§3.4 

自地球诞生以来，它就以其自身的规律造就并主宰着地球上的生灵。与此同时，地球上的人类在漫长的历史岁月中，为了自身的生存和发展，不断地影响并改造着地球环境，逐渐成为地球环境中不可缺少的组成部分。今天，人类对地球环境的影响已从罗马时期的局部影响步入了全球影响的时代。正因为如此，使得人类面临着一系列前所未有的、重大而紧迫的全球环境问题。环境污染、温室效应、气候异常、植被破坏、土地荒漠化等已成为人们的热门话题。从科学的角度看，这些紧迫的环境问题，涉及地球各部分的相互作用，涉及到地球作为一颗行星的可居住性问题。认识并预言地球环境的变化，是世界科学家们面临的严重挑战。

地球是人类赖以生存和发展的物质源泉和环境，因而人类总是把自己的命运与地球的演变和太阳对地球环境的影响紧密地联系在一起。一般认为，地球演变的主要因素源于自然变化，如日、地间距离变化，大气和海洋湍流，大陆板块漂移、造山运动、火山爆发、冰川伸缩，以及河流变动等过程。但是，在几个世代的时间里，人类社会的经济和技术活动却对全球变化产生了明显的影响。无论如何，人类自身变成了地球系统的一部分，并且直接成为全球变化的影响力。人类的能源生产、集约农业和强化技术已经改变了地球的反射率，改变了土壤和水体的组成、大气化学成分、森林面积，以至全球生态系统平衡。这样，当前人类的生存和社会发展已面临着一系列严重的问题。

众所周知，虽然人类的起源只是近百万年的事，然而它的出现却对地球环境产生了深远的影响。人类在生物进化的自然竞争中，已开始影响到局部环境。随着工业革命的到来，人类学会了更多的技能，他们的活动已逐渐对整个地球环境构成影响，成为全球环境变化的又一扰动因素。致使出现土地荒漠化、“温室效应”与全球增暖、臭氧屏蔽的破坏、森林锐减和物种灭绝、淡水资源短缺等严重威胁人类生存繁演的全球问题。

一、“温室效应”与全球增暖

化石燃料的燃烧，森林的破坏及其它工业活动，使得大气化学成分发生了明显的变化。连续30年的测量表明，大气中CO₂的含量以每年0.4％的速率递增，按现有的绝大多数气候模型估计，在不太远的将来可能使全球平均温度上升2℃，这样的温度变化可以和最近一次冰期以来18000a间的温度变化相比拟。而对湖泊中花粉和海底深游生物骨骼沉积物的考察表明，全球范围这样的温度变化，必然导致全球陆地植被类型和海洋生物物种分布的显著改变，而这又必然反过来影响全球气候。应该指出，除了CO₂以外，导致温室效应的痕量气体还有甲烷（CH₄）、氯氟烃、一氧化二氮（N₂O）等。它们在大气中的含量虽微，但增温效应强（如氯氟烃浓度仅为CO₂的百万分之一，增温作用却为CO₂的1/4；CH₄浓度仅为CO₂的0.5％，增温作用却为CO₂的1/3），增长率高（如CH₄年增长率为1.0%，而CO₂年增长率为0.4％），作用时间长（如N₂O增温作用虽然只有CO₂的1/12，但它在大气中的寿命为CO₂的7～10倍），因而引起的效应相当可观（大致与CO₂相当）。这些气体含量的增加，亦起因于人类的工业和农业生产活动。

此外，其它温室气体如CH₄、N₂O等，浓度也在明显增加。而且人类活动还向大气排入了一些新的温室气体，如氯氟烃等，尽管它们在大气中的含量很低，但由于其年增长率高，温室效应强（GWP值大）而倍受人们重视。

大气中温室气体的增加，必然导致温室效应增强，从而有可能引起全球增暖。观测表明，1880年以来北半球地面平均温度升高了约0.3～0.6℃。虽然目前还不能识别这一全球增暖现象中温室气体的贡献有多大，但大多数科学家认为大气中增强了的“温室效应”对全球平均温度的增加是有促进作用的。

随着经济和社会的发展，人类活动排放的CO₂、CH₄和N₂O等温室气体逐年增加，温室气体能无阻挡地让太阳的短波辐射射向地球，并部分吸收地球向外发射的长波辐射，使整个地球成为宠大的“温室”，使“温室”的气温上升。

近一个多世纪以来的全球陆地和海洋大约100多万个观察记录证明，全球平均气温确实增高了。尤其是本世纪80年代以来，变暖的速度很快，全球平均气温增加了0.5℃。据测算，到2030年将上升2.08℃。由于全球变暖，1880～1980年观察到的平均海平面上升了14cm。以1980年海平面为基准，2050年海平面将上升30~50cm。气候变暖，海平面上升，将对全球的生态环境系统和人类社会的发展带来严重的影响：干旱区更为干旱，多雨区更多洪涝；海平面将以6cm/10a的速度上升，海水盐度变小，岛国难以生存，地势低洼的沿海区域将被淹没；海水污染淡水，地下水污染加剧；全球干旱频率增大，中纬度地区更为干旱、酷热，森林失火，湖泊干涸，水资源更为紧张；土壤盐渍化和沙漠化加剧。

1990年5月政府间气候变化委员会（IPCC）第一工作组的报告预测，到2030年，若温室效应等于CO₂的加倍，则全球平均温度将上升1~2℃；由于气候的区域性差异，陆地比海洋增温快，南欧和北美比全球平均增温幅度大；夏季降水和土壤湿度减小，亚洲季风将加强；海平面将升高20cm左右。这将给全球生态系统和人类的社会经济活动带来巨大影响。因此，“温室效应”问题成了全人类共同关心的重大全球性环境问题。

二、臭氧屏蔽的破坏

臭氧(O₃)是氧的衍生物。自然大气中有微量的臭氧存在，其浓度是随高度变化的。平流层（距地平20~25km的大气层）臭氧浓度最大。分布于同温层中的臭氧吸收了太阳光中99％的对地球生物圈有极大伤害作用的高能紫外线。测量表明，1978～1987年，全球臭氧浓度平均降低了3.4%~3.6%；1985年便在南极上空观测到了臭氧空洞。有证据表明，造成臭氧屏蔽破坏的主要原因是人类活动排放到大气中的氟氯烃的光化学反应。而臭氧屏蔽的破坏，必将对地球生命系统和人类生态环境造成灾难性的影响。

大气层中臭氧的浓度随高度变化，平流层中距地面20~25km间的大气层臭氧浓度最大。工业革命前氯氟烃的浓度为0，现今为1×10^－9。人类活动排放的含氟氯烃的物质和氮氧化合物在平流层中通过光化学反应将使臭氧减少。自本世纪70年代以来，北半球的臭氧减少了3％～5.5％，出现臭氧空洞。南极臭氧空洞正以每年相当于一个美国陆地面积的速度增长，不仅在南极上空，最近在北极和西藏高原上空也发现了臭氧层减薄，甚至出现臭氧空洞。预计到2014年，臭氧将减少53％以上。臭氧层出现空洞，将使地面紫外线幅射增强，皮肤癌发病率上升，还将带来幼鱼死亡率和家畜瘟疫增加，谷物减产，气候变化等一系列的影响。

从科学的角度看，这些紧迫的环境问题涉及地球各部分、各层圈的相互作用，涉及到地球作为一颗行星的可居住性问题。认识并预言地球环境的变化，是世界科学家们面临的严重挑战。

三、土地荒漠化

为获取食物，耕地面积在300a间从4亿hm²扩展至15亿hm²，耕地和牧场占陆地面积的30％以上。而另一方面，森林面积急剧减小，5000a前约为76亿hm²，1860年为55亿hm²，1975年减至26亿hm²，1986年减为23亿hm²。目前，森林正以1100万hm²/a的速度从地球上消失。其直接结果是土地沙漠化。目前，沙漠面积已占陆地总面积的10％，还有43％的土地正面临沙漠化的威胁。

据联合国环境规划署初步估计（IIED1987）：荒漠化威胁着4800万hm²的土地，约占世界表土面积的1/3，影响着至少8.5亿人民的生活。80年代初期，在全世界32.57亿hm²的产旱地中，约有19.86亿hm²遭到荒漠化和严重荒漠化，约占生产旱地的61％。土地荒漠化极大地改变了陆地表面的物理特征，破坏了地表辐射收支平衡，诱发气候和环境变化。而气候和环境变化的反馈作用又将进一步影响土地荒漠化的进程，如此循环往复，从而对地球环境产生深远影响。可见土地荒漠化已成为又一重大的全球性环境问题。

四、生态环境的破坏

人口爆炸和人类活动以直接或间接的形式，从多方面破坏了地球的生态系统，许多种生物已濒临灭绝。物种分布改变以及具体物种的灭绝对人类的影响究竟如何，虽然还不十分清楚，但作为一种标志，它表明地球作为人类生命活动的场所，其可居住性正面临着越来越严重的问题。

1、环境污染加剧

全球每年排放进入大气层的气体，CO₂为57亿t，CH₄约2亿t。排放有害金属铝200万t，砷7.8万t，汞1.1万t、镉5500t，超出自然背景值的20~300倍。SO₂的排放，诱发的酸雨的频度在增加，面积在扩大；空气质量严重下降，全球有8亿人生活在空气污染的城市中；江河湖海的污染日趋严重，淡水匮乏使12亿人口生活在缺水城市，14亿人口在没有废水处理设施下生活；水质污染引发的疾病死亡率已成为人体健康最主要的危害；城市垃圾、污水、船舶废物、石油和工业污染、放射性废物等大量涌入海洋，每年有200亿t污染物从河流进入海洋，约500万t垃圾被抛进海洋，在入海口处数万平方公里的臭氧层正在扩大。

2、森林锐减和物种灭绝

生物多样性的世界正发生着严重的危机。研究表明（IIED，1987），在人类活动干扰以前，全世界约有森林和林地60亿hm²。到1954年世界森林和林地面积减少到40亿hm²，其中温带森林减少了32％～33％，热带森林减少了15％～20％。近30年来，世界森林，特别是热带森林的减少速度明显加快，平均每年减少800万hm²。中美洲由1950年的1.15亿hm²减到1983年中0.71亿hm²。非洲森林减少更快，从1950年的9.01亿hm²减至1983年的6.9亿hm²。

世界森林的不断减少直接导致生物品种多样化的消失和物种灭绝。据估计，地球上曾经有5亿个物种，目前尚有500～1000万个物种，其中占压倒多数是无脊椎动物和植物（IIED，1987）。一些专家推测，当前每年消失的物种已达数千种之多。

森林锐减和生物物种的大量减少对人类社会和经济发展将产生巨大影响。特别是森林植被的大量减少，大大改变了碳、氮等微量元素的源、汇分布，使得微量元素在地球系统中的循环遭到破坏，并迫使其从原有的平衡态向新的平衡态过渡，从而给人类社会和自然生态系统带来巨大影响。

3、淡水资源短缺

据IIED提供的资料1987年，全球约140亿m³的水量中，大约有4.2亿m³淡水，约占全球水量的3％，其中约77.2％被冷储在冰盖和冰川中，22.4％是地下水和土壤水，约0.4％为湖泊、沼泽和河水。

由于水循环的结果，全球水量分布极不均匀。从作物需水量的角度出发，非洲中东和中亚大部分地区，美国西部，墨西哥西北部，智利和阿根廷的部分地区以及澳大利亚全部都是贫水区，其年蒸发量超过年降雨量。另一方面，20世纪以来，世界用水量大幅度增加，年用水量从1990年的约4000亿m³增加到1995年的3万亿m³，增长了6.5倍。到2000年，全球淡水用量已达6万亿m³。目前，世界上已有43个国家和地区缺水，占全球陆地面积的60％，约20亿人用水紧张，10亿人得不到良好的饮用水。