第7章 人類生存環(huán)境

第七章人類生存環(huán)境

當今，人類正面臨著一系列前所未有的重大的全球性環(huán)境問題——溫室效應與全球變暖、人口激增與土地荒漠化、森林面積驟減與生物物種急劇滅絕、水資源匱乏與疾病控制、臭氧層破壞與廢氣排放、環(huán)境污染與氣候異常等。20世紀80年代以來經過全球科學家的研究,人們逐漸認識到人類在改變自己生存環(huán)境中的作用，這種作用影響的范圍不是局部的、地區(qū)性的,而是全球規(guī)模的,它涉及地球各系統(tǒng)的相互作用。顯然,環(huán)境問題對于世界各國的經濟發(fā)展和人類社會生存有著深遠的影響,它直接涉及到地球上有限資源的可持續(xù)利用和地球的可居住性等重大的戰(zhàn)略性科學與社會問題。因此,認識了解地球系統(tǒng)科學，預測、延緩或適應全球變化；對于協(xié)調自然與社會的持續(xù)穩(wěn)定發(fā)展有著積極的意義。第一節(jié)地球系統(tǒng)科學地球系統(tǒng)指由大氣圈、水圈、陸圈（巖石圈、地幔、地核）和生物圈（包括人類）組成的有機整體。地球系統(tǒng)科學就是研究組成地球系統(tǒng)的這些子系統(tǒng)之間相互聯(lián)系、相互作用中運轉的機制，地球系統(tǒng)變化的規(guī)律和控制這些變化的機理，從而為全球環(huán)境變化預測建立科學基礎，并為地球系統(tǒng)的科學管理提供依據。20世紀30年代開始，由于數(shù)學、物理、化學等基礎科學的發(fā)展以及聲、光、電探測技術在地球科學中的應用，使得長期注重定性的、宏觀整體的地球科學走向更加關注定量的分支學科的發(fā)展，并誕生了一批冠以數(shù)學、物理、化學名稱的分支學科，如地球物理、地質力學、地球化學、大氣物理學、數(shù)值天氣預報、大氣化學、物理海洋學、海洋化學等從20世紀80年代開始，由于全球性環(huán)境問題的挑戰(zhàn)，人類對地觀測能力（全球立體觀測網絡的建立）、地球深部探測能力和海洋觀測能力的提高，計算機技術的發(fā)展及其對全球海量信息的處理和傳遞能力的提高，以及系統(tǒng)科學、非線性科學、復雜性科學創(chuàng)建和發(fā)展，導致了一門以全球環(huán)境變化、特別是以人類誘發(fā)的全球變化為研究對象，描述和理解地球系統(tǒng)整體行為、相互作用的物理、化學和生物過程的集成研究方法—------

地球系統(tǒng)科學。第二節(jié)生態(tài)學一.生態(tài)學的產生

生物學向宏觀方向發(fā)展的結果是生態(tài)學的成長和發(fā)展?！吧鷳B(tài)學”一詞是E.海克爾于1866年最先引入科學之中的。他于1869年給生態(tài)學所下的定義是：“研究動物對有機和無機環(huán)境的全部關系的科學”。所以,生態(tài)學作為一門學科只有100多年。二.生態(tài)學的分類

按研究對象的組織層次劃分：

分子生態(tài)學、個體生態(tài)學、種群生態(tài)學、群落生態(tài)學、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學、景觀生態(tài)學、全球生態(tài)學等。按生物類群劃分：動物生態(tài)學、植物生態(tài)學、昆蟲生態(tài)學、微生物生態(tài)學、人類生態(tài)學。按棲息地劃分：淡水生態(tài)學、海洋生態(tài)學、河口生態(tài)學、濕地生態(tài)學、熱帶生態(tài)學、陸地生態(tài)學。陸地生態(tài)學又可再分為森林生態(tài)學、草地生態(tài)學、荒漠生態(tài)學和凍原生態(tài)學。按交叉學科劃分：數(shù)學生態(tài)學、化學生態(tài)學、物理生態(tài)學、地理生態(tài)學、生理生態(tài)學、進化生態(tài)學、行為生態(tài)學、遺傳生態(tài)學、經濟生態(tài)學等。按應用領域劃分：農業(yè)生態(tài)學、城市生態(tài)學、污染生態(tài)學、漁業(yè)生態(tài)學、放射生態(tài)學、資源生態(tài)學等。三.生態(tài)學的研究方法

研究環(huán)境因素的作用機制離不開生理學方法，離不開物理學和化學技術，而且群體調查和系統(tǒng)分析更離不開數(shù)學的方法和技術；生態(tài)系統(tǒng)的代謝和自穩(wěn)態(tài)等概念基本是引自生理學，而由物質流、能量流和信息流的角度來研究生物與環(huán)境的相互作用則可說是由物理學、化學、生理學、生態(tài)學和社會經濟學等共同發(fā)展出的研究體系。四.生態(tài)學與生態(tài)平衡

生態(tài)平衡也叫自然平衡，表現(xiàn)在兩個方面：一是生態(tài)系統(tǒng)內部生物種類的組成和數(shù)量比例保持相對穩(wěn)定；二是生態(tài)系統(tǒng)內部的非生物環(huán)境（包括空氣、陽光、水、土等）保持相對穩(wěn)定。生態(tài)平衡的人為因素植被的破壞

食物鏈的破壞環(huán)境的污染第三節(jié)環(huán)境科學20世紀中葉，環(huán)境保護受到人們的高度重視。圍繞環(huán)境問題形成了一個新的研究領域————環(huán)境科學。環(huán)境科學是研究人類活動和環(huán)境質量關系的科學。從18世紀開始，歐美國家進行了工業(yè)革命，生產力得到很大的發(fā)展，但環(huán)境污染也日益嚴重。20世紀中葉以來發(fā)生了一系列震撼世界的環(huán)境問題，其中最聞名的是“六大污染事故”和“八大公害事件”。一.重大環(huán)境問題

1.六大污染事故

（1）意大利塞維索化學污染事故1976年7月意大利塞維索一家化工廠爆炸，劇毒化學品二惡英擴散，使許多人中毒。事隔多年后，當?shù)鼐用竦幕蝺撼錾蚀鬄樵黾印＃?）美國三里島核電站泄漏事故1979年3月，美國賓夕法尼亞州三里島核電站反應堆元件受損，放射性裂變物質泄漏，使周圍50英里以內約200萬人口處在極度不安之中，人們停工停課，紛紛撤離，一片混亂。（3）墨西哥液化氣爆炸事件1984年11月，墨西哥城郊石油公司液化氣站54座氣儲罐幾乎全部爆炸起火，對周圍環(huán)境造成嚴重危害，死亡上千人，50萬居民逃難。（4）印度博帕爾毒氣泄漏事故

1984年12月，美國聯(lián)合碳化物公司設在印度博帕爾市的農藥廠劇毒氣體外泄，使2500人死亡，20萬人受害，其中5萬人可能雙目失明。（5）前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站事故1986年4月，前蘇聯(lián)基輔地區(qū)切爾諾貝利核電站4號反應堆爆炸起火，放射性物質外泄，上萬人受到傷害，也造成了其他國家遭受放射性塵埃的污染，中國的北京上空也檢測到這樣的塵埃。（6）德國萊茵河污染事故1986年11月，瑞士巴塞爾桑多茲化學公司的倉庫起火，大量有毒化學品隨滅火用水流進萊茵河，使靠近事故地段河流生物絕跡，成為死河。河內大多數(shù)魚類死亡，500公里范圍內的井水不能飲用，德國和荷蘭居民被迫定量供水，使幾十年德國為治理萊茵河投資的210億美元付諸東流。2.八大公害事件

（1）馬斯河谷事件1930年12月1～5日比利時馬斯河谷工業(yè)區(qū)內13個工廠排放的大量煙霧，由于工業(yè)區(qū)處于狹窄的盆地中，12月1～5日發(fā)生氣溫逆轉，工廠排出的有害氣體在近地層積累，三天后有人發(fā)病，癥狀表現(xiàn)為胸痛、咳嗽、呼吸困難等。一周內有60多人死亡。心臟病、肺病患者死亡率最高。（2）多諾拉事件1948年10月26～31日美國賓夕法尼亞洲多諾拉鎮(zhèn)多家工廠排放大量煙霧。由于該鎮(zhèn)處于河谷，10月最后一個星期大部分地區(qū)受反報旋和逆溫控制，加上26～30日持續(xù)有霧，使大氣污染物在近地層積累。二氧化硫及其氧化作用的產物與大氣中塵粒結合產生毒性，造成發(fā)病者5911人，占全鎮(zhèn)人口43％。癥狀是眼痛、喉痛、流鼻涕、干咳、頭痛、肢體酸乏、嘔吐、腹瀉，死亡17人。（3）洛杉磯光化學煙霧事件

40年代初期，美國洛杉磯市全市250多萬輛汽車每天消耗汽油約1600萬升，向大氣排放大量碳氫化合物、氮氧化物、一氧化碳。該市臨海依山，處于50公里長的盆地中，汽車排出的廢氣在日光作用下，形成以臭氧為主的光化學煙霧。它刺激人的眼睛、灼傷喉嚨和肺部、引起胸悶等，還使植物大面積受害，松林枯死，柑橘減產。1955年，洛杉磯因光化學煙霧引起的呼吸系統(tǒng)衰竭死亡的人數(shù)達到400多人，這是最早出現(xiàn)的由汽車尾氣造成的大氣污染事件。（4）倫敦煙霧事件

1952年12月5～8日，倫敦城市上空高壓，大霧籠罩，連日無風。而當時正值冬季大量燃煤取暖期，煤煙粉塵和濕氣積聚在大氣中，使許多城市居民都感到呼吸困難、眼睛刺痛。四天中死亡人數(shù)較常年同期約多40000人，45歲以上的死亡最多，約為平時3倍；1歲以下死亡的，約為平時2倍。事件發(fā)生的一周中因支氣管炎死亡是事件前一周同類人數(shù)的9.3倍。（5）四日市哮喘事件1955年到1961年，日本四日市石油冶煉和工業(yè)燃油產生的廢氣，嚴重污染城市空氣。重金屬微粒與二氧化硫形成硫酸煙霧。1961年哮喘病發(fā)作，1967年一些患者不堪忍受而自殺。1972年四日市共確認哮喘病患者達817人，死亡10多人。

（6）米糠油事件1968年3月日本北九洲市、愛知縣一帶，由于生產管理不善，生產米糠油時用多氯聯(lián)苯作脫臭工藝中的熱載體，混入米糠油中，食后中毒?；疾≌叱^1400人，至七八月份患病者超過5000人，其中16人死亡，實際受害者約13000人。（7）水俁病事件1953～1956年日本熊本縣水俁市含甲基汞的工業(yè)廢水污染水體，使水俁灣和不知火海的魚中毒，人食用毒魚后受害。癥狀是步態(tài)不穩(wěn)、抽搐、手足變形、神經失常、身體彎弓高叫，直至死亡。1972年日本環(huán)境廳公布：水俁灣和熊本縣阿賀野川下游有汞中毒283人，其中60人死亡。

（8）骨痛病事件1955～1972年日本富山縣神通川流域，鋅、鉛冶煉廠等排放的含鎘廢水污染了神通川水體，兩岸居民利用河水灌溉農田，使稻米和飲用水含鎘而中毒，首先引起腎臟障礙，逐漸導致軟骨癥，婦女得上一種渾身劇烈疼痛的病，叫痛病，重者全身多處骨折，在痛苦中死亡。1963年至1979年3月共有患者130人，其中死亡81人。二.環(huán)境科學研究

①幾乎在所有地區(qū)人口繼續(xù)增加；②大部分地區(qū)經濟繼續(xù)增長；③全球范圍內糧食和農產品供應變得不那么充裕，價格更為昂貴；④能源消耗的增長率下降，對能源更加注意節(jié)省；⑤水的問題愈來愈大，在供應和污染方面均是如此；⑥環(huán)境壓力增大。中國的環(huán)境科學研究

?第四節(jié)人類生存環(huán)境調查和科學發(fā)展一.氣候變暖帶來災難

二氧化碳在大氣中的含量在至少４０萬年的時間里一直比較穩(wěn)定，保持著百萬分之２８０的水平?？墒枪I(yè)時代開始以后，這個數(shù)字已經跳到了百萬分之３６０，而且還在繼續(xù)升高.溫室氣體排放造成全球氣候變暖的后果將不堪設想，地球的整個氣候環(huán)境都將發(fā)生巨變。在冰川時期，氣溫下降４攝氏度，北歐地區(qū)就被厚達數(shù)百米的冰層所覆蓋。如果氣溫上升４攝氏度，北部冰山大塊融化，墨西哥灣暖流就會停止移動，會使歐洲的冬天像西伯利亞一樣寒冷，而世界其他地區(qū)則是酷暑難耐。更為糟糕的是，據法國和英國一些研究機構分析，在氣