当今，环境保护已经作为世界各国的一项基本国策、并逐步升华为全人类的一个公共理念。环保工程也是现代化的科技工程，其影响极其深远、涵盖最为宽广；它是人类社会实现可持续发展战略的重大依托，是人类文明长久进步的必需保障。在这宏伟工程铺展过程中，随之形成了一门涉及面很大、综合性很强的前卫学科――“环境科学”，环境物理学、环境化学、环境生物学等是其主要分支。

 

　　人类与其生存环境构成地球表面系统的统一整体，二者相互关联而共存。人类在改造自然、优化生存条件的同时，必然受到自然、即其生存环境的反作用，以至于产生诸多环境问题；为解决这些问题，世界性环保工程则应运而生。或可谓之：环境科学显示了一种以“天人合一”思想为标志、突破传统科学观念的新自然观；以此为立足点，环保工程致力于建立人与自然之间的和谐、共荣关系，由以促使科技―生产―经济持续地发展。并且，环保工程的全面铺开以及环境科学的渐趋成熟，必然推动现代自然科学、现代高新技术跨上新高台阶，其广泛而富含开创性的科学意义是毋庸置疑的。

 

　　地球表面系统包括人类、其生存环境――地球表面的非生物环境（或曰物理环境）和生物环境――以及二者的相互关联；相互关联乃指相互依存、相互影响、相互作用等。相互作用是自然界、亦即物质世界的基本特征，相互作用导致物质的运动和变化。作用必定是相互的、双向的；就是说，有作用，则必定有反作用。这是一条力学定律所说明的内容，实际上也揭示了自然科学乃至社会科学的一个普遍原理。人类与其环境、抑或人与自然，相互间同样有作用和反作用，由此才支撑起人类文明的进步和发展；自然以及地面环境是人类生存及其文明进程延续的物质基础。随着科技―生产―经济水准的不断提升，特别是人类进入工业文明时期以来，人类利用、改造自然的能力显著增强；工业革命以至科技革命的辉煌胜利似乎把人类推上驾驭自然、操纵地面环境的主宰地位，甚至使其以凌驾于自然之上的征服者自居，且贪欲膨胀、向地球无限索取，从而造成一系列惊人的环境问题：自然资源短缺、环境污染、生态平衡受损等。显然，这些环境问题会严重阻碍科技―生产―经济水准的进一步提升；此乃环境反作用于人类的集中表现。

 

　　人类及其环境既然都是地面系统的组成部分，彼此当然不可分离，更不应对立。人们倘若采取纯粹改造自然、征服自然的态度，则便将自身置于跟自然对立的地位；倘若对自然和环境不合理地改造、不适度地索取、施予破坏性的强制作用，那末自然和环境因此产生的反作用必然危及人类的生存及其社会的发展。因为人类的不适当行为损坏了地面系统的整体统一性，损坏了人类与其生存环境之间的和谐性。

 

　　关于地面系统的整体统一性以及人与自然之间的和谐关联的观念，符合中国古代哲学的“天人合一”思想。这个具有东方古文化底蕴的观念却可看作为一种新的自然观，因为它与发轫于经典物理以至近-现代传统科学的自然观不尽相同。后者将自然界认作独立于人类意识之外的客观存在，而人类本身当然也是独立存在的；人与自然乃认识主体与客体，即认识与被认识、一味利用与被利用、纯粹改造与被改造的关系。这样的关系欠于平等、难免对立，更有失和谐。其实，量子物理已改变了这种自然观，玻尔互补哲学赋予认识的主、客体以互补与和谐的关系，认为作为观测者的人与被观测的微观物质系统可有机地结合为统一整体。所以说，以“天人合一”思想为标志的新自然观符合量子物理的互补哲学基础，突破了经典物理以至以经典物理为根基的近-现代自然科学对于自然的传统观念。

 

　　基于突破传统观念的新自然观，保护环境――理所应当作为、也已逐步成为人类的公共理念和社会行动。这新自然观是环境科学、环保工程所立足的最基本观念。

 

　　新自然观有如下几方面的含义：（1）客观性――自然界是客观存在的，人类出现之前存在，人类出现之后亦然，人类作为地面系统的成员而存在。（2）复杂性――自然界是复杂的，物质体的种类丰富多样、数不胜数：有无机物质和有机物质，有非生命体和生命体，不同种类生命体所具意识功能的级别各异，人是最高级的生命体；地面万物彼此间都有复杂的相互作用；相互作用引起万物之运动变化的规律呈复杂的非线性；（3）整体统一性――包括人类在内的地面万物，或者说，人类与其环境，构成地面系统的统一整体；在正常情况下，这整个系统因其万物之间的相互关联、因整体之内在协调和自组织能力而趋于相对稳定和动态平衡。（4）和谐性――体现于万物之间的协调以及地面系统的稳定和平衡；特别是生态环境的平衡促成了人类与其环境之间的互补、共荣、和谐关系。

 

　　然而，人们在应用科技成果时，往往强调自身的应用目的和实际收益，只是企图让环境适应科技应用，以实现预期目的和最大收益，那末自然就成了人们实现其目的、尽情索取利益的工具和奉献者，环境便承载沉重的（有时甚至是超负荷的）压力。例如，拦河建坝以供水力发电，若处理不当就会造成水域生态失衡；对河道的改造、对水流运动的强制更改，致使水流、水中生物、河岸环境、沿岸居民所形成的原先整体和谐状态遭到一定的破坏。又如，引进某些易于移植的外来物种，时而会疯狂繁衍，以致“喧宾夺主”，损害当地原先的生态平衡，使得许多原有物种萎缩甚或消失。

 

　　上举两例尚限于局部区域，至于地面系统的全部区域，则指全球性的环境问题，且简述如次：第一次工业革命以后，大量化石燃料被采用，碳排放量便激增，加上包含其他有害物质的工业废物也排放甚多，造成大气污染、水质变坏、臭氧层浓度减小，则温室效应加剧，气候变暖，高寒地区的冰盖开始融化，海平面稍有升高，致使一些物种生存困难；世界人口翻倍，城市化程度升高，人们对生产力发展和生活质量改善的要求热切，能耗量则高指数递增，致使常规的化石能源濒于枯竭；人们不仅对煤炭、石油等燃料大力开采，而且对其他自然资源（诸如森林、石料、金属和非金属矿藏、水陆空生物等）也常无节制地砍伐、采集，无数科技、工业化工程建立，则造成大面积在耕农田、天然湿地、植被、草原被毁，亦致使一些江湖受到连累，以至于大量水土流失、土地荒漠化、淡水资源缩减；诸多工程产生的物理类、化学-化工类、生物类污染未能及时、有效、全面地治理，除废气外，部分固态、液态废物往往埋在土壤中、倾倒海洋里（或倒入江湖），那当然就污染了广袤大地和浩瀚水域；各种毒性物质从水、空气、土壤起始，经由植物―动物―人的养料-食物链而渐次富集，便摧残了生物和人类的生存条件，数量可观的珍稀生物甚至死亡，重则物种灭绝，以致生物多样性消减――凡此种种，说明环境问题的严酷性绝不容轻视，全球性生态平衡颇不圆满、环境污染和资源短缺相当明显，大自然对于人类的无限度索取、甚猛烈改造所给予的反作用（或谓之“报复”）已经多方面、全方位地显现，地面系统的整体统一性足见欠缺，人与自然之间的关联亦不甚和谐。那末，人类的健康生存、幸福生活，文明建设的继续推进，就已受到极大的限制，甚至于已面临着生态性和社会性的重重威胁；这可不是危言耸听！

 

　　所以，保护环境必须加大力度。从根本上说，保护环境就是保护地面系统的整体统一性、保护人与自然相互关联的和谐性，并特别要维护、优化生态环境的持久平衡。和谐，或可看作全球性环保工程的第一关键词。

 

　　环保工程涉及整个地面环境的保护，可算是最大系统的现代化科技工程。环境问题主要归结为资源、污染、生态三个方面，三者又常常交叉在一起。针对自然资源短缺，特别是化石燃料藏量所剩无多，而使用化石燃料已导致对环境、生态的高碳污染和其他不良影响等恶劣态势，开发可再生清洁能源就成为当务之急，并辅之以发展煤炭洁净使用技术也是必要的；至于能源之外的众多自然资源，亦当适量开采、综合利用，尤其是对生物资源的开采，须以不妨碍其正常生长、繁衍和不破坏其环境的生态平衡为限度。针对全球环境已经明显污染的现状，大力开发治理大气污染（使其由“浊”变“清”）以及治理污水（使其由“黑”变“绿”）的生化综合方法和相关技术，适当处置固态废物并尽可能对其循环、综合地利用都极为需要；除化学-化工类、生物类污染外，物理类污染对人体和动植物的伤害也不可忽视，探索治理这类污染的物理方法还须结合以生化综合方法：当然，对污染的综合防治是环保工程中十分重要、又很棘手的任务。而任务更为艰巨的包括：保护森林、草原、湿地，保护土壤肥力、淡水资源，保护海洋、江湖，防治水土流失和土地荒漠化，尽量有效地抗旱防涝（比如我国的南水北调便是一策），保护物种和生物多样性，抑制温室效应加剧和气候变暖、气候异常，尽量避免过多且不适当地破坏地表结构以引发地质灾害――如此等等，就是维护大气圈、水圈、土壤圈、岩石圈、生物圈的整体稳定；一句话，保护整个地面环境的生态平衡乃是环保工程之具有战略性意义的努力目标。

 

　　节制能耗、节制各种资源消耗，促成资源的再生（自然再生或采取人工手段）和永续利用，有效地防治各类污染，保护环境的生态平衡，才能保证科技―生产―经济持续地发展，而且是所谓的绿色技术、绿色产业、低碳经济，与渐趋优化的环境协调发展；地面环境的生态平衡，是人类创造生态文明的必要条件，甚至是充分条件。人类文明史迄今经历了原始文明―农业文明―工业文明三个阶段。在不同阶段，人与自然的关系呈现不同征状：工业文明之前是一种朴素和谐的关系，所憧憬的理想境界即为“天人合一”；工业文明又被称作“黑色文明”，因为它带来了严重的环境退化，生产力的空前解放导致人们对于自然的态度似乎“自大妄为”，二者的关系趋于对立。环保工程全面开展以来，人们认识到，理应按照自然演化的规律去推进文明建设，理应按照维护地面环境之生态文明的要求去善待自然，二者的关系转向理性协调，即出乎现代环保理念的和谐，达到“天人合一”的理想境界；于是，工业文明转型为“生态文明”，它是以环保工程为必需之保障、能够长久进步的现代文明形态。

 

　　环保工程牵涉到现代科技的方方面面，所处理的对象是自然之或总体或局域的物质、生态系统以及人类与地面环境之间的种种关联，当然是非常复杂的；环境科学的综合性很强，几乎涉及自然科学的一切学科领域，与社会科学的某些学科（如经济学、管理学、法学、伦理学等）领域也密切相关，所研究的都是关于地面环境以至地面系统演化规律的复杂性课题以及关乎可持续发展战略的人类社会行为规则。地面系统是一个巨大的整体统一的复杂系统，其内人类与环境的关联是非单一的非线性相互作用，演化规律亦呈现十分复杂的非线性。而经典物理乃至近-现代传统科学的大多数理论体系都是线性的，简单性原理和因果性决定论原则是这些线性理论之研究、探讨的主要方法论准则。其实，自然界任何物质系统的运动规律均为非线性的，彼此关系也往往显得错综复杂，但对于相对而言不太复杂的运动以及因果关系作纯粹决定论式线性描述还是一种足够精确的近似。然而，对于地面系统的整体统一性和高度复杂性，可不能照搬传统科学这样的研究方式。

 

　　上世纪后期，非线性科学、耗散结构论、系统论等新颖学科兴起，这与环境科学的崛起正相依傍。环境科学可谓典型的非线性科学和｛巨型｝系统论，也包容许多耗散结构实例。譬如说，且看一看生物链的节点――某一种动物的繁衍和消亡，它的生湮与作为其食物的一种生物和以它为食物的另一种动物的生湮达到平衡，此动物的生湮数量之变化规律即可用一个特定的非线性方程予以恰当的描述：这是生物圈内普遍存在的一种生态平衡现象，纵然平衡，毕竟是非线性的。因此，环境科学既是应环境问题层出叠显的严峻形势、又是应现代科学考究复杂性系统以致拓展出非线性、整体性学科范畴的潮流而产生；进则，环境科学的蓬勃发展便加速了现代科学的这种拓展趋势。再者，环境科学和环保工程不只凭藉于非线性科学等新颖学科的兴起，而更是利用了近-现代科技各领域成果的长期积累；反过来，利用者为现代科技的高层次发展和多方面拓展提供了十分广阔的新空间。

 

　　科学技术是“双刃剑”，既可造福人类，又会带来环境问题。科技需要不断创新，然而科技创新总是与环境风险并存；诚然，环境问题解决，反过来也会推动科技跨上新高台阶。例如，纳米科技以及转基因生物工程兴旺起来，人们即警觉其潜在的环境风险和健康风险：各种尺寸甚小的纳米颗粒，其性质不确定，可能引起环境污染，并进入人体和动植物体内细胞，可能产生致毒机制；转基因生物的生长，对环境、对农田作物群落的总体生长会有不确定影响，有专家认为，因基因转入、基因重组、基因突变而可能产生新的病毒，食之会有害于健康。但新的环境问题即可成为导致科技继续创新的开创性课题。当然，环保科技本身亦具有“双刃剑”的特征：环保得当，改善环境，即利用现代科技的种种成果及其方法和手段来有效地治理退化了的环境；反之若不得当，有时甚至会使环境愈益退化、生态愈益失衡。这是因为环保是否得当，与人为因素有很大关系：乃取决于人们对环境问题和可持续发展战略的认识、尤其是政府管理部门对环保政策和法规的制定、对环保技术设施的落实、对有些规模较大的环保工程（比如世界性的减排低碳工程、我国的三峡工程和南水北调工程等）的价值取向确定。

 

　　总之，环境保护是促使现代科技不断拓展、生产全面发展、经济保持繁荣、社会持续进步、生态文明建设取得突出成就的基本国策，也是每个人应当具备的思想理念和必须遵循的行动准则。