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它是人类出现之前就存在的,是人类目前赖以生存、生活和生产所必需的自然条件和资源的总称,即阳光、温度、气候、地磁、空气、水、岩石、土壤、动植物、微生物以及地壳的稳定性等等自然因素的总和。
(见图1-1)
空气
物质水
岩石、土壤
动植物、微生物
气温
能量阳光
引力
自然环境地磁力
太阳的稳定性
地质构造情况
地壳稳定性地震、火山活动
自然现象海啸
大气力量
水循环
水土演变等多种自然因素
图1-1自然环境的构成
人工环境∶由于人类的活动而形成的环境要素,它包括人工形成的物质、能量和精神产品以及人类活动中所形成的人与人之间的关系或称上层建筑。
人工环境由综合生产力(包括人)、技术进步、人工构筑物、人工产品和能量、政治体制、社会行为、宗教信仰、文化与地方因素等组成。
自然环境对人的影响是根本性的。
人类要改善环境,都必须以自然环境为其大前提,谁要超越它,必然遭到大自然的报复。
人工环境的好坏对人的工作与生活、对社会的进步更是影响极大。
人类生存的环境可由小到大、由近及远地分为聚落环境、地理环境、地质环境和宇宙环境,从而形成了一个庞大的系统。
1.聚落环境
聚落环境是人类有计划、有目的地利用和改造自然环境而创造出来的生存环境,它是与人类工作和生活关系最密切、最直接的环境。
人生大部分时间是在聚落环境中渡过的,特别为人们所关心和重视。
聚落环境的发展,为人类提供了愈来愈方便而舒适的工作和生活环境;
但与此同时也往往因为聚落环境中人口密集、活动频繁造成环境的污染。
2.地理环境
地理环境是自然地理环境和人文地理环境两个部分的统一体。
自然地理环境是由岩石、土壤、水、大气、生物等自然要素有机结合而成的综合体;
人文地理环境是人类的社会、文化和生产活动的地域组合,包括人口、民族、政治、社团、经济、交通、军事、社会行为等许多成分,它们在地球表面构成的圈层称为人文圈。
3.地质环境
地质环境为人类提供了大量的生产资料——丰富的矿产资源——难以再生的资源。
随着生产的发展,大量矿产资源引入地理环境,在环境保护中是一个不容忽视的方面。
地质环境与地理环境是有区别的,地质环境是指地表以下的地壳层,可延伸到地核内部,而地理环境主要指对人类影响较大的地表环境。
4.宇宙环境
宇宙环境是由广漠的空间和存在于其中的各种天体以及弥漫物质组成,几近真空。
环境科学中是指地球大气圈以外的环境,或称为空间环境。
宇宙环境是迄今为止人类对它的认识还很不足、有待于进一步开发和利用的及其广阔的领域。
二、环境问题
所谓环境问题主要是由于人类活动作用于周围环境所产生的环境质量变化以及这种变化反过来对人类的生产、生活和健康产生影响的问题。
这类问题可分为两类:
一是不合理开发利用自然资源,超出环境承载力,使生态环境质量恶化和自然资源枯竭的现象;
二是人口激增、城市化和工农业高速发展引起的环境污染和破坏。
总之是人类经济社会发展与环境的关系不协调所引起的问题。
(一)环境问题的发展
从人类诞生开始就存在着人与环境的对立统一关系。
人类在改造自然环境的过程中,由于认识能力和科学水平的限制,往往会产生意料不到的后果,造成对环境的污染与破坏。
1.工业革命以前阶段
在远古时期,由于人类的生活活动如制取火种、乱采乱捕、滥用资源等造成生活资料缺乏。
随着刀耕火种,砍伐森林,盲目开荒,破坏草原,农业、牧业的发展,引起一系列水土流失、水旱灾害和沙漠化等环境问题。
2.环境的恶化阶段
工业革命至20世纪50年代前,是环境问题发展恶化阶段。
在这一阶段,生产力的迅速发展、机器的广泛使用,大幅度提高劳动生产率,增强了人类利用和改造环境的能力,大规模地改变了环境的组成和结构,也改变了生态中的物质循环系统,扩大了人类活动领域。
同时也带来了新的环境问题,大量废弃物污染环境,如从1873年至1892年间,伦敦多次发生有毒烟雾事件,另外大量矿物资源的开采利用,加大了“三废”的排放,造成环境问题的逐步恶化。
3.环境问题的第一次爆发
进入20世纪,特别是二次世界大战以后,科学技术、工业生产、交通运输都发生了迅猛发展,尤其是石油工业的崛起,工业分布过分集中,城市人口过分密集,环境污染由局部逐步扩大到区域,由单一的大气污染扩大到气体、水体、土壤和食品等各方面的污染,有的已酿成震惊世界的公害事件。
表1-1世界八大公害事件
序号
公害
名称
国家
时间
事件及其危害概况
1
马斯河谷烟雾事件
比利时
1930年12月
马斯河谷地带分布着三个钢铁厂、四个玻璃厂、三个炼锌厂和炼焦、硫酸、化肥等许多工厂。
1930年12月初,在两岸耸立90m高山的峡谷地区,出现了大气逆温层,浓雾覆盖河谷,工厂排到大气中的污染物被封闭在逆温层下,不易扩散,浓度急剧增加,造成大气污染事件。
一周内几千人受害发病,60人死亡,为平时同期死亡人数的10.5倍,也有大量家畜死亡。
发病症状流泪、喉痛、胸痛、咳嗽、呼吸困难等。
推断当时大气二氧化硫浓度为25~100mg/m3
2
多诺拉烟雾事件
美国
1948年10月
多诺拉镇是一个两岸耸立着100m高山的马蹄形河谷,盆地中有大型炼钢厂、硫酸厂和炼锌厂。
1948年10月,该镇发生轰动一时的空气污染事件,这个小镇当时只有14000人,4天内就有5900人因空气污染而患病,20人死亡
3
伦敦烟雾事件
英国
1952年12月
伦敦位于泰晤士河开阔河谷中,1952年12月5~9日,几乎在英国全境有大雾和逆温层。
伦敦上空因受冷高压影响,出现无风状态和60~150m低空逆温层,使从家庭和工厂排出的燃煤烟尘被封盖滞留在低空逆温层下,导致4000人死亡
4
洛杉矶光化学烟雾事件
1955年
洛杉矶市有350多万辆汽车,每天有超过1000吨烃类、30吨氮氧化合物和4200吨一氧化碳排入大气中,经太阳光能作用,发生光化学反应,生成一种浅兰色光化学烟雾,在1955年一次事件中,仅65岁以上老人就死亡400人
5
水俣
事件
日本
1953~1979年
熊本县俣湾地区自1953年以来,病人开始面部呆痴、全身麻木、口齿不清、步态不稳,进而耳茸失聪,最后精神失常、全身弯曲、高叫而死。
还出现“自杀猫”、“自杀狗”等怪现象。
截止1979年1月受害人数达1004人,死亡206人。
到1959年才揭开谜底,是某工厂排出的含汞废水污染了水俣海域,鱼贝类富集了水中的甲基汞,人或动物吃鱼贝后,引起中毒或死亡
6
富山
1955~1965年
1955年后,在日本富山通川两岸发现一种怪病,发病者开始手、脚、腰等全身关节疼痛。
几年后,骨骼变形易折,周身骨骼疼痛,最后病人饮食不进,在疼痛中死去或自杀。
到1965年底,近100人因“骨痛病”死亡。
到1961年才查明是由于当地铝厂排放含镉废水,人吃了受镉污染的大米或饮用含镉的水而造成
7
四日市事件
1955~1972年
四日市是一个以“石油联合企业”为主的城市。
1955年以来,工厂每年排到大气中的粉尘和SO2总量达13万吨,使这个城市终年烟雾迷漫。
居民支气管炎、支气管哮喘、肺气肿及肺癌等呼吸道疾病,称为“四日气喘病”。
截止1972年,日本全国患这种病者高达6376人
8
米糠油事件
1968年
九州发现一种怪病,病人开始眼皮肿、手掌出汗、全身起红疙瘩,严重时恶心呕吐、肝功能降低,慢慢地全身肌肉疼痛、咳嗽不止,有的引起急性肝炎或医疗无效而死。
该年7-8月患者达5000人,死亡16人。
这是由于一家工厂在生产米糠油的工艺过程中,使载热体多氯联苯混入油中,造成食油者中毒或死亡
由于这些环境污染直接威胁着人们的生命和安全,成为重大的社会问题,激起广大人民的强烈不满,也影响了经济的顺利发展。
例如美国1970年4月22日爆发了2000万人大游行,提出不能再走“先污染、后治理”的路子,必须实行预防为主的综合防治办法。
这次游行也是1972年斯德哥尔摩人类环境会议召开的背景,会议通过的《人类环境宣言》唤起了全世界对环境问题的注意。
工业发达国家把环境问题摆上了国家议事日程,通过制定相关法律,建立相关机构,加强管理,采用新技术,使环境污染得到了有效控制。
4.环境问题的第二次高潮
20世纪80年代以后环境污染日趋严重和大范围生态破坏,是社会环境问题的第二次高潮。
人们共同关心的影响范围大和危害严重的环境问题有三类:
一是全球性的大气污染,如温室效应、臭氧层破坏和酸雨;
二是大面积生态破坏,如大面积森林毁坏、草场退化、土壤侵蚀和沙漠化;
三是突发性的严重污染事件频繁。
表1-220世纪80年代以来的典型公害事件
事件名称
发生地点
时间
影响情况
塞维索化学污染事件
意大利北部塞维索地区
1976年7月10日
该地区一家农药厂爆炸,剧毒化学品二恶英(多氯甲苯、多氯乙苯等有毒化学品的俗称)污染。
许多人中毒,1.5公里范围内植物被深埋掉,几年内当地畸形儿出生率大增
三里岛核电站泄漏事件
三里岛
1979年3月28日
三里岛核电站严重失火事故使周围50英里以内约200万人处于不安中,停工、停课,纷纷撤离,直接损失10多亿美元
博帕尔农药泄漏事件
印度
博帕尔市
1984年12月3日
博帕尔市美国联合碳化公司农药厂发生异氰酸甲酯罐爆裂外泄,进入大气约45万吨,受害面积达40平方公里,受害人10~20万,死亡6000多人
切尔诺贝利核电站泄漏事件
乌克兰
基辅
1986年4月26日
切尔诺贝利核电站4号反应堆爆炸,引起大火,放射性物质大量扩散。
周围13万居民被疏散,300多人受严重辐射,死亡31人,经济损失35亿美元
上海甲肝事件
中国
上海市
1988年1月
上海市部分居民食用被污染的毛蚶而中毒,然后迅速传染蔓延,有29万人患甲肝
洛东江水源污染事件
韩国洛东江畔
1991年3月
洛东江畔的大丘、釜山等城镇斗山电子公司擅自将325吨含酚废料倾倒于江中。
自1980年起已倾倒含酚废料4000多吨,洛东江已有13支支流变成了“死川”,1000多万居民受到危害
海湾石油污染事件
海湾地区
1991年1月17日~2月28日
历时6周的海湾战争使科威特境内900多口油井被焚或损坏;
伊拉克、科威特沿海两处输油设施被破坏,约15亿升原油漂流;
伊拉克境内大批炼油和储油设备、军火弹药库、制造化学武器和核武器的工厂起火爆炸,有毒有害气体排入大气中,随风漂移,危害其它国家,如伊朗已连降几次“黑雨”。
海湾战争是有史以来使环境污染和生态破坏最严重的一次战争
从以上典型污染事件可以看出,目前环境问题的影响范围逐步扩大,不仅对某个国家、某个地区,而且对人类赖以生存的整个地球环境造成危害。
环境污染不但明显损害人类健康,而且全球性的环境污染和生态破坏,阻碍着经济的持续发展。
就污染源而言,以前较易通过污染源调查弄清产生环境问题的来龙去脉,但现在污染源和破坏源众多,不但分布广,其来源复杂,既有来自人类经济生产活动,也来自日常生活活动;
既来自发达国家,也来自发展中国家。
突发性事件的污染范围大、危害严重,经济损失巨大。
(二)当前的主要环境问题
当前全球范围面临的环境问题主要是人口、资源、生态破坏和环境污染。
它们之间相互关联、相互影响,是当今世界环境学科关注的主要问题。
1.人口问题
人口急剧增长是当今影响环境的最主要、根本的因素。
据统计,人类历经100万年至1830年达到10亿人口,到1975年达40亿,1995年即达56.8亿,2000年已超过60亿,近百年来世界人口的增长速度达到了人类历史最高峰!
预计至2025年可能超过87亿。
人类为了供养如此大量人口,需要大量的自然资源来支持。
如耕地、能源、矿产等资源的需求不断加大,同时在生产过程中废物排放量也加大,加重了环境污染。
另外,人口的急剧增加,也加大了水资源、土地资源的污染,超过了地球环境的合理承载能力,必然造成生态破坏和环境污染。
我国在历史上一直是个人口大国,1949年人口已达5.4亿。
到1990年7月中国人口达11.6亿,占世界人口的22%左右,目前已超过12亿。
随着人口老龄化、分布不平衡、农村人口比重大及整体素质偏低的问题的愈加突出,严重阻碍了我国的经济发展,进一步加重了环境污染。
2.资源问题
随着全球人口的增长和经济的发展对资源的要求与日俱增,人类正遭受着某些资源短缺和耗竭的严重挑战。
全球资源危机主要表现在:
①土地资源不断减少和退化目前人类开发利用的耕地和牧草不断减少或退化,沙漠化、盐碱化问题比较严重。
据联合国环境规划署的资料,1975年至2000年,全球有3亿公顷耕地被侵蚀,另有3亿公顷被压在新城镇的公路之下。
全世界三分之二的土地即20亿公顷土地不同程度的受到沙漠化的影响,约有8.5亿人口生活在不毛之地和贫瘠的土地上,导致许多国家粮食不能自给,粮食供应紧张。
南亚的20%人口严重发育不良,北非有2000万人、非南部撒哈拉地区15000万人营养不良。
世界各国通过开垦荒地扩大耕地面积提高粮食产量会带来水土流失、生态破坏的危险,同时化肥、农药的使用又会加大对水体、土壤的污染。
②森林资源及生物多样性危机据估计,1981~1990年间全世界每年损失森林平均达1690万公顷。
我国西双版纳的天然森林自1950年以来每年以25万亩的速度消失。
目前我国荒漠化面积占国土面积的三分之一,华北、西北、东北西部等地区总面积达300多万平方公里。
1993、1994、1995年连续三年沙尘暴袭击宁夏地区,人畜死伤,房屋倒塌,庄稼被毁,直接损失上亿元。
1996年5月30日敦煌地区沙尘暴达7小时40分钟,最大风力10级。
2000年3、4月间华北地区京津一带受沙尘暴影响十几次。
所有这些与森林资源的减少、生态的破坏是分不开的。
森林资源的减少和其它环境因素恶化,使生物多样性产生了危机。
目前全球濒临灭绝的动物有1000多种,植物25000种。
据估计,一个森林面积减少10%,即可使继续存在的生物品种下降至50%。
因此物种的消亡,破坏了生态平衡,对人类发展是难以挽回、无法估计的损失,因为生物多样性包括数以万计的动物、植物、微生物和其拥有的基因,是人类赖以生存和发展的各种生命资源的总汇,是宝贵的自然财富。
③水资源严重短缺目前,世界上有43个国家和地区严重缺水,占全球陆地面积的60%,80多个国家处于水危机状态,约有20亿人用水紧张,10亿人得不到良好的饮用水。
全世界每年约有超过4200亿立方米的污水排入江河湖海,污染5500亿立方米的淡水,约占全球径流量14%以上,因此水体污染是造成水资源危机的重要原因之一。
人口急增、工农业生产将导致用水量持续增长而水资源严重短缺,这将成为许多国家经济发展的障碍。
有资料表明,作为人类生命之源的水将成为人类未来争夺的焦点。
谁拥有控制、储存并开发水资源技术,就如掌握世界石油资源一样,在人类未来发展过程中发挥举足轻重的作用。
我国水资源也十分短缺,全国18个省(市、区)有6620座县级以上政府所在的城镇缺水,其中地级以上城市117座,日缺水量1700万立方米,有1970万人受到缺水影响,天津、长春、烟台、唐山等大城市用水告急,至2000年9月,给天津供水的潘家口水库已到死水位,于桥水库现存水量很少,天津面临缺水的危机,直接影响到天津工业和城市居民生活正常用水,估计至2001年6月缺水量将达4亿立方米左右。
2000年10月开始紧急引黄入津,以解燃眉之急。
北京的水供需矛盾也不容乐观,1999年官厅、密云两大水库仅供北京2.26亿立方米水,而北京正常年用水量为40亿立方米,密云水库蓄水量只有16亿立方米,不得已又恢复官厅水库的饮水功能。
与此同时我国水体水质总体上呈恶化趋势。
1990年全国城市污水排放11179亿立方米,1999年为351立方米,其中80%未经过处理直接排入水体,75%的湖泊水域受到显著污染。
全国已有90%城镇的饮用水源受到污染。
总之,以水资源紧张、水污染严重和洪涝灾害为主要特征的水危机已成为我国经济可持续发展的重要制约因素。
表1-31992-1994年全国各大流域水质状况
流域名称
评价河段长度/km
符合1,2类标准
/%
符合3类标准
符合4,5类标准
1992
1993
1994
长江流域
8831
58
37
42
22
31
29
20
32
黄河流域
7057
24
13
18
27
70
69
66
珠江流域
5732
47
39
40
43
淮河流域
2050
16
67
44
松花江流域
2325
26
38
23
74
62
71
辽河流域
1329
14
86
87
海河流域
3161
10
50
内陆河流
7887
60
30
21
合计
38372
41
25
11
48
3.大气环境污染
人口的增长加剧了以矿物燃料为主的能源消耗,加快了对大气污染,形成了全球性环境问题。
①酸雨严重SO2和NOx是形成酸雨的主要物质。
酸雨的危害主要是破坏森林生态系统、改变土壤性质和结构、破坏水体生态系统、腐蚀建筑物和损害人体的呼吸系统和皮肤。
如欧洲15个国家中有700万公顷森林受到酸雨的影响;
我国的酸雨面积已达国土面积的29%。
广东、广西、四川、贵州等地已是十雨九酸,成为世界第三大酸雨区,每年直接经济损失在140亿元以上。
②臭氧层破坏臭氧可以减少太阳紫外线对地表的辐射,减少人类白内障和皮肤癌等疾病的发生,提高人体的免疫力。
由于NOx、CFC等物质的大量使用,破坏了臭氧层。
据新华社报道美国宇航局利用地球观测卫星上的“全臭氧测图分光计”测定,2000年9月3日在南极上空臭氧层空洞面积达2830万平方公里,相当于美国领土面积的三倍,而1998年9月19日测得臭氧空洞面积为2720万平方公里。
因此,用“天破了”来形容臭氧层的破坏并不过分,这意味着有更多的紫外线射到地面。
科学家预言:
2050年时,即使不考虑在南北极上空的特殊云层化学,在高纬度地区,臭氧的消耗量将是4%~12%。
这就要求停止使用氯氟烃和其他危害臭氧层的物质刻不容缓。
1993年2月,我国政府正式批准了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰方案》,确定在2010年完全淘汰消耗臭氧层物质。
但与此同时,中国已从世界各地引进了数十条有氟制冷生产线,电冰箱生产能力达到1000万台。
据有关部门预测,未来10年中国大部分家庭仍将使用有氟制冷。
即使立即停止使用CFC,它所造成的大气污染将存在70年,这期间将继续破坏臭氧层。
③温室效应和气候变化由于人类大量使用矿物燃料,热带森林滥伐毁坏等使大气中CO2的浓度由19世纪中叶的260~280cm3/m3增加到80年代的340cm3/m3,据预测至下世纪中叶还可能达到600cm3/m3。
CO2可让太阳光射入,大量吸收大气表层和地表能生热的红外辐射,从而使低层大气温度升高。
当CO2含量过大时,就会形成一座“玻璃温室”,即大气“温室”效应。
导致地球温度升高从而造成很多影响:
改变降雨和蒸发体系,影响农业和粮食资源,改变大气环流,进而影响海洋水流,冰川融化海平面上升,富营养区的迁移、海洋生物的再分布,在我国北方近几年还呈现出“冬暖、夏热,春来早”的气候特点。
据观测,1988年全球平均气温比1949年至1979年多年的平均气温高0.34℃,近百年来,全球平均海平面上升了14cm。
估计今后南、北两极的冰川进一步溶化,在21世纪海平面会再上升1m左右,将会造成世界沿海地区的大灾难。
4.海洋污染
随着工业化进程和海洋运输业及海洋采矿发展,经由各种途径进入海洋的生活污水、工业废水、养殖污水大量排放,废油、有毒化学品与日剧增,超过了海洋自净能力,富营养化加强,使海洋中某些浮游生物爆发性增殖,消耗大量的溶解氧,导致水生生物的死亡。
这就是我国近几年来多次发生的“赤潮”的原因。
我国渤海是一个内海,面积达7.8万平方公里,它只有旅顺口到长岛之间一个水口,其水体交换能力较弱。
近年来,渤海每年接纳各种污水约32亿吨,其中石油类2.12×
104吨,氨氮类1.19×
104吨。
在环渤海部分海域多次发生“赤潮”,造成大面积海洋生物死亡。
在不足100平方公里的锦州湾,众多的冶金、石油、化工、造船等大中型企业,每年排放污水3000多万吨,十几万吨的矿物废渣每年以10米的速度向海洋“进军”,大量有毒物质进入海洋。
据中国海洋
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