环境科学发展史

　　环境是人类生存和发展的基础。环境问题的出现和日益严重，引起人们的重视，环境科学研究工作随着发展起来，逐渐形成环境科学这样一个新兴的综合性学科。

　　环境问题的由来和发展　

　　人类是环境的产物，又是环境的改造者。人类在同自然界的斗争中，运用自己的智慧，通过劳动，不断地改造自然，创造新的生存条件。然而，由于人类认识能力和科学技术水平的限制，在改造环境的过程中，往往会产生意料不到的后果，造成对环境的污染和破坏。

　　人类活动造成的环境问题，最早可追溯到远古时期。那时，由于用火不慎，大片草地、森林发生火灾，生物资源遭到破坏，他们不得不迁往他地以谋生存。

　　早期的农业生产中，刀耕火种，砍伐森林，造成了地区性的环境破坏。古代经济比较发达的美索不达米亚、希腊、小亚细亚以及其他许多地方，由于不合理的开垦和灌溉，后来成了荒芜不毛之地。中国的黄河流域是中国古代文明的发源地，那时森林茂密，土地肥沃。西汉末年和东汉时期进行大规模的开垦，促进了当时农业生产的发展，可是由于滥伐了森林，水源不能涵养，水土严重流失，造成沟壑纵横，水旱灾害频仍，土地日益贫瘠。

　　随着社会分工和商品交换的发展，城市成为手工业和商业的中心。城市里人口密集，房屋毗连。炼铁、冶铜、锻造、纺织、制革等各种手工业作坊与居民住房混在一起。这些作坊排出的废水、废气、废渣，以及城镇居民排放的生活垃圾，造成了环境污染。13世纪英国爱德华一世时期，曾经有对排放煤炭的“有害的气味”提出抗议的记载。1661年英国人J.伊夫林写了《驱逐烟气》一书献给英王查理二世，指出空气污染的危害，提出一些防治对策。

　　产业革命后，蒸汽机的发明和广泛使用，使生产力得到了很大发展。一些工业发达的城市和工矿区，工矿企业排出的废弃物污染环境，使污染事件不断发生。恩格斯在《英国工人阶级状况》一书中详细地记述了当时英国工业城市曼彻斯特的污染状况。1873年12月，1880年1月,1882年2月,1891年12月,1892年2月英国伦敦多次发生可怕的有毒烟雾事件。19世纪后期日本足尾铜矿区排出的废水毁坏了大片农田。1930年12月比利时马斯河谷工业区由于工厂排出有害气体，在逆温条件下造成严重的大气污染事件。农业生产活动也曾造成自然环境的破坏。1934年 5月美国发生一次席卷半个国家的特大尘暴，从西部的加拿大边境和西部草原地区几个州的干旱土地上卷起大量尘土，以每小时 96～160公里的速度向东推进，最后消失在大西洋的几百公里海面上。这次风暴刮走西部草原3亿多吨土壤。芝加哥在5月11日这一天，降下尘土 1200万吨。这是美国历史上的一次重大灾难。尘暴过后，美国各地开展了大规模的农业环境保护运动。

　　第二次世界大战以后，社会生产力突飞猛进。许多工业发达国家普遍发生现代工业发展带来的范围更大、情况更加严重的环境污染问题，威胁着人类的生存。美国洛杉矶市随着汽车数量的日益增多，自40年代后经常在夏季出现光化学烟雾，对人体健康造成了危害。1952年12月英国伦敦出现另一种类型严重的烟雾事件，短短四天内比常年同期死亡人数多4000人。1962年出版了美国生物学家R.卡逊写的科普作品《寂静的春天》，详细描述了滥用化学农药造成的生态破坏。这本书引起了西方国家的强烈反响。日本接连查明水俣病、痛痛病、四日市哮喘等震惊世界的公害事件，都起源于工业污染。在荒无人烟的南、北极冰层中，监测到有害物质含量不断增加；北欧、北美地区许多地方下降酸雨，大气中二氧化碳含量不断增加。环境问题发展成为全球性的问题。60年代在工业发达国家兴起了“环境运动”，要求政府采取有效措施解决环境问题。到了70年代，人们又进一步认识到除了环境污染问题外，地球上人类生存环境所必需的生态条件正在日趋恶化。人口的大幅度增长，森林的过度采伐，沙漠化面积的扩大,水土流失的加剧,加上许多不可更新资源的过度消耗，都向当代社会和世界经济提出了严重的挑战。在此期间，联合国及其有关机构召开了一系列会议，探讨人类面临的环境问题。1972年联合国召开了人类环境会议，通过了《联合国人类环境会议宣言》，呼吁世界各国政府和人民共同努力来维护和改善人类环境，为子孙后代造福。1974年在布加勒斯特召开了世界人口会议，同年在罗马召开世界粮食大会。1977年在马德普拉塔召开世界气候会议，在斯德哥尔摩召开资源、环境、人口和发展相互关系学术讨论会。1980年3月5日国际自然及自然资源保护联合会在许多国家的首都同时公布了《世界自然资源保护大纲》，呼吁各国保护生物资源。这些频繁的会议和活动说明70年代以来环境问题已成为当代世界上一个重大的社会、经济、技术问题。

　　环境科学的形成和发展　

　　环境科学是在环境问题日益严重后产生和发展起来的一门综合性科学。到目前为止，这门学科的理论和方法还处在发展之中。

　　环境科学的形成和发展，大体可分为两个阶段。

　　有关学科分别探索
　
　　早在公元前5000年，中国在烧制陶瓷的柴窑中已按照热烟上升原理用烟囱排烟。公元前2300年开始使用陶质排水管道。古代罗马大约在公元前 6世纪修建地下排水道。公元前 3世纪中国的荀子在《王制》一文中阐述了保护自然的思想：“草木荣华滋硕之时，则斧斤不入山林，不夭其生，不绝其长也。鼋、鱼、鳖、□、□孕别之时，罔罟毒药不入泽，不夭其生，不绝其长也。”人类在同自然界斗争中，也逐渐积累了防治污染、保护自然的技术和知识。

　　19世纪下半叶,随着经济社会的发展,环境问题已开始受到社会的重视，地学、生物学、物理学、医学和一些工程技术等学科的学者分别从本学科角度开始对环境问题进行探索和研究。德国植物学家C.N.弗拉斯在1847年出版的《各个时代的气候和植物界》一书中论述了人类活动影响到植物界和气候的变化。美国学者G.P.马什在1864年出版的《人和自然》一书中从全球观点出发论述人类活动对地理环境的影响，特别是对森林、水、土壤和野生动植物的影响，呼吁开展保护运动。德国地理学家K.里特尔和F.拉策尔探讨了地理环境对种族和民族分布、人口分布、密度和迁移，以及人类聚落形式和分布等方面的影响。但是他们过分强调地理环境的控制作用，陷入地理环境决定论的错误。马克思和恩格斯批判了这种理论的错误，并且根据许多科学家包括弗拉斯的调查材料，指出地球表面、气候、植物界、动物界以及人类本身都在不断地变化，这一切都是人类活动的结果。

　　地球上生命的历史，是生物同它的周围环境相互作用的历史。英国生物学家 C.R.达尔文在 1859年出版的《物种起源》一书中，以无可辩驳的材料论证了生物是进化而来的，生物的进化同环境的变化有很大关系，生物只有适应环境，才能生存。达尔文把生物和环境的各种复杂关系叫做生存斗争或者叫适者生存。1869年德国生物学家E.H.海克尔提出了物种变异是适应和遗传两个因素相互作用的结果，创立了生态学的概念。1935年英国植物生态学家A.G.坦斯利提出了生态系统的概念，目前生态学的研究大多是围绕着生态系统进行的。

　　声、光、热、电等对人类生活和工作的影响从20世纪初开始研究，并逐渐形成了在建筑物内部为人类创造适宜的物理环境的学科──建筑物理学。

　　公共卫生学从20世纪20年代以来逐渐由注意传染病进而注意环境污染对人群健康的危害。早在1775年英国著名外科医生 P.波特发现扫烟囱工人患阴囊癌的较多，就认为这种疾病同接触煤烟有关。1915年日本学者山极胜三郎用试验证明煤焦油可诱发皮肤癌。从此，环境因素的致癌作用成为引人注目的研究课题。

　　在工程技术方面，给水排水工程是一个历史悠久的技术部门。1897年英国建立了污水处理厂。1850年人们开始用化学消毒法杀灭饮水中病菌，防止以水为媒介的传染病流行。消烟除尘技术在19世纪后期已有所发展，20世纪初开始采用布袋除尘器和旋风除尘器。

　　这些基础科学和应用技术的进展，为解决环境问题提供了原理和方法。

　　环境科学的出现　第二阶段是从20世纪50年代环境问题成为全球性重大问题后开始的。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、物理学家和社会科学家等对环境问题共同进行调查和研究。他们在各个原有学科的基础上，运用原有学科的理论和方法，研究环境问题。通过这种研究，逐渐出现了一些新的分支学科，例如环境地学、环境生物学、环境化学、环境物理学、环境医学、环境工程学、环境经济学、环境法学、环境管理学等等，在这些分支学科的基础上孕育产生了环境科学。最早提出“环境科学”这一名词的是美国学者。当时指的是研究宇宙飞船中人工环境问题。1964年国际科学联合会理事会议设立了国际生物方案，研究生产力和人类福利的生物基础，对于唤醒科学家注意生物圈所面临的威胁和危险产生了重大影响。国际水文10年和全球大气研究方案，也促使人们重视水的问题和气候变化问题。1968年国际科学联合会理事会设立了环境问题科学委员会。70年代出现了以环境科学为书名的综合性专门著作。1972年英国经济学家B.沃德和美国微生物学家R.杜博斯受联合国人类环境会议秘书长的委托，主编出版《只有一个地球》一书，副标题是“对一个小小行星的关怀和维护”。主编者试图不仅从整个地球的前途出发，而且也从社会、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。这可以被认为是环境科学的一部绪论性质的著作。不过这个时期有关环境问题的著作，大部分是研究污染或公害问题的。70年代下半期，人们认识到环境问题不再仅仅是排放污染物所引起的人类健康问题，而且包括自然保护和生态平衡，以及维持人类生存发展的资源问题。
　　在控制环境污染技术方面，大体上经历了三个时期。60年代中期，当时面临着严重的环境污染，许多国家的政府颁布一系列政策、法令，采取政治的和经济的手段，主要搞污染治理。60年代末期开始进入防治结合、以防为主的综合防治阶段。美国于1970年开始实行环境影响评价制度。70年代中期，强调环境管理，强调全面规划、合理布局和资源的综合利用。随着人们对环境和环境问题的研究和探讨，以及利用和控制技术的发展，环境科学迅速发展起来。

　　环境科学的现状和展望　

　　环境科学从提出到现在，只不过二、三十年的历史。然而，这门新兴科学发展异常迅速。许多学者认为，环境科学的出现，是60年代以来自然科学迅猛发展的一个重要标志。这表现在两个方面：

　　① 推动了自然科学各个学科的发展。自然科学是研究自然现象及其变化规律的，各个学科从不同的角度，比如从物理学的、化学的、生物学的各个方面去探索自然界的发展规律，认识自然。各种自然现象的变化，除了自然界本身的因素外，人类活动对自然界的影响也越来越大。20世纪以来科学技术日新月异，人类改造自然的能力大大增强，自然界对人类的反作用也日益显示出来。环境问题的出现，使自然科学的许多学科把人类活动产生的影响作为一个重要研究内容，从而给这些学科开拓出新的研究领域，推动了它们的发展，同时也促进了学科之间的相互渗透。

　　② 推动了科学整体化研究。环境是一个完整的有机的系统，是一个整体。过去，各门自然科学，比如物理学、化学、生物学、地理学等都是从本学科角度探讨自然环境中各种现象的。然而自然界的各种变化，都不是孤立的，而是物理、生物、化学等多种因素综合的变化。各个环境要素，如大气、水、生物、土壤和岩石同光、热、声等因素也互相依存,互相影响,又是互相联系的。比如臭氧层的破坏，大气中二氧化碳含量增高引起气候异常,土壤中含氮量不足等等,这些问题表面看来原因各异，但都是互相关联的。因为全球性的碳、氧、氮、硫等物质的生物地球化学循环之间有着许多联系。人类的活动，诸如资源开发等都会对环境发生影响。因此，在研究和解决环境问题时，必须全面考虑，实行跨部门、跨学科的合作。环境科学就是在科学整体化过程中，以生态学和地球化学的理论和方法作为主要依据，充分运用化学、生物学、地学、物理学、数学、医学、工程学以及社会学、经济学、法学、管理学等各种学科的知识，对人类活动引起的环境变化、对人类的影响，及其控制途径进行系统的综合研究。

　　目前，在环境问题研究上主要趋势是：以整体观念剖析环境问题；更加注意研究生命维持系统；扩大生态学原理的应用范围；提高环境监测的效率；注意全球性问题。这些趋势改变了以大气、水、土壤、生物等自然介质来划分环境的做法，要求环境科学从环境整体出发，实行跨学科合作，进行系统分析，以宏观和微观相结合的方法进行研究。这些都将促进环境科学的进一步发展。

　　面临全球性的环境问题，许多国家政府和学术团体都在组织力量研究和预测环境发展趋势，筹商对策。60年代末，意大利、瑞士、日本、美国、德意志联邦共和国等10个国家的30位科学家、经济学家和工业家在意大利开会讨论人类当前和未来的环境问题，并成立了罗马俱乐部。受这个组织委托，美国麻省理工学院利用数学模型和系统分析方法，研究了人口、农业生产、自然资源、工业生产和环境污染五个因素的内在联系，于1972年发表了由D.H.米多斯等人撰写的《增长的限度》一书，提出了“零增长论”。1974年罗马俱乐部又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。此后，一些国家也开展了全球性预测研究。1979年欧洲经济合作发展组织发表了《不久的将来》一书，1980年美国政府发表了《全球2000年》。这些出版物对未来的预测虽然各有特点，但都指出大致相同的趋势：①几乎在所有地区人口继续增加；②大部分地区经济继续增长；③全球范围内粮食和农产品供应变得不那么充裕，价格更为昂贵；④能源消耗的增长率下降，对能源更加注意节省；⑤水的问题愈来愈大，在供应和污染方面均是如此；⑥环境压力增大。

　　苏联科学院院士Э.К.费多罗夫认为，罗马俱乐部的科学家对世界形势的分析是新马尔萨斯的观点；自然环境的污染不应当认为是生产增长和技术进步不可避免的后果，进步本身还提供了消除污染的可能性；自然资源储量减少是事实，但技术进步也在不断发现新的资源来满足人的基本需要。在美国以未来研究所为代表，对世界前景持乐观论点，发表了《世界经济发展──令人兴奋的1978～2000年》一文，认为人类总会有办法来对付未来出现的问题。

　　环境是人类生存和发展的条件。我们要科学地预测2000年或更长时期环境变化趋势，但更重要的是制定正确的决策，调整发展和生活方式的类型，控制人口增长，合理利用资源，以保证资源的永续利用，创造更好的生存环境。

　　中国的环境科学研究　70年代以前，中国在基础科学、医学、工程技术等方面已进行了一些有关环境科学的研究工作，但当时都是从各自的学科和系统出发，零星地进行研究的。1972年在总结过去经验的基础上，提出了“全面规划，合理布局，综合利用,化害为利,依靠群众，大家动手，保护环境，造福人民”的环境保护方针。同年，中国科学院联合全国许多部门对官厅水系的污染和水源保护进行多学科的、大规模的调查研究，推动了环境科学的发展。1973年中国第一次环境保护会议制定了1974～1975年环境保护科学研究任务。以后，又制定环境保护科学技术长远发展规划，并纳入全国科学技术发展规划。十多年来，中国的环境科学研究已形成了一定的力量，取得了一定的成果，环境科学的各门分支学科也得到了蓬勃发展。在环境质量研究方面，已进行了部分城市、河流、湖泊、海域、地下水的环境质量评价。在环境监测方面，研制了大气污染自动监测车和水质污染监测船，建立了标准分析方法，开展了中子活化、激光、遥感遥测等分析技术和生物监测的应用。在工业污染治理技术方面，高浓度二氧化硫回收、无氰电镀和电镀废水治理、酶法脱毛、汞害治理、炼油废水净化、气流噪声防治等技术已在生产上应用。在大自然保护方面，对沙漠综合防治、草原改良、黄土高原大面积造林、农村沼气的利用，中国综合农业区划的制定、野生濒危动物的驯化和濒危植物的引种栽培等，积累了一定经验。在污染和人体健康关系的研究方面，进行了大气和水污染对人体健康的危害、农药的毒性毒理、噪声危害等研究。此外，还在环境化学、环境生物学、环境地学等方面进行一些基础研究。当前中国环境科学研究的重点是：无污染或少污染工艺技术，环境规划和区域环境污染综合防治，污染物在环境中的迁移、转化和归宿的规律，污染物的毒理及其对生物和人体健康的影响，环境政策、环境经济效果和环境立法等。

　　人类是环境的主人，人类在同自然界的斗争中总是不断总结经验，有所发现，有所前进。环境问题是随着人类社会发展而发展，同时也是随着社会进步和科学技术发展而必然要被认识和解决的。