生态环境学
环境生态学是生态学的新分支，是伴随着环境问题的出现而产生和发展的综合性科学。维护生物圈的正常功能，改善人类生存环境，并使两者间得到协调发展，是环境生态学的根本目的。运用生态学理论，保护和合理利用自然资源，治理被污染和被破坏的生态环境，恢复和重建受损的生态系统，实现保护环境与发展经济的协调，以满足人类生存和发展需要，是环境生态学研究内容的核心。
环境一般是指生物有机体周围一切的总和，它包括空间以及其中可以直接或间接影响有机体生活和发展的各种因素，包括物理、化学和生物环境。环境必须相对于某一中心或主体才有意义，不同的主体相应有不同的环境范畴[1] 。若以地球上的生物为主体，环境的范畴包括大气、水、土壤、岩石等，若以人为主体，还应包括整个生物圈，除了自然因素，还有社会因素和经济因素。人类与环境之间是一个相互作用、相互影响、相互依存的对立统一体。人类的生产和生活活动作用于环境，会对环境产生游离或不利的影响，引起环境质量的变化，反过来，变化了的环境也会对人类的身心健康和经济发展产生有利或不利的影响。
环境问题是指由于人类不恰当的生产活动引起全球环境或区域环境质量的恶化，出现了不利于人类生存和发展的问题。人类环境问题按成因的不同，可分为自然的和人为的两类。前者是指自然灾害问题，如火山爆发、地震、台风、海啸、洪水、旱灾、沙尘暴、地方病等所造成的环境破坏问题，这类问题在环境科学中称为原生环境问题或者第一环境问题。后者是指由于人类不恰当的生产活动所造成的环境污染、生态破坏、人口急剧增加和资源的破坏与枯竭等问题，这类问题称为次生环境问题或第二环境问题。从上述可见，环境科学中着重研究的不是自然灾害问题，而是人为的环境问题即次生环境问题。由于环境是人类生存和发展的物质基础，环境问题的出现和日益严重，引起人们的普遍关注和重视，同时也就促进了环境科学的发展。
长期以来，由于人类更热衷于改造环境，从而导致各种环境问题的产生。其 1 影响范围从区域扩展为全球，给人类的生存造成极大的威胁。当前，威胁人类生存主要有十大环境问题，具体如下[2]：
（一）土地退化和荒漠化
不合理的土地利用，如森林植被的消失、草场地过度放牧、耕地的过分开发、山地植被的破坏等导致土地退化，土地荒漠化。过去45年间由此导致17%的土地退化。目前已有110个国家（共10亿人口）可耕地的肥沃程度在降低。在非洲、亚洲和拉丁美洲，由于森林植被的减少、草场的过度放牧等原因，土壤侵蚀情况十分严重。裸露的土地变得脆弱了，无法抵御风雨的长期剥蚀，土壤的年流失量迅速增加，在有些地方，可达100t/hm2。
化肥和农药的过量使用，与空气污染有关的毒尘降落，泥浆到处喷洒，危险废料到处抛弃，所有这些都对土地造成严重的污染。
（二）全球气候变暖
人类活动产生大量的二氧化碳、甲烷等温室气体，使它们在大气中的浓度不断增加，而导致全球气候变化。温室效应严重威胁着整个人类。据政府间气候变化专门委员会的预测，到21世纪中叶，大气中的二氧化碳等效含量将增加到0.056%，是工业革命前的2倍。届时，全球气温将上升1.5~4.5℃，海平面将升高0.3~0.5m，许多人口密集地区（如孟加拉国以及太平洋和印度洋上的多数岛屿）都将被海水淹没。气温的升高也将对农业和生态系统产生严重的影响。1992年，工业化国家在里约热内卢作出保证，要使造成温室效应的废气的排放稳定下来，但它们中多数国家并没有做到这一点。1997年12月，他们又在东京做出保证，要将废气的排放量比1990年降低5%。尽管这样仍然不够，因为发展中国家的能源消费仍在继续增加。据预计，1990年~2010年，亚洲和太平洋地区的能源消费将增加1倍，拉丁美洲的能源将增加50%~77%。
（三）臭氧层损耗
大量观测和研究结果表明，南北半球中高纬度高层大气中臭氧损耗5%~10%，在地球两个极地的上空形成了臭氧层空洞，南极的臭氧层最高时损失50%以上。
2 臭氧减少使到达地面的短波长紫外辐射UV-B的辐射强度增强，以致使皮肤癌和白内障发病率增高，植物的光合作用受到抑制，海洋中的浮游生物减少，进而影响水生生物的生物链乃至整个生态系统。
（四）淡水资源短缺和水质污染
全球人均水资源总量虽然丰富，但可获得的水资源却不足。人均水资源不到2000m3，人口占比12%，这还不包括像中国这样地区性缺水严重的国家，人类不能造水，只能设法保护好现有水资源。据专家估计，从21世纪开始，世界上将有1/4的地方长期缺水。工业和城市生活污水处理不当，使河流、湖泊、地下水受到污染，进一步加剧了水资源短缺程度。在发展中国家，有80%~90%的疾病和1/3以上的死亡都与受细菌或化学污染的水有关。现在，每天有2.5万人死于水污染的疾病。在农业开发程度比较高的国家，由于过多使用农药和化肥，地表水和地下水都受到了严重污染。
（五）森林面积严重减少，引起一系列环境问题
过去数百年里，温带地区国家失去了大部分森林。最近几十年以来，热带地区国家森林面积减少的情况更加严重。1980~1990年，世界上有1.5×108hm2森林（占森林总面积的12%）消失了。森林过度砍伐的结果，导致了水土流失、土地退化、物种减少、温室气体排放增加、生态环境恶化，旱涝灾害发生频率增加。
（六）生物多样性减少
由于城市化进程加快，森林、湿地和草原面积减少以及环境污染，使自然区域越来越小，生物的栖息地遭到破坏，生物物种被滥用，导致数以千计的物种灭绝。科学家认为，在过去6亿年中，每年灭绝的生物只有几种，而日前每天约消失50个物种。照此速度，今后50年内，14%的物种可能会灭绝。这种“大屠杀”令人不安，因为一些物种的绝迹意味着生态系统的破坏，也会导致许多可被用于制造新药品的原料消失，还会导致许多有助于农作物战胜恶劣气候的基因消失，甚至会引起的新的瘟疫。
（七）过度开发海洋和海洋污染，渔业资源锐减
海洋是生命之源。海洋的财富并不是取之不尽的，它比人们想象的要脆弱得 3 多。由于过度捕捞，海洋的渔业资源正在以令人可怕的速度减少。因此，许多靠摄取海产品蛋白质为生的穷人而面临着饥饿威胁。集中存在于鱼肉中的重金属和有机磷化合物等物质有可能给食鱼者的健康带来严重的问题。
沿海地区受到巨大的人口压力，全世界有60%的人口挤在离大海不到100km的地方，这种人口拥挤状态使这些地方失去了平衡。
（八）化学污染威胁动植物和人体健康，引发癌症，并导致土壤肥力减弱 大工业带来的数百万种化合物存在于空气、土壤、水、植物和人体中，使作为地球上最后的大型天然生态系统的冰盖也受到了污染，有机化合物、重金属、有毒产品，通过各种方式进入到食物链中，威胁到动植物的健康，引发癌症，最终影响人类的生存，并将导致土壤的肥力减弱。
（九）大气污染的越界传输和酸雨问题
工业生产和火力发电的发展使大气污染物的排放量大量增加，为了有效改善排放地区的环境空气质量，许多国家采取高烟囱排放的方法，使大气污染物远距离输送，越界进入邻国。大量进入大气的二氧化硫和氮氧化物经传输、转化和沉降，形成酸雨。酸雨使土壤和湖泊酸化，破坏森林、植被和湖泊生态系统，腐蚀建筑材料、金属和文物。
（十）城市无序扩大，严重破坏环境
人口爆炸、农业土地退化、贫穷，所有这些因素促使第三世界数以百万计的农民离开农村，聚集于大城市。大城市的生活条件将进一步恶化，造成拥挤、水污染、卫生条件差、无安全感等。
多数大城市里的空气含有许多由取暖、运输和工厂生产带来的污染物。这些污染物威胁着数亿市民的健康，导致许多人丧失生命。
这些大城市的无序扩大也损害到了自然区。由于废水和垃圾很少得到处理，因而环境受到了严重破坏，无限制的城市化应当被看做是文明的新弊端。
水是人类生存必不可少的物质，水的安全关乎着人类的生存和发展。在上述威胁人类生存的环境污染十大问题当中，水资源短缺和水质污染问题突出，亟需我们正确认识和面对。
4 20世纪50年代以来，全球人口急剧增长，工业迅速发展。一方面，人类对水的需求以惊人的速度扩大；另一方面，日益严重的水污染蚕食大量可供消费的水资源。世界水论坛提供的联合国水资源世界评估报告显示，全世界每天约有200吨垃圾倒进河流、湖泊和小溪，每升废水会污染８升淡水，所有流经亚洲城市的河流均被污染。我国是一个干旱缺水严重的国家，全国有300 座城市缺水，因缺水全国城市工业每年损失1200亿元，是全球13个人均水资源最贫乏的国家之一。
地球的淡水资源仅占其总水量的2.5%，而在这极少的淡水资源中，又有70%以上被冻结在南极和北极的冰盖中，加上难以利用的高山冰川和永冻积雪，有87%的淡水资源难以利用。人类真正能够利用的淡水资源是江河湖泊和地下水中的一部分，约占地球总水量的0.26%。全球淡水资源不仅短缺而且地区分布极不平衡。按地区分布，巴西、俄罗斯、加拿大、中国、美国、印度尼西亚、印度、哥伦比亚和刚果等9个国家的淡水资源占了世界淡水资源的60%。约占世界人口总数40%的80个国家和地区严重缺水。目前，全球80多个国家的约15亿人口面临淡水不足，其中26个国家的3亿人口完全生活在缺水状态。预计到2025年，全世界将有30亿人口缺水，涉及的国家和地区达40多个。21世纪水资源正在变成一种宝贵的稀缺资源，水资源问题已不仅仅是资源问题，更成为关系到国家经济、社会可持续发展和长治久安的重大战略问题。
中国淡水资源总量为28000亿立方米，占全球水资源的6％，总量居世界第六位，人均占有量为2240m3，约为世界人均占有量的1/4，在世界银行连续统计的153个国家中居第88位。其中地表水2.7万亿m3，地下水0.83万亿m3，由于地表水与地下水相互转换、互为补给，扣除两者重复计算量0.73万亿m3，与河川径流不重复的地下水资源量约为0.1万亿m3。
按照国际公认的标准，人均水资源低于3000 m3为轻度缺水；人均水资源低于2000 m3为中度缺水；人均水资源低于1000 m3为重度缺水；人均水资源低于500 m3为极度缺水。中国目前有16个省(区、市)人均水资源量(不包括过境水)低于严重缺水线，有6个省、区(宁夏、河北、山东、河南、山西、江苏)人均水 5 资源量低于500m3。据统计，全国660座城市中有400多座城市缺水，三分之二的城市存在供水不足，全国城市年缺水量为60亿立方米左右，其中缺水比较严重的城市有110个。大量淡水资源集中在南方，北方淡水资源只有南方水资源的1/4。在32个百万人口以上的特大城市中，有30个长期受缺水困扰。在46个重点城市中，45.6%水质较差，14个沿海开放城市中有9个严重缺水。北京、天津、青岛、大连等城市缺水最为严重。目前我国城市供水以地表水或地下水为主，或者两种水源混合使用，而我国一些地区长期透支地下水，导致出现区域地下水位下降，最终形成区域地下水位的降落漏斗。目前全国已形成区域地下水降落漏斗100多个，面积达15万平方千米，有的城市形成了几百平方公里的大漏斗，使海水倒灌数十公里。
全国地下水资源量多年平均为8218亿立方米，其中，北方地区（占全国总面积的64%）地下水资源量2458亿立方米，约占全国地下水资源量的30%；南方地区（占全国总面积的36%）地下水资源量5760亿立方米，约占全国地下水资源量的70%。总体上，全国地下水资源量由东南向西北逐渐降低。
综上所述，我国的水资源呈现以下特点： （1）总量并不丰富，人均占有量更低；
中国水资源总量居世界第六位，人均占有量为2240m3，约为世界人均占有量的1/4，在世界银行连续统计的153个国家中居第88位。
（2）地区分布不均，水土资源不相匹配；
长江流域及其以南地区国土面积只占全国的36.5%，其水资源量占全国的81%；淮河流域及其以北地区的国土面积占全国的63.5%，其水资源量仅占全国水资源总量的19%。
（3）年内年际分配不均，旱涝灾害频繁。
大部分地区年内连续四个月降水量占全年的70%以上，连续丰水或连续枯水年较为常见。
除了缺水，水污染问题也很突出。海河、辽河、淮河、黄河、松花江、长江和珠江7大江河水系，均受到不同程度的污染。万里海疆形势也不容乐观，赤 6 潮年年如期而至。在美丽的渤海湾，浊流迸溅，海面上漂浮的油污像一柄黑色火炬要烧毁海洋里的生命。根据2001年对我国七大水系断面监测，达到三类水质可以进入自来水厂的最低要求的仅占29。5%，而劣五类水质却高达44%；另外，我国浅层地下水资源污染比较普遍，全国浅层地下水大约有50%的地区遭到一定程度的污染，约一半城市市区的地下水污染比较严重。由于工业废水的肆意排放，导致80%以上的地表水、地下水被污染。
而污染来源主要包括以下几类:（1）工业废水是水环境污染主要源头之一，近年来，虽然我国对工业废水加强加大了处理，但污水的排放量还在不断的增加，导致水环境也不断恶化。同时，工业固体废物的排放形成污染的关键，固体废弃物的堆放不但要占用大量的土地，还对空气，地下水，河流等造成了巨大的环境危害，而且使江湖面积缩小，影响水资源的利用。固体废物中的有害物会渗入地下，造成农、渔类产品污染。（2）农业方面引起的水污染随着我国的污染情况不断恶化，农业面源的污染已成为水环境污染、湖泊库富营养化的主要影响因素。由于在农业生产中产生的自化肥和农药残留物对土壤和地下水，以及河流、湖泊都带是不小的污染危害。农药对水体所造成的污染也很严重。（3）城市生活垃圾引起水污染。我国人口多，居民的生活垃圾量大，由于生活的垃圾的再利用效率低，大部分垃圾只有堆放在土地上，不仅占据了大面积的土地，还会产生各种病菌，这些病菌会污染空气和地下水，导致环境污染，威胁饮水和农产品安全。
为防治水污染，保护地表水水质，保障人体健康，维护良好的生态系统，我国于2002年修改颁布了《地表水环境质量标准》。在标准中，依据地表水水域环境功能和保护目标，按功能高低依次划分为五类：
Ⅰ类 主要适用于源头水、国家自然保护区；
Ⅱ类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索饵场等；
Ⅲ类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及游泳区；
Ⅳ类 主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区；
7 Ⅴ类 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。
对应地表水上述五类水域功能，将地表水环境质量标准基本项目标准值分为五类，不同功能类别分别执行相应类别的标准值。水域功能类别高的标准值严于水域功能类别低的标准值，同一水域兼有多类使用功能的，执行最高功能类别对应的标准值。实现水域功能与达功能类别标准为同一含义。
回顾历史，是水养育了人类，造就了文明。两河流域兴起了古巴比伦文明，尼罗河创造了古埃及文明，黄河是中华文明的发源地，海洋使古希腊文明一度辉煌。但今天，水却成为人类生存的障碍。1977年，联合国警告全世界：“水不久将成为一项严重的社会危机，石油危机之后的下一个危机是水”。珍惜水资源，珍爱我们的地球。面对水资源短缺和水质污染问题，我们必须要加强节水意识，加大水污染治理措施，使我们能够拥有一个安全的水环境。
环境生态学研究重点是环境污染的生态学原理和规律、环境污染的综合治理、自然资源的保护和利用、废弃物的能源化和资源化技术，研究目的是改善不断恶化的生态环境，达到资源的永续利用，促进经济、环境和人类社会的可持续发展。环境生态学的研究对象是污染的环境对整个生态系统（以生物为主）的影响。它是研究生态系统中的生物与污染的环境两者之间作用与反作用、对立与统
一、相互依赖与相互制约、物质的循环与代谢等一系列相互作用的规律，以及支配这些规律的内在机理。生命系统与人为干预的环境系统两者之间的相互作用，可以表现为各级水平，所以，环境生态学的研究对象既包括从宏观上研究环境中污染物和人为干预的环境对生物的个体、种群、群落和生态系统产生影响的基本规律，也包括从微观上研究污染物和人为干预的环境对生物的分子、细胞和组织器官产生的毒害作用及其机理[3]。
作为材料科学工作者，从材料研发开始，就要使用全寿命周期的方法，起于设计材料的功能和结构阶段，止于其服役过后的处理处置阶段，都要考虑材料与环境的协调问题。着眼于当前，兼顾着未来，使我们生产制造出来的产品都能够成为绿色生态材料。
8
参考文献：
[1] 孙儒泳,李庆芬,牛翠娟等.基础生态学[M].北京,高等教育出版社,2002 [2] 柳劲松,王丽华,宋秀娟.环境生态学基础[M].北京,化学工业出版社,2003 [3] 冯奇,马放,冯玉杰.环境材料概论[M].化学工业出版社,2010 9
