环境保护是全世界人民共同关心的重大社会经济问题，也是科学技术领域的重大研究课题。环境科学是在现代社会经济和科学发展过程中形成的一门综合性科学。在世界范围内，环境科学成为一门科学已经有近二三十年的时间了。
和环境问题。
环境是相对于中心事物而言的。与一个中心事物相关的周围事物，就是这个事物的环境。环境科学研究的环境是以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的物质条件的综合，包括自然环境和社会环境。环境是所有直接或间接影响人类的自然物质及其能量的总和。目前地球表面大部分已经被人类干扰，原生的自然环境已经所剩无几。环境科学所研究的社会环境是人类在自然环境的基础上，通过长期有意识的社会劳动而创造的人工环境。它是人类物质文明和精神文明发展的标志，并随着人类社会的发展而不断丰富和演变。环境有不同的层次和结构，可以分为不同的类别。按环境要素可分为大气、水、土壤、生物等环境；按照人类活动的范围，可以分为作坊、厂矿、村落、城市、地域、整个世界、宇宙等环境。环境科学把环境作为一个整体来研究。[下一个]
地球表面有四个圈，分别是大气圈、水圈、土壤-岩石圈，以及在这三个圈的交汇处适合居住的生物圈(有学者将土壤-岩石圈分为土壤圈和岩石圈，也有学者将人类从生物圈中抽离出来，成立智能圈)。这四个循环主要是在太阳能的作用下进行物质循环和能量流动。在这种情况下，自然界呈现出一种新的、无穷无尽的景象。它只是地球环境进化到一定阶段的产物。人体组织的组成元素及其含量在一定程度上与地壳中的元素及其丰度有关，说明人类是环境的产物。人类出现后，通过生产和消费活动从自然界获取生活资源，然后将改造和利用过的自然物和各种废弃物归还给大自然，从而参与自然界的物质循环和能量流动过程，不断改变地球环境。在人类改造环境的过程中，地球环境仍在以内在的规律运动，不断地反作用于人类，所以环境问题经常出现。
环境问题可以说古已有之。西亚的美索不达米亚，中国的黄河流域，是人类文明的发源地。由于大规模的毁林开荒，不注重树木的培育，造成了严重的水土流失，导致肥沃的土地和美丽的土地逐渐变成了贫瘠的土壤。工业革命后，社会生产力的快速发展和机器的广泛使用为人类创造了大量财富，而工业生产中排放的废物造成了环境污染。19世纪下半叶，世界上最大的工业中心之一伦敦发生了多起由烟尘排放引起的严重烟雾事件。正如恩格斯所指出的，“人类对自然的每一次胜利，在第一步中确实取得了我们预期的结果，但在第二步和第三步中却产生了完全不同的、意想不到的影响，第一个结果往往又被取消了”。在世界人口少，生产规模小的情况下，人类活动对环境的影响不会太大，即使出现环境问题，也只是局部的。20世纪50年代以来，社会生产力、科学技术突飞猛进，人口激增，人类征服自然的能力大大增强。环境的不利影响日益明显，已经成为全世界人民共同关心的全球性问题。[下一个]
到18世纪末，人类发现的化学元素只有20多种。今天，94种自然元素已全部被发现，十多种人工元素被制造出来。人工化合物的种类逐年增加。据统计，现在有500多万种。在这些化学品中，有毒化学品的年产量已达400万吨。大量人工配制的化合物，包括有毒物质，进入环境，在环境中扩散、迁移、积累和转化，不断恶化环境，严重威胁人类和其他生物的生存。20世纪60年代末，成千上万只海鸟在爱尔兰海中死亡。生物学家发现海鸟含有高浓度的多氯联苯。在生活在被冰原覆盖的荒凉的南极大陆上的企鹅身上也发现了DDT。在北极附近的格陵兰冰盖中，铅和汞的含量近几十年来一直在增加。20世纪40年代，日本遭受了主要由镉污染引起的痛苦疾病。20世纪50年代，相继出现了汞污染导致的水俣病和石化企业排放的空气污染物导致的四日哮喘。多种有害物质进入人体和其他生物体内会造成潜在的、长期的危害。所有这些都引起了世界各国的普遍关注。
人类活动排放的废物越来越超过环境的自净能力，从而影响全球环境。据20世纪70年代的估计，全世界每年排放到环境中的固体废物超过30亿吨，废水约6000-7000亿吨，仅废气中的一氧化碳和二氧化碳就约4亿吨。排放到环境中的大量废物改变了大气和水的成分。大气中二氧化碳的含量(按体积计)从19世纪的0.028%增加到现在的0.032%。二氧化碳在地球气候中起着调节作用。科学实验证明，如果其含量继续增加，必然会造成全球气候异常。一些西欧国家排放的大量硫氧化物和氮氧化物随风飘散，随雨水降落，导致斯堪的纳维亚半岛一些淡水湖酸度明显升高。与20世纪30年代相比，20世纪70年代瑞典一些湖泊中的氢离子浓度几乎增加了100倍，因此鱼类产量大幅下降。近年来，由于海洋运输、海上钻井和开采石油、意外泄漏和废物处理，世界上每年有500多万吨石油及其产品排入海洋。海洋石油污染严重威胁海洋浮游生物的生存。据估计，大气中四分之一的氧气是由海洋中的海洋浮游植物通过光合作用产生的。海洋浮游植物一旦遭到严重破坏，必然会影响全球含氧量的平衡。[下一个]
人口的增加和生产活动的增强已经成为对环境的影响和压力。多种资源日益减少，面临枯竭的危险。20世纪初全球化石燃料年消耗量不到15亿吨(按标准热量计算)，70年代增加到70-80亿吨。地球的森林面积在1862年约为55亿公顷，在20世纪60年代为38亿公顷，在20世纪70年代末不到26亿公顷。特别需要提到的是，热带雨林在调节全球气候方面发挥着重要作用，大规模砍伐会造成严重后果。由于不合理的耕作制度，世界上越来越多的土地受到风的侵蚀和盐渍化。据联合国有关部门估计，每年因侵蚀而流失的土壤达240亿吨，每年新增沙化土地600万公顷。如果这种速度持续下去，城市和交通的发展占用大量农田，20年后全球现有的12.4亿公顷农田将丧失三分之一，世界粮食生产将受到严重威胁。此外，由于原有环境的消失、人类的捕杀和环境污染，世界上的动植物遗传资源急剧减少。据估计，25000种植物和1000多种脊椎动物的种、亚种和变种面临灭绝的危险，这将是人类不可弥补的损失。
以上事实表明，当今世界对大气、水、土壤和生物的污染和破坏已经到了危险的程度。自然界的生态平衡日益被扰乱，自然资源遭到大规模破坏，自然环境日益恶化。科学是为了解决人类面临的严重环境问题，创造更适宜更美好的环境而逐渐发展起来的。它的兴起和发展标志着人类对环境的认识、利用和改造进入了一个新的阶段。[下一个]
环境科学的研究领域和主要任务
环境科学的研究领域，从20世纪五六十年代以自然科学和工程技术为主，现已扩展到社会学、经济学、法学等社会科学。系统地研究环境问题，要运用地学、生物学、化学、物理学、医学、工程学、数学、社会学、经济学、法学等学科的知识。因此，环境科学是一门综合性学科。它从宏观上研究了人类与环境相互作用、相互促进、相互制约的对立统一关系，揭示了社会经济发展与环境保护协调发展的基本规律；微观上研究环境中物质的迁移、转化和积累过程，特别是人类活动排放的污染物的分子、原子等微小颗粒及其运动规律，探索其对生命的影响及其作用机制。
环境的主要任务是:
首先，探索全球范围内的环境演变规律。环境总是在进化，环境变异随时随地都在发生。在人类改造自然的过程中，为了使环境朝着有利于人类的方向发展，避免朝着不利于人类的方向发展，需要了解环境变化的过程，包括环境的基本特征、环境结构的形式和演化机制。[下一个]
第二，揭示人类活动与自然生态的关系。为人类提供生存条件，包括经济发展的物质资源。人类通过生产和消费活动不断影响环境质量。人类生产和消费系统中物质和能量的迁移转化过程极其复杂。但是，物质和能量的输入和输出必须保持相对平衡。这种平衡包括两个要素。第一，排入环境的废弃物不能超过环境的自净能力，以免造成环境污染，损害环境质量。第二，从环境中获得的可再生资源不应超过其再生能力，以确保可持续利用；环境中的不可再生资源应该得到合理的开发和利用。因此，社会经济发展规划必须包括环境保护的内容，社会经济发展决策必须考虑生态的要求，以实现人类与环境的协调发展。
第三，探索环境变化对人类生存的影响。环境变化是由物理、化学、生物和社会因素及其相互作用引起的。因此，有必要研究污染物在环境中的物理化学变化，在生态系统中的迁移转化机制，以及进入人体后的各种效应，包括致畸、致突变和致癌作用。同时要研究环境恶化和物质流通的关系。这些研究可以为保护人类生存环境、制定各种环境标准和控制污染物排放提供依据。[下一个]
第四，研究区域环境污染综合防治的技术措施和管理措施。工业发达国家的污染防治经历了几个阶段:50年代，主要是控制污染源；60年代转向区域污染综合治理；70年代以预防为主，强调区域规划和合理布局。造成环境问题的因素有很多。实践证明，必须综合运用各种工程技术措施和管理方法，从整个区域环境的角度来调控人类与环境的关系，用系统分析和系统工程的方法寻找解决环境问题的最佳方案。
环境科学的一个分支。
目前，环境科学主要运用自然科学和社会科学相关学科的理论、技术和方法来研究环境问题，形成了许多与相关学科相互渗透和交叉的分支。自然科学包括环境地球科学、环境生物学、环境化学、环境物理学、环境医学和环境工程学。社会科学包括环境管理、环境经济学和环境法。
地球科学以人地系统为对象，研究其发生发展、组成结构、调控、转化利用。主要研究内容包括:地理环境和地质环境的组成、结构、性质和演化，环境质量的调查、评价和预测，环境质量变化对人类的影响。地球科学的学科体系尚未完全定型。目前比较成熟的分支学科有环境地质学、环境地球化学、环境海洋学、环境土壤学、污染气象学等。[下一个]
环境生物学研究生物与人类干扰的环境相互作用的机制和规律。它有两个研究领域:一是针对环境污染的污染生态学；一是对环境破坏的自然保护。环境生物学以研究生态系统为重点，向两个方向发展:宏观上研究环境污染物在生态系统中的迁移、转化、富集和归宿，以及对生态系统结构和功能的影响；微观上研究污染物对生物的毒理效应和遗传变异的机理和规律。
化学主要是识别和测定环境中化学污染物的含量，研究其存在形式、迁移转化规律，探索污染物循环利用和分解为无害简单化合物的机理。它有两个分支:环境污染化学和环境分析化学。
环境物理学研究物理环境与人类的相互作用。研究声、光、热、电磁场、射线对人体的影响，以及消除其不良影响的技术途径和措施。声、光、热、电和射线是人类生存和发展所必需的。但是，如果它们在环境中过高或过低，都会造成污染和危害。因此，环境物理研究的目的是为人类创造适宜的物理环境。根据研究对象的不同，可分为环境声学、环境光学、环境热力学、环境电磁学、环境空空气动力学等子学科。其中，环境声学的研究历史悠久，研究成果众多。[下一个]
环境医学研究环境与人体健康的关系，特别是环境污染对人体健康的有害影响及其预防措施，包括探索污染物在人体内的动力学和机理，找出环境致病因素和条件，阐明污染物对健康损害的早期反应和潜在的长期影响，为制定环境卫生标准和预防措施提供科学依据。环境的研究领域包括环境流行病学、环境毒理学、环境医学监测等。
环境工程应用工程技术的原理和方法，防治环境污染，合理利用自然资源，保护和改善环境质量。主要研究内容包括大气污染防治工程、水污染防治工程、固体废物处理与利用、噪声控制等。、和环境污染的综合防治，以及应用系统分析和系统工程方法从整个区域环境中寻求解决环境问题的最佳方案。此外，环境工程还研究污染控制的技术和经济问题，进行技术开发的环境影响评价。
环境管理研究采用各种行政、法律、经济、教育和科技手段，调整社会经济发展与环境保护的关系，处理国民经济各部门、社会团体和个人在环境问题上的关系，通过统筹规划和合理利用自然资源，达到保护环境、促进经济发展的目的。[下一个]
环境经济学研究经济发展与环境保护之间的关系，探索合理调节人类经济活动与环境之间物质交换的基本规律。其目的是使经济活动取得最佳的经济效益和环境效益。
环境法研究保护自然资源和防治环境污染的立法制度、法律体系和法律措施，旨在调整因环境保护而产生的社会关系。
环境是一个有机整体，环境污染是一个极其复杂和广泛的问题。因此，在环境科学的发展过程中，虽然环境科学的各个分支都有自己的特点，但又相互渗透，相互依存。它们是整个环境科学不可分割的一部分。
环境科学正在发展。
自20世纪70年代以来，人们在控制环境污染方面取得了一些成就，一些地区的环境质量也有所改善。这证明环境问题是可以解决的，环境污染的危害是可以预防的。[下一个]
随着人类在治理环境污染方面的进步，环境科学这门新兴学科日益成熟，并形成了自己的基础理论和研究方法。它将从分门别类地研究环境和环境问题逐渐发展到整体上的综合研究。比如，如果只从生态系统的自然演化过程来研究生态平衡，就不能完全阐明其演化规律。只有把生态系统和人类经济社会系统作为一个整体来研究，才能彻底揭示生态平衡的本质，阐明其从平衡到不平衡，从不平衡到新平衡的发展规律。人类应该掌握和运用这一发展规律，有目的地控制生态系统的演化过程，使生态系统的发展越来越适合人类的生存和发展。通过这种研究，逐渐形成生态系统与经济社会系统关系的理论。环境科学的方法论也在发展。例如，在环境质量评价中，逐步建立了历史研究与现状研究相结合、微观研究与宏观研究相结合、静态研究与动态研究相结合的研究方法。并且运用数理统计理论、数学模型和标准评价程序，形成了一套能够基本全面、准确评价环境质量的评价方法。
现有的环境科学分支正处于蓬勃发展的时期。在深入探索环境科学基础理论和解决环境问题的途径和方法的过程中，将会出现越来越多的新的分支学科。比如环境生物学在研究污染对微生物生命活动和种群结构的影响，以及微生物种群变化引起的环境变化时，会导致环境微生物学的出现。这种发展将使环境科学成为一个庞大而繁荣的学科体系。
