高中生物 全球性的环境问题之一：全球气候变暖问题

全球性的环境问题之一：全球气候变暖问题
1.全球变暖与温室效应
据世界气象组织评估：过去100年中全球气候总的趋势是变暖，近地面气温上升了0.3-10.6℃，到2100年时，将相应上升1-4℃，21世纪气候变化的频率和幅度将大大超过过去5000年中的变化。

这种全球性气候变暖，即“温室效应”，主要是由人类自身，特别是发达国家，在其工业化过程中大量使用化石燃料，大量排放二氧化碳等温室气体造成的。

导致全球变暖的温室气体，主要是二氧化碳，此外还包括甲烷、臭氧等。

温室气体的排放情况见表2.11。

表2.11 温室气体的排放
气体
体积分数/10-6
年均增长率/%
二氧化碳
344000
0.4
甲烷
1650
1.0
一氧化二氮
304
0.25
三氯乙烷
0.34
7.0
臭氧
/
/
四氯化碳
0.125
1.0
一氧化碳
/
0.2
在地球生态系统中，二氧化碳的自然产生与自然吸收始终保持一种动态平衡。

但由于化石燃料的燃烧过程中产生的二氧化碳不断地释放到大气中，这些额外的二氧化碳，海洋和植物没有能力吸收，只能滞留于大气中，如同温室的玻璃或塑料薄膜，虽然阻挡不住阳光射向地面，却能吸收和阻挡地面热量向空中散发，因而使地面温度升高，这就是所谓的温室效应。

除二氧化碳外，甲烷、氟氯烃、臭氧等也会导致大气增温。

见图2.6。

图2.6 温室效应的产生
据统计，自1750年以来，大气中二氧化碳含量已增加了30％以上，其浓度已从工业革命前的280×10-7上升到现在的360×10-7，全球二氧化碳总排放量已增加到220亿t，而且还在以每年0.5%的速度递增。

荚国等工业发达国家作为二氧化碳的主要排放者，其排放量占全球排放总量的75%以上，所以发达国家应对全球气候变暖负主要责任。

2.温室效应的危害
温室效应，将威胁全球的生态系统，对农业、水资源、海洋及海岸带、能源、人类健康等均产生重大影响。

温室效应，使全球气温增高，南北地区温差减小，大气经向环流减弱，降水分布发生根本性变化，气候带向两极方向转移，森林覆盖面积大大减少，沙漠扩大，自然生态随之而改变，干旱及虫害加剧。

在干旱和半干旱地区最容易受气候变暖的影响。

现有的冰川中约30％-50％会消失，这将影响到河流的流量，导致水力发电和农业用水缺乏。

据统计，气温升高1-2℃，降水量减少20%，海平面将明显升高，这直接威胁到沿海国家和30多个岛国的
生存。

3.温室效应的对策
解决全球气候变暖问题需要全世界的合作与努力，其关键在于减少温室气体特别是二氧化碳的排放。

从全球来看，二氧化碳排放量的快速增长主要发生在工业化过程中的亚洲和拉丁美洲国家，但是，按人均排放量计，发展中国家仅为0.51，而发达国家达到3t 以上；若按总量计，发展中国家仅占全球总量的1/3，而发达国家则占据2/3以上。

这样，防治工作中应承担主要责任的仍是发达国家。

限制温室气体的排放需要全世界的共同努力，《京都议定书》是目前关于这方面最主要的国际条约。

议定书对世界各国温室气体的排放做出了明确的规定。

联合国《气候变化框架公约》缔约方第三次大会，在1997年12月11日达成协议并通过《京都议定书》。

《京都议定书》规定，到2010年所有发达国家排放的二氧化碳等6种温室气体的数量，要比1990年减少5．2％。

为了促进各国完成温室气体减排目标，议定书允许采取下列四种减排方式：①两个发达国家之间可以进行排放额度买卖的“排放权交易”，即难以完成削减任务的国家，可以花钱从超额完成任务的国家买进超出的额度；②以“净排放量”计算温室气体排放量，即从本国实际排放量中扣除森林所吸收的二氧化碳的数量；③可以采用绿色开发机制，促使发达国家和发展中国家共同减排温室气体；④可以采用“集团方式”，即欧盟集团的许多国家可视为一个整体，采取有的国家削减、有的国家增加的方法，在总体上完成减排任务。

由于发展中国家始终认为造成全球变暖的主要责任在于工业发达国家，而发展中国家的当务之急是发展经济，因此大会最后以“发展中国家可以自愿参加减排”的形式求得妥协和同意。

这使得《京都议定书》成为世界多数国家公认的国际条约。

全球性的环境问题之二：荒漠化——“地球之癌”
1.荒漠化的产生与危害
荒漠化是由于气候干旱、过度农垦、过度放牧、过度樵采、水资源利用不当及工矿建设破坏植被所引起的。

导致荒漠化的原因是复杂的，但造成荒漠化的主要原因是人为因素。

根据联合国环境署2000年5月资料，目前，全球荒漠化的面积已达3600万km2，占陆地面积的1/4，相当于俄罗斯、加拿大、中国国土面积的总和，并以每年5-7万km2的速度扩展。

世界100多个国家和地区，近12亿人受荒漠化直接威胁，每年经济损失达420亿美元。

荒漠化的影响和危害的深远性在于它所摧毁的是人类赖以生存的土地和环境，直接威胁着人类社会经济发展的基础和空间，危害的时间可延续几代人甚至不可扭转。

荒漠化伴随着沙尘暴的发生。

荒漠化的土地不仅影响到局部地区的生态环境和生存能力，同时，荒漠化是全球性的环境问题，它增加了大气尘土，使水文系统发生变化，使气候发生变化，造成各种遗传物质的丧失等，影响到地区的经济、社会发展，成为阻碍地区发展的严重问题。

因此，荒漠化被称为“地球之癌”。

当前，世界荒漠化土地主要集中分布在亚、非、拉的发展中国家。

2.荒漠化的防治对策
国务院前总理朱镕基在2000年5月曾指出：我国土地沙化形势十分严峻，必须把防沙治沙、加强生态环境建设，作为一项重大而紧迫的任务。

要认真总结经验教训，进一步明确工作思路、政策措施，充分调动各方面的积极性，构筑绿色屏障，遏制土地荒漠化趋势，促进可持续发展的目标的实现。

荒漠化是全球性的环境问题，需要全球各国统一行动计划、互相帮助，需联合国发挥其中介和协调作用。

1977年联合国召开了世界荒漠化会议，提出了防治荒漠化的行动，1992年联合国环境与发展大会把它列为《21世纪议程》的第12章，1994年包括我国在内的112个国家共同签署了《联合国防治荒漠化公约》，指出荒漠化不仅是环境问题，也是社会问题。

第49届联大在1994年11月29日通过决议，确定1995年起每年6月17日为“世界防治荒漠化和干旱日”。

土地荒漠化的另一个危害后果是沙尘、沙尘暴的出现。

在气象学中，将沙尘天气分为浮尘、扬尘、沙尘暴三个等级。

浮尘：指在无风或风力较小的情况下，尘土、细沙均匀地浮游在空中，使水平能见度小于10km。

扬尘：指由于风力较大，将地面沙尘吹起，使空气相当混浊，水平能见度在1-10km。

沙尘暴：指强风把地面大量沙尘卷入空中，使空气特别浑浊，水平能见度低于1km。

沙尘暴的瞬间风速大于25m/s，风力10级以上，可使地面水平能见度低于50m，破坏力极大，俗称“黑风”。

产生沙尘暴和扬尘天气的两个条件：一是有足够强劲持久的风力。

强冷空气是形成沙尘天气的驱动力；二是有地表丰富的松散干燥的沙尘。

在强大气流驱动下，地面缺少植被覆盖时，气流携带大量地表粉尘，悬浮在空中形成沙尘，其高度达1000-2500m，严重时可达3200m。

全球性的环境问题之三：臭氧层破坏问题
1.臭氧层——地球的保护伞
臭氧是由氧分子离解为氧原子，氧原子再与氧分子结合而成的一种无色剧臭的气体。

自然大气中臭氧的含量很少，而且随高度分布不均匀，近地面较少，
从10km开始逐渐增加，在20-25km高度处达最大值，形成明显的臭氧层，再向上又逐渐减少，到55-60km高度上就很少了。

地球是太阳系中惟一有生命的行星，这除了因为地球上有适宜的温度和水外，还因为它的周围裹着厚厚的大气层。

其中臭氧大量存在于距地表12-35kin的高空(包含在平流层内)，形成臭氧层。

这层臭氧能阻挡紫外线对生物的伤害，是地球上生物的保护伞。

臭氧能大量吸收紫外线，科学证明，当紫外线透人人体或其他生物组织时，它首先被蛋白质或核酸(如DNA)吸收，它所含有的高能量能破坏这些分子的化学键。

所以紫外线对生物组织具有巨大的破坏力，诱发突变，并且可以引起癌变。

当紫外线通过正常情况下的大气层(当然含臭氧层)时，对生物体杀伤力最强的那部分紫外线被臭氧层吸收了。

2.造成臭氧层破坏的原因
科学家已经研究证实，造成臭氧层破坏的主要物质，是人类排放的氟利昂类物质。

氟利昂是含有一个或多个氟原子的卤代烃的商标名称Freon的译音，最早产品是氟氯烷，英文缩写为CFC。

它是由美国人托马斯·米德奇雷于1925年发明的，1 930年美国杜邦公司设厂生产，1900年后大量使用。

由于CFC化学性质稳定，沸点低，在适当压力下易液化，对人毒性不大，所以被广泛用作制冷剂；在杀虫剂喷雾罐中加入少量液体氟利昂，就能为罐内提供均匀压力，所以又广泛用作喷雾罐中的发射剂；它也是泡沫塑料生产中的发泡剂(冰箱中保温层用的就是这种塑料)以及电子工业中的溶剂。

据联合国环境规划署估计，全球每年生产氟利昂20 0万t，其中大部分最终被释放到大气中。

据研究，一个氯原子可与10万个O
3
分子发生连锁反应，从而破坏臭氧层。

氯原子最后可与氢结合成氯化氢(HCl)脱离平流层，最终可随降水(酸性降水)返回地面。

然而这个过程是非常缓慢的，因此在乎流层中的氯能在较长时期内不断破坏臭氧层，从而使更多的紫外线穿透大气层，危害人类和其他生物。

除氟利昂外，造成大气臭氧层破坏的因素很多，如氮氧化物、四氯化碳、甲烷等。

3.臭氧层破坏的危害
研究表明，大气中臭氧量减少1％，到达地面的有害紫外线约增加2%。

有害紫外线大量辐射地面，主要危害是：对人类的影响：皮肤癌增加。

UV-B紫外线损害人类皮肤细胞中的DNA，是皮肤癌发病的主要原因之一。

研究数据表明，纬度越低皮肤癌的发病率越高，白内障病增加。

臭氧层每减少1%，白内障患者增加0.6％-0.8％，而且，患白内障的年龄也将提前。

机体免疫能力下降。

紫外线还会使人的免疫能力下降，对病菌、病毒的抵抗能力降低。

对海洋生物的影响：海洋浮游植物在海面吸收二氧化碳，进行光合作用，容易受到多量紫外线的危害，从而威胁到海洋生态系统的平衡。

对植物的影响：紫外线增加会影响植物的光合作用、生长(高度、叶的面积、干燥质量)、开花等，还会使农作物品质下降(比如脂肪、蛋白质的含量等)，使农作物减产，导致粮食危机。

臭氧吸收太阳紫外线，是平流层的主要热源，是平流层大气循环的动力。

对流层的各种气象现象与平流层的变化密切相关。

臭氧层的耗竭将导致平流层温度下降，会对全世界的气候产生重大影响。

气候的变化又会影响农业生产和生态系统，从而导致恶性循环。

4.臭氧层破坏的对策
保护臭氧层最有效的方法就是尽快停止生产和使用氟利昂和哈龙类人工物质。

自从人类第一次发现南极上空的臭氧空洞后，就开始了举步维艰的现代“补天计划”。

1987年在加拿大的蒙特利尔召开的有多个国家参加的保护臭氧层国际大会，通过了世界上第一个关于控制氯氟烃使用量以保护臭氧层的条约——《蒙特利尔议定书》；1992年11月在哥本哈根举行的《蒙特利尔议定书》第四次缔约国会议上规定，工业化国家到1995年12月31日停止生产氯氟烃，已签字的发展中国家则有10年的宽限期，到2005年停止生产。

我国是发展中国家，也是上述条约的签字国，为了保护人类的生存环境，决定于2005年停止使用氟利昂。

目前，全球氯氟烃产量连年保持下降的趋势。

然而，这些计划的执行仍将面临以下挑战：①发展中国家氟氯烃产量虽比工业化国家低得多，但对这些化学品的需求量却明显增加。

②为了帮助发展中国家减少和消除氟氯烃，工业化国家建立了帮助他们开发替代氟氯烃产品技术的基金。

但是，基金捐助国家并没有兑现它们的承诺。

缺少资金和技术，是发展中国家减少氟氯烃生产所面临的主要困难。

根据世界气象组织的数据，尽管世界上许多国家做出了努力，但要使目前大气中氯的浓度降低到臭氧洞出现前的水平，大约需要半个世纪的时间。

臭氧层保护仍然任重而道远。

全球性的环境问题之四：淡水危机和水污染问题1.淡水危机的原因
淡水资源一般是指河湖中的水、高山冰雪以及能被开发的地下水和高山冰雪融水在内的陆地淡水资源。

人类居住的地球表面，约71％被海洋覆盖，淡水仅有2.5％左右，而在所有淡水中，有87%是人类难以利用的储存于两极的冰川、高山冰川和永冻地带的冰雪。

因此，人类真正能利用的淡水是江河湖泊及地下水中的部分，约占淡水总量的1％。

而这少得可怜的1%里还有一些是已遭到污染的“脏水”。

有人比喻说，在地球这个大水缸里可以用的水只有一汤匙。

(1)不平衡的分布状况
地球上淡水资源的时空分布极不均衡。

世界上最大的15条河流拥有全球河流径流量的1/3，仅亚马逊河的径流就占全球径流总量的15％。

淡水资源的人均分配也极不均匀。

某些国家因人烟稀少，水资源相对比较丰富。

冰岛人均占有水资源最多，每人达68万m3；中国与加拿大的年降水量和每hm2水量大致相等，但中国人口为加拿大的40倍，人均淡水资源仅为加拿大的2.1%。

(2)人口增长导致淡水危机
世界气象组织发表报告指出，世界人均淡水拥有量将由1998年的7100m3减少到2025年的4800m3，减幅达1/3。

而人均年用水量已从20世纪50年代的约3 00m3增长到20世纪90年代末的约800m3，经济持续发展及大量农田灌溉用水也会导致淡水危机。

农业灌溉是淡水的最大用户。

全球有近80%的淡水被农民用来浇灌农田。

由于各国的灌溉用水效率差异很大，水在使用过程中的巨大浪费是造成水危机的另一个主要原因。

水污染日益严重——水资源亮起了“红灯”。

(3)人为污染造成可用水资源减少
2.解决水资源危机的出路
(1)节水
发展节水型工农业——实行科学灌溉、减少农业用水是节约用水的重要措施。

全世界用水的大部分为农业用水，改革灌溉方法是提高用水效率的最大潜力所在。

有效节省城市居民生活用水也是重要的措施。

(2)海水淡化
缺少水源的地区，特别是高收入国家，人们日益求助于海水淡化来补充水源，沙特阿拉伯、伊朗等国目前已经具有较高的海水淡化能力。

(3)防污、治污
生产、生活排放的污水污染水体是发展中国家水资源减少的重要原因。

因此必须切实有效地控制污水排放，加强对污水的处理来减轻对水资源的危害。

目前主要采取严控工业污染排放、综合治理河流污染、加强城市生活污水处理等措施。

造成淡水危机的原因众多，但人类不良行为是主要的因素。

因而全人类必须树立起淡水危机的紧迫感，注重节约用水，合理用水，并保护水资源不受破坏和污染。

只有如此，方能化解“淡水危机”!
1.生物多样性的概念
生物多样性是指地球上的动物、植物、微生物的多样化和它们的遗传及变异，包括遗传多样性、物种多样性和生态多样性。

遗传多样性是指包含在动物、植物和微生物个性的基因中的遗传信息的总和；物种多样性是指地球上动物、植物和微生物种类的丰富性；生态系统的多样性则是指生物与其生存环境所构成的生态系统的类型的多样化。

目前，生物多样性减少的速度高于地球历史上的任何时期。

2.生物多样性的意义(1)生物多样性提供了食物、药物和部分工业原料
人类的食物几乎全部取自野生物种及其驯化品种。

据统计，地球上大约有7 -8万种植物可被食用，其中可供大规模栽培的约有150余种。

虽然被人类迄今广泛利用的仅为20多个物种，但却已占世界粮食总产量的90％，仅小麦、水稻和玉米就提供了70％以上的粮食。

可见，植物的潜力是十分巨大的。

同样，人类赖以生存的许多药物和工业原料也来自生物多样性。

传统医药维护了发展中国家大约80％的人口(约30亿)的基本健康，仅中药就用了5100多个物种，在美国，40％以上的药物仍然依赖于植物、动物和微生物。

另外，现存的和早期死亡的生物支撑着当今的工业，如石油、天然气和煤炭等就来自数千万年前死亡的生物；木材、纤维、橡胶、造纸原料、天然淀粉、油脂等就来自当今现存的生物。

然而，伴随着生物多样性的不断丧失，这些人类赖以生存的食物、药物以及部分工业原料也必将随之减少。

(2)生物多样性具有景观、文化教育和科学研究等方面的价值
生物多样性是一个五彩缤纷的世界，不但给人类提供了丰富的物质财富，而且也给人类提供了丰富的精神财富。

因为多样性，生物还具有娱乐、美学、文化教育、天文历史和科学研究等诸多方面的社会精神价值。

(3)生物多样性能防止水土流失、土地沙化、滑坡和泥石流等多种自然灾害
据中国科学院西北水土保持研究所观测，在降雨量为346mm时，每hm2林地的泥沙冲刷量为60kg，草地为93kg耕地为3570kg而农闲地高达6750kg。

可见，生物多样性越丰富其水土保持能力越强。

然而，由于不合理的人类活动干扰所导致的生物多样性丧失致使全球每年约250亿t的土壤流失。

目前，我国的水土流失面积达160多万km2，占国土面积的1/6。

同样，生物多样性丧失还会导致土地沙漠化，例如，美国中西部大平原过去曾是森林茂密、土壤肥沃之地，因19世纪的无节制开垦，导致了生物多样性丧失，破坏了生态平衡，致使20世纪30年代以后连续发生“黑风暴”，造成2000万hm2的农田荒废。

(4)生物多样性能防止二氧化碳增多，减缓全球气候变暖
我们知道，植物通过光合作用每天都在不停地吸收大量的C0
2
，并释放出大
量的0
2，据测算，每hm2阔叶林每天可吸收1 tC0
2。

这对于人类的生存和减缓气
候变暖有着相当关键的作用。

然而今天的C0
2
却增多了，其增加的原因除了主要来自燃烧化石燃料之外，还与生物多样性丧失有关，特别是与毁林和焚烧有关。

生物多样性，特别是热带雨林，将对减缓全球气候变暖有着至关重要的作用。

(5)生物多样性具有清洁环境的作用
生物多样性是人类生产环境的伟大清洁工，它能吸收和分解环境中的大部分废物和污染物，如邻近都市的湿地是有效的天然污水处理中心，起到高效氧化塘的作用。

森林具有吸尘、过滤、杀菌、净化空气和水分的作用。

如1m2的榆树叶面一昼夜能滞留3.39g灰尘；1m3的空气中，林外有3-4万个细菌，而林内却只有300-400个；闹市区每m3空气中的细菌含量比绿化区可以高7倍之多。

可见生物多样性起到消减污染、美化环境的重要作用。

然而，今天快速丧失的生物多样性把这种清洁作用降低了，使人类社会面临严峻的挑战。

3.生物多样性遭受破坏的原因
造成生物多样性遭受破坏的原因是生态环境的破坏、森林的砍伐、湿地减少、滥垦草原、过度利用、环境污染；此外，还有外来种的引入、不合理的单一耕作方式、自然灾害等。

4.有关生物多样性的若干保护措施
生物多样性保护措施主要有，采取就地、迁地保护和离体保存等实际措施保护物种，运用法律和国际公约保护野生动植物，加强宣传、教育，提倡公众参与，依靠全社会力量做好野生生物的保护工作等。

我国1988年就颁布了第一部《野生动物保护法》，使我国野生动物的保护走上了法制的道路。

在我国新的《刑法》中，规定了“破坏环境资源罪”的罪名，对滥捕、买卖野生动物等行为给予刑事制裁。

《生物多样性公约》1992年6月签订于巴西里约的环境与发展大会上。

公约的主要目的是保护地球上生物的多样性，改变生物多样性锐减的局面。