第二十一章人和地球

第二十一章人和地球

地球物質(zhì)和能量系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)的直接結(jié)果，就是造成地球環(huán)境的變遷。地球系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)使環(huán)境發(fā)生變遷的主要運(yùn)動(dòng)形式有：災(zāi)變性的環(huán)境變遷，如地震、火山爆發(fā)、臺(tái)風(fēng)、洪水、泥石流、滑坡、塌陷等；漸變性的環(huán)境變遷，如新構(gòu)造活動(dòng)、海平面上升、沙漠推進(jìn)、氣候改變等。根據(jù)地球系統(tǒng)的統(tǒng)一性原理，可以知道地球系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)形式有其自身發(fā)生、發(fā)展和演化規(guī)律，影響我國(guó)環(huán)境系統(tǒng)的主要因素來自以下幾個(gè)方面：21.1地球系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)對(duì)人類活動(dòng)的影響環(huán)太平洋構(gòu)造帶環(huán)太平洋構(gòu)造帶是地球物質(zhì)和能量系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)表現(xiàn)最為活躍的地區(qū)，這一地區(qū)的火山、地震活動(dòng)相當(dāng)頻繁。由于這一地區(qū)的地理?xiàng)l件優(yōu)越，經(jīng)濟(jì)極為發(fā)達(dá)，因而災(zāi)害性的物質(zhì)運(yùn)動(dòng)形式也給人類的建設(shè)乃至生命保障帶來巨大的威脅。地震和火山活動(dòng)頻繁是環(huán)太平洋構(gòu)造帶的主要災(zāi)害，火山爆發(fā)給人類造成的直接危害遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于地震，但火山爆發(fā)給自然環(huán)境造成的危害卻遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地震。火山噴發(fā)時(shí)除了噴出大量的巖漿和火山灰以外，有時(shí)還噴出大量有毒氣體，如CO、SO2、NH3等

新構(gòu)造活動(dòng)頻繁是該區(qū)另一種主要的地質(zhì)作用，構(gòu)造活動(dòng)可以使地面變形，建筑物遭到破壞；不斷擴(kuò)張的弧后盆地在接受沉積的同時(shí)持續(xù)下降是西太平洋地殼運(yùn)動(dòng)的主要規(guī)律，造成相對(duì)海平面的上升，并改變了該區(qū)的洋流系統(tǒng)。洋流系統(tǒng)和季風(fēng)系統(tǒng)是影響氣候的主要因素，并決定了黑潮暖流的強(qiáng)度和臺(tái)風(fēng)活動(dòng)的頻率。特提斯構(gòu)造帶特提斯構(gòu)造帶西起地中海沿岸，經(jīng)喜馬拉雅山向東南亞方向延伸。是影響我國(guó)南方的主要構(gòu)造體系。由于印度板塊不斷地向北運(yùn)動(dòng)，造成青藏高原的持續(xù)隆升，對(duì)整個(gè)大氣環(huán)流系統(tǒng)及周邊水系的發(fā)育和環(huán)境的變遷產(chǎn)生了巨大的影響，如西南暖濕氣流的形成，長(zhǎng)江流向的改變等。此外，因河流的強(qiáng)烈切割形成了高山峽谷地貌，崩塌、滑坡、泥石流、雪崩等也是這一地區(qū)經(jīng)常發(fā)生的災(zāi)害。盛行西風(fēng)帶位于南北緯30°～60°范圍內(nèi)，由于地球自轉(zhuǎn)受科氏力的影響所形成的優(yōu)勢(shì)西風(fēng)，是影響我國(guó)北方氣候的主要因素。強(qiáng)勁持續(xù)的盛行西風(fēng)使我國(guó)西北地區(qū)形成大面積的沙漠，并不斷地受到沙漠化進(jìn)程加劇的嚴(yán)重威脅。中國(guó)土地荒漠化面積262.2萬(wàn)平方千米全球土地荒漠化面積3600萬(wàn)平方千米地球系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)對(duì)人類活動(dòng)的影響地球的物質(zhì)和能量系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)對(duì)人類活動(dòng)產(chǎn)生的巨大影響，迫使人類改變自己的生活方式，去適應(yīng)環(huán)境的要求。有證據(jù)表明，最古老的猿人化石主要分布在青藏高原周圍，因此我國(guó)著名學(xué)者黃汲清先生就認(rèn)為，人類之所以走出森林是因?yàn)榍嗖馗咴穆∑穑瑦毫拥淖匀画h(huán)境迫使古人類不得不離開自己的家園，重新尋找適合自己生存的。由于地球物質(zhì)的運(yùn)動(dòng)，地球表面各地區(qū)的環(huán)境狀況不斷發(fā)生改變。傷心的駱駝再也找不到昔日清冽的甘泉，茫茫戈壁哪里還有生命之源？災(zāi)變性的環(huán)境變遷往往給人類帶來重大的經(jīng)濟(jì)損失，甚至嚴(yán)重威脅了人類的生命安全。地震是嚴(yán)重的威脅人類生命安全的一種災(zāi)變，唐山地震奪去了24萬(wàn)人的生命，1556年發(fā)生在陜西華縣的地震奪去了83萬(wàn)人的生命。公元79年意大利的維蘇威火山爆發(fā)，附近的龐培等三座古城被火山灰所掩埋，1650后發(fā)掘出的龐培古城仍可以看見來不及逃離居民的驚恐神色。1987年喀麥隆火山噴發(fā)釋放了大量的有毒氣體，雖然大部分人員及時(shí)撤離而傷亡不大，但卻致使大量的牲畜死亡，在國(guó)際上引起強(qiáng)烈反響。人類對(duì)付漸變性的環(huán)境變遷基本有兩種方式：一是因地制宜，尋找就地解決的辦法，求得發(fā)展之之路；二是“三十六計(jì)走為上”，干脆一走了之。中國(guó)西部可以發(fā)現(xiàn)許多被遺棄的古城在歷史中都曾經(jīng)繁盛一時(shí)，如新疆的樓蘭古城、甘肅的黑城等等。正是由于風(fēng)沙肆虐，正是由于風(fēng)沙肆虐，奪去了人類生存的最基本條件－－水，迫使人類不得不離開自己的家園，使昌盛一時(shí)的絲綢之路逐漸地衰落。古樓蘭遺址——三間房這棵樹已經(jīng)佇立在樓蘭古國(guó)三千八百多年了，也許它親眼目睹了當(dāng)年商賈穿行的繁榮景象；也許它親身感受了幾千年的沙暴肆虐。也許再用不了多久，人們連這棵樹的影子都看不到了！大夏廢都——統(tǒng)萬(wàn)城歷史上的黃河經(jīng)常發(fā)生洪泛和改道，黃泛區(qū)的農(nóng)民大多建造一些簡(jiǎn)易的住房，一但洪水來臨，他們便棄家而逃。等到洪水退去，他們?cè)僦胤导覉@，開始新的生活。蒙古族人則根據(jù)草場(chǎng)的生長(zhǎng)情況不斷遷徙新疆的吐魯番地區(qū)由于年降雨量很低，蒸發(fā)量很大，地表水嚴(yán)重缺乏，但地下水還比較豐富，因此這里的人民就發(fā)明了坎兒井的特殊水利工程。大的突發(fā)性的災(zāi)變性事件，人類往往是無(wú)能為力的，只有盡量減少災(zāi)害的損失。對(duì)于一些突發(fā)性的，小范圍的災(zāi)變事件，有些是可以預(yù)防和回避的，如臺(tái)風(fēng)、泥石流和滑坡等，人類可以通過防范措施把損失減少到最少的程度。颶風(fēng)到來之前颶風(fēng)刮過之后21.2人類與地球系統(tǒng)的聯(lián)系

人類是依附于地球的高級(jí)動(dòng)物，他的所有活動(dòng)都離不開地球。人類活動(dòng)的足跡幾乎遍布了大陸的每一個(gè)角落，而且正在加快向海洋進(jìn)軍的步伐，因此人類與地球物質(zhì)能量系統(tǒng)有著千絲萬(wàn)縷的聯(lián)系，人類與地球系統(tǒng)的物質(zhì)與能量的交換也在不停地進(jìn)行著。自然界的地質(zhì)作用是一種非常緩慢的過程，相隔百年的同一地方，在自然地質(zhì)作用中幾乎沒有明顯的變化，人類卻可以在極短的時(shí)間里改變一個(gè)地區(qū)的面貌。分別攝于1872年和1968年同一地方的兩張照片21.2.1人類從地球系統(tǒng)中

獲得所需的物質(zhì)和能量原始人類已經(jīng)認(rèn)識(shí)了各種巖石的不同性質(zhì)，并用于不同的工具，然后學(xué)會(huì)了辨別礦石和冶煉技術(shù)。但原始人類的這些活動(dòng)隊(duì)地球的影響是微乎其微的。上帝保佑你找到金礦工業(yè)革命以后的近200年來，人類從地球系統(tǒng)中采掘了大量的煤、石油、天然氣、建筑材料和其它金屬、非金屬礦產(chǎn)，用以支持人類活動(dòng)的各種需要，而且采掘量在迅速地增長(zhǎng)。人類在開采有用礦產(chǎn)的同時(shí)也改變了地球系統(tǒng)的物質(zhì)和能量的分布，其所及范圍可以深入到地殼5千米以下的深處。為了從地殼中獲取1噸的礦石，需要同時(shí)采出約2－3噸的廢料，對(duì)一些稀有的礦種，這個(gè)比例更是大得驚人。1900前1900—4041—8080—2000總量鐵礦/(1×109噸) 4.0 6.2 20.4 26.657.2煤礦/(1×109噸) 9.0 47.5 94.0 80.0230.5石油/(1×109噸) 0.26 4.5 56.2 62.1123.0天然氣/(1×1012m3)－ 1.3 25.8 35.062.1鋁土礦/(1×109噸) － 0.37 1.63 2.04.0

世界采掘最多的幾類礦產(chǎn)及其采掘加速的情況油田在進(jìn)行二次、三次采油時(shí)，需要同時(shí)注入大量的水、蒸汽和化學(xué)物質(zhì)，或采用高壓或爆破致裂技術(shù)來增加石油的產(chǎn)量，這些措施都直接影響到地球物質(zhì)和能量系統(tǒng)的平衡。21.2.2人類在工程技術(shù)活動(dòng)中

對(duì)地球系統(tǒng)的影響

人類在改變自己的生存條件時(shí)，也在不知不覺地改變著地球的物質(zhì)和能量系統(tǒng)的平衡，城市和工廠建設(shè)、道路和水利工程等一些工程技術(shù)活動(dòng)，對(duì)地球的表層系統(tǒng)有很大的影響，同時(shí)也影響了自然地質(zhì)過程的進(jìn)行。

城市和工廠建設(shè)的占地面積很大，如北京市的占地面積大約1.62萬(wàn)平方千米，預(yù)計(jì)在2000年世界上的各種人類工程建筑將占整個(gè)大陸面積的15％，這些建筑人為地改變了地貌景觀、土壤和植被的發(fā)育，水圈的循環(huán)。如城市覆蓋使地下水得不到充分的補(bǔ)給，使地下水位下降，城市地面沉降。城市和工廠的建設(shè)和排污改變了周圍環(huán)境，還會(huì)改變大氣的成分，使城市上空的粉塵、煙霧、硫化物含量增加，造成城市熱島效應(yīng)等等。

道路和水利工程的建設(shè)也使地球的物質(zhì)和能量系統(tǒng)平衡發(fā)生發(fā)生很大的變化，鐵路的建設(shè)及其護(hù)路防洪設(shè)施，可以造成鐵路兩側(cè)水系的改變，從而改變了河流的地質(zhì)作用過程和地貌景觀。水庫(kù)的建設(shè)不但使庫(kù)區(qū)的地表和地下水系發(fā)生很大變化，還增加了庫(kù)區(qū)地殼的載荷，甚至誘發(fā)地震。原始人類已有穴居的本領(lǐng)，但對(duì)地質(zhì)作用過程并沒有多大的影響?，F(xiàn)代的地下工程建筑已經(jīng)具有相當(dāng)?shù)囊?guī)模，如日本的海底隧道長(zhǎng)達(dá)54千米、德國(guó)的地下建筑達(dá)45萬(wàn)平方千米。北京市的地下空間資源已經(jīng)進(jìn)入商業(yè)性的開發(fā)，并為此制定了專門的法規(guī)。地下建筑不僅改變了地下物質(zhì)的分布，也改變了地殼的應(yīng)力狀態(tài)。21.2.3人類的農(nóng)業(yè)活動(dòng)人類的農(nóng)業(yè)活動(dòng)不僅對(duì)地殼上面的土壤層進(jìn)行改造，同時(shí)也改變了活動(dòng)區(qū)的生態(tài)環(huán)境。人類在種植糧食或其它作物時(shí)，對(duì)土壤進(jìn)行耕作、灌溉、施肥等活動(dòng)，使土壤的成分發(fā)生了改變，也加速了風(fēng)化作用的進(jìn)程。受到人類改造的土壤每年超過6000立方千米。人類在開墾荒地時(shí)既重新塑造了地貌景觀，也使生態(tài)環(huán)境發(fā)生了變化。如一些水土容易流失的地區(qū)修造梯田，使水土得以較好地保持。而在一些草原地區(qū)的過分開墾，卻造成了土地的荒漠化。21.3人類的地質(zhì)作用人類與地球物質(zhì)和能量系統(tǒng)的聯(lián)系實(shí)際上也是一種外動(dòng)力地質(zhì)作用過程，可以分為以下幾個(gè)主要方面：破壞地球表層物質(zhì)、搬運(yùn)破壞產(chǎn)物、改變物質(zhì)和能量系統(tǒng)平衡等三個(gè)方面。21.3.1破壞地球表層物質(zhì)在采掘固體礦產(chǎn)，開采石油、天然氣和地下水，建設(shè)地下工程的過程中，人類破壞了地殼的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，破壞了地殼各部分之間的聯(lián)系，使巖石發(fā)生解體，加速了風(fēng)化過程的進(jìn)行這些過程的影響程度越來越大，造成的破壞也越來越嚴(yán)重。其作用類似于外動(dòng)力地質(zhì)作用過程風(fēng)化過程和侵蝕過程。破壞大氣中的臭氧層，形成臭氧空洞，危害人類健康。捕殺野生動(dòng)物，亂砍濫筏森林，破壞生態(tài)平衡。被砍伐的森林在訴說著什么？21.3.2搬運(yùn)被破壞產(chǎn)物人類在獲取有用礦產(chǎn)時(shí)，在運(yùn)走有用礦產(chǎn)的同時(shí)，也將廢棄物搬運(yùn)到一定的位置。為了使生產(chǎn)能夠順利進(jìn)行，在工程建設(shè)時(shí)破壞物也都按照工程的要求進(jìn)行重新塑造，搬運(yùn)到指定位置。因此人類活動(dòng)中所破壞的地殼物質(zhì)，或近、或遠(yuǎn)絕大部分都經(jīng)過人類的搬運(yùn)。21.3.3改變物質(zhì)和能量系統(tǒng)平衡農(nóng)業(yè)施肥、采油注水、工程灌漿、工業(yè)排污等人類生產(chǎn)活動(dòng)都影響地殼的物質(zhì)平衡，粉塵、廢氣的排放也改變了大氣的成分；地下建筑物該變了地殼的應(yīng)力狀態(tài)，地表及地下水系的改變等在改變地球的物質(zhì)平衡時(shí)也使地球的能量系統(tǒng)發(fā)生了變化。人類的活動(dòng)還可以形成一些新的物質(zhì)，如煤炭開采中廢棄的煤矸石堆積成黑色的小山，人類生活垃圾填埋形成層狀、透鏡狀的“文化層”，工業(yè)粉塵降落形成特殊的泥層等等，這些物質(zhì)經(jīng)過地質(zhì)作用之后可以形成新的巖石類型。改變地表的形態(tài)，形成各種人為景觀，如圍海造田、山坡梯田、人工水庫(kù)等。21.4人類在地球系統(tǒng)中的作用人類在經(jīng)歷了自然環(huán)境不斷惡化的痛苦之后，終于清楚地認(rèn)識(shí)到，我們只有一個(gè)地球，保護(hù)地球是人類永恒的主題。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，人類在大自然面前已不再是無(wú)能為力的，而且可以在地球的物質(zhì)和能量系統(tǒng)中充分發(fā)揮自己的作用，使自然環(huán)境逐漸地進(jìn)入良性循環(huán)。21.4.1規(guī)范人類的行為人類在認(rèn)識(shí)自然和改造自然的過程中，可以通過規(guī)范人類自己的行為，按照自然規(guī)律去改造自然，減少對(duì)自然環(huán)境的破壞。中國(guó)目前把“可持續(xù)發(fā)展”作為二十一世紀(jì)議程，就是要充分考慮在發(fā)展中減少對(duì)環(huán)境的破壞，使地球的物質(zhì)和能量系統(tǒng)可以在正常的范圍里運(yùn)轉(zhuǎn)，以利于經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展?？刂迫丝?/p>

目前世界人口總數(shù)已經(jīng)超過60億，人口的急劇膨脹已經(jīng)使地球難以承受，控制人口成為21世紀(jì)的主要問題。人口問題包括人口生物問題，人口社會(huì)問題，人口經(jīng)濟(jì)問題等，其中尤為重要的是人口的資源消耗和人與環(huán)境的問題。過會(huì)的人口增長(zhǎng)不僅要消耗大量的地球資源，對(duì)環(huán)境進(jìn)行破壞，還會(huì)產(chǎn)生諸如教育、就業(yè)等社會(huì)問題。中國(guó)是世界人口大國(guó)，人口問題尤為嚴(yán)重，經(jīng)過了20幾年的努力，人口過快的增長(zhǎng)速度已經(jīng)得到了抑制。中國(guó)人口得增長(zhǎng)率雖然在逐年下降，但人口總數(shù)仍在增加，這種狀況需要幾代人的努力才能有所改變。

中國(guó)人口情況變化圖合理利用資源自然資源絕大部分是不能再生的，人類必須合理地使用資源，否則給子孫后代留下的將是一個(gè)貧瘠的地球。在能源的使用方面，人類可以減少使用污染嚴(yán)重的能源，提倡使用太陽(yáng)能、風(fēng)能、水能等潔凈能源。資源方面必須遵循合理利用的原則，使資源的使用量達(dá)到最低的標(biāo)準(zhǔn)。尤其像煤和石油等既可以作為能源，又可以作為其它工業(yè)原材料的資源更應(yīng)該合理地加以利用。減少對(duì)自然環(huán)境的破壞減少對(duì)自然環(huán)境的破壞，在人類的各種工程技術(shù)活動(dòng)中盡量減少對(duì)自然環(huán)境的破壞。對(duì)自然環(huán)境的破壞改變了地球系統(tǒng)之間的相互關(guān)系，而且所造成的破壞一般都是不可逆的，并常常是朝著對(duì)人類有害的方向發(fā)展。設(shè)立自然保護(hù)區(qū)，使一些未遭人類嚴(yán)重破壞的地區(qū)得到有效地保護(hù)。武夷山自然保護(hù)區(qū)減少污染人類可以通過生產(chǎn)過程的綜合利用，生活垃圾的分類回收，關(guān)閉污染嚴(yán)重的工廠等手段，減少各種工業(yè)的、農(nóng)業(yè)的、生活的廢棄物的排放。嚴(yán)格執(zhí)行環(huán)境保護(hù)的有關(guān)措施，使各種廢棄物的排放量減少到可以自然凈化的范圍里。21.4.2發(fā)揮人類的能動(dòng)性人類在充分認(rèn)識(shí)自然、了解地球物質(zhì)和能量系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律之后，了解各種自然過程的形成、發(fā)展和演化規(guī)律，就可以發(fā)揮人類的能動(dòng)作用，改善自然環(huán)境，使之朝著有利于人類的良性循環(huán)方向發(fā)展，減少自然災(zāi)害帶來在損失。并及時(shí)地加以預(yù)報(bào)、控制，達(dá)到減災(zāi)的目的。90年代國(guó)際減災(zāi)十年計(jì)劃的主要任務(wù)，是降低自然災(zāi)害造成的損失。目前人類對(duì)大氣的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及災(zāi)害性天氣的形成已經(jīng)可以比較準(zhǔn)確地預(yù)報(bào)，在災(zāi)害性天氣到來之前人類可以做好防洪、抗旱等應(yīng)急的準(zhǔn)備，這就大大降低了災(zāi)害性天氣給人類造