第一節(jié) 人類與生態(tài)環(huán)境

一、生態(tài)環(huán)境的概念

所謂生態(tài)環(huán)境，國(guó)內(nèi)外文獻(xiàn)資料并無(wú)明確的定義，它是由以人類為中心的各種自然因素和社會(huì)因素構(gòu)成的一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，是影響人類生存與發(fā)展的水資源、土地資源、生物資源以及氣候資源數(shù)量與質(zhì)量的總稱，是由生物群落及非生物自然因素組成的各種生態(tài)系統(tǒng)所構(gòu)成的整體，主要或完全由自然因素形成，并間接地、潛在地、長(zhǎng)遠(yuǎn)地對(duì)人類的生存和發(fā)展產(chǎn)生影響。生態(tài)環(huán)境的破壞，最終會(huì)導(dǎo)致人類生活環(huán)境的惡化。

二、生態(tài)環(huán)境的現(xiàn)狀

(一)大氣環(huán)境

人類居住的地球被厚約720km的氣體層所環(huán)繞，其中含氮?dú)?8%，氧氣21%，另外，還有少量CO₂、水蒸氣、NO、臭氧和其他氣體。這些氣體的存在對(duì)于地球的生物十分重要，它們可吸收太陽(yáng)的能量，維持地球的溫度，為地球上的生物提供氧氣，擋住來(lái)自外太空的各種射線。沒(méi)有它們，地球就不可能有生命。

1.臭氧層

臭氧層位于大氣平流層內(nèi)，距離地面約24km，臭氧是一種淡藍(lán)色的氣體。臭氧層能讓陽(yáng)光中的可見(jiàn)光通過(guò)，而吸收掉波長(zhǎng)在306.3nm以下的有害紫外輻射，部分UV－B和全部UV－C，只有長(zhǎng)波紫外線UV－A和少量UV－B能輻射到達(dá)地面，所以人們稱臭氧層為地球生命的“保護(hù)神”。同時(shí)，臭氧吸收陽(yáng)光中的紫外線，將其轉(zhuǎn)換為熱能加熱大氣，由于這種作用大氣溫度結(jié)構(gòu)在高度50km左右有一個(gè)峰，地球上空15～50km存在著升溫層，大氣的溫度結(jié)構(gòu)對(duì)于大氣的循環(huán)具有重要的影響。在對(duì)流層上部和平流層底部，即在氣溫很低的這一高度，臭氧具有溫室氣體的作用。如果這一高度的臭氧減少，則會(huì)產(chǎn)生使地面氣溫下降的動(dòng)力。

20世紀(jì)80年代科學(xué)家發(fā)現(xiàn)在南極上空的大氣層中每年春天都會(huì)出現(xiàn)一個(gè)空洞，那里的臭氧比正常情況下減少。到90年代，南極和北極上空的臭氧空洞開(kāi)始穩(wěn)定擴(kuò)大。近年由于臭氧的減少已導(dǎo)致人類以及動(dòng)物皮膚癌發(fā)病率的上升。科學(xué)家認(rèn)為氟氯烴類(CFCs)化合物是引起臭氧層破壞的主要原因。而氟氯烴類是冰箱空調(diào)制冷，聚苯乙烯箱包、氣溶膠噴霧劑等常用的化合物。

₂.溫室效應(yīng)

溫室效應(yīng)又稱“花房效應(yīng)”，是大氣保溫效應(yīng)的俗稱。太陽(yáng)和地球都是熱的輻射體，而大氣中的CO₂、水蒸氣和其他氣體，它們?cè)试S波長(zhǎng)較短的太陽(yáng)高能輻射透過(guò)到達(dá)地面，同時(shí)又能捕獲地表向外放出的波長(zhǎng)較長(zhǎng)的低能紅外輻射熱，使地球保持溫暖的狀態(tài)，就像一層厚厚的玻璃使地球變成了一個(gè)大暖房，因其作用類似于栽培農(nóng)作物的溫室，故名溫室效應(yīng)。

如果大氣不存在這種效應(yīng)，地表平均溫度就會(huì)下降到－23℃，而非現(xiàn)在的15℃，也就是說(shuō)溫室效應(yīng)使地表溫度提高了38℃。但是，若溫室效應(yīng)不斷加強(qiáng)，全球溫度也必將逐年持續(xù)升高。CO₂是數(shù)量最多的溫室氣體，約占大氣總?cè)萘康?.03%。除CO₂以外，能產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體還有甲烷、臭氧、氟氯烴以及水氣等。在過(guò)去很長(zhǎng)一段時(shí)期里，地球的溫度一直較為恒定，是因?yàn)榇髿庵械腃O₂含量基本保持恒定，始終處于“邊增長(zhǎng)，邊消耗”的動(dòng)態(tài)平衡。大氣中80%的CO₂來(lái)自人和動(dòng)植物的呼吸，20%來(lái)自燃料的燃燒，而它們75%可被海洋、湖泊、河流等地面水和雨水吸收溶解，5%可通過(guò)植物的光合作用轉(zhuǎn)化為有機(jī)物儲(chǔ)藏起來(lái)。

隨著人口的急劇增加，工業(yè)的迅速發(fā)展，呼吸產(chǎn)生的CO₂及煤炭、石油、天然氣燃燒產(chǎn)生的CO₂，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于過(guò)去的水平;又由于森林被大量砍伐，城市化進(jìn)程加快，植被的破壞，大氣中應(yīng)被森林和植物吸收的CO₂沒(méi)有被吸收;再加上地表水域逐漸縮小，降水量大大降低，也減少了水吸收溶解CO₂的量，CO₂生成與轉(zhuǎn)化的動(dòng)態(tài)平衡遭到破壞，使大氣中CO₂的含量逐年增加，溫室效應(yīng)不斷增強(qiáng)，地球氣溫上升。據(jù)分析，如果CO₂含量比現(xiàn)在增加一倍，全球氣溫將升高3～5℃，兩極地區(qū)可能升高10℃，氣候?qū)⒚黠@變暖。氣溫升高，將導(dǎo)致某些地區(qū)雨量增加，某些地區(qū)出現(xiàn)干旱，颶風(fēng)力量增強(qiáng)，極端天氣出現(xiàn)頻率提高，自然災(zāi)害加劇。更令人擔(dān)憂的是，由于氣溫升高，將使兩極地區(qū)冰川融化，海平面升高，許多沿海城市、島嶼或低洼地區(qū)將面臨海水上漲的威脅，甚至被海水吞沒(méi)。20世紀(jì)60年代末，非洲撒哈拉牧區(qū)曾發(fā)生持續(xù)6年的干旱，由于缺少糧食和牧草，牲畜被宰殺，饑餓致死者超過(guò)150萬(wàn)人。這是“溫室效應(yīng)”給人類帶來(lái)災(zāi)害的典型事例。因此，必須有效地控制大氣中CO₂含量，控制人口增長(zhǎng)，科學(xué)使用燃料，加強(qiáng)植樹(shù)造林，綠化大地，防止溫室效應(yīng)給全球帶來(lái)的巨大災(zāi)難。

3.酸雨

酸雨是化石燃料燃燒產(chǎn)生的SO_x和NO_x等氧化物與大氣中的水結(jié)合，以雨、雪、霧的形式從空中降下的結(jié)果。工業(yè)生產(chǎn)、民用生活燃燒的煤炭約含1%的雜質(zhì)硫，在燃燒中將排放酸性氣體SO₂，燃燒產(chǎn)生的高溫還能促使助燃的空氣發(fā)生部分化學(xué)變化，氧氣與氮?dú)饣希欧潘嵝詺怏wNO_x，石油燃燒以及汽車尾氣也會(huì)排放出氮氧化物。1872年，英國(guó)科學(xué)家史密斯分析了倫敦市雨水成分，發(fā)現(xiàn)它呈酸性，且農(nóng)村雨水中含碳酸銨，酸性不大;郊區(qū)雨水含硫酸銨，略呈酸性;市區(qū)雨水含硫酸或酸性的硫酸鹽，呈酸性。于是史密斯首先在他的著作《空氣和降雨:化學(xué)氣候?qū)W的開(kāi)端》中提出“酸雨”這一專有名詞。

氮氧化物的天然來(lái)源主要包括閃電、林火、火山活動(dòng)和土壤中的微生物過(guò)程，廣泛分布在全球，對(duì)某一地區(qū)的濃度不發(fā)生什么影響。人類活動(dòng)排放到大氣的SO₂及其氧化產(chǎn)物SO₃，在下雨時(shí)可轉(zhuǎn)化為亞硫酸、硫酸或亞硫酸鹽、硫酸鹽;NO₂則可轉(zhuǎn)化為硝酸、硝酸鹽;再加上工業(yè)排放的氯化氫等酸性物質(zhì)構(gòu)成了酸雨的主要成分，除此之外還有碳酸。90%以上的酸雨是由人類排放的SO₂和NO₂生成。

酸雨的危害性很大，使河流、湖泊、地表水酸化，危及魚類等水生生物的生存;增加地面水的重金屬含量，腐蝕管道給飲用水造成威脅;造成土壤酸化，森林生產(chǎn)力下降，植被破壞;并且威脅人類的正常生活，如酸雨會(huì)刺激人眼紅腫發(fā)炎，飲用酸化的水和食用酸性河水中的魚類都會(huì)對(duì)人的健康造成危害。

(二)水環(huán)境

地球表面、巖石圈內(nèi)、大氣層中、地下水、土壤水、大氣水和生物水，在地球上形成一個(gè)完整的水系統(tǒng)，稱之為水圈。水圈中總計(jì)水量約1.386×1018m³，其中海洋水為1.338×1018m³，占總水量的96.5%;陸地上水儲(chǔ)量為4.8×10¹⁶m³，占總水量的3.5%;大氣中和生物體內(nèi)的水僅為1.4×10¹³m³，占總水量的0.001%。在陸地水儲(chǔ)量中，只有3.503×10¹⁶m³為淡水，占總水量的2.53%。而在這僅有的2.53%陸地淡水中，還包括69.6%的水以冰的形式存在于兩極、冰雪和永久凍土層中，只有30.4%，即1.065×10¹⁶m³的淡水存在于河流、湖泊、沼澤、土壤和地下600m的水層中，供人類使用。

隨著社會(huì)的進(jìn)步和世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，特別是世界人口的迅猛增加和工業(yè)的高速發(fā)展，人類對(duì)水的需求增長(zhǎng)得越來(lái)越快，導(dǎo)致全球性水資源短缺的日益加劇。20世紀(jì)世界人口增加了近3倍，淡水消耗量增加了6倍，其中工業(yè)用水增加了26倍，而水資源總量基本保持不變，結(jié)果使得人均占有水量急劇下降，20世紀(jì)末人均占有水量已減至20世紀(jì)初的1/18。據(jù)報(bào)道，目前世界約有1/3人口面臨供水緊張的威脅，預(yù)計(jì)到2025年，將有2/3的人可能遭受中度至高度的水荒。普遍的水位下降不僅造成水資源短缺，又造成沿海地區(qū)的海水侵蝕。許多大城市都存在飲用水的污染問(wèn)題，硝酸鹽污染、日益加重的重金屬幾乎影響所有地方的水質(zhì)。全球淡水供應(yīng)量不會(huì)增加，而人口在增加，水的污染在增加。1972年的聯(lián)合國(guó)人類環(huán)境會(huì)議指出:“石油危機(jī)之后的下一個(gè)危機(jī)就是水”，1977年的聯(lián)合國(guó)水事會(huì)議再次向全世界發(fā)出警告:“水不久將成為一項(xiàng)嚴(yán)重的社會(huì)危機(jī)”。因此，保護(hù)和更有效地合理利用水資源，是世界各國(guó)政府面臨的一項(xiàng)緊迫任務(wù)，也是任何一個(gè)水資源受益者的責(zé)任和義務(wù)。

(三)土壤荒漠化

沙漠被認(rèn)為是“地球的癌癥”，居全球生態(tài)危機(jī)之首。據(jù)聯(lián)合國(guó)公布的數(shù)字，全球沙漠化土地面積已達(dá)到3.6×107km²，占地球總面積的1/4，110個(gè)國(guó)家受到危害，10億多人口的生存受到威脅。

沙漠化的最主要原因是森林植被的破壞。森林是維持陸地自然生態(tài)系統(tǒng)平衡的重要組成部分，是地球的“生命之肺”，具有涵養(yǎng)水源，防風(fēng)固沙，改良土壤、防止水土流失、調(diào)節(jié)局部地區(qū)小氣候、吸收CO₂、放出O₂的作用，10000m₂闊葉林每日可吸收1tCO₂放出0.73t₁O₂，可供千人呼吸一天。科學(xué)家斷言:假如森林從地球上消失，陸地90%的生物將滅絕，全球90%的淡水將流入大海，人類將無(wú)法生存。

(四)城市廢棄物、噪聲和輻射

由于人類活動(dòng)的加劇和日益頻繁，工業(yè)固體廢棄物和城市垃圾量的日益增加，綜合利用率低，處理能力趕不上排放量，不斷增長(zhǎng)的有毒有害廢棄物，將成為潛在的危險(xiǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2000年僅北京三環(huán)、四環(huán)路之間就有高50m的垃圾山4500多座。全國(guó)城市生活垃圾每年為6000萬(wàn)噸，比十年前增加了一倍，但目前垃圾無(wú)害化處理平均不到5%，大量未經(jīng)處理的工業(yè)廢渣和城市垃圾堆存于城郊等地，成為嚴(yán)重的二次污染源。

在我國(guó)，城市的環(huán)境噪聲多數(shù)處于高聲級(jí)，其中交通噪聲占32.7%，生活噪聲占40.6%，工業(yè)及其他方面的噪聲占26.7%。城市各功能區(qū)環(huán)境噪聲普遍超標(biāo)，并呈上升趨勢(shì)。

隨著電子、電器設(shè)備的大量使用，使存在于地球的電磁波大幅度增加，對(duì)人類的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生巨大的影響。一定強(qiáng)度的電磁波輻射不僅影響一定范圍內(nèi)其他電子設(shè)備的正常工作，而且還會(huì)干擾人類的日常活動(dòng)和身體健康。電磁波輻射會(huì)干擾電視和收音機(jī)信號(hào)的接收，影響正常的通信聯(lián)絡(luò)，更為嚴(yán)重的是長(zhǎng)期受到電磁輻射會(huì)使人出現(xiàn)記憶衰退、失眠、多夢(mèng)、脫發(fā)、乏力、頭暈、心律不齊等癥狀。由于電磁波輻射無(wú)色、無(wú)味、無(wú)形，是一種用感官無(wú)法感知的污染，被喻為“隱形殺手”。

三、人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境的干擾和破壞

(一)自然資源的大量消耗

人類為了滿足自身的生存和發(fā)展的需求，一直不斷地進(jìn)行農(nóng)作物的耕種、狩獵、砍伐森林，開(kāi)采煤炭、石油、天然氣等，大量消耗著地球上的水資源、土地資源、礦產(chǎn)資源和生物資源，尤其是工業(yè)革命以后人類社會(huì)對(duì)自然資源的消耗速度呈上升趨勢(shì)。按照目前世界石油消耗量的增長(zhǎng)速度估計(jì)，全世界石油儲(chǔ)備量在20～50年之后就會(huì)消耗80%。截至2009年底，以2009年的年開(kāi)采速度計(jì)算，全球的石油尚可開(kāi)采45.7年，煤炭?jī)?chǔ)量可生產(chǎn)119年，天然氣儲(chǔ)量能滿足62.8年，就算還有許多石油、煤和天然氣未被探出，即使上述年限翻一番，其可開(kāi)采年限也是極其有限的。土地是人類賴以生存的基礎(chǔ)，在發(fā)展中國(guó)家土地資源為大約60%的人口提供生計(jì)，但在人口急劇增加的同時(shí)，可耕土地卻在不斷減少，而且人均可耕地正以較快的速度減少。世界上已有43個(gè)國(guó)家和地區(qū)缺水(占全球總面積的60%)，約20億人用水緊張，10億人飲用超標(biāo)水。再過(guò)30年，地球上的居民將遭受水資源不足之苦，而2.5%的地球人將挨餓，這是人類破壞生態(tài)系統(tǒng)造成的毀滅性后果。

(二)環(huán)境污染的加劇

人類的生活和生產(chǎn)活動(dòng)，在消耗大量自然資源的同時(shí)，在進(jìn)行原材料的提取、產(chǎn)品設(shè)計(jì)、工藝制造、產(chǎn)品使用和最終處置等過(guò)程中還會(huì)對(duì)空氣、水及土壤產(chǎn)生不同程度的污染。全球每年排入大氣層的氣體，SO2約1.6億噸，CO²約57億噸，CH⁴約2億噸;排放的有害金屬，鋁200萬(wàn)噸，砷7.8噸，汞1.1萬(wàn)噸，銅5500噸，超出自然背景值的20～300倍。SO²的過(guò)量排放導(dǎo)致酸雨發(fā)生頻率增加，面積擴(kuò)大，空氣質(zhì)量嚴(yán)重下降，全球有8億人生活在空氣污染的城市中;江河湖海的污染日趨嚴(yán)重，淡水匱乏使12億人口生活在缺水城市，14億人口在沒(méi)有廢水處理設(shè)施下生活;水質(zhì)污染引發(fā)的疾病和致死亡已構(gòu)成對(duì)人體健康的一大威脅;城市垃圾、污水、船舶廢物、石油和工業(yè)污染、放射性廢物等大量涌入海洋，每年有200億噸污染物從河流進(jìn)入海洋，約500萬(wàn)噸垃圾被拋進(jìn)海洋。

(三)擾動(dòng)物質(zhì)的全球循環(huán)

在全球生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)通過(guò)物理、化學(xué)和生物過(guò)程，從周圍的環(huán)境到生物體，再?gòu)纳矬w回到周圍環(huán)境，就像倉(cāng)庫(kù)里儲(chǔ)存的物質(zhì)從一庫(kù)流向另一庫(kù)，處于不斷運(yùn)動(dòng)的周期性循環(huán)中，這一過(guò)程稱為全球系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)，又稱為生物地球化學(xué)循環(huán)。在自然生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)全球循環(huán)是緩慢的，并通過(guò)上述過(guò)程維持著動(dòng)態(tài)平衡。而人類的活動(dòng)，可以大規(guī)模地、迅速地使物質(zhì)從自然環(huán)境的某一庫(kù)流向另一庫(kù)，使物質(zhì)形態(tài)發(fā)生變化，物質(zhì)在庫(kù)與庫(kù)之間的流通量加大，物質(zhì)在某一庫(kù)的停留時(shí)間變長(zhǎng)或縮短，造成物質(zhì)在生物地球化學(xué)循環(huán)中的動(dòng)平衡受到嚴(yán)重的擾動(dòng)。人類燃燒礦物燃料產(chǎn)生大量的CO₂、SO₂就破壞了C、S元素在全球生態(tài)系統(tǒng)中的動(dòng)態(tài)平衡，而產(chǎn)生“溫室效應(yīng)”和“酸雨”。

而且隨著社會(huì)和科技的進(jìn)步，為了滿足各種需求，人類已經(jīng)能生產(chǎn)各種自然生態(tài)環(huán)境中沒(méi)有的人造化學(xué)品。這些化學(xué)品進(jìn)入生態(tài)環(huán)境后，干擾自然發(fā)生的物理、化學(xué)、生物過(guò)程，干擾有機(jī)體正常的生物化學(xué)過(guò)程，甚至威脅到人類自身的繁衍，但是人們對(duì)這些化學(xué)品的認(rèn)識(shí)卻十分有限。1996年Colborn等人在《我們被盜竊的未來(lái)》中指出，由于人類濫用化學(xué)品，使自身的生育能力和生存面臨災(zāi)難。實(shí)驗(yàn)證明，許多合成化學(xué)品具有干擾內(nèi)分泌系統(tǒng)的作用，從而阻礙野生動(dòng)物和人類的自然生長(zhǎng)。

(四)紡織工業(yè)活動(dòng)對(duì)環(huán)境的影響

紡織品生產(chǎn)是一個(gè)冗長(zhǎng)復(fù)雜的過(guò)程。由于纖維來(lái)源的不同，最終產(chǎn)品用途的不同，紡織品的生產(chǎn)流程和生產(chǎn)工藝存在很大差異。在紡織品的整個(gè)生命周期中，從原材料初級(jí)生產(chǎn)、紡織品生產(chǎn)、使用回收，到最終處置，在不同階段都會(huì)對(duì)自然環(huán)境產(chǎn)生影響，會(huì)對(duì)自然環(huán)境造成擾動(dòng)和破壞。圖1－1是紡織品生產(chǎn)、消費(fèi)、廢棄過(guò)程對(duì)地球環(huán)境的影響。

圖1－1紡織工業(yè)活動(dòng)對(duì)地球系統(tǒng)的影響

紡織品工業(yè)活動(dòng)消耗的自然資源有棉、麻、絲、毛等天然紡織纖維原料，還有煤炭、石油、天然氣等不可再生的礦物資源。天然纖維以自然界可再生資源為原料，進(jìn)行循環(huán)生產(chǎn)，對(duì)自然環(huán)境不會(huì)造成毀滅性破壞。但是隨著農(nóng)牧業(yè)生產(chǎn)的工業(yè)化，農(nóng)藥、化肥、除草劑等的廣泛應(yīng)用，天然動(dòng)植物在其飼養(yǎng)和種植過(guò)程會(huì)受到農(nóng)藥、化肥和除草劑的污染，使得生產(chǎn)的紡織品上殘留有害、有毒物質(zhì)，而對(duì)環(huán)境和人類造成危害。因此，發(fā)展生態(tài)農(nóng)牧業(yè)是發(fā)展生態(tài)紡織品的關(guān)鍵。而煤炭、石油、天然氣既是化學(xué)纖維生產(chǎn)的原料又是紡織工業(yè)生產(chǎn)的動(dòng)力來(lái)源，它們是不可再生的資源，對(duì)它們的大量開(kāi)采和使用，對(duì)自然環(huán)境的破壞巨大，是不可挽回的。因此，現(xiàn)階段尋找替代品和對(duì)它們有計(jì)劃的開(kāi)采使用是全人類共同的使命。

紡織工業(yè)活動(dòng)從原料到制成服裝、裝飾品和各種產(chǎn)成品，經(jīng)歷了紡紗、織布、練染、成品加工等多道工序。在這一過(guò)程中除了對(duì)纖維材料的消耗外，還需消耗大量的水和蒸汽，消耗漿料、染料、各種助劑和化學(xué)品，并在這一過(guò)程中排出廢水、廢氣、廢渣，污染環(huán)境危害人類自身，如纖維塵埃，染色廢水，涂料印花時(shí)產(chǎn)生的揮發(fā)性氣體等。因此，紡織工業(yè)活動(dòng)作為人類社會(huì)生產(chǎn)活動(dòng)之一，必然受到地球自然生態(tài)系統(tǒng)的發(fā)展及其規(guī)律的制約，必須不斷地認(rèn)識(shí)和遵循自然生態(tài)系統(tǒng)的規(guī)律，有節(jié)制地、合理地利用地球資源滿足人類對(duì)紡織品的需求，減少?gòu)U水、廢氣、廢渣等對(duì)環(huán)境的干擾和破壞，使紡織工業(yè)的發(fā)展具有持續(xù)性。