环境生态系统工程着重分析和协调环境生态系统各组成部分之间的相互关系；分析和协调环境生态系统在整个经济、技术、社会大系统中所处的地位及其与经济、社会等其他系统的相互关系，以便有目的、有步骤地选定研究的目标、建立数学模型、应用优化方法和计算机技术，对大量的可供选择的环境保护方案进行定量的分析和综合评价，提出总体最优方案，供决策机关进行决策，以期实现对环境生态系统的最优治理。它从系统总体出发，运用系统分析方法，研究环境污染和生态破坏的现象、产生的原因、消除的办法及其所需的工程和措施。

美国、荷兰、日本等国是应用环境生态系统工程理论和方法解决实际环境问题比较早的国家。1973年，美国L.G.列奇发表《环境系统工程》专著，书中着重分析了环境系统各组成部分之间的相互关系，大量应用数学分析方法和计算机算法对环境工程系统进行最优设计，并重点介绍了水、气等环境系统的污染及其控制问题。

20世纪70年代以来，美国夏威夷东西方研究中心环境政策研究室对环境经济的成本效益分析做了深入研究。1977年，日本为环境保护长远规划编制了计量环境综合模型，预测了环境污染物的发生量、排放量、去除量和防止公害的投资额，并进行了各种政策模拟，为长远规划的编制和决策提供了科学依据。W.里昂惕夫^[注]和D.福特^[注]利用投入产出模型对美国控制空气污染进行了预测，加拿大、日本、荷兰和澳大利亚等国也先后建立了全国性和地区性的环境经济投入产出模型。在模型中除了常规分类部门外，还引入了污染和治理部门，把资源（包括能源）和向环境排放的污染物作为经济活动的投入和产出，引入投入产出表。表的主栏中增加的污染部门是与宾栏中增加的消除污染部门相对应的。根据经济活动与污染之间的内在联系，通过产出分析确定不同时期的污物排放量，可以简单地把经济活动和污物负荷联系起来，有利于国民经济计划的平衡和协调经济发展与环境保护之间的关系。

1970年在罗马俱乐部召开的一次会议上，美国J.W.福雷斯特介绍了系统动力学（SD）方法，并建立了一个综合解决人口、资源、环境和经济问题的模型，即世界模型Ⅰ。后来经过修改，成为世界模型Ⅱ。后又由福雷斯特的学生D.梅多斯领导一个由各国科学家组成的专家小组，将世界模型Ⅱ发展成为世界模型Ⅲ，并于1972年出版了《增长的极限》一书。世界模型Ⅱ、Ⅲ将人口、资源、环境和经济看成是有相互作用的因素，并共同影响世界未来。这种观点和做法富有启发性。因此世界模型Ⅱ、Ⅲ也称为世界生态模型。后来，M.梅萨罗维茨和E.佩斯特又在它的基础上进行了改进，建立了一个世界综合模型。其特点是把世界分成10多个区域并用贸易矩阵相连接，模型以SD方法为中心，结合采用计量经济学和投入产出法。1977年美国开始进行题为“公元2000年的地球”的研究。这项工作利用了政府的各种数据和已有的预测成果，并在世界模型Ⅱ、Ⅲ及其他环境经济模型的基础上，于1980年完成。其特点是在预测中考虑了技术进步的因素，大量采用数理统计方法，并应用专家咨询法对某些特殊情况进行了修正。

主要内容包括环境系统模式化和环境系统最优化两个方面。前者描述环境系统主要功能的逻辑模式和数学模式，如输送污染物介质的流动状态模式和输送过程中污染产生的变化速率模式等；后者研究利用数学模式进行污染控制方案的最优化分析。环境系统工程以环境质量的变化规律、污染物对人体和生态的影响、环境工程技术原理和环境经济学等为依据，并综合运用系统论、控制论和信息论的理论，采用现代管理数学方法和电子计算机系统，对环境问题和污染工程进行系统分析，选择最优污染控制方案，并谋求环境问题的整体优化解决。

环境生态系统工程可应用于政策制定，可以用于研究环境治理方法、分析环境问题，进一步提高环境政策的有效性以及提出减少污染、控制污染等方面的措施、办法和计算方案，从而帮助政策制定者以最优化的方案解决环境问题。