环境科学知识讲座 宁夏银川一中 薛海林

第一讲：21世纪人类的达摩克利斯悬剑 ——严重的环境问题 全球变暖 臭氧层破坏 酸雨肆虐 水体污染 荒漠化扩展 物种灭绝和物种消失

1.全 球 变 暖

1.1 CO2排放与全球变暖的关系 CO2等温室气体，具有对红外长波辐射的单向闭锁作用。随着工业的发展，大量CO2排入大气层，致使地表热量难以向高空散射，从而导致温室效应，全球气温逐年变暖。 近200年来，地球大气中CO2浓度提高了25%，约为353ppm；至2050年，CO2浓度将提高到560ppm，全球气温将上升5.6℃。

1.2 全球变暖的危害 和冰川加速融化，从而使海平全球变暖将会导致海水热膨胀面上升。全球约91%的冰在南极，由于气温的升高，每年约有40亿t冰山融化； 厄尔尼诺是赤道太平洋东部和中部海水出现大范围异常偏暖，且持续6个月以上的一种气候、海洋现象； 科学家们普遍认为，厄尔尼诺、拉尼娜等重大气象灾害，与全球变暖直接相关；海平面的上升，将使沿海城市与低地国家遭受灭顶之灾。

1.3 控制全球变暖对策 1992年在巴西召开的联合国环发大会上，180个国家签署了《全球气候变化框架条约》。为阻止全球继续变暖，各国均需大量削减CO2等温室气体的排放。 《京都议定书》是1997年12月由160个国家在日本京都召开的联合国气候变化框架公约第三次缔约方大会上通过的。该议定书规定，在2008年至2012年期间，发达国家的温室气体排放量要在1990年的基础上平均削减5．2％，其中美国削减7％，欧盟8％，日本6％。 2002年3月，欧盟批准《京都议定书》，承诺在2008——2012年间，温室气体排放，在1990年基础上削减8%； 2002年9月将在南非召开全球首脑会议，以批准《京都议定书》正式生效；

2.臭氧层破坏

2.1 臭氧层的保护作用 臭氧层的形成—— O2＋hν（λ≤240 nm）→ O＋O O2＋O＝O3 在大气平流层中有10ppm左右的O3气体，可吸收对生物有害的λ≤295nm的UV-C及大部分λ＝295——320nm的UV-B；从而保护地球人类及万物正常生长与世代繁衍； λ≥320nm的UV-A段紫外线，可以透过O3照射地球，有益有于万物生长； 有害紫外线可使人体眼球白内障及皮肤癌多发；影响植物与浮游生物的生长和进化；

2.2 臭氧层破坏的原因 由于工业发展，生产的制冷剂、发泡剂等化学物质，一旦排放到大气中，就成为破坏臭氧层物质（ODS），其中最常见的是制冷剂氯氟烃类（CFCs）。 破坏臭氧层物质—— CFC11、CFC12、CFC113、CH3CCl2、HCFC123、HCFC22、CH3Br、H1301、H1211（Halans）； 臭氧层破坏机理—— O3＋Cl→O2＋ClO 2ClO→O2＋2Cl

2.3 臭氧层现状 1975——1985年英国科学家Farmen在南极Halley Bay观测结论——1975年以来，每年10月前后，南极上空臭氧浓度减少大于30%，引起世界震惊； 20世纪90年代，南极上空臭氧层浓度95%被消耗，形成空洞，其面积达2000——3000万km2 ； 2001年南极臭氧空洞2500 万km2； 目前中纬度地区臭氧层浓度下降约30%； 地区

2.4 蒙特利尔议定书 1985年UNEP主持制定了《保护臭氧层维也纳公约》； 1987年175国联合签署了《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》；2001年在斯里兰卡召开，《议定书》13届缔约国会议； 《议定书》规定——发达国家至2010年停止使用和生产甲基溴，至2020年完全淘汰CFCs； 发展中国家至1999年应“冻结”CFCs的生产与使用，至2005年CFC生产与消费量应在1999年水平削减50%，至2040年完全淘汰CFCs；

3.酸 雨 肆 虐

3.1 酸 雨 的 成 因 燃煤、燃油产生的SO2、NOX与空气中的水蒸气结合，经太阳光、紫外线以及大气中Fe、Mn离子的光化学催化，形成一定量H2SO3 与HNO2，当其溶于大气水蒸气中进一步氧化后，形成H2SO4 与HNO3并随雨、雪、雾的形式降落大地。对于 pH≤5.6的降水，统称其为“酸雨”。 世界三大酸雨区——北欧酸雨区、北美酸雨区和中国西南酸雨区； 中国年耗煤约15亿t，年排放SO2近2500万t，是世界上排放SO2最多的国家；酸雨区面积达270万km2，亦是世界上酸雨覆盖面积最大的国家；

3.2 酸 雨 的 危 害 世界上一度称酸雨为“空中杀手”，是因其危害植物、残杀鱼类、腐蚀金属并直接危害着人类的身体健康。 受酸雨影响，若河流、湖泊pH≤5.0，则水中浮游生物大量死亡，因切断了鱼类食物链，可造成鱼、虾死亡，乃至绝迹； 当土壤pH≤4.2过度酸化后，Ca、Mg离子流失；且使Al呈游离态，具有强毒性，危害植物毛根，杀死有益于植物生长的微生物群； 直接腐蚀雨酸植物叶面、金属结构、混凝土建筑及城市雕塑；

3.3 酸 雨 控 制 80年代，UNEP协调欧美一些大国，签署了《远距离越境大气污染公约》，以遏制酸雨肆虐和SO2扩散污染； 上海、江苏、浙江、安徽、福建、江西、湖北、湖南、广东、广西、重庆、四川、贵州、云南14个省市、自治区的150个地市及县区划为酸雨控制区，总面积近270万km2； 北京、天津、河北、山西、内蒙、辽宁、吉林、江苏、山东、河南、陕西、甘肃、宁夏、新疆14个个省市、自治区140个地市及县区划为SO2控制区，总面积约200万km2； 宁夏银川市、石嘴山市城市区，均属SO2控制区； 至2010年中国SO2排放量控制在2000年水平；pH≤4.5酸雨区面积，应比2000年有明显减少； 中国停止开采S＞3%的煤炭；开采S＞1.5%的煤炭必须增设洗煤工艺；火电厂使用S＞1%的燃煤，必须有脱S工艺；

4.水 体 污 染

4.1 地 球 水 环 境 地球表面70%以上被水覆盖，其中海水约占97.3%，淡水仅有约2.7%；人类赖以生存的淡水，约77.2%分布于两极冰盖及陆地冰川，约22.4%分布于地下，而江、河、湖泊淡水，仅占全球淡水总量的0.4%左右。 全球总水量约14亿km3，可供人类利用的淡水量仅有9000km3左右； 中国水资源总量28万亿m3，居世界第6位；中国人均水资源占有量2300m3，为世界人均占有量的25%，属世界上13个贫水国家之一；

4.2 水 体 污 染 源 生活污水——含有大量有机物、悬浮物及N、P等营养物质。其中COD约300-500mg/l、BOD5约150-300mg/l；（医院污水含有大量致病菌群）； 工业废水——成分复杂，或含有高浓度有机物（如造纸、食品工业废水）、或含重金属离子（如Cr、Cd、Hg等）、或含有毒有害物质（如CN、As、F及苯、酚、醇、醛、酮等）、或含放射性物质、或含油类及酸碱等； 农业排水——含有N、P、K等营养物质及多种农药成分； 事故污染——如油泄漏、有毒有害物质泄漏等；

4.3 中国水污染现状 中国废污水年排放总量约620亿t，其中工业废水占66%、生活污水占34%； 中国约700条大中河流，共约10万km河段的一半以上受到污染，有10%的河段遭受严重污染； 中国三河污染严重（淮河、海河、辽河）、三湖严重富营养化（太湖、巢湖、滇池）、一海赤潮泛滥（渤海）；长江、黄河、珠江、松花江均遭受不同程度污染； 中国90%城市的水域受到污染，约有3亿城市居民面临水体污染的世界环境问题； 据推算，中国因水体污染年经济损失高达400多亿元；

5.荒 漠 化 扩 展

5.1 荒漠的成因 荒漠化（Desertification）是干旱地区植被破坏、土地退化、生态恶化的过程与现象，其最终的演替结局是形成沙漠、戈壁； 从宏观上看，由于亿万年来天体动力作用及全球气候变化，造就了地球的荒漠； 从区域或局部看，千百年来人类活动是引起荒漠化扩展的主要原因，这包括了滥垦、滥采、滥牧、滥伐等；

5.2 全球及中国的荒漠化 全球荒漠化面积达3600万km2，并且还以每年6-10万km2的面积扩展； 全球4大沙漠——撒哈拉大沙漠、阿拉伯大沙漠、维多利亚大沙漠及塔克拉玛干大沙漠； 世界上荒漠化最严重的地方是非洲的苏丹——萨赫勒地区； 中国现有荒漠化土地160万km2，约为国土面积的1/6，每年还以2000km2面积加速扩展； 中国的4大沙漠——塔克拉玛干大沙漠、库尔班通古沙漠、巴旦吉林沙漠及腾格里沙漠；

5.3 宁夏的荒漠化 宁夏3面被沙漠包围，西有腾格里沙漠、北有巴旦吉林沙漠、东有毛乌素沙地； 宁夏荒漠化土地约16500km2，约为全区面积的32%； 宁夏局部荒漠化环境有所改善，中卫沙坡头治沙工程曾荣获UNEP “全球500佳”金奖；但总体上仍未能遏止荒漠化扩展；

5.4 人类遏制荒漠化的努力 荒漠化的危害——吞噬良田牧场，威胁人类生存；淹没千古文明，影响社会进步；恶化生态环境，危及生物多样性；扩大沙尘源，促生沙尘暴；中国每年因荒漠化危害直接与间接经济损失超过100亿美元； 1992年联合国环境与发展大会发布《21世纪议程》，专章论述制止荒漠化蔓延，建议全世界每年至少投入120亿美元用于防治荒漠化； 1994年176国签署《联合国防治荒漠化公约》；2001年在日内瓦召开防治荒漠化会议，研究如何落实《公约》； 1994年中国国务院发布《中国21世纪议程》，专章论述荒漠化防治；2001年中国人大发布《防沙治沙法》，使中国荒漠化防治工作进入法制化轨道；

6.物种灭绝和消失

6.1 物种灭绝和消失的原因 森林锐减、湿地退化、荒漠扩展等，严重破坏了生物的生存环境； 地球生态环境的逐年加速恶化，是物种灭绝和消失的根本原因； 环境污染直接伤害生物，其“三致”作用可导致物种变异和灭绝； 人类的滥捕、滥猎、滥采、滥挖，也是导致濒危物种减少直至消失的重要原因； 重大的天象变化及自然灾害，也会导致物种灭绝和消失；

6.2 全球物种状况 生物系指地球上所有的植物、动物、微生物及其所构成的综合体；生物多样性包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性； 地球38亿年进化以来，物种总数达500万种左右； 现代全球有记录和命名的物种约170万种，其中6%在寒带、59%在温带、35%在热带； 目前全球每天约有50个物种灭绝或消失，每年灭绝和消失的物种高达1——2万种；每灭绝一个物种，由于食物链的相关作用，往往会有10——30个物种消失； 20世纪已有约20%物种灭绝或消失，预计至2050年将有25%以上的物种灭绝或消失；

6.3 生物多样性保护的重要性 关系到人类的粮食、健康及其他需求； 关系到地球的生命支持系统； 关系到生态、遗传、社会、经济、科学、文化、教育及美学等多方面的有形和无形价值； 生物多样性是人类社会赖以生存和发展的基础；

6.4 有关生物多样性保护公约 1980年中国加入《濒危野生动植物国际贸易公约》； 1992年中国等180个国家签署了国际《生物多样性公约》、《拉姆萨公约（湿地和水禽栖息地公约）》； 1994年中国发布《中国生物多样性保护行动计划》； 2000年中国签署了国际《生物安全协定书》；同年发布了《中国国家生物安全框架》； 2002年“生物多样性大国联盟”成立，中国等12国共同签署了《坎昆宣言》；在北京召开了“亚太生物安全研讨会”，有45国代表参加； 中国优先保护物种——哺乳动物74种、鸟类287种、爬行类12种、两栖类3种、鱼类28种、昆虫38种、海洋无脊椎类16种、植物151种、驯化动物19种；

第二讲：人与自然和谐共存 ——实施可持续发展战略 第二讲：人与自然和谐共存 ——实施可持续发展战略 可持续发展概念的形成 可持续发展的定义与内涵 自然资源的可持续利用 能源的可持续利用 中国古代的可持续发展思想 ——人与自然的和谐共存

1.可持续发展概念的形成 在全球环境形势日趋严峻的促动下，由挪威总统布伦特夫人领导的“世界环境与发展委员会”，在1987年向联合国提交的《我们共同的未来》的报告中，提出全世界都应实施“可持续发展战略”。 1992年人类环境与发展大会上，包括中国在内的众多缔约国，共同签署了《环境与发展宣言》，认同只有在全球实施可持续发展战略，方能应对全球环境危机。 中国政府1994年发布《中国21世纪议程——中国21世纪人口、环境与发展白皮书》，宣称中国政府只有遵循可持续发展的战略思想，才能实现国家长期、稳定发展；

2.可持续发展的定义与内涵

2.1 可持续发展的定义 可持续发展定义—— 既满足当代人的需求，又不危及后代人满足需求的发展，称其为可持续发展。 人类要通过发展来满足和提高当代人的生活质量，但发展应有限度，应有代际平等概念； 发展应是持续的，现代的发展不能危及后代人的发展； 不能吃祖宗饭，断子孙路；

2.2 可持续发展的内涵 在生产中把生产成本同造成的环境后果统一考虑，将眼前利益与长远利益综合考虑； 在生产目标上不以牺牲环境为代价的单纯高速增长为目标，而谋求资源、环境与经济的平衡综合发展。 在哲学上既不推崇“人定胜天”，也不苟同“唯自然主义”，主张人与自然的和谐共存； 在社会学上将环境意识视为高层次文明，纳入精神文明建设的范畴；

3.自然资源的可持续利用

3.1自然资源的重要性 自然资源是可持续发展的物种基础，短缺或失去资源，人类将难以生存，更不可能持续发展。 目前随着社会发展，人口增长和工业进步，加速了对自然资源掠夺式开采，已使许多自然资源退化、枯竭，尤其是能源资源已面临危机；

3.2 自然资源分类与特征 不可再生资源； 可再生资源； 自然资源特征—— 稀缺性 区域性 多用性 整体性

3.3自然资源可持续利用的关键 合理分配不同时期的资源使用量； 推演与遵循社会发展阶段最优资源耗竭量模式； 逐步实现可再生资源对不可再生资源的替代。

4. 能源的可持续利用

4.1 能 源 的 分 类 燃料性能源——煤炭、石油、天然气、沼气、氢气等； 过程性能源——太阳能、风能、水能、潮汐能、地热能、（核能）等； 地外能源、地内能源、运动能源； 可再生能源、不可再生能源； 一次能源、二次能源； 清洁能源、非清洁能源；

4.2 能 源 危 机 据联合国环境署（UNEP）预测，若以20世纪末世界能源消耗水平推算—— 全球石油储量仅可支持46年； 全球煤炭可开采205年； 全球天然气可开采67年； 这些矿物燃料在全球的分布很不均衡，因此，区域性的能源危机会降临的更早！ 宁夏太西煤仅可开采约50年！

4.3 能源可持续利用战略 提高能源利用率； 开发利用可再生能源； 发展清洁能源技术； 推广节能技术；

4.4中国能源可持续利用行动 制定国家、地方的能源、环境和经济综合规划； 实现年节能效率＞2.2%； 促进煤炭开采加工方式向环境无害化方向转变； 提高可再生能源在能源结构中的比例 发展水电容量＞8000万KW； 太阳能利用达到200~300万t标煤/a； 风力发电达到20万KW； 地热利用达80万t标煤/a； 提高生物质能利用率；

人与自然的和谐共存 5.中国古代的可持续发展思想

中国人的先哲——老子，在《道德经》中讲：“天得一以清，谷得一以盈，万物得一以生”；所谓“一”，就是“道”，就是“天人合一”，亦即现代语言所表达的“人与自然的和谐共存”！ 荀子的“天人合一”思想——“若上得天时，下得地利，中得人和，则万物得宜，事变得应；若上失天时，下失地利，中失人和，则万物失宜，事变失应，天地敖然，若烧若焦”； 汉代董仲书云：“天地人，万物之本也，天生之，地养之，人成之”；

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