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环境科学是研究环境的物理、化学、生物三个部分的学科，也是一门研究人类社会发展活动与环境演化规律之间相互作用关系，寻求人类社会与环境协同演化、持续发展途径与方法的的科学。本书内容包括环境、持续性和科学，环境伦理、经济和政策、环境学、有机体、人口生态和演化，人类污染增长，生态群落，生态学，气候变化，农业与食品生态，森林，不可再生能源与电力，可再生能源和电能消耗，城市生态，水资源管理，环境与人类健康等。

译者序
前言
第1章  环境、可持续性与科学	1
1.1  环境与可持续性	3
1.2  生态系统	6
1.3  生态系统功能的原理	9
1.4  可持续地行动	12
1.5  不确定性、科学与系统的思考	15
1.6  可持续性科学	18
本章小结	22
第2章  环境伦理学、环境经济学与环境政策	23
2.1  人与自然观点的改变	25
2.2  环境伦理学	29
2.3  环境与市场	32
2.4  生态系统估价	36
2.5  环境政策：决策与行动	40
2.6  美国的环境法律与政策	43
2.7  国际环境法律与政策	46
本章小结	48
第3章  环境自然科学	49
3.1  环境中的化学	51
3.2  生命中的有机化学	55
3.3  能量与环境	58
3.4  贯穿始终的地球	63
3.5  地球结构	64
3.6  地球上的大气	68
3.7  地球的能量收支、天气与气候	72
本章小结	75
第4章  生物体与种群——生态学与进化论	76
4.1  细胞——生命的基本单元	78
4.2  生物体的生长与繁殖	80
4.3  种群增长	82
4.4  种群增长的限制	86
4.5  进化与自然选择	90
4.6  物种的进化	94
4.7  生物的分级	96
本章小结	98
第5章  人口增长	99
5.1  人口增长历史	101
5.2  全球人口增长的变化	105
5.3  预测人口增长	111
5.4  资源利用与人口的可持续性	113
5.5  控制人口增长	118
本章小结	121
第6章  生态群落	122
6.1  共享资源之争	124
6.2  草食、肉食和寄生	127
6.3  互利共生与偏利共生	131
6.4  生态群落中的能量流动	133
6.5  干扰和群落变化	138
本章小结	144
第7章  生态系统生态学	145
7.1  生态系统生态学和生物地球
     化学	148
7.2  岩石循环	150
7.3  水循环	151
7.4  碳循环	153
7.5  氮循环	158
7.6  磷循环	160
7.7  硫循环	162
7.8  生物地球化学循环的动力学	164
本章小结	166
第8章  气候变化	167
8.1  长期气候模式	169
8.2  测量全球变暖	174
8.3  全球变暖的成因	177
8.4  全球变暖的影响	181
8.5  预测全球变暖	184
8.6  减缓全球变暖	187
8.7  适应全球变暖	192
8.8  缓解与适应政策	193
本章小结	197
第9章  空气质量	198
9.1  空气质量与空气污染	200
9.2  对流层中的污染	204
9.3  平流层中的污染	209
9.4  室内空气污染	211
9.5  空气污染的政策与法律	216
本章小结	219
第10章  陆生生物地理学	220
10.1  陆生生物群系与气候	223
10.2  热带生物群系	227
10.3  温带生物群系	231
10.4  极地生物群系	237
10.5  沙漠	240
10.6  山脉与海岸线	242
本章小结	245
第11章  生物多样性	246
11.1  生物多样性的定义	248
11.2  生物多样性的重要性	252
11.3  生物多样性的全球模式	255
11.4  群落间生物多样性的差异	258
11.5  生物多样性面临的威胁	262
11.6  保护生物多样性的策略	267
11.7  美国保护生物多样性的政策	272
11.8  保护生物多样性的国际政策	276
本章小结	279
第12章  水	280
12.1  世界水资源	282
12.2  河流	286
12.3  湖泊和池塘	291
12.4  地下水	295
12.5  湿地	297
12.6  河口	302
12.7  海洋	305
12.8  保护水资源的策略	311
12.9  保护水资源的政策与法律	315
本章小结	317
第13章  农业与食品生态学	318
13.1  农业的起源与历史	321
13.2  农业生态系统	325
13.3  农作物的生长	328
13.4  土地资源管理	331
13.5  水与农业	336
13.6  家畜	339
13.7  基因资源管理	342
13.8  竞争者和害虫管理	347
13.9  食物生态学	351
13.10  未来的食物	354
本章小结	358
第14章  森林	359
14.1  森林的价值	362
14.2  森林生长	366
14.3  森林采伐	370
14.4  森林退化	374
14.5  定义可持续森林管理	376
14.6  可持续森林——一个全球愿景	378
本章小结	381
第15章  不可再生的能源与电力	382
15.1  能源的生产与消耗	385
15.2  电力——发电、分配与使用	387
15.3  煤	391
15.4  石油	395
15.5  天然气	400
15.6  核能	402
本章小结	407
第16章  可再生能源与能源节约	408
16.1  可再生能源概述	410
16.2  水能	412
16.3  风能	416
16.4  太阳能	419
16.5  生物质能	424
16.6  地热能	429
16.7  海洋能	431
16.8  能源节约	433
16.9  可持续能源——经济与政策	436
本章小结	438
第17章  城市生态系统	439
17.1  城市化	441
17.2  城市生态系统	444
17.3  城市土地利用	450
17.4  城市规划	454
17.5  城市交通	457
17.6  城市生物多样性	459
17.7  可持续策略下的城市	464
本章小结	468
第18章  废弃物管理	469
18.1  废水	471
18.2  固体废物	474
18.3  危险废物、电子废物与放射性废物	482
18.4  产品生命周期管理	486
本章小结	489
第19章  环境与人类健康	490
19.1  公共健康导论	493
19.2  环境中的物理危害	496
19.3  环境中的化学危害	501
19.4  环境中的生物危害	508
19.5  环境变化与人体健康	515
本章小结	519
第20章  环境与你	521
20.1  未来会怎样？	522
20.2  可持续的生活	528
20.3  环境领导力	531
本章小结	534

译 者 序
地球是人类共同的家园，环境与资源是人类生存和发展的基本条件。然而，随着现代工业生产与经济的迅速发展，环境污染、气候变化、资源短缺等问题日益突出，环境问题已成为人类普遍关注的全球性问题。实施可持续发展战略与保护人类赖以生存的环境至关重要。1992年6月，联合国在里约热内卢召开的“环境与发展大会”通过了以可持续发展为核心的《里约环境与发展宣言》《21世纪议程》等文件。随后，中国政府编制了《中国21世纪人口、资源、环境与发展白皮书》，首次把可持续发展战略纳入我国经济和社会发展的长远规划。近二十年来，中国的环境保护事业得到了长足发展，这对中国环境教育事业的发展与国民环境素养的提升也提出了更高要求。积极引进国外优秀图书是缩小我国教育事业与国际前沿差距的有效途径之一。为帮助中国读者深刻认识人类活动对环境产生的影响以及吸收西方环境保护的创新理念与解决方案，电子工业出版社引进全球知名图书出版社Pearson Education出版的The Environment and You一书。
译本原著The Environment and You是杜克大学尼古拉斯环境学院的创办院长、世界知名生态学学者Norm Christensen为科学研究与科学传播倾注心血的珍贵成果。该书通过一系列真实而生动的案例启发我们认识自己的行为对环境质量的改变以及这种改变反过来对自身身体和健康的影响，启发我们在面对自然环境时应做出的选择和可采取的行动，同时还系统地为我们介绍了环境科学知识。该书涵盖了一代又一代科学家通过孜孜不倦的研究与实践所构建的生态学、生物学、人口学、气候学、地理学、环境自然科学、环境伦理学等领域的经典科学理论体系，对现实的环境问题与解决办法背后的科学道理抽丝剥茧，并通过通俗易懂的表现形式将这些科学道理的精髓传递给广大读者，帮助我们将知识转化为理解力，架起了一座沟通科学与大众的桥梁。该书对待科学的态度为“系统的思考”（systems thinking），引导我们全面认识事物之间的联系，这对于学习环境科学这一交叉学科尤为重要。该书的写法、见识、思想都有独特与高明之处，在环境问题日益突出的今天，它强调你的日常生活行为的环境效应，强调切实可行的、弹性的、创新的环境问题解决方案，这让我们跃跃欲试，对未来充满希望：每个人都能采取许多对环境具有可持续性的行动来保护环境，提升人类福祉，呵护我们赖以生存的星球。译者希望将原著的丰富内容、先进理念与核心思想带给中国读者，让更多中国读者对环境科学的方方面面、环境问题的来龙去脉以及人类能够为环境带来的改变有更系统的学习和更深刻的认识。充足的知识储备为我们的可持续行动做好了铺垫，也让我们对保护环境的重大责任有了更强烈的意识。正如Norm Christensen在原著最后一章所说，“So, do it. But also know that your knowledge brings with it additional responsibilities.”（所以，行动起来吧。但你也应知悉，你学到的知识会带来更大的责任。）
本书不仅可作为高等院校环境专业本科生、研究生的教材，可供环境及相关领域的管理人员、研究人员阅读使用，而且也可作为环境科学领域的科普读物与大众读物。本书共20章，每章关注环境科学领域的一个具体问题，包括可持续性、环境伦理、能量与环境、生物体与种群、人口增长、生物地球化学循环、气候变化、空气污染、水资源、森林资源、能源与电力、城市生态系统、环境与人类健康等，每章均通过列举真实可靠的科研结果与缜密地分析问题为科学研究得出的每一个结论与做出的每一项预测提供充分的科学依据。此外，部分章节的“聚焦科学”模块剖析了在环境保护方面具有代表性的科学家提出的科学理念与获得的科研成果，并展示了科学研究应当如何应用于对环境问题的理解当中；“解决之道”模块展示了世界范围内对环境保护做出突出贡献的个人与团体所实施的创新的解决方案，其践行者包括促进经济发展与环境可持续性的银行、减少温室气体排放的摇滚乐队、婚礼策划者、体育组织、大学，等等。
本书由谢绍东和李亚琦负责与组织书稿的总体设计、翻译、审核和最终定稿，译者团队全体博士和硕士研究生全程参与了书稿的资料准备、翻译与审校等工作。其中，第1章至第5章由李亚琦翻译，第6章至第8章由史芳天翻译，第9章至第11章由李诗瑶翻译，第12章与第13章由吴蓉蓉翻译，第14章至第16章由李晶翻译，第17章至第20章由郝宇放翻译。此外，杨文文、邓媛元参与了书稿资料准备、图字翻译与书稿校订工作，施雨其、周杨、孙佳宁参与了书稿讨论与校订工作。在此，衷心感谢译者团队每位成员在翻译与多次审校中的辛勤工作与努力付出，感谢薄宇对译本出版工作的无私付出与大力支持，同时也感谢电子工业出版社编辑团队对译本出版工作的大力推动与支持。
译者深知由于自己背景知识、专业水平与学术视野有限，对原著的认识高度与深度不够，译文中难免存在诸多错误与不足之处。译者在此诚恳地欢迎广大读者批评指正，我们将根据读者的宝贵意见不断完善译本，为提高译本的质量而不懈努力！
谢绍东  李亚琦  
2017年4月  于燕园


前    言
变是唯一的不变，这句话广为流传。数十亿年中，地球环境和生物不断变化。数万年中，我们人类不断变化；每一代人使用的技术、价值观和对环境的理解也不断变化。人类使用的技术和增长的人口改变了地球环境，这种改变比过去和现在的任何物种造成的改变都要大。
你与你周围的世界目睹了这一不可阻挡的改变过程。过去一个世纪，地球上大多数人的健康水平与福祉显著提升，而我们对地球环境的影响却显著增大。一个世纪以前，全球人口少于20亿，而今人口达70亿。此外，我们如今的资源使用量和废物产生量均为一个世纪以前的数倍。人类活动对环境产生的影响为我们敲响了警钟：水和石油等资源正在减少；空气污染和水污染已很普遍；地球物种的灭绝率是前工业时期的10倍以上；由于人类活动改变了大气化学，地球气候正在变暖。
这些改变威胁了地球生态系统的健康和许多人的福祉，而这会直接影响我们自己。这些改变是不可持续的，但它们并非不可避免。可持续性和生态系统是贯穿本书的重要主题。可持续的行动和改变需要我们对赖以生存的生态系统有深刻认识。的确，生态系统很复杂，但其功能和可持续性的关键要素却很简洁。在一个逐渐城市化和被科技驱动的世界，地球生态系统和人类福祉之间的联系看似微弱，甚至毫无关联。但事实上，二者始终直接相关，这种关联也引起人类重视。
我并未对影响人类生活的多种环境问题带来的严峻挑战轻描淡写，因为我们需要对挑战有一种平衡观。天真的乐观主义不可能激发出人类行动与影响中的巨大改变，悲观主义亦不可。我们能做出改变，也能以一种可持续的方式改变世界，我对此很有信心。你将成为这一改变过程中的一员，我对此深信不疑。这种信心与信念是写这本书的动力，对未来的希望是灵感的来源。

Norm Christensen    
 
作 者 简 介
本书作者诺姆?克里斯腾森（Norm Christensen），杜克大学尼古拉斯环境学院生态学教授和创办院长，于加州州立大学夫勒斯诺分校获学士和硕士学位，于加州大学圣塔巴巴拉分校获博士学位。诺姆教授曾任职于许多顾问委员会，包括1988年黄石公园大火生态效应的机构间专责小组、太平洋西北部森林管理环境问题委员会、关于生态系统管理科学基础的美国生态学会委员会、美国核废物技术审查委员会；曾任职于美国自然保育基金、未来资源、环境保护基金和北卡罗来纳大自然保护协会委员会；他是美国科学促进会会员，也是美国生态学会前任主席。诺姆教授科研工作的核心主题是由自然与人为原因引起的生态系统变化，其研究内容包括草原、灌丛和森林大火的因与果，人类土地利用与撂荒对生态系统变化与物种保护的影响，以及全球变暖模式对生态系统变化的影响。
诺姆教授的大学本科教育工作，尤其是基础层面的教育工作，是他杜克大学经历的重要组成部分。他曾两次获得校级卓越本科教育奖。他在杜克大学环境科学与政策的本科生项目发展中贡献很大，也为这一项目教授了15年以上的基础课程。本书在很大程度上是诺姆教授为科研付出的珍贵成果，也是他为了将学生与环境紧密联系在一起而倾注热情的珍贵成果。
主要译者简介
谢绍东，北京大学环境科学与工程学院教授，分别获四川师范大学理学学士、哈尔滨工业大学工学硕士和清华大学工学博士学位。一直从事城市与区域大气污染成因、来源与控制及区域大气污染环境规划与战略环境影响评价研究，讲授大气污染控制工程课程。在机动车排放污染控制、大气污染排放源清单、酸沉降影响与控制、环境空气质量监测布点优化、大气污染成因来源与控制等领域取得了创新成果。针对北京大气污染控制开展了长期研究，为北京空气质量改善提供了基础数据和技术支撑，2014年获首都环境保护先进个人。先后获得国家科技进步二等奖1项和省部级科技进步一、二等奖共8项。

环境保护

译者：谢绍东，北京大学环境科学与工程学院教授，分别获四川师范大学理学学士、哈尔滨工业大学工学硕士和清华大学工学博士学位。一直从事城市与区域大气污染成因、来源与控制及区域大气污染环境规划与战略环境影响评价研究，讲授大气污染控制工程课程。在机动车排放污染控制、大气污染排放源清单、酸沉降影响与控制、环境空气质量监测布点优化、大气污染成因来源与控制等领域取得创新成果。针对北京大气污染控制开展长期研究，为北京空气质量改善提供基础数据和技术支撑，2014年获首都环境保护先进个人。获国家科技进步二等奖1项，省部级科技进步一、二等奖共8项。

（1）严谨、系统的环境保护教科书，满足本科生“环境学导论”课程的教学大纲要求。__eol__（2）启迪思维、激发行动的环保指南。无论是科学研究人员、政府决策人员、城乡规划人员、环保行业从业者、环保志愿人员、环保相关专业的学生，还是热爱生活、热爱环境的普通民众，本书都可以给你的工作和学习以启迪，激励你明智地为在提高人类福祉做贡献的同时保护我们的星球。__eol__（3）生动、真实、倍感亲切的身边案例。书中的案例、插图照片取自丰富的生活世界，从农耕、游牧文明到工业革命和信息社会，从北美、欧洲发达国家到非洲、亚洲等新兴发展中国家。__eol__（4）专业、权威、严谨、雅致的翻译。北京大学环境科学与工程学院谢绍东教授倾注巨大努力，精心翻译，带给你专业的视野、轻松愉悦的阅读体验。__eol__（5）举手可得的丰富的线上资源。扫描二维码，即可在手机上查看书中精美的彩色插图，更可以阅读更深一步的作者对各章的总结、各章的关键概念和深入思考的问题。

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