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食品环境学 第一章绪论 人类参与了自然界的物质循环和能量流动过程社会生产力水平提高 人类对环境的作用 干预能力更大环境遭到破坏 产生环境问题 反作用于人类 很多公害已对人类产生危害 环境污染因素造成的食品安全问题就是很重要的一个方面 人类与环境 1993年英国科学家C EFisher研究发现 现代食品安全问题主要包括六大因素 食品作为环境中的物质 能量交换的产品 其原料生产 加工 流通以及消费等是在一个完全开放的系统中进行 从某种意义上讲 环境对于食品安全有着直接的影响 也就是食品安全性和环境的安全性密不可分 在这种背景下 建立将环境对食品安全的影响作为一个独立范畴加以研究的学科 食品环境学 食品环境学是食品科学 环境科学和社会科学相互交叉的一门新兴学科 揭示了食品与环境之间的相互影响 相互依存的内在规律食品环境目前没有一个权威的概念 可以从食品原料的生产环境和食品加工环境两个方面去理解食品环境 这两个方面囊括了自然环境和社会环境两个方面 食品环境学概述 原料生产环境 原料产地环境条件 设施农业条件及农业生产资料投入品等对农产品有显著影响的环境因素的总和 例如 土壤 大气 水质 日光温室 设施养殖 农药化肥 食品加工环境 食品加工和流通过程 包装 运输 贮存 中环境因素的总和 例如 加工场地的环境卫生与布局 人员卫生状况与管理 生产用水 加工工艺 加工设备环境等 食品环境学的基本任务 利用环境科学 农业环境科学的理论与技术成果来揭示 食品 环境 人类 系统的本质联系 研究该系统结构要素之间的相互关系 掌握其发展规律 调控食品与环境之间物质能量交换过程 合理利用环境资源 生产出安全优质的食品 促进食品加工业的持续发展 并最终造福人类 研究环境条件对食品质量安全的直接影响和间接影响 并探讨预测最佳食品质量安全对环境因素的要求 研究在食品加工过程人类对环境和食品质量安全的影响 提出人类在食品生产加工过程中必须遵循的活动准则 确保食品工业可持续发展 食品环境学的内容 核心内容 研究不同食品环境质量变化规律的科学 重点研究食品安全性与环境质量之间变化的起因 过程和转化 后果 并提出解决问题的技术措施和方法途径 食品环境质量的基础理论食品环境污染控制与防治食品环境监测与分析技术食品污染与人体健康危害食品加工废弃物的处理与再利用 食品环境学的特点 综合性整体性实践性理论性 第二章环境科学基础 1 环境的定义 广义 第一节环境与环境系统 一 环境及相关概念 环境是相对于中心事物而言的 与某一中心事物有关的事物 就是这个事物的环境 通常说的环境是以人类为中心 围绕人群的空间以及其中可以直接 间接影响人类生活和发展的各种自然因素和社会因素的主体 环境质量管理体系ISO14001定义的环境组织活动的外部存在 包括空气 水 土地 自然资源 植物 动物 人 以及他们之间的相互关系 中华人民共和国环境保护法 规定的环境指 大气 水 土地 矿藏 森林 草原 野生动物 野生植物 水生生物 名胜古迹 风景旅游区 温泉 疗养区 自然保护区 生活居住区等 环境的定义 狭义 2 环境分类 按照环境的主体进行分类 以人为主体 其它的生命和非生命物质为环境要素 以生物为主体 人包括其中 其它非生命物质为环境要素 按照环境要素进行分类 自然环境 大气环境 水环境 土壤环境 生物环境 地质环境 社会环境 聚落环境 生产环境 交通环境 文化环境 自然环境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自然资源的总称 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 用一句话概括就是 直接或间接影响到人类的一切自然形成的物质 能量和自然现象的总体 按自己固有的规律发生和发展 被利用和改造 自然环境 人工环境 人类活动的产物社会环境 经济 政治 文化组成 是人类活动的产物 但反过来又成为人类活动的制约条件 也是影响人类与自然环境的决定性因素 工程环境 人类在利用和改造自然环境中创造出来的人工环境 人工环境 环境要素 也称环境基质 指构成人类环境整体的各个独立的 性质不同的而又服从整体演化规律的基本物质组分 分为自然环境要素和人工环境要素 3 环境要素及其特性 环境要素的特性最差 小 限制律 整体环境的质量 不能由环境诸要素的平均状态决定 而是受环境诸要素中那个与最优状态差距最大的要素所控制 等值性 是指各个环境要素 无论它们本身在规模上或数量上如何的不相同 但只要是一个独立的要素 那么对于环境质量的限制作用并无质的差别 整体性大于个体和 是指环境诸要素互相联系 互相作用产生的集体效应 是个体效应基础上质的飞跃 出现先后 互相联系 互相依赖 是指环境诸要素在地球演化史上的出现 具有先后之别 但它们又是相互联系 相互依赖的 3 环境系统的特性 环境的整体性 局部污染可以对其他地区造成影响和危害 环境资源的有限性 弱小的地球 容量 自净 后果的显现需要一个过程灾难隐患和遗传隐患 环境的差异性 自然环境的基本特征 经纬度不同 危害作用的时滞性 隐显性 持续反应性 环境系统 是一个复杂的 有时 空 量 序变化的动态系统和开放系统 系统内外存在着物质和能量的交换 环境的变动性和稳定性 环境要素的状态和功能始终在变化 但是在一定时间内 环境又是相对稳定的 二 环境问题 1 什么是环境问题 广义 由自然力或人力引起生态平衡破坏 最后直接或间接影响人类的生存和发展的一切客观存在的问题 狭义 由于人类的生产和生活活动 使自然生态系统失去平衡 反过来影响人类生存和发展的一切问题 天灾 人祸图片 2 环境问题的分类根据环境问题的来源 可分为两类 天灾 由自然力引起的为原生环境问题 又称第一环境问题 它主要是指地震 洪捞 干旱 滑坡等自然灾害问题人祸 由人类活动引起的为次生环境问题 也叫第二环境问题 它又分为环境污染和生态环境破坏两类 人为环境问题一般可分为两类 一是不合理开发利用自然资源 超出环境承载力 形成生态环境质量恶化或自然资源枯竭等现象 即生态环境破坏问题 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问题 天灾 常常因人祸而增强 砍伐森林 水土流失 诱发泥石流 地震 洪水 3 环境问题的发生和发展阶段根据环境问题发生的先后和轻重程度 可大致分为三个阶段 1 环境问题的产生与生态环境早期破坏 包括人类出现以后直至产业革命的漫长时期 又称早期环境问题 2 城市环境问题突出和 公害 加剧 从产业革命到1984年发现南极臭氧空洞止 又称近代城市环境问题阶段 3 全球性环境问题 即当代环境问题阶段 这一阶段的核心是 全球变暖 臭氧层破坏 和 酸沉降 三大全球性大气环境问题 三个阶段的核心问题 第一次浪潮 的环境问题 土地人口的大量增加 原始植被的大量破坏 第二次浪潮 的环境问题 环境污染 八大公害事件 马斯河谷烟雾事件 多诺拉烟雾事件 伦敦烟雾事件 洛杉矶光化学烟雾事件 水俣事件 富山事件 四日事件 米糠油事件 近年来六大公害事件 意大利塞维索化学厂二恶英扩散事件 美国三里岛核电厂泄漏事件 墨西哥城液化气罐爆炸事件 印度博帕市农药厂化学品泄漏 苏联切尔诺贝利核电站泄漏 瑞 骨痛病博帕尔惨案水俣病 第三阶段即当代环境问题的特点 区域性环境污染扩展到全球环境问题在全球范围内出现环境问题的影响危及全球人类环境问题的形成与全人类的活动有关环境问题的解决是全球性的 从第一代环境问题扩展到第二代环境问题全球气候变暖臭氧层破坏酸雨生物多样性减少 物种灭绝 危险废弃物污染与越境迁移 工业革命以来 由于人类生产生活方式的变化 石油 煤炭等矿物燃料和农用化肥被大量使用 大气中的温室气体浓度剧增 据统计 100多年来 大气中二氧化碳浓度增加了30 甲烷增加了45 一氧化二氮增加了5 大量的温室气体使地球表面温度不断上升 在过去100年中 地球表面温度上升了0 3 0 6 据联合国 1996 1997年度世界资源报告 预测 到2020年全球能源消耗将比现在增加50 100 由此造成的二氧化碳等温室气体排放量将增加45 90 预计 在未来100年 全球气温可能再升高1 3 5 全球气候变暖 臭氧层破坏 臭氧在大气平流层中聚集在一起形成 臭氧层 其平均厚度只有0 35 厚 它的作用是保护地球表面生命体免受紫外线辐射 大约90 的紫外线被臭氧层吸收 英国科考队在南极的南纬60 观察站发现上空出现巨大的臭氧 空洞 从而引起了公众对臭氧耗竭问题的关注 臭氧层耗竭与氯氟烃的大量排放有关 氯氟烃是人工合成物 具有多种用途 致冷剂 火箭发射剂 泡沫发生剂等等 A地球太阳紫外线辐射量增大 危及到人类和生物的生命 皮肤癌患者增加 海洋鱼类大量死亡 B低温层变暖 高温层变冷 导致全球大气环流紊乱和冷热失衡 臭氧层破坏可能造成结果 酸雨 大气中的二氧化硫和氮氧化物在大气中形成硫酸 硝酸等 再以雨 雪 雾形式降到地表 到20世纪60年代 酸雨危害全面呈现 水体PH降低 鱼类减少 森林 农作物死亡 土壤变酸 建筑物受侵蚀 饮水质量下降 酸雨产生的废气来源于的生产及生活方式 例如汽车尾气 酸雨传输性扩大了其危害性 加急了跨区域污染 也使人们认识到酸雨问题的解决必须是多方合作的 国际化的 生物多样性减少 物种灭绝 在过去50年中失去的森林面积 中美洲37 亚洲42 非洲52 20世纪以来 平均每天有一个物种灭绝 20世纪90年代 科学家估计每天灭绝140个物种 从发达国家的环境问题扩展到发展中国家的环境问题贫穷与落后造成环境灾难与生态难民人口爆炸加剧了发展中国家的环境压力债务迫使发展中国家加剧开发资源 得不偿失发展中国家的工业化道路是被迫加剧环境污染的道路污染转移加剧了发展中国家的环境问题 4 环境问题的性质和实质性质 1 环境问题具有不可根除和不断发展的属性 它与人的欲望 经济的发展 科技的进步同时产生 同时发展 呈现孪生关系 2 环境问题范围广泛而全面 存在于生产 生活 政治 工业 农业 科技等全部领域中 3 对人类的行为具有反馈作用 使人类的生产方式 生活方式 思维方式等一系列问题引起新的变化 4 可控性 即通过教育 提高人们的环境意识 充分发挥人的智慧和创造力 借助法律的 经济的和技术的手段 总可以把环境问题控制在影响最小的范围内 环境问题的实质 是一个经济问题和社会问题 是人类自然的 而且是自觉的建设人类文明的问题 包括两层意思 1 所谓的环境问题都是人类经济活动的直接或间接的结果 2 要对人类经济活动产生的环境污染和破坏进行治理和控制 必须要有相当的经济实力 20世纪末的警钟 黄河断流黄河被称作中国的 母亲河 自古有 黄河之水天上来 奔流到海不复回 的赞颂 黄河西来决昆仑 咆哮万里触龙门 的壮观不复存在 1972年第一次断流 1995年断流122天 到1997年全年断流 竟达226天 全国民众也就是在这个时候才听说母亲河 断奶 的事 长江大洪水1998年 长江大洪水震惊中外 实际上 1998年长江洪水流量比1954年洪水流量小 但水位却高 原因是长江上游森林大减 植被破坏 泥沙量增加 中下游河床抬高 流域中供调节的湖泊面积缩小 库容锐 这很像黄河走过的历史 早就有水利学者惊呼 长江要变成第二条黄河 5 中国环境问题 北京的沙尘暴 沙尘暴在西北常见 如果不是让北京遮天蔽日 人们可能不会引以为怪 20世纪末最后一两年 光顾北京的沙尘暴过海出国惠及韩日 甚至越过太平洋到达美国西海岸 因面引起人们对中国土地荒漠化的注意 2005年6月国家林业局发布中国荒漠化和沙化状况公报 2004年 全国荒漠化土地总面积为263 62万平方公里 占国土总面积的27 46 中国环境问题的基本特点 人口众多 水土流失严重 对环境的压力很大 环境极易受到迫害中国企业数量居多 特别是乡镇企业高速发展 给环境带来很大冲击中国能源以煤炭为主 对环境的污染比较严重经济相对落后 用于环境治理的费用少 环境恢复速度缓慢文化科技相对落后 人的素质和意识有待进一步提高 陆地生态系统 森林生态系统 小树林 一颗树 地球生物圈 海洋淡水 草地沙漠苔原 最高级高级中级小型微生态系统 第二节生态系统 一 生态系统的概念 分类 生态系统 在一定时间和空间内 生物和环境 非生物 之间 通过不断的物质循环和能量流动而达到动态平衡的 相互依存的 相对稳定的统一整体 环境容量在人类生存和自然生态不致受害的前提下 某一环境所能容纳的污染物的最大负荷量 绝对容量 某一环境所能容纳某种污染物的最大负荷量 绝对容量WQ 由规定的环境标准WS和环境背景值B所决定 WQ WS B 年容量 环境在污染物的积累浓度不超过环境标准规定的最大充许值的情况下 每年所能容纳的污染物的最大负荷量 年容量的大小 除了与环境标准值和环境背景值有关外 还同环境对污染物的净化能力有关 如环境空间的大小 气象 水文 地质 植被等自然条件 生物种群特征 污染物的理化特性等 如污染物的输入量为A 单位负荷量 一年后被净化的量为A 则该污染物在这一环境中的年净化率 K A A 100 年容量与绝对容量的关系为 WA K WQ 例如某地土壤中镉的背景值为0 1ppm 农田土壤标准规定的镉的最大容许值为1ppm 该地土壤镉的绝对容量则为0 9ppm 如某农田对隔的绝对容量为0 9ppm 农田对镉的年净化率为20 其年容量则为0 9 20 0 18ppm 环境承载力某一时期 某种状态或条件下 某地区的环境所能承受的人类活动作用的阈值 环境结构不发生明显不利于人类生存的方向改变的前提条件 不影响环境系统正常功能的发挥的情况 气候因子 光 温等及其他物理因子 非生物部分无机物质 H2O N P K Ca等矿质元素 有机物质 糖 蛋白质 脂类 腐殖质等 生产者 自养生物 把太阳能输入生态系统 生态系统草食动物 一级消费者 一级肉食动物 以食草动物为食 统称二级消费者 生物部分消费者肉食物动物二级肉食动物 大型肉食动物 称三 能量传递 级消三级肉食动物 顶极肉食动物 费者杂食动物寄生动物还原者 分解者 利用动植物残体及其它有机物为食的小型异养生物 包括微生物 原生动物 腐食性动物 生态系统的组成 生态系统的能量流动是单向的 通过各个营养级的能量是逐渐减少的这是因为各营养级消费者不能百分之百的利用前一营养级的生物量 总有一部分会死亡和被分解者利用生物维持自身活动需要消耗能量 生态系统是动态系统 不断发生着物质循环与能量流动 二 生物多样性 一 生物多样性公约 定义的生物多样性 所有来源的形形色色的生物体 这些来源包括陆地 海洋和其它水生生态系统及其构成的生态综合体 遗传多样性 是指种内基因的多样性物种多样性 是指物种水平上的生物多样性 是指一个地区内物种的多样化 生态系统多样性 是指生物圈内生境 生物群落和生态过程的多样化以及生态系统内生境差异 生态过程变化的惊人的多样化 是指栖息于一定环境的所有动 植物和微生物物种 每个物种所拥有的全部基因以及它们与生存环境所组成的生态系统的总称 二 生物多样性的价值和重要性 生物多样性是人类赖以生存的各种有生命的自然资源的总汇 是开发并连续利用与未来农业 医学和工业发展密切相关的生命资源的基础 丰富的植物资源为人类提供植物性食品 而各种动物提供了动物性食品 生物多样性在人类的卫生保健事业上起着不可估量的作用 美国每年的医疗处方 30 处方来源与野生动植物的新药我国的中草药也成为重要的药物来源 可用于各类疟疾 尤其适用于抗氯喹 抗喹哌恶性疟疾和凶险型脑型疟的救治 双氢青蒿素 生物多样性为人类提供了丰富的工业原料 生物多样性对现代科学技术的发展具有特殊的贡献 植物提供木材 纤维 造纸原料 江蓠 石花菜是生产琼脂和鹿角胶的原料 动物提供了皮 毛 羽 革等御寒服装的原料 野生生物为杂交育种提供基因库 仿生学 一些物种引发了人类灵感 成为人工智能的仿制原型 有些动植物还具有美学价值 1994年联合国大会确定12 29国际生物多样性日 三 中国的生物多样性中国是生物多样性特别丰富的国家之一 据统计 中国的生物多样性居世界第八位 北半球第一位 中国的生物多样性有如下特点 物种丰富我国有30000多种高等植物 占世界的1 3 仅次于巴西和哥伦比亚 鸟类有1200余种 占世界的13 特有种及珍贵种多 如大熊猫 金丝猴 白暨豚 羚牛 朱寰 褐马鸡 杨子鳄 水杉 银杏 珙桐 金花茶等 区系起源古老 在我国南方 就地起源的单种属很多 占所有属的38 种质资源丰富 我国还有及其珍贵的野生稻 野生大豆和野生茶 果等栽培植物和家禽的野生亲缘种 空间格局复杂 我国是一个多山的国家 500米以上的山就占了84 生态系统丰富多彩 我国有世界上最高的青藏高原 有海南的热带雨林 有漠河的北极风光 生态系统是极其复杂多样的 四 生物多样性的破坏 大面积对森林 草地 湿地等生态环境的破坏过度捕狩和利用野生资源城市区域和工业区的大量发展外来物种的引入或侵入毁掉了原有的生态系统无控制的旅游土壤 水 大气等环境污染全球气候变化 物种灭绝及其产生的原因 物种灭绝的的原因 1994 受威胁物种的现状 1991 世界已灭绝物种数 1989 藏羚羊在呼救 滥捕滥捞 外来物种的引入或侵入毁掉了原有的生态系统 环境污染 全球气候变化 三 生态系统的功能 一 生态系统的生产功能生物生产是生态系统服务的最基本 最显著的功能 生态系统通过第一级生产与次级生产 合成与生产了人类生存所必需的有机质及其产品 第一级生产绿色植物通过光合作用进行能量累积 提供营养物质的生产活动次级生产异养生物对初级生产的营养物质进行取食加工和再生产而形成的次级营养物质 二 生态系统的服务功能 1 生物多样性的维护生物多样性 不仅使生态系统服务的提供成为可能 而且也是人类开发新的食品 药品和品种的基因库 新的食品 纤维和药品都是由现存的 可用的品种和基因开发而来 人类能够从一个生物体向另一个生物体转移基因 却仍难以制造新的基因来满足新的要求 生物多样性还提供了一种缓冲和保险 可使生态系统受灾后的损失减小或限制在一定的范围内 生物多样性是维持生态系统稳定性的基本条件 由生物多样性产生的人类文化多样性 具有巨大的社会价值 是人类文明中重要的组成部分 2 传粉 传播种子的功能大多数显花植物需要动物传粉才得以繁衍 在全世界已记载的24万种显花植物中 有22万种需要动物传粉 农作物中 大约70 的物种需要动物传粉 发现传粉动物 主要是野生动物 约10万种 包括蜂 蝇 蝶和其他昆虫以及鸟类和蝙蝠等 仅蚂蚁传播的有花植物的种子就达3000种以上 很多植物依赖动物贮存和埋藏食物的行为来传播种子 3 生物防治功能 控制有害生物 全世界因病虫害每年损失的粮食约为10 15 棉花约为20 25 还有成千上万种杂草直接与农作物争夺水 光和土壤营养 在自然生态系统中 这些有害生物往往受到天敌的控制 利用天敌或是某些生物的代谢物去防治有害生物 称为生物防治 生物防治在自然生态系统中发挥着控制有害生物 限制潜在有害生物数量的作用 4 保护和改善环境质量功能陆地生态系统的生物净化作用包括植物对大气污染的净化作用和土壤植物系统对土壤污染的净化作用 湿地在水循环系统中发挥着重要作用 水生植物中的绝大多数种类对多种污染物具有很强的吸收净化能力 在生态环境的自净方面 人类还不能通过技术手段来摆脱对生态系统的依赖 如污水处理 即使工艺设备再复杂 最后阶段的处理还是要在生态系统 河流 湖泊 海洋 湿地 中完成 依赖微生物的生物降解 5 土壤的形成及改良功能土壤是植物生长的基质和营养库 提供植物生长的空间 水分和矿物质元素微生物在土壤有机质的还原中起着关键作用 许多无机废弃物 如肥皂 农药 油和酸等都能被生态系统中微生物无害化与降解 由有机质还原形成简单无机物最终作为营养物返回植物 土壤肥力即土壤为植物提供营养物的能力 在很大程度上取决于土壤中的细菌 真菌 藻类和原生动物等各种生物的活性 植物通过根系吸收土壤中的氮 碳 硫等大量营养元素 为营养元素的循环起着关键作用 土壤中的节肢动物还把有机物质运到较深的土壤中 起到维持空隙 改善土壤性质的作用 6 减缓干旱和洪涝灾害生态系统复杂的组成与结构能涵养水分 减缓旱涝灾害 在降雨过程中覆盖于植被树冠与地表的枯枝落叶能减缓地表径流 植物生长有深广多层的根系 这些根系和死亡的植物组织维系和固着土壤 并且吸收和保持一部分水 雨季过后 植被与土壤中保持的水分又缓缓流出 在旱季为下游地区蓄水供水 森林 草原等自然生态系统是天然蓄水库 被称为 水利的屏幕 7 净化空气 调节气候植物每年大约向大气释放的氧气有27 1021t 生态系统中的绿色植物通过固定大气中的二氧化碳而减缓地球的温室效应 森林能够防风 植物蒸腾可保持空气的湿度 从而改善局部地区的小气候 森林对有林地区的气温具有良好的调节作用 使昼夜温度不致骤升骤降 夏季减轻干热 秋冬减轻霜冻 绿色植物尤其是高大林木所具有的防风 增湿 调温等改善气候的功能 对农业生产也是有利的 一 生态平衡的概念指一个生态系统在特定的时间内的状态 在这种状态下 其结构和功能相对稳定 物质与能量输入输出接近平衡 在外来干扰下 通过自然调节 或人为调控 能恢复原初的稳定状态 三 生态平衡及调控 生态平衡是动态的和相对的平衡 其主要特征包括 生物的种类和数量保持相对稳定 物质与能量的输入和输出保持相对稳定 物质与能量的循环与流动保持合理的比例与速度生态系统具有良好的自我调节能力 生态系统结构越复杂 组成越多 物质与能量的途径越多 调节能力越强 平衡易保持 反之 调节能力越弱 平衡就不易保持 生态系统的变化与发展 是在不平衡 平衡 不平衡中的物质与能量流动中进行的 二 生态平衡的调节生态平衡的调节主要通过系统的的抵抗力 恢复力 自治力以及内稳态机制 反馈调节 抵抗力 生态系统抵抗外部干扰 维持系统结构功能原状的能力 恢复力 指生态系统遭受外部干扰后 系统恢复到原状的能力 自治力 指生态系统对于发生内部的各种现象的自我控制能力 稳态机制 指内部组织和结构的一种调节功能 即调节能量流动和物质循环的能力 调节生态系统中各种成分之间的营养关系的能力 反馈 当生态系统中某一成分发生变化时 它必然会引起其他成分出现一系列的相应变化 这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分的过程 反馈可分为 负反馈和正反馈 负反馈 使生态系统达到或保持平衡或稳态 结果是抑制和减弱最初发生变化的那种成分的变化 正反馈 系统中某一成分的变化所引起的其他一系列变化 反过来加速最初发生变化的成分所发生的变化 使生态系统远离平衡状态或稳态 兔数量减少 兔吃少量植物 兔因饥饿死亡 兔的食物增加 植物减少 植物增加 兔数量增加 兔吃大量植物 狼数量下降 狼数量增加 狼因饥饿死亡 狼的食物增多 狼吃少量的兔 狼吃较多的兔 生态系统自我调节功能有一定的限度 外来干扰超过一定限度 生态系统自我调节功能本身就会受到损害 从而引起生态失调 甚至导致发生生态危机 使生态平衡受到影响或破坏的因素 包括自然因素和人为因素两类 自然因素主要是指自然界发生的异常变化 或者自然界本来就存在的对人类和生物有害的因素 如火山爆发 山崩海啸 水旱灾害 地震 台风 流行病等自然灾害 三 生态平衡的失调和破坏 人为因素主要是指人类对自然的不合理利用 工农业发展带来的环境污染等 大规模的将自然生态系统转变为人工生态系统 或是向生态系统中引进一个新的物种或消灭某个物种 eg 毁林开荒 毁牧垦殖农业开发和城市化进程过度的或是不合理的取用各种生物和非生物资源eg 森林砍伐 超载放牧 滥捕滥捞 水资源过度利用向生物圈内输入人类活动产生的废物和产品 严重污染了生物圈的物理环境和生物组分eg 工业三废 城市三废 化肥等 物种灭绝及其产生的原因 物种灭绝的的原因 1994 五 生态安全 生态安全的两层含义 防治由于生态环境的退化对经济基础的威胁 主要指环境质量状况低劣和自然资源的减少和退化消弱了经济可持续发展的支撑能力防止由于环境破坏和自然资源短缺引发人民群众的不满 导致国家动荡 概念 是指一个国家生存和发展所需的生态环境处于不受或少受破坏与威胁的状态 我国的生态安全情况非常严峻人均耕地为世界人均量的50 水资源为世界人均水资源的32 矿产资源为世界人均47 能源资源为世界人均39 森林面积为世界人均14 造成我国生态处于低度安全状态的原因对自然资源的不合理开发利用 缺乏统一规划和管理 滥采乱挖 使自然资源日益减少和退化国家的决策失误传统的粗放式生产方式和消费方式导致严重的环境污染对外来物种进入中国缺乏有效的监管对农药 化肥 饲料添加剂等的使用和转基因食品缺乏统一 有效的管理 第三节环境与经济发展 一 环境与经济的关系 经济活动对环境的影响是双重的 1 初级产业对环境的大量消耗 2 向环境介质中排放各种废弃物经济活动对环境的影响具有很大的时空错位 甲地经济活动对环境的危害要在乙地体现 今日经济活动对环境的危害要在未来体现 许多地区 人们的行为决策极大地受制于贫困问题 环境对于经济系统来讲 具有公共物品的性质 对环境的利用只构成经济活动的外部成本 二者之间协调统一经济发展要以保护环境为条件 保护环境也离不开经济发展 二者之间矛盾经济增长对资源的需求无限 而自然环境生产力的供给却有限经济发展总会带来一定程度的环境污染 而治理环境污染必须使用一定的资源 这又会在一定程度上 影响经济发展 一 传统经济发展模式的弊端 没有增长的发展 传统发展模式 把经济增长即人均国民生产总值的增长作为经济发展的首要甚至是唯一目标 传统的经济发展几乎不考虑经济增长对环境和生态系统的破坏性影响 是以资源可以无限制供应的假设为基础的 传统发展模式对环境造成严重污染 对环境的破坏抵消了发展带来的效益 使经济发展成为没有增长的发展 传统发展观的误区忽视环境 资源 生态等自然系统方面的承载力 把大自然看成取之不尽 用之不竭的原料库 把自然界看成填不满的垃圾场 向自然任意索取资源 任意排放垃圾 没有考虑自然资源环境成本 采取高投入 高消耗 高污染的粗放式发展 只考虑人类征服自然所获得经济利润 没有考虑经济增长付出的环境成本 缺乏整体协调观念 注意力集中在经济指标上 文化 科技 教育 环境保护 全球协调等重大问题责备淡忘 二 工业活动对环境的影响 开发 即对还没有利用的资源进行开采 捕捞利用 对已被开发资源进行处理 深度加工 综合利用改造 用加工好的材料和产品来改善自然环境和建造人工环境破坏 不合理的开发和利用自然资源所造成的直接或间接的不良后果污染 在开发 利用 改造过程中将产生的废物拍放到环境中 对生物和人类带来危害治理 对已遭到破坏和污染的环境进行整治保护 对尚未遭破坏或污染的环境采取保护措施 影响方式 近现代人类工业活动对自然地理环境的影响超过史上任何时期 对自然地理系统产生整体效应 1 对地质地貌的影响人类活动形成新的地球化学过程人类矿物的形成人类活动堆积物的形成人为地貌的形成 2 对大气性质和气候的改变人类活动造成大气成分改二氧化碳日益增加 温室效应导致全球变暖 极低冰川消融 海面上升 如此发展很多沿海城市或是岛国可能消失 人口可能会发生大规模迁移人类活动造成臭氧层的改变臭氧每减少1 人体患皮肤癌的几率增加4 二十年来 臭氧层中臭氧减少了32 人类活动引起大气含尘量和浑浊度的增加 导致气候的异常变化阳伞效应 指由大气污染物对太阳辐射的削弱作用而引起的地面冷却效应 阳伞效应的产生使地面接受太阳辐射能减少 且阴 雾天气增多 影响城市交通等 但是对削弱温室效应有所帮助人类活动引起大气层的云量叠加航空大气中的水汽含量较高 但未形成云 雾 飞机经过时产生强扰动 使水汽部分凝结 形成卷云 卷层云人类正在有意识的改善气候人工降雨 人工消雹 人工灌溉 修建大型水库 植树造林 3 对水文状况的影响农业种植业中的水浇地迅速扩大 明显改变了地表的水文状况水利工程的兴建 改变了水系和水资源时空分部工农业生产活动的废弃物 造成水系污染 不仅影响了水的化学成分 影响到水循环和水平衡4 对生物资源的破坏森林面积正在减少 很多野生动物已经灭绝或濒临灭绝 5 对土壤的影响土壤是独立的 复杂的 特殊的地球外壳 它覆盖着整个地球的陆地外层 除在岩石圈 水圈 大气圈和生物圈相互作用的地带 是地理环境的重要组成要素之一 人类耕种 种植等活动改善了部分土壤的性质 但人类活动造成的水土流失也造成了部分土地的沙化和贫瘠化 现代农业技术 大量使用的农药化肥使土壤造成污染 使土壤结构 性状发生重要变化 土地自然生产力降低 四 新科学技术发展与环境 1 新的科学技术革命有利于解决新产生的环境问题 即自然资源破坏和环境污染问题新技术的应用将提高劳动生产率和资源利用率新技术应用与环境管理系统 环境监测系统和污染控制系统 从而可以大大提高环境保护工作的效率 促进环境保护工作的进行 生物技术的应用可培育新的如抗寒 抗旱 抗病虫害 抗盐碱的品种 有固氮能力的品种 高蛋白的品种 可能把高温高压下进行的生产过程改变为常温常压下进行 实现能源和材料的节约 生物技术还可以用于废弃物的净化处理 实现对工业废弃物的污染控制 三 农业发展与环境 略 2 新科学技术有可能带来新的环境问题新的技术各门的发展 使发达国家发展新兴产业 但可能把技术落后 污染严重的传统产业转移到发展中国家 随着新技术革命的发展 新技术 新材料的应用 产生的环境效应是难以预料的 另外生物技术的应用可能产生超级菌种 给人类健康带来危害 在人对环境的所有袭击中 最令人震惊的是空气 土地 河流以及大海受到各种致命化学物质的污染 这种污染是难以恢复的 因为它们不仅进入了生命赖以生存的世界 而且进入生物组织内 1962年 美国美国著名科普作家 海洋生物学家 环保运动的先驱蕾切尔 卡逊 RachelCarson 著作了 寂静的春天 蕾切尔 卡逊受到攻击和污蔑 1964年死于癌症 1992年 即在卡逊逝世后的第28年 也是该书问世的第30年 寂静的春天 被推选为近50年来最具有影响的书 二 可持续发展理论 一 可持续发展理论的提出 1972年罗马俱乐部的第一份研究报告 增长的极限 俱乐部于1968年成立 来自世界各国的几十位科学家 教育家和经济学家参加关注 探讨与研究人类面临的共同问题成立了以美国麻省理工学院 MIT D L Meadows教授为首的研究小组 地球的支撑力将会由于人口增长 粮食短缺 资源消耗和环境污染等因素在某个