第7章 人類(lèi)生存環(huán)境

第七章人類(lèi)生存環(huán)境

當(dāng)今，人類(lèi)正面臨著一系列前所未有的重大的全球性環(huán)境問(wèn)題——溫室效應(yīng)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(jì)80年代以來(lái)經(jīng)過(guò)全球科學(xué)家的研究,人們逐漸認(rèn)識(shí)到人類(lèi)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(wèn)題對(duì)于世界各國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人類(lèi)社會(huì)生存有著深遠(yuǎn)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(xué)與社會(huì)問(wèn)題。因此,認(rèn)識(shí)了解地球系統(tǒng)科學(xué)，預(yù)測(cè)、延緩或適應(yīng)全球變化；對(duì)于協(xié)調(diào)自然與社會(huì)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(xué)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(lèi)）組成的有機(jī)整體。地球系統(tǒng)科學(xué)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(yùn)轉(zhuǎn)的機(jī)制，地球系統(tǒng)變化的規(guī)律和控制這些變化的機(jī)理，從而為全球環(huán)境變化預(yù)測(cè)建立科學(xué)基礎(chǔ)，并為地球系統(tǒng)的科學(xué)管理提供依據(jù)。20世紀(jì)30年代開(kāi)始，由于數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)等基礎(chǔ)科學(xué)的發(fā)展以及聲、光、電探測(cè)技術(shù)在地球科學(xué)中的應(yīng)用，使得長(zhǎng)期注重定性的、宏觀整體的地球科學(xué)走向更加關(guān)注定量的分支學(xué)科的發(fā)展，并誕生了一批冠以數(shù)學(xué)、物理、化學(xué)名稱的分支學(xué)科，如地球物理、地質(zhì)力學(xué)、地球化學(xué)、大氣物理學(xué)、數(shù)值天氣預(yù)報(bào)、大氣化學(xué)、物理海洋學(xué)、海洋化學(xué)等從20世紀(jì)80年代開(kāi)始，由于全球性環(huán)境問(wèn)題的挑戰(zhàn)，人類(lèi)對(duì)地觀測(cè)能力（全球立體觀測(cè)網(wǎng)絡(luò)的建立）、地球深部探測(cè)能力和海洋觀測(cè)能力的提高，計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展及其對(duì)全球海量信息的處理和傳遞能力的提高，以及系統(tǒng)科學(xué)、非線性科學(xué)、復(fù)雜性科學(xué)創(chuàng)建和發(fā)展，導(dǎo)致了一門(mén)以全球環(huán)境變化、特別是以人類(lèi)誘發(fā)的全球變化為研究對(duì)象，描述和理解地球系統(tǒng)整體行為、相互作用的物理、化學(xué)和生物過(guò)程的集成研究方法—------

地球系統(tǒng)科學(xué)。第二節(jié)生態(tài)學(xué)一.生態(tài)學(xué)的產(chǎn)生

生物學(xué)向宏觀方向發(fā)展的結(jié)果是生態(tài)學(xué)的成長(zhǎng)和發(fā)展?！吧鷳B(tài)學(xué)”一詞是E.?？藸栍?866年最先引入科學(xué)之中的。他于1869年給生態(tài)學(xué)所下的定義是：“研究動(dòng)物對(duì)有機(jī)和無(wú)機(jī)環(huán)境的全部關(guān)系的科學(xué)”。所以,生態(tài)學(xué)作為一門(mén)學(xué)科只有100多年。二.生態(tài)學(xué)的分類(lèi)

按研究對(duì)象的組織層次劃分：

分子生態(tài)學(xué)、個(gè)體生態(tài)學(xué)、種群生態(tài)學(xué)、群落生態(tài)學(xué)、生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)學(xué)、景觀生態(tài)學(xué)、全球生態(tài)學(xué)等。按生物類(lèi)群劃分：動(dòng)物生態(tài)學(xué)、植物生態(tài)學(xué)、昆蟲(chóng)生態(tài)學(xué)、微生物生態(tài)學(xué)、人類(lèi)生態(tài)學(xué)。按棲息地劃分：淡水生態(tài)學(xué)、海洋生態(tài)學(xué)、河口生態(tài)學(xué)、濕地生態(tài)學(xué)、熱帶生態(tài)學(xué)、陸地生態(tài)學(xué)。陸地生態(tài)學(xué)又可再分為森林生態(tài)學(xué)、草地生態(tài)學(xué)、荒漠生態(tài)學(xué)和凍原生態(tài)學(xué)。按交叉學(xué)科劃分：數(shù)學(xué)生態(tài)學(xué)、化學(xué)生態(tài)學(xué)、物理生態(tài)學(xué)、地理生態(tài)學(xué)、生理生態(tài)學(xué)、進(jìn)化生態(tài)學(xué)、行為生態(tài)學(xué)、遺傳生態(tài)學(xué)、經(jīng)濟(jì)生態(tài)學(xué)等。按應(yīng)用領(lǐng)域劃分：農(nóng)業(yè)生態(tài)學(xué)、城市生態(tài)學(xué)、污染生態(tài)學(xué)、漁業(yè)生態(tài)學(xué)、放射生態(tài)學(xué)、資源生態(tài)學(xué)等。三.生態(tài)學(xué)的研究方法

研究環(huán)境因素的作用機(jī)制離不開(kāi)生理學(xué)方法，離不開(kāi)物理學(xué)和化學(xué)技術(shù)，而且群體調(diào)查和系統(tǒng)分析更離不開(kāi)數(shù)學(xué)的方法和技術(shù)；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(xué)，而由物質(zhì)流、能量流和信息流的角度來(lái)研究生物與環(huán)境的相互作用則可說(shuō)是由物理學(xué)、化學(xué)、生理學(xué)、生態(tài)學(xué)和社會(huì)經(jīng)濟(jì)學(xué)等共同發(fā)展出的研究體系。四.生態(tài)學(xué)與生態(tài)平衡

生態(tài)平衡也叫自然平衡，表現(xiàn)在兩個(gè)方面：一是生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部生物種類(lèi)的組成和數(shù)量比例保持相對(duì)穩(wěn)定；二是生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部的非生物環(huán)境（包括空氣、陽(yáng)光、水、土等）保持相對(duì)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(xué)20世紀(jì)中葉，環(huán)境保護(hù)受到人們的高度重視。圍繞環(huán)境問(wèn)題形成了一個(gè)新的研究領(lǐng)域————環(huán)境科學(xué)。環(huán)境科學(xué)是研究人類(lèi)活動(dòng)和環(huán)境質(zhì)量關(guān)系的科學(xué)。從18世紀(jì)開(kāi)始，歐美國(guó)家進(jìn)行了工業(yè)革命，生產(chǎn)力得到很大的發(fā)展，但環(huán)境污染也日益嚴(yán)重。20世紀(jì)中葉以來(lái)發(fā)生了一系列震撼世界的環(huán)境問(wèn)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(wèn)題

1.六大污染事故

（1）意大利塞維索化學(xué)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(xué)品二惡英擴(kuò)散，使許多人中毒。事隔多年后，當(dāng)?shù)鼐用竦幕蝺撼錾蚀鬄樵黾?。?）美國(guó)三里島核電站泄漏事故1979年3月，美國(guó)賓夕法尼亞州三里島核電站反應(yīng)堆元件受損，放射性裂變物質(zhì)泄漏，使周?chē)?0英里以內(nèi)約200萬(wàn)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(chǔ)罐幾乎全部爆炸起火，對(duì)周?chē)h(huán)境造成嚴(yán)重危害，死亡上千人，50萬(wàn)居民逃難。（4）印度博帕爾毒氣泄漏事故

1984年12月，美國(guó)聯(lián)合碳化物公司設(shè)在印度博帕爾市的農(nóng)藥廠劇毒氣體外泄，使2500人死亡，20萬(wàn)人受害，其中5萬(wàn)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(hào)反應(yīng)堆爆炸起火，放射性物質(zhì)外泄，上萬(wàn)人受到傷害，也造成了其他國(guó)家遭受放射性塵埃的污染，中國(guó)的北京上空也檢測(cè)到這樣的塵埃。（6）德國(guó)萊茵河污染事故1986年11月，瑞士巴塞爾桑多茲化學(xué)公司的倉(cāng)庫(kù)起火，大量有毒化學(xué)品隨滅火用水流進(jìn)萊茵河，使靠近事故地段河流生物絕跡，成為死河。河內(nèi)大多數(shù)魚(yú)類(lèi)死亡，500公里范圍內(nèi)的井水不能飲用，德國(guó)和荷蘭居民被迫定量供水，使幾十年德國(guó)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(shí)馬斯河谷工業(yè)區(qū)內(nèi)13個(gè)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(zhuǎn)，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(nèi)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(guó)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(gè)星期大部分地區(qū)受反報(bào)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(chǎn)物與大氣中塵粒結(jié)合產(chǎn)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(xué)煙霧事件

40年代初期，美國(guó)洛杉磯市全市250多萬(wàn)輛汽車(chē)每天消耗汽油約1600萬(wàn)升，向大氣排放大量碳?xì)浠衔?、氮氧化物、一氧化碳。該市臨海依山，處于50公里長(zhǎng)的盆地中，汽車(chē)排出的廢氣在日光作用下，形成以臭氧為主的光化學(xué)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(chǎn)。1955年，洛杉磯因光化學(xué)煙霧引起的呼吸系統(tǒng)衰竭死亡的人數(shù)達(dá)到400多人，這是最早出現(xiàn)的由汽車(chē)尾氣造成的大氣污染事件。（4）倫敦?zé)熿F事件

1952年12月5～8日，倫敦城市上空高壓，大霧籠罩，連日無(wú)風(fēng)。而當(dāng)時(shí)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(shí)3倍；1歲以下死亡的，約為平時(shí)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(lèi)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(chǎn)生的廢氣，嚴(yán)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(rèn)哮喘病患者達(dá)817人，死亡10多人。

（6）米糠油事件1968年3月日本北九洲市、愛(ài)知縣一帶，由于生產(chǎn)管理不善，生產(chǎn)米糠油時(shí)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^(guò)1400人，至七八月份患病者超過(guò)5000人，其中16人死亡，實(shí)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(yú)中毒，人食用毒魚(yú)后受害。癥狀是步態(tài)不穩(wěn)、抽搐、手足變形、神經(jīng)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(nóng)田，使稻米和飲用水含鎘而中毒，首先引起腎臟障礙，逐漸導(dǎo)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(xué)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(jīng)濟(jì)繼續(xù)增長(zhǎng)；③全球范圍內(nèi)糧食和農(nóng)產(chǎn)品供應(yīng)變得不那么充裕，價(jià)格更為昂貴；④能源消耗的增長(zhǎng)率下降，對(duì)能源更加注意節(jié)??；⑤水的問(wèn)題愈來(lái)愈大，在供應(yīng)和污染方面均是如此；⑥環(huán)境壓力增大。中國(guó)的環(huán)境科學(xué)研究

?第四節(jié)人類(lèi)生存環(huán)境調(diào)查和科學(xué)發(fā)展一.氣候變暖帶來(lái)災(zāi)難

二氧化碳在大氣中的含量在至少４０萬(wàn)年的時(shí)間里一直比較穩(wěn)定，保持著百萬(wàn)分之２８０的水平?？墒枪I(yè)時(shí)代開(kāi)始以后，這個(gè)數(shù)字已經(jīng)跳到了百萬(wàn)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(shè)想，地球的整個(gè)氣候環(huán)境都將發(fā)生巨變。在冰川時(shí)期，氣溫下降４攝氏度，北歐地區(qū)就被厚達(dá)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(huì)停止移動(dòng)，會(huì)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(jù)法國(guó)和英國(guó)一些研究機(jī)構(gòu)分析，在氣