（一）研究的主要内容
环境质量的变化和发展是环境科学研究的一个核心问题。环境科学研究在人类活动影响下环境质量的发展变化规律及其对人类的反作用，并研究解决如何调控环境质量的变化和改善环境质量。它当前的研究重点是控制污染破坏和改善环境质量，包括污染综合防治、自然保护和促进人类生态系统的良性循环。人类对环境污染破坏和环境质量的认识是逐步扩大和深入的。环境质量不仅要从化学环境质量和对人类健康的适宜程度来判断，而且要考虑到是否有利于经济发展，以及美学上令人愉快的要求。它既包括自然环境质量（物理环境、化学环境及生物环境质量），也包括社会环境、经济环境等方面的内容。
（二）环境科学的分科
环境科学是综合性的新兴学科，已逐步形成多种学科相互交叉渗透的庞大的学科体系。但当前对其学科分科体系尚有不同的看法。现仅就我们现有的认识水平，将环境科学按其性质和作用划分为三部分：基础环境学、应用环境学及环境学。见图1-1。
基础环境学与应用环境学是基础科学（如物理、化学、生物等）和应用科学（如工程技术、管理科学等）等多种学科，从各自的角度应用本学科的理论和方法研究解决环境问题而产生的学科分支，有些学科分支在环境科学形成以前就已经形成。这些学科分支是从一个或几个老的学科交叉渗透中产生出来的新分支。这些新分支已不同于原来的老学科，因为它有新的特定研究对象——“人类-环境”系统，但它又是从老学科派生出来的，其理论体系与老学科仍有从属关系。下面以环境化学和环境工程学为例做些说明。
运用化学的理论和方法研究环境问题，在20世纪60年代初即形成了环境化学。现实中的环境问题，如：1952年的伦敦烟雾事件，12月5～8日四天中死亡人数较常年同期约多4000人；但是，1962年12月的伦敦烟雾事件死亡率却大大降低，这不能不引起人们的注意。两次烟雾事件二氧化硫浓度无显著变化，只是飘尘的浓度1962年比前次1952年的烟雾事件显著降低。经化学专家研究尘粒上附着的三氧化二铁可促使大气中的二氧化硫氧化成三氧化硫，因而形成硫酸雾，其危害比二氧化硫大得多。由于运用化学的理论和方法，对大气、水、土壤环境中的化学污染物特征、发生机理、迁移转化规律进行研究，因而产生了大气污染化学、水污染化学、土壤污染化学。为了进行环境污染化学的研究，就必须对化学污染物进行分析监测，因而导致了环境分析化学的产生。在上述工作的基础上，运用化学原理研究污染物的回收利用或无害化处理（分解为简单的化合物）等化学治理技术，产生了环境工程化学，这些都是环境化学的主要内容。从学科理论体系上看，环境化学是化学的一个学科分支，但它又以化学环境与人类的关系为研究对象，所以它也是环境科学的一个分支学科。
环境工程是在人类同环境污染做斗争，保护和改善人类生存环境的过程中形成的。以开发和保护水资源为例，中国早在公元前2300年左右就创造了凿井技术，促进了村落和集市的形成。后来为了保护水源，又建立了持刀守卫水井的制度。从给排水工程来说，中国在公元前2000多年前就用陶土管修建了地下排水道。古代罗马大约在公元前6世纪就已开始修建地下排水道。中国在明朝以前开始采用明矾净水。英国在19世纪初开始用砂滤法净化自来水，在19世纪末采用漂白粉消毒。在污水处理方面，英国在19世纪中叶开始建立污水处理厂，20世纪开始采用活性污泥法（生化法）处理污水。随后，给排水工程、卫生工程等逐步发展，形成了一门技术科学。
20世纪以来，根据化学、物理学、生物学、地学、医学等的基础理论，运用卫生工程、给排水工程、化学工程、机械工程等技术原理和手段，研究解决大气环境、水环境、固体废物、声环境等的污染问题，使治理技术有了较大的发展，逐渐形成了治理技术的单元操作、单元过程，以及某些水体和大气污染治理工艺系统。1962年美国出版了第一期《环境工程》杂志，环境工程学逐渐形成。这是由多个老学科交叉渗透产生出的新分支学科。
其他分支学科也有大体类似的形成过程。有的学科类型很难严格划分，如环境医学则是介于基础环境学与应用环境学之间的分支学科。
环境学与以上两类不同，它形成的时期较晚。20世纪70年代中期发展起来的人类生态学综合运用环境生物学、环境地学、经济学、社会学等各种基础理论，统一研究人类与环境系统相互作用的规律及其机理。使环境科学逐渐形成独立的、统一的环境学的理论核心和基础。它不再从属于老学科的理论体系，而是开始建立环境科学独立的学科体系。70年代末开始出现了理论环境学，它的主要任务是研究人类生态系统的结构和功能，生态流的运行规律，以及环境质量变化对人类生态系统的影响。确定导致人类生态系统受到损害或破坏的极限，寻求调控人类环境系统的最佳方案。它的主要内容包括：环境科学的方法论，环境质量综合评价的理论和方法，环境综合承载力的分析，经济与环境协调度的分析，环境区划理论及合理布局的原理和方法，生产地域综合体优化组合的理论和方法等等。最终目的是建立一套调节和控制“人类-环境”系统的理论和方法，促进人类生态系统的良性循环，为解决环境问题提供方向性、战略性的科学依据。
以理论环境学做为核心和基础，逐渐形成一个新的、独立的、不从属于老学科理论体系的环境学分科体系（见图1-2）。