0031-final-当今面临的生态危机(103)

人类面临的生态危机和危害深圳大学生命科学学院徐宏1、乌克兰切尔诺贝利核泄漏2、印度博帕尔毒气泄漏3、科威特油井被炸4、纽约腊夫运河化学污染5、瓦尔迪兹号油船溢油6、日本东海村核事故7、中亚咸海萎缩乾涸8、意大利塞维索化学污染9、日本熊本水俣病10、美国三哩岛核泄漏11、印尼大海啸12、日本福岛核危机十二大生态灾难事件生态危机的定义：生态危机是指生态环境由于人类盲目和过度的生产活动造成严重破坏，使人类的生存与发展受到威胁的现象。是生态失调的恶性发展结果。生态危机一旦形成，在较长时期内难以恢复。生态危机产生的根源：科技的发展（双刃剑！）生态危机主要由于人类的活动导致局部地区甚至整个生态系统结构和功能的严重破坏，从而威胁人类的生存和发展。一个世纪以来，由于世界人口的增长，工农业生产的发展，加上战争和社会动乱。5WHO估计，当前全世界1/4的疾病归因于环境污染，每年因饮水污染、空气污染和未加处理的废弃物引起的死亡人数达770万。环境污染对人类的巨大威胁！6中国近百癌症村一览广东翁源癌症村：3000多村民，从1987年至今，已有250余人因癌症而丧生。河南黄孟营癌症村：2400多人的村子，14年来已有114名村民因患癌症去世。像这样的“癌症高发村”，在沙颍河沿岸还有不少。湖北翟湾癌症村：3000多村民，近两三年来已有100多人死于癌症。江苏广丰癌症村：200来户村民，几年来因癌症去世的有近20人，患癌症者近30人。……7癌症已成为中国农村居民最主要死因之一；与环境、生活方式有关的肺癌、肝癌、结直肠癌、乳腺癌、膀胱癌死亡人数明显上升；其中肺癌和乳腺癌上升幅度最大，过去30年分别上升了465%和96%；医学界认为，目前已知80％的癌症发病与环境有关，尤其是与环境中的化学物质密切相关。8传染病的流行过程与多种因素有关，其中生态因素对其发生发展发挥着重要的影响；人类的一些社会、经济行为破坏了原有的自然生态平衡，直接影响了传染病的动态变化；使人类接近了那些早已存在，但尚不为人类所熟悉的自然疫源地；为传播虫媒、传染源提供更好的生存和滋生条件；增加了带菌动物或使人类与带菌动物更加接近；9BirdFluAIDSBovineSpongiformEnceohalopathy(BSE疯牛病)DioxinCrisisStreptococcusSuis猪链球菌SARS重大传染性疾病和中毒事件严重威胁人类的生存101/3的中国土地都遭遇过酸雨的袭击，7大河中一半的水资源被污染，另有1/4的中国人没有纯净的饮用水；1/3的城市人口不得不呼吸被污染的空气；不到20%的城市垃圾是按照环保的方式处理；世界上10个污染最严重的城市中国占了5个。德国《明镜》周刊对中国环保总局副局长潘岳进行的专访（摘录）：11热点一：全球变暖•科学家们称，目前大气层中的温室气体已达到44万年以来前所未有的浓度。由于这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性，能强烈吸收地面辐射中的红外线,也就是常说的“温室效应”，导致全球气候变暖。全球气温变化趋势•20世纪90年代是自19世纪中期开始温度记录工作以来最温暖的十年，在记录上最热的几年依次是：1998年，2002年，2003年，2001年和1997年。冰芯数据可以测量气泡中的二氧化碳浓度和根据冰中18O和16O的含量推测当时的温度，近年研究的数据也说明二氧化碳的浓度与厄尔尼诺现象有关冰期－间冰期大气CO2浓度的变化左图的数据为从冰芯中测量得到。在温暖的间冰期，大气CO2浓度一般高于250ppm，而在寒冷的冰期，大气CO2浓度低于250ppm（上图中蓝色虚线），说明大气中的CO2浓度对气候有直接的影响。气温变化与大气CO2浓度变化基本是同步的。0100000200000300000400000距今时间（a）0100000200000300000400000距今时间（a）二氧化碳分压（ppm）温度（摄氏度）间冰期冰期冰期除了CO2浓度外，气温降低还伴随的干旱导致的灰尘对阳光的反射、热盐环流减弱导致的深层水溶解氧浓度降低，进一步导致海洋生物吸收CO2能力的减弱。二氧化碳对全球海洋热盐环流热盐循环的路径并非永恒。有证据表明，在过去的地质时期，热盐环流曾多次改变方向，甚至完全停顿，这些变化与气候的突然变化密切相关。可能的危险：全球暖化导致极地区域温度的提高，引起冰川的融化，大量淡水输入北大西洋，将引起热盐环流传送方向的改变或中断，终将引起地球气候的剧变，甚至可能再次进入冰河时代。而二氧化碳含量的增加可能就是一个导火索。•原因：温室气体大量排放使碳循环失衡，改变了地球生物圈的能量转换形式，这是导致全球变暖的主要原因煤炭、石油等化石能源•我国70%以上的电力来自煤炭燃烧发电，发电过程不仅造成大量污染，发电导致的二氧化碳排放和温室效应更是导致气候变化的元凶。调整能源结构可以减排二氧化碳，也就可以帮助减少减缓气候变化。解决全球变暖问题：减排、固碳•解决全球变暖问题就要对温室气体的排放控制，同时增加对温室气体的吸收量，实行人工固碳改善能源结构开发新能源•人类大量使用化石燃料所排放的二氧化碳等温室气体造成温室效应。为了保住冰川，保住我们的水源，就要改变能源结构举例：三峡水电站风力发电•风能作为一种清洁能源具有巨大的潜力和成熟的商业化基础引人注目。核能的利用•核电站是利用一座或若干座动力反应堆所产生的热能来发电或发电兼供热的动力设施，有利于减少化石燃料的使用生物能源•沼气的主要成分甲烷是一种理想的气体燃料，它无色无味，与适量空气混合后即对燃烧。1立方米沼气完全燃烧后，能产生相当于0.7千克无烟煤提供的热量。与其它燃气相比，其抗爆性能较好，是一种很好的清洁燃料。太阳能•太阳能既是一次能源，又是可再生能源。它资源丰富，既可免费使用，又无需运输，对环境无任何污染。目前所使用的太阳能电池板相对来说效率很低。我们可以增加对太阳能电池的研发投入，以一种更好、更有效的太阳能利用和存储模式，降低利用成本。保护“地球之肺”（固碳）•热带雨林吸收二氧化碳，维护大气的碳氧平衡。保护热带雨林，植树造林，是缓解全球变暖的重要举措海洋初级生产的Fe限制问题（固碳）全球海洋主要营养盐与初级生产力的分类与分布寡营养盐、低生产力海域：硝酸盐浓度往往低于检测限，生物生产力为N限制；如三大洋中的亚热带环流区、赤道大西洋、赤道印度洋等。富营养盐、高生产力海域：具有较高的主要营养盐浓度和叶绿素浓度；如50ºN以北的北大西洋、阿拉伯海和沿岸上升流区。富营养盐、低生产力海域（HNLC）：因叶绿素浓度太低导致生物生产力较低，海水中溶解态Fe浓度很低，生物生产力为Fe限制（影响固氮菌的生长）；占全球海洋面积的20–40%，如东赤道太平洋、亚北极太平洋和南大洋。[sʌb'ɑːktɪk]adj.亚北极的海洋初级生产的Fe限制问题瓶子实验与海洋系统的差异瓶子实验中是固定光强，仅模拟了海洋混合层的现场光强，与实际变化并不完全一致；瓶子实验中的瓶壁可能会为浮游生物提供非自然的生长表面；瓶子实验所用的海水均为采水器采集，其中含有细菌、绝大多数浮游植物和绝大多数浮游动物，但无法采到大的浮游动物。而食物链是一个非线性的、相互联系的系统，消除了其中一个因素会对所有的联系产生影响，从而改变生态系统的特征。消除差异的方法：HNLC海域现场Fe施肥实验。上述瓶子培养实验证明：Fe的增加会提高HNLC海域的生物生产力，降低主要营养盐的浓度，同时伴随着浮游植物组成从小个体浮游植物（低Fe环境）向大个体浮游植物（高Fe环境）的转化。已进行现场铁施肥实验的10个海域（10面红旗所示）名称缩写：每一次现场施肥都有其独特的名称缩写，如IronExI和II是在赤道太平洋加拉帕戈斯群岛以南的海域进行的。不同的Fe施肥实验结果之间仍存在一些差异（如下表所示），产生差异的机制不明。尽管硅藻水华是是施加Fe后可预计的效应，但有关水华生物物种组成差异的原因，及其他生态效应目前仍不清晰。由于相关的机理并不清楚，施加Fe后生态系统的长期变化会如何，是否存在其他负面效应等，仍没有很好的答案。很显然：期望通过往HNLC海域施加Fe来吸收大气人类来源CO2的目的从科学层面、操作层面与经济层面看仍存在问题。热点二：大气污染•大气污染物目前已知约有１００多种。有自然因素（如森林火灾、火山爆发等）和人为因素（如工业废气、生活燃煤、汽车尾气、核爆炸等）两种，且以后者为主，尤其是工业生产和交通运输所造成的。大气污染造成的酸雨•大气中的二氧化硫等酸性污染物造成酸雨，对植物、建筑、文物古迹都具有严重的破坏，甚至诱发皮肤癌大气污染导致的光化学烟雾•光化学烟雾是由汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧(O3)、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象叫做光化学烟雾。大气污染危害方式主要影响人和动物的呼吸道、神经和血液，以及生育与致癌；影响植物主要生理功能的发挥和生育过程。我国大气主要污染物为烟尘和SO2，其生态治理的关键是防治烟尘和SO2等大气污染物的排放量及其危害。为此必须采取以污染源控制、治理为主，强化大气质量管理，选育优良抗污染生物品种，开展植树造林等综合防治措施。大气污染的生态治理1)银苞芋、吊兰、芦荟、虎尾兰吸收甲醛2)万青年和雏菊清除三氯乙稀3)长青藤和铁树吸收苯4)玫瑰吸二氧化硫5)桂花能吸尘6)薄荷可杀菌植物对有害气体的净化作用治理大气污染（低碳生活）•采用汽车排气控制技术降低汽车排气对环境的污染，基于国内汽车工业现状，一方面应加快燃油汽车的清洁化，同时应大力推广燃气汽车和电动汽车，倡导自行车等清洁交通，鼓励乘坐公共交通工具•工业合理布局，以方便于污染物的扩散和工厂之间互相利用废气，减少废气排放量。•.实行区域集中供热，以高效率的锅炉代替分散的低矮烟囱排放方式，提高能源的利用效率这是城市大气污染防治的有力措施。•改变燃料构成。如城市工业和民用煤气、液化石油气。发展，低硫燃料和新能源（太阳能、风能、地热等）•改革生产工艺，对废气进行治理工业排放的大气污染物的治理，主要集中在除尘、控制二氧化硫和氮氧化物排放两方面。热点三：水污染及海洋污染水体污染：指由自然或人为排入水体的污染物超过水体自净能力，使水体的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低或破坏了水体的使用价值，使水体丧失或部分丧失原有功能的现象。废水的来源废水来源与特性根据来源不同，废水可分为生活污水和工业废水两大类。生活污水：人们在日常生活中所产生的废水。工业废水：在工业生产过程中所排出的废水。废水中污染物种类：废水中的污染物种类大致可如下区分：固体污染物、有机污染物、营养性污染物、酸碱污染物、有毒污染物、油类污染物、生物污染物、感官性污染物和热污染等。为了表征废水水质，规定了许多水质指标。主要有SS、COD、BOD、pH、N、P、油含量、色度、温度、重金属、大肠杆菌等。治理水污染的举措•治理水污染最重要的是抓住污染源头。关闭污染严重的企业，做好污水处理工作，清洁生产，提高资源利用效率•深海排放将处理方法分可分为分离法和转化法两类。污染物存在形式分离方法离子态离子交换法、电解法、电渗析法、离子吸附法、离子浮选法分子态萃取法、结晶法、精馏法、吸附法、浮选法、反渗透法、蒸发法胶体混凝法、气浮法、吸附法、过滤法悬浮物重力分离法、离心分离法、磁力分离法、筛选法、气浮法废水处理方法综述(一)分离法方法原理转化方法化学转化中和法、氧化还原法、化学沉淀法、电化学法生化转化活性污泥法、植物种植、厌氧生物处理法、生物塘等(二)转化法水体污染的生态治理：生物转化法-氧化塘法利用库塘和低洼荒地对污水进行处理的生物—工程措施称为氧化塘法。因为它的基本原理是利用生物降解，故又称生物稳定塘法或生物氧化塘。植物对水体有害物质的净化作用海洋污染•目前，海洋污染突出表现