胁不可忽视。在澳大利亚，研究人员已经开发出一种控制红狐入侵的新方法：用病毒感染并杀死它们，目前类似研究的病毒还没有释放到野外生物类群中。如果病毒在目标之外的生物身上传播怎么办？它是否也会感染或杀死其他的生物？,污染生态学,山西大学环境与资源学院,未来25大环境威胁,1纳米
9、技术 2. 可能成为未来新入侵物种的人造生命和仿生机器人 3. 由现代生物技术方法开发的病原体所导致的非故意后果 4. 新奇病原体所产生的直接后果 5. 控制新奇病原体所造成的影响 6. 由气候变化促长非本土物种的繁衍 7. 大规模的野生动植物及其栖息地的恢复工作,污染生态学,山西大学环境与资源学院,未来25大环境威胁,8. 应对气候变化所导致的物种种类变化 9. 频繁发生的极端气候事件 10. 以减轻气候变化的影响而对地球所进行的地理工程技术改造 11. 所采纳的生态系统的生物多样性的含意 12. 增加的火灾威胁 13. 对生物燃料和生物量的加大需求 14. 食物需求的步步变化引发耕地不够的
10、紧迫感,污染生态学,山西大学环境与资源学院,未来25大环境威胁,15. 海洋酸化 16. 大陆架冷水海洋栖息地的减少 17. 海岸和沿海发电站的大量增加 18. 极端高水位海岸事件 19. 海平面上升导致海岸和潮间带栖息地的丧失 20. 淡水流的戏剧性变化,污染生态学,山西大学环境与资源学院,未来25大环境威胁,21. 自然保护政策和行动不能与环境变化同步 22. 网络和新的电子技术将人和环境信息连接起来 23. 与环境作战的能力下降 24. 保护政策制定时所采纳的货币价值是关键因素 25. 因察觉到人类健康威胁而导致公众对抗野生动物,污染生态学,山西大学环境与资源学院,国家对策,从重经济增长
11、轻环境保护转变为保护环境与经济增长并重，把加强环境保护作为调整经济结构、转变经济增长方式的重要手段，在保护环境中求发展。从环境保护滞后于经济发展转变为环境保护和经济发展同步，做到不欠新账，多还旧账，改变先污染后治理、边治理边破坏的状况。从主要用行政办法保护环境转变为综合运用法律、经济、技术和必要的行政办法解决环境问题，自觉遵循经济规律和自然规律，提高环境保护工作水平。这三个转变是方向性、战略性、历史性的转变，是我国环保发展史上一个新的里程碑，标志着我国环保工作进入了以保护环境优化经济增长的新阶段。,污染生态学,山西大学环境与资源学院,第一章 污染生态学理论框架,污染生态学,山西大学环境与资源学
12、院,污染生态学理论框架,污染生态学是以生态学的理论为基础，采用生物学、化学、数学分析等手段，研究污染条件下生物与环境之间的相互关系。 它研究的主要内容涉及以下几个方面： 生物受污染后的生活状态、受害程度，确定生物接受污染的阈值； 研究生物对污染物的吸收，污染物在生物体内的转移、积累、富集和降解规律； 以采取生物净化污染的有效措施；,污染生态学,山西大学环境与资源学院,污染生态学理论框架,污染生态学研究的目的 研究污染物沿食物链在生态系统中的转移途径，以及最终对人体的损害，预测生态系统接收污染物的负荷和制定人体可以保持安全的污染环境标准； 研究生态系统在污染条件下物质循环、能量流动的规律，为防治
13、污染、制定环境标准提供科学依据； 研究生物在污染环境条件下的适应性和分化，探讨污染条件下对生物多样性的影响和生物在污染条件下的进化规律，为保护生物多样性提供科学依据。,污染生态学,山西大学环境与资源学院,污染生态学理论框架,本学期的教学重点 生物对污染物的吸收 污染物在生物体内转移 污染物在生物体内的分解 污染物在生物体内的积累 污染物生态系统中迁移和富集：生物放大 污染物对生物的毒害作用 生物对污染物的抗性：避性螯合或代谢转化使其失去毒性；改变生理生化过程使其敏感性降低；代谢产物排出体外。 生物在污染条件下的适应与进化,污染生态学,山西大学环境与资源学院,污染生态学的科学价值,污染生态学,山
14、西大学环境与资源学院,污染生态学的科学价值,全球污染条件下生物的未来命运 为污染条件下遗传多样性的丧失提供了实验数据； 初步揭示了污染条件下植物适应的生态过程、适应潜力和适应代价； 为全球污染条件下保护生物多样性、维护生态系统的稳定性提出了警示。,污染生态学,山西大学环境与资源学院,污染生态学研究的必要性,环境污染的全球化，不仅形成了很多生物生存的胁迫环境，而且也构成了全新的进化及系统发育环境； 污染物的滞后的毒害和破坏效应； 全球污染环境的持续发展；,污染生态学,山西大学环境与资源学院,研究的重要意义,是揭示生物生态适应、分化和进化的重要窗口 对生物未来命运的关怀，是人类维护生物圈安全与稳定
15、的重要内容 寻求全球污染条件下滞后生态遗传效应的超前预警监测途径和方法，是防患于未然的重要方略。,污染生态学,山西大学环境与资源学院,研究动态, 90年代以来相关研究的特点：开始着眼于研究植物对污染的响应策略，但主要集中在大剂量污染物对植物的急性毒害高强度污染的局部性且毒害突出，易于察觉，措施及时，影响弱化。 当前环境污染的全球化及其特点：污染物的种类繁多，小剂量、持续长时间作用，积累和滞后效应突出，短期内较难察觉，但在不知不觉中种群及生态系统产生了不可逆转的衰退,污染生态学,山西大学环境与资源学院,热点问题的发展,20世纪以前： 污染物在生态系统中的迁移、富集、对生物在生理生化和生殖遗传上的
16、毒害作用、生物的抗性等 大剂量作用 急性毒害效应（污染生态学/生态毒理学/环境生物学领域）,污染生态学,山西大学环境与资源学院,目前优先研究领域,面对全球性发展的环境污染，现存生物适应性如何 不能适应，将导致生物多样性的丧失程度、速度有多大？ 很多生物在适应污染环境中具有很大的局限性，从而认为当今全球生物多样性的丧失和物种大规模的灭绝与此有关,污染生态学,山西大学环境与资源学院,目前优先研究领域,适应的潜力、范围如何遗传来源、分化和进化的速度怎样？ 能够适应污染环境的生物，在污染这个全新的选择压力条件下，改变了原有的进化和适应模式，发生了快速旨在向着污染条件的分化进化程式。漫长自然进化发展过程中建立起来的生物圈稳态机制因此而受挫。,污染生态学,山西大学环境与资源学院,本节课结束,请大家对以下参考书面和文献：,污染生态学,山西大学环境与资源学院,谢谢,
