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水与人类的生态系统

来源: http://www.huiguo.net.cn/    发表日期:2014-08-27    浏览:2790

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  在地球上,人类的进化速度远远快于自然生态系统的进化,已经从原始社会进化到信息社会。人类的进化速度之所以比一般动物快,是由于人类在生存活动中善于学习和创造,能够使用工具。在原始社会中,或者说在以体力劳动为主的社会中,人的体力还是来自食物消化产生的能童或者借助被驯化的动物的体力,其对自然生态系统所产生的影响还是有限的。
  但是,在发现了化石能世和发明了工业机器,即进入工业化社会后,人类开始对地球自然生态产生根本性的影响。在工业化社会中,人类发展了现代化的工业,制造了各种机器,大合成了自然界原本没有的各种有机物质和材料;利用现代工业技术,人类对传统的农业和牧业进行了彻底的改造,发展了独立于自然生态的现代农业和牧业。
  反过来,被改造了的地球自然生态系统又意想不到地开始影响人类社会的发展和生存。主要原因是,人类的大规模开发活动正在不可逆地破坏地球环境和自然生态内在运转规律,进而影响人类自身的生存条件。现代社会作用下的自然生态系统如图1-3所示。


  在现代社会,人类的工业生产是以化石能为主要动力的。化石能燃烧产生高等级的热量。这些热以一定的效率用于烹调、加热、锻造、净化和发电等。由于化石能,人类的活动已不再取决于人类捕捉和转化太阳能的能力。当然,作为异养生物,人类仍然依赖初级光合生产,提供代谢、生长和繁殖所需的基本生物能。但是,人类能够将活动延伸至生物功能限制之外,人类可以改善或控制自身生活的条件。这一切使得人类感觉自己像是世界的主宰者。
  但是,人类的一切活动遵循物质与能景转化的第一定律和第二定律。根据第一定律,物质和能量的转化是守恒的。第一定律意味着,人类对自然界任何物质和能设的利用和转化都是守恒。物质和能量不会增多也不会减少,只是从一种状态转化为另一种状态。因此,人类对化石能量的利用和对新兴物质的合成在满足了人类的某种需要后,并不会从自然界消失,会以各种方式影响环境和生态。
  第二定律揭示了物质和能量转化的规律,即物质和能源能够自动地由髙能级向低能级的方向转化,而不可能自动地发生相反方向的转化。相反方向的转化必须消耗髙能级的物质和/或能童,或者说,任何转化过程的效率都不可能是100%。根据第二定律,工业化社会中物质和能量流生产和消费的各个环节,包括原材料的生产、产品制造和服务、产品的使用和消费以及产品的最终处置等,都肯定产生污染物质或者耗散的能量。例如,各种中间产物在物质合成和材料制造过程泄露到环境中,各种产品在运输和储存过程因发生泄露现象而污染沿途环境,各种产品不可能被100%地有效应用(例如,农药和化肥不能被100%地吸收,石油燃料不可能被10096地燃烧)。为了控制污染而采用的各种“末端处理”技术的效率也不可能达到100%。被填埋的固体垃圾,将来仍然可能通过渗透扩散而污染周遭环境。即使被焚烧的物质,其释放的二氧化碳也正在引起全球气候变化。
  为了减少污染,现代社会提倡清洁生产和绿色消费,尽力减少污染的产生。清洁生产和绿色消费都是以产品生命周期分析为工具,从宏观途径预防环境污染。生命周期分析是分析产品生产、使用和最后处g中物质、能量和废物流动,评价过程,产品对环境的影响,分析确定减少污染的途径。例如,欧盟提出了“奔向可持续发展”。这一计划的中心是以工业和商业协会及私营企业已发展了内部环境稽查系统为管理工具。通过制定计划,帮助采用内部化的方式降低外部的环境成本,例如改变生产者和消费者的需要,使用相应的自然资源,最小化和避免污染及废物,提高各种物品的循环利用率。目前,具体的项目有产品生态标记和工艺生态管理在欧盟国家施行。经过努力,欧洲某些国家例如荷兰的玻璃循环率达57%而比利时的达到60%。日本也进行了长期不断的努力,市政废物的循环率达50%。在某些发展中国家,由于这些资源的价值和劳动力相对廉价,其循环利用率可能相当高,例如南朝鲜某些工业废物的循环率达54%。有些化学产品,例如化肥、农药、油漆、染料、洗涤剂、消毒剂等,耗散得太广泛,无法或不值得固收。无论如何,任何循环利用都需要高质景能1的投人。
  尽管发达国家比较广泛地开展了淸洁生产和绿色消费活动,并且不断提高物质的循环使用比例,其生产和消费的规模仍在不断地扩大,生产和消费的范围也从本国扩展至区域国家之间的市场,扩展至全球范围。有关统计表明,西方国家单位产值的能量消耗在减少,但是其能量利用的规模从1972?1993年却增长了U%,物质的消耗也在增加。没有证据表明发达国家正在减少对物质的消耗。因为,人总是倾向于生活得舒服一些、休闲一些,这就意味着人类想支配更多的物质和能景,为自己的生活服务。总之,污染现象在现代工业化社会中是不可避免的,污染物质可以被认为是耗散出来的物质流。而发展中国家,由于发展过程的不成熟性,对于各种物质和能贵的利用率比发达国家低,因此往往产生更严重的污染。
  现代工业化社会对水环境的影响分为三个途径:“点源”、“城市面源”和“大气沉降”。“点源”主要是污染物在固定地点连续排放,例如,烟囱排放,工业废水和城市污水排放。根据国家环保局环境状况公报,我国在2000年工业废水排放景达到194亿t,城市污水排放1达到221亿t,工业废水含有的COD总最约为705万t,而城市污水中的COD总景达到740万t。可见,城市污水的污染已经超过了工业废水,而且随着我国城市化程度不断提高,城市污水排放量将会继续增大,成为主要污水来源。
  “城市面源”指分散的非定点连续排放的污染源,主要是自然降雨冲刷城市地表形成的市政排水。随着城市污水处理率不断提高,城市面源污染显得日益严重。一般,在一个10万人口以上的城市,其住房、工商业、行政、文化娱乐等建筑物所占的面积达到50%以上。在比较发达的城市里,各种建筑物和道路密集,不透水面积的比例更髙达80%以上。城市的混凝土地面,使得降水无法人渗,且汇流速度快,形成径流后,流速快,冲刷力大,城市地表和建筑物上的各种物质都可能进入水流成为污染物质。在降雨后,除少敏的截流和蒸发之外,大部分通过地下水管道系统排出,进人自然水环境,加重水体污染。
  “大气沉降”也已经成为一个污染水环境的不可忽视的污染源。在工业区和城市里,各种活动比较密集地进行,消耗大敏化石能童,改变了局部小气候,形成“热岛效应”,容易产生大最的大气污染物,包括溶解性的和颗粒性的。在降雨季节,大气中污染物随着雨水进人陆地水体,主要危害是酸雨和颗粒物质。在2000年,我国向大气排放的二氧化硫总墩达到1995万t,酸雨区面积已经占国土面积的30%;烟尘排放总量达到1165万t。对于水体来说,降尘可能是富营养元素磷的一个重要来源。例如,在严重富营养化的云南滇池,水体生物包括藻类本身所含有的磷的总量约为2t,而每年通过大气沉降直接进人滇池水体的磷达到12t,远远超过生物本身的需要。

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