全球环境问题

全球环境问题►气候变化►臭氧层破坏►生物多样性锐减开篇《寂静的春天》——对传统行为和观念的早期反思“可持续性”最初应用于林业和渔业，指的是保持林业和渔业资源延续不断的一种管理战略。其实，作为一个概念，我国春秋战国时期的思想家孟子、荀子就有对自然资源休养生息，以及保证其永续利用等朴素可持续发展思想的精辟论述。西方早期的一些经济学家如马尔萨斯、李嘉图等，也较早认识到人类消费的物质限制，即人类经济活动存在着生态边界。20世纪中叶，随着环境污染的日趋加重，特别是西方国家公害事件的不断发生，环境问题频频困扰人类。20世纪50年代末，美国海洋生物学家RachelKarson在潜心研究美国使用杀虫剂所产生的种种危害之后，于1962年发表了环境保护科普著作《寂静的春天》。作者通过对污染物富集、迁移、转化的描写，阐明了人类同大气、海洋、河流、土壤、动植物之间的密切关系，初步揭示了污染对生态系统的影响。她告诉人们：“地球上生命的历史一直是生物与其周围环境相互作用的历史……，只有人类出现后，生命才具有了改造其周围大自然的异常能力。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。这种污染是难以清除的，因为它们不仅进入了生命赖以生存的世界，而且进入了生物组织内。”她还向世人呼吁，我们长期以来行驶的道路，容易被人误以为是一条可以高速前行的平坦、舒适的超级公路，但实际上，这条路的终点却潜伏着灾难，而另外的道路则为我们提供了保护地球的最后惟一的机会。一、气候变化气候是与人们每天的生活息息相关的一个重要的自然因素。气候实际上是指包括温度、湿度和降水等在内的综合信息。因此，地球气候系统是一个涉及阳光、大气、陆地和海洋等内容十分丰富的系统。而人类活动对全球的气候变化具有深刻和重要的影响。1、地球系统的能量平衡地球上的温度变化、大气运动、水滴与水蒸气和冰的相互转化等过程，最根本的驱动力是来自太阳的能量。太阳能一电磁波的方式到达地球，其中以短波为主，并包括一部分紫外光和红外光。太阳光以的速度自宇宙空间到达地球的路径几乎是真空的状态，因此没有能量的损失。但是，当阳光进入地球大气层时，大气中的化学物质对于太阳的短波辐射产生光吸收。其中最重要的光吸收物质是氧气分子，氧气主要吸收短波紫外线，氧分子本身由于吸收了能量，被分解为两个氧原子。在吸收太阳辐射的同时，地球本身也向外层空间辐射热量。地球的热辐射以红外线为主。与太阳的短波辐射不同，当这样的长波辐射进入大气层时，最主要的光吸收物质为分子量更大、极性更强的分子。2、人类活动对气候变化的影响从地球能量平衡中可以看到，温室气体对地球红外辐射的吸收作用在地球-大气的能量平衡中具有非常重要的作用。实际上，假如地球没有现在的大气层，那么地球的表面温度将比现在低33摄氏度，在这样的条件下人类和大多数动植物将面临生存危机。因此，正是大气层的温室效应造成了对地球生物最适宜的环境温度，从而使得生命能够在地球上生存和繁衍。我们将这种温室效应称为天然温室效应。然而，全球气候变化成为一个受到普遍关注的全球环境问题，主要原因是由于人类在自身发展过程中对能源的过度使用和自然资源的过度开发，造成大气中温室气体的浓度以极快的速度增长，使得温室效应不断强化，从而引起全球气候的改变。3、全球气候变化及其可能造成的影响气候变化一般包括气温、降水和海平面的变化3个方面的内容。研究表明，过去100年里，全球平均气温上升了0.2~0.5摄氏度；全球海平面上升了10~25cm；全球陆地降雨量增加了1%．如果目前的温室气体排放不采取有效的控制对策，那么预计到2010年，全球气温将升高1~3摄氏度；全球海平面将上升15~100；降雨强度可能进一步会增加。应该指出的是，虽然上述气候变化的结果从数据上似乎并不惊人，然而这些数字是全球的平均水平，气温、降水和海平面高度及其变化速率在全球的分布并不均匀，在地球的某些地区会在短时间内发生急剧的气候变化，如高温天气，飓风、暴雨等极端天气的频率增多等，温度升高导致冰川融化，海平面上升，更会引起巨大的环境、经济和社会冲击。全球气候变化可能导致的影响大致有如下方面：对人类健康的影响气候变化会导致极热天气频率的增加，使得由于心血管和呼吸道疾病的死亡率增高，尤其是对老人和儿童；传染病（疟疾，脑膜炎等）的频率由于病原体（病菌、蚊子）的更广泛传播而增加。对水资源的影响温度的上升导致水体挥发和降雨量的增加，从而可能加剧全球旱涝灾害的频率和程度，并增加洪灾的机会。对森林的影响森林树种的变迁可能跟不上气候变化的速率；温度的上升还会增加森林病虫害和森林火灾的可能性。对生物物种的影响很多动植物的迁徙将可能跟不上气候变化的速率；温度的上升还会使全球一些特殊的生态系统（如常绿植被、冰川生态等）及候鸟、冷水鱼类的生存面临困境。对农业生产的影响由于气候变化，某些地区的农业生产可能会因为温度上升，农作物产量增加而受益，但全球范围农作物的产量和品种的地理分布将发生变化；农业生产可能必须相应改变土地使用方式及耕作方式。对沿海地区的影响海平面的上升会对经济相对发达的沿海地区产生重大影响。据估计，在美国海平面上升50cm的经济损失为300~400亿美元；同时，海平面的上升还会造成大片海滩的损失。二、臭氧层破坏平流层中最重要的化学成分就是臭氧，它保存了大气中90%的臭氧。臭氧和氧气通过一定的化学反应达到动态的化学平衡，大气中形成了一个较为稳定的臭氧层，这个臭氧层的高度大约在距离地球表面15~25km处。生成的臭氧对太阳的紫外辐射有很强的吸收作用，有效地阻挡了对地表生物有伤害作用的短波紫外线。因此，实际上可以说，直到臭氧层形成之后，生命才有可能在地球上生存、延续和发展，臭氧层是地表生物的“保护伞”。1、臭氧层破坏平流层臭氧对地球生命具有如此特殊重要的意义，但其在大气中只是极其微少和脆弱的一层气体。如果在摄氏零度的温度下，沿着垂直于地表的方向将大气中的臭氧全部压缩到一个标准大气压，那么臭氧层的总厚度只有3mm左右。近30年来，人们逐渐认识到平流层大气中臭氧正在遭受着越来越严重的破坏。许多科学家很早就开展了对平流层中臭氧的来源与去处过程的研究。1985年，英国科学家Farmen等人总结他们在南极哈雷观测站(HalleyBay)自1975年的观测结果，发现从1975年以来，那里每年早春(南极10月份)总臭氧浓度的减少超过30%，如此惊人的臭氧减弱引起了全世界极大的震动。臭氧破坏的问题也从此开始受到不仅来自科学界，同时来自世界各国政府、企业和社会各界的广泛重视。进一步的测量表明，在过去10~15年间，每到春天南极上空的平流层臭氧都会发生急剧的大规模的耗损，极地上空臭氧层的中心地带，近95%的臭氧被破坏。从地面向上观测，高空的臭氧层已极其稀薄，与周围相比象是形成了一个“洞”，直径上千里，“臭氧洞”就是因此而得名的。卫星观测表明，臭氧洞的覆盖面积有时甚至比美国的国土面积还要大。进一步的研究和观测还发现，臭氧层的损耗不只发生在南极，在北极上空和其它中纬度地区也都出现了不同程度的臭氧层损耗现象。实际上，尽管没有在北极发现类似南极洞的臭氧损失，但科学研究发现，北极地区在一月至二月的时间，16~20km高度的臭氧损耗约为正常浓度的，北纬范围的臭氧柱浓度的破坏约为5%~8%。因此，与南极的臭氧破坏相比，北极的臭氧损耗程度要轻得多，而且持续时间相对较短。2、臭氧层破坏的原因南极臭氧洞一经发现，立即引起了科学界及整个国际社会的高度重视。最初对南极臭氧洞的出现有过3种不同的解释：I.南极臭氧洞的发生是因为对流层中低臭氧浓度的空气传输到达平流层，稀释了平流层臭氧的浓度II.南极臭氧洞是由于宇宙射线导致高空生成氮氧化物的结果III.Molina和Rowland提出，人工合成的一些含氮和含溴的物质是造成南极臭氧洞的元凶，最典型的是氟氯碳化合物即氟里昂(CFCs)和含溴化合物哈龙(Halons)。越来越多的科学证据否定了前两种观点，而证实氯和溴在平流层通过催化化学过程破坏臭氧是造成南极臭氧洞的根本原因。3、臭氧层破坏的后果来自太阳的紫外辐射根据波长分为3个区：波长为315~400nm的紫外光称为UV-A区，该区的紫外线不能被臭氧有效吸收，但是也不造成地表生物圈的损害波长为280~315nm的紫外光称为UV-B区，该波段的紫外辐射对人类和地球其他生命造成危害最严重波长为200~280nm的紫外光称为UV-C区，该区紫外线波长短，能量高，并能被平流层大气完全吸收。臭氧层的破坏，会使其吸收紫外线辐射的能力大大减弱，给人类健康和生态环境带来严重的危害。由紫外辐射增加可能导致的后果有以下几方面：1)对人类健康的影响阳光紫外线UV-B的增加对人类健康有严重的危害作用。潜在的危险包括引发和加剧眼部疾病、皮肤癌和传染性疾病。实验证明紫外线会损伤角膜和眼晶体，如引起白内障、眼球晶体变形等。据分析，平流层臭氧减少1%，全球白内障的发病率将增加0.6%~0.8%，全世界由于白内障而引起失明的人数将增加10000~15000人；如果不对紫外线的增加采取措施，从现在到2075年，UV-B辐射的增加将导致大约1800万例白内障病例的发生。已有研究表明，长期暴露于强紫外线的辐射下，会导致细胞内的改变，人体免疫系统的机能减退，人体抵抗疾病的能力下降。这将使许多发展中国家本来就不好的健康状况更加恶化，大量疾病的发病率和严重程度都会增加，尤其是包括麻疹、水痘、疱疹等病毒性疾病，疟疾等通过皮肤传染的寄生虫病，肺结核和麻风病等细菌感染以及真菌感染等疾病。2)对陆生植物的影响超过的植物有来自的负影响，比如豆类、瓜类等作物，另外某些作物如土豆、番茄、甜菜等的质量将会下降。当植物长期接受的辐射时，可能会造成植物形态的改变，植物各部位生物质的分配，各发育阶段的时间及二级新陈代谢等。对森林和草地，可能会改变物种的组成，进而影响不同生态系统的生物多样性的分布。3)对水生生态系统的影响世界上30%以上的动物蛋白质来自海洋，满足人类的各种需求。对臭氧洞范围内和臭氧洞以外地区的浮游植物生产力进行比较的结果表明，浮游植物生产力下降与臭氧减少造成的UV-B辐射增加直接有关。由于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。4)对材料的影响UV-B的增加会加速建筑、喷涂、包装及电线电缆等所用材料，尤其是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地区，这种破坏作用更为严重。由于这一破坏作用造成的损失估计全球每年达到数十亿美元。此外，还有对生物化学循环、对流层大气组成及空气质量有一定的影响。三、生物多样性锐减1992年6月在巴西召开的联合国环境与发展大会上，通过了《生物多样性公约》，其目标在于从事生物多样性保护，持久使用生物多样性的组成部分，公平合理的分享在利用遗传资源中所产生的惠益。1、生物多样性和生物资源I.生物多样性生物多样性是指地球上所有生物——动物、植物和微生物及其所构成的综合体。生物多样性通常包括3个层次：生物系统多样性是指生物群落和生境类型的多样性。地球上有海洋、陆地，有山川、河流，有森林、草原，有城市、乡村和农田，在这些不同的环境中，生活着多种多样的生物。生态系统的主要功能是物质交换和能量流动，它是维持系统内生物生存与演替的前提条件。保护生态系统多样性就是维持了系统中能量和物质流动的合理过程，保证了物种的正常发育和生存，从而保持了物种在自然条件下的生存能力和种内的遗传变异度。因此，生态系统多样性是物种多样性和遗传多样性的前提和基础。物种多样性是指动物、植物微生物物种的丰富性。物种是组成生物界的基本单位，是自然系统中处于相对稳定的基本组成成分。一个物种是由许许多多种群组成，不同的种群显示了不同的遗传类型和丰富的遗传变异。对于某个地区而言，物种数多，则多样性高，物种数少，则多样性低。自然生态系统中的物种多样性在很大程度上可以反映出生态系统的现状和发展趋势。物种多样性所构成的经济物种是农、林、牧、副、渔各业所经营的主要对象。它为人类生