第十七章 科学技术与可持续发展

第十七章 科学技术与可持续发展

1． 了解科学技术发展引起的全球生态危机。 2． 了解中国的环境问题。

3． 了解可持续发展理论的形成及其战略实施。 基本要求：知道全球性的环境污染状况 知道全球生态环境恶化的原因 了解中国的环境状况

知道我国可持续发展战略目标 了解环境保护的各种技术

教学重点：全球性环境污染现状，全球生态环境恶化的原因 教学难点：环境保护技术 内容要点： 教学过程：

第一节 全球性的环境污染 全球气候变暖：温室效应。

臭氧层破坏及其危害：臭氧层的作用，臭氧层破坏及危害，破坏臭氧层的主要化学物质。

大气环境污染：大气污染物，光化学烟雾污染，烟尘污染。

固体废弃物质污染：有毒有害宓的产生，有毒有害废物对环境的危害，有毒有害物质的越境转移。

海洋污染：陆源性污染物排入，海上生产活动(采油、航运、直接向海洋倾废)。 酸雨蔓延：酸雨的产生，酸雨的危害，转嫁污染。 第二节 全球生态环境恶化

生物多样性损失：生物多样性定义，生物多样性基本状况，生物物种损失及原因。

森林的锐减与破坏：森林的作用与破坏，森林锐减导致生态环境恶化。 淡水资源短缺：地球上有限的淡水资源，全球水污染普遍，水污染后果。 土地沙漠化严重：土地沙漠化，土地退化，耕地损失。 第三节 中国的环境状况

我国环境现状分析：水土流失严重，自然灾害影响，森林资源短缺，草原退化加剧，水漠化速度加快，生物物种加速灭绝，地下水位下降和湖泊面积缩小，水体污染明显加重，大气污染严重，废渣存放量过大和垃圾包围城市，环境污染向农村蔓延。

造成中国环境不断恶化的主要原因：人口压力，工业化压力，市场压力。 可持续发展的定义。

发展与环境的关系：合理的使用资源，保护生态环境。 可持续发展的战略目标：保证生存，持续发展。 可持续发展的战略目标的具体指导行动和政策。 第五节 环境保护技术

减少温室气体排放技术：改善能源结构(利用水能，发展核能)，开发新能源，提高能源效率与节能，保护与扩大森林植被。

酸雨的控制技术：清洁煤能源(煤炭洗选，固硫型煤，硫化床燃烧)，烟气脱硫。 臭氧层保护技术：氟氯烷烃替代技术，特定的氟氯烷烃类的回收和再利用，煤炭氟氯烷烃的破坏技术。

有毒有害危险废物的防止技术：有毒有害物质的控制与处理。 教学过程：

全球问题

这里讨论全球的环境问题。

全球问题的实质是人和人之间关系的失调以及人和自然的冲突。从人和自然的关系分析全球问题，现代科学技术使人类改造自然的规模和手段发生了质的变化。

（1） （1） 人口问题

医疗卫生事业的发展使得人口出生率和成活率迅速提高，死亡率大幅度下降，引起全球人口急剧增长。

世界人口递增的时间越来越短。工业革命时期1800年到1839年，世界人口由10亿增加到20亿，到1960年为30亿，1975年为40亿，1987年7月为50亿。发展中国家占世界人口比重由50年代的66.8%上升到80年代的74.9%。至2000年全球人口增加到61亿，其中85%的增加大多集中在亚洲、非洲和拉丁美洲。

而在未来的30年中，人口增加率将会减缓，到2030年时，世界人口，的总数将为80亿。人口增长率将达到历史性的低点。

从文化教育程度看目前，全球有9.6亿文盲，其中1.3亿儿童。发达许多成绩优秀的高中龄毕业生不愿选择理工等相对艰苦的专业，使得在培养艰苦岗位上所需合格人才陷于困境。发展中国家无力培养更多的人才，而人才从发展中国家向发达国家的流失更加剧了发展中国家的人才危机。以印度为例，到1990年为止，在外谋生的科学家和熟练技术人员达41万，到2000年达54万。

从健康的角度看人口素质，许多疑难病、奇特病的增加表明人口素质的下降。如艾滋病、变异链球菌、奥罗凯病毒、登革热病毒、非典病毒等。正以惊人的速度吞噬人类的生命。

发达国家的人口问题

人口总规模萎缩，人口老龄化。1991年，瑞典老人比重18%，英国16%，日本12%。造成的问题：①社会经济负担加重②劳动力老龄化③生产率低④社会问题多。

发展中国家的人口问题 农业人口多，出生率高，“越穷越生，越生越穷”恶性循环。引发的社会问题是，①贫穷与饥饿②失业③奇型城市化，其后果是失业加剧，人口分布奇型，出现大量工棚区。

（2） （2） 温室效应

地球大气中起温室作用的气体称为温室气体，主要有二氧化碳（CO2）、甲烷、臭氧、一氧化二氮、氟里昂以及水汽等。它们几乎吸收地面发出的所有的长波辐射，其中只有一个很窄的区段吸收很少，因此称为\窗区\。地球主要正是通过这个窗区把从太阳获得的热量中的70％又以长波辐射形式返还宇宙空间，从而维持地面温度不变，温室效应主要是因为人类活动增加了温室气体的数量和品种，使这个70％的数值下降，留下的余热使地球变暖的。从19世纪末以来的百年间，由于全球平均气温上升了0.3-0.6℃，因而全球海平面相应也上升了10-25厘米。到2100年全球的平均气温会增高多少？IPCC的第一次评估报告中预计相应升温1.5-4.5℃，海平面上升70-140厘米。第二次评估升温1.0℃一3.5℃，海

平面上升最可能值为50厘米。海平面的升高直接威胁到沿海国家以及30多个海岛国的生存和发展。

（3） （3） 厄尔尼诺

位于南纬4～14°的秘鲁是世界上产鱼的大国之一，这个国家的鱼粉产量占世界首位。这是由于秘鲁沿海存在着一支旺盛的上升流，也就是说，在那一带海区里，除水平流动的海流外，还有不断地从海底深层向海面涌升上来的上升流，这种上升流能把海底丰富的磷酸盐和其他营养盐分带到海洋上层，滋养着世界上著名的秘鲁渔场。如果这支上升流减弱或是消失，这样，临近赤道区的暖流就会入侵，引起秘鲁沿岸海域的水温升高，经初步研究发现厄尔尼诺现象平均5年左右发生一次，发生的时间长短不一，短则几个月，长可达二年。当地居民把这种暖流的季节性南侵，由此引起的海面水温升高的现象，称为“厄尔尼诺”。 厄尔尼诺现象在一般年份，这种现象大约隔几年就会在圣诞节前后发生，向南侵犯的范围只能到达南纬几度，待到来年3月，海面水温又恢复常态，对长期生活在这里的鱼类和鸟类没有多大的影响。厄尔尼诺现象各年发生的状况是不完全相同的，有的年分暖水入侵的距离远些，有的年分则近些。暖水入侵强盛时，可抵达南纬十几度，这时秘鲁沿岸水温就会迅速增高，生活在这一海域里适应冷水环境的浮游生物和各种鱼类，就会因环境的突变而大量死亡，与此同时，以鱼为食的各种海鸟，也会因缺少食物大批死亡。

经多年观测研究，发现厄尔尼诺现象出现时，不仅对秘鲁沿岸带来灾害，甚至影响到全球气候的异常。每当厄尔尼诺现象严重时，常发现全球一些地区或是暴雨成灾、洪水泛滥，而另外一些地区则是久旱无雨，农业歉收。科学家们把这种带有全球性的气候变异与厄尔尼诺现象紧密联系起来，发现它们之间有着很紧密的关联，全球气候异常的前兆往往可以从上年或年初厄尔尼诺现象发生的状况中找到。随着科学研究的深入，对厄尔尼诺现象发生的机制也有了新的认识，对厄尔尼诺现象最初含义也发生了变化，现在只有发生在中、东赤道太平洋地区大范围的海水温度升高，通常要持续一年以上的增温现象才称为厄尔尼诺现象。 （4） （4） 臭氧层变薄

臭氧是由三个氧原子组成的，总量只占大气的百万分之0.4。在一般温度下，为气体状态，呈浅蓝色。大气中的臭氧绝大部分集中在平流层25--30公里范围内，称为臭氧层。可是如果把臭氧气体统统压缩到地面大气压力情况下，单位面积上的臭氧层厚度只有薄薄的3毫米。这个薄薄的臭氧层，能够阻止太阳光中99%的紫外线，有效地保护了地球生物的生存。如果减少到正常值的50%以上，人们形象地说这是个臭氧洞。南极臭氧洞2000年9月3日南极上空的臭氧层空洞面积达到2830万平方公里，超出中国面积两倍以上。最近十年北半球的臭氧总量减少了3 .6%，引起皮肤癌、白内障、免疫力下降等疾病。强烈的紫外线会使农作物、微生物产量大幅下降。甚至会危及海洋20ｍ深处的鱼。 （5） （5） 土壤过分流失，土地荒漠化扩展

土壤最重要的成分是\有机质\，它由微生物和动植物的代谢物组成，是土壤的养分。土壤的养分和水分不足以使大量的植物生长的状况就是土地沙化。沙化土壤的主要成分为无机物，沙壤粗糙如砂、保水能力很差，即便有植物生长，也十分稀疏。形成1厘米厚的土壤需要100-400年。但，现在全世界35%的土地荒漠化。

非洲的荒漠化问题在全世界最为突出；但所有大陆都存在荒漠化。在亚洲，70%的干旱耕地约100万公顷面临荒漠化。荒漠化每年给全球造成的损失达423

亿美元，据联合国1995年统计，全球荒漠化面积为4.56×107km2，几乎等于俄罗斯、中国、加拿大、美国的土地面积的总和。有9亿人的生命受到荒漠化摧残。 （6） （6） 酸雨

酸雨不仅对淡水生态系统造成危害，又使土壤酸化，并危害植物根系和茎叶。植物是陆地生态系统的生产者，动物是消费者，微生物是分解者。植物受到危害，动物和微生物相继受到影响，破坏陆地生态系统的平衡。科学家曾经试验给植物浇酸水，只要水的pH值低到3以下，水稻、松树、向日葵等叶子表面就会出现坏死斑点；显微镜下观察叶子表面的毛孔和气孔都受到损害，严重影响光合作用。而且酸水夺去了植物体内的钙镁等物质使植物逐渐衰弱。植物叶子变黄就是因为镁不足，叶绿素难以合成的缘故。松树等针叶树所以对酸雨特别敏感，是因为针叶树全年不落叶，酸雨造成的损害会在针叶中逐年积累起来。酸雨还可使农作物大幅度减产。例如，冬小麦在pH为3.5的酸雨影响下将减产13.7％，pH为2.5时更减产34％。大豆和蔬菜也易受酸雨危害，使产量和质量(蛋白质含量)下降。在欧洲大陆的最北部北极圈附近地区，许多地区的苔藓和地衣因酸雨而消失，所以出现了“地衣沙漠”的名词。

另外一个严重问题是，酸雨还使土壤中的铝、汞等十分有害的金属离子游离出来。这不仅对陆地植物，而且对水生的动植物都是十分有害的。欧洲和北美几千个湖泊鱼类灭绝成为死湖，这是一个重要原因。所以过去加拿大等国家曾试验在湖中和农田中加石灰中和酸性，但是湖中鱼仍不能存活，农田施用石灰有些情况下也不起作用，主要就是因为湖水和土壤中因酸化溶出的金属铝、铜、锌、镍等离子毒性并没有消失的缘故。

人类活动造成的酸雨成分中，以硫酸为最多，一般约占60％一65％，硝酸次之，约30％，盐酸约5％，此外还有有机酸约2％左右。硫酸主要是因为燃烧矿物燃料释放的二氧化硫，其中最大的排放源是发电厂、钢铁厂、冶炼厂等，还有家家户户的小煤炉。目前全世界人为释放的二氧化硫每年约1．6亿吨。硝酸是由氮氧化物形成的。氮氧化物气体主要是在高温燃烧的情况下产生的。例如，汽车发动机燃烧室中，以及矿物燃料在高温燃烧时都会放出氮氧化物。氯化氢的人工源除了使用氯化氢的工厂以外，焚烧垃圾(塑料制品中有大量的氯)和矿物燃料燃烧时也都会释放这种气体。人类活动造成的二氧化硫和氮氧化物与自然源相比数量上虽然大体相当(即各占约50％左右)，但是因为自然界自我清洁能力有限。硫氧化物和氮氧化物在大气中形成酸雨的过程是十分复杂的大气化学和大气物理过程。如果形成酸性物质时没有云雨，则酸性物质会以重力沉降等形式逐渐降落在地面上，这叫做干性沉降，以区别于酸雨、酸雪等湿性沉降。干性沉降物在地面遇水时复合成酸。酸云和酸雾中的酸性，由于没有得到直径大得多的雨滴的稀释，因此它们的酸性要比酸雨强得多。高山区由于经常有云雾缭绕，因此酸雨区高山上森林受害最重，常首先成片死亡。

1979年11月在日内瓦举行的联合国欧洲经济委员会的环境部长会议上，通过了《控制长距离越境空气污染公约》，并于1983年生效。《公约》规定，到1993年底，缔约国必须把二氧化硫排放量削减为1980年排放量的70％。目前世界上减少二氧化硫排放量的主要措施有：

1、原煤脱硫技术，可以除去燃煤中大约40％一60％的无机硫。 2、优先使用低硫燃料，如含硫较低的低硫煤和天然气等。

3、改进燃煤技术，减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。例如，液态化燃煤技术是受到各国欢迎的新技术之一。它主要是利用加进石灰石和白云石，

与二氧化硫发生反应，生成硫酸钙随灰渣排出。

4、对煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫。目前主要用石灰法，可以除去烟气中85％一90％的二氧化硫气体。不过，脱硫效果虽好但十分费钱。例如，在火力发电厂安装烟气脱硫装置的费用，要达电厂总投资的25％之多。这也是治理酸雨的主要困难之一。

（7） （7） 森林面积锐减，生物物种加速灭绝

热带雨林地处热带地区，主要分布在赤道周围的三十三个国家，形成一条带子，占地球陆地面积7％，是全世界最关注的环境区域。热带雨林对地球和人类有多方面的重要功能，最主要的有：

1) 它为地球半数以上的生物物种提供了栖息和生存地，因此是地球上生物多样性最丰富的地区；

2) 它为人类提供了丰富的原料，如：巧克力、坚果、水果、胶类、咖啡、木料、橡胶、天然杀虫药、纤维和燃料；

3) 它是一座天然药库。从医疗手术中使用的麻醉剂，到避孕药丸，再到治疗高血压、白血病、帕金森病、恶性淋巴肉芽肿病、多发性硬化症等难症和绝症的药物，热带植物给人们提供了药效很好的成分，已用于临床； 4) 它可以大量吸收地球大气层中的二氧化碳，因而能够帮助减少地球上的温室效应，具有维护地球气候平衡的功能；

5) 它能大量吸收降雨，储存淡水资源，防止水土流失，防止洪水的发生； 6) 它为地球上近一亿人口提供着生活资源和生存基础。

热带雨林只分布在中美州、非洲、亚洲的一些国家和地区，我国的云南和海南岛有热带雨林，是珍贵的地球财富。 （8） （8） 环境污染加剧

任何不属于空气成分的物质大量进入空气之后，空气污染就发生了，比如：燃烧释放出的黑烟。在城市和农村，空气里常常含有少量或微量的其它气体成分，比如：一氧化碳、氮和硫的氧化物、甲烷、臭氧、硫化氢、碳氢化物、氯氟烃（CFCs）以及各种悬浮颗粒物。大自然中的植被（树木、灌木和草）可以放出氧气，吸收二氧化碳和多种空气中的污染成分和颗粒物。所以，在植物茂密的地方，空气往往很干净、清新。但是，如果空气中污染物的浓度过高，植物也会受到毒害。水污染本不是人类有意制造的，只因为无知，人类才做了这毁掉自己生命之源的蠢事。水体本身有一定的自净能力，那是水生生物的功劳。植物可以吸收废水中的成分变成自己生长需要的营养，微生物可以在溶解氧的帮助下分解水里的污浊之物, 把它们转化成干净的二氧化碳和水。于是，大自然中的水流才得以保持清澈透明。但是，当我们把过多的生活和工业污水排入水体（河流或湖泊）中，超过了水的自净能力，毒害了能够吸收和分解污物的水生生物时，水体污染就发生了。汽车排放的酸性物质氮氧化物会与空中的水蒸气直接形成酸雨，对城市环境和森林地区造成酸雨危害从食物到垃圾，从垃圾到肥料，从肥料再滋养食物，循环往复。这是一个十分珍贵、充满智慧的传统生活经验。当今的发达国家对垃圾处理进行了反复深入研究之后，得出的结论仍旧是：堆肥是处理垃圾最好的办法。汽车排放的铅粒，泄漏的汽油对公路旁的农田、地下和地表水体有直接的污染作用。现在全世界有13亿人居住在未达世界卫生组织规定的标准的城市。

赤潮（red tide）是海洋中某些微小（2-20微米）的浮游藻类、原生动物或更小的细菌，在满足一定的条件下爆发性繁殖或突然性聚集，引起水体变色的一种自然生态现象。

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