1、第四章第四章 全球环境问题全球环境问题真空30万Km/s大气层100km N2、O2、N和O吸收 波长小于100nm50-100km O2 吸收 波长小于200nm20-50km O3 吸收吸收 波长小于波长小于310nm当阳光进入地球大气层时，大气中的化学物质对于太阳的短波辐射产生光吸收。当阳光进入地球大气层时，大气中的化学物质对于太阳的短波辐射产生光吸收。其中，最主要的光吸收物质是氧气分子，吸收其中，最主要的光吸收物质是氧气分子，吸收240nm的短波紫外线。的短波紫外线。氧分子的同素异形体臭氧分子也是太氧分子的同素异形体臭氧分子也是太阳辐射的重要光吸收物质。阳辐射的重要光吸收物质。O3+h
2、(320nm)O2+Ol 温室效应温室效应：大气中CO2和H2O等微量组分对地球长波辐射吸收作用使近地面热量得以保持，从而导致全球气温升高的现象称为温室效应。这些微量组分就称为温室气体。其他重要的温室气体还包括甲烷、臭氧、氧化亚氮、氟氯烃类。应该指出，上图显示的是全球的年均的能量平衡。如果是短时或者区域甚至局地的情况，这种辐射平衡就可能不存在。地球上纬度自-30到30的区域占地球表面积的50，但却接受太阳辐射的绝大部分，高纬度地区的太阳辐射相对就少得多，而两极由于冰雪覆盖更加剧了这种温度的梯度。海洋在全球温度分布中也起着一定的作用。因此，一般说来低纬度地区存在辐射增温过程，而高纬度地区则相反，
3、存在辐射降温过程。l 全球气候变化成为一个受到普遍关注的全球环境问题，主要全球气候变化成为一个受到普遍关注的全球环境问题，主要原因是由于人类在自身发展过程中对能源的过度使用和自然原因是由于人类在自身发展过程中对能源的过度使用和自然资源的过度开发，造成大气中温室气体的浓度以极快的速度资源的过度开发，造成大气中温室气体的浓度以极快的速度增长，使得温室效应不断强化，从而引起全球气候的改变。增长，使得温室效应不断强化，从而引起全球气候的改变。l 全球气候变化全球气候变化(Climate change)是指在全球范围内，气候平是指在全球范围内，气候平均状态均状态(温度、降水量、风等温度、降水量、风等)统
4、计学意义上的巨大改变或者统计学意义上的巨大改变或者持续较长一段时间持续较长一段时间(10年或更长）的气候变动。年或更长）的气候变动。政府间气候变化专门委员会（政府间气候变化专门委员会（IPCC）:由WMO（世界气象组织）和UNEP（联合国环境规划署）于1988年建立。IPCC是一个政府间机构，它向UNEP和WMO所有成员国开放，它的作用是在全面、客观、公开和透明的基础上，对世界上有关全球气候变化的最好的现有科学、技术和社会经济信息进行评估。l自自1861年年以来，全球以来，全球平均地表温平均地表温度呈波动上度呈波动上升的趋势。升的趋势。20世纪增幅世纪增幅最大的两个最大的两个时期为时期为191
5、0-1945年和年和1976-2000年，年，1998年则是年则是最暖的年份最暖的年份l CO2是大气中丰度仅次于氧、氮和惰性气体的物质，由于它是大气中丰度仅次于氧、氮和惰性气体的物质，由于它对地球红外辐射的吸收作用，对地球红外辐射的吸收作用，CO2一直是全球气候变化研究一直是全球气候变化研究的焦点的焦点CO2 CH4是大气中浓度最高的有机化合物，由于全球气候变化问题的日益突出，甲烷在大气中的浓度变化也受到越来越密切的关注。各项研究显示，甲烷对红外辐射的吸收带不在甲烷对红外辐射的吸收带不在COCO2 2和和H H2 2O O的吸收范围之内，而且的吸收范围之内，而且CHCH4 4在大气中浓度增长
6、的速度比在大气中浓度增长的速度比COCO2 2快，快，单个单个CHCH4 4分子的红外辐射吸收能力超过分子的红外辐射吸收能力超过COCO2 2。因此，CH4在温室效应的研究中具有十分重要的地位。大气中CH4的来源非常复杂。除了天然湿地等自然来源以外，超过2/3的大气CH4来自与人为活动有关的源，包括化石燃料化石燃料（天然气的主要成分为甲烷）燃烧、生物质燃烧、稻田、动物（天然气的主要成分为甲烷）燃烧、生物质燃烧、稻田、动物反刍和垃圾填埋反刍和垃圾填埋等。甲烷（甲烷（CH4)据估计，各类源每年向大气中排放N2O约（38）106t（以氮计）。N2O是低层大气含量最高的含氮化合物。N2O主要来自于天然
7、源，也就是土壤中的硝酸盐经细菌的脱氮作用而生成。N2O主要的人为来源是农业生产（如含氮化肥的使用）、工业过程（如已二酸和硝酸的生产），以及燃烧过程等。目前对N2O的天然源的研究还有很大的不确定性，但一般估计其大约为人为来源的2倍左右。但是，由于N2O在大气中具有很长的化学寿命（大约120年），因此，N2O在温室效应中的作用同样引起人们广泛的关注。氧化亚氮氧化亚氮N2O 氟里昂是一类含氟、氯烃化合物的总称。其中最重要的物质是CFC-11（CFCl3）、CFC-12（CF2Cl2）。一般认为这类化合物没有天然来源，大气中的氟里昂全部来自它们的生产过程。这些物质被广泛地用于致冷剂、喷雾剂、溶剂清洗剂
8、、起泡剂和烟丝膨胀剂等。氟里昂的大气寿命很长，而且对红外辐射有显著的吸收。因此，它们在温室效应中的作用不容忽视。另外，由于科学研究证实氟里昂是破坏臭氧层的主要因素氟里昂是破坏臭氧层的主要因素，目前全球正采取行动停止氟里昂的生产和使用，并逐步使用其替代物如HCFC-22（CHCl2F）。大气监测表明，大气中氟里昂浓度的增长速度已经减缓，替代物的浓度正在不断上升。然而许多替代物破坏臭氧层的能力虽然明显减小，但却具有显著的全球增温能力。氟利昂及替代物氟利昂及替代物 全氟代甲烷（CF4和CF3CF3）是工业铝生产过程中的副产品，SF6是主要用于大型电器设备中的绝缘流体物质。这些物质没有天然的来源，全部
9、来源于人类的生产活动，而它们一旦进入大气就会在大气中积累起来，对地球的辐射平衡产生越来越严重的影响。下图显示的是在一个环境监测本底站（Cape Grim）测得的SF6大气浓度的变化。由图可见SF6的大气浓度水平是几乎直线上升的。六氟化硫六氟化硫(SF6)存在于对流层和平流层的臭氧都是重要的温室气体。臭氧浓度的变化对太阳辐射和地球辐射均有影响。一般认为，平流层平流层臭氧浓度如果上升，平流层会由于臭氧的吸热增加而升温；另臭氧浓度如果上升，平流层会由于臭氧的吸热增加而升温；另一方面，其主要的作用是阻挡更多的太阳辐射到达地表，对地一方面，其主要的作用是阻挡更多的太阳辐射到达地表，对地表又起降温作用表又
10、起降温作用；而如果对流层的臭氧浓度增加，结果将导致对流层的臭氧浓度增加，结果将导致温室效应的加强，是一个增温效果温室效应的加强，是一个增温效果。由于平流层和对流层的臭氧之间存在着相互影响，而且对流层臭氧浓度的变化与其前体物（如甲烷）也密切相关，造成间接的气候变化影响。因此，臭氧的气候效应还有待于进一步研究。臭氧臭氧(O3)气候变化一般包括气温、降水和海平面的变化。研究表明，截止1995年的过去100年里，全球平均气温上升了0.20.5；全球海平面上升了1025cm；全球陆地降雨量增加了1%。从1850年至2100年的时间范围内，IPCC设计了4种不同的方案，并模拟了该方案下全球温度的预期变化。
11、A方案是温室气体排放无控状态，即对目前的温室气体排放不加任何限制，所有的工业活动照常进行；B方案中，目前大范围的毁林将被禁止，天然气被广泛地用于取代煤炭，并采取必要的节能措施；C方案和D方案则分别设计了更为严格的控制措施，并不同程度地采用可再生能源（如太阳能、风能等）代替矿石燃料（煤、石油和天然气）。从图中可以看到，情景A中，全球的平均气温每10年将升高0.20.5，到2100年全球地面的平均气温上升35。对人体健康的影响对人体健康的影响l气候变化会导致极热天气频率的增加，使得由于心血管和呼吸气候变化会导致极热天气频率的增加，使得由于心血管和呼吸道疾病的死亡率增高，尤其是对老人和儿童；传染病（
12、疟疾，脑道疾病的死亡率增高，尤其是对老人和儿童；传染病（疟疾，脑膜炎等）的频率由于病原体（病菌、蚊子）的更广泛传播而增加。膜炎等）的频率由于病原体（病菌、蚊子）的更广泛传播而增加。白俄罗斯，白俄罗斯，8月月7日，日，38.9 戈梅利戈梅利乌克兰，乌克兰，8月月1日，日，41.3 沃兹涅先斯克沃兹涅先斯克塞浦路斯，塞浦路斯，8月月1日，日，46.6 Lefconica芬兰，芬兰，7月月29日，日，37.2 约恩苏约恩苏卡塔尔，卡塔尔，7月月14日，日，50.4 多哈机场多哈机场俄罗斯俄罗斯7月月11日，日，44.0 亚什库利亚什库利苏丹，苏丹，6月月25日，日，49.6 敦古拉敦古拉尼日尔，尼日
13、尔，6月月22日，日，47.1 比尔马比尔马沙特阿拉伯沙特阿拉伯6月月22日，日，52.0 吉达吉达2010年案例（部分国家）年案例（部分国家）乍得，乍得，6月月22日，日，47.6 法亚法亚科威特，科威特，6月月15日，日，52.6 阿卜代利阿卜代利伊拉克，伊拉克，6月月14日，日，52.0 巴士拉巴士拉巴基斯坦巴基斯坦5月月26日，日，53.5 摩亨佐摩亨佐-达罗达罗缅甸，缅甸，5月月12日，日，47 敏务敏务哥伦比亚，哥伦比亚，1月月24日，日，42.3，波多黎各，波多黎各萨尔加萨尔加阿森松岛，阿森松岛，3月月25日，日，34.9，乔治城，乔治城索罗门群岛，索罗门群岛，2月月1日，日，3
14、6.1，拉塔恩，拉塔恩德岛德岛 l1998年，年，2003年，年，2006年，年，2010年全球高温极值不断攀升，年全球高温极值不断攀升，全球大部分地球的高温极值都出现在近全球大部分地球的高温极值都出现在近15年里年里603003060全球陆地降水量发生显著变化全球陆地降水量发生显著变化中高纬度增加亚热带地区减少热带地区稍有增加1900-20001900-2000年全球降雨量变化趋势年全球降雨量变化趋势l温度的上升导致水体挥发和降雨量的增加，从而可能加剧温度的上升导致水体挥发和降雨量的增加，从而可能加剧全球旱涝灾害的频率和程度，并增加洪灾的机会。全球旱涝灾害的频率和程度，并增加洪灾的机会。l对
15、森林的影响对森林的影响l森林树种的变迁可能跟不上气候变化的速率；温度的上升还会增加森林病虫害和森林火灾的可能性。岛国消失岛国消失冰川消冰川消融融海平面的上升会对经济相对发达的沿海地区产生重大影响。海平面的上升会对经济相对发达的沿海地区产生重大影响。据估计，在美国海平面上升据估计，在美国海平面上升50cm50cm的经济损失为的经济损失为300300400400亿亿美元；同时，海平面的上升还会造成大片海滩的损失。美元；同时，海平面的上升还会造成大片海滩的损失。冈比亚首都班珠尔冈比亚首都班珠尔 因气候变暖可能被淹没的国家或地区因气候变暖可能被淹没的国家或地区海拔低，举国搬迁海拔低，举国搬迁 新西兰渔
16、业损失渔业损失 农业损失扩大、粮食产量下降农业损失扩大、粮食产量下降地下水位下降、地下水位下降、气温升高气温升高粮食产量下降粮食产量下降美研究人员警告：警告：全球气全球气候升温将致全球农业减产，候升温将致全球农业减产，或许在下个世纪出现食品或许在下个世纪出现食品匮乏的局面匮乏的局面 离地面约1015km至50km的高度之间的大气层称为平流层。平流层中最重要的化学组分就是臭氧，它保存了大气中90的臭氧，我们将这一层高浓度的臭氧称为“臭氧层”。Chapman认为，来自太阳的高能紫外辐射可使高空中的氧气分子分解为两个氧原子，其化学反应可以表示为：O2+h（240nm）O+OO2+OO32O3+h3O
17、2实际上，除了Chapman提出的臭氧去除反应外，平流层臭氧更重要的去除途径是催化反应机制：Y+O3YO+O2YO+OY+O2其净结果是：O3+O2O2 通过以上的臭氧生成及消耗反应过程，臭氧和氧气之间达到动态的化学平衡，大气中形成了一个较为稳定的臭氧层，这个臭氧层的高度大约在距离地球表面这个臭氧层的高度大约在距离地球表面1525km处处。生成的臭氧对太阳的紫外辐射有很强的吸收作用，有效地阻挡了对地表生物有伤害作用的短波紫外线。因此，实际上可以说，直到臭氧层形成之后，生命才有可能在地球上生存、延续和发展，臭氧层是地表生物的“保护伞”。如果在摄氏零度的温度下，沿着垂直于地表的方向将大气中的臭氧全
18、部压缩到一个标准大气压，那么臭氧层的总厚度只有3mm左右。这种用从地面到高空垂直柱中臭氧的总层厚来反映大气中臭氧含量的方法叫做柱浓度法，采用多布森单位（Dobson unit，简称DU）来表示，正常大气中臭氧的柱浓度约为300 DU.。许多科学家很早就开展了对平流层中臭氧的来源与去除过程的研究。1985年，英国科学家Farmen等人总结他们在南极哈雷湾观测站（Halley Bay）自1975年的观测结果，发现从1975年以来，那里每年早春（南极那里每年早春（南极10月份）月份）总臭氧浓度的减少超过总臭氧浓度的减少超过30，如此惊人的臭氧减弱引起了全世界极大的震动。进一步的测量表明，在过去101
19、5年间，每到春天南极上空的平流层臭氧都会发生急剧的大规模的耗损，极地上空臭氧层的中心地带，近95的臭氧被破坏。从地面向上观测，高空的臭氧层已极其稀薄，与周围相比象是形成了一个“洞”，直径上千公里，“臭氧洞”就是因此而得名的。人工合成的一些含氯和含溴的物质是造成南极臭人工合成的一些含氯和含溴的物质是造成南极臭氧洞的元凶，最典型的是氟氯碳化合物即氟里昂氧洞的元凶，最典型的是氟氯碳化合物即氟里昂（CFCs）和含溴化合物哈龙（）和含溴化合物哈龙（Halons）。）。在平流层内，强烈的紫外线照射使CFCs和Halons分子发生解离，释放出高活性原子态的氯和溴，氯和溴原子也是自由基。氯原子自由基和溴原子自
20、由基就是破坏臭氧层的主要物质，它们对臭氧的破坏是以催化的方式进行的：Cl+O3ClO+O2ClO+OCl+O2 当CFCs和Halons进入平流层后，通常是以化学惰性的形态（ClONO2和HCl）而存在，并无原子态的活性氯和溴的释放。但南极冬天的极低温度造成两种非常重要的过程，一是极地的空气受冷下沉，形成一个强烈的西向环流，称为“极地涡旋”（polar vortex）。该涡旋的重要作用是使南极空气与大气的其余部分隔离，从而使涡旋内部的大气成为一个巨大的反应器。另外，尽管南极空气十分干燥，极低的温度使该地区仍有成云过程，云滴的主要成分是三水合硝酸（HNO33H2O）和冰晶，称为极地平流层云（po
21、lar stratospheric clouds）。南极的科学考察和实验室研究都证明，ClONO2和HCl在平流层云表面会发生以下化学反应：ClONO2+HClCl2+HNO3ClON2+H2OHOCl+HNO3 生成的HNO3被保留在云滴中。当云滴成长到一定的程度后将会沉降到对流层，与此同时也使HNO3从平流层去除，其结果是Cl2和HOCl等组分的不断积累。Cl2和HOCl是在紫外线照射下极易光解的分子，但在冬天南极的紫外光极少，Cl2和HOCl的光解机会很小。当春天来临时，Cl2和HOCl开始发生大量的光解，产生前述的均相催化过程所需的大量原子氯，以致造成严重的臭氧损耗。氯原子的催化过程可
22、以解释所观测到的南极臭氧破坏的约70，氯原子和溴原子的协同机制可以解释大约20。当更多的太阳光到达南极后，南极地区的温度上升，气象条件发生变化，南极涡旋逐渐消失，南极地区臭氧浓度极低的空气传输到地球的其他高纬度和中纬度地区，造成全球范围的臭氧浓度下降。为了评估各种臭氧层损耗物质对全球臭氧破坏的相对能力，可以采用“臭氧损耗潜势”（ozone depletion potential，ODP）的参数。臭氧损耗潜势是指在某种物质的大气寿命期间内，该物质造成的全球臭氧损失相对于相同质量的CFC-11排放所造成的臭氧损失的比值。在大气化学模式计算中，某物质X的ODP值可以表示为：物种物种模式计算模式计算半
23、经验计算半经验计算CFC-11CFC-111.001.001.001.00CFC-12CFC-120.820.820.90.9CFC-113CFC-1130.900.900.90.9CHCH3 3CClCCl3 30.120.120.120.12HCFC-22HCFC-220.040.040.050.05HCFC-123HCFC-1230.0140.0140.020.02CHCH3 3BrBr0.640.640.570.57H-1301H-130112121313H-1211H-12115.15.15 5臭氧损耗物质的臭氧损耗物质的ODPODP值值（1）对人体健康的影响）对人体健康的影响（2）
24、对陆生植物的影响）对陆生植物的影响（3）对水生生态系统的影响）对水生生态系统的影响（4）对生物化学循环的影响）对生物化学循环的影响（5）对材料的影响）对材料的影响（6）对对流层大气组成及空气质量的影响）对对流层大气组成及空气质量的影响一、生物多样性和生物资源一、生物多样性和生物资源 生物多样性是指地球上所有生物动物、植物和微生物及其所构成的综合体。生物多样性通常包括3个层次：生态系生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性。统多样性、物种多样性和遗传多样性。生态系统多样性生态系统多样性是指生物群落和生境类型的多样性是指生物群落和生境类型的多样性。生态系统的主要功能是物质交换和能量流动，它是维持生态
25、系统的主要功能是物质交换和能量流动，它是维持系统内生物生存与演替的前提条件系统内生物生存与演替的前提条件。保护生态系统多样性就是维持了系统中能量和物质流动的合理过程，保证了物种的正常发育和生存，从而保持了物种在自然条件下的生存能力和种内的遗传变异度。因此，生态系统多样性是物种多样性和遗传多样性的前提和基础。物种多样性是指动物、植物、微生物物种的丰富性物种多样性是指动物、植物、微生物物种的丰富性。物种是组成生物界的基本单位，是自然系统中处于相对稳定的基本组成成分。一个物种是由许许多多种群组成，不同的种群显示了不同的遗传类型和丰富的遗传变异。对于某个地区而言，物种数多，则多样性高，物种数少，则多样
26、性低。自然生态系统中的物种多样性在很大程度上可以反映出生态系统的现状和发展趋势。通常，健康的生态系统往往物种多样性较高，退化的生态系统则物种多样性降低。物种多样性所构成的经济物种是农、林、牧、副、渔各业所经营的主要对象。它为人类生活提供必要的粮食、医药，特别是随着高新技术的发展，许多生物的医用价值将不断被开发和利用。遗传多样性遗传多样性:指存在于生物个体内、单个物种内以及物种之间的指存在于生物个体内、单个物种内以及物种之间的基因多样性基因多样性。物种的遗传组成决定着它的性状特征，其性状特征的多样性是遗传多样性的外在表现。通常所谓的“一母生九子，九子各异”，指的是同种个体间外部性状的不同，所反映
27、的是内部基因多样性。任何一个特定的个体和物种都保持有大量的遗传类型，可以被看作单独基因库。基因多样性包括分子水平、细胞水平、器官水平和个体水平上的遗传多样性。其表现形式是在分子、细胞和个体3个水平上的性状差异，即遗传变异度。遗传变异度是基因多样性的外在表现。基因多样性是物种对不同环境适应与品种分化的基础。遗传变异越丰富，物种对环境的适应能力越强，分化的品种、亚种也越多。基因多样性是改良生物品质的源泉，具有十分重要的现实意义。（二）生物资源（二）生物资源生物资源是指对人类有直接、间接和潜在用途的生物多样性组分，包括生物的遗传资源、物种资源、生态系统的服务功能资源等。生物资源属于可更新资源，在一定
28、的环境条件下，具有一定的可更新速率。作为可更新资源，似乎是无限的，永远存在的。然而，在时间、空间范围和环境条件一定的情况下，可更新速率是有限的。因此，生物资源也是有限的。如果过度开发，开发速率超过可更新速率，那么可更新资源就会转变成不可更新资源，造成资源枯竭。（二）生物资源（二）生物资源生物资源，尤其是生态系统的服务功能资源，是一种公共资源，具有很强的自然属性，不具有市场贸易属性和交换的经济价值。因此，长期以来，被人们认为是公共的、免费的资源。在人口数量增长、科技发达、对生态环境破坏日益严重的情况下，生物资源的经济价值和对社会经济的约束力日益明显。人们对生物资源的观念开始转变，开始以可持续发展
29、的观念进行生物资源的管理，并在这一过程中，出现生态经济学。生物资源的价值人们已经意识到生物多样性及其组成成分的内在价值，包括在生态、社会、经济、科学、教育、文化、娱乐和美学等领域的价值，而且生物多样性对于人类社会经济的发展具有历史的、现实的和未来的价值。下面仅非常扼要地介绍两方面的价值。（1）生物多样性是人类赖以生存的生命支持系统：地球上的生物多样性以及由此而形成的生物资源构成了人类赖以生存的生命支持系统。人类社会从远古发展至今，无论是狩猎、游牧、农耕，还是集约化经营都建立在生物多样性基础之上。随着社会的进步和经济的发展，人类不仅不能摆脱对生物多样性的依赖，而且在食物、医药等方面更加依赖对于生
30、物资源的高层次开发。（2）生态系统提供了极其重要的“生态服务”功能：生态系统的“生态服务”功能指的是生物在生长发育过程中，以及生态系统在发展变化过程中为人类提供的一种持续、稳定、高效舒适的服务功能。例如，维护自然界的氧-碳平衡，提供氧气；净化环境，提供清洁的空气和饮用水；为人类提供优美的生态环境和休息娱乐场所；可以涵养水源，防止水土流失；可以降解有毒有害污染物质等。（三）生物多样性资源经济价值及其评估生物多样性具有巨大的社会经济价值。生物多样性经济价值的评估能够为公众提供一个共同的生物多样性的经济价值观及评价尺度。1经济价值分析生物多样性的经济价值主要包括直接使用价值、间接使用价值和潜在使用价
31、值。直接使用价值包括林业、农业（种植业和野生植物）、畜牧业、渔业、医药业和部分工业等产品和加工品的直接使用价值，还包括生物资源的旅游观赏价值、科学文化价值、畜力使用价值等。直接经济价值即资源产品或简单加工品所获得的市场价值，或在缺乏市场定价情况下以替代花费的大小来衡量。间接使用价值主要体现在生态系统的结构和功能、演化、物质和遗传资源、生态服务功能等方面，可以采用一系列经济评估的方法进行概括性分析，但由于生物多样性的自然属性与市场、商品的社会属性距离甚远，存在一系列不确定性。潜在使用价值包括野生动植物在将来有用的选择价值和在伦理学上的存在价值。2综合评估与初步结论“中国生物多样性国情研究报告”（
32、1998）报导了中国陆地生物多样性经济价值的初步评估结果（表7-4）。从表7-4中可以看出生物多样性具有直接使用价值、间接使用价值和潜在使用价值，其社会经济价值巨大；生物多样性的间接经济价值远远大于直接经济价值。二、生物多样性锐减二、生物多样性锐减（一）全球生物多样性丰度1全球生物圈的物种丰度经过鉴定，用双命名法命名、记录的生物物种大约有170万种，其中6的物种生活在寒带或极地地区，59在温带，在热带生活的物种占35（见表7-5）。然而至今对全世界的物种，特别是热带物种还不完全了解，如果把尚未了解的物种也估计在内，那么在全球的物种丰度至少增加86，全球物种估计值在5001000万种之间。目前，
33、已有的物种保护方案都集中在大型脊椎动物和特殊的有价值的植物上，而昆虫常常被忽视。然而，昆虫及无脊椎动物的物种丰度以其自己的功能表明它们在生态学上是重要的。原因是：昆虫是热带小型肉食性动物的主要食物；昆虫是种子的捕食者，因而它影响了森林中物种组成；昆虫是花粉传递者，常与特异植物种有特殊关系；昆虫对热带生态系统结构与功能有明显的影响。2中国生物多样性丰度中国地域辽阔，地貌类型丰富，具有北半球所有的生态系统类型，形成了复杂的生物区系构成，从而使中国成为世界上生物多样性最丰富的8个国家之一。中国生物资源无论在种类上还是在数量上在世界上都占有相当重要的地位。例如，在植物种类数目上，中国约有30000种，
34、仅次于马来西亚（约45000种）和巴西（约有40000种），居世界第三位。中国是世界上野生动物资源最丰富的国家之一，有许多特有的珍稀种类。例如，全世界鹤类有15种，中国有9种；在欧美一些国家完全没有灵长类动物，中国有17种。全球海洋生物可以分为40多门，中国海几乎每门生物都有，在物种数量方面所占比例很大。中国农业历史悠久，栽培作物、果树、经济作物均在世界上占据重要地位，是世界上八个作物起源地中心之一。世界上栽培作物有1200种，其中200种起源于中国。中国水稻品种繁多，遗传多样性十分丰富，栽种面积占世界第二位。此外，中国还拥有大量的特有物种和自然历史遗子物种。例如，大熊猫、白暨豚、水杉、银杉等
35、。表7-7为中国特有种属与世界已知种属的比较。（二）全球生物多样性锐减1生态系统多样性的锐减生态系统多样性的锐减主要是各类生态系统的数量减少、面积缩小和健康状况的下降。在我国主要生态系统表现为森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统、西藏高原高寒区生态系统、湿地生态系统、内陆水域生态系统、海岸生态系统、海洋生态系统、农区生态系统和城市生态系统等。各种生态系统均受到不同程度的威胁。（1）栖息地的改变和生物多样性的丢失：生物生态系统多样性的主要威胁是野生动植物栖息地的改变和丢失，这一过程与人类社会的发展密切相关。在整个人类的历史进程中，栖息地的改变经历了不同的速率和不同的空间尺度。在中国、中东、欧
36、洲和中美，栖息地的改变大约经历了1万年，改变过程较慢。在北美，栖息地的改变较为迅速，从东到西横跨整个大陆的广大地区，栖息地的改变只经历400余年。严格地说，热带栖息地的改变主要发生在20世纪后半叶。目前，热带森林、温带森林和大平原以及沿海湿地正在大规模地转变成农业用地、私人住宅、大型商场和城市。（2）中国生态系统受到的威胁：下面简述我国森林生态系统、荒漠生态系统和湿地生态系统多样性锐减的状况。森林生态系统受到的威胁。中国现有原生性森林已不多，它们主要集中在东北和西南的天然林区。针叶林面积约占一半，阔叶林占47，针阔混交林占3。中国现有森林面积13370km2，仅占世界森林面积的4，全国的森林覆
37、盖率仅占13.92，与世界森林平均覆盖率26相比低一半。近年来我国的森林覆盖率呈增长趋势，但主要是人工林在增长，而作为生物多样性资源宝库的天然林仍在减少，并且残存的天然林也处于退化状态。中国公布的第一批珍稀濒危植物有388种，绝大多数属于森林野生种，它们的分布区在萎缩，种群数量在下降。荒漠生态系统受到的威胁。中国西北的荒漠生态系统的类型多样，并不像人们想象的那么单调。据初步统计，沙质荒漠有8个生态系统，砾质-砂质荒漠有13个，石质-碎石质荒漠10个，黏土荒漠（盐漠）有7个，此外在荒漠河岸及其他隐域生境还有9个生态系统。在广大的荒漠地区生活着许多特有的动、植物物种和特有的生物资源。尽管在一般人心
38、目中，荒漠地广人稀，受人为活动影响较小，然而那里的许多环境已经受到破坏，生物多样性在急剧缩小。例如，由于破坏性的采掘，使珍贵药材甘草、麻黄、锁阳遭到破坏，野生资源急剧减少。由于过度捕猎和栖息地的改变，原产准葛尔盆地的高鼻羚羊从50年代起就再也见不到了。新疆虎是亚洲虎的一个独特亚种，仅分布在塔里木河下游的罗布泊一带，由于猎杀和栖息地的改变，早在20世纪初就已经灭绝了。湿地生态系统受到的威胁。湿地集土地资源、生物资源、水资源、矿产资源和旅游资源于一体。在长期的人类活动影响下，湿地被不断的围垦、污染和淤积，面积日益缩小，物种减少，已经遭到不同程度的破坏。农业围垦和城市开发是中国湿地破坏的主要原因。珠
39、江三角洲、长江中、下游平原的湿地，自古以来被开垦种植水稻。三江平原湿地是目前农垦对象。据初步统计，近40余年，中国沿海地区累计围垦滩涂面积达100104hm2，相当于沿海湿地的50。围海造地工程使中国沿海湿地每年以2104hm2的速度在减少。另据统计，在19501980之间的30年内，中国天然湖泊数量从2800个减少到2350个，湖泊总面积减少了11。有的城市周围的湖泊由于严重的污染和富营养化，实际上或者几乎丧失了生态系统的正常功能。2物种多样性锐减自从大约38亿年以前地球上出现生命以来，就不断地有物种的产生和灭绝。物种的灭绝有自然灭绝和人为灭绝两种过程。物种的自然灭绝是一个按地质年代计算的缓
40、慢过程，而物种的人为灭绝是伴随着人类的大规模开发产生的，自古有之，只不过当今人类活动的干扰大大加快了物种灭绝的速度和规模。有记录的人为灭绝的物种多集中于个体较大的有经济价值的物种，本来这些物种是潜在的可更新资源，由于人类过度地猎杀、捕获，导致了许多物种的灭绝和资源丧失。世界各国已经注意到，生物多样性的大量丢失和有限生物资源的破坏已经和正在直接或间接的抑制经济的发展和社会的进步。物种多样性的丢失涉及物种灭绝（extinction）和物种消失（extirpation）两个概念。物种灭绝是指某一个物种在整个地球上丢失；物种消失是一个物种在其大部分分布区内丢失，但在个别分布区内仍有存活。物种消失可以恢
41、复，但物种灭绝是不能恢复的，造成全球生物多样性的下降。（1）物种灭绝的自然过程：化石记录充满着已灭绝生物的证据。地质记载可以很好的证实：恐龙曾经在地球上出现过，但是经过一定时间后消失了。在爬行类动物中，已识别的12个目中，现在尚存的只有3个目，其他的9个目只是化石种类了。生物物种自然灭绝的原因可能是：生物之间的竞争、疾病、捕食等长期变化；随机的灾难性环境事件。地球大约经历了46亿年的发展过程，在过去地质年代中，曾发生过许多灾难性事件，以物种丢失速率为特征，已经认定，约有9次灾难性的物种大灭绝事件。例如，大陆的沉降、漂移，冰河期，大洪水等使生活在地球上的人类和生物遭受毁灭性打击。在2.5亿年前，
42、出现了一次规模和强度最大的物种灭绝，估计当时海洋中95的物种都灭绝了。在6500万年前的白垩纪末期，很多爬行类动物，如恐龙、翼手龙等灭绝了。与此同时，约有76的植物物种和无脊椎动物物种也灭绝了。（2）物种灭绝的人为过程：物种的人为灭绝自古有之。大约在更新世后期，世界各地同时发生了大型动物灭绝事件。这些大规模的灭绝事件，多数与大规模殖民化相关联。这些土地原先是没有人居住的，野生动物自由的生活。殖民化后，人口数量的增加，过度狩猎，超过了野生动物的繁殖速率，野生动物经不起人类突然的捕杀和栖息地的变化，导致许多大型动物的灭绝。（2）物种灭绝的人为过程：物种的人为灭绝自古有之。大约在更新世后期，世界各地
43、同时发生了大型动物灭绝事件。这些大规模的灭绝事件，多数与大规模殖民化相关联。这些土地原先是没有人居住的，野生动物自由的生活。殖民化后，人口数量的增加，过度狩猎，超过了野生动物的繁殖速率，野生动物经不起人类突然的捕杀和栖息地的变化，导致许多大型动物的灭绝。海洋以其巨大的容量消纳着一切来自自然源和认为源的污染物。随着人为活动的加剧，海洋已经遭受日益严重的人为污染，其中较引人注目的是海洋石油污染海洋石油污染。石油对海洋污染的来源石油对海洋污染的来源石油钻探、开采、提炼、运输和使用过程中；油轮失事：1968年Torrey Canyon号在英国海洋失事；1978年AmocoCadiz号在法国Portsa
44、ll外出事，流失原油21.6万t。对环境的污染对环境的污染 海面的油膜阻碍大气与海水的物质交换，影响海面对电磁辐射的吸收、传递和反射；两极地区海域冰面上的油膜，能增加对太阳能的吸收而加速冰层的融化，使海平面上升，并影响全球气候；海面及海水中的石油烃能溶解部分卤化烃等污染物，降低界面间的物质迁移转化率；破坏海滨风景区和海滨浴场。对生物的危害对生物的危害 油膜使透入海水的太阳辐射减弱，从而影响海洋植物的光合作用；污染海兽的皮毛和海鸟的羽毛，溶解其中的油脂，使它们丧失保温、游泳或飞行的能力；干扰生物的摄食、繁殖、生长、行为和生物的趋化性等能力；使受污染海域个别生物种的丰度和分布发生变化，从而改变生物
45、群落的种类组成；高浓度石油会降低微型藻类的固氮能力，阻碍其生长甚至导致其死亡；沉降于潮间带和浅海海底的石油，使一些动物幼虫、海藻孢子失去适宜的固着基质或降低固着能力。对生物的危害对生物的危害 油膜使透入海水的太阳辐射减弱，从而影响海洋植物的光合作用；污染海兽的皮毛和海鸟的羽毛，溶解其中的油脂，使它们丧失保温、游泳或飞行的能力；干扰生物的摄食、繁殖、生长、行为和生物的趋化性等能力；使受污染海域个别生物种的丰度和分布发生变化，从而改变生物群落的种类组成；高浓度石油会降低微型藻类的固氮能力，阻碍其生长甚至导致其死亡；沉降于潮间带和浅海海底的石油，使一些动物幼虫、海藻孢子失去适宜的固着基质或降低固着能
46、力。沾满石油的企鹅和海鸟被污染的海水全世界市场现有化学品达全世界市场现有化学品达100000种，每年约有种，每年约有1500种新化学种新化学品投入市场。品投入市场。越来越多的证据表明：主要由人类开发合成以及工业活动过程越来越多的证据表明：主要由人类开发合成以及工业活动过程产生的众多此类被称为产生的众多此类被称为“持久性有机污染物持久性有机污染物”或或“POPs”的的有毒化学物质，污染已遍及地球的各个角落，正日益严峻地威有毒化学物质，污染已遍及地球的各个角落，正日益严峻地威胁着人类的生命和健康安全以及全球生态环境，逐渐成为世界胁着人类的生命和健康安全以及全球生态环境，逐渐成为世界各国普遍关注的重
47、大全球性环境问题之一。各国普遍关注的重大全球性环境问题之一。持久性有机物的概念及特性持久性有机物的概念及特性Persistent organic pollutants,简称POPs，是指具有环境持久性、生物累积性、远距离环境迁移性、并对人体健康和生态环境产生危害影响的一类有机污染物。环境持久性环境持久性：在环境中难以自然降解，半衰期很长。生物累积性生物累积性：因具有脂溶性等特征，可经环境介质进入并蓄积于生命有机体中，并可通过食物链的传递和富集，从而可在处于较高营养级的生物体或人体内蓄积到较高浓度。远距离环境迁移性远距离环境迁移性：因具有半挥发性及环境持久性，可以通过大气、河流、海洋等环境介质或
48、迁移动物，从排放源局地远距离扩散、迁移到其他地区（包括南极、北极在内），一般其在大气中的半衰期大于2天或其蒸汽压小于1000Pa。环境和健康不利影响环境和健康不利影响：指对生态系统及人体健康可能产生各种不利影响，包括人体健康毒性或生态毒性。鉴于POPs的持久性和生物积累性，环境中较低浓度的POPs可以经过长期的暴露接触，逐渐对人体和生物体构成健康和生命危害。持久性有机污染物的种类及来源持久性有机污染物的种类及来源按照过程和来源：POPs可分为有意生产和无意产生两大类。有意生产有意生产：指人类社会有意开发、生产的具有某种应用价值的人工合成化学品，如DDT、PCBs；无意产生无意产生：指在化工生产
49、或废物焚烧等人类经济活动过程无意产生和排放、没有任何经济价值的副产物或污染物，如二噁英斯斯德德哥哥尔尔摩摩公公约约受受控控 P PO OP Ps s 物物质质清清单单 物质 类别 中文名称 英文名称 艾氏剂 Aldrin 氯丹 Chorldane 狄氏剂 Dieldrin 异狄氏剂 Endrin 七氯 Heptachlor 灭蚁灵 Mirex 毒杀芬 Toxaphane 农药 六氯代苯1 Hexacholorobenzene(HCB)1 农药、工业品，副产物 附件 A 消除 多氯联苯1 Polychlorinated biphenyls(PCBs)1 工业品，副产物 附件 B 限制 滴滴涕 D
50、DT 多氯代二苯并-二恶英 Polychlorinated dibenzo-p-dioxin(PCDDs)多氯代二苯并-呋喃 Polychlorinated dibenzofurans(PCDFs)六氯代苯1 HCB1 附件 C 非故意生产 多氯联苯1 PCBs1 副产物 1六氯代苯和多氯联苯同时也是非故意副产物，同时列在附件 A 和附件 C 中；持久性有机污染物的污染及危害“全球分馏全球分馏”或或“蚱蜢跳蚱蜢跳”效应效应持久性有机污染物的污染及危害POPs毒性事件：日本米糠油PCBs毒害事件，1960；土耳其的六氯苯食物中毒事件，1960s-；意大利的塞维索二恶英毒害事件，1970s-；美军
