第八章全球性環(huán)境問題付川副教授化學與環(huán)境工程系7/16/20251全球氣候變化在過去的一個世紀里，全球表面平均溫度上升了0.3至0.6攝氏度，海平面上升了10至25厘米。目前地球大氣中的二氧化碳濃度已由工業(yè)革命（1750年）之前的280ppm增加到了近360ppm。1996年政府間氣候變化小組發(fā)表的評估報告表明：如果世界能源消費的格局不發(fā)生根本性變化，到21世紀中葉，大氣中的二氧化碳濃度將達到560ppm，全球平均溫度可能上升1.5至4攝氏度。7/16/20252溫室氣體排放極地冰山融化

7/16/20253臭氧層破壞和損耗自1985年南極上空出現(xiàn)臭氧層空洞以來，地球上空臭氧層被損耗的現(xiàn)象一直有增無減。到1994年，南極上空的臭氧層破壞面積已達2400萬平方公里?，F(xiàn)在在美國、加拿大、西歐、前蘇聯(lián)、中國、日本等國的上空，臭氧層都開始變薄。在對消耗臭氧層物質(zhì)（ODS）實行控制之前（1996年以前），全世界向大氣排放的ODS已達到了2000萬噸。由于ODS相當穩(wěn)定，可以存在50-100年，所以被排放的大部分ODS目前仍留在大氣層中。在它們陸續(xù)升向平流層時，就會與那里的臭氧層發(fā)生反應，分解臭氧分子。因此，即使全世界完全停止排放ODS，也要再過20年，人類才能看到臭氧層恢復的跡象。7/16/20254臭氧層對地球的危害示意圖7/16/20255酸雨污染現(xiàn)在“酸雨”一詞已用來泛指酸性物質(zhì)以濕沉降（雨、雪）或干沉降（酸性顆粒物）的形式從大氣轉(zhuǎn)移到地面上。酸雨中絕大部分是硫酸和硝酸，主要來源于人類廣泛使用化石燃料，向大氣排放了大量的二氧化硫和氮氧化物。歐洲地區(qū)土壤緩沖酸性物質(zhì)的能力弱，酸雨使歐洲30%的林區(qū)因酸雨的影響而退化。在北歐，由于土壤自然酸度高，水體和土壤酸化都特別嚴重，有些湖泊的酸化導致魚類滅絕。美國國家地表水調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，酸雨造成了75%的湖泊和大約一半的河流酸化。加拿大政府估計，加拿大43%的土地（主要在東部）對酸雨高度敏感，有14000個湖泊是酸性的。水體酸化會改變水生生態(tài)，而土壤酸化會使土壤貧瘠化，導致陸地生態(tài)系統(tǒng)的退化。7/16/20256土地荒漠化荒漠化是當今世界最嚴重的環(huán)境與社會經(jīng)濟問題。1991年聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署對全球荒漠化狀況的評估是：全球荒漠化面積已近36億公頃，約占全球陸地面積的1/4，已影響到全世界1/6的人口（約9億人），100多個國家和地區(qū)。而且，荒漠化擴展的速度是，全球每年有600萬公頃的土地變?yōu)榛哪?，其?20萬公頃是牧場，250萬公頃是旱地，12.5萬公頃是水澆地，另外還有2100萬公頃土地因退化而不能生長谷物。亞洲是世界上受荒漠化影響的人口分布最集中的地區(qū)，遭受荒漠化影響最嚴重的國家依次是中國、阿富汗、蒙古、巴基斯坦和印度。7/16/20257荒漠化的土地荒漠化與移民

7/16/20258水資源危機世界上許多地區(qū)面臨著嚴重的水資源危機。根據(jù)國際經(jīng)驗，每人每年1000立方米可重復使用的淡水資源是一個基本指標，低于這個指標的國家可能會遭受阻礙發(fā)展和損害健康的長期性水荒。然而，目前世界上約有20個國家已低于這一指標，主要位于西亞和非洲，總?cè)丝跀?shù)已過億。另一方面，由生活廢水、工業(yè)廢水、農(nóng)業(yè)污水、固體廢物滲漏、大氣污染物等引起的水體污染，使全球可供淡水的資源量大大減少了。世界銀行的報告估計，由于水污染和缺少供水設施，全世界有10億多人口無法得到安全的飲用水。7/16/20259水資源短缺

7/16/202510森林植被破壞由于推測的難度，全世界的森林面積尚無準確數(shù)值。但據(jù)推算，地球上的森林面積約為30-60億公頃，約占陸地面積的20%-40%，其中約一半是熱帶林（包括熱帶雨林和熱帶季雨林），另一半以亞寒帶針葉林為主。從森林植物的干重測定值來看，熱帶林是亞寒帶針葉林的兩倍，所以，熱帶林占陸地總生物量的很大部分。但在工業(yè)化過程中，歐洲、北美等地的溫帶森林有1/3被砍伐掉了，所以近三十年來，發(fā)達國家對全球的熱帶林進行了大規(guī)模地開發(fā)。歐洲國家進入非洲，美國進入中南美洲，日本進入東南亞，大量砍伐熱帶林，他們進口的熱帶木材增長了十幾倍。森林大面積被毀引起了多種環(huán)境后果，主要有：降雨分布變化，二氧化碳排放量增加，氣候異常，水土流失，洪澇頻發(fā)，生物多樣性減少等。7/16/202511水災

7/16/202512生物多樣性銳減科學家估計地球上約有1400萬種物種，但當前地球上的生物多樣性損失的速度比歷史上任何時候都快，比如鳥類和哺乳動物現(xiàn)在的滅絕速度可能是它們在未受干擾的自然界中的100倍至1000倍。7/16/202513海洋資源破壞和污染但近幾十年來，全球范圍內(nèi)的海洋生產(chǎn)力和海洋環(huán)境質(zhì)量出現(xiàn)明顯退化。1993年，聯(lián)合國糧農(nóng)組織估計，2/3以上的海洋魚類已被最大限度或過度捕撈，特別是有數(shù)據(jù)資料的25%的魚類，已經(jīng)滅絕或瀕臨滅絕，另有44%的魚類的捕撈已達到生物極限。而另一方面，人類活動產(chǎn)生的大部分廢物和污染物最終都進入了海洋。海洋污染的主要來源和比例約是：城市污水和農(nóng)業(yè)徑流排放44%，空氣污染33%，船舶12%，傾倒垃圾10%，海上油、氣生產(chǎn)1%。7/16/202514持久性有機污染物的污染全世界已有約一千一百萬己知化學物，同時，每年還有約一千種新的化學物進入市場。現(xiàn)在，全世界每年產(chǎn)生的有毒有害化學廢物達3億到4億噸，其中對生態(tài)危害很大、并在地球上擴散最廣的是持久性有機污染物（POP），最具代表性的是多氯聯(lián)苯和滴滴涕。幾年前科學家發(fā)現(xiàn)，生活在北極地區(qū)的因紐特人的母乳里含有高濃度的多氯聯(lián)苯，而鯨、海豹等海生動物正是因紐特人主要的蛋白質(zhì)來源。當這些動物現(xiàn)在攜帶了很高的污染毒素時，因紐特人的生活不再安全。按同樣的原理，持久性有機污染物對陸地生態(tài)系統(tǒng)也有很大的干擾和危害，因而成為目前全世界關注的重大環(huán)境問題之一。7/16/202515難以處理的有毒化學廢物

7/16/202516生物圈與生態(tài)系統(tǒng)生物圈指的是：地球上存在著生命活動的區(qū)域。它的范圍從海平面以上1萬米的高度直到海平面以下1萬2千米的深度。地球上所有的生命幾乎都生存在這個范圍之中。

生物圈中有多種類型的生態(tài)系統(tǒng)，典型的如森林、灌叢、草原、濕地和海洋等。各種類型的生態(tài)系統(tǒng)為不同的動物、植物和微生物提供著獨特的生存和繁衍的條件。7/16/202517完整的生態(tài)系統(tǒng)中的四大角色1)

生產(chǎn)者，如植物和光合細菌。它們在有陽光和水的自然條件下，能自行將來自土壤和空氣中的簡單化合物合成為復雜有機物；

2)

消費者，如草食動物和肉食動物。它們依賴食用植物或動物而生長、繁衍。它們直接或間接地將生產(chǎn)者產(chǎn)生的有機物變成了自己的身體，把自己的糞便和尸體排向大自然；

3)

分解者，如細菌和真菌類微生物。它們能將消費者的糞便和尸體分解成簡單化合物，使物質(zhì)流動在大自然中形成循環(huán)；

4)

無生命物質(zhì)，如空氣、水、陽光、簡單化合物。它們是生產(chǎn)者能持續(xù)合成有機物的必要條件。

7/16/202518看看這個小生態(tài)系統(tǒng)中哪些是生產(chǎn)者、消費者和分解者?

7/16/202519生物多樣性變幻萬千的植物世界

圖片資料來源：世界自然基金會（WWF）

7/16/202520生物多樣性生物多樣性指的是地球上生物圈中所有的動物、植物和微生物，以及它們所擁有的基因和生存環(huán)境。7/16/202521生物多樣性包含三方面概念：1〕基因多樣性（也叫遺傳多樣性）；2〕物種多樣性；3〕生態(tài)環(huán)境多樣性。（見圖1）7/16/202522生物多樣性具有很高的價值，最為寶貴的是：它是大自然造就的基因資源庫。每一個物種都有一套自己獨特的基因，這是物種在漫長的進化過程中既順應了自然，又保留下了自己物種特性的基因組合，極為珍貴，而且不可再生。在這方面，人類的知識幾乎為零。7/16/202523生物鏈—食物鏈