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污染生態(tài)學研究內(nèi)容討論論文
論文關鍵詞:污染生態(tài)學 研究 內(nèi)容
論文摘要:本文根據(jù)污染生態(tài)學研究現(xiàn)狀討論了污染生態(tài)學的研究內(nèi)容:①研究在污染環(huán)境中生物受害原因以及與污染物的關系;②研究污染物在環(huán)境以及在生態(tài)系統(tǒng)、生物體內(nèi)的化學行為、變化規(guī)律,即吸收、轉化、富集、降解規(guī)律和生態(tài)效應;③研究生物凈化機制與生物防治污染的措施;④研究生態(tài)系統(tǒng)承受污染物的負荷能力,確定生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境容量,預測環(huán)境質(zhì)量的變化趨勢。
一、引 言
人類社會進入20世紀之后,隨著全球工業(yè)化的興起,生產(chǎn)和生活的性質(zhì)與規(guī)模較之以前發(fā)生了巨大的變化,而且這種變化以一種不可逆轉的趨勢正不斷地向縱深發(fā)展。今天,人類強大的技術力量嚴重地影響和干擾著自然界的許多自然過程,如氣候、植被、水分乃至與之有關或包含于其中的物質(zhì)化學組分的交換、循環(huán)等。特別是目前這種影響常常直接或間接地導致影響或破壞人類生活的正常性與社會發(fā)展的持續(xù)性的可怕后果,這即是當今環(huán)境問題成為倍受全世界關注的熱點的原因所在。
與其他學科的興起和發(fā)展一樣,為了研究和解決在生產(chǎn)、生活和社會發(fā)展過程中存在或出現(xiàn)的問題、探索人與環(huán)境關系方面的奧秘以及如何協(xié)調(diào)或控制這種關系,大約在20世紀中葉以來,一系列有關人類環(huán)境的新學科如雨后春筍般地出現(xiàn)和發(fā)展起來。而從自然循環(huán)、物質(zhì)變化角度研究環(huán)境問題的學科目前發(fā)展起來的最主要的有以下幾門:環(huán)境地球化學、污染生態(tài)學、環(huán)境化學和環(huán)境生物無機化學。這些學科都尚在形成發(fā)展中,其最主要特點是不同學科交叉,即用已有學科的理論、方法去解決已存在的或新出現(xiàn)的環(huán)境問題。
也是在20世紀下半葉,生態(tài)學有了重大發(fā)展和認識上的飛躍。[1~2]新的生態(tài)學建立在生命科學和地球科學的基礎之上,成為介于社會科學和自然科學之間的一門特殊的學科,研究人口、資源、環(huán)境的關系。我國已故著名生態(tài)學家馬世駿曾指出:“協(xié)調(diào)人類與自然的關系,改善人類的生態(tài)環(huán)境,應是現(xiàn)代生態(tài)學研究的主要方向。”人類與自然環(huán)境的最主要界面——地球表面存在和發(fā)生的一切現(xiàn)象及與生物的關系,[3]尤其是與人類的關系成了生態(tài)學研究的重點內(nèi)容。[4]
“污染生態(tài)學”是環(huán)境科學的主要組成部分之一,并已成為生態(tài)學的一個重要分支。我國在20世紀90年代初,前國家教委就規(guī)定其為與環(huán)境化學、環(huán)境地球化學平行的本科環(huán)境科學專業(yè)必修專業(yè)課程,當時也曾提出了相應的研究任務和方向。然而,和其他任何新生事物一樣,“污染生態(tài)學”本身在許多方面尚處于發(fā)展、充實、完善階段,目前對之尚存在不同一的定義或認識,人們還尚未對它的對象、任務、研究范圍等作出確切的規(guī)定。其實,晚一點作出這樣的規(guī)定是好事,因為廣義的環(huán)境科學也包括生態(tài)學,其涉及內(nèi)容較廣,學科交叉性很強,人們對它的理解不能不受到原先的專業(yè)知識范圍、研究經(jīng)驗、興趣及對環(huán)境生態(tài)問題的不同認識等因素的影響。也正是這種不同的理解和認識,會促使不同學者從不同角度各有側重地去研究問題,由此可能會大大地豐富和充實這門新興學科的內(nèi)容,同時也促使人們以極大的熱情和興趣去研究和探索,以使其不斷成熟、完善和更有效地為保護人類、保護環(huán)境、促進社會可持續(xù)發(fā)展服務。
目前,在國外能與“污染生態(tài)學”完全對應的詞條尚很少見,最為接近的可能是“Pollution Science”或“The Science of the Pollution”,但是,就針對自然界生態(tài)環(huán)境污染問題的研究卻突飛猛進、日新月異。這一點在科技雜志刊載內(nèi)容方面體現(xiàn)的非常明顯,尤其是一些重要刊物更是如此。如“Ecology”、“Environmental Science and Technology”、“Environmental Pollution”、“Environmental Research”、“Applied Geochemistry”、“the Science of the Total Environment”、“Aquatic Ecosystem Health & Management”、“Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology”、“Environmental Geochemistry and Health”、“Journal of Hazardous Materials”以及“Nature”、“Science”、“AMBIO”等刊物經(jīng)�？谴罅康奈廴旧鷳B(tài)學研究成果。除此之外,有些污染生態(tài)學的研究成果也常常分散刊載于其它有關環(huán)境科學或生態(tài)學領域的期刊中。這些研究內(nèi)容實際上已基本勾勒出了污染生態(tài)學研究內(nèi)容的框架。筆者結合近年在上海交通大學講授研究生“污染生態(tài)學”課程及科研實踐中的學習心得和體會,就“污染生態(tài)學”研究內(nèi)容做些淺顯的討論,與同行交流,希望大家指正。
二、污染生態(tài)學研究內(nèi)容討論
近年來不斷進展的污染生態(tài)學研究和大量的研究工作其研究內(nèi)容基本體現(xiàn)出了以下四個方面的特點:①研究在污染環(huán)境中生物受害原因以及與污染物的關系;②研究污染物在環(huán)境以及在生態(tài)系統(tǒng)、生物體內(nèi)的化學行為、變化規(guī)律,即吸收、轉化、富集、降解規(guī)律及生態(tài)效應;③研究生物凈化機制和生物防治污染的措施;④研究生態(tài)系統(tǒng)承受污染物的負荷能力,確定生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境容量,預測環(huán)境質(zhì)量的變化趨勢。
1.污染環(huán)境中生物受害原因以及與污染物的關系研究
污染物質(zhì)之所以會對生物產(chǎn)生毒害是由于生物對這些有害物質(zhì)的攝取與利用而引起的。環(huán)境一旦被污染,生存于其中的生物即會自覺不自覺地攝取和吸收污染物質(zhì),當這些物質(zhì)的量在生物體內(nèi)超過生物機體本身的承受或轉化(無害化轉化)極限時,污染物質(zhì)在生物體內(nèi)的毒害作用即發(fā)生了。不同的污染物質(zhì)其體現(xiàn)出的效果往往區(qū)別很大,而自然環(huán)境中常常是多種生物并存和多種污染物質(zhì)同時存在的。查明生物受害原因和明確厘定具體致害物質(zhì)及致害物質(zhì)間的相互作用是污染研究的關鍵所在,這些問題在實際情況中常常非常復雜。環(huán)境中生物受害原因以及與污染物的關系研究是污染生態(tài)學研究的最重要內(nèi)容之一,是污染生態(tài)學研究的起點和基礎,同時也是目前的一個熱門研究領域。
2.污染物在環(huán)境以及在生態(tài)系統(tǒng)、生物體內(nèi)的化學行為、變化規(guī)律,即吸收、轉化、富集、降解規(guī)律及生態(tài)效應研究。
污染物一旦進入環(huán)境或生態(tài)系統(tǒng)、生物體內(nèi),在新的物理化學條件下便會發(fā)生一系列作用和產(chǎn)生相應后果。在此過程中,污染物的化學習性、系統(tǒng)的物理化學條件是制約因素。因此,生物對污染物從攝取到進入體內(nèi)的一系列生化作用及過程的每一個環(huán)節(jié)都對最終的毒害效果產(chǎn)生重要影響。如攝取、輸送、吸收、濃縮、轉化、富集、降解和排泄等各種作用和過程。它們是研究生物在污染環(huán)境中受害機理的最基本內(nèi)容。這些作用和過程對不同生物不盡一致,因而相同的污染物質(zhì)對不同的生物群體常常體現(xiàn)出不同的生態(tài)效果。因此,這項內(nèi)容是認識元素在生物體內(nèi)的化學行為和運動規(guī)律,即元素在生物體內(nèi)的分布、功能、運動循環(huán)機理和生物對元素的需求與中毒等基本原理的關鍵,對闡明污染生態(tài)環(huán)境的生態(tài)效果起著不可取代的作用。不同的生態(tài)系統(tǒng)常常有不同的污染特點,如大氣環(huán)境、水環(huán)境、土壤環(huán)境和生物系統(tǒng)間同一污染物質(zhì)各自分別有不同的生態(tài)環(huán)境效果。自然界大氣、水、土壤、生物體系又都不停地與生物進行著物質(zhì)交換循環(huán)。在各種方式的交換循環(huán)中污染物質(zhì)會體現(xiàn)出各自的毒害效果。生態(tài)環(huán)境污染生態(tài)效應研究是污染生態(tài)學的主體內(nèi)容,是一個廣闊的研究領域。[5]
3.生物凈化機制和生物防治污染的措施研究
生物對污染物的抵御能力體現(xiàn)在生態(tài)效應上即為凈化功能,這項功能因生物種類不同而差別很大。生物凈化機制研究一方面是制定環(huán)境容量的重要依據(jù),另一方面可用于污染防治。這是目前污染治理研究領域的一個重要方向。許多生物特別是微生物具有獨特的環(huán)境凈化功能,常常會起到其它人工措施難以起到的作用。因此,生物凈化機制和生物防治污染的措施研究是污染生態(tài)學環(huán)境對策的重要內(nèi)容,對確定環(huán)境容量和治理、預防污染具有重要意義,是一個嶄新的、前景無限光明的領域。[6]
4.生態(tài)系統(tǒng)承受污染物的負荷能力研究
生態(tài)系統(tǒng)對污染物的自然凈化能力是污染研究的重要內(nèi)容,也是治理預防污染的主要參考條件。對生態(tài)系統(tǒng)的污染負荷能力或環(huán)境容量進行研究,以及對為促使人為污染物不超過其負荷能力或容量的相應政策措施進行研究是污染生態(tài)學的基本內(nèi)容之一。生物機體本身及人的主觀能動作用對環(huán)境中有毒物質(zhì)或污染的抵御能力和對策研究是目前一個充滿興趣而又具重要現(xiàn)實意義的課題。[7~8]
三、結 語
從學科史角度看,污染生態(tài)學尚處于初期發(fā)展階段。據(jù)目前本領域研究狀況,本文將其研究內(nèi)容歸納如下:①研究在污染環(huán)境中生物受害原因以及與污染物的關系;②研究污染物在環(huán)境以及在生態(tài)系統(tǒng)、生物體內(nèi)的化學行為、變化規(guī)律,即吸收、轉化、富集、降解規(guī)律和生態(tài)效應;③研究生物凈化機制和生物防治污染的措施;④研究生態(tài)系統(tǒng)承受污染物的負荷能力,以確定生態(tài)系統(tǒng)的環(huán)境容量,預測環(huán)境質(zhì)量的變化趨勢。
上述污染生態(tài)學的研究內(nèi)容是作者學習污染生態(tài)學的體會,同任何一門新學科一樣,需要在實踐中不斷地得到補充和修正。
參考文獻:
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3 Lindstrom E.R., andren H., Angelstam P., Cederlund G. Disease reveals the predator[J]. Ecology, 1994(75): 1042~1049
4 孫鐵珩、周啟星、李培軍. 污染生態(tài)學[M].北京:科學出版社,2001
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7 Tilman D., Downing J.A. Diversity and stability in grassland. Nature, 1994, 637: 363~365
8 張輝.污染生態(tài)學[M].呼和浩特:內(nèi)蒙古大學出版社,200
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