第一章 环境问题与可持续发展

土木工程与环境教学参考书：1、赵康，《工程环境概论》，东北林业大学出版社，2012年8月第一版2、王利平，《土木工程与环境概论》，科学出版社，2009年8月第一版3、鞠美庭，《环境学基础》，化学工业出版社，2010年第二版4、左玉辉，《环境学》，高等教育出版社，2010年第二版第一章环境问题与可持续发展第一节环境的基本概念及组成一、环境的基本概念环境指与中心事物（或被研究对象）有关的周围客观事物的总和。环境因中心事物的不同而不同，随中心事物的变化而变化。对于环境科学而言，中心事物是人类，环境主要是指与人类密切相关的生存环境。二、环境的分类与组成1、按照环境的主体分类环境按照主体可以分为两类：1）人类环境。人类环境即环境科学中所指的环境，以人或人类作为环境主体，其他生命物体和非生命物质都被视为环境要素。2）生物环境。生物环境即生态学中所指的环境，以生物界作为环境的主体，不把人以外的生物看成环境要素。2、按照环境的要素分类

1）自然环境自然环境是人类生存、生活和生产所必需的自然条件和自然资源的总称。可分为大气环境、水环境、土壤环境及生物环境等。（1）天然环境天然存在的环境，天然环境按环境要素分类，可分为：大气环境、水环境、土壤环境、地质环境、生物环境。（2）人工环境在天然环境的基础上经过人的加工改造所形成的环境，或人为创造的环境。如：农田、人工林、城市、村落。2）社会环境指由人与人之间的各种社会关系所形成的环境包括：政治制度、经济体制、文化传统、社会治安、邻里关系等。3、按照环境的范围分类按照人类生存环境的空间范围，可由近及远，由小到大地分类：聚落环境、地理环境、地质环境、宇宙环境（星际环境）1）聚落环境人类有目的、有计划地利用和改造自然环境而创造出来的生存环境，是与人类的生产和生活关系最密切、最直接的工作和生活环境。聚落环境是从穴居和散居，逐步发展成密集栖息的乡村和城市，为人类提供了舒适方便的生存环境。

分为院落环境、村落环境、城市环境。（1）院落环境由一些功能不同的建筑物和与其联系在一起的场院组成的基本环境单元。

院落环境的结构、布局、规模和现代化程度很不相同。（2）村落环境

主要是农业人口聚居的地方。由于自然条件的不同以及农、林、牧、副、渔活动的种类、规模和现代化程度不同。

（3）城市环境人类利用和改造环境而创造出来的高度人工化生存环境。人口密集，占据大量土地，地面被建筑物和道路覆盖，绿地很少。有完备的基础设施和生活设施。物种种群发生变化，野生动物极少，消费者为主体的倒三角型营养结构，系统开放程度大。2）地理环境

地理环境指环绕于人类周围的自然界，包括大气、水、土壤、生物和各种矿物资源，并可细分为大气环境、水环境、土壤环境、生物环境、地质环境，也经常被称为大气圈、水圈、土壤圈、岩石圈、生物圈等。

3）宇宙环境（星际空间环境）

星际空间环境是指地球大气圈以外的太阳系及其他更遥远的宇宙空间，也称空间环境。指地球大气圈以外的宇宙空间环境，由广袤的空间、各种天体、弥漫物质以及各类飞行器组成。4、按环境保护法定义的环境环境科学中所指的环境，通常是指人类的环境，指围绕人群空间，对人类的生存和发展有影响的各种自然因素的总和。各国的环境保护法中，往往将应保护的要素或对象，如大气、水、土地、矿藏、森林、草原，野生动物和植物等称为环境。《中华人民共和国环境保护法》对环境的定义是：“本法所称环境，是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏，森林、草原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等”。

几层含义：1、影响人类生存和发展的因素，指聚落环境、地理环境；而并不泛指人类周围所有的自然因素，如太阳系和银河系中的一些星球对人类的影响较小，因此并不包括在环境范围内。

2、自然因素的总体，不包括社会制度，意识形态等社会因素。

3、天然的和经过人工改造的自然因素；大气、水、海洋、土地、矿藏，森林、草原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。三、自然环境概述（一）大气环境大气圈的总质量估计为6×1015t，相当于地球质量（5.974×1021t）的百万分之一。在地心引力作用下，大气的质量主要集中在大气圈的下部，其中50%集中在距地表5km以下，75%在10km以下，90%在30km以下，30km以上的空气很稀薄。1）大气圈的分层（1）对流层对流层位于大气圈的最下层，平均厚度为12km，大气存在强烈的垂直对流作用和水平运动。是大气圈中最活跃的一层。对流层的另一重要性质是大气温度随高度增加而下降（受地表辐射的影响），平均递减率为-6.5℃/km。雷电、雨雪、云雾、霜、雹等天气现象与过程都发生在这一层。对人类影响也最大。通常所指的大气污染就是对此层大气而言，尤其是在1~2km高度范围内。对流层的厚度从赤道到两极逐渐减小。（2）平流层平流层位于对流层顶至大约50km的高度，其下部有一明显的稳定层（对流层到35km），温度基本不随高度变化，近似等温状态。稳定层以上，温度又随高度增加而上升。这种温度结构抑制了大气的垂直运动，大气以水平运动为主。由于水汽和尘埃含量极少，平流层中没有云雨等天气现象。这主要是由于地表辐射影响的减少和氧及臭氧对太阳辐射吸收加热，使大气温度上升。平流层臭氧的形成是空气中氧分子分解化合的结果。（3）中间层中间层位于平流层顶到大约80km的高度，温度随高度的增加迅速递减，该层顶部温度可达-92℃，是大气层中最冷的一层。该层空气再次出现垂直对流。该层的臭氧稀少，没有可直接吸收太阳辐射的组分，故层内温度出现类似对流层的情况，随高度的增加迅速递减。（4）热成层该层从中间层顶至距地表800km，随高度增加温度急剧升高。由于来自太阳和其它星球的各种射线的作用，在宇宙射线照射下，该层大部分空气分子发生电离，具有高密度的带电粒子，故称电离层。（5）逸散层逸散层位于热成层之上，也称外大气层，是大气圈的最外层，距地表800km以上，其高度约为2000～3000km，温度随高度增加而增加，这里大气极其稀薄，地心引力微弱，中性粒子基本按抛物线运动。这一层的空气稀薄，仅占大气总质量的0.05%。电离后的氧能强烈吸收太阳的短波辐射，使空气迅速升温。大气质点之问鲜有碰撞，有些运动速度较快的中性粒子完全摆脱地球引力而逸入宇宙空间。2）大气的成分地球大气的成分可分为稳定组分和不稳定组分。稳定成分包括：氮、氧、氩、氦、氪、氢、氙、甲烷等，虽然大气密度随高度增加而减小，但这些气体间的比例，从地表到90km的高度的范围内都是稳定的。氮、氧、氩三者占空气总体积的99.97%。不稳定组分包括：二氧化碳、臭氧、水汽等。此外，大气中包含固态或液态的颗粒物。3）大气中微量组分的重要作用（1）CO2（0.03%）CO2和某些气体具有能让太阳辐射中的短波辐射通过而吸收地表长波辐射、从而使地表增温的效应，即所谓“温室效应”，此类气体称为“温室气体”。若无这些温室气体的存在，有关计算推断地球的年平均温度应为-18℃，而不是现在的13～15℃。

CO2还是植物光合作用的原料。（2）O3吸收阳光中的高能紫外线，原始的生命为了躲避紫外线致命的伤害，只能存在于水下10m深处。到距今6亿年时，氧浓度达到现水平的百分之一，出现了臭氧的保护，生命开始出现在水面上，成为生命史的第一个关键浓度。到4亿多年前，氧浓度达到现水平的十分之一，臭氧的浓度进一步增加，生命才能从海洋登上陆地。（3）CH4大气圈中另一种敏感的微量组分是甲烷，俗称沼气。目前，其浓度低于百万分之二。重要的是甲烷的温室效应，比二氧化碳强300多倍，它所造成的增温作用占全球人为增温作用的1/4。如果其浓度过高，在现有的氧浓度下就会因闪电而燃烧。（4）O2O2浓度约为21%，生物的呼吸均离不开氧。O2的浓度如下降，氧化反应受到抑制，燃料燃烧产生的一氧化碳等有毒气体将积累在大气圈。相反，如果大气中氧浓度增高，如从现有的21%增高至25%，则雷电就能把嫩枝和草地点燃，产生火灾。人类的工程活动改变了大气的组成成分也改变了人类赖以生存的大气环境。如全球气候变化和臭氧层损耗。2、水环境1）水环境的范围：海洋和陆地上的液态水和固态水构成一个大体连续的圈层覆盖在地球表面，称为水圈。它包括江河湖海中一切淡水、咸水、土壤水、浅层和深层地下水以及南北两极冰帽和各大陆高山冰川中的冰，大气圈中的水蒸气和水滴。各种生命起源的假说都与水有关。地球表面的70%以上覆盖着水，大多数生物体内水的含量也达2/3以上。在自然界的植物体内，水分含量更高，有些甚至高达95％。生物的组成成分也是生命新陈代谢的介质。2）水的特性

（1）水是一种极好的溶剂，为生命过程中营养物和废弃物的传输提供了最基本的媒介。水在地球上生命的产生和进化过程中起了关键性的作用，今天对生活在水中的各种生物也具有重要意义。（2）除液氨外，水的比热是所有的液体和固体中最大的，此外，水的蒸发热也极高，由于这种高比热、高蒸发热的特性，地球上的海洋、湖泊、河流等水体，白天吸收到达地表的太阳光的热量，夜晚又将热量释放到大气中，避免了剧烈的温度变化。（3）水是无色透明的，它允许太阳光中的可见光和波长较长的紫外线部分可以透过，使光合作用所需的光能能够到达水面以下的一定深度，而对生物体有害的紫外线则被阻挡在外。（4）水在4℃时的密度最大，这一特性在控制水体温度分布和垂直循环中起着重要作用。在气温急剧下降的夜晚，上部较重的水层沉降与下部水层交换使氧和养分分布均匀，均匀时水底温度4℃。冰轻于水。冰的密度比水小，只有0.92g/cm3，可以浮在水面上。这一特性对水下生物具有十分重要的意义。否则导致整个水体完全冻结，给水下生物带来灭顶之灾。3、土壤环境（土壤圈）土壤是地球陆地上能供植物生长与繁殖的疏松表层。除了江河湖海等水体和两极冰盖与高山冰川覆盖的地区以外，几乎都有土壤存在。即使在岩石出露或流沙覆盖的地方，也可能有原始土壤和风沙土的发育。各种土壤在地球表面形成一个断续分布的圈层，覆盖于岩石圈之上，其厚度由几厘米至几十米不等土壤由岩石演化而来，并覆盖在岩石的表面，土壤与岩石最大的不同在于它具有肥力，即提供和调节水、气、热和营养元素的能力。土壤由三相组成。地球半径约为6400km而地表土壤的厚度仅为几厘米到几十米。土壤使地球上有了广阔的森林、农田和草场人类得以从中获得宝贵的生产和生活资源。人类的一些活动破坏了土壤，荒漠化、水土流失、土壤污染等方面。4、岩石圈岩石圈是人类生存环境中最下面的一个圈层，又是地球内部各圈层的最外层。从地心向外，分别是固态内核—液态外核—地幔和地壳。有时岩石圈看作是地壳的同义语，包括地球最外层的岩石、风化壳，平均厚度为33-35km。钢铁和能源是近现代工业社会的基础，岩石圈向人类提供了丰富的化石燃料和矿物原料。农业社会的农民一生也只需要几千克铁和铜制造简单的农具。20世纪70年代一个美国公民每年要消费总计各种金属和非金属物料约20吨。这些均来源于岩石圈。化石燃料的使用也产生了严重的空气污染和温室效应。5、生物圈生物圈是指地球上有生命的部分，即地球上所有的生物，有时包括人类。生物圈的发育经历了大约30亿年的历程。从30亿年前出现原始细菌开始，20亿年前出现了能进行光合作用的生物，释放出氧气，并在约16亿年前形成了含氧气的大气圈。陆续出现了多细胞生物（7亿年前），无脊椎动物（5亿年前），以及哺乳类动物（2亿年前）。在漫长的进化中，由于地壳的变化、气候的变异和其他种种原因，有些物种消亡了，新的物种形成。生物圈的组成（主要生态系统）水生生态系统、陆地生态系统、湿地生态系统生态系统的构成包括：生产者、消费者、分解者。1）水生生态系统（1）海洋生态系统海洋总面积3.6×108km2，占地球表面积70%以上，平均水深2750m，占全球水量97%。从海岸线到远洋，从表层到深层，随着水的深度、温度、光照和营养状况不同，生物的种类、活动能力和生产水平等差异很大，形成不同区域的亚系统。这些亚系统可以划分为：海岸带、浅海带和远洋带。海岸带：位于海洋和陆地交界处，是海洋最外圈水深不超过100米，约占海洋总面积的2.5%。生产者是一些固定着生的大型植物，如红树、大叶红藻、绿藻等，消费者是以这些大型植物为食的海洋动物，软体动物如滨螺、牡蛎、蟹、沙蚕等。浅海带位于水深200m以内的大陆架部分，约占海洋总面积的7.5%。主要的生产者为浮游植物，如硅藻、裸甲藻等，初级消费者为摄食浮游植物的浮游动物，它们与浮游植物一起为大量的海洋动物如虾、鳕、海鸥、牡蛎等提供了食料。远洋带：指水深在200米以上的远洋海区。它是海洋生态系统的主体，约占海洋总面积的90%。

按深度不同又可分为远洋表层带、中层带、深海带，远洋表层带光照充足，水温较高，生活着许多小型的、单细胞的浮游藻类和浮游动物，许多远洋的鱼类，如金枪鱼、飞鱼、鳖鱼都生活在这一带。随着深度的增加，光线微弱，水层压力加大，生产者不能生存的消费者依靠大量的碎屑食物和上层生物为生。海洋生物分为：a、浮游生物：海洋中的浮游生物多指在水流运动的情况下，被动地漂浮于水层中的生物类群，一般体积微小、种类多、分布广，遍布于整个海洋的上层。分为浮游植物和浮游动物。b、游泳生物：游泳生物是一些具有发达运动器官和游泳能力很强的动物。海洋中的鱼类、大型甲壳动物、龟类、哺乳类（海豹、鲸）和海洋鸟类都属于游泳动物。海洋游泳动物种类繁多，鱼类为主要成员。c、底栖生物：在海洋中，底栖生物种类多，数量极大，包括无脊椎动物的绝大部分门类，植物种类相对较少。尽管海洋容量巨大。人类对海洋的影响还是比较大，如：陆地污染物的排入；开采海上油矿、油船事故、海湾战争、及海洋渔业等。（2）淡水生态系统包括江河、溪流、泉水、湖泊、池塘、水库等陆地水体，总面积4.5×107km2，可分为流水生态系统和静水生态系统。（1）流水生态系统包括江、河、潭、泉、水渠等。发源于山区，纵横交错的各级支流汇合成江河，注入大海。流水可进一步细分为急流和缓流。急流水系的上游落差较大，水的流速大于50cm/s，河床多石砾；水系的下游河床比较宽阔，水的流速低于50cm/s，河床多为泥沙和淤泥为缓流。急流：初级生产者多数由藻类构成，为附着于石砾上的植物类群，初级消费者多数为具有特殊附着器官的昆虫；次级消费者为鱼类，一般体型较小。缓流：初级生产者除藻类外，还有高等植物；消费者多数为一些昆虫的幼虫和鱼类。它们的食物来源，除水生植物外，还有陆地输入的各种有机腐屑。（2）静水生态系统包括湖泊、池塘、水库等。静水水流没有一定的方向，水的流速缓慢。在静水生态系统中，由滨岸向中心，由表层至深层，又可以划分为滨岸带、表水层和深水层。由滨岸向中心，由于水的深度不同，初级生产者的种类也不相同，依次分布着：湿生树种（如柳树、水松）—挺水植物（如芦苇、香蒲、莲等）—浮叶植物（如菱、睡莲等）—沉水植物（如苦草、狐尾藻、金鱼藻等）。消费者为浮游动物、虾、鱼类、蛙、蛇和水鸟等。2）陆地生态系统全球陆地面积1.5×108km2，占地球表面积的30%。从炎热的赤道到严寒的两极，从湿润的近海到干旱的内陆，由于水、热条件的不同形成各种各样的陆地生态系统。（1）森林生态系统世界森林面积3.3×107km2，占陆地面积31%。森林生态系统主要分布于湿润和半湿润气候地区，成片分布、树种多样。可划分为以下几种类型：①热带雨林分布于赤道至两侧纬度10度以内的湿润热带地区，主要分布于3个区域：一是南美洲的亚马逊盆地；二是非洲的刚果盆地；三是东南亚一些岛屿，往北可伸入我国西双版纳和海南岛南部。分布区的气候特点是高温、高湿、长夏无冬，年降雨量超过2000mm，分配均匀，无明显旱季。热带雨林的优异生态环境使之有极为丰富的物种，层次结构也很复杂。植物的种类也很丰富，如菲律宾一个热带雨林地区，每1000平方米面积上有800株树木，分属120种。马来亚树种2000种。各种大型珍贵动物，如长颈鹿、貘、象、猴、蟒等，鸟类和昆虫的种类数量都非常丰富。在热带的干湿季明显交替，年降雨量较热带雨林少（约1500mm）的地区，分布着热带季雨林。热带季雨林在干季落叶休眠，雨季生长发育。②常绿阔叶林分布在亚热带湿润气候条件下。主要分布于欧亚大陆东岸北纬22—40度间，以我国的面积最大。主要分布于长江以南。常绿阔叶树分布区夏季炎热多雨、冬季少雨而寒冷，春秋温和、四季分明。年平均气温16—18℃，最热月平均24—27℃，最冷月平均3—8℃；年降雨量1000—1500mm，主要分布在4—9月，冬季降水少，但无明显旱季。土壤为红壤、黄壤、或黄棕壤。常绿阔叶林的结构比热带雨林简单，高度明显降低，乔木一般分两个亚层，树木以常绿阔叶树为主。叶片常绿、革质、稍坚硬，表面光泽无毛，叶片排列方向与太阳光线垂直，又称照叶林。③落叶阔叶林又称夏绿林，分布于中纬度湿润地区。主要分布于北美中部，欧洲及我国。分布区的气候特点是：四季分明、夏季炎热多雨，冬季严寒，年平均气温8—14度，年降雨量500—1000mm，多集中在夏季，土壤为褐色土和棕色森林土。夏季树叶茂盛、冬季由于寒冷，树叶枯死并脱落。结构简单而清晰林下常有一个明显的灌木层和草本层。以落叶方式越冬的阔叶树种，如栎、桦等。消费者为松鼠、鹿、狐狸、狼和鸟类等。④北方针叶林分布于北纬45°—70°之间的寒温带地区。俄语称为泰加林，从挪威向东延伸，经瑞典、芬兰、俄罗斯和西伯利亚，越过白令海峡到达阿拉斯加和加拿大。横贯欧亚大陆和北美北部，形成一条完整的针叶林带。在我国分布于大兴安岭的北部。北方针叶林面积1.2×105km2，仅次于热带雨林。分布区的气候特点是：夏季凉爽而冬季严寒，植物生长期短，年降雨量一般为300—600mm。土壤为棕色针叶林土。植物多为云杉、冷杉、松树等，林下灌木层稀疏，结构比较简单。消费者：兔、鹿、鼠和鸟类，名贵的皮毛兽如虎、熊等。（2）草原生态系统草原是内陆半干旱到半湿润气候条件下的产物，草原是地带性类型，大体上草原都处于湿润的森林区与干旱的荒漠区之间。根据组成和地理分布分为温带草原和热带草原两类。温带草原分布在南北半球的中纬度地带，如欧亚大陆草原、北美大陆草原、南美草原等，这里夏季温和、冬季寒冷，由于低温少雨，草群低矮，地上部分高度不超过1米，以耐寒的旱生禾草为主。热带草原分布在热带和亚热带季雨林地区，雨量虽多，但干湿季交替明显，干季长达4—6个月或更长，限制了森林的发育。其特点是高大禾草（常达2-3米）的背景上常散生一些不高的乔木，故被称为稀树草原或萨王纳。主要分布在非洲、南美洲、澳大利亚的半干旱地区。温带草原生态系统中，以耐寒旱生多年生草本植物占优势，还混有耐旱的小灌木和小半灌木。热带草原生态系统中，植物为热带型干旱草本植物，夹杂以稀疏的、耐旱的矮生乔木。消费者：草原动物丰富：大型植食动物，如热带草原上的长颈鹿、斑马，温带草原的黄羊、野骆驼。啮齿类动物：采食植物颈、叶、果实。鸟类、爬行动物（蜥蜴）、昆虫。（3）荒漠荒漠生态系统主要分布在亚热带和温带的干旱地区，分布于非洲、西亚、中亚、印度、巴基斯坦、我国西北、蒙古，此外，在南北美洲和澳大利亚也有较大面积的沙漠。荒漠的生态条件极为严酷，夏季炎热干燥，7月平均气温可达40℃，日温差大，有时可达80℃，年降水量少于250mm，多大风。荒漠的显著特征是植被十分稀疏，植物种类非常贫乏。只有为数不多的超旱植物，如仙人掌，结构简单，覆盖度低，有些地面完全裸露。有时100平方米中仅有12种植物。动物种类少，昆虫，蜥蜴、啮齿类。它们都具有适应水分稀少的特殊能力。夏眠、排泄少、昼伏夜出。（4）冻原冻原又称苔原，是寒带植被的代表，主要分布在欧亚大陆北部和北美洲北部，形成一个大致连续的地带。冻原植被的生态条件十分严峻，冬季漫长而严寒，最低温度可达−70℃，有6个月见不到太阳；夏季短促而凉爽，最热月平均气温0—10℃，植物生长仅2—3个月。年平均温度在0℃以下，年降水量不多，降水次数多，水分蒸发差，风大，云多。植物种类组成简单，数目通常为100—200种。初级生产者以苔藓和地衣为主，也有一些草类和灌木。消费者有毛皮动物：驯鹿、北极狐、北极熊等、迁移鸟类、昆虫。3）湿地生态系统（1）湿地的定义：湿地是介于陆地和水生环境之间的过渡带。湿地是有水的陆地，浅水域。最早关于湿地的定义，是由美国鱼类和野生动物保护协会，1956年提出，发表在报告集《美国的湿地》上，通常称之为通报39，湿地一词指被浅水或暂时性积水所覆盖的低地。美国鱼类和野生生物保护机构于1979年提出：“湿地是陆地和水域的交汇处，水位接近或处于地表面，或有浅层积水。”湿地兼具水生和陆生生态系统的特点，但与两者又有明显不同，湿地占陆地面积的6.4%。（2）湿地的特点所有湿地都有长期、季节性浅层积水或者土壤饱和，具有多种多样的适应淹水或土壤饱和条件的动物和植物，缺乏不耐水淹的植物。湿地是陆地生态系统和深水系统之间的过渡带，这种交错带的位置，常常导致湿地中高度的生物多样性。湿地有许多喜水的植物，包括：耐湿植物；挺水植物；浮水植物；沉水植物；漂浮植物。动物种类丰富，是许多动物的栖息地，包括：许多水鸟、水禽（如丹顶鹤）、两栖类（青蛙）、爬行类（水蛇）、无脊椎动物类（田螺）、昆虫类（如蜜蜂）、鱼虾贝类、及少量哺乳动物，如一些毛皮动物水貂、水獭等。4）农业生态系统农业生态系统是一个受人为控制影响，并受日光能的推动等自然制约的自养型生态系统。农业生态系统是人工培育下的生态系统，农业生态系统的组成包括：农业生态系统可以看作是以日光能为动力的自然生态系统和以燃料为动力的城市系统的中间类型（1）生物成分生产者：绿色植物为主的生产者，包括：农作物、果树、蔬菜、经济作物。消费者：以人为主，家禽、家畜、养殖水产类。分解者：各种微生物。（2）环境成分自然环境：土壤、降雨、年平均气温。人工环境：大棚、温室。（3）农业生态系统的特点农业生态系统生物多样性少，人的管理使农业生态系统的多样性大为降低；种植物具有较高的净初级生产力、较高的经济价值，但抗逆性差；农业生态系统需要投入大量的辅助能，也称“石油农业”；农业生态系统是半自然，半人工的生态系统。农业生态系统是开放的系统。农业生态系统输出大量农畜产品，使原先在农业生态系统中循环的营养物质离开了系统，为了维持农业生态系统的营养平衡，必须从系统外投入更多的辅助能，如化肥、灌溉。农业生产中大量使用外源物质，如各种杀虫剂、杀菌剂、除草剂、化肥等。高度的变动性和明显的地区性，农业生态系统很大程度上受制于自然气候和土壤条件，因此具有明显的地域性。

5）城市生态系统城市生态系统是人工生态系统，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人工环境，是靠来自系统以外物质、能量的输入来维持运转的异养型生态系统。（1）生物成分生产者：人工栽植的绿色植物；野生植物；消费者（异养生物）：以城市居民为主体；饲养的动物；野生动物；分解者：各类微生物；（2）环境成分自然环境：地理位置影响的气候条件；水体；矿产资源；能源；土地资源；人工环境：人工建造的工厂、交通运输设施、通讯设施、市政管网设施及其它服务设施、住宅及公共建筑物等。（3）系统特点生产者少，消费者多，野生动物稀少；大量使用资源和能源，大量排出废物，容易造成水、土壤、大气环境等自然环境的污染；对外界有较大的依赖性，能量的输入，废物的排出均依赖外界；微生物活动受限，分解功能不强。高能耗。城市生态系统以大量燃料供能为特征。第二节环境问题一、环境问题的基本概念及分类1、环境问题的概念任何不利于人类生存和发展的环境结构和状态的变化，产生原因包括人为方面和自然方面的因素。2、环境问题的分类1）原生或第一环境问题。自然因素引起的环境变化。如：火山爆发、地震、台风、海啸、洪水、旱灾。人类不能完全控制，但可以减轻和预防损害，如水利工程、抗震结构等。2）次生或第二环境问题人为因素引起的，人为环境问题可以分两类：（1）生态破坏主要是人类开发、利用自然资源不当引起的。如工程建设和发展农业引起的水土流失、土地沙漠化、由于过度开发利用造成的生物多样性减少等。（2）环境污染人类在生产和生活中排出的废弃物和余能进入环境，积累到一定程度，从而产生了对人类不利的影响。包括水体污染、大气污染、土壤污染、噪声污染、放射性污染、电磁污染、光污染、热污染等。二、环境问题的由来与发展环境问题是伴随人类的出现、生产力的发展和人类物质文明的进步而产生，并从小范围、低程度危害，发展到大范围、对人类生存环境造成不容忽视的危害。环境问题的历史发展主要经历三个阶段：工具的革新是主要标志：1、原始人类时期渔猎文明（公元前200万年至公元前1万年），劳动工具为石器；此时，人类与环境的关系主要表现为人类对环境的适应。当时人类的生存方式为穴居树栖，以野生动植物为食，使用的工具是石器。人类的劳动主要是原始采集和狩猎活动，生产能力极为有限，对环境的干预和影响极弱。这一阶段还不存在我们今天所说的环境问题。但也开始出现环境问题的萌芽，如在人类聚居区周围，由于用火不慎使大片草地、森林发生大火，局部地方生物资源遭到破坏，人们不得不迁地生存。2、农牧业社会时期人类进入农牧业社会以后直至18世纪中叶产业革命之前。人类对自然环境的认识有了极大的进步，铁的使用使人类对自然环境的改造能力大大增强，生活方式也发生变化。

人类已经结庐而居。以居住地为中心，逐渐对周围自然环境进行强度越来越大的改造。随着农牧业经济的发展、人口的增加、城市的出现和发展，逐步出现了以下环境问题：一是人类为获取丰富的食物和生活资料，对自然环境进行了较大规模的改造。如：在居住区周围大量开垦土地，砍伐森林，落后的生产技术和耕作方式，造成森林减少、水土流失、草原沙化、引起洪涝灾害和风沙灾害。这些环境问题在当时发生的区域并不是很多，范围也不是很大，但这些破坏的后果却是难以逆转、影响久远的，有些至今仍未恢复，如：黄河流域、古代的两河流域，阿尔卑斯山南坡都曾经是农业文明的发祥地。充分反应出生态破坏问题产生容易，解决难的特性。二是这一时期城市开始出现，环境污染问题已经开始萌芽，有的地方还相当严重。主要是人口拥挤、生活废弃物增多，手工业发展产生的污染，包括水污染、固体废弃物污染、噪声污染等。例如：我国的长安在10世纪因水污染被迫往西南迁移；英国国会1306年曾发布公告，禁止伦敦工匠和制造商在国会开会期间用煤。1661年英国出版《驱逐烟气》，这是世界上最早关于大气污染的专著。3、工业化时期的环境问题（18世纪60年代—20世纪60年代）人类的工业化阶段大体经历了三个阶段：蒸汽机时代（18世纪60年代—）；电气时代（19世纪30年代开始的第二次工业革命）；有机化学时代（开始于19世纪60年代，有机合成化学工业快速发展）。人类在工业化时期，对自然环境的开发能力达到了空前的程度，工业化时期的环境问题是复合型的，主要表现在：1）生态破坏出现大面积的生态破坏，如森林被毁、淡水资源短缺、水土流失、草场退化、沙漠化扩展，野生动植物锐减等。如：1934年5月，美国西部草原地区发生了一场人类历史上空前未有的黑风暴。3亿吨土；2/3的大陆。纽约：含尘量40吨/立方千米；2）环境污染同时人类将环境作为天然垃圾场，毫无顾忌地向自然界排放废弃物，造成严重的城市和工业区污染，各种污染物质通过食物链进入人体或在特定的气候条件下积聚变化，损害人体健康。以致威胁人类的生存。1953—1973年，20年间，因环境污染事件造成14万人死亡。4、现代环境问题（1）出现了全球性、广域性的环境问题。如：全球性气候变暖、臭氧层损耗、大面积酸雨污染等。（2）复合型的环境问题依然存在，但分布区域发生了变化。出现了大范围的生态破坏。表现在生物多样性锐减、土壤退化、森林面积锐减、草原退化等。环境污染问题依然严重。发达国家环境质量明显改善；发展中国家环境问题比较严重。（3）新兴工业化国家出现了压缩性的环境问题。（4）人类环境意识开始觉醒。人类环境意识觉醒的标志以下列事件为标志：1962年，美国生物学家卡尔逊发表《寂静的春天》；1968年，来自不同国家的几十位科学家、企业家成立了《罗马俱乐部》1972年，《增长的极限》；1972年，113个国家，召开了斯德哥尔摩人类环境会议，发表了人类划时代的历史性文件——《人类环境宣言》；

1980年代初，联合国成立世界环境与发展委员会（又称布伦兰特委员会）。1987年，世界环境与发展委员会向联合国提交《我们共同的未来》研究报告，正式提出“可持续发展战略”；1992年，世界环境与发展大会在里约热内卢召开，180多个政府首脑参加。会议接受了可持续发展的思想。签署了《21世纪议程》、《生物多样性公约》、《关于森林问题的原则声明》、《气候变化公约》等全球性环境保护战略。三、当前人类面临的主要环境问题（一）全球环境总体状况2007年10月25日，联合国环境规划署（UNEP）发布的《全球环境展望：为了发展保护环境》对目前的全球环境状况作了概括：1、两极地区已经感受到了气候变化带来的影响。预计修复臭氧层还需要再花费50年的时间。2、酸雨：在欧洲和北美洲，已经不是大问题了，但是在墨西哥、印度和中国等国家，这依然是很大的问题。3、全球生物多样性全球生物多样性所面临形势不容乐观，报告经过综合评估，认为60%的生态系统的功能已经退化。从1987年到2003年淡水脊椎动物的总数平均减少了将近50%，比陆地和海洋物种减少的速度快很多。4、全球水环境状况严峻报告提供的数据显示，在世界的各大河流中，每年有10％因灌溉需求有部分时间不能抵达大海。在发展中国家，每年大约有300万人死于水相关疾病。他们中绝大部分还不到5岁。估计有26亿人缺少良好的卫生服务。到2025年，预计在发展中国家水的浪费率将上升50%，而在发达国家也要上升18%。5、环境污染因环境原因而导致的疾病占所有疾病的1/4。估计全世界每年有200万人因室内或室外空气污染而过早死亡。6、在食物方面因病虫害而给全球农业生产所带来的损失估计有14%。不可持续的土地使用方式造成了土地退化它通过污染、土壤侵蚀、缺水、土地含盐量增加、以及生态圈的断裂已经威胁到全球1/3的人口。人口增长、过度消费以及不断从消费谷物变为消费肉类，这些都使将来对食品的需求会比目前的数字增加2.5~3.5倍。7、污染转移发达国家在治理污染方面所取得的一些成就是以牺牲发展中国家的利益为代价的，他们正在将其工业生产及其影响出口到发展中国家。（二）当前人类面临的主要环境问题1、环境污染1）全球气候变化气候变化主要指全球气候变暖。全球变暖是指地球表层大气、土壤、水体及植被温度年际间缓慢上升的现象。据2007年，联合国环境规划署下设的政府间气候变化委员会（IPCC）第4次评估报告：

1906~2005年的100年间，全球平均地表温度上升0.74℃(0.56～0.92℃)。仪器跟踪全球气温已有160年的历史，而2002—2012是其间最温暖的10年。据中国气象局发布的最新观测结果显示，中国近百年来（1908～2007年）地表平均气温升高了1.1℃。自1986年以来经历了21个暖冬，2007年是自1951年有系统气象观测以来最暖的一年。2008年，中国仍然是较暖的年份，全年平均气温9.6℃，较常年偏高0.7℃，为1951年以来第7个最暖年份，也是连续第12年偏高。根据《2010年中国环境状况公报》，2010年，中国年平均气温9.5℃，较常年偏高0.7℃，为1961年以来第10高值，也是1997年以来连续第14个偏高年份。除东北及河北东北部、新疆北部偏低外，全国大部地区气温偏高。（1）全球气候变化的不利影响①极端气候天气增多

2007年发布的政府间气候变化专门委员会（IPCC）第四次评估报告表明，“自20世纪70年代以来，干旱的发生范围更广、持续时间更长、程度更严重，特别是热带、亚热带地区。”“过去50年里，极端高温、低温发生了大范围的变化。昼夜低温、霜冻变得不如以前频繁，而昼夜高温、热浪则愈加常见。”在全球变暖的大背景下，有四种主要的气象灾害变多变强，也有两种变少变弱。强度和频率趋多趋强的四种气候灾害，包括干旱、强降水，台风，高温热浪。发生变少变弱的气象灾害，就是寒潮和霜冻。②海平面上升

全球变暖引起极地和高山冰川融化，海水热膨胀导致海平面上升。20世纪全球海平面上升了10～15cm。近50年来（2007年），中国沿海海平面年平均上升速率为2.5mm。海平面上升的直接影响是：低地被淹、海水倒灌、排洪不畅、土地盐渍化。危害到饮用水的保障。2011年，在全国滨海地区开展海水入侵和土壤盐渍化监测结果表明，渤海滨海平原地区依然是海水入侵和土壤盐渍化严重地区，黄海、东海和南海局部滨海地区海水入侵和土壤盐渍化呈加重趋势。气候变暖对沿海地区和岛国经济发展和生存条件带来重大影响。③地球水分平衡发生变化；

IPCC第三、第四次评估报告指出，受气候变暖的影响，高纬度地区和一些湿润热带地区的水资源量有可能在本世纪增加；中纬度和干旱热带地区的水资源短缺将进一步加剧。2006年中国首次发表《气候变化国家评估报告》，指出：近50年来，中国主要极端天气与气候事件的频率和强度出现了明显变化。华北和东北地区干旱趋重，长江中下游地区和东南地区洪涝加重。④农业生产受到影响由于全球气候变暖，高山、高纬度、高原地区气候变得适宜，有助于提高粮食产量。但气温升高会使作物耕作周期缩短，物质积累减少，质量下降。气温升高会使干旱影响有所加剧，从而造成粮食减产。受全球气候变暖影响，大范围持续性干旱成为农业生产的最严重威胁。中国每年因旱灾平均损失粮食300亿kg，约占各种自然灾害损失总量的60%。已经持续30多年的华北地区干旱问题在未来10多年内仍不会有缓解迹象。气候变暖有利于害虫安全过冬，作物病虫害的发生世代、越冬北界及分布范围发生变化，病虫害发生面积、危害程度和发生频率均呈逐年增长。⑤物种灭绝

联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）2007年发布的第四次评估报告指出，未来60～70年内，气候变化会导致大量的物种灭绝。动植物已经适应了曾经出现过的经历了许多世纪的漫长变化，如果气候带在一个世纪内变暖太快物种来不及变异和适应，就可能被淘汰。一些植物群落将无法适应，造成物种灭绝。对动物种群来说，栖息地温度的少许变化也可能导致种群灭绝。如：一些冷水鱼类的灭绝；一些候鸟的灭绝；一些蛙类的灭绝等。⑥山地冰川消融冰川是地球上最大的淡水来源。20世纪90年代起，全球冰川呈现出加速融化的趋势，冰川融化和退缩的速度不断加快，意味着更多的人口将面临着洪水、干旱以及饮用水减少的威胁。中国《气候变化国家评估报告》（2007年第一次评估报告）认为：青藏高原和天山冰川将加速退缩，一些小型冰川将消失。⑦

荒漠化面积增加，沙尘天气增多对降雨减少的地区，如北美洲中部、中国西北内陆地区则因夏季降雨的减少而变得更加干旱，加之人为原因，导致沙漠化面积扩大。⑧

威胁人类健康高温天气造成传染病的蔓延。气候的变化将对人体健康造成直接和间接的影响。（3）气候变暖的原因地球表面温度受到地表接受太阳辐射能和从地表向大气发出的长波辐射能的共同影响。地球大气中的一些气体，它们一方面对太阳辐射吸收极少，使其无衰减地通过；另一方面可强烈吸收地面发射的长波辐射，并同时向宇宙和地面两个方向辐射波长更长的长波辐射向下到达地面的大气逆辐射将一部分热量又返回地面，从而减少了向外层空间的能量净排放，使大气层和地球表面热起来。温室气体：天然温室气体主要包括：水汽、二氧化碳、甲烷、氧化亚氮、臭氧等，其中水汽和二氧化碳贡献最大。天然温室气体在人类出现前大都已经存在，在地球的演化中，温室气体变化缓慢。国际社会讨论的全球变暖问题主要是人为活动造成的温室气体增加。人为排放的温室气体：CO2

、一氧化二氮（N2O）、甲烷、氢氟碳化物（HFCs）、全氟化碳（PFCs）、六氟化硫（SF6）等。其中CO2

的排放量最大。94（4）气候变暖的对策节能降耗，减排温室气体，主要减排CO2；发展低碳能源：天然气、液化石油气；发展清洁能源和可再生能源：太阳能、风能、水能、海洋能、地热能、核能、生物质能等；扩大绿色植被面积，特别是森林面积；国际合作减排温室气体，1992年《气候变化公约》；土木工程的节能降耗：《绿色施工导则》：节能、节材、节地、节水。道路工程：温拌沥青混合料。952）臭氧层损耗（1）臭氧层破坏的危害

太阳的紫外辐射，按波长大小，可分为3个区：UV–A区（波长范围315～400nm）、UV–B区（波长范围280～315nm）、UV–C区（波长范围200～280nm）。UV–A区紫外线为地表生物所必须，可促使人体的类固醇转化为维生素D，缺乏维生素D会得软骨病，尤其对儿童影响较大。UV–C区能被大气中的氧和臭氧完全吸收，即使平流层臭氧损耗，也不会到达地面。UV–B区对人类和生态系统的伤害最大。UV–B区紫外辐射增加后，可产生下列后果：①对人体健康的危害实验证明紫外线会损伤角膜和眼晶体，引起白内障、眼球晶体变形等。紫外线UV–B段的增加能明显诱发人类常患的3种皮肤病包括一种恶性黑瘤皮肤病。长期暴露于强紫外线的辐射下，会导致细胞内的DNA改变，人体免疫系统的机能减退，人体抵抗疾病的能力下降，大量疾病的发病率和严重程度都会增加。②对陆生植物和农作物的影响97紫外线辐射的增强会改变植物的生理功能，影响其正常生长。在已经研究过的植物品种中，超过50%的植物有来自UV–B辐射的负影响。紫外辐射增加能对农作物的生长产生影响，例如：能使大豆产量下降，同时大豆种子中蛋白质和植物油含量下降，因此臭氧层破坏可能会对世界粮食产量和粮食质量造成显著影响。③对水生生态系统的影响紫外线辐射的增强会杀死浮游植物、浮游动物，浮游生物是水生生态系统食物链的基础，浮游生物种类和数量的减少会影响鱼类和贝类生物的产量。98对鱼、虾、蟹、两栖动物和其他动物的早期发育阶段都有危害作用。④对材料的影响UV–B辐射的增加会加速高分子材料的降解和老化变质，特别是在高温和阳光充足的热带，这种破坏作用更为严重。例如：建筑、包装及电线电缆等所用材料，对于正处在用塑料替代传统材料阶段的发展中国家，这一问题更为重要。大气的平流层中，保存了大气中90%的臭氧，其中距地面15—25km的高度上臭氧含量较高，被称为“臭氧层”。臭氧层可以吸收UV–B区的紫外线。99臭氧层被大量损耗后，吸收紫外辐射的能力大大减弱，一个直接后果就是到达地球表面的UV–B区辐射增加。大气的平流层中，保存了大气中90%的臭氧，其中距地面20～30km的高度上臭氧含量较高，被称为“臭氧层”。（2）臭氧层损耗的原因

人工合成的一些含氯和含溴物质破坏了臭氧，《蒙特利尔议定书》规定了上百种受控物质。如：氟氯化碳（制冷剂、泡沫塑料、清洗）、哈龙、甲基氯仿（清洗剂、润滑剂）、甲基溴（杀虫剂）、四氯化碳（清洗剂）等。这些物质排入对流层后，经一到两年在对流层分布均匀，然后主要在热带地区被大气环流带入平流层，在平流层内，强烈的紫外线照射使这些物质解离，释放出高浓度的溴原子自由基和氯原子自由基，破坏了臭氧。（3）缓解臭氧层损耗的对策减排损耗臭氧层物质（ODS），《蒙特利尔议定书》是所有环境条约中执行最好的，1994年开始平流层中的破坏臭氧层物质开始减少，预计臭氧层的完全恢复还需要50年。3）酸雨

（1）酸雨的概念

当天然降水PH值小于5.6时，其降水称为酸雨。引起降水酸化的主要物质有硫氧化物、氮氧化物、氯化物，在三类物质中，SO2、NOx

是形成酸雨的主要物质，其中90%是人为活动。主要包括化石燃料燃烧；工业生产；机动车尾气排放；化肥的使用（硝酸基化肥的使用也可引起大气中氮氧化物的含量增高）等。SO2、Nox可以形成硫酸、硝酸、硫酸盐等。（2）酸雨的危害

①酸雨对人体健康的危害

酸雨会引起呼吸系统方面的疾病，如支气管炎、肺病等。酸性微粒还可侵入肺的深层组织，引起肺水肿、肺硬化甚至癌变。酸雨还可使儿童免疫力下降，使其易感染慢性咽炎和支气管哮喘，可使老人眼睛、呼吸道患病率增加。②酸雨对水域生物的危害

在酸化的水体中，浮游动物的种类和数量会减少，多样性降低，生物量下降。这些变化最终将影响鱼类的种群和数量。此外，水域酸化可直接导致鱼类死亡。早期的北美、北欧出现死湖。③酸雨对陆生植物的危害

酸性降水能损害植物叶片，阻碍植物的呼吸和光合作用等生理功能，当pH﹤4时，植物光合作用受到抑制。在欧美许多国家，曾因酸雨造成森林生长缓慢甚至死亡的现象。④酸雨对土壤的危害

土壤贫瘠化（养分淋溶）；酸雨可能使土壤中的一些重金属溶解，继而被粮食、蔬菜吸收和富集，最终危害人类健康。酸雨能抑制土壤中有机物的分解。⑤酸雨对材料的危害105酸雨的腐蚀力很强，能大大加速建筑物、金属等物质的腐蚀速度，造成巨大经济损失，威胁建筑物和桥梁的安全。使宝贵的艺术品受到腐蚀，特别是许多以大理石和石灰石为材料的历史建筑物和艺术品。在欧洲和北美洲，酸雨已经不是大问题了（这是近几十年来成功的故事之一），但是在墨西哥、印度和中国等国家，这依然是很大的问题。（3）我国的酸雨问题根据《2012年中国环境状况公报》，2012年，监测的466个市（县）中，出现酸雨的市（县）215个，占46.1%；酸雨频率在25%以上的133个，占28.5%；酸雨频率75%以上的56个，占12.0%。2012年，降水中的主要阴离子为硫酸根，占离子总当量的27.6%；硝酸根占离子总当量的7.9%。硫酸盐为主要致酸物质。1084）空气污染距地表12公里以下。空气污染是由人类活动直接或间接引起的有害物质向大气的排放，污染物可以以气体、液体（气溶胶）或固体形式存在，主要的空气污染物是那些被大量制造并且对环境和健康有影响的物质。空气污染的危害：（1）妨碍人类和其它生物的健康；（2）改变土壤、湖泊、河流的化学性质；（3）腐蚀文物古迹；腐蚀工程构造物；（4）影响气候以及天气；（5）造成心理影响，使环境变得不舒适。（6）影响交通。雾霾天气。我国的大气污染2012年2月，《环境空气质量标准》（GB3095-2012）正式发布，2016年1月1日起在全国实施。截至2012年底，京津冀、长三角、珠三角等重点区域以及直辖市、省会城市和计划单列市共74个城市建成符合空气质量新标准的监测网并开始监测。根据《2012年中国环境状况公报》，按照新标准对二氧化硫、二氧化氮和可吸入颗粒物评价结果表明，地级以上城市达标比例为40.9%。112地级以上城市中，4个城市二氧化硫年均浓度超标，占1.2%；43个城市二氧化氮年均浓度超标，占13.2%；186个城市可吸入颗粒物年均浓度超标，占57.2%。煤炭在我国能源消费中的比例70%左右，是大气环境中二氧化硫、氮氧化物、烟尘的主要来源。近年来，中国机动车污染日益严重，机动车尾气排放已成为中国大中城市空气污染的主要来源之一。建筑施工、市政、道路施工是城市可吸入颗粒物和细颗粒物的主要来源。1135）水污染水污染主要包括：海洋污染（主要来自陆源性污染物排入、海上活动和直接向海洋倾倒废物，许多沿岸地区已经受到严重污染）；江河污染；湖泊污染；地下水污染。我国常见的水污染，按污染物性质分为：（1）有机污染种类繁多的持久性难降解有机物在水体中长期存在（如多氯联苯、多环芳烃、有机氯农药），在低浓度水平也可能对人体健康产生直接危害。可生物降解的有机物则大量消耗水体溶解氧。（2）富营养化导致水体富营养化的主要物质是含氮和磷的污染物。水生生态系统的富营养化导致藻类的大量繁殖，使水中溶解氧减少，水生生物大量死亡，水质发黑，变臭。（3）不溶性固体污染影响水的物理性质，使水浑浊，降低水的质量。悬浮物吸附污染物，扩大污染范围，淤积河道。（4）重金属污染如：汞、镉、铬、铅、铜、锌等。以离子态的危害最大。有机物、无机物。直接或间接摄入人体后，导致行为反常、遗传变异、生理机能失调、机体变形或死亡。（5）热污染热污染，减少气体的溶解度，减少水体中溶解氧的含量，并影响鱼类繁殖。我国的水污染情况：根据《2012年中国环境状况公报》，我国的水环境污染情况大体如下：①

河流污染十大流域：长江、黄河、珠江、松花江、淮河、海河、辽河、浙闽片河流、西北诸河和西南诸河等。Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质断面比例分别为68.9%、20.9%和10.2%。Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质占31%。主要污染指标为化学需氧量、五日生化需氧量和高锰酸盐指数。117118②

湖泊、水库污染2012年，62个国控重点湖泊（水库）中，Ⅰ～Ⅲ类、Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的湖泊（水库）比例分别为61.3%、27.4%和11.3%。Ⅳ～Ⅴ类和劣Ⅴ类水质的湖泊（水库）占38%主要污染指标为总磷、化学需氧量和高锰酸盐指数。2012年，江河重要渔业水域主要污染指标为总氮、总磷、非离子氨、高锰酸盐指数和铜。湖泊（水库）重要渔业水域主要污染指标为总氮、总磷、高锰酸盐指数、石油类和铜。119③

地下水污染2012年，全国198个地市级行政区开展了地下水水质监测，监测点总数为4929个。综合评价结果为：水质呈优良级的监测占全部监测点的11.8%；水质呈良好级的监测点占27.3%；水质呈较好级的监测点占3.6%；水质呈较差级的监测点占40.5%；水质呈极差级的监测点占16.8%。较差和极差的监测点占：57%。120④

近岸海域污染2012年，全国近岸海域水质总体稳定，水质级别为一般。主要超标指标为无机氮和活性磷酸盐。1211226）固体废弃物污染固体废弃物包括：工业固体废弃物、城市居民生活垃圾、建筑垃圾、清扫垃圾；危险废物（废旧电池、灯管、放射性废物）。固体废弃物数量大、种类多、成分复杂，可通过各种途径污染大气、水体、土壤。如其中的有毒物质可以在降水的淋溶、渗透作用下进入土壤，污染土壤、地下水；受日晒、风吹等作用会分解产生毒气，造成大气污染如生活垃圾分解可以产生硫化氢、甲烷。占用大量土地资源，加剧土地资源短缺。1232012年，全国工业固体废物产生量为329046万吨，综合利用量（含利用往年贮存量）为202384万吨，综合利用率为60.9%。我国设市城市生活垃圾无害化处理（主要为填埋、堆肥、焚烧）率仅62%。大多数垃圾混合收集，垃圾堆放现象普遍存在。垃圾处理水平较低，仍以填埋为主。对农村固体废弃物的处理，大多数地区没有提上日程，畜禽粪便未经有效处理直接排入环境严重污染空气和水体。

7）土壤污染土壤是陆地的表层，是农业的基本生产资料。124土壤污染的类型：水质型污染：污水灌溉；大气污染型：SO2

，NO2、氟化物生产厂等排放的含氟废气等。固体废弃物污染型：包括工矿业废渣、污泥和城市垃圾等。农业污染型：所谓农业污染型是指由于农业生产的需要而不断地施用化肥和农药、城市垃圾堆肥、厩肥、污泥等所引起的土壤环境污染。土壤环境污染直接危害农作物的产量和质量。农作物基本都生长在土壤上，如果土壤被污染了，污染物就通过植物的吸收作用进入植物体内，并可长期累积富集，当含量达到一定数量时，就会影响作物的产量和品质。随着工业化和城市化的迅速发展，我国土壤环境污染问题严重。我国大多数城市近郊土壤都受到不同程度的污染，农田中重金属超标，如：铬、镉、砷、铅、锌等，直接影响食品安全问题。8）物理性污染（1）噪声污染一切人们不需要的声音统称噪声，一般声音超过60分贝，人就会感觉喧闹。噪声包括：工厂生产噪声：工业生产活动中的机械设备和动力装置产生的噪声。钢铁厂，纺织厂车间的噪声都在100分贝左右。交通噪声：各种交通运输工具在行驶中发出的噪声。如高速公路上车流的噪声接近100分贝。施工噪声：建筑、道路、市政建设施工产生的噪声。建筑施工噪声高达110分贝。社会噪声：商业文化、娱乐、家庭活动产生的噪声。噪声严重干扰人的正常工作和休息，危害人的健康。根据《2012年中国环境状况公报》：全国各类功能区共监测16856点次，昼间、夜间各8428点次。各类功能区昼间达标7668点次，占昼间监测点次的91.0%；夜间达标5865点次，占夜间监测点次的69.6%。土木工程施工是重要的噪声来源。道路工程涉及到许多噪声防护设施的修建：如隔声屏、降噪路面等。（2）光污染主要包括白亮污染、人工白昼污染和彩光污染。白亮污染：指的是阳光照射强烈时，现代城市建筑物的玻璃幕墙，釉面砖墙，磨光大理石和各种涂料等反射的光线形成光污染。128人工白昼污染：指的是夜晚城市中的各种灯光，如广告，霓虹灯，人工白昼会打乱人的正常生物节律，使人难以入睡，影响到多种动物如昆虫和鸟类的正常生活，影响天文观测。建筑工程涉及到白亮污染和人工白昼污染。道路工程涉及到人工白昼污染污染。彩光污染：娱乐场所安装的黑光灯、旋转灯、荧光灯，以及闪烁的彩色光源形成的污染。此外，还有红外线污染、激光污染、紫外线污染等。（3）电磁辐射污染在电磁波向外传播的过程中会有电磁能量释放出去，称为电磁辐射。主要在大功率输电线、大功率电气设备、电气铁道、高压变电站、家用电器及无线电广播、电视、无线电通信发射台、雷达等设备附近产生。电磁辐射污染干扰信号、危害人体健康。根据《2011年中国环境状况公报》，我国的辐射环境：环境电磁辐射水平总体情况较好，电磁辐射发射设施周围环境电磁辐射水平总体未见明显变化。（4）放射性污染某些物质的原子核处于不稳定状态，在其发生核转变的过程中，自发地放出射线，并辐射出能量物质的这种性质叫放射性。铀、钍、镭常见的放射性物质。放射性物质释放的射线会损伤破坏人体和动物的免疫功能、皮肤骨骼及内脏细胞。放射性物质既可以通过外照射影响人体，也可以通过空气、饮水和复杂的食物链等多种途径进入人体。根据《2011年中国环境状况公报》环境电离辐射水平保持稳定，核设施、核技术利用项目周围环境电离辐射水平总体未见明显变化。电离辐射是指波长短、频率高、能量高的射线。9）持久性有机污染物污染持久性有机污染物（POPS）是指人类合成的能持久存在于环境中、通过生物食物链（网）累积、并对人类健康造成有害影响的化学物质。这类化学物质可以在环境里长期的存留，它们可以通过食物链蓄积，逐级传递，进入到有机体的脂肪组织里聚积。最终会对生物体、人体产生不利的影响。主要分为三类：第一类是农业生产使用的杀虫剂和含有有机氯的农药；第二类是以多氯联苯（PCBs）为代表的工业产品第三类是氯化氧撑萘类化合物（TCDD）我国的持久性有机污染物情况：我国属于POPS生产、使用和排放大国。《斯德哥尔摩公约》中首批控制的12种POPS中，涉及与我国有关的POPS产品有：氯丹、滴滴涕（DDT）、六氯苯（六六六）、三氯苯、七氯、灭蚁灵、多氯联苯、毒杀芬、二噁英和苯并吠喃共10种。2、生态破坏问题1）生物多样性减少生物多样性是一个地区内基因、物种和生态系统多样性的总和。全球物种估计在500～1000万种间。生物多样性提供人类的衣食住行；对环境有重要的调节功能：如调节大气中的气体构成、保护海岸带、调节水循环和气候、形成并保护肥沃土壤、分解和分散废弃物、吸收污染物等，生物多样性也为食物和农业提供遗传资源，构成世界食物安全的基础。我国近年来人口的快速增长及经济的高度发展，增大了对于资源及生态环境的需求，对其构成了强大的压力，致使许多动物和植物严重濒危。据初步统计，大约有398种脊椎动物濒危，占中国脊椎动物总数的7.7％左右，高等植物濒危种1009种，占总数的3.4%。据《濒危野生动植物国际贸易公约》的资料显示640种世界性濒危物种中，我国有156种，约为其总数的25%。生物多样性减少的原因主要包括：（1）生物资源掠夺式的开发与利用；140（2）生物栖息地的丧失和破碎化；（3）环境污染；（4）外来物种的入侵；（5）推行单一化的农林种植模式；（6）气候变化等。道路工程涉及到生物多样性保护问题。2）土壤资源退化土壤资源退化指土地受到人为因素或自然因素或两者结合，而改变土地原有的内部结构，理化性质，土地逐渐失去原有的综合生产潜力。联合国环境规划署将土地退化分为：水土流失，风沙侵蚀，物理退化，化学退化。土壤化学退化包括：土壤有效养分含量降低、养分不平衡、可溶性盐分含量过高、土壤酸化或碱化等。土壤物理退化包括：土层变薄、土壤沙化或砾石化、土壤板结紧实等。在全球范围内，以水土流失这种退化类型最为严重。水土流失：包括水蚀和风蚀水土流失指在山丘区和风沙区，由于水力或风力的作用，造成土壤侵蚀，使水分和土壤流失的现象。根据《2012年中国环境状况公报》全国现有水土流失面积294.91万平方千米，占普查范围总面积的31.12%。其中，水力侵蚀面积129.32万平方千米，风力侵蚀面积165.59万平方千米。水土流失的危害：水土流失造成土壤肥力降低；河床淤积，引发洪涝灾害；湖泊面积缩小；水库报废；影响航运。风蚀促使土地荒漠化；水土流失的原因：145水土流失的主要原因是植被的破坏，土壤与植被互相依存。主要包括：过度砍伐森林；陡坡开垦；草原垦殖；超载过牧；工程活动（如砂石料开采）破坏植被等。道路工程涉及到的水土流失较多，如取土场、弃土场、路基边坡等。建筑工程产生的弃土也容易产生水土流失。此外，建筑材料的开采等。3）人口与资源问题（1）人口问题17世纪前人口倍增经历1000年的时间，最近43年内，世界人口就增加了1倍，世界人口目前正以每年1.3%的增长率增加。增加更多的人意味着需要更多的资源，如石油、矿物等非更新资源，鱼类、森林等可更新资源。人口增加给生物圈带来极大的冲击和压力。许多环境问题与人口的增加有关。1972年，联合国人类环境会议公布的背景材料认为：人口稳定在110亿或略多一些，可以维持合理健康而不算奢侈的生活。人口的过快增长和人口规模过大给我国的经济社会发展带来一系列问题，增长的人口需要更多的土地资源，以耕种粮食、修建住房、学校、公路等。庞大的人口对资源、环境形成极大的压力。目前世界总人口为70亿。2011年4月29日，国家统计局发布公报称，第六次全国人口普查，中国总人口数13.7亿。（2）资源问题人类社会发展对资源的需求与自然资源过度利用而短缺的矛盾是全球性的环境问题。148①水资源问题水资源是人类生产和生活不可缺少的自然资源，也是生物赖以生存的环境资源。水也是世界上开发最多的资源，全世界用水量每年达3万亿t。目前世界水资源正面临日益短缺和匮乏的现实。全球水资源问题主要表现在：世界上许多河流濒临枯竭；许多河流受到不同程度的污染；全球气候变化引发一些地区的水文异常；用水浪费加剧了水资源短缺；水资源的供需矛盾持续增加。我国人均水资源占有量仅为世界平均水平的1/4，部分河流开发利用率，黄河、淮河、辽河水资源开发利用率已超过60％，海河超过90％。地下水超采，部分地区地下水位下降，形成了大小不同的地下水漏斗，造成地面沉降。此外，我国的水资源还存在十分严重的地区分布不均匀性和季节不均衡性。水资源浪费加剧了供需矛盾，水环境恶化减少了可利用的水资源。建筑工程、道路工程据需要消耗大量水资源，施工中的材料拌合，混凝土养护。150②土地资源问题世界人口增加对土地资源构成了巨大的压力：联合国粮农组织对全球117个发展中国家的土地承载力进行了分析，评估结果显示：117个发展中国家大部分国家人口的增长超出土地的承载能力，55%的国家土地与人口之间呈现危机状况。全世界每年近500万公顷的土地被工业、城市化或其他项目所占，同时全球的农业用地逐年减少。我国的土地资源短缺：一方面是人口增长与经济发展的压力下，土地资源短缺状况日益突出，另一方面，土地资源利用粗放、浪费严重。快速城镇化对土地的需求日益增加。生态红线的含义：第一条是重要生态功能区的保护红线。第二条生态脆弱区或敏感区保护红线。第三条是生物多样性保育区红线。道路工程和建筑工程都存在节约土地的问题，例如：《绿色施工导则》提出的节地；交通部《资源节约、环境友好的公路工程》：提出的节地措施。③矿产、能源问题152矿产资源提供80%以上的工业原料，70%以上的农业生产资料。全球GDP增长与矿产资源需求增长基本是同步的，包括各种金属和非金属矿产资源。矿产资源具有不可再生性和可耗竭性，区域性分布不平衡的特点。能源供应，据国际能源署提供的资料，在全世界一次能源供应总量构成中，石油占32%，煤炭占25%，天然气占17%，可再生能源占18%，核能占8%。中国的矿产资源种类多，储量总量大，人均水平低，一些重要矿产品位偏低。今后20年，中国将短缺30亿吨铁、5亿到6亿吨铜和1亿吨铝。中国人均能源资源拥有量在世界上处于较低水平。石油进口比例大。单位国内生产总值能耗和主要耗能产品能耗高于主要能源消费国家平均水平。能源消费以煤为主，环境压力大。土木工程对矿产资源和能源都有较大的需求。④森林资源与草原资源世界森林面积超过40亿hm2，占全球陆地总面积的31%，但分布极不均衡。毁林速度降低，但仍在进行，毁林速度每年约1300万hm2。中国的森林资源情况：根据第七次全国森林资源清查全国森林面积19545.22万公顷，森林覆盖率20.36%。中国的森林资源的问题：总量不足：森林覆盖率、人均森林面积、人均森林蓄积较低。分布不均：主要分布在东北、西南、东南，占国土面积32.19%的西北五省区，森林覆盖率只有5.86%。质量不高：中幼林多，纯林多，病虫害多。155草原资源：根据《2012年中国环境状况公报》：2012年，全国草原面积近4亿公顷，约占国土面积的41.7%。我国许多牧场由于过度放牧及管理不善而严重退化，表现在产草量低、草丛稀疏低矮、生物多样性低。3、农村人居环境较差156根据《2012年中国环境状况公报》：随着工业化、城