全球环境问题

全球环境问题赵玲环境科学与工程学院上海交通大学原生环境问题：自然灾害——地震、洪涝、干旱、滑坡次生环境问题：人类活动——环境污染、生态破坏全球环境问题原生和次生环境问题，往往难以截然分开，它们常常相互影响、相互作用早期、近期与当代环境问题的区别早期近期、当代影响范围局部区域全球范围涉及圈层生物圈-土壤圈几乎所有圈层驱动力人力-蓄力化石燃料及其他能源根源生存?早期环境问题：人类出现以后直至产业革命的漫长时期近代环境问题：从产业革命到1984年发现南极臭氧空洞止当代环境问题：1984年——今大气环境问题—气候变暖-臭氧层耗损-酸沉降生态破坏—生物多样性-森林-土地资源枯竭—水-矿产-能源-生物环境污染—大气-水-土壤-物理环境人口问题—急剧增长-两极分化当代主要环境问题全球性全球气候变化及其影响地球历史变化46亿年前:14oC最近的6亿年:24oC-14oC-24oC最近的6500万年:24oC-17oC-15oC最近的200万年:15oC-14oC工业革命以来的变化气温变化全球变暖全球变冷干湿变化极端气候是冰雪，海洋，地壳运动，和大气作用的共同结果：冰雪的存在（尤其两极）对于地球系统的辐射平衡来说是一个正反馈：冰雪存在——地球反照率增加——地球获得的太阳能量减小——温度降低——冰雪更容易形成。平时我们感觉不到，是因为地球自转轴在运动，四季交替，冰雪的正反馈作用的信号还未显现时，就被四季变化的信号掩盖了。把时间尺度放大到万年、十万年甚至更长，地轴的运动信号被平均掉，四季的变化也就不存在了，这时我们再来看看发生了什么。是什么使得冰雪地球又结束了呢？那就是海洋：一方面海洋可以直接吸收大气中的CO2；另一方面，地表的岩石通过各种有机、无机作用，把大气CO2转化为碳酸盐岩石。岩石被河流带到海洋中，海洋中的CO2最终也是以碳酸盐的形式沉积到海底，所以海洋可以算是地球的碳汇。碳酸盐随地壳运动进入岩浆中，最终变为硅酸盐和二氧化碳，随着火山喷发被带到地面。当冰雪地球时，海洋被冰封，大气中的CO2不再被汇入海洋，另一方面，火山喷发又将之前的一些CO2注入大气，使得大气中温室气体含量升高，产生温室效应，最终海冰融化，进入间冰期。地球表面平均温度变化过去的140年过去的1000年中间线为1961—1990年间（30年）的平均值冷暖冷暖温室效应与温室气体57%12%25%人类活动对大气组成的影响CO2N2OCH4SO2CO2升高导致全球性环境问题IPCC,2007CO2浓度(ppmv)中国CO2减排压力巨大中国2008《EIA国际能源展望预测》美国中国排放第一中国2020年单位GDP碳排放比2005年下降40-45%2014年APEC会议：中国政府《国家应对气候变化规划(2014-2020年)》我国秸秆产量及焚烧巨大PM2.5PM2.5PM2.5我国秸秆产量大，平均每年约7亿吨，其中25%就地焚烧。秸秆焚烧：CO2、PM2.5…全球变暖的危害对沿海地区的影响对生态系统的影响对生物多样性的影响对人类健康的影响对水资源时空分布的影响对农业生产的影响对森林的影响如果升温速度保持不变，未来30年,青藏高原的冰川将快速退缩，小于4公里的冰川将很可能消失，目前覆盖青藏高原的50万平方公里冰川预计将消退五分之四。冰融化、热胀冷缩、海平面上升、沿海受灾全球变暖对冰川的影响青藏高原世界水塔冰川消退内陆河干涸绿洲消失生存危机在过去的50年内，全球冰舌长度缩减500m十几年全球海平面平均高度上升40mm海平面上升对亚洲的影响海面气温上升和冰盖融化，将影响到亚洲人口集中的超级三角洲地区，包括中国的长江、黄河及珠江三角洲，越南北部的红河三角洲，以及孟加拉的恒河—布拉马普特拉河三角洲。如果海平面上升1米，仅亚洲将失去2500平方公里的红树林，大约1000平方公里的耕地将可能变成盐沼泽；红河三角洲5000平方公里土地和湄公河三角洲1.5万到2万平方公里的土地将被淹没。海平面上升1.5m对孟加拉国的影响全球变暖对生态系统的影响气候是决定生物群落分布的主要因素，气候变化改变一个地区不同物种的适应性，并改变生态系统内部不同种群的竞争力。大气温度升高将促使植被的水利用效率增加。蒸发加大，内陆湖泊消失，淡水生态系统严重受损。（非洲乍得湖，从1963年的2.5万km2缩减到2007年的2000km2）全球沙漠化和荒漠化日益加剧，动物栖息地急剧减少。全球气候变化对生物多样性的影响生物多样性的改变•地理分布的改变•生理发生改变•生活周期发生改变•迁徙习性和栖息地发生改变•生存能力降低生物学的改变•蛙类提早产卵•蝴蝶分布区向北方扩展•英国的鸟类卵孵化速度加快•东欧的树木提早开花一些生物多样性丰富区已经受到影响•哥斯达黎加的蛙类种类减少•坦桑尼亚和印度尼西亚的蚊子出现在高海拔地区•加利弗尼亚的蝴蝶开始北移•不能耐受霜冻的植物上升到新的海拔高度物种灭绝1970s以来，由于温度上升，云层升高，导致鸟类、爬行和两栖类种群的变化，有21种蛙类消失。哥斯达黎加的MonteVerde森林特有的蛙种：GoldenToadBufoperglenes，最后一次见到是1987年。北美班蝶在南部消失主要靠食磷虾为生，人类过度捕捞大大减少了这种虾状小鱼的数量，加剧了帝企鹅的死亡。全球气候变暖：50年来南极帝企鹅数量骤减一半我不仅需要妈妈的关怀，更需要人类的关怀！冰川融化，栖息地面积缩减近一半，部分企鹅因此失去了抚养幼崽的场所（冰块变薄、断裂，企鹅蛋无法安存）。全球气候变化与极端天气暖冬？冷冬？全球变暖？极端天气事件是指天气（气候）的状态严重偏离其平均态，在统计意义上属于不易发生的事件。全球气候变暖是极端天气气候事件频发的大背景。极端天气全球肆虐，仅2013年，美国、英国、日本、俄罗斯、中国出现天气过热、洪水、蚊灾等报道；2010年，东非干旱、东南亚洪水、台风“海燕”、俄罗斯热浪、中国泥石流……海平面每年上升了约３毫米极端天气气候事件《美国气象学会公报》《全球气候2011—2015》：人类引起的气候变化推动了极端天气事件的发生！2010年夏季俄罗斯高温与干旱2010年莫斯科的夏天气温成为了有气象记录以来的最高值俄罗斯：超过550个火点，7个地区进入紧急状态2010年夏季2010年7-9月巴基斯坦洪灾为什么一边是烈火，一边是洪水？表面原因：大气环流异常根源：在大气变暖的大背景下世界越来越危险——气候变暖是根源？大气中能量分布发生了变化海洋和大气循环、大气中温度场分布出现了紊乱气候变化规律被打乱暴发极端气象灾害的周期已大大缩短世界气象组织、中国气象局、英国气象局、哥伦比亚大学拉蒙特地球观测中心很多地质现象都由板块运动引起，例如大陆的漂移，海洋盆地的闭合以及山脉的形成等都是板块运动的结果，并最终从长期来看对气候产生深远影响。然而，最新的研究首次证明，以上结论反之也成立。全球变暖和水资源的滥用，可能引发地质灾害。融化的冰河和上升的海平面能改变大量水资源的分布，给地表带来压力，进而引起地面裂缝和地震。2004年，美国国家航空航天局的地球物理学家珍妮·索伯和美国地质调查局的地质学家布鲁斯·莫尔纳就指出，阿拉斯加州西南部的冰川快速消融使得该地区地壳所受到的压力发生变化，从而导致了1979年当地的7.2级大地震。评估地震威胁的时候，必须将地震和冰川融化之间的联系考虑进来。”这对那些冰川和断层并存的地区具有很重要的意义，比如阿尔卑斯山脉、喜马拉雅山脉等。人类活动也会引发地震吗？2010年1-2月火点分布图2010年3月20日气象干旱图2010年中国西南地区特大干旱西南五省市区，受灾人数超过6000万人旱灾过后的思考除了自然因素，2010年西南特大旱灾是否存在人为因素？如果存在，它们都体现在哪些方面？元阳梯田区的启示元阳梯田区大旱中不旱的元阳梯田2010年2月元阳梯田区为什么未遭受干旱重创？元阳梯田区农林生态系统森林观音山省级自然保护村落梯田天然水库生态保护的价值：哈尼人的实践大多海拔1000米左右，森林资源得到严格保护！1公顷天然林可以蓄涵1000立方米水“人栽树，树涵养水分，水浇田”即元阳梯田的生态奥秘。在持续旱灾中依然保持不旱的元阳梯田淋漓尽致地展示了生态保护的价值。大型水电工程又有怎样的影响呢？水利工程？大坝！水电工程！水电：绿色能源四川云南生态破坏森林锐减：热带雨林生物入侵：水葫芦、一枝黄花生物多样性受损：物种灭绝（1）森林锐减与生物多样性受损（2）土地退化荒漠化、盐碱化、石漠化贫瘠化森林锐减与生物多样性减少据估算，在人类大规模干扰以前，全球森林面积超过76亿公顷，工业革命前尚有50亿公顷，但到1954年锐减到40亿公顷，1995年仅剩35亿公顷。近20年来，世界森林，特别是热带雨林的减少速度明显加快，平均每年减少760万公顷，相当于九个奥地利的国土面积。以此速度，全球热带雨林将在177年内被彻底砍伐干净。（据世界资源研究所，1989）正在缩小的森林——大兴安岭退缩的森林不断扩大人工草场全球估计有5~10×106个物种，但在今后30年内，有1/4的物种将可能处于严重的灭绝危险中；目前世界正处于速度空前的物种灭绝过程中，每年有成千的物种消失，其中主要是昆虫类，许多昆虫甚至还未被科学家所发现就已经消失了；在1978年，有290种鸟类受到灭绝威胁，到1990年，则增加到1000多种，占所有鸟类的11%；热带雨林仅覆盖了地球陆地面积的7%，但栖息于其中的物种至少占地球总物种的50%以上。物种灭绝历史时期大熊猫的分布熊猫栖息地的碎裂化1970s成都宜宾宝鸡汉中绵阳西昌1980s成都宜宾绵阳汉中宝鸡西昌有多少物种已经离我们远去？华南虎：还有吗？水位变化如何影响生物栖息地碎裂化水电开发交通设施采矿旅游开发沙漠化荒漠化石漠化盐碱化土壤贫瘠化土地退化中国西南地区的石漠化资源枯竭水资源能源矿产资源生物资源土地资源环境污染水污染水体富营养化—点源污染、面源污染有毒有害污染物—重金属、有机物、生物加剧水资源短缺大气污染NOx、SOx类污染—主要来源及危害CO2等温室气体—来源及危害其他有毒有害污染物，如Hg等土壤污染重金属、有机污染物—食物链富集、地下水污染物理性污染噪音、电磁场、放射性、光、热水体严重污染水圈中最大的问题是淡水资源不足，时空分布不均匀，成为一些国家和地区持续发展的障碍。水圈被污染已威胁着部分人类的生存：1999年举办“世界水日”之际，联合国的专家发布，在当今的世界上，还有14亿人在饮用不安全的水，每年因此致病死亡的超过500万人。我国目前已有2/3的城市处于供水不足状态。1/3以上的河段受到污染，90%以上的城市水域污染严重，半数城市的地下水污染严重。近50%的重点城镇水源地不符合饮用水标准。水污染及其类型水污染是指水体因某种物质的介入而导致其物理、化学、生物等方面特性的改变，从而影响水的有效利用，危害人体健康或破坏生态与环境，造成水质恶化的现象。按照污染源的排放方式，水体污染分为点源污染和非点源污染（面源和线源）。污染物的主要来源：工业生产排出的废水、生活污水和农业退水。污染物类型：水中污染物包含金属、非金属物质和有机物，种类繁多，其中许多对人体有毒。水体污染治理的代价英国泰晤士河的治理，先后投入300多亿英镑，花费了近100年的时间；日本的琵琶湖，投入了约180亿美元，历经了35年时间；中国淮河流域曾经是世界上造纸厂最为密集的分布区，但多数都是工艺落后的乡镇小造纸厂，其创造的产值总和不到500亿人民币，但是要将淮河水治理到地表水五类水标准，至少需要投入3000亿人民币，需要100年的恢复期；云南昆明的滇池湖水多数时候处于劣五类水，蓝藻几乎年年爆发，周边的企业20年的产值仅几十亿元，但目前已经投入的治理费用已经超过50亿元。目前仅为滇池引水工程的投资就高达490亿元，修复需要的时间也会长达数十年之久。大气环境质量恶化化石燃料的大量使用使大气成分发生显著变化：温室气体显著增加；氟利昂的大量进入大气层使得缓解紫外线辐射的臭氧层浓度降低；此外，还有100多种有害于人类的成分也在增加：碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化物、硫