物质结构边界层与环境
物质结构边界层与环境
国家环保局南京环境科学研究所 刘义基
摘要
本文从分析物质结构、物质运动形式的角度出发，以大量实例的考察和分析为基础，正确应用对立统一的矛盾法则，提出并伦证了物质结构边界层这一新的、严格的环境定义。事物的本质属性及其运动功能是决定事物相互关系的两项基本条件，物质结构边界层是事物间相互关系的普遍机制。本文以这种观点对构成地球环境的诸要素进行鉴别，提出了实际存在于客观物质世界之中并分别反映其本质特征和功能特性的实体，即质体与功能体，指出并区别两种不同性质的关系，即中心与环境的关系和功能关系。文中最后以这种新的环境定义，以质体、动能体的新概念对环境科学、生态学的研究对象、属性、方法论等基本问题进行了初步的探讨和论述。
前言
“环境”是环境科学最基本的概念之一，但至今尚没有一个统一而准确的定义．多年来国内外学者对环境概念曾提出过各种不同的说法，可以说是众说纷纭，莫衷一是，并且有人进而认为。“环境是一个难懂的概念，它没有明确的定义”。这种状况表明必须对环境概念加以认真的分析研究，给以科学的理解，揭露它的实质，使环境定义更加科学而严谨，这是环境科学作为一门学科是十分必要的．正确的环境定义是环境科学理论体系中一个重要的组成部分，是奠基石，并且环境作为物质世界的一部分，它直接关联到环境科学的研究对象，而代表对象的物质及其运动形式决定着环境科学的属性以及它与其他学科的区别与联系。此外，确立正确的环境定义还与建立正确的环境科学方法论、环境的分类等基本问题有密切联系，因此对环境定义的研究，它的意义已超过了要明确环境定义目的的本身。由于本人在工作中经常接触并研究环境科学文献资料的分类和检索方面的问题，从而触发了对当前环境定义的疑问和思考，并由此而引起对这一问题进行探索的浓厚兴趣。经过三年多的调研，在阅读了多方面的参考文献的基础上完成了此课题的研究报告。此报告的推出希望能引起各方面人士的注意和讨论以便取得共识。报告中有不当之处也希望给予批评指正。
当前的环境定义所引起的问题和产生的矛盾
当前广义的环境定义是：“环境是相对于中心事物而言的。与某一中心事物有关的周围事物，就是这个事物的环境”。类似的说法还有把环境定义为“除中心而外的客观存在”，和“围绕着(中心)的东西”等等。作为对这个广义环境定义的应用，环境科学提出了以人类为中心的环境定义，即把人类的周围事物，“外部世界”作为环境，生态学则提出以生物为中心的环境定义，即把生物以外的周围事物作为环境，还有以生物个体为中心的体外环境与体内环境等等。这样一来，在人类生存的同一个地球环境中就出现了各种各样的中心及环境，出于选取的中心事物不同因而环境各异，且各不同的中心及环境之间又相互包容和重叠，造成环境概念的混乱，使人无所适从。
1.对于什么事物才能作为中心事物并没有一个客观的标准和规定，因而相对于中心事物的环境，也失去了客观的依据。人们往往把自己关心的或着重研究的某一事物作为中心事物，(或称主体事物)，因而在中心事物的选择上完全是人为指定的。以人类为中心的环境必然包含生物，以生犍为中心的环境又必然包含人类，这就出现了中心事物与环境事物的相互包容，人为提出的中心事物越多，这种相互包容性就越大，以此类推，则任何事物皆可作为中心亦可作为环境，这就袜杀了中心事物与环境事物的本质区别，不仅造成环境概念的混乱，并且也从根本上否定了环境本身。环境科学是一门综合性的科学，它要运用各传统科学如物理学、化学、生物学、医学及有关社会科学的理论和方法来研究环境问题，由于它们各自的研究对象不同，自然就会有不同的“中心”及环境，如此则给环境科学的研究带来的困难是显而易见的。
2．把环境作为相对于中心的周围事物或外部世界，这种“周围”和“外部”的概念既没有反映出中心与环境的质的区别，也没有指出两者间的本质联系，仅仅强调和突出了两者在空间位置上的相对差异，众所周知，世上万物皆各有一定的质量和体积并占据一定的空间，在同一空间范围内不可能容纳体积之和超过此范因的两个事物，即任意两个事物必然存在空间位置上的相对差异，若按上述的环境定义，则任一事物皆可视为是另一事物的周围事物(环境)，也可认为是被另一事物所围绕(中心)，因此这种简单的以空间位置关系作为定义环境的依据是片面的，同时这样的环境定义对于研究事物间相互关系来说也没有实际意义。
3．环境科学、生态学的研究对象应该是环境，因为环境的定义是“除中心而外的客观存在”。环境是由要素组成的，组成环境的要素显然不包括其中心事物， 即不包括作为中心事物的人类或生物，然而实际上，却又把“人类-环境”
4．环境是客观物质世界的一部分，它本身也可作为一个整体来看待，地球环境是一个整体，其中包含着人类、生物和一切非生命物质成分，即所谓的“生态圈”．试问如果只有“除中心而外的客观存在”才能算作环境，那么人类或生物这个“中心事物”自然就不属于环境的成员了，地球环境中如果除去人类或生物还能保持其完整性吗?生态圈中如果除去人类或生物则生态圈本身也不复存在了。在这里环境的定义和环境的整体性又产生了矛盾。
环境概念的分析
已有的环境定义所产生的种种问题和矛盾决不是偶然的，我们应该作一番认真的分析。环境科学和生态学都提出他们的任务是研究人类或生物与其生存的“环境”之间的相互关系。他们既非孤立地研究人类或生物本身，也不是单纯地研究外界“环境”，而是研究人类或生物与“环境”之间相互影响、作用的规模及机理。其实在研究人类或生物与其“环境”的相互关系中还必然牵涉到人类与生物之间；生物与生物之间，“环境”中非生命物质的各种成分之间的种种关系，因此环境科学和生态学的任务必然关联到地球环境中诸种事物间的相互关系，当然它的重点是在这些普遍的关系中特别关心和注意人类或生物本身的生存和发展。据此我们不难理解环境概念是在研究事物间相互关系中产生出来的，因而环境概念的正确与否，其判断标准只能是看它是否反映出事物间相互关系的本质联系，是否能反映出人类或生物与周围事物间相互关系的规律与机理。同时环境概念正确与否还必须看它是否符合辨证唯物主义哲学的基本原理。因此研究环境定义的方法不是从字面上去进行分析，而是要从客观物质世界中各事物相互关系的普遍规律中去寻找，要以辨证唯物主义的世界观作指导去发掘。环境概念是一个使用范围相当广泛的基本概念，揭露它的实质具有普遍性的意义。我们认为在进一步详细分析环境概念之前，有必要明确如下几个基本原则问题。就客观物质世界中各事物的相互关系必须明确的基本原则问题：
1．研究事物问的相互关系，必须首先区分事物，没有区别就无法鉴别、无法比较，更谈不上相互联系和影响的种种关系。
2．研究事物间的相互关系首先必须明确事物间质的区别，事物质的规定性是事物间相互关系的本质因素和内在根据，是了解事物间相互关系机理的基础。事物本质属性的内容和表现形式由“质体”来代表。质体是有层次的。研究质体的方法要进行分别的、单独的研究剖析。
3．事物间的相互关系必须通过各事物的相对运动来实现，没有运动就不会有相互影响，事物运动的量和形式由功能来代表。存在着具有不同功能特征的宏观事物，以功能特征为区别标志的事物称为“功能体”。事物的功能也是事物的一种重要属性，是事物间相互关系的一个重要因素。地球环境中的各个宏观构件，大气、水体、土壤岩石和一切生命体都是具有不同功能特征的功能体。功能体的一个明显特点是功能体之间存在着物质能量的连续运动。不同功能体都是在相互联系、运动中存在和发展的，因此研究每一个功能体都不能进行孤立的研究，要把它放在与其他功能体的联系中去研究。
4．质体、功能体都是物质的实体，都是具有一定质量、能量、结构和形态的物质实体。质体就是物质的结构单元，单元的物质组成和结构决定事物的本质属性，根据物质结构水平的不同可分有微观质体与宏观质体。功能体通常是由众多不同的微观质体组成的聚合体，聚合体的结构决定事物的功能，功能体由于其功能大小和表现形式的不同而可分为生命功能体和非生命功能体。
5．物质的不连续性原则是以物质结构的间断性为基础，物质运动的连续性原则是以物质运动的绝对性、永恒性及各运动形式之间的相互联系、渗透、转化为基础的。物质结构的不连续性和物质运动的连续性是物质属性同时存在的两个方面。因此我们不能简单地把功能体的物质界面例如人的皮肤或动物的皮毛作为划分内外的依据。
6．人类的周围存在着性质、状态、运动形式各异的事物(不同的质体与功能体)，它们与人类之间及它们自己相互问的联系其程度和方式都是千差万别的，把人类周围的所有不同事物及不同运动形式的能量笼统的加和在一起，统称为“环境”，这种作法不利于研究人类或生物与其周围事物的关系，也不利于探明环境概念的真正含义，它只能导致环境概念的含混不清。
7．地球环境所包含的一切功能体都是地球整体长期演化的产物，而生物、人类等生命功能体较之非生命功能体其产生的年代要晚的多，他们都是地球环境的组成要素，它们之间的关系是环境要素与环境要素的关系。人类、生物等生命功能体和一切非生命功能体都处在地球环境的同一势能面上，在这顶上它们相互在空间位置的排布上并不存在严格的有序构，在运动上各功能体之间虽然存在着相互联系和影响，但并不相互依从，即在运动上各自具有相对的独立性。
境整体演化的背景下通过在各功能体之间的联系和影响的状况中产生和发展的。因此人类在地球环境中地位不论从地球环境的结构和功能上来分析，都不能把人类作为地球环境的中心事物来对待，因此人类这个生命功能体与其周围其他一切的生命功能体和非生命功能体之间的关系决不是中心与环境的关系，而是在地球环境总体功能控制下的环境要素之间的相互影响关系。
从哲学原理上来分析：
(l)环境是一个相对性概念，它是相对于中心事物而言的。所谓相对性就是矛盾的特殊性，环境与其中心组成了一个具有某种特殊矛盾的对立统一整体，环境与中心是组成矛盾整体的两个侧面，它们是不可分割的联系在一起的。因此中心是该矛盾整体的中心，而不是人为任意选择的，环境是该矛盾整体本身的一部分，而不是该整体以外的其它部分。中心与环境构成的矛盾是事物的内部矛盾，它决定着该事物的本质属性，并且是事物外部联系的内部根据。
(2)相对性是有条件的，不是无条件的或任意的。这个条件就是：
a．必须在属性相反的两个事物之间才存在着相对性，两个相反的事物既对立又统一，组成一个对立统一整体。
b．物质和运动是不可分的，世界是物质的，而运动是物质的存在方式，在对立统一整体中的两个侧面，即中心与环境不但存在着属性相反，而且存在着相对的运动。因此环境相对于中心事物而言不是一种静态的“周围”，而是一种动态的运动，是一种依从于中心事物的运动。
c．运动着的物质和空间、时间是不可分的，空间、时间是运动着的物质存在的基本形式。矛盾着的两方面必然各自占有一定的空间，在相对运动中必然会在空间位置上反映出来，事物(即矛盾)总是作为过程而存在，过程即时间。没有离开物质及物质运动的绝对时空观。因此环境相对于中心事物而言是指物质属性、物质运动以及空间、时间三位一体的相对性，因而不能把任意的两个事物拿来作比较并认为它们之间存在着相对性，也不能认为只要处于有相对空间位置差异的两事物之间就一定是中心与环境的关系。总之中心事物不能人为的任意选择，环境也不能简单的作为中心事物的外部陪衬。
综观上述对环境概念和环境相对性的分析不难看出，中心与环境所组成的矛盾着的对立统一体不是别的什么，正是事物的结构单元，即所有“质体”共同的结构形式，因此环境与中心是一种质体物质的结构概念，中心是质体的结构中心，环境是围绕中心运动着的物质壳层的。
质体与其环境
考察处于不同层次的物质结构单元即微观的与宏观的各种质体，发现其结构具有共同的特征就是某一壳层物质对其结构中心的环绕，例如原子体系都是以原子核为中心，以电子云为壳层，分子(分子离子)体系都是以原子基团(原子实)为中心以内层电子和外层价电子云为壳层，生命体系的细胞都是以细胞核为中心，以细胞质、细胞膜为壳层，地球是以地核为中心，以地幔、地壳(固体地壳与流体地壳)为其壳层。太阳系以太阳为中心，银河系以银河为中心等等。原子、分子(分子离子)、细胞、地球、太 阳系等就是不同层次的质体，它们都具有围绕其中心核运动的壳层，壳层与中心核组成了一个对立统一整体，核与壳层具有相反的性质而互相排斥，但又在一种牵引力作用下相互依存而处于同一个整体之中，不同的核、壳层的组合，表达着不同质体的具体结构，决定着不同质体的本质属性。从壳层物质的空间排布，他们与中心核的关系以及该质体受外力影响的分析中，不难发现，所谓环境并不是质体以外的其它事物，而悬质体本身的一部分，是质体壳层的外缘部分，即壳层的边界层。该边界层是围绕其中心核而运动的，是中心核的外部，但作为整体的质体而言， 边界层是质体事物的内部。边界层是该质体与外界其它质体的接触面，是与外界其它质体进行物质能量交换的通道或过渡带，是质体内外力综合作用的结合部或交织区，边界层为一物质薄层(相对于质体的范围而言)，构成边界层的物质成分及运动状况的改变，受该质体的内力与外力共同作用所制约。这一边界层就是以质体的核为中心的环境。
1．微观质体的环境棗微观环境之一，元素原子的环境
化学元素是包括所有生命物质在内的整个物质世界的基本物质，原子是元素的最小特性单元。综合已知的103种元素原子的结构状况，其共同特征是，具有不同数目的，带有负电荷的电子包围着带有正电荷的单个核。就中性原子而言，其核外电子个数等于核内质子数(即原子序数)。电子对核的包围实际上是电子夜核外空间绕核作有规律的高速运动，电子在原子内部是分层排布的，每层有一定容量，外层容量较内层为大。不同个数的、多层次的电子排布组成了围绕核运动的电子壳层，壳层的结构可由电子的主量子数，轨道量子数，磁量子数和自旋量子数来描述，电子壳层与原子核组成了完整的原子整体。维持原子整体结构稳定性的条件是其内部的作用力，主要是核与电子相互吸引力及绕核旋转的电子的离心力的相互平衡，引力大小由核电荷数及电子与核的距离所决定，离心力大小由电子本身所具有的能级所确定，电子壳层中各电子之间的斥力也是维持原子结构稳定性的因素之一，由于各元素原子内部作用力大小及状况的不同，以及外力的始终存在，所以原子结构的稳定性只是相对的、有条件的、暂时的，事实上在自然界里，游离的原子并不多见，大多数是以分子、离子化合物的形式而存在，元素原子的性质(物理性质与化学性质)由原子的电子壳层结构所决定，同时它又是原子序数的周期性函数。考察所有原子电子壳层的状态表明，电子壳层实际上是呈一种电子云的状态，由于测不准原理，电子云并没有轮廓明显的边界，我们所讨论的原子边界不是以电子的电荷数或质量数为标准，而是以电子的能级为标准。电子壳层的最外层电子与内层电子具有明显不同的特性：
a．最外层电子具有最高能级，因而它对于决定原子性质的贡献最大，而仅在较小程度上取决于内层的电子结构，事实上所有同族元素都具有相同的最外层电子结构。
b. 最外层电子在具有最高能级的同时，相应的具有距核最远的平均距离，由于内层电子的屏蔽作用，外层电子受核的吸引力最小，因而是处于一种不稳定助状态，它们与核的联系最不牢固，它们可以脱离原子而与其它原子相结合，进入后者的最外层，这种情况对于金属性元素表现得最明显，电子脱离原子要消耗外界能量，即所谓的“电离能”，作为外力的电离能剥离最外层一个电子所消耗的外力的大小(第一电离势)，在同一周期中，从碱金属向稀有气体过渡时，随着原了内力的逐渐增大而增大，对同一原子而言，外力从最外层电子到内层电子，每剥离一个电子所消耗的能量呈显著增大的趋势，这表明在原子的内力的作用下外力影响电子壳层的深度与外力大小成正比。
c. 在同一周期内，由于各元素原子电子层具有相同的主能级，因而随着原子序数的增大，原子的体积(半径)呈减小趋势，因而核对最外层电子的引力随着原子序数的增大而增强，此时的最外层电子不仅不会丧失电子，反而可以结合外来电子，当原子结合外来电子时将放出能量(相当于负外力)即所谓的“电子亲合能”，这种情况对非金属元素是很明显的。
d．最外层电子结构的稳定性不仅要考虑核的质子数，电子层与核的平均距离，而且还要考虑最外层电子占有轨道的状况，一般说来，在最外层的亚能级处于全充满或半充满的电子构型，具有较高的能量稳定性。
e. 在外力作用下，各原子的运动或原子间的相互碰撞，将引起各原子电子云的相互穿透、重叠而成键，形成与原来原子属性完全不同的分子、离子化合物，原子间的相互作用以它们各自最外层的电子作为接触面，在相互作用的过程中伴有物质(电子)交换与能量的流动，原子的最外层电子通常称为价电子。综观上述五方面特点，不难发现原子的最外层电子是原子的外部边界，是与外界其它原子、分子的接触面，外层电子的稳定性是受内外力综合作用的影响所制约，原子间的相互作用，成键或断键都是以原子最外层的价电子的存在为依据，是一切化学反应的根本机制，这些特性都不是内层电子所具有的。因此原子的环境不是别的，正是它电子壳层本身的一部分，是壳层的最外缘部分即其边界层。这一边界层是具有高能级的电子所组成，并具有一定的结构。边界层是一个极薄的物质层，该薄层的厚度由原子所受内外力综合作用所产生的交织区的厚度来决定，原子的环境即是原子整体的边界层，它是以原子核为中心的。
不稳定同位素即放射性元素与具有相同核电荷的同种元素，虽然都具有相同的化学性质，但由于其核内质子和中子结合的不稳定而产生放射性现象，即自元素内发射出a 、b 、g 射线，前两种射线是由荷电粒子所组成，后者是一种电磁辐射，这些射线具有很高的能量，能够穿透物质，使空气电离，使照像底片曝光，放射性物质对人类、生物都有很大影响。放射性是放射性同位素的一种自发过程，它不受化合作用、物理状态或温度的影响。对于放射性元素来说它的环境就不是它的电子壳层，而是它发射出来的射线物质，这种射线所能达到的范围就是它的环境的范围，这种射线仍足以其核为中心的。
2．微观质体的环境棗微观环境之二，分子(分子离子)化合物的环境
分子是物质中能独立存在而保持其组成和一切化学特性的最小粒子。分子可由一个原子组成，称单原子分子，如He、Ar、Xe，大多数的分子是由一种元素的几个原子或几种不同元素的多个原子化合而成。分子中的原子根据化合价并且彼此按一定顺序化合，因而在同一种分子中，组成分子的原子种类，相对位置和间距均是等同的。一般的讲，分子是一种多原子体系，组成分子的各原子按一定排列结合在一起是有一些解释的，根据分子轨道理论，分子中的电子状态同样可以用分子的轨道(分子的电子云)总和来描述，而每一个分子轨道对应于一组固定的分子量子数，分子轨道理论是原子轨道理论对分子的自然推广。分子中的电子由原子轨道转为形成环绕整个分子周围的新的分子轨道，在成键轨道中的电子使得原子间的电子密度积聚起来，形成化学键，原子间的化学键克服了原子核间的互相排斥、产生了原子间的净有效引力，形成了稳定的分子。化学键是由参与组成分子的各原子的最外层电子(价电子)相互交盖而成，各原子的内层电子对化学键的形成不起明显作用，因此所有的分子(分子离子)其结构的共同特征都是以交盖的价电子云所形成的比学键处于分子整体的最外层，中间层是分子的内层电子，最里层是各个原子核，形成了这样一个三部结构(三部结构在其他质体中也可见到)，最外层是相互交盖着的价电子云，它与内层电子构成了分子的电子壳层，因此所谓分子(分子离子)的环境，其实就是以原子基团为中心的，处于分子整体最外层的化学键。分子的化学键是该分子与其他分子、原子的接触面，该面是分子受内外力综合作用的交织区，在由原子化合成分子即形成化学键时，分子总要向外释放能量，而分子的分解即断键时则需消耗外界能量，与能量流动的同时伴随着分子与其他分子、原子的物质交换（电子传递），这就是化学键作为分子的边界层而必然成为分子的环境的根据。
以原子基团为中心，以化学键的各特征值(极性、级数、键长、键角、孤电子对的有无等)作为分子壳层最外缘的结构特征，两者相结合就决定了分子的元素组成和空间结构，因而也就决定了分子的性质以及它与其它分子、原子发生化学相互作用的能力(反应能力)。
分子的内部作用力主要是由组成分子的原子间相互结合的键合力与原子核间的斥力所组成的矛盾统一体，另外处于分子边界层的各价电子对相互间的静电排斥因素对分子的几何形状也有一定影响。
为了更清楚、更简便地表达分子结构，我们可以用一个处于分子结构中心位置的原子实或原子基团为分子的中心，以交盖的价电子云(化学键)的不同特征值作为环境来表达任一分子的空间结构，而不需把每个原子实都标示出来。这样做的根据是因为组成分子的各个原子，它们的化合价各不相同，电负性各不相同，而多价原子往往处在分子的结构中心，而交盖的价电子云总是偏向电负性大的原子而引起化学键产生极性，化学键可以看成一个矢量，它不仅有方向性还有强度性(级数)，因此用中心原子配以化学键的极性、级数、键长、键角、有无孤电子对等特征值就反映了分子几何结构的重要信息。这种方法对简单的小分子尤为明显，如下表所示。
双原子分子
HCl 直线型 0.1275 Cl HBr 直线型 0.1415 Br Hl 直线型 0.1600 L 异种元素的多原子分子 H2O 等腰三角型 O-H0.095718 <HOH 104o31/ O OF2 等腰三角型 O-F0.142± 0.002 <FOF 103.2o O SF2 等腰三角型 S-F0.160± 0.005 <FSF 95o ± 5o S H2S 等腰三角型 H-S0.1336 <HSH 92o13/ S ASCl3 三角锥体 As-Cl0.2161± 0.0004 <ClA3Cl 98.4o± 0.5 As ASF3 三角锥体 As-F0.1712± 0.0005 <FA3F 102± 2o As ASH3 三角锥体 As-H0.15192± .0002 <HasH 91.83± 0.33o As NH3 三角锥体 N-H0.1017 <HNH 107.78o H PF3 三角锥体 P-F0.1535 <FPF100o P从表中看出，同种元素的双原子分子如H2、N2，它们是非极性的共价键，交盖的电子云在空间相对于两个原子核是对称分布的，所以这种分子可以以其中任一个原子实为中心，但两者化学键的级数是不同的，H2是单键，N2是叁键。异种元素的双原子分子是由离子键构成的极性分子，此类分子是以电负性大的原子实为中心。多原子体系的分了总是以具有多价原子的原子实为中心，对于H2O与OF2分子来说，虽然它们都以O原子实为中心，但O桯与O桭的核间距离及键角均不相同，在表中例举的其他例子也可看出这一情况。因此在确定了中心原子实和核间距离、键角等特征值后，在不标明组成分子的其它原子的情况下，也可知道与中心原子实相联系着的其它原子的类别。另外再如，同是有机物的乙醇和甲醚，它们具有相同的分子式，C2H6O，但结构式不同：
H H H H
H C C C H H C C O H
H H H H
(甲醚) (乙醚)
两者虽有相同的分子壳层的边界层(化学键状况)，但它们的中心核(原子基团)是不同的，前者以C桹桟为中心，后者以C桟桹为中心。对于光学异构体氟氯甲烷CHFClBr的两种不能重叠的镜象如图2-1所示。
两者具有相同的中心原子(碳原子)，但其分子壳层的边界层(化学键)却不相同，由于Cl与Br的相对电负性不同(3.0与2.8)，当处于与C元素不同的相对位置时，引起交盖的价电子云偏移程度的不同，又由于F、Cl、Br原子实间斥力的改变，而引起F、Cl、Br相对于碳原子的不对称构型。这说明两者虽有相同的分子中心，但因其分子环境的改变而使两者具有不同的物理性质。最后需要提及的是呈平面六角形的苯分子，它是以6个碳原子的原子基团为中心核，以互成60o角的6个单键为环境，碳椙饧?.19Ao。
以上例子都说明了任何分子的结构都可以用处于分子结构中心的中心原子实或原子基团作为分子的中心事物，再配以不同的分子环境(化学键的特征值)，就能反映出分子的空间结构，表达了不同分子的性质。对于更加复杂的大分子，用上述方法表示其结构还存在一些困难，还有待完善，但这种方法的基本原则还是正确的。例如有机物都是以碳原子基团为中心山骨架，这是和无机物相区别的重要标志，络合物都是以过渡金属元素为中心原子以配位共价键为分子的环境。
3．微观质体的环境棗微观环境之三，细胞的环境
生命是物质(原生质)以新陈代谢为基本特征的一种特殊运动。细胞是原生质存在的具体形式，是一切生物体的结构单元与功能单元，生物界中各种生物虽在外形上和生活方式上是千差万别的，但是以细胞作为基本结构与功能单元这一点上却是非常一致的。虽然细胞的大小、形状、结构的复杂程度随物种的不同而不相同，但其基本结构也存在着共性，即所有细胞都是以细胞核为中心，核外包裹着细胞质与细胞膜这样一种“三部结构”。以核酸为主要成分的细胞核是细胞的调控中心，含有一整套该种生物的全部遗传信息，控制细胞本身的代谢、生长、分化和繁殖等主要生命活动过程，以结构蛋白和酶蛋白为主要成分的细胞质由核糖体等细胞器所构成，是合成蛋白质的场所，细胞质的外部边界是细胞膜，厚约75?00Ao，主要由双层磷脂和蛋白质所组成，细胞膜起着保护、吸收、分泌、物质交换、刺激传递、能量转换、酶反应及细胞间的粘着和联结等作用。细胞核、细胞质与细胞膜的三部结构之间既有区别又有联系，共同组成了一个有机整体，只有作为一个整体的细胞才能在生命活动中发挥作用。细胞核内染色体的数目及染色体上DNA分子的基因型是决定生物物种及性状的信息源，遗传信息的表达者蛋白质是决定生物性状的直接因素，是形成细胞的分子基础。由基因(DNA)通过信使RNA到核糖体的蛋白质生物合成，染色体的复制，遗传信息的中心法则及反向转录，以及细胞通过细胞膜与外界物质、能量的交换构成了细胞生长、发育的主要环节和过程。前三个环节说明作为生命运动的物质基础主要是由核酸和蛋白质两种成分的对立统一，从结构上讲则是细胞内部细胞核与细胞质的对立统一，这是生命运动的内部矛盾，是生物物种及性状可能表现的内部依据，第四个环节即细胞通过细胞膜与外界的物质、能量交换是细胞生长、发育的外部条件(外部矛盾)，内外因的结合才是细胞现实的生长发育，是生物物种及性状的现实表现。值得注意的是一切外部条件(外界因素)只有通过细胞膜这个中介才能施影响于细胞的内部运动，作为细胞对外屏障的细胞膜是使细胞与外界相区别而保持其内部稳定的一种隔膜，又是细膜与外界频繁交换物质能量的接触面或通道，可以说细胞膜是细胞整体的起着承外启内的功能区，是细胞内外矛盾的交织区、偶合区。我们还可以进一步对细胞膜的性质和特点进行分析：
a．细胞膜的结构与化学成分既受细胞核基因的调控，又受外部世界的影响，例如细胞膜上诱导酶的产生就与膜外诱导物的存在有关。
b．生物具有适应性，生物个体的形体结构与生理功能一般都与其外部世界相适应，这种适应必然也反映到细胞的形态结构上来，如旱生植物叶表皮细胞的细胞壁厚、角质层发达，而水生植物的沉水叶表皮细胞外壁不角质化，没有角质层或角质层很薄。
c．细胞通过膜摄取和利用外界物质和能量的形式与分子、原子的环境(边界层)一样，主要也是一种电子交换。细胞膜的主动运输就是通过膜上透性酶与底物分子化学键的建立与断裂的形式来表达，细胞呼吸的氧化磷酸化和绿色植物细胞光合作用的光合磷酸化都是通过细胞膜和线粒体内膜及叶绿体光合膜上有关酶系进行一系列电子传递和光电子传导来实现的。
d．细胞膜是选择性渗透膜，由于细胞内部物质浓度一般总是大于细胞外部而引起水的渗透作用，由此产生的渗透压被膜的结构和调节机制所控制而不会超过其阈值。这类似于水库坝的作用，在保持坝两侧一定压力差的前提下推动整个水库的运行功能。
e．细胞膜不仅保持细胞内外的物质浓度差别(离子浓废差)，同时还存在着电位差，这两者是紧密相联系的，因为电位取决于离子在膜两侧的不同分布。生物的神经冲动及传导，就是神经元细胞膜内外的电位差(电位梯度)与Na＋、 K＋离子的浓度差(化学梯度)这两种互相拮抗力量的平衡与平衡破坏的交替过程，产生动作电流沿神经纤维传播的现象。根据以上分析不难看出，所谓细胞的环境并不是细胞以外的其它事物，而正是细胞本身的一部分，是细胞最外缘的边界层一细胞膜，它是一个以细胞核为中心的，具有一定成分、结构、厚度及物理化学性质的物质薄层。
4．宏观质体的环境棗地球环境
地球作为一个自然天体是组成宇宙众多星系的一员，是以太阳为中心的太阳系的一个结构单元。在太阳系中由于地球的质量及位置的适中并具有特定的内部状况，因而与其它行星比较有一定的特殊性．地球是一个半径约6400千米的球体，其结构的主要特征是以地核为中心的同心圆式的圈后结构，地核(育径约3471千米)以外顺次覆以地幔层(厚约2870千米)、固体地壳层(平均30千米）及地壳表面的水圈、大气圈、及生命层，各图层具有不同的物理状态及化学成分。铁、镍等重金属组成了固体地核，而较轻元素则向上运移，形成硅酸盐化合物的地幔层(软流圈)和以氧、硅为主要成分的刚性地壳，应该说，占地球质量99.9％以上的核、幔、壳“三部结构”是地球结构的主体框架，是地球内部矛盾冲突的主要构件。各圈层物质的温度、压力、密度随向地心的深度的增加而增加，地核温度达到2500?000℃，有的估计最高达4000℃，压力达到300万大气压，由于地球内部的高温高压状态使元素的原子核相互紧密接触，核外电子层完全破坏、引起化学作用过程的改变，除地壳及其表面层属于正常化学作用过程带外，在地壳以下则转变成退化化学作用带和无化学作用带，因此对于地壳以下的各圈层之间的运动学影响，其物理性质差异的影响已远远超过单纯化学成分的区别。地球在形成的过程中，由于其星云物质的凝聚能，短寿期及长寿期核素的放射能，使地球内部温度增高，内部物质产生局种熔融、分异与排气等过程，一方面形成核、幔、壳，另一方面逐渐产生大气圈、水圈以及形成生命层所必须的一切化学元素，因此组成大气、水体、生物体的物质是属于整体地球物质的一个组成部分，更确切的讲，它们是地球壳层物质的一个组成部分，与刚性地壳相比，不同的只是它们是一种流体和胶体壳层而已，因而不能把刚性地壳作为划分地球内外的分界线，或作为地球外缘的边界层。地球是具有一定内能的，它的内部结构和它内部的热状态、热历史密切相关，在整个46亿年的演化历史中虽然其内部能源在衰减但仍保持着明显的活力，由重力作用引起的地核上覆物的重量所产生的静压力使地球内部物质的密度随深度的增加而增大，由此而产生的地球内部呈层状的圈层结构是处于一种较稳定的平衡状态，然而这种稳定平衡是相对的，地核通过地幔介质联系着的地壳又存在着不停息的内部垂直与水平的运动，以地幔对流和板块构造学说为代表的理论阐述及大陆飘移、火山、地震等现象的事实为依据，证明固体地壳以下的各圈层之间是处于既平衡又不平衡的矛盾冲突之中。在太阳系中的类地行星如月球、水星，由于其内部能量散失快，过早的固化，内部排出的气体难于被捕获，不能形成浓密的大气层，已逐渐演化成内部僵化的星体。关于地球内部构造力的动力学机制目前虽然还不很消楚，但地球内部存在的基本矛盾却是很明显的，它们表现为指向地心的引力与反问的巨大的温度梯度力的矛盾和地心引力与自转地球离心力的矛盾，这两对矛盾应该是构成地球内力的根本源泉。正是由于地球这种内部结构、热状态所产生的内力造就了在历史长河中变动着的、起伏不平的固体地壳并产生了地壳表面的大陆、海洋和大气层，维系着化学元素的地质大循环，这些地表的物质及其运动是产生并不断演化着的生命层的根本因素和内部依据。
刚性地壳以上的表面层不仅受地球内力的作用，同时也受地球以外的外力的影响这一表面层是地球内外力综合作用的交织区、重叠区，其表现形式为：
a．地球与月球、太阳等星体相互引力场的交织。
b．产生于地球金属核内的磁力，它所形成的地球磁场(磁层)与太阳风、宇宙高能粒子流的交织。
c.通过大气层而进入地表的太阳短波辐射与地球向外的反射及长波辐射的交织.
d.太阳辐射在地面产生的热能与地热能的交织
e.作用于刚性地壳的内部构造力与外力(以太阳能为代表)通过大气、水体所形成的对地壳的风化、侵蚀作用的破坏力的交织。
f．太阳辐射的光能、热能等宏观力与分子、原子内电磁力及分子间引力等微观力的交织。
g．自然力与人力的交织。
一般说来，作用于地球表面层的各种内外力中，内力方面以构造力及外力方面的太阳能是最基本的两种力。在上述各种内外力的作用一下，地球表面层进行着形式多样、错综复杂的物理、化学及生物运动，作为一个物质层次它是地球整体与宇宙空间进行物质能量交换的通道或称过渡带。固体地壳物质不断更新，它的增生与重熔再造，是地壳与地幔物质混合交换的结果，这种相互关系为现代板块运动模式所佐证，同时地壳通过地质构造活动，如造山运动、地震、火山喷发、地热等形式不断地把地壳内的物质、能量带到地壳以上的表面层，宇宙空间的陨石、宇宙尘不断为地球所俘获而进入地球表面，而地球上的物质与能量也不断散发到太空中去。地球表面层的组成要素无非就是由原子、分子、细胞等质体构成的性质不同、状态各异的聚集体，不同的聚集体共存于地球表面层中，它的特点是物质的气、液、固、胶体四相共存，有机物与无机物，生命体与非生命体共存，并且它是人类生活的重要空间。根据以上分析不难看出，所谓地球的环境是什么呢?它就是地球外缘部分的，为地球内外力交织并担负地球与宇宙空间物质能量交换通道功能的表面层，这一表面层是以地核为中心的，它是地球整体的一部分，是地球最外缘的边界层。这一边界层与地球表面的生态圈是完全吻合的。不把地球作为一个整体来看待，不从构成地球整体的各圈层结构及相互关联来分析，是难以得到地球环境的正确概念的，地球环境的组成结构及所受的地球内外力的分析，是认识地球环境内各组成要素相互关系的基础。地球边界层的垂直厚度，它的上限和下限，即地球环境的垂直空间范围也是一个很重要的问题，长期以来对这个问题也存在着不同意见。当前流行的一个观点即把地球表面生物存在的空间范围作为一个依据，还有一种是以人类为中心的，环绕着人群的周围空间中可以直接影响人类生活、生产活动，同时也不断受到人类的改造和冲击的空间范围作为划分地球环境垂直厚度的依据，从这两方面的依据把地球环境的上限定为对流层底部，高度约为10一12千米，下限定在大洋底部，一般为水面以下10千米和陆地地表以下几米深处。还有另外一种观点就是从自然地理研究的角度出发，提出“自然地理面”的概念，并把这个“面”的范围规定为地面(水面)以上100米的高度，地面以下30米和海面以下100米深度这样一个上下约200米厚度的狭窄范围，定出这样范围的依据是以作用于自然地理面的外力即太阳辐射能的热效应对陆地地面影响的深度最多为25?0米，在海洋中的深度可达100米，其上限是地球内部构造力向上影响的终极线，此线也是紧贴地面(水面)大气底部摩擦区的上部边界。以上这两种不同的范围划分及划分的依据，都有其一定的优越性和合理的成分，但本人对这两种范围的划定不敢完全苟同。地球环境(或称地球表面层、边界层、生态圈)它的垂直厚度范围，应从地球这个整体来分析，应从地球各圈层的结构与功能来观察，特别是要从地球边界层是地球内外力的交织区，是地球与宇宙空间进行物质能量交换的通道的这一观点来考察它的垂直范围。地球环境所包含的物质成分不仅仅是生命体，还有更大量的非生命体，不论是人类或生物都不可能是地球环境的中心事物，因此把生物存在的空间范围或环绕人类的并受人类影响所及的空间范围定为地球环境的范围，其依据是不全面的。例如把对流层底部的高度作为地球环境上限的规定，仅是考虑到对流层中物质的垂直交换比较活跃。人类生产活动施放的污染物不易于到达对流层顶部以上的地区，但事实上位于对流层顶部以上地区的平流层中臭氧层的削弱(臭氧层空洞)，就是人类排放的氟利昂等化合物浓度的增加导致臭氧层的削弱和破坏，这说明对流层底部并不是人类排放污染物向上垂直输送过程中不可跨越的障碍。地球环境的上限假定即为人类活动影响所及的范围作依据，那么地球环境的上限实际上已超过对流层底的高度了。这里我们就暂不提及人造卫星、宇宙飞船已经到达月球和更远的宇宙空间这样一个影响和冲击的空间范围了。以地球受内外力综合作用的交织区的范围来考察地球环境的垂直厚度的观点是对的，但应注意的是，我们不是以内外力本身所达到的范围，而是内外力交织所作用的地球边界层，这一物质层是内外力作用的对象和场地，这一边界物质层本身的厚度才是地球环境的垂直厚度。地球的内力不仅仅是地质构造力，还有它的引力场、磁场等，而地球引力场、磁场由下往上穿越整个大气层，并能达到很高的高度，约为1万千米以上，显然把1万千米的高度作为地球环境的上限是不合理的，但内力作用的对象是包括了整个大气圈，因此大气圈的上限理应成为地球环境的上限，但大气层本身也没有明显的上限，稀薄的大气可以到达1千多千米的高度，但是大气圈质量的99％是集中在30千米及其以下的地区，因此海拔30千米这一几何高度理应成为地球环境的上限。地球环境的下部界线仅以外力穿越大气层后影响地表的深度作依据是不全面的，实际上应为内外力的合力所作用的下部边界，同时还须注意被作用的底部边界物质本身的性状并且还要从历史的角度来看问题，不能仅从眼前看问题。例如月球、太阳对地球的引潮力，它和地球重力的偶合可以使陆地和海洋发生潮汐现象，其涨落的幅度在陆地有几厘米在海洋有十几米的落差，但不能就以此一点来规定地球环境的下限，如果考虑太阳辐射在地面产生的热效应所影响的地表深度，则我们看到太阳辐射热能产生的温度周斯性变化值在地表面最大，随着深度的增加，变幅将呈指数性规律减小，这是由于地表面(陆地与海洋)不透明，且是热的不良导体所致，因此来自太阳的热能只能穿透到地下很浅的深度，温度的周日变化可影响到地下1.5米深处，周年变化能影响到陆地地表以下25?0米的深处，但若以地质时代计，冰期与间冰期这样漫长的年代内就能影响到陆地地表以下3千米处，这三组不同的深度数字，我们取那一组为好呢?显然从长期的历史角度看问题，地表以下3千米这一数字较为合理。但是最能代表地球环境下限的标志是沉积岩层的存在，在地球内部地质构造力作用所造成的起伏不平的地壳骨架上，被长期的因外力作用推动的风化剥蚀的物质被流水携带到河、湖及海洋底部堆积，产生陆相沉积和海相沉积，地壳在漫长的历史时期中，总是处在不断地演化，变动之中，海底变陆地，或陆地变成海底，也就是沧海桑田的变化，沉积岩层中含有各种生物化石、矿产资源，尤其是煤和石油资源，它与人类的生存密切有关，更为重要的是沉积岩层的产生是地球表面层受内外力长期作用效应的一个最重要、最有说服力的标志。沉积岩层的顶部位置在海面以下约10千米，在陆地地表以下约3千米，因此以沉积岩层顶部的埋藏深度作为地球环境下限位置是合理的。
如此则地球环境的垂直厚度就在33-40千米范围之内，这样的厚度比前述的两种范围划分就大了一些尤其比自然地理面所规定的范围要大的多，但是这个厚度就其与地球半径相比，其比值是很小的，这种比例把它形象化为鸡蛋壳的厚度与鸡蛋的平均半径之比大概是差不多的。当然33?0千米的范围就其绝对数值来说仍然是一个比较大的范围，它从固体地壳的上表层起向上至大气层的30千米高度处，在这样一个较宽广的范围内其组成成分多种多样，相互关系错综复杂，把它们纳入一个统一的体系进行研究是有困难的，在这个体系中它牵涉到地球物理学、地球化学、生物学、生态学等等学科的研究领域，困难的确很大，但是对于地球环境垂直厚度的划分我们只能按照客观事物的本来面貌实事求是的划定，不能只从学科研究的方便出发而避繁就简、避难就易。
四、功能体与质体的关系
1．功能体的定义
功能体是由众多的微观质体组成的一种聚合体，它以某一种微观质体为主要成分兼有其它的不同质的微观质体，具有一定的型态结构和可以确定的边界，体内具有一定的能量并具有多种的物质运动形式，在地球环境总体功能控制下与其周围其它功能体保持不断的物质能量交换的情况下，展现出其功能活力，维系其功能运转的物体，称为功能体。
2．功能体按其所含的主要微观质体成分和主要的物质运动形式可分为生命功能体(如人类、动物、植物、微生物)和非生命功能体(如大气、水体、土壤岩石等)，它们具有不同的功能作用和表现形式，例如植物是生产者，动物是消费者，微生物是分解者，人类是具有智慧的最高级生物，具有最大的功能，人类既是最大的物质生产者，同时又是最大的消费者。大气、水体、土壤岩石等非生命功能体都具有多种形式的功能表现。
3．功能体的组成、结构方面的特点
a．功能体都由众多的微观质体组成的聚合体，某一特定的功能体的组成都是以某一种微观质体为主要成分，但又包含着其它成分的微观质体。例如人体是由含有特定基因的众多细胞质体为主，同时含有水、无机盐和多种微量元素等质体成分，大气功能体以N2、O2为主，水体功能以H2O质体为主，土壤岩石功能体中以O2、Si为主，但它们都同时含有其它质体的成分。对于生命功能体其细胞质体的组成是严格有序的，非生命的功能体除固体(晶体)的组成成份是有序结构外，象大气、水体等其组成成分是无序的。
b．功能体中的众多微观质体的聚集形态都是三相或四相并呈，但以某一相为主。例如生命功能体都是以胶体态为主兼有气、固、液相，大气功能体中的质体以气态为主兼含液、固、胶体态，水体功能体中以液态为主兼有气、固、胶体态，土壤岩石功能体中以固态为主兼有气、液、胶体态。因此任何一个功能体都是一个异质多相体。
c．组成功能体的众多质体除了每一个质体的内部运动外，同时还存在质体本身的运动，这种运动主要分为二种运动形式，即众多质体的有序运动和无序运动的并存，前者属于机械运动，后者属于物理化学运动，例如人体中血液细胞随血液在人体内的有规律的定向循环运动，人体消化系统对食物的消化过程就包含着机械消化如咀嚼、吞咽最后至排泄的定向有序运动和化学消化即通过消化酶对食物的分解和吸收的无序运动。大气、水体功能体内的众多的微观质体都同时存在着大规模的有序运动如风、海流等和众多分子质体的混乱的无序运动，土壤岩石功能体中也含有一定的有序及无序的运动。一切生命功能体都是以生命运动形式为主，当然在这种高级的生命运动形式中也包含着低级的运动形式，如机械运动，生物物理和生物化学运动，一切非生命功能体中都是一种机械运动和物理、化学运动的综合体。从功能体运动形式的分析可知，功能体的形态结构远较质体那种单一的壳层围绕核的形态结构为复杂，可以说是千姿百态，尤其是对不同种的生命功能体来说是如此。
d．在一定条件下，一切功能体之间都存在着不间断的物质能量的输入和输出，存在着其内部和运行机制，功能体之间的物质能量交换是维持功能体存在的必要条件，如生物对食物的摄取与排泄，呼吸作用等，水体的蒸发及水分子的凝结等都是物流能流交换的表现形式。切断这种交换而达到某一限度时。将引起功能体结构的解体和功能的丧失。对质体来说，特别是对于原子、分子质体来说，在一定条件下质体也存在着与外界的物质能量交换(电子传递)，交换的结果将引起质体环境的改变和质体属性的变化，但质体的存在不以与外界物质能量交换的有无为前提，失去这种交换，质体仍维持其原来的结构和属性。当不存在这种交换时；原子、分子质体电子壳层的绕核运动与外界是存在着运动的间断性的。而正是这种间断性才维持了原子、分子质体之间的区别。但是质体内部运动的间断性为质体本身的运动(振动、转动、平动)所补偿，所以从运动的总体上来看，物质的运动仍是连续的。一切功能体都必须具有不间断的物质，能量的输入与输出，对功体来说不存在这种有条件的物质运动的间断性，而仅有物质运动的连续性、绝对性。一切非生命的质体和功能体它们与外界的物质能量交换是被动的，一切生命的质体和功能体它们与外界的物质能量交换是主动的。
e. 质体的结构决定质体的本质属性。功能体的结构决定功能体的功能大小及表现形式。功能体的宏观结构与其所包含的主要质体的微观结构的结合，是功能体维持其功能活力的内部根据。生命功能体的宏观结构是它获得物质能量的一种手段或本领，而已获得助物质能量之所以能被吸收并被转化为其自身所需要的成分则要通过细胞质体的结构与功能的作用才得以完成。例如绿色植物冠部绿叶的铺张，使它易于获得阳光和CO2，其植于土壤中的根部吸收水分、矿物质元素通过主茎向上传输直至叶面经蒸腾作用而散发到空气中，叶、根、茎这些宏观构件保证了它对物质能量的输入与输出，但是阳光、水、CO2最终还是要过绿叶细胞的结构，特别是绿叶细胞中的叶绿体(一种细胞器)并经过一系列生化反应才能形成碳水化合物，没有绿叶细胞的这一功能是不可能完成这一转化的，反之如果没有绿色植物的宏观结构，它就将减少或丧失获得物质能量的能力。食肉动物的宏观结构决定了它比食草动物具有更强大的整体功能，这种功能保证了食肉动物获得物质能量(食草动物)的能力和手段，但食肉动物获得的物质能量(主要为脂肪和蛋白质)和食草动物获得的物质能量(主要为碳水化合物)的最后被吸收和利用还需要通过它们各自细胞的结构，特别是细胞膜上酶的特性来起作用。进入生物体内的营养物质(也包含有毒物质)在机体内的吸收、分布和排泄的生物转运过程是一个复杂的通过各种类型细胞膜屏障的过程，这种通过能力既取决于进入机体物质的理化性质(由其微观环境结构决定)也取决于细胞膜的通透性(由膜的结构决定)。主要由H2O分子质体组成的水体。由于其特有的理化性质而显示其重要的功能作用，水具有反常高的热容量而使水体特别是海洋成为地球环境温度的调节器，海洋维持着巨大而复杂的海洋生物并且是地面降水的主要来源，水是很容易起化学反应的物质也具有一定的催化能力，水体的这些功能表现与H2O质体环境的三角形结构及氢键的存在有关。
f．功能体的宏观结构及外现形态也反映了一部分质的特性，但它不是反映“质的”的主要标志，表达功能体“质”的重要标志是其主要质体的结构，特别是主要质体的核的特性来决定的。例如生物分类问题，仅从生物外观形态特征来分类，在许多情况下是不能令人满意的，而从直接反映遗传实质的特性即细胞核的核酸的结构来作为生物分类的依据是更具有鉴别力的，是一种本质上的分类。在生物发展史上，从单细胞生物发展到多细胞生物不但是一种质的飞跃(表现在细胞核上)更是一种功能的飞跃。多细胞生物体的所有不同类型的细胞都是由同一来源，即受精卵发育成的，是单个卵细胞经过分裂增生及有组织的分化而形成的一种多细胞聚集体，不同类型的细胞群组成多细胞生物体的各种组织和器官，它们相互协调又彼此制约，以实现生理功能上的整体需要，多细胞生物各组织器官的结构与功能就是单细胞生物细胞中各细胞器结构的特化与功能的放大，分化后的细胞已经不再象单细胞生物的细胞那样是全能的细胞，但在执行某种特定功能上，它们的效率大大提高了，而执行其它功能的能力则大大的减弱或完全丧失，但不同类型的细胞它们都具有相同的基因组成。各功能体之间在某些功能上或外形上的相似，是完全不能表达各功能体本质属性的差别的，如自然人与机器人，人脑与电脑两者虽具有某些类似的功能或形态，但它们的本质属性却是完全不同的。
4．功能体相对于质体来说，一般情况下都具有更多的质量，更大的体积，占有较大的空间范围，它的数量级处在细胞质体至地球质体之间。
5．由于事物的两重性，有的质体本身同时又是功能体。例如地球整体，在太阳系众行星中它具有特殊的质，因而一个质体，但对于组成地球整体的各个部分(各个圈层)来说，它又是一个功能整体。生命质体细胞，它既是一个质体同时又是一个功能体。对单细胞生物(微生物)来说，它既是一个质体同时也是一个功能整体。对多细胞生物来说，任一个体细胞，它既是一个质体同时又是该有机体的一个功能单元。
6．上述的一切功能体包含生命功能体与非生命功能体都是自然功能体。一切人工制造的生产工具、运输工具、房屋建筑等都是一种人工功能体。
五、宏观地球环境与微观环境的关系
1．地球环境的组成
地球环境是由数量巨大的各种微观质体所组成，各种微观质体又聚集成不同形态的宏观上可见的功能体，例如一切生命体，和大气、水体、土壤、岩石等。
由于物质密度，平均自由程的不同，处于大气、水体和土壤中(在水的参与下)的质体(原子、分子、单细胞生物)往往都是以其质体的本身与其它事物发生联系，但这些质体的运动学特性则要受各自所属功能体宏观结构所制约。
一切多细胞生物包括人类都是以其有机体本身与其它功能体，质体发生联系。
功能体中包含着质体，而一切非生命功能体中均包含有生命功能体。
在地球环境这个空间范围内，所有的功能体、质体相互交织，相互联系和影响，共同组成了一个有机统一的整体，这一整体就是地球环境本身。
2．功能系统和生态系统
功能体的本质特征是其功能作用，一切功能体都需要不间断的物质能量的输入与输出，因此任一功能体都不可能脱离其他功能体而孤立助存在。各功能体都是在相互联系中组合成不同的集合体，我们称之为“功能系统”，当前一般称之为“生态系统”的事物实际上就是一种功能系统。生态系统强调了生命功能体的存在，是人类或生物与其周围不同的生命或非生命功能体的各种组合体，此生态系统如森林、草原、河流、湖泊、海洋、城市、厂矿、农村生态系统等等。
功能系统或生态系统都是由组成它的各功能体在功能作用土相互影响、制约的一个综合体，其中任一功能体的输入(出)物就是另一功能体的输出(入)物，它们之间维持着物质能量的数量平衡，在这种数量交换中维持着各功能体的存在，并显示出各功能系统的综合功能效应。我们可以把不同的功能系统当成不同的功能反应体系。不同的功能体反映出不同的功能作用，不同的功能系统反映出不同的综合功能效应，它们都不是区别事物质的不同的标志。
所有的各不同功能系统的集合，就是地球环境这个总的功能系统。
3．地球环境的总体功能
地球环境是由数量巨大微观质体和不同的宏观功能体所组成，所有的这些质体，功能体除了以地核为中心并绕地轴作自西向东的有规律的运动外，同时还存在着独立于地球自转以外的相对运动。凡是运动着的物质必具有一定的能量。反映地球环境中大量粒子(微观质体)集体表现出来的宏观能量参数就是它的平均温度和总压力，平均温度和总压力也就反映出地球环境物质的平均动能和总的势能，平均动能和总势能之和也就代表了地球环境的总的内能。
代表地球环境总能量的平均温度和总压力这两个参数是一个极其重要的、最基本的控制因素，地球环境保持较稳定的而量级适当的平均温度和总压力是一切原子、分子质体助结构得以保持，一切化学反应和生化反应得以进行，地球环境中物质的三态(四态)得以同时存在，一切生命活动得以进行的最基本的保证。众所周知，极高的温度将使气态物质转变为等离子态，超高压的情况下将使固态物质变成超固态，极低的温度将使一切物质凝固为晶体，极低的压力将使某些物质直接升华，这一切极端的情况都不利于地球环境中物质的物理、化学运动及生命运动。
地球环境的总压力及平均温度既受地球环境的内外力的驱动，也受作为其组成要素(功能体与质体)自身的影响。每个组成要素皆有一定的质量，在地球重力场中的就必然具有一定的势能。每个组成要素皆在运动和变化，这就必须有能量的转化。例如一切化学反应皆有吸热和放热的热交换，物质运动中的摩擦生热，人类生产活动中徘出的废热和污染物，特别是大量的CO2徘放所引起的温室效应，这些都将影响地球环境的平均温度。绿色植物吸收CO2并放出O2将引起地球环境中O2及CO2分压的变动。因此每一个环境要素(功能体与微观质体)跳是地球环境的一个组成者都又各自对地球环境的总能量和物质成分作出一定的贡献。它们之间的关系是一种功能关系。
4．功能体功能运行的机制
a．首先以生命功能体的呼吸功能为例为说明这种机制。一切好氧生物都需要不断地从外界吸进新鲜氧气并从体内呼出二氧化碳，这种进行气体交换的过程就是一种呼吸功能。单细胞生物以细胞膜直接同外界进行气体交换，不具备任何呼吸器官，多细胞生物如昆虫它以气管系统，鱼类用鳃而高等陆生脊推动物和人类都是用肺进行呼吸。现以人体为例，人体肺的内部与外界的空气是经常相通购，因此肺内压亦常与大气压力相等，只是在肺部作呼吸运动时肺内压才暂时发生改变，当胸腔扩大开始吸气时肺内压则下降，终止吸气时则又上升到与大气压相等，当呼气时，胸腔缩小，肺内压升高。由于肺内压力随着呼吸运动的升降，所以外界的空气才得以人肺，肺内的气体才能排出，肺的扩张与收缩是肺内压升降的根源，而空气的流入与排出则是依靠肺内压与外界大气压的压力梯度才得以驱动的。因此若暂假定以人体皮肤作为人体内外的分界面，则我们看到人体内(肺内)与外界大气是相通的，从成分上看人体肺的内部与外界大气都有O2及CO2的分压，因此人体皮肤不是一个隔离带，氧的吸入与CO2排出说明在人体内外物质的运动是连续的，不存在运动的间断。另外人体与外界物质的接触面也不仅是皮肤，而是多方面的，除皮肤接触外，外界气体可以通过鼻腔、气管至肺的内部的接触，食物可以通过口腔、食道至胃肠内部的接触。因此对人类和所有功能体来说因它与质体的形态结构不同，不象质体那样有着明显而单一的边界层和接触面。人到高山地区或深潜入海都将由于外界压力(势能)的改变量已超过肺内压的适应能力而造成高山反应或潜水病。从人的呼吸功能的运行来看它是依赖体内与外界(主要是大气功能体的)压力梯度来推动的。
b．绿色植物的蒸腾作用
水分以气态从生活的植物体内(主要通过叶片的气孔)散失到大气中去的过程，称为蒸腾作用。蒸腾是植物生理功能的一部分，它具有重要的生理意义。植物蒸腾作用的实质是植物功能体与大气功能体之间的能量交换。对于蒸腾强度的调节虽然一方面受植物叶片气孔开闭的影响，同时也与叶面与大气功能体之间的能量梯度有关。气孔开闭曲具体机制非常复杂而且也受外界多种因素(如阳光等)的制约，至今尚无定论，因此我们仅就这一方面的问题展开讨论。叶面与紧贴叶面的空气层之间所建立的温度梯度与湿度梯度越大，越有利于叶面的蒸腾作用，叶面外部空气的水平风速越大，也越有利于蒸腾作用，因而就出现了叶面与紧贴叶面的空气层之间的一个界面层，即能量梯度层加图：
上图表明各种因子的相对强度是它们与叶表面距离的函数，在界面层以外的范围能量梯度将消失，应当了解叶面内部也存在着水分子因而才具有一定的温度与湿度，叶面内的水分子的水平移速虽近于零，但仍存在着转动、振动等各种混乱运动。这说明叶片表面对水分子来说并不是一个隔离面，另外也说明叶面内部水分子向外部的蒸腾逸散与温、湿梯度及风速梯度有关，梯度值越大，蒸腾作用越强烈，第三说明叶面及其界面层仅是一种能量梯度区，它不是一种物质运动的间断层。
c．在一般的物理化学教料书中利用热力学方法研究问题时，总把研究对象的物体用人为的方法把它与其它部分划分开来，被划出来的作为我们研究对象的这一部分物体就称为体系，而体系以外的其它部分则称为环境。例如一瓶气体，当只研究瓶中气体的化学反应时就可以把气体作为体系，而瓶壳及瓶壳以外的物质就是环境，如图；
根据化学动力学的知识可知，当参加反应的反应物类别和数量已知时(aA＋bB)，则产物也是已知的，体系的反应速度与温度有关，即随着温度的升高而使化学反应速度加快，温度的升高往往是人为的对瓶底加热，这样就在瓶底外部经瓶底到瓶内气体建立起一个温度梯度，热量将沿此梯度所指的方向通过传导、辐射、对流的途径从瓶外进入瓶中。由此可知推动瓶中气相物质化学反应的动力乃是瓶内外的温度差，刚性玻璃壳层虽隔离了瓶内外的物质成分，但它却隔离不了物质运动(能量)的传递与交换。实际上被瓶壳隔离的瓶外气体及瓶壳本身对瓶内气相物质的化学反应是没有影响的，有影响的只是瓶外热能通过瓶底对瓶内反应体系的影响，因此把瓶壳及瓶壳以外的气体作为该反应体系的环境的概念是不正确的。上述的气相物质反应速度还与参与反应的反应物本性有关，亦即与参与反应的物质(原子、分子、离子)的微观环境(它们的价电子层，化学键的特征值)有关，如果要说环境，那么这些参与反应的微观质体的边界层才是真正的环境。
在上述的三例中、我们看到不论是对于生命功能体或非生命功能体，它们功能的运行都依靠功能体内外的温度、压力梯度(动能、势能梯度)这个宏观力推动才得以实现，在功能体界面的内外存在着物质运动的连续性，存在着同相、同成分的物质，因此不能简单的把功能体的界面作为划分内外的依据或作为划分环境的依据。
尤其应注意到温度、压力(包含它的梯度值)都是一种强度性质的能量单位，这种强度性质的力与被作用的功能体或功能系统的大小、形状是无关的，因此对于任一个功能体成功能系统(生态系统)要求它在空间范围上，结构上具有明确的、单一的边界层是不可能的，不正确的，亦是不必要的。
5．地球环境的分类
地球整体作为一个质体，它的边界层即地球环境。在地球环境中凡具有质的区别的事物就是各个微观质体，因此地球环境的真正分类只有以各种质体的微观环境作为分类的依据，才是一种最本质的分类。地球环境以地核为中心，地球环境中所包含的各种质体均以它们各自的核为中心而形成各自的微观环境，如原子的价电子层，分子(分子离子)化学健，细胞的细胞膜等。所有微观质体的环境的综合体就构成了宏观地球环境。质体之间的一切化学反应和生物化学反应都是建立在质体的微观环境的基础之上。宏观地球环境的演化就是建立在众多质体微观环境相互影响，作用的基础之上。
地球整体作为一个功能体，则它的边界层即地球环境又是地球整体的一个功能区，功能区以各个生命的或非生命的功能体作为其功能单元，各种功能系统或生态系统都是功能区的某一个局部或部分。所有不同的微观质体都属于各不同的功能体，质体的运动学特征要受所属功能体宏观结构的制约。
几点结论
1．环境的定义
环境是以质体的核为中心的周围事物，是相对于核中心而言的。任一质体都是由其壳层及其包围着的核所构成，壳层与其中心核构成了质体内部的主要矛盾，它们结成一个对立统一的整体。壳层的最外缘部分是质体间相互区别的分界线，又是相互联系的接触面，是质体本身的屏障和界面层，我们称它为质体的边界层，边界层就是以核为中心的周围事物，就是质体的环境。边界层是质体壳层的一部分，是物质、能量、信息进出质体的通道或过渡带。边界层的垂直厚度取决于该质体所受内外力交织区的厚度，边界层的物质成分和结构的变化决定于质体所受内外力的合力的作用，边界层是以质体的核为中心并环绕核运动的一个物质薄层，组成边界层的物质皆位于一定空间范围内的势能面上，它们以核为零位势面。所谓质体就是指不同层次的物质结构单元。
放射性元素的环境，仍然是以放射性元素的核为中心，而以其向外发射的射线物质为环境，射线物质达到的范围即为环境的范围。
2．环境科学的研究对象
环境科学的任务是研究人类与其周围事物的关系，但其途径则要首先研究能代表它们各自本质特征的质体(结构单元)的结构，因为这是了解它们相互关系机理的基础。质体的结构又是以质体的环境结构为重点，因为它是各质体相互接触，联系的界面和通道。研究人类活动排放的污染物的分子、原子在地球环境中的迁移转化的运动规律是环境科学研究的任务之一，然而我们不能把污染物作为中心事物，把污染物以外的周围事物叫着环境。例如在谈到制约污染物迁移转化的因素是“污染物自身的物理化学性质和外界环境的物理化学条件和区域自然地理条件”的说法就是一个明显的例子。实际上污染物一旦进入地球环境之后(大气、水体、土壤、生物)，它本身就是环境组成的成员，它与原来就存在于地球环境中的众多质体物质的关系就不是互为环境的关系，而是环境要素与环境要素的关系，对于众多质体而言，就是质体环境与质体环境之间的接触、碰撞和重新组合的关系。把上述的制约污染物迁移转化的因素归纳起来实际上就是质体(污染物质体与非污染物质体)的环境结构、质体的浓度和质体本身的运动动能。而酸碱度(pH)、氧化还原条件、湿度、温度等它们指的就是某些离子质体、H2O分子质体的浓度，而温度则是众多质体的平均运动动能。温度的高低其数值是地球环境平均动能在当地当时的反映。因此在研究人类与周围事物及周围事物中各不同事物之间的普遍关系时，从这些普遍关系的机理角度出发，追根寻源我们发现它实际上就是研究宏观质体环境(地球环境)与微观质体环境的关系，微观质体环境相互之间的关系，宏、微观环境与各自核的关系，把这些不同层次的环境结合起来，综合在一起，从小到大，从微观到宏观研究它们之间的联系和影响，只有这样才能从本质机理上理解人类与周围事物的关系。不同层次环境之间的关系都是缘自质体物质的结构边界层，也就是研究各种边界层相互影响、作用的边界层效应，因此环境科学研究的对象就其实质来说就是物质结构的边界层。从这个意义上来讲，环境科学可以称呼为边界层科学。
3．生态系统是环境科学研究的功能对象，是研究众多微观质体运动和量变的桥梁
离开地球的整体结构及功能就不可能有土壤岩石、水体、大气等功能体的存在和功能表现，没有这些非生命功能体的存在和适当量级的功能活动就没有一切生命功能体的存在，没有绿色植物就没有一切动物，食肉动物离不开食草动物，人类不能离开周围一切的生物和非生物，相反的情况却是可以存在的，非生命功能体离开生命功能体照样可以存在，植物离开动物、食草动物离开食肉动物、一切生命体及非生命体离开人类都可以依然存在，因此这些不同功能体在依存上是单方面的，不是双方互为依存的。当然在联系和影响上是相互的，但相互影响不等于相互依存。
人类与其周围的生物功能体及大气、水体、土壤岩石等非生命功能体的关系本质上是一种功能关系。人类的生存不仅需要这些功能体的成分更需要这些功能体的运动，没有这些功能体的物质运动，便没有人类生命功能的维持。例如没有水稻、小麦等绿色植物从种子的萌芽、出苗成长到成熟的一系列生命运动过程便不会有人类所需要的粮食供给，人类可以通过施肥浇水等物质运动对稻麦的生长发育施加影响，但这种影响的效应最终还是要通过稻、麦本身内部的生命运动的运转才能实现，离开稻、麦中身内部运动的这种根据，一切外在的影响都是没有作用的。人类的生命运动和稻、麦的生命运动可以通过人类的生产活动来进行联系，但两种生命运动之间并不相互依从，就是说两者之间既有联系和影响但又各自具有独立性。大气及河水的流动是依从于其自然力的推动，它们不可能依从并围绕人类来流动，当然大气及河水流动状况的不同对人类产生的影响会有不同。大气中的氧含量不足时对人类的生存是很不利的，但假如在氧含量虽然适中而整个大气层停滞没有任何运动时，此时的人类同样也是不能生存的。这说明人类这个生命功能体与其周围的其它生命的和非生命的功能体的关系是一种功能关系、运动关系，它们之间在运动上既相互联系和影响又各自具有独立性，也就是说它们在运动上并不是相互依从和依附的。
一切生命功能体和一功非生命功能体们在运动上的相互联系和影响，从宏观力的角度来看都是其有一定方向性的，不是在某一功能体的周围全方位的，四面八方的都受到宏现力的作用。例如上面提到的人的呼吸功能就是依据人体肺器官内压与人体外大气功能体的自然压力的压力梯度来推动的，梯度力的方向一定时，则人吸入氧和呼出二氧化碳气体的运动方向也是一定的。河水的流动是因为河床倾斜造成水体沿河床走向产生的势能差(压力差)的推动，河水在流动过程中的冲刷力又侵蚀并裹挟河岸及河床底部的泥沙与河水采取同一方向运动。大气在水平与垂直方向的运动是由于大气层在水平及垂直方向上存在着温度、压力梯度的缘故，大气的运动方向主要受温、压梯度力的方向所制约。大气底层的水平风速按照自上向下的方向通过湍流把动量传递给水面从而造成水面的波浪。上述例子说明人类与大气之间、水体与土壤岩石之间、大气与水体之间在运动上的相互影响都是具有一定方向性的，都存在着宏观力的一定方向性，而不是受影响的功能体的四周每一方向上都受着力的影响。
生命功能体与非生命功能体之间自然存在着空间位置的相对差异，在运动上的相互影响总是要通过一定的空间范围来实现。但是这种空间位置的相对性是一种相互交织在一起的状态，是一种互相围绕和混杂，是你中有我，我中有你，并不存在严格有序的空间结构。
在各功能体之间均存在着连续的物质能量流动，并本存在物质运动的间断性。在任一功能体内均存在程度不同的其它功能体中相同的物质相或相同的物质成份，例如所有功能体中均存在数量不等的水份。
根据以上分析使我们看出，各功能体之间的关系不符合前述的中心事物与环境事物三位一体的相对性，因而它们之间的关系不是中心与环境的关系。不考虑各功能体在空间位置及运动上相互联系的具体形式，不考虑在功能体之间存在着物质运动的连续性，只是简单而笼统地把其一事物的周围空间的事物作为环境的概念是不对的，这各概念从理论上来讲是不充分、不严密不科学的，从实践上来讲只能给人们造成模糊和混乱。不考虑各功能体之间单方向的依存性，只强调功能体之间运动上的相互联系和影响的一面而忽视各功能体存在着运动的独立性的一面，不区别事物的内固与外因，内部矛盾和外部矛盾，笼统地把人类或生物与其周围事物(即所谓环境)当成一个彼此依存的矛盾统一体的观点是不对的，这是一种对哲学概念的误解和简单化运用，也是不符合地球环境千百万年来的演化历史的。
地球环境中包含着大量的各种微观质体，而任何微观质体都要从属于某一功能体之中，没有不属于功能体的微观质体，而功能体的本质属性是其运动的功能，是其所包含的众多微观质体的运动状况(远动的形式和量级大小)，因此众多微观质体相互接触和碰撞总是要首先通过各功能体的运动(各功能体的内部和相互间的运动)才能得以实现，众多微观质体在相互接触碰撞的过程中可能发生的重新组合(质变)，一方面与各微观质体的边界层(环境)有关(这是内因)，同时也与微观质体本身的浓度、运动速度即温度有关(外因)，当众多微观质体的种类、浓度及所属功能体一旦确定下来则微观质体间的化学、生化反应速度仅决定于温度的高低(温度通过对酶的作用而影响生化反应速度)。因此各不同微观质体之间的关系实质上也是一种功能关系，根据上述同样的理由，我们也不应该把各种微观质体之间的关系称为中心与环境的关系。例如我们不能把大气功能体中的氮分子和氧分子、水汽分子等互称中心与环境。
不同的功能体因其相互间的联系和影响总是组合成不同的功能系统或称生态系统，各生态系统由于其组成成员的不同，特别是其主要的生命功能体的成员不同而形成了各具特色的，显示出不同综合功能效应的各种各样的生态系统。某一生态系统。例如一个森林生态系统。一旦其组成成员确定，即组成的各功能体如植物、动物、微生物、空气、土壤、水分等的功能属性及数量一经确定后，那么该生态系统运转的驱动力就完全取决于地球环境总体功能的参数温度和压力在当地当时的表现值。众所周知，在地球环境中生物的地带性分布及热带雨林的生物生产量远高于寒带和干旱沙漠地区的事实就是明证。
不应该把生态系统定义为生物群落与其生存环境共同组成的系统，因为生物群落和它周围的大气、水体、土壤等非生命物质都是不同的功能体，生物群落中各不同种群之间也不是互为生物环境的关系。某一功能体的物质能量的输入输出是维持该功能体存在的必要条件，也是功能体本身的一种功能表现，把功能体的输入输出物当成该功能体的环境也是不合理的。因此在生态系统内部不存在生物与其环境的关系，当生态系统作为一个整体时也不存在该生态系统与别的另外生态系统互为环境的关系，生态系统是地球环境这个总的功能系统的一个组成部分，它具有一定的质量、体积、结构、形态和某种综合的功能效应的物质实体，因此不能把生态系统只作为一种概念性的东西。任一生态系统必须至少具有两个或以上的功能体才得以组成，如一条河流除水体外尚有河岸两旁及河底的土壤岩石功能体，水面以上有大气功能体，河中有生物功能体，特别是如果离开了土壤岩石及大气功能体的存在，那么水体功能体也不复存在。认为一滴水也是一个生态系统是没有实际意义的。某一地区特有的某一些生物群落是受当地的水热条件、地形地貌、土壤条件等多种因素制约的，因此某一特定的生态系统是有一定范围限制的，不能认为生态系统可以随意的可大可小。
生态系统是环境科学研究的一种宏观对象，是一种功能对象，因为它是以地核为中心的地球环境的一部分。上面已说过，在生态系统内部及不同生态系统之间不存在相互为环境的关系。研究生态系统的目的之一，就是研究生态系统内部的生态平衡，所谓生态平衡就是生态系统内部各功能体物质能量输入输出处于相对稳定的一种状态，但须注意，各功能体物质能量的输入输出归根到底还是以微观质体的运动和数量来表达的，例如生产者(植物)被各级消费者(动物)所摄取的结果是植物中的一定量的有机物分子质体被动物所消化吸收，植物的光合作用是通过一定量的太阳辐射能及一定量CO2、H2O分子质体的结合才得以完成，在这些过程中都存在着微观质体的数量关系及运动形式的区别。因此生态系统中各功能体之间的生态平衡首先就是一种微观质体的数量平衡。因此研究人类与其周围事物的关系不仅要看到其质的不同，还要看到他们之间的数量关系。例如人口问题它本身就是一个环境问题，人口过多，增长过快必将造成对地球环境过大的压力，人类消耗的可更新资源不能超过它的再生殖能力，否则将引起平衡的失调。因此研究生态系统、研究生态平衡最后还是要落实到质体上去，落实到微观质体的运动和数量关系上去，我们就是要通过研究各功能体的功能特性及它的物质能量的输入输出的交换关系，来研究生态系统内部的生态平衡问题，亦即微观质体的运动和数量平衡的问题，在这个基础上再通过各微观质体的边界层(环境)结构的相互作用来研究事物可能发生的质变问题，这就是我们研究生态系统、研究人类或生物与其周围事物关系的目地所在。
4．研究地球环境的演化要从地球环境的整体出发
地球环境是一个有机联系的整体，我们应以这个整体的全局为背景来研究各个部分、各个地区、各种性质的环境问题。地球环境的演化，其动力主要是自然力并存在着人力的影响因素，自然力和人力两者的作用相互交织紧密联系在一起，我们应该把它们作为一个合力来统一考虑。人工环境和自然环境共同组成了地球环境，人工环境是人类在自然环境的基础上经过加工改造后建立起来的，它虽然不同于自然环境但它始终受着地球环境各种自然因素的制约和影响，它不可能脱离地球环境的各种自然条件影响而单独存在，人类的生产活动无疑将对地球环境产生一定影响，影晌的效应不应低估但也不能估计过高，人为施放于地球环境中的污染物可能增加或减少了地球环境中的某些物质成分，但污染物质在环境中的迁移转化却要受地球环境自身结构和运行机制的约束，人类活动部分改变了地球环境的面貌但远不是地球环境根本结构的改变。地球环境作为一个整体是独立于人类和生物之外的，在生命体出现很久以前，它已经经历了漫长的发展历程，它有着自身的结构和成分，存在着各种自然因素的力的作用，生物、人类出现及活动只是增加了地球环境演化的某种内力，但自然力始终存在并发挥着主导作用，因此想要把自然力和人力，自然环境和人工环境，人为影响的“公害”问题与自然因素的产生的自然灾害问题截然分开是不可能的，环境科学研究的环境问题不可能完全抛开自然因素而单独研究“公害”问题。认为只要建立了“人类棗环境”系统就能代替地球环境这个整体系统，或者认为只要抓住人类与“环境”的矛盾关系就是抓住了环境问题的实质，这些看法不符合环境的整体观念，不能认为是一种全面的说法。
5．环境科学的属性及与其它传统科学的关系
环境科学是一种综合性的科学，在现阶段它主要是运用自然科学和社会科学的有关理论和方法来研究环境问题。但环境科学从本质上来讲它应是一种自然科学。环境科学与其它传统科学如化学、物理学、生物学、地学有密切联系但又不等同于这些学科。它们之间的联系表现在研究对象上有部分的相同，例如化学中原子、分子、离子的价电子层、化学健、生物学中的细胞学特别是细胞膜的结构和功能的部分，地球科学中的地球表层学，这些传统科学研究的部分对象或者说是它们研究对象的边界层就是环境科学研究的对象，但是环境科学并不是孤立地、割裂开来单独研究边界层本身，而是把这些不同层次的边界层统一起来，通过地球环境整体各功能体，各微观质体及其边界层综合起来，从大到小，从宏观到微观，以宏观环境为全局，以微观环境为基础，宏微结合来研究它们之间的相互关系和影响。要把质体边界层结构的研究同质体的运动，质体的量变结合起来。要充分认识功能体的本质是其功能作用，尤其不能把宏观的大气、水体、土壤岩石等看成是一种静态的、死的物质，要深刻认识功能体是把宏观质体与微观质体、宏观环境与微观环境联系在一起的桥梁作用。环境科学的综合性就是把宏观环境与微观环境、功能体与质体，质体的边界层结构与质体的运动、量变结合起来的综合性，不是把那些传统科学的理论，方法简单的并列或集合的综合性。环境科学的综合性还表现在它不是单独研究某一种物质运动形式，例如它不是单独研究物理运动形式、化学运动形式或生命运动形式，而是研究这些运动形式之间的相互联系，转化和渗透。环境科学的理论应有自己的独立体系、特点和方法论，现在看来，在我们已经明确环境科学的研究对象以后，依靠对质体、功能体的进一步研究，抓住以边界层效应为基础的综合研究，把宏观环境与微观环境、内因和外因、量变与质变、物理运动与化学运动、生命运动与非生命运动很好地统一起来，进行综合分析与研究，形成有自己特色的理论体系和方法论还是有希望的。
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