生态与人类文明——《中国生态演变与治理方略》第二章
第二节 传统工业化进程中的生态演变
工业革命揭开了人类大规模开发利用化石能源和矿产资源的序幕。随着全球工业化进程加快，工业化的范围、内涵日益扩大，不同国家经济结构的变迁呈现出阶段性的演化特征。但是万变不离其宗，传统的工业革命所需要的能源主要是煤、石油等化石燃料，其直接后果是生态破坏、环境污染。工业革命对于人类财富的积累无疑是一次巨大的进步，但对于人类的生存环境却是一场灾难。也正是全球性的生态灾难警示人类社会必须实施可持续发展战略。
一、生态资源的加剧消耗
英国于19世纪60年代、美国和法国于20世纪初期完成了传统工业化过程，德国于2O世纪30年代、前苏联和日本等国也于2O世纪70年代，先后完成传统工业化过程。尽管不同国家完成传统工业化的时间不同，但都有一个共同特征，即都经历了能源和矿产资源高消耗、环境高污染的过程。
1.能源与矿产资源消耗加剧
矿产资源为人类提供了95％以上的能源，80％以上的工业原料和70％以上的农业生产资料。工业革命发生以来，人类社会已经消耗了巨大的矿产资源，同时积累了巨大数量的社会物质财富。1800—1900年，全球GDP增长了7倍，相应的粗钢消费增长了10倍，金属铜消费增长了1.15倍，金属铝消费增长了2.27倍，主要能源煤炭消费增长了57倍，石油消费增长了26倍，天然气消费增长近1倍。1900—2000年，人类社会的财富积累明显加快，100年间全球GDP增长了18倍，与此相应，粗钢消费增长了30倍，金属铜消费增长了28倍，金属铝消费增长了3 600倍，主要能源煤炭消费增长了5倍，石油消费增长了178倍，天然气消费增长了362倍。迄今为止，人类已经铺设了120万千米的铁路，138万千米的石油、天然气等各类运输管道，修筑了2 860万千米的公路，建设了46 500座飞机场，生产了无数的汽车、飞机、轮船和各类消费品，消耗了数量惊人的矿产资源。
近百年来，化石能源产量呈指数式快速增长。以石油和天然气为例，1900年产量分别为4 000万吨和560万吨油当量，1950年分别增长到5.3亿吨和1.7亿吨油当量，2000年分别迅猛增至35.7亿吨和21.8亿吨油当量。石油和天然气产量增长主要发生在20世纪五六十年代全球经济高速增长时期。
100年间，化石能源结构经历了两次标志性转变。第一次发生在1965年，石油消费量首次超过煤炭消费量，人类能源消费由“煤炭时代”进入“石油时代”；第二次发生在2000年，天然气产量与煤炭产量持平，天然气生产呈快速增长之势，人类社会进入天然气与石油并重的时代。到2000年，全球一次性能源生产结构中，石油占39％，煤炭占25％，天然气占25％。
全球石油生产历史大致分4个阶段：第一阶段为1857—1900年，石油生产和消费处于起步阶段，生产规模极其有限，但平均增长速率很高；第二阶段为1901—1945年，汽车、坦克等大量耗油装置的发明以及两次世界大战，刺激了石油生产和消费规模的扩大，但总体仍处于较低水平；第三阶段为第二次世界大战结束至1974年，其时全球主要发达国家完成工业化，石油工业呈蓬勃发展之势，石油生产和消费达到了顶峰；第四阶段为1975年以后，世界经历了两次石油危机，石油生产和消费进入波动增长期。由此可见，1945年以来，是全球石油生产和消费的快速增长时期，这一时期累计采掘的石油近l 200亿吨，占人类历史全部采掘量的95％。
人类开采煤炭的历史久远。主要由于英国工业革命对煤炭需求的快速增长，在1760年前后全球开始了大规模的煤炭采掘。到目前为止，已采掘煤炭约2 400亿吨煤炭，其中20世纪的100年间采掘煤炭2 282亿吨，占人类历史采掘量的99.2％。20世纪全球煤炭产量变化也大致分4个阶段：第一阶段为19OO—1913年，是煤炭产量稳步上升阶段，年均增长率4.32％，这一阶段是煤炭生产和消费的黄金期；第二阶段为1914—1945年，全球煤炭生产波动大，期间经历了两次世界大战和两次经济危机，导致煤炭产量大幅度下滑；第三阶段为1946—1989年，煤炭产量稳步上升，年均增长率为2.93％，这一阶段是全球煤炭生产稳定持续增长最长的时期，同全球经济的稳定增长密切相关；第四阶段为1990—2000年，全球煤炭产量震荡下降，年均增长率为一O.73％。
人类大规模开发利用天然气不足60年。此前生产规模非常小，直到第二次世界大战结束后天然气生产规模才逐渐扩大。特别是近些年来，全球天然气生产与消费呈快速增长之势，逐渐取代煤炭成为第二大一次性能源。天然气产量的迅速增长得益于4个方面的因素：一是两次石油危机导致国际油价飚升，促使石油消费大国开始调整石油在能源结构中的份额，为天然气生产和消费快速增长提供了广阔空间；二是天然气开采技术进步极大地促进了产量的增长，特别是海上采气量不断增加和开采成本的降低，为人类大规模利用天然气奠定了基础；三是天然气管道建设加快，为其加速利用创造了条件。截至2000年全球累计铺设各类天然气管道80万千米，可以绕地球20圈，为天然气的消费提供了必要的基础设施；四是天然气探测储量不断增加推动了天然气消费的信心。
2.土地荒漠化日益加剧
荒漠化是指在干旱、半干旱和某些半湿润、湿润地区，由于气候变化和人类活动等各种因素所造成的土地退化，使土地生物和经济生产潜力减少，甚至基本丧失。荒漠化大致有4类：一是在风力作用下出现风蚀地、粗化地表和流动沙丘为标志性形态。二是在流水作用下出现劣质地和石质坡地为标志性形态。三是在物理和化学作用下出现土壤板结、细颗粒减少、土壤水分蓄积能力下降，从而导致土壤干化脱水和土壤有机质的显著下降，出现土壤养分锐减和土壤盐渍化。四是工业矿山开发造成的，主要表现为土地资源损毁和土壤严重污染，致使土地生产力严重下降，甚至绝产。
荒漠化是当今世界最严重的环境与社会经济问题。联合国环境规划署曾3次系统评估了全球荒漠化状况。1991年底为联合国环发大会所准备报告的评估结果说明，全球荒漠化面积由1984年的34.75亿公顷增加到1991年的35.92亿公顷，约占全球陆地面积的1／4，已影响到了全世界1／6的人口（约9亿人），100多个国家和地区。据测算，在全球35.92亿公顷受到荒漠化影响的土地中，旱地1.73亿公顷，牧场3O.7l亿公顷，水浇地2 700万公顷。全球平均每年有600万公顷的土地变为荒漠，其中320万公顷是牧场，250万公顷是旱地，12.5万公顷是水浇地。另外，已有2 100万公顷土地因退化而不能生长谷物。
非洲大陆有世界上最大的旱地，约为20亿公顷，占非洲陆地总面积的65％。整个非洲干旱地区经常出现严重旱灾。目前非洲36个国家受到不同程度的干旱和荒漠化影响，有近5 000万公顷土地半退化或严重退化，占全大陆农业耕地和永久草原的1／3。根据联合国环境规划署的调查，在撒哈拉南侧每年有150万公顷的土地变成荒漠。在1958—1975年，仅苏丹撒哈拉沙漠就向南蔓延了9O～100千米。亚太地区也是荒漠化非常突出的区域，共有8 600万公顷的干旱地、半干旱地和半湿润地，7 000万公顷的雨水灌溉作物地和l 600万公顷灌溉作物地受到荒漠化影响。这意味着亚洲有35％的生产用地受到荒漠化影响。遭受荒漠化影响最严重的国家依次是中国、阿富汗、蒙古、巴基斯坦和印度。亚洲是世界上受荒漠化影响人口分布最集中的地区。
土地荒漠化是自然因素和人为活动综合作用的结果。自然因素主要是指异常的气候条件，特别是严重的干旱条件，由此造成植被退化，风蚀加快，引起荒漠化。人为因素主要指过度放牧、乱砍滥伐、开垦林草地并进行连续耕作等，由此造成植被破坏，地表裸露，加快风蚀或雨蚀。就全球而言，过度放牧和不适当的旱作农业是干旱和半干旱地区发生荒漠化的主要原因（表2-2、2-3）。
同样，干旱和半干旱地区用水管理不善，引起大面积土地盐碱化，也是一个十分严重的问题。从亚太地区人类活动对土地退化的影响构成来看，植被破坏占37％，过度放牧占33％，不可持续农业耕种占25％，基础设施建设过度开发占5％。非洲的情况与亚洲类似，过度放牧、过度耕作和大量砍伐薪材是土地荒漠化的主要原因。
荒漠化的主要危害是土地生产力下降和随之而来的农牧业减产，相应带来巨大的经济损失和一系列社会恶果。在1984—1985年的非洲大饥荒中，至少有3 000万人处于极度饥饿状态，l 000万人成了难民。据1977年联合国沙漠化会议估算，荒漠化在生产能力方面造成的损失每年近26O亿美元。1980年，联合国环境规划署进一步估算了防止干旱土地退化工作失败所造成的经济损失，在当时估计到2000年总共将损失5 200亿美元。1992年，联合国环境规划署估计，由于全球土地退化每年所造成的经济损]失约423亿美元[按1990年价格计算]，如果在下一个2O年里在防止土地退化方面继续无所作为，损失总共将高达8 500亿美元。从各大洲的损失看，亚洲损失最大，其次是非洲、北美洲、大洋洲、南美洲、欧洲。从土地类型看，放牧土地退化面积最大，损失也最大；灌溉土地和雨浇地受损失情况大致相同。从1980年和1990年所作估算的比较看，由于世界各国防治土地荒漠化的进展甚微，在1978—1991年，全世界的直接损失约为3 000亿～6 000亿美元。这尚不包括荒漠化地区以外的影响损失和间接经济损失。
3.森林资源退化
从全球来看，森林减少仍然是许多发展中国家所面临的严重问题，由此造成的一系列环境恶果。
1990年，全球森林及稀疏的丛林和灌木林覆盖面积为51亿公顷，约占陆地面积的40％，其中34亿公顷属于联合国粮农组织定义的“森林”（在发达国家树冠覆盖率至少为2O％，在发展中国家为10％）。从联合国粮农组织90年代初所进行的评估看，全球森林面积的减少主要发生在2O世纪50年代以后，其中1980—1990年，全球乎均每年损失森林995万公顷，约等于韩国的国土面积（表2-4）。
从世界各地区的情况看，在非洲、亚洲和拉美等地，约有热带森林18亿公顷，包括雨林和湿润落叶林等。20世纪80年代期间，这些地区森林砍伐总面积和木材总砍伐量持续增长，平均每年砍伐590万公顷，其中490万公顷是原始森林。森林的大面积砍伐，导致森林生态系统严重退化。北美、欧洲、亚洲等地的温带森林共有16亿公顷，主要集中在工业化国家。尽管过去半个世纪里温带森林面积基本保持不变，甚至还有增加，但森林质量总体上退化了，大量原始森林已被人工林所取代，通常只是同龄的、单一品种的林木，远不像天然林有比较高的生物多样性和生态功能作用，抵御病虫害和自然灾害干扰的能力也比较差。
热带森林有着丰富的物种和巨大的调节气候功能。热带森林减少一直是世界的热点问题。据联合国粮农组织的数据，1960一1990年期间，全球丧失了4.5亿公顷的热带森林。亚洲同期损失了大约 l／3的热带森林，非洲和拉丁美洲各损失了大约18％的热带森林。
森林资源减少的主要原因：第一，乱砍滥伐林木。温带森林的砍伐历史比较长，在工业化过程中，欧洲、北美等地的温带森林有l／3被砍伐掉了。而热带森林的大规模开发只有30多年的历史。欧洲国家进入非洲，美国进入中南美，日本进入东南亚，寻求热带林木资源。这一期间，发达国家进口的热带木材增长了十几倍，占世界木材和纸浆总供给量的10％左右。近年来，为了保护热带森林，越来越多的国家已禁止出口原木。
第二，开垦林地为农田。为了满足人口增长对粮食的需求，发展中国家开垦了大量的林地，特别是农民烧荒耕作，刀耕火种，对森林造成了严重破坏。据估算，热带地区半数以上的森林采伐是烧荒开垦造成的。在人口稀少的地方，农民在耕作一段时间后就转移到其他地方开垦，原来耕作过的林地肥力和森林都能比较快地恢复，刀耕火种尚不对森林构成很大的危害。但是，随着人口增长，开垦林地的耕作强度和持续时间都增加了，从而加剧了林地土壤侵蚀，严重损害了森林植被再生和恢复能力。
第三，采集薪炭。全世界约有50％的人口用薪柴作为主要燃料，每年约有l亿多米3的林木被消耗掉。随着人口的增长，对薪材的需求量也相应增长，采伐的林木也越来越多。
第四，大规模毁林放牧。为了满足美国等国对牛肉的需求，中南美地区、特别是南美亚马逊地区，砍伐和烧毁了大片森林，林地变为牧场。这使得具有地球“肺”功能的热带雨林面积急剧减少，温室效应加大。
第五，空气污染。欧美等工业化国家，空气污染对森林退化也产生了明显的影响。据1994年欧洲委员会对32个国家的调查，由于空气污染等原因，欧洲大陆26.4％的森林有中等或严重的落叶现象。
4.水资源危机日益加剧
水是世界上最重要的资源之一，总体积约为15亿千米3。这些水如果均匀分布在地球表面，地球海洋的水深平均约3 000米。但其中只有约3％是淡水，淡水的90％又被封冻在两极及高山的冰层和冰川中，难以利用。这些资源的时空分布又不均，加上人类的不合理利用，使世界上许多地区面临日益严重的水资源危机。
淡水资源短缺 由于人口增长和经济发展，用水量不断增加。在过去3个世纪里，人类提取的淡水资源量增加了35倍，1970年达到了3 500千米；。2O世纪后半叶，淡水提取量每年增加4％～8％，其中农业灌溉和工业用水占了增长的主要部分（表2-5），特别是20世纪7。年代“绿色革命”期间，灌溉用水翻了一番。
根据国际经验，每人每年1000米3可重复使用的淡水资源是一个基本指标，低于这个指标的国家可能会经受阻碍发展和损害健康的长期性水荒。目前，世界上有20个左右的国家已低于这一指标，大部分位于西亚和非洲。据有关国际组织预测，生活在缺水国家的人口将从1990年的1.32亿增加到2025年的6.53亿（按照低人口增长预测）和9.O4亿（按照高人口增长预测）之间。到2050年，预测生活在缺水国家中的人口将增加到1O.6亿和24.3亿之间，占全球预测人口的13％～20％。这尚不包括中国西北部、印度西部和南部、巴基斯坦和墨西哥的大部分地区、美国和南美西海岸的干旱缺水地区。全世界实际受水资源短缺影响的人口要比上述预测数字多得多。
与淡水资源短缺相对应的是水资源的浪费。农业消耗了全球用水量的70％左右。农业灌溉用水效率普遍比较低，许多灌溉系统60％以上的水在浇灌庄稼前就渗漏和蒸发掉了，并带来土壤盐渍化。
淡水污染 水污染有三个主要来源，即生活废水、工业废水和含有农业污染物的地表径流。另外，固体废物渗漏和大气污染物沉降也造成对水体的交叉污染。水体污染大大减少了淡水的可供量，加剧了淡水资源的短缺。
据世界银行的报告估计，由于水污染和缺少供水设施，全世界有10亿多人口无法得到安全的饮用水。
随着对淡水需求量的不断增长，在许多干旱和半干旱地区，淡水成为决定经济发展的重要制约因素，部门之间、地区之间和国家之间争夺淡水资源的矛盾越来越突出。即使在水资源比较丰富的地区，不同功能用途之间的争水矛盾也日益显现出来。
过去，农业是用水增长最快的部门，灌溉用水往往优先保证。随着工业和城市生活用水的不断增长，在干旱半干旱地区，也在同农业争夺有限的水源。美国西部及一些发展中国家工业和城市较集中的地区，这种矛盾已非常明显。
世界上许多重要河流由两个或多个国家所有。全世界约有200多条国际河流或湖泊，其流域面积约占全球陆地面积的一半以上。因此，全球跨国的水资源管理是国际环境与资源保护的重要领域。在西亚和北非等一些干旱和半干旱地区，水贵如油，各国在跨国河流和地下蓄水层开发利用上的争执十分尖锐，有时甚至引发军事上的对峙，成为国际冲突的导火索。
5.海洋资源受到污染
海洋生态系统在维持全球气候稳定和生态平衡方面起着决定性作用。海洋生物资源及海洋鱼类是人类食物的重要组成部分。全世界约有9.5亿人把鱼作为蛋白质的主要来源。近几十年来，海洋生物资源过度利用和海洋污染加剧，正在导致全球范围海洋环境质量和海洋生产力的退化。
海洋生物资源过度利用 世界渔业生产由海洋捕捞、内陆捕捞和水产养殖（包括淡水和海水养殖）所组成。1993年，在全世界捕获的1.O1亿吨鱼类中，海洋捕捞占77.7％，内陆捕捞占6.8％，水产养殖占工5.5％。在1950—1990年，海洋捕捞量差不多翻了5番，达到8 600万吨，而到1993年下降到了8 400万吨。联合国粮农组织1993年估计，2／3以上的海洋鱼类被最大限度或过度捕捞，特别是有数据资料的25％的鱼类，由于过度捕捞，已经灭绝或濒临灭绝，另有44％的鱼类的捕捞已达到生物极限。从世界各主要捕捞区的情况看，大西洋和太平洋11个重要捕捞区中的6个捕捞区（占所有商业渔业资源的60％强），不是已经枯竭，就是捕捞超过了极限。
海洋鱼类过度捕捞不仅使海洋捕捞量陷于停滞，也使捕捞结构发生变化，高价值鱼类减少，处于食物链低层的低价值鱼类增多。20世纪7。年代以来，正是这些低价值鱼类维持着渔业生产的增长。
海洋污染 人类活动产生的大部分废弃物和污染物最终都进入了海洋，海洋污染越来越严重。目前，每年都有数十亿吨的淤泥、污水、工业垃圾和化工废物等直接流人海洋；河流每年有将近百亿吨的淤泥和废物带人沿海水域。海洋污染的主要来源有：城市污水和农业径流、空气污染、船舶、倾倒垃圾等。从总体上看，海洋污染主要表现在以下几个方面：
·世界沿海水域大部分已遭受污染，公海则相对清洁。
·分布最广、影响最大的污染源是排放的污水和土地开垦及侵蚀的沉积物。
·污染和沿海开发对湿地、红树林、珊瑚礁和沙丘的破坏，危及沿海生态系统，使许多动物的栖息和繁殖地遭到毁坏，威胁到鱼类和其他野生生物的生存。
·船舶、钻井平台原油泄漏和农药等有机合成物的注入，造成海洋区域性污染。
·海洋垃圾中的塑料、废弃渔网和石油泄漏形成的焦油团等对海鸟和海洋哺乳动物造成很大危害。
世界各国，主要是一些发达国家处理了部分排人海洋的污水。但从全球看，大量的污水经河流、港口直接排人了海洋，造成世界许多沿海水域、特别是一些封闭和半封闭的海湾和港湾出现富营养化，过量的氮、磷等营养物造成藻类和其他水生植物的迅速生长，极易发生由有毒藻类构成的赤潮。赤潮往往急剧蔓延，造成鱼类死亡、贝类中毒，给沿海养殖业带来毁灭性灾害。
二、重度环境污染事件频频发生
西方国家首先步人工业化进程，最早享受到工业化带来的繁荣，也最早品尝到工业化带来的苦果。在工业发达国家，从20世纪50一60年代开始，“公害事件”层出不穷，导致成千上万人患公害病，不少的人在“公害事件”中丧生。其中，有八起事件引人注目，被称为“世界八大公害事件”，从中可以看到伴随工业革命而来的环境污染的严重性。
马斯河谷事件 1930年12月1—5日，比利时马斯河谷的气温发生逆转，工厂排出的有害气体和煤烟粉尘，在近地大气层中积聚。3天后，开始有人发病，一周内，6O多人死亡，还有许多家畜死亡。造成这次事件的原因是几种有害气体和煤烟粉尘综合作用导致的严重大气污染。当时，大气中二氧化硫浓度高达25～100毫克／米3。
多诺拉事件 1948年10月26—31日，美国宾夕法尼亚州的多诺拉小镇，弥漫的大雾致使全镇5 911人相继发病，发病率占全镇人口的43％，其中17人死亡。大雾的成分主要由二氧化硫气体组成，二氧化硫又与金属元素、金属化合物相互作用，导致这次事故的发生。当时大气中二氧化硫浓度高达O.5～2.O毫克／米3，并发现有尘粒。
伦敦烟雾事件 1952年12月5—8日，素有“雾都”之称的英国伦敦，突然有许多人患起呼吸系统病，并有4 000多人相继死亡。此后2个月内，又有8 000多人死亡。导致这次大气严重污染事故的直接原因是：大气中尘粒浓度高达4.46毫克／米3，是平时的1O倍；二氧化硫浓度高达1.34毫克／米3，是平时的6倍。
洛杉矶光化学烟雾事件 1936年在洛杉矶开采出石油后，刺激了当地汽车业的发展。至40年代初期，洛杉矶市已有250万辆汽车，每天消耗约1600万升汽油，由于汽车气化率低，每天有大量含有碳氢化合物的尾气排人大气中。在阳光的照射下，这些汽车尾气转化为浅蓝色的光化学烟雾，使这座本来风景优美、气候温和的滨海城市，成为“美国的雾城”。在光化学烟雾刺激下，当地居民的眼、喉、鼻患病率和死亡率增高。同时，又使远在百里之外的柑橘减产、松树枯萎。
水俣事件 从1908年起，日本一家生产氮肥的工厂，在水俣市建厂。该厂生产流程中产生的甲基汞化合物直接排入水俣湾。从1950年开始，先是发现“自杀猫”，后又发现有人生怪病，此病无法医治，直至死亡。医生无法确诊病因，故称之为“水俣病”。经多年调查发现，水俣湾被大量甲基汞化合物污染，并在鱼的体内形成高浓度的富集，人食用了这种被污染的鱼，中毒生病。其富集链为：甲基汞化合物一海水微生物一鱼一猫，或鱼一人，最终导致“水俣病”的发生。
富山事件 20世纪50年代日本三井金属矿业公司在富山平原的神通川上游开设炼锌厂，该厂排入神通川的废水中含有金属镉，这种含镉的水又被用来灌溉农田，使稻米含镉。人们因食用含镉的大米和饮用含镉的水而中毒，全身疼痛，故称“骨痛症”。据统计，1963—1968年5月，共确诊患者258人，死亡128人。
四日事件 20世纪50～60年代，日本东部沿海的四日市设立了多家石油化工厂，这些工厂排出的含二氧化硫、金属粉尘的废气，使许多居民患上哮喘等呼吸系统疾病而死亡。工967年，有些患者不堪忍受痛苦而自杀，到1970年，患者达500多人。
米糠油事件 工968年，日本九州爱知县一带在生产米糠油过程中，由于生产失误，米糠油中混入了多氯酸苯，致使1400多人食用后中毒，4个月后，中毒者猛增到5 000余人，并有16人死亡。与此同时，用生产米糠油的副产品——黑油作为家禽饲料，又使数十万只鸡死亡。
近些年来，在不少发展中国家，也出现了与发达国家类似的污染病的情况，使发展中国家面临着发展与环境的双重压力。
造成重度环境污染的主要原因，首先是工业社会燃烧大量化石能源，成为大气、水等环境污染与土地生态破坏的源头。在工业革命初期，能源主要是煤，直到19世纪70年代以后，石油作为能源才开始进入工业生产体系中，使工业能源结构发生了变化。最近几十年，尽管水能等新的能源得到开发利用，但工业社会的能源依然以不可再生的煤和石油等能源为主，且其消耗量急剧增加。这种趋势带来了一系列始料不及的问题。例如，英国在19世纪30年代完成了产业革命，建立了包括钢铁、化工、冶金、纺织等在内的工业体系，促使煤的生产量、消耗量猛增，由此带来的污染问题也随之突出。早在19世纪末，英国伦敦就曾发生过多次以煤作燃料造成的毒雾事件。
其次是工业制成品原料、主要是矿产资源，伴随着采矿量的直线上升，造成环境严重污染。例如，日本足尾铜矿采掘量在1877年只有不足39吨，10年后猛增到2 515吨，翻了60多倍。19世纪末，将欧美的冶炼法引入日本足尾铜矿场，以黄铜矿为原料提取“纯铜”。由于黄铜矿含硫、剧毒的砷化物和有色金属粉尘，致使矿区附近的整片山林和庄稼被毁坏，矿山周围24千米2的地区成为不毛之地，受害中心的一个村庄被迫全部转移。同时，由于冶炼铜矿的有毒废水、废屑被排人了渡良濑川的河系，1890年洪水泛滥，污染的河水漫溢，使附近4县数万公顷土地受害，造成田园荒芜，鱼虾死亡，沿岸数10万人流离失所。
三是环境污染的加剧还与人类对自然的认识水平和技术能力直接相关。在工业化初期，人们对环境问题缺乏知识，往往严重忽视环境问题，造成意想不到的不良后果。当环境污染发展到相当严重并引起人们重视时，又常常由于技术能力不足和资金短缺而难以治理。
三、工业化初期的全球生态演变
在过去几十年的时间内，传统的工业化经济模式带来的环境变化，从地区性问题发展成为波及世界各国的全球性问题。如全球气候变暖、臭氧层破坏、生物多样性减少、酸雨污染以及核污染、沙尘暴等。围绕这些问题，国际社会在经济、政治、技术、贸易等方面形成了复杂的抗御或合作关系，并建立了一个庞大的国际环境条约体系，正在越来越影响着全球经济、政治和技术的未来走向。
1.全球气候变化
（1）气候变化是一个最典型的全球尺度的环境问题。2O世纪70年代，科学家把气候变暖作为一个全球环境问题提了出来。80年代，随着对人类活动和全球气候关系认识的深化，随着近百年来“最热”天气的出现，这一问题开始成为国际政治和外交议题。1992年联合国里约环发大会上，通过并签署《气候变化框架公约》。气候变化问题直接涉及经济发展方式及能源利用的结构与数量，正在成为深刻影响21世纪全球发展的一个重大国际性问题。
近50多年来，大气中产生温室效应的气体已经发现近30种，其中二氧化碳起重要的作用，甲烷、氟利昂和氧化亚氮也起相当重要的作用（表2-6）。
从长期气候数据比较来看，在气温和二氧化碳之间存在显著的相关关系（图2-2）。
目前国际社会所讨论的气候变化问题，主要是指温室气体增加产生的气候变暖问题。20世纪以来所进行的科学观测表明，大气中各种温室气体的浓度都在增加。1750年之前，大气中二氧化碳含量基本维持在280毫升／升。工业革命后，随着人类活动，特别是消耗的化石燃料不断增长和森林植被的大量破坏，人为排放的二氧化碳等温室气体不断增加，大气中二氧化碳含量逐渐上升，每年大约上升工.8毫升／升（约O.4％），到目前已上升到近360毫升／升。从测量的结果看，大气中二氧化碳的增加部分约等于人为排放量的一半。政府间气候变化小组1996年发表了新的评估报告，再次肯定了温室气体增加将导致全球气候的变化。根据各种计算机模型的预狈0，如果二氧化碳浓度从工业革命前的280毫升／升增加到560毫升／升，全球平均温度可能上升1.5—4°C。
（2）影响气候变化的因素。自然界本身排放着各种温室气体，同时在吸收或分解它们。在地球的长期演化过程中，大气中温室气体的变化是十分缓慢的，处于一种循环过程。迄今为止，发达国家消耗了全世界所生产的大部分化石燃料，其二氧化碳累积排放量达到了很高的水平。截至1992年，15个国家的二氧化碳排放量，列在表2—7中。从表中可以看出，发达国家仍然是二氧化碳等温室气体的主要排放国，美国是世界上头号排放大国，包括中国在内的一些发展中国家的排放总量也在迅速增长。前苏联解体后，中国的排放量位居世界第二，受到国际社会的关
注：但以人均排放量和累积排放量而言，发展中国家还远远低于发达国家（表2-7）。
人为的温室气体排放趋势，主要取决于人口增长、经济增长、技术进步、能效提高、各种能源相对价格等诸多因素的变化。国际著名能源机构——国际能源局、美国能源部和世界能源理事会，根据经济增长和能源需求的不同景况，预测、提出了人为二氧化碳排放的各种可能趋势。认为在经济增长平缓，对化石燃料使用没有采取强有力的限制措施的情况下，到2O10年化石燃料仍将占世界商品能源的3／4左右，其消费量可能超过目前水平的35％，同能源使用相关的二氧化碳排放量可能增长30％～40％。到21世纪中叶，发达国家仍将是大气中累积排放的二氧化碳的主要责任者。当然，如果世界各国采取适合环境要求的经济和能源发展战略，二氧化碳排放可能出现不同的前景（表2-8）。
（3）气候变化的影响和危害。按照目前的发展趋势，科学家预测有可能出现的影响和危害有：
海平面上升 全世界大约有1／3的人口生活在沿海岸线60千米的范围内，经济发达，城市密集。全球气候变暖导致的海洋水体膨胀和两极冰雪融化，可能在21OO年使海平面上升50厘米，危及全球沿海地区，特别是那些人口稠密、经济发达的河口和沿海低地。这些地区可能会遭受淹没或海水入侵，海滩和海岸遭受侵蚀，土地退化，海水倒灌和洪水加剧，港口受损，并影响沿海养殖业和供水排水系统。
影响农业和自然生态系统 随着二氧化碳浓度增加和气候变暖，可能会增加植物的光合作用，延长生长季节，使世界一些温度较低的地区更加适合农业耕作。但全球气温和降雨形态的迅速变化，也可能使一些地区的农业和自然生态系统难以很快适应这种变化，从而遭受灾害性影响，造成较大范围的森林植被破坏和农业灾害。
加剧洪涝、干旱及其他气象灾害 全球平均气温略有上升，就可能带来频繁的气候灾害。过多的降雨、大范围的干旱和持续的高温，造成大范围的灾害损失。有的科学家根据气候变化的历史数据，推测气候变暖可能破坏海洋环流，引发新的冰河期，给高纬度地区造成可怕的气候灾难。
影响人类健康 气候变暖有可能增加疾病危险，特别是传染病的流行。高温会给人类的循环系统增加负担，热浪会引起死亡率的上升。随着温度升高，可能使许多国家疟疾、淋巴腺丝虫病、血吸虫病、黑热病、登革热、传染性脑炎增加或再次发生。
（4）气候变化对中国的影响。从中外专家的研究结果看，总体上我国的变暖趋势冬季将强于夏季；在北方和西部的温暖地区以及沿海地区降雨量将会增加，长江、黄河等流域的洪水暴发频率会提高；东南沿海地区台风和暴雨也将更为频繁；春季和初夏许多地区干旱加剧，干热风频繁，土壤蒸发量上升。农业是受影响最大的部门。温度升高将延长作物生长期，减少霜冻，二氧化碳的“肥料效应”会增强光合作用，对农业产生有利的影响；但土壤蒸发量上升，洪涝灾害增多和海水侵蚀等也将对农业带来不利的影响。海平面上升最严重的影响是增加风暴潮和台风发生的频率和强度，海水入侵和沿海侵蚀也将造成经济和社会的重大损失。
2.臭氧层破坏和损耗
（1）臭氧层破坏及其成因。大气中的臭氧含量仅一亿分之一，但在离地面2O～30千米的平流层中，存在着一个臭氧层，其中臭氧的含量占这一高度空气总量的十万分之一。臭氧层的臭氧含量虽然极其微少，却具有很强的吸收紫外线的功能，可以吸收太阳光紫外线中对生物有害的部分（UV—B）。由于臭氧层有效地阻挡了来自太阳紫外线的侵袭，才使得人类和地球上各种生命能够存在、繁衍和发展。
1985年，英国科学家观测到南极上空出现臭氧层空洞，并证实其同氟利昂（CFCs）分解产生的氯原子有直接关系。到工994年，南极上空的臭氧层破坏面积已达2 400万千米2；北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄，欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了10％～15％，西伯利亚上空甚至减少了35％。
20世纪80年代后期，氟利昂的产量达到了144万吨。在对氟利昂实行控制之前，全世界向大气中排放的氟利昂已达到了2 000万吨。由于它们在大气中的平均寿命达数百年，所以排放的大部分氟利昂仍留在大气层中，其中大部分停留在对流层，当其上升进入平流层后，在一定的气象条件下，受到强烈紫外线的作用而被分解，分解释放出的氯原子同臭氧发生连锁反应，不断破坏臭氧分子。科学家估计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。
（2）臭氧层破坏的危害。臭氧层破坏的后果是严重的。如果平流层的臭氧总量减少1％，预计到达地面的有害紫外线将增加2％。有害紫外线的增加，会产生以下一些危害：
使皮肤癌和白内障患者增加 损坏人的免疫力，使传染病的发病率上升。据估计，臭氧减少1％，皮肤癌的发病率将提高2％一4％，白内障的患者将增加0.3％一O.6％。一些初步的证据表明，人体暴露于紫外线辐射强度增加的环境中，会使各种肤色的人的免疫系统受到抑制。
破坏水体生态系统 对农作物的研究表明，过量的紫外线辐射会使植物的生长和光合作用受到抑制，导致农作物减产。紫外线辐射也使处于食物链底层的浮游生物的生产力下降，从而损害整个水体生态系统。有报告指出，由于臭氧层空洞的出现，南极海域的藻类生长已受到很大影响。紫外线辐射还可能导致某些生物物种的突变。
引起新的环境问题 过量的紫外线照射能使塑料等高分子材料更加容易老化和分解，带来光化学大气污染。
3.生物多样性减少
生物多样性及其价值。生物多样性是一个地区内生物个体、种群和生态系统多样性的总和。基因或遗传多样性是指种内基因的变化，包括同种的显著不同的种群（如水稻的不同品种）和同一种群内的个体遗传变异。物种多样性是指一个地区内物种的变化。生态系统多样性是指群落和生态系统的变化。目前，国际上讨论最多的是物种的多样性。科学家估计地球上约有l 400万种物种，其中已有170万种经过科学描述。对研究较多的生物类群来说，从极地到赤道，物种的丰富程度呈增加趋势。其中热带雨林几乎包含了世界一半以上的物种。
表2-9列出了生物多样性的多种多样的价值，其潜在的价值更是难以估量。从长远看，它对人类的最大价值在于它为人类提供适应区域和全球环境变化的各种机会。
从当前来看，人类从野生的和驯化的生物物种中，得到了几乎全部食物、许多药物和工业原料与产品。就食物而言，据统计，地球上有7万～8万种植物可以食用，其中可供大规模栽培的约有150多种，迄今被人类广泛利用的只有20多种，占世界粮食总产量的9O％。已驯化的动植物物种基本上构成了世界农业生产的基础。主要以野生物种为基础的渔业，1989年向全世界提供了1亿吨食物。实际上，野生物种在全世界大部分地区仍是人们食物来源的重要组成部分。
就药物而言，近代化学制药业产生前，差不多所有的药品都来自动、植物，至今直接以生物为原料的药物仍保持着极其重要的地位。在发展中国家，以动、植物为主的传统医药仍然是80％的人口维持基本健康的基础。至于现代药品，在美国，所有处方中工／4的药品含有取自植物的有效成分，超过3 000种抗生素都源于微生物。美国2。种最畅销的药品中，都含有从植物、微生物和动物中提取的化合物。
就工业生产而言，纤维、木材、橡胶、造纸原料、天然淀粉、油脂等来自生物的产品仍然是极其重要的工业原料。生物资源同样构成娱乐和旅游业的重要支柱。
在单个作物和牲畜种内发现的遗传多样性，同样具有重要价值。在作物、牲畜与其害虫和疾病之间持续进行的斗争中，遗传多样性提供了维持物种活力的基础。目前，生物育种学家已经培育出许多优良的品种，但还需要不断在野生物种中寻找基因，用于改良和培育新的品种，提高和恢复其活力。杂交育种者和农场主都在依靠作物和牲畜的多样性，增加产量和适应不断变化的环境。从1930年到1980年，美国近1／2的农业收入应归功于植物杂交育种。遗传工程学将进一步增加遗传多样性，创造提高农业生产力的机会。
生物多样性减少有多种原因。据专家们检测，从恐龙灭绝以来，当前地球上生物多样性损失的速度比历史上任何时候都快。在1600—1950年，已知的鸟类和哺乳动物的灭绝速度增加了4倍，约有113种鸟类和83种哺乳动物已经消失。在1850—1950年，鸟类和哺乳动物平均每年灭绝工种。20世纪9O年代初，联合国环境规划署首次评估生物多样性的结论是：在可以预见的未来，5％～2O％的动、植物种群可能受到灭绝的威胁（表2-10）。
从生态系统类型看，最大规模的物种灭绝发生在热带雨林，其中包括许多人们尚未调查和命名的物种。热带雨林占地球物种的5O％以上。据科学家预测，按照每年砍伐森林1700万公顷的速度，在今后3O年内，物种极其丰富的热带雨林可能要毁在当代人手里，5％—10％的热带雨林物种可能面临灭绝。
物种灭绝或濒临灭绝、生物多样性不断减少的主要原因，是人类各种活动造成的：
·大面积森林被采伐、火烧和开垦，草地过度放牧和垦殖，导致生态环境的大量丧失，保留下来的也是支离破碎，对野生物种造成毁灭性影响；
·大面积的湿地消失，使许多种类的生物失去栖息地；
·对动物捕猎和植物的采集等过度活动，使野生物种难以正常繁衍；
·工业化和城市化的发展，占用了大面积的土地，破坏了大量天然植被，并造成环境污染；
· 外来物种的大量引入或侵入，影响、改变了原有的生态系统，使原生物种受到严重威胁；
·无节制的旅游，使一些尚未受到人类影响的自然生态系统遭到破坏；
·土壤、水和空气污染，既危害了森林，又对相对封闭的水生生态系统带来毁灭性影响；
·全球变暖，导致气候形态在比较短的时间内发生较大变化，使自然生态系统难以适应，可能会改变生物群落的边界。
尤其严重的是，各种破坏和干扰累积起来，会对生物物种造成更为严重的影响（表2一11）。
4.酸雨问题凸显.
酸雨问题首先出现在欧洲和北美洲，近期又出现在亚太和拉丁美洲的部分地区。欧洲和北美开始采取防止酸雨跨界污染的国际行动。在东亚地区，酸雨的跨界污染已成为一个敏感的外交问题。
（1）酸雨及其分布。酸雨通常指pH低于5.6的降水，但现在泛指酸性物质以湿沉降或干沉降的形式从大气转移到地面上.湿沉降是指酸性物质以雨、雪形式降落地面，干沉降是指酸性颗粒物以重力沉降、微粒碰撞和气体吸附等形式由大气转移到地面。
欧洲是世界上一大酸雨区。主要排放源来自西北欧和中欧的一些国家。这些国家排出的二氧化硫，相当一部分传输到了其他国家。受影响最重的是工业化和人口密集的地区，即从波兰、捷克经比利时、荷兰、卢森堡三国到英国和北欧，其酸性沉降负荷高于欧洲极限负荷值的6O％，其中中欧部分地区超过生态系统的极限承载水平。
美国和加拿大东部也是一大酸雨区。美国是世界上能源消费量最多的国家，消费了全世界近1／4的能源，每年燃烧矿物燃料排出的二氧化硫和氮氧化物也占世界各国首位。从美国中西部和加拿大中部工业心脏地带污染源排放的污染物，定期落在美国东北部和加拿大东南部的农村及开发相对较少或较为原始的地区，其中加拿大1／2的酸雨来自美国。
亚洲是二氧化硫排放量增长较快的地区，主要集中在东亚，其中中国南方是酸雨最严重的地区，成为世界上又一大酸雨区。
（2）酸雨的成因——二氧化硫和氮氧化物排放。大气中的硫和氮的氧化物有自然和人为两个来源。二氧化硫的自然来源包括微生物活动和火山活动，含盐的海水飞沫也增加大气中的硫。自然排放大约占大气中全部二氧化硫的1／2，但是按照自然循环过程，自然排放的硫基本上是平衡的。人为排放的硫大部分来自贮存在煤炭、石油、天然气等化石燃料中的硫，在燃烧时以二氧化硫形态释放出来，其他一部分来自金属冶炼和硫酸生产过程。随着化石燃料消费量的增长，人为排放的二氧化硫在不断增加，其排放源主要分布在北半球，产生了全部人为排放的二氧化硫的90％。天然和人为来源排放了几乎同样多的氮氧化物。天然来源主要包括闪电、林火、火山活动和土壤中的微生物，广泛分布在全球，对某一地区的浓度不发生什么影响。人为排放的氮氧化物主要集中在北半球人口密集的地区，而机动车排放和电站燃烧化石燃料约占氮氧化物人为排放量的75％。
欧美一些国家是世界上排放二氧化硫和氮氧化物最多的国家（表2一12）。但近些年来亚太地区经济的快速增长和能源消费量的迅速增加，使这一地区的国家、特别是中国成为排放大国之一。
（3）酸雨的危害，主要表现在：
损害生物和自然生态系统 酸雨降落到地面后得不到中和，可使土壤、湖泊、河流酸化。湖水或河水的pH降到5以下时，鱼的繁殖和发育会受到严重影响。土壤和底泥中的金属可被溶解到水中，毒害鱼类。水体酸化还可能改变水生生态系统。
导致土壤贫瘠化 酸雨抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗土壤中钙、镁、钾等营养因素，使土壤贫瘠化。酸雨损害植物的新生叶芽，影响其生长发育，并造成森林生态系统退化。
腐蚀建筑材料及金属结构 酸雨腐蚀建筑材料、金属结构、油漆等。一些以大理石和石灰石为材料的历史建筑物和艺术品，耐酸性差，容易受酸雨腐蚀、引起变色。
欧洲地区土壤缓冲酸性物质的能力弱，酸雨危害的范围比较大。全欧洲30％的林区因酸雨影响而退化。在北欧，由于土壤自然酸度高，水体和土壤酸化都特别严重。据报道，1980年前后，欧洲以德国为中心，森林受害面积迅速扩大，树木出现早枯和生长衰退现象。加拿大和美国的许多湖泊和河流也遭受着酸化危害。美国国家地表水调查数据显示，酸雨造成75％的湖泊和大约一半的河流酸化。加拿大政府估计，加拿大43％的土地（主要在东部）对酸雨高度敏感，有工4 000个湖泊是酸性的。湖泊酸化会导致鱼：类灭绝。
