第一節 人類與生態環境

一、生態環境的概念

所謂生態環境，國內外文獻資料并無明確的定義，它是由以人類為中心的各種自然因素和社會因素構成的一個復雜的系統，是影響人類生存與發展的水資源、土地資源、生物資源以及氣候資源數量與質量的總稱，是由生物群落及非生物自然因素組成的各種生態系統所構成的整體，主要或完全由自然因素形成，并間接地、潛在地、長遠地對人類的生存和發展產生影響。生態環境的破壞，最終會導致人類生活環境的惡化。

二、生態環境的現狀

(一)大氣環境

人類居住的地球被厚約720km的氣體層所環繞，其中含氮氣78%，氧氣21%，另外，還有少量CO₂、水蒸氣、NO、臭氧和其他氣體。這些氣體的存在對于地球的生物十分重要，它們可吸收太陽的能量，維持地球的溫度，為地球上的生物提供氧氣，擋住來自外太空的各種射線。沒有它們，地球就不可能有生命。

1.臭氧層

臭氧層位于大氣平流層內，距離地面約24km，臭氧是一種淡藍色的氣體。臭氧層能讓陽光中的可見光通過，而吸收掉波長在306.3nm以下的有害紫外輻射，部分UV－B和全部UV－C，只有長波紫外線UV－A和少量UV－B能輻射到達地面，所以人們稱臭氧層為地球生命的“保護神”。同時，臭氧吸收陽光中的紫外線，將其轉換為熱能加熱大氣，由于這種作用大氣溫度結構在高度50km左右有一個峰，地球上空15～50km存在著升溫層，大氣的溫度結構對于大氣的循環具有重要的影響。在對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，則會產生使地面氣溫下降的動力。

20世紀80年代科學家發現在南極上空的大氣層中每年春天都會出現一個空洞，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始穩定擴大。近年由于臭氧的減少已導致人類以及動物皮膚癌發病率的上升。科學家認為氟氯烴類(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

溫室效應又稱“花房效應”，是大氣保溫效應的俗稱。太陽和地球都是熱的輻射體，而大氣中的CO₂、水蒸氣和其他氣體，它們允許波長較短的太陽高能輻射透過到達地面，同時又能捕獲地表向外放出的波長較長的低能紅外輻射熱，使地球保持溫暖的狀態，就像一層厚厚的玻璃使地球變成了一個大暖房，因其作用類似于栽培農作物的溫室，故名溫室效應。

如果大氣不存在這種效應，地表平均溫度就會下降到－23℃，而非現在的15℃，也就是說溫室效應使地表溫度提高了38℃。但是，若溫室效應不斷加強，全球溫度也必將逐年持續升高。CO₂是數量最多的溫室氣體，約占大氣總容量的0.03%。除CO₂以外，能產生溫室效應的氣體還有甲烷、臭氧、氟氯烴以及水氣等。在過去很長一段時期里，地球的溫度一直較為恒定，是因為大氣中的CO₂含量基本保持恒定，始終處于“邊增長，邊消耗”的動態平衡。大氣中80%的CO₂來自人和動植物的呼吸，20%來自燃料的燃燒，而它們75%可被海洋、湖泊、河流等地面水和雨水吸收溶解，5%可通過植物的光合作用轉化為有機物儲藏起來。

隨著人口的急劇增加，工業的迅速發展，呼吸產生的CO₂及煤炭、石油、天然氣燃燒產生的CO₂，遠遠高于過去的水平;又由于森林被大量砍伐，城市化進程加快，植被的破壞，大氣中應被森林和植物吸收的CO₂沒有被吸收;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生成與轉化的動態平衡遭到破壞，使大氣中CO₂的含量逐年增加，溫室效應不斷增強，地球氣溫上升。據分析，如果CO₂含量比現在增加一倍，全球氣溫將升高3～5℃，兩極地區可能升高10℃，氣候將明顯變暖。氣溫升高，將導致某些地區雨量增加，某些地區出現干旱，颶風力量增強，極端天氣出現頻率提高，自然災害加劇。更令人擔憂的是，由于氣溫升高，將使兩極地區冰川融化，海平面升高，許多沿海城市、島嶼或低洼地區將面臨海水上漲的威脅，甚至被海水吞沒。20世紀60年代末，非洲撒哈拉牧區曾發生持續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150萬人。這是“溫室效應”給人類帶來災害的典型事例。因此，必須有效地控制大氣中CO₂含量，控制人口增長，科學使用燃料，加強植樹造林，綠化大地，防止溫室效應給全球帶來的巨大災難。

3.酸雨

酸雨是化石燃料燃燒產生的SO_x和NO_x等氧化物與大氣中的水結合，以雨、雪、霧的形式從空中降下的結果。工業生產、民用生活燃燒的煤炭約含1%的雜質硫，在燃燒中將排放酸性氣體SO₂，燃燒產生的高溫還能促使助燃的空氣發生部分化學變化，氧氣與氮氣化合，排放酸性氣體NO_x，石油燃燒以及汽車尾氣也會排放出氮氧化物。1872年，英國科學家史密斯分析了倫敦市雨水成分，發現它呈酸性，且農村雨水中含碳酸銨，酸性不大;郊區雨水含硫酸銨，略呈酸性;市區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:化學氣候學的開端》中提出“酸雨”這一專有名詞。

氮氧化物的天然來源主要包括閃電、林火、火山活動和土壤中的微生物過程，廣泛分布在全球，對某一地區的濃度不發生什么影響。人類活動排放到大氣的SO₂及其氧化產物SO₃，在下雨時可轉化為亞硫酸、硫酸或亞硫酸鹽、硫酸鹽;NO₂則可轉化為硝酸、硝酸鹽;再加上工業排放的氯化氫等酸性物質構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，森林生產力下降，植被破壞;并且威脅人類的正常生活，如酸雨會刺激人眼紅腫發炎，飲用酸化的水和食用酸性河水中的魚類都會對人的健康造成危害。

(二)水環境

地球表面、巖石圈內、大氣層中、地下水、土壤水、大氣水和生物水，在地球上形成一個完整的水系統，稱之為水圈。水圈中總計水量約1.386×1018m³，其中海洋水為1.338×1018m³，占總水量的96.5%;陸地上水儲量為4.8×10¹⁶m³，占總水量的3.5%;大氣中和生物體內的水僅為1.4×10¹³m³，占總水量的0.001%。在陸地水儲量中，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。

隨著社會的進步和世界經濟的發展，特別是世界人口的迅猛增加和工業的高速發展，人類對水的需求增長得越來越快，導致全球性水資源短缺的日益加劇。20世紀世界人口增加了近3倍，淡水消耗量增加了6倍，其中工業用水增加了26倍，而水資源總量基本保持不變，結果使得人均占有水量急劇下降，20世紀末人均占有水量已減至20世紀初的1/18。據報道，目前世界約有1/3人口面臨供水緊張的威脅，預計到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，又造成沿海地區的海水侵蝕。許多大城市都存在飲用水的污染問題，硝酸鹽污染、日益加重的重金屬幾乎影響所有地方的水質。全球淡水供應量不會增加，而人口在增加，水的污染在增加。1972年的聯合國人類環境會議指出:“石油危機之后的下一個危機就是水”，1977年的聯合國水事會議再次向全世界發出警告:“水不久將成為一項嚴重的社會危機”。因此，保護和更有效地合理利用水資源，是世界各國政府面臨的一項緊迫任務，也是任何一個水資源受益者的責任和義務。

(三)土壤荒漠化

沙漠被認為是“地球的癌癥”，居全球生態危機之首。據聯合國公布的數字，全球沙漠化土地面積已達到3.6×107km²，占地球總面積的1/4，110個國家受到危害，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系統平衡的重要組成部分，是地球的“生命之肺”，具有涵養水源，防風固沙，改良土壤、防止水土流失、調節局部地區小氣候、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，人類將無法生存。

(四)城市廢棄物、噪聲和輻射

由于人類活動的加劇和日益頻繁，工業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，不斷增長的有毒有害廢棄物，將成為潛在的危險。據統計，2000年僅北京三環、四環路之間就有高50m的垃圾山4500多座。全國城市生活垃圾每年為6000萬噸，比十年前增加了一倍，但目前垃圾無害化處理平均不到5%，大量未經處理的工業廢渣和城市垃圾堆存于城郊等地，成為嚴重的二次污染源。

在我國，城市的環境噪聲多數處于高聲級，其中交通噪聲占32.7%，生活噪聲占40.6%，工業及其他方面的噪聲占26.7%。城市各功能區環境噪聲普遍超標，并呈上升趨勢。

隨著電子、電器設備的大量使用，使存在于地球的電磁波大幅度增加，對人類的生產和生活產生巨大的影響。一定強度的電磁波輻射不僅影響一定范圍內其他電子設備的正常工作，而且還會干擾人類的日常活動和身體健康。電磁波輻射會干擾電視和收音機信號的接收，影響正常的通信聯絡，更為嚴重的是長期受到電磁輻射會使人出現記憶衰退、失眠、多夢、脫發、乏力、頭暈、心律不齊等癥狀。由于電磁波輻射無色、無味、無形，是一種用感官無法感知的污染，被喻為“隱形殺手”。

三、人類活動對環境的干擾和破壞

(一)自然資源的大量消耗

人類為了滿足自身的生存和發展的需求，一直不斷地進行農作物的耕種、狩獵、砍伐森林，開采煤炭、石油、天然氣等，大量消耗著地球上的水資源、土地資源、礦產資源和生物資源，尤其是工業革命以后人類社會對自然資源的消耗速度呈上升趨勢。按照目前世界石油消耗量的增長速度估計，全世界石油儲備量在20～50年之后就會消耗80%。截至2009年底，以2009年的年開采速度計算，全球的石油尚可開采45.7年，煤炭儲量可生產119年，天然氣儲量能滿足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，其可開采年限也是極其有限的。土地是人類賴以生存的基礎，在發展中國家土地資源為大約60%的人口提供生計，但在人口急劇增加的同時，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個國家和地區缺水(占全球總面積的60%)，約20億人用水緊張，10億人飲用超標水。再過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，這是人類破壞生態系統造成的毀滅性后果。

(二)環境污染的加劇

人類的生活和生產活動，在消耗大量自然資源的同時，在進行原材料的提取、產品設計、工藝制造、產品使用和最終處置等過程中還會對空氣、水及土壤產生不同程度的污染。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200萬噸，砷7.8噸，汞1.1萬噸，銅5500噸，超出自然背景值的20～300倍。SO²的過量排放導致酸雨發生頻率增加，面積擴大，空氣質量嚴重下降，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重，淡水匱乏使12億人口生活在缺水城市，14億人口在沒有廢水處理設施下生活;水質污染引發的疾病和致死亡已構成對人體健康的一大威脅;城市垃圾、污水、船舶廢物、石油和工業污染、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入海洋，約500萬噸垃圾被拋進海洋。

(三)擾動物質的全球循環

在全球生態系統中，物質通過物理、化學和生物過程，從周圍的環境到生物體，再從生物體回到周圍環境，就像倉庫里儲存的物質從一庫流向另一庫，處于不斷運動的周期性循環中，這一過程稱為全球系統的物質循環，又稱為生物地球化學循環。在自然生態系統中，物質全球循環是緩慢的，并通過上述過程維持著動態平衡。而人類的活動，可以大規模地、迅速地使物質從自然環境的某一庫流向另一庫，使物質形態發生變化，物質在庫與庫之間的流通量加大，物質在某一庫的停留時間變長或縮短，造成物質在生物地球化學循環中的動平衡受到嚴重的擾動。人類燃燒礦物燃料產生大量的CO₂、SO₂就破壞了C、S元素在全球生態系統中的動態平衡，而產生“溫室效應”和“酸雨”。

而且隨著社會和科技的進步，為了滿足各種需求，人類已經能生產各種自然生態環境中沒有的人造化學品。這些化學品進入生態環境后，干擾自然發生的物理、化學、生物過程，干擾有機體正常的生物化學過程，甚至威脅到人類自身的繁衍，但是人們對這些化學品的認識卻十分有限。1996年Colborn等人在《我們被盜竊的未來》中指出，由于人類濫用化學品，使自身的生育能力和生存面臨災難。實驗證明，許多合成化學品具有干擾內分泌系統的作用，從而阻礙野生動物和人類的自然生長。

(四)紡織工業活動對環境的影響

紡織品生產是一個冗長復雜的過程。由于纖維來源的不同，最終產品用途的不同，紡織品的生產流程和生產工藝存在很大差異。在紡織品的整個生命周期中，從原材料初級生產、紡織品生產、使用回收，到最終處置，在不同階段都會對自然環境產生影響，會對自然環境造成擾動和破壞。圖1－1是紡織品生產、消費、廢棄過程對地球環境的影響。

圖1－1紡織工業活動對地球系統的影響

紡織品工業活動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，進行循環生產，對自然環境不會造成毀滅性破壞。但是隨著農牧業生產的工業化，農藥、化肥、除草劑等的廣泛應用，天然動植物在其飼養和種植過程會受到農藥、化肥和除草劑的污染，使得生產的紡織品上殘留有害、有毒物質，而對環境和人類造成危害。因此，發展生態農牧業是發展生態紡織品的關鍵。而煤炭、石油、天然氣既是化學纖維生產的原料又是紡織工業生產的動力來源，它們是不可再生的資源，對它們的大量開采和使用，對自然環境的破壞巨大，是不可挽回的。因此，現階段尋找替代品和對它們有計劃的開采使用是全人類共同的使命。

紡織工業活動從原料到制成服裝、裝飾品和各種產成品，經歷了紡紗、織布、練染、成品加工等多道工序。在這一過程中除了對纖維材料的消耗外，還需消耗大量的水和蒸汽，消耗漿料、染料、各種助劑和化學品，并在這一過程中排出廢水、廢氣、廢渣，污染環境危害人類自身，如纖維塵埃，染色廢水，涂料印花時產生的揮發性氣體等。因此，紡織工業活動作為人類社會生產活動之一，必然受到地球自然生態系統的發展及其規律的制約，必須不斷地認識和遵循自然生態系統的規律，有節制地、合理地利用地球資源滿足人類對紡織品的需求，減少廢水、廢氣、廢渣等對環境的干擾和破壞，使紡織工業的發展具有持續性。