污染生态学污染生态学Pollution ecology绪论：污染生态学研究的现状与绪论：污染生态学研究的现状与展望展望（Introduction：Pollution ecology research: Recent situation and future prospects）主讲：环境科学与工程学院主讲：环境科学与工程学院 王宏镔王宏镔 2014年年9月月15日日1 二、二、污染生态学的研究内容、任务和学科分支污染生态学的研究内容、任务和学科分支内容提要内容提要 一、一、污染生态学的概念与学科内涵污染生态学的概念与学科内涵 三、三、污染生态学研究的现状及存在的主要问题污染生态学研究的现状及存在的主要问题 四、四、中国污染生态学的优先研究领域中国污染生态学的优先研究领域 五、五、污染生态学的研究方法污染生态学的研究方法 六、六、课程安排课程安排2一、污染生态学的概念与学科内涵一、污染生态学的概念与学科内涵（一）污染生态学的概念（一）污染生态学的概念污染生态学污染生态学（Pollution Ecology）：研究污染条件）：研究污染条件下生物与环境相互关系的科学。下生物与环境相互关系的科学。环境生物学环境生物学（Environmental Biology）: 研究生物研究生物系统与人为逆境相互关系的科学。系统与人为逆境相互关系的科学。生态毒理学生态毒理学（Ecotoxicology）: 研究生物圈中的污研究生物圈中的污染物及其对生物圈中包括人类在内的各成分效应染物及其对生物圈中包括人类在内的各成分效应的一门科学。的一门科学。环境毒理学环境毒理学（Environmental Toxicology）: 研究环研究环境污染物对生物有机体（尤其是对人体）损害作境污染物对生物有机体（尤其是对人体）损害作用及其机理的科学。用及其机理的科学。3什么是污染生态学什么是污染生态学(Pollution Ecology)？污染污染环境系统环境系统生物系统生物系统相互作用规律相互作用规律生态学原理生态学原理生态学方法控制与修复控制与修复4污染生态学学科的来源与归属污染生态学学科的来源与归属生态学生态学环境科学环境科学污染污染生态学生态学环境科学环境科学生态学生态学交叉交叉融合融合成长成长污染生态学发展的三个阶段污染生态学发展的三个阶段5一、污染生态学的概念与学科内涵一、污染生态学的概念与学科内涵（二）污染生态学的学科内涵（二）污染生态学的学科内涵生态系统中污染物的输入及其对生物系统生态系统中污染物的输入及其对生物系统的作用过程和对污染物的反应和适应性，的作用过程和对污染物的反应和适应性，即即污染生态过程污染生态过程；人类有意识地对污染生态系统进行控制、人类有意识地对污染生态系统进行控制、改造和修复的过程，即改造和修复的过程，即污染控制与污染修污染控制与污染修复生态工程复生态工程。6污染生态过程的研究污染生态过程的研究 （八大关系）（八大关系）污染物污染物来源来源目标生物目标生物目标生物目标生物体内迁移体内迁移在生态介质中的在生态介质中的 迁移转化迁移转化生态机理生态机理生态过程生态过程修复治理修复治理生态调控生态调控模式模式 速率速率 通量通量侵入数量因子侵入数量因子生态生态效应效应解毒解毒排泄排泄沉降沉降/净化净化生态毒理生态毒理生态毒理生态毒理行为与归宿行为与归宿(微观与宏观微观与宏观)固固定定与与移移动动(就地与异地就地与异地)(长期与短期长期与短期)(急性与慢性急性与慢性)( (长距离与短距离长距离与短距离) )(进化与退化进化与退化)(单一与复合单一与复合)7污染生态学的科学价值污染生态学的科学价值全球污染条件下生物的未来命运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为污染条件下遗传多样性的丧失提供了实验数据；验数据；初步揭示了污染条件下植物适应的生态过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；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。生态系统的稳定性提出了警示。8二、污染生态学的研究内容、任二、污染生态学的研究内容、任务和学科分支务和学科分支（一）研究内容（一）研究内容1. 污染物在生物体内的生物过程；污染物在生物体内的生物过程；2. 环境污染的生物防治与修复；环境污染的生物防治与修复；3. 环境污染的生物指示、监测和评价。环境污染的生物指示、监测和评价。9二、污染生态学的研究内容、任二、污染生态学的研究内容、任务和学科分支务和学科分支（二）研究任务（二）研究任务1. 阐明污染物在生物体内的行为过程，为环境阐明污染物在生物体内的行为过程，为环境污染控制提供理论依据；污染控制提供理论依据；2. 寻求解决环境污染问题的生物生态学途径；寻求解决环境污染问题的生物生态学途径；3. 建立和完善污染环境的生物监测评价体系。建立和完善污染环境的生物监测评价体系。10二、污染生态学的研究内容、任二、污染生态学的研究内容、任务和学科分支务和学科分支（三）学科分支（三）学科分支 1. 生态组分划分体系生态组分划分体系按生态介质按生态介质：大气污染生态学；水污染生态：大气污染生态学；水污染生态学；土壤污染生态学。学；土壤污染生态学。按生命组分按生命组分：植物污染生态学；动物污染生：植物污染生态学；动物污染生态学；微生物污染生态学。态学；微生物污染生态学。11二、污染生态学的研究内容、任二、污染生态学的研究内容、任务和学科分支务和学科分支（三）学科分支（三）学科分支2. 生态系统类型划分体系生态系统类型划分体系按生态系统空间环境性质按生态系统空间环境性质：淡水生态系统污染生态：淡水生态系统污染生态学；海洋生态系统污染生态学；陆地生态系统污学；海洋生态系统污染生态学；陆地生态系统污染生态学。染生态学。按生态系统的生产和应用价值按生态系统的生产和应用价值：农业生态系统污染：农业生态系统污染生态学；森林生态系统污染生态学；草地生态系生态学；森林生态系统污染生态学；草地生态系统污染生态学；渔业污染生态学；工业污染生态统污染生态学；渔业污染生态学；工业污染生态学；污染生态工程。学；污染生态工程。按人类对生态系统的影响性质和大小按人类对生态系统的影响性质和大小：城市污染生：城市污染生态学；矿山生态系统污染生态学；小城镇污染生态学；矿山生态系统污染生态学；小城镇污染生态学；乡村污染生态学。态学；乡村污染生态学。12污染生态学污染生态学 学科分支与划分学科分支与划分生态组分划分体系生态组分划分体系生态系统类型划分体系生态系统类型划分体系污染物组分划分体系污染物组分划分体系13生态组分划分体系生态组分划分体系大气污染生态学大气污染生态学水污染生态学水污染生态学土壤污染生态学土壤污染生态学植物污染生态学植物污染生态学动物污染生态学动物污染生态学微生物污染生态学微生物污染生态学大气大气- -植物系统污染生态学植物系统污染生态学水体水体- -动物系统污染生态学动物系统污染生态学土壤土壤- -微生物系统污染生态学微生物系统污染生态学土壤土壤- -植物系统污染生态学植物系统污染生态学14生态系统类型划分体系生态系统类型划分体系淡水生态系统污染生态学淡水生态系统污染生态学海洋生态系统污染生态学海洋生态系统污染生态学陆地生态系统污染生态学陆地生态系统污染生态学工业污染生态学工业污染生态学农业污染生态学农业污染生态学交通污染生态学交通污染生态学林业污染生态学林业污染生态学草地污染生态学草地污染生态学渔业污染生态学渔业污染生态学旅游污染生态学旅游污染生态学。污染生态工程污染生态工程城市污染生态学城市污染生态学乡村污染生态学乡村污染生态学小城镇污染生态学小城镇污染生态学矿山污染生态学矿山污染生态学。生态系统空间环境性质生态系统空间环境性质生产与应用价值生产与应用价值人为影响的性质与大小人为影响的性质与大小15污染物组分划分体系污染物组分划分体系重金属污染生态学重金属污染生态学有机污染生态学有机污染生态学营养物质污染生态学营养物质污染生态学放射性污染生态学放射性污染生态学 。16三、污染生态学研究的现状及存三、污染生态学研究的现状及存在的主要问题在的主要问题（一）研究现状（一）研究现状污染物在生物体内的行为特征仍然是当前研究的主污染物在生物体内的行为特征仍然是当前研究的主流；流；向宏观和微观两极分化；向宏观和微观两极分化；复合污染以及根际微环境污染生态研究受到前所未复合污染以及根际微环境污染生态研究受到前所未有的关注；有的关注；与食品安全、生物安全和生态安全的联系更加紧密；与食品安全、生物安全和生态安全的联系更加紧密；污染条件下生物的适应与进化成为污染进化生态学污染条件下生物的适应与进化成为污染进化生态学的重要研究内容。的重要研究内容。 17污染物在生物体内的行为特征仍污染物在生物体内的行为特征仍然是当前研究的主流然是当前研究的主流吸收（吸收（Uptake）迁移（迁移（Thanslocation）富集（富集（Accumulation）毒害毒害（Toxicity）解毒（解毒（Detoxification）抗性（抗性（Resistance）适应适应（Adaptation）18向宏观和微观两极分化向宏观和微观两极分化基因（基因（Gene）细胞（细胞（Cell）个体个体（Individual）种群（种群（Population）群落（群落（Community）生态系统生态系统（Ecosystem）景观（景观（Landscape）区域（区域（District）生物圈生物圈 （Biosphere）19复合污染以及根际微环境污染生复合污染以及根际微环境污染生态研究受到前所未有的关注态研究受到前所未有的关注环境中的污染物（如重金属等）以单元素环境中的污染物（如重金属等）以单元素存在的情况是很少的，大多数情况下是存在的情况是很少的，大多数情况下是元素之间以及重金属与其它污染物联合元素之间以及重金属与其它污染物联合作用构成的复合污染作用构成的复合污染。根际所形成的特殊微生态环境对元素的化根际所形成的特殊微生态环境对元素的化学行为产生重要影响。学行为产生重要影响。20与食品安全、生物安全和生态安与食品安全、生物安全和生态安全的联系更加紧密全的联系更加紧密污染问题引起人们的广泛关注最先是从其对污染问题引起人们的广泛关注最先是从其对人体健康的影响开始的，因此长期以来对人体健康的影响开始的，因此长期以来对污染物的研究与人体健康就存在着千丝万污染物的研究与人体健康就存在着千丝万缕的联系。缕的联系。我国加入我国加入WTO后，农产品中污染物超标问后，农产品中污染物超标问题将成为国际贸易中的一道绿色壁垒题将成为国际贸易中的一道绿色壁垒 。21污染条件下生物的适应与进化成为污染条件下生物的适应与进化成为污染进化生态学的重要研究内容污染进化生态学的重要研究内容破坏性的人类活动对生物系统产生不同强度破坏性的人类活动对生物系统产生不同强度的干扰和损害，面污染物构成的环境系统所的干扰和损害，面污染物构成的环境系统所施加的影响，生物系统要么适应要么灭绝。施加的影响，生物系统要么适应要么灭绝。研究污染物对生物体的作用过程、生物体的研究污染物对生物体的作用过程、生物体的适应过程以及由此产生的微观乃至宏观进化适应过程以及由此产生的微观乃至宏观进化具有重要的理论与现实意义。具有重要的理论与现实意义。 22三、污染生态学研究的现状及存三、污染生态学研究的现状及存在的主要问题在的主要问题（二）存在的主要问题（二）存在的主要问题生物对污染的某些适应机理尚处于推测阶段；生物对污染的某些适应机理尚处于推测阶段；复合污染研究是热点但同时也是难点；复合污染研究是热点但同时也是难点；重金属污染的治理方法研究仍然是一个世界重金属污染的治理方法研究仍然是一个世界性难题；性难题；污染物分析测定方法和技术有待实现新的突污染物分析测定方法和技术有待实现新的突破。破。23国内从事污染生态学研究的重要机构国内从事污染生态学研究的重要机构云南大学云南大学：王焕校、段昌群：王焕校、段昌群北京师范大学北京师范大学：杨居荣、许嘉琳：杨居荣、许嘉琳中科院沈阳应用生态研究所中科院沈阳应用生态研究所：孙铁珩、周启星（现：孙铁珩、周启星（现在南开大学）在南开大学）中科院南京土壤研究所中科院南京土壤研究所：陈怀满、郑春荣、骆永明：陈怀满、郑春荣、骆永明中科院生态环境研究中心中科院生态环境研究中心：汤鸿霄、江桂斌、王子：汤鸿霄、江桂斌、王子健、朱永官健、朱永官武汉大学武汉大学：熊治廷：熊治廷 中山大学中山大学：叶志鸿：叶志鸿 束文圣束文圣 山西大学山西大学：孟紫强：孟紫强24四、中国污染生态学的优先研究领域四、中国污染生态学的优先研究领域 1.（新型）化学污染物的生态行为与生态过程；（新型）化学污染物的生态行为与生态过程；2. 典型界面污染物的多形态转化与生物有效性；典型界面污染物的多形态转化与生物有效性；3. 多个污染物的交互作用及复合污染生态效应；多个污染物的交互作用及复合污染生态效应；4. 污染生态效应的分子联合毒理；污染生态效应的分子联合毒理；5. 生态安全基准与诊断新方法；生态安全基准与诊断新方法；6. 生物标记物与污染进化机制应用；生物标记物与污染进化机制应用；7. 污染土壤及地下水的生态污染土壤及地下水的生态-化学修复技术；化学修复技术；8. 复合污染控制的生态学原理与环境工程基础。复合污染控制的生态学原理与环境工程基础。25五、污染生态学的研究方法五、污染生态学的研究方法 1. 野外调查野外调查2. 受控实验受控实验3. 多学科交叉多学科交叉4. 新技术的运用新技术的运用26六、课程安排六、课程安排绪论：污染生态学研究的现状与展望绪论：污染生态学研究的现状与展望第一章第一章 污染物在生物体内的吸收、迁移污染物在生物体内的吸收、迁移第二章第二章 生物富集生物富集第三章第三章 污染物的毒害作用及机理污染物的毒害作用及机理第四章第四章 生物对污染物的解毒作用生物对污染物的解毒作用第五章第五章 生物对污染物的抗性及生物监测生物对污染物的抗性及生物监测 第六章第六章 生物对长期污染的生态效应与适应进化生物对长期污染的生态效应与适应进化第七章第七章 水体污染及其生物防治水体污染及其生物防治第八章第八章 大气污染及其生物防治大气污染及其生物防治第九章第九章 土壤污染与生物防治土壤污染与生物防治第十章第十章 污染生态学中的环境质量评价问题污染生态学中的环境质量评价问题 27六、课程安排六、课程安排教材：教材： 污染生态学（第三版）污染生态学（第三版）. 北京：高等教育出版社，北京：高等教育出版社，2012参考书：参考书：王焕校王焕校, 吴玉树吴玉树 等著等著. 污染生态学研究污染生态学研究.北京：科学出版社，北京：科学出版社，2006乔玉辉乔玉辉, 李花粉李花粉,马祥爱马祥爱. 污染生态学污染生态学. 北京：化学工业出版社，北京：化学工业出版社，2008 段昌群主编段昌群主编. 环境生物学环境生物学. 北京：科学出版社，北京：科学出版社，2004孙铁珩孙铁珩, 周启星周启星, 李培军主编李培军主编. 污染生态学污染生态学.北京：科学出版社，北京：科学出版社，2001孟紫强主编孟紫强主编. 生态毒理学原理与方法生态毒理学原理与方法.北京：科学出版社，北京：科学出版社，2006Newman MC, Unger MA著，赵园，王太平译著，赵园，王太平译. 生态毒理学原生态毒理学原理理. 北京：化学工业出版社，北京：化学工业出版社，2007孔繁翔主编孔繁翔主编. 环境生物学环境生物学. 北京：高等教育出版社，北京：高等教育出版社，2000熊治廷编著熊治廷编著. 环境生物学环境生物学. 武昌：武汉大学出版社，武昌：武汉大学出版社，2000 28293031Journals New Phytologist (IF2013=6.373) Plant, Cell and Environment (5.906) Environmental Science & Technology (5.481) Environmental Pollution (3.902) Toxicology (3.745)Environment International (5.664)Chemosphere (3.499)Ecotoxicology (2.5)Journal of Environmental Quality (2.345)Science of the Total Environment (3.163)Ecotoxicology and Environmental Safety (2.482)Environmental and Experimental Botany （3.003） 32333435六、课程安排六、课程安排成绩评定：成绩评定： 课堂出勤：课堂出勤：10% 教育在线答题：教育在线答题：30% 期末考试：期末考试：60% 36谢谢！谢谢！37