环境生态学盛连喜第十章

第十章生态环境保护与可持续发展第一节全球环境生态问题及特点人口增长全球气候变化生物多样性锐减资源短缺的危机加剧环境酸化环境荷尔蒙的威胁一、人口增长人口问题的特点总数继续增长，持续时间接近百年：目前，中国有人口13.1亿人。据有关方面预测，到2050年，中国人口将达到14.4亿，比现在要增加1.3亿人。两种畸形增长，导致两极分化的趋势更明显（下图）人口质量令人关注性别比例可能失衡人口变化的影响对粮食生产和农业的影响耕地变化粮食供给和耕地变化海产品和畜产品对资源和能源的影响森林资源和生物多样性淡水资源：据中国日报称，中国水供应可能到2030年达到极限，因为人口超过16亿，河流湖泊逐渐干枯，或者被污染。能源对生活质量的影响收入和住房条件教育和医疗生活环境就业二、全球气候变化潜在结果：N循环改变；土地利用和土地覆盖改变；大气CO2浓度改变。图全球变化的原因与潜在结果人口CO2浓度的增加农业全球气候变化生物多样性的丧失工业土地利用/覆盖变化N的地化循环改变图全球增温幅度变化（综合1860-1990年土壤、大气和海面温度和1961-1990年记录数据）虽然不同时代气候变化模式有所差异，但进入20世纪后，全球平均温度开始增加的趋势十分明显引起气候变化的原因大气中温室气体的增加水气植被变化大气气溶胶火山爆发地球自传速率变化地球正在变圆大气污染冰山退缩图1750年以来温室气体逐渐增加自前工业革命以来全球大气中CO2和CH4浓度增加很快CO2增加33%CH4增加100%图

温室气体增温贡献率二氧化碳甲烷一氧化二氮氯氟化碳其它卤烃水气海洋石油污染，有一部分形成油膜浮在海面，抑制海水的蒸发，使海上空气变得干燥。其次，是地表水分状况的改变。采用人工灌溉和排干沼泽地区而改变水分状况是人类影响气候的另一种途径。排干沼泽地区对气候条件的影响，通常与灌溉的气候效应相反。由于降低了土壤湿度，减少了蒸发，从而提高了土壤温度。植被的变化植被是地表状况的重要特征，每种植被有其本身的反射率、粗糙度、土壤持水能力等，从而形成地气之间固有的辐射、热量和水分的平衡关系。一旦植被发生变化，气候状况也会相应产生变化。植被具有改变气候的许多功能；能减少辐射的射入射出；降低气温的日较差和年较差；能增大湿度；树冠和树叶层滞留和截留降水，减小地表径流，有明显的蓄水作用和水土保持作用；能够降低风速，改变方向，具有防风固沙的作用。全球变化产生的影响a对农业的影响二氧化碳浓度的影响：CO2浓度升高有利于光合作用，但有时会使作物减产；CO2浓度升高，作物C/N比增加，蛋白质含量下降，品质下降；CO2浓度升高，植物容易获得CO2，气孔开放度减小，蒸腾作用减弱，有利于包水，但由于温室效应，气温升高，又使蒸发加剧，整体耗水可能增加。图

随温度增加棉花植株变大气候变化的影响：温室效应使气温升高，可能会延长植物的生长季，从而会使作物的分布格局北移，甚至极地化或高山化，会使土地利用格局发生重大变化；气候变暖可能会使极端气候如干旱、风暴、热浪等增加，尤其是干旱半干旱地区，干旱会使作物生产受到很大影响；气候变暖可能会使病虫害的分布范围加大，生长季增长，对作物生长产生较大影响；温室效应会使海平面升高，洪涝、水淹、盐渍化、海潮、海浪灾害增加，影响作物生产。图

地质纪录显示，由于过去气候变暖导致植被带分布海拔高度上升，造成一些物种和生态系统丢失。温带山地仿真试验也得出了类似的结果，气候继续变暖特定气候带的物种和生态系统可能消失，同时在很多山区，冰川的数量和覆盖区、永久冻结带、季节雪被等都会减少。b对土壤的影响土壤C库的变化：CO2浓度增加，土壤的C量会随之增加；温度升高，土壤C的输出量增加。影响特定生态系统C贮量的变化主要取决于生态系统的面积，植被带的北移使冻原和北方森林带的C贮量下降。土壤CO2的释放：气候变暖、降水增加可使土壤微生物和动物的活动加剧，土壤呼吸加快，全球土壤释放CO2的速度加快。土壤甲烷气体的释放：气候变暖，稻田等作物的种植带，全球土壤甲烷的产量可能增加。气候变暖、降水增加的情况下，枯枝落叶的分解速率加快；CO2浓度增加，光合速率提高，生产力增加，输入到土壤中的枯枝落叶的总量会增加，但由于温室效应，留存于土壤中的枯枝落叶相对较少。c对枯枝落叶分解的影响d对土壤N的影响在气候变化的条件下，全球土壤的N库存量会减少。e对土壤多样性的影响在大气CO2浓度升高、气温变暖的情况下，地面植被的光合、生物生产要发生变化，因此，输入到土壤中的有机质的质和量要发生变化，从而会影响到土壤微生物和土壤动物的种类组成。不同的生态系统类型中的生物多样性受气候变化影响的程度是不同的。f对植被的影响对植被结构的影响：气候等环境条件的变化会导致生态系统内种群在其大小和作用上发生重组，可能会使生物多样性减少或导致产生新的物种，而结构组分的变化在一定条件下将可能逐渐改变植物群落的组成、加快群落的演替，最终导致类型的改变。对植被功能的影响：气候、人类活动和其他环境变化可能会改变植被的涵养水源、调节气候、防治病虫害、提供食物、旅游等生态服务功能。图

随温度升高植物生活型改变对植被格局的影响：全球变化改变植被的分布格局，即植被带的北移；中、高纬度地区植被分布格局变化明显，北方森林和冻原的面积大幅下降。g海水的影响中国和英国的海洋研究专家近日在此间表示，目前全球变暖趋势正导致海水酸度不断增加，如果不加以制止，将会日益破坏整个海洋的生态系统。英国权威海洋研究所——普利茅斯海洋研究所的科学家杰尼近日在广州发表研究成果称，在全球工业化的200年里，约有超过6500亿吨的由矿物燃烧、水泥制作而释放的二氧化碳被海洋吸收，海水变热趋势明显，现在海洋的ｐＨ值（酸度值）已经下降了0．1个单位。他警告说，如果海水酸度不断增加，珊瑚、贝壳类以及骨骼含钙的海洋生物会因钙代谢失常而生长缓慢，数量减少，以这些海洋生物为食的鱼类也会随之减少或灭绝。因此，海洋酸化将会破坏整个海洋的生态系统。杰尼说，如果我们什么也不做，天气变化每年将耗费全球ＧＤＰ的20％，如果要将耗费减少到1％，这要求全球减少80％的二氧化碳排放量。中科院南海海洋研究所教授张乔民也表示，海水的酸化不像污染一样显而易见，它是一个渐变的过程。这种酸化理论已经在全世界范围内引起了重视。目前，南海海洋研究所已开始着手测量沿大陆海域的酸度变化。h对荒漠化进程的影响荒漠化的概念：包括气候变化和人类活动在内的各种因素造成的干旱、半干旱和干燥半湿润地区的土地退化。荒漠化的影响：荒漠化极大地改变了陆地表面的物理特征，破坏了地表辐射收支平衡，诱发气候和环境变化，而气候和环境变化的反馈作用又将进一步影响土地荒漠化的进程，如此循环往复，对地球环境产生深远影响。在全球变化的影响下，我国干旱区范围的扩大及荒漠化发展正在加深。具体为：温度上升1.5度，我国半湿润至干旱程度的土地面积增加约18.8×104km2，温润区面积减少约15.7×104km2，荒漠化面积增加约20.0×104km2;温度上升4度，半湿润至干旱程度的土地面积增加约84.3×104km2，温润区面积减少约95.9×104km2，荒漠化面积扩大约70.6×104km2，荒漠化面积平均每年增加约8.3×104km2(按1965-2050年85年平均)。三、生物多样性锐减科学家估计地球上约有1400万种物种，但当前地球上的生物多样性损失的速度比历史上任何时候都快，比如鸟类和哺乳动物现在的灭绝速度可能是它们在未受干扰的自然界中的100倍至1000倍。主要原因是七种人类活动造成的：1、大面积对森林、草地、湿地等生境的破坏；2、过度捕猎和利用野生物种资源；3、城市地域和工业区的大量发展；4、外来物种的引入或侵入毁掉了原有的生态系统；5、无控制旅游；6、土壤、水和大气受到污染；7、全球气候变化。生境破坏、资源过度开发、环境质量恶化和物种的入侵，失造成物种灭绝的灾害四重奏。这些活动在累加的情况下，会对生物物种的灭绝产生成倍加快的作用。20世纪90年代初，联合国环境规划署首次评估生物多样性的结论是：在可以预见的未来，5%-20%的动植物种群可能受到灭绝的威胁。2006长江淡水豚类考察结束，白鱀豚无踪，江豚数量锐减图

全球生物多样性减少的速率生物多样性锐减给人类带来的危害：

生物多样性的锐减，从根本上给人类带来了很大影响：一是破坏了人类未来的食品来源；二是破坏了药物来源；三是破坏了工农业资源；四是破坏了物种的生物遗传基因；五是影响了自然界的生态平衡；六是影响生物考古及科研等。四、资源短缺的危机加剧水资源：数量匮乏和水质性缺水土地资源：面积减少和质量下降能源：一次能源和二次能源矿产资源：不可再生性、可耗竭性、区域分布不平衡性和动态性五、环境酸化环境酸化：环境酸化主要是酸雨造成的地面的水体和土壤的酸度增大，使农业和渔业减产。大气环境的酸化、土壤酸化和水环境酸化研究热点：大气水体土壤酸雨可导致土壤酸化。我国南方土壤本来多呈酸性，再经酸雨冲刷，加速了酸化过程；我国北方土壤呈碱性，对酸雨有较强缓冲能力，一时半时酸化不了。土壤中含有大量铝的氢氧化物，土壤酸化后，可加速土壤中含铝的原生和次生矿物风化而释放大量铝离子，形成植物可吸收的形态铝化合物。植物长期和过量的吸收铝，会中毒，甚至死亡。酸雨尚能加速土壤矿物质营养元素的流失；改变土壤结构，导致土壤贫脊化，影响植物正常发育；酸雨还能诱发植物病虫害，使作物减产。酸化土壤肥力减退、农业减产。酸雨可使土壤微生物种群变化，细菌个体生长变小，生长繁殖速度降低，如分解有机质及其蛋白质的主要微生物类群牙孢杆菌，极毛杆菌和有关真菌数量降低，影响营养元素的良性循环，造成农业减产。特别是酸雨可降低土壤中氨化细菌和固氮细菌的数量，使土壤微生物的氨化作用和硝化作用能力下降，对农作物大为不利。科学家试验后估计我国南方七省大豆因酸雨受灾面积达2380万亩，减产达20万吨，减产幅度约6%，每年经济损失1400万元。火力发电厂周围的粮地稻、麦等禾本科作物叶面积小，蜡质层厚，可湿性差，对酸雨敏感性弱，但强酸雨仍将导致叶面扭曲，褐黄或褐红伤班，大麦减产。重庆电厂附近酸雨区域受害粮地4.1%。六、环境荷尔蒙的威胁环境激素(即环境荷尔蒙)是指由于人类活动而释放到环境中的化学物质，它在动物和人体内发挥着类似雌性激素的作用，它干扰体内激素，使生殖机能失常，故又称为扰乱内分泌化学物质。最具代表性的是有机氯类物质，如二恶英、DDT、多氯联苯(PCB)；塑料制品类如苯乙烯、联苯酚A、邻苯二(甲)酸化合物和一些生长刺激素。由于环境荷尔蒙化学物质直接影响着生物界的内分泌系统、免疫系统、神经系统的异常，搅乱人和动物体的荷尔蒙，尤其是性荷尔蒙的正常工作，以致出现全球性的男性精子数和质的下降，污染区女性流产率增高，畸形儿的发生率比非污染区高13倍以上，癌症患者增多，另外人类以外的生物界雌雄异体，畸形怪象层出不穷，免疫机能异常，和死亡增多。以致出现当前生物物种灭绝的速度达到自然灭绝速度的1000倍。环境激素已成为当前威胁生物多样性，破坏生态的主要原因之一。防治中国专家对环境荷尔蒙的潜在威胁发出警告一份“尽快立项开展我国有毒化学品污染及环境安全问题研究”的建议书被送至朱鎔基总理的手中，魏复盛院士、徐晓白院士等19位学者就化学品对中国环境安全造成的威胁提出了警告，其中环境荷尔蒙的污染问题成为最重要的内容之一。现在，世界上已经合成出2000万种化学品,经常使用的有7~8万种，而我国能生产3.7万种。这些化学品在推动社会进步、方便人们生活上发挥了巨大的作用，但是由于生产使用和废弃等过程不当,会污染环境,甚至会引发环境安全问题。中国专家对环境荷尔蒙的潜在威胁发出警告中国环境监测总站的魏复盛院士向记者介绍：“对于化学品的污染，人们了解比较多的是它的致癌、致畸和致突变作用。而60年代以来，国际的研究表明，一些化学品还会干扰人类和动物的生殖系统，被称为”内分泌干扰物“、”类雌激素“或者”环境荷尔蒙。比如在英国发现，生长在受污染水域中的雄鱼会变成雌鱼；在欧美日本等地区发现成年男子精子数量和质量逐年下降；在欧美接受调查的人中，有20%由于男子的原因而不能生育。50年代以来，在我国的一些地区也出现了类似的情况。魏复盛认为，世界各国的污染防治都经历了三个阶段：第一阶段是消烟除尘以及水域的重金属污染治理；第二阶段是大气悬浮颗粒物、二氧化硫和氮氧化物的污染控制以及水域富营养化的防治；第三阶段就是对大气和水域中的有毒有害物----特别是化学品污染的防治。而我国正处在第二阶段,又将迎接第三阶段的挑战。他说：“有毒有害化学品污染土壤和水源,通过食物链传递,危害人和动物的生存繁衍及生命安全。它的威胁可能更为隐蔽，但是如果长期累积也可能形成“化学定时炸弹”。美国世界研究所副总裁马修斯说：美国未来的安全概念将由防御外国侵略变为防止环境恶化。而在中国目前的发展阶段,依我看,至少要做出一定的努力，减少化学品的污染累积，避免化学品污染的大爆发。我国污染情况不明吴文忠研究员是致信的19位学者之一，主持的中国科学院水生生物研究所二恶英检测实验室是我国首家二恶英检测实验室，他于80年代开始接触有关环境荷尔蒙的动物实验。1999年6月，卫生部发出关于禁止经销从比利时等国进口的受到二恶英污染的畜禽类和乳制品的紧急通知后，他主持的实验室为国家有关部门承担了大量的二恶英检测工作。他告诉记者，我国对环境荷尔蒙物质的污染状况并不清楚，其所产生的内分泌干扰效应尚缺乏系统研究，毒性机制也缺乏深入了解。目前比较明确的是，国家环保总局管理的《水中优先控制污染物名单》68种污染物中有11种属于环境荷尔蒙物质。但是他估计，目前其污染状况还是很严重的。因为,我国曾大量使用六六六和滴滴涕类有机氯农药。因其化学性质稳定，在环境中存在时间较长，在动物性食品中以高水平残存。我国污染情况不明吴文忠研究员说：“西方发达国家的主要污染源是城市固体废弃物的焚烧，而我国存在的特殊污染源：如五氯盼纳----我国年产数千吨，长江流域13个省市血防区曾使用30年----其残渣中二恶英含量高达10%。经推算，仅这一项每年的污染量就可能超过美国或德国的全年污染量。还比如造纸业和氯碱工业废水——我国众多小造纸厂和占世界产量第二位的氯碱工业排放的废水中，也含有二恶英。随着我国城市人口的急剧增加和土地资源的减少，我国部分大城市势将垃圾焚烧技术取代垃圾填埋。因此，二恶英污染对健康的危害是我国不可回避的问题。缺少研究尚未行动吴文忠研究员告诉记者：“从60年代的六六六、滴滴涕到其后的多氯联苯和二恶英等污染事件，使国际掀起了一个研究和筛选环境荷尔蒙的热潮。在美国，环境荷尔蒙成为美国环境与自然资源委员会1996年5个最优先项目之一，美国国立环境卫生科学研究所于1998年8月开始实施环境荷尔蒙物质筛选计划。日本环境厅成立相应的工作组，发布了研究规划，并于1999年正式启动筛选计划。欧洲各国也普遍建立政府行为的环境荷尔蒙研究计划。据估计发达国家已投入数十亿美元。他还介绍，在环境污染治理的研究方面，国外近年来投入了较大力量，出现了学科交叉和相互渗透，宏观和微观研究的结合，从单一的治理方法向综合化、模型化发展。缺少研究尚未行动在其污染控制研究方面，西欧国家和美国的成功经验值得我们借鉴，德国发展了完整的污染检测控制和综合评估程序，并以立法的形式把它们规范化。利用建立的检测评估体系和技术，对二恶英化合物在食物链中的传递、生态环境和人口健康的危害进行直接评估。1999年，比利时因饲料引起的二恶英污染事件震惊了世界。吴文忠说：“二恶英来源极多、分布甚广，具有强烈的毒性和高度的化学稳定性，国前发达国家将二恶英列为优先控制的污染物，同时颁布了一系列二恶英污染控制的法规。国外已关闭了不少二恶英的排放源，使二恶英在发达国家环境中的含量近年来呈减少趋势。目前，国外已从调查二恶英在空气、水、土壤及食品中的污染程度发展到直接探讨二恶英在人体中的暴露水平，从报导试验动物的毒性结果深入到研究二恶英的致毒机制。发达国家从20世纪60年代开始的环境荷尔蒙研究，为90年代的系统规划和采取措施治理打下了基础。而我国现阶段对于化学品中的环境荷尔蒙无论是系统研究还是治理行动，都还几乎处于空白状态。这样来看，我们从理论上落后了40年，从行动上也落后了10年。第二节人类对环境问题的新思考及行动一环境与发展问题的理性思考现代生态道德与生态伦理学生态伦理学及其研究内容生态伦理学的某些观点可持续发展的生态伦理观二人类行为方式的重要转变工业生态学ISO环境质量标准体系自然保护积极推进绿色文明第三节未来人类社会的发展观与可持续发展战略一关于未来人类社会两种发展观的争论悲观派的“世界末日”模型

罗马俱乐部乐观派与“没有极限的增长”二可持续发展战略——未来人类社会的正确发展道路可持续发展的产生背景和内涵可持续发展，就是“既满足当代人的需求，又不对后代人满足其需求能力构成危害的发展”。可持续发展的基本思想和原则7大观点三个基本原则：公平性、持续性和共同性原则实施可持续发展的对策和行动小辞典

罗马俱乐部：由意大利经济学家佩切依在968年4月发起的由科学家、教育家、经济学家、人类学家和企业家共同组成的研究群体。1972年发表第一个研究报告《增长的极限》。以后陆续公布了《人类处在转折点》等十个研究报告。这些报告涉及的问题极其广泛，不但为人类盲目追求经济增长敲响了警钟，而且提出了促进人类与环境良性发展的价值体系和全球战略——既要在环境的限度内追求人的自由发展，更要以人的发展来优化环境。

小辞典

斯德哥尔摩会议：1972年6月5日～16日，“联合国人类环境会议”在瑞典首都斯德哥尔摩召开。出席这次会议的有包括中国在内的113个国家的1300多名代表，除了政府代表团外，还有科学家和一般劳动者。会议广泛研讨和总结了有关保护人类环境的理论、历史和现实问题，并制定了相应的对策和措施，最终形成并公布了《人类环境宣言》等一系列世界性文件。通过这次会议，“只有一个地球”成为响遍全球的口号。

斯德哥尔摩会议是联合国历史上第