8．温室气体与全球变暖

　　 大气中的CO₂、CH₄、N₂O及氯氟烃(CFCl₃)等微量气体被统称为温室气体。这些温室气体不吸收短波辐射(可见光、紫外线等)，但吸收长波辐射(红外线等)。太阳的短波辐射可直达地球表面，被地表吸收后，以长波辐射的形式向外发射。大气中的温室气体吸收了长波辐射后，就将这一部分长波辐射的能量留在大气中，使地表的大气温度升高，如同玻璃温室一样。温室气体的这种功能效应称为温室效应。温室效应对维持地球温度的稳定性是非常重要的，它能使地球温度不致发生骤然变化。但现在的问题是，由于人类的活动，大气中的温室气体浓度迅速增加，造成全球气候趋于变暖。大气中主要的温室气体是CO₂。人类大量使用化石燃料一煤炭、石油和天然气，以及燃烧生物物质，造成CO₂的过量排放，打破了绿色植物光合作用与所有生物的呼吸作用之间的平衡，是导致大气中CO₂上升的主要原因。CH₄是作用仅次于CO₂的温室气体，是大气中最丰富的烷烃。CH₄主要来源于有机废物的生物发酵，人口数量的增加，农业、畜牧业急剧增长，相应地增加了CH₄的排放。

　　 温室效应加剧对全球气候变化带来的危害：极地冰雪融化，海水膨胀，导致海平面上升，一些岛屿被淹没，沿海城市、岛屿更易遭受台风、风暴潮的袭击；中纬度地区河湖干枯、森林死亡，高纬度地区的低地出现涝灾，森林火灾更为频繁；夏季酷热；许多物种灭绝等。

减缓温室效应的有效措施：一是保护植被、绿色荒山，保护森林、草原，防止海洋污染等是增加 CO₂吸收的有效措施；二是减少使用化石燃料，开发新能源，增加新能源替代化石能源的比例。新能源是指风能、水能、太阳能、地热能、氢能、核能和生物能等能源。

[经典例题解析]

　　 例题11　 哪一措施最可能与可持续发展的原则不相符合(　　 )

　　 A．森林的采伐量小于生长量

　　 B．人工鱼塘生产者的能量少于消费者的能量

　　 C．农田从收获中输出的氮素多于补充的氮素

　　 D．农田施用无机氮肥多于生物固定的氮肥

　　 解析　 可持续发展是指在不破坏环境、不影响可再生资源的再生过程来发展生产。发展经济的原则。如对森林资源的利用应是采伐量小于或等于森林的生长量，至少要做到砍多少种多少，不能光砍不种；在农业生产中，从土壤中收走多少矿质元素就必须补充多少矿质元素，否则土壤就会越来越贫脊，影响到农业生产的持续发展。人工鱼塘是人工建立的生态系统，高密度养鱼时生产者的能量肯定会少于消费者的能量，但可以人工补充能量来维持(如投放食物等)。在农田中，农作物对氮肥的需要量远远大干农田生态系统中固氮生物的固氮能力，必须施用大量的无机氮肥才能保持农业生产的高产稳产，这与可持续发展是不矛盾的。

答案　 C

　　 例题2　 　(2000年上海高考题)在某个池塘生态系统中，因污染导致水生植物大量死亡后，池塘中首先减少的物质是(　　 )

　　 A．CO₂　　　 B．O₂　　　　　 C．硝酸盐　　　　　 D．磷酸盐

　　 解析　 生态系统发展到一定阶段，都具有一定的自动调节能力。在一个池塘生态系统中，各种成分都保持在一个相对稳定的状态，如水生植物通过光合作用消耗水中的CO₂释放氧气；水中动物的呼吸则消耗水中的O₂，呼出CO₂；这样在水中的O₂和CO₂基本保持一种动态的平衡。如果水生植物大量死亡(不能产生O₂)，而其他动物及大量增加的微生物却不断地消耗O₂，故池塘中首先减少的物质是O₂。

答案　 B

　　 例题3　 下列有关“富营养化”说法错误的是(　　 )

　　 A．富营养化是指因水体中N、P等植物必需的矿质元素含量过多而使水质恶化的现象

　　 B．发生富营养化的湖泊、海弯等流动缓慢的水休，因浮游生物种类的不同而呈现出蓝、红、褐等颜色

　　 C．富营养化发生在池塘和湖泊中叫做“赤潮”

　　 D．富营养化不仅影响水产养殖业，而且会使水中含有亚硝酸盐等致癌物质，严重影响人畜的安全饮水

　　 解析　 详见“重点知识联系与剖析”中有关富营养化的内容。

答案　 C

例题4　 (2000年上海高考题)图11-2是科学工作者对我国北方地区森林、草地和荒漠面积变化的调查结果。这对分析说明我国今春以来华北地区多次出现的沙尘暴天气有很大帮助。

图11-2

(1)请根据调查结果，分析植被和沙尘暴形成的关系。

(2)请根据生态平衡原理提出治理沙尘暴的措施。

　　 解析　 沙尘暴在近几年来新闻、报刊中都有大量的报道。沙尘暴已影响到了北京、天津、河南、上海等地。除此之外，黄土高原的水土流失。长江流域1998年的特大洪水、气候的冷暖无常等现象频频出现，专家撰文指出：这一切的一切都是人类活动破坏了自然界的生态平衡，特别是破坏了森林和草原带来的恶果。因为森林和草原在保护和改善环境中有制造氧气。净化空气，过滤尘埃。消除噪声、涵养水源、防风固沙、调节气候等作用。

　　 答案　 (1)①森林和草地面积减少，使土壤蓄水能力降低；②植被破坏，使上壤裸露和荒漠化，沙土随风而起；③森林面积减少，防风固沙能力下降。　 (2)①积极营造防护林，并妥善养护；②保护草原，控制载畜量，防止土壤裸露；③退耕还林、还草。

　　 例题5　 (1999年上海高考试题)随环境污染的不断加剧，可能引起海洋表层的浮游植物大量死亡，从而进一步加剧温室效应。这是因为浮游植物死亡会(　　 )

　　 A．使大气中二氧化碳增加　　　　　　 B．使大气中臭氧增加

　　 C．使海洋表层无机物增加　　　　　　 D．使海洋表层含氧量减少

　　 解析　 在地球上的海洋占地球表面积的70%，海洋中的浮游植物虽然很小，但数量巨大，浮游植物通过光合作用吸收的CO₂比陆生植物吸收的CO₂还要多。所以当环境污染导致海洋表层的浮游植物大量死亡后，必然会使大气中的CO₂浓度升高。

答案　 A

　　 例题6　 　在下列实例中，通过食物链而引起生态危机的是(　　 )

　　 A.酸雨　　　　　　　　　　　　　 B．温室效应

　　 C．汞、镉等有毒物质的浓缩　　　 D．臭氧减少，臭氧层出现空洞

　　 解析　 汞、镉等重金属元素能在生物体内积累，沿食物链富集而引起生态危机。酸雨、温室效应和臭氧层的破坏对环境的影响不是通过食物链引起的。

答案　 C

　　 例题7 　造成温室效应的原因和缓解全球温室效应危机的措施依次是(　　 )

　　 A．煤、石油、天然气大量燃烧，营造森林绿地

　　 B．SO₂等有毒气体的大量产生、种植夹竹桃等能大量吸收SO₂的植物

　　 C．人造含氟制冷剂的泄漏、采用无氟制冷剂

　　 D．汽车和工厂排放的废气和烟尘、收取排污费并限令整改

　　 解析　 温室效应主要是由CO₂引起的，矿质燃料的燃烧是排放CO₂的大户，这是由于人类的活动附加给生物圈的额外排放。因为在人类进入工业化社会之前，大气中的O₂和CO₂是能够保持平衡的。缓解温室效应的最佳途径是：开发新能源，如核能、太阳能、风能及其他形式的没有污染的能源，替代传统的矿物燃料，减少CO₂的排放；营造森林绿地，利用植物的光合作用吸收CO₂。选项B中的SO₂不是引起温室效应的物质，但它能形成酸雨，所以也是一种大气污染物；含氟制冷剂的泄漏能够破坏臭氧层，所以也是一种大气污染物；D选项中的措施是一种治表不治本的办法。

答案　 A

　　 例题8　 引起1998年广东珠江口附近海域发生的赤潮主要是由于(　　 )

　　 A.环境污染导致有毒藻类大量繁殖　　　 B．温室效应导致水温升高

　　 C．人类大量捕捞鱼类　　　　　　　　 D．人类活动导致鱼的食物不足

　　 解析　 赤潮是由于人类活动造成的环境污染引起的，主要是城市排放的大量生活污水污染海域引起的。因为在生活污水中含有大量的有机物，被排入海洋中后，被逐渐降解而释放出有机物中的N和P，导致一些有毒藻类大量繁殖造成，使某些海域出现富营养化。藻类过多繁殖会消耗水体中的大量氧气，致使这些海域的海水中缺氧；排放的有毒物质会导致鱼类中毒，对渔业生产危害很大。

答案　 A

　　 例题9　 环境污染对人或哺乳动物具有三致作用，下列哪一项不属于“三致作用”(　　 )

　　 A．致癌作用　　 B．致突变作用　　　 C．致死作用　　 D．致畸作用

　　 解析　 环境污染的“三致作用”是指环境污染具有使人或哺乳动物致癌、致突变和致畸的作用。其危害一般需要经过比较长的时间才显露出来，有些危害甚至影响到后代。致癌作用是指导致人或哺乳动物患癌症的作用。在污染物中有能够诱发人或哺乳动物患癌症的物质，这些物质称为致癌物。致癌物可以分为化学性致癌物(如亚硝酸盐、石棉和生产蚊香用的双氯甲醚等)，物理性致癌物(如镭的核聚变物，各种射线等)和生物性致癌物(如黄曲霉素、致癌病毒等)三类。

　　 致突变作用是指导致人或哺乳动物发生基因突变、染色体结构变异或染色体数目变异的作用。人或哺乳动物的生殖细胞如果发生突变，可以影响妊娠过程，导致不孕或胚胎早期死亡等。人或哺乳动物的体细胞如果发生突变，可以导致癌症的发生。常见的致突变物有亚硝胺类、甲醛、苯和敌敌畏等。

　　 致畸作用是指作用于妊娠母体，干扰胚胎的正常发育，导致新生儿或幼小哺乳动物先天性畸形的作用。目前已经确认的致畸物质有甲基汞、乙醇和某些病毒等。

答案　 C

　　 例题10　 (1999年上海高考题)据报道：1952年，某城市雾大无风，家庭和工厂的烟雾经久不散，每立方米大气中SO₂的含量高达3.8mg，烟尘达4.5mg，居民健康普遍受到危害，4天之内死亡约4000人。请回答：

(1)流经该城市的主要河道也因此而受到污染，引起鱼类死亡，这与此种类型大气污染能形成_______________有关。

(2)这种大气污染对人体__________系统的危害最大，将会造成________、_______等病症(举2种主要病症)。

(3)大气中SO₂将直接危害陆生高等植物的__________组织。

(4)要防止类似悲剧的出现，应采取的措施是________。

　　 解析　 主要考查酸雨对生物和人类的危害。详见“重点知识联系与剖析”中关于酸雨的相关知识。

答案　 (1)酸雨；(2)呼吸，呼吸困难、咳嗽、喉痛、支气管炎、肺气肿；(3)叶；(4)严格控制污染源。

本周强化练习：

[能力训练]

一

(学生课外完成，教师课内重点讲解)

7．噪声污染

　　 噪声污染的主要特征：

　　 噪声是一种感觉公害，通常噪声是由不同振幅和频率组成的无调嘈杂声。但有时，优美的音乐旋律，在它影响人们的工作和休息时，也被认为是噪声。因此，对噪声的判断与个人所处的环境和主观愿望有关。

　　 噪声是暂时性污染，噪声源停止发声，危害即消除。不象其他污染物，即使停止污染，污染物还在长时间内残留着，污染是持久性的。

噪声污染的危害有损伤听力、干扰睡眠、诱发多种疾病、影响心理健康等。

6．固体废弃物污染

　　 随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高，各种废弃物的排放量大幅度增加。采矿业的废石、工业废渣、废弃的塑料制品以及生活垃圾等都属于固体废弃物的范畴。这些废物日积月累、长期堆放，会造成大气、水和土壤等环境污染，危害人体健康。实际上，固体废弃物只是在某一过程或某一方面没有使用价值，而在另一生产过程中往往可以作为原料加以利用，所以被称为“放在错误地点的原料”。因此固体废弃物的处理和利用，已日益成为环境科学急需解决的问题，并受到各国重视。

发展无废技术是解决固体废弃物污染问题的有效办法。所谓无废技术是指采用闭路循环方式，使资源在生产过程中充分利用，又不排放污染物质。也就是说，生产第一种产品后排放出来的废弃物，可用为第二种产品的原料；第二种产品生产过程中的废弃物再作为下一种产品的原料，如此等等。如黑龙江省建成的硫酸厂，利用西林铅锌矿的废渣一硫精砂作为原料。炼钢厂的钢渣对钢厂来说是废渣，但对水泥厂来说却是一种上等的原料。火力发电厂排放出来的粉煤灰，含有铅、汞、砷等有害元素，但可用来生产水泥、烧结砖等。由此可见，发展无废技术，实现三废资源化，可以取得环境效益和经济效益的双丰收。

5．富营养化

富营养化是指水体中N、P等植物必须的矿质元素含量过多时而使水质恶化的现象。引起水体富营养化的污染源有工业废水、生活污染和农田排水。当它们汇集到池塘、湖泊、海湾时就会使水体中N、P等植物必需的矿质元素增多，致使藻类植物、浮游植物大量繁殖。由于繁殖、生长过程需要消耗大量氧气用以进行呼吸作用，致使水中溶解氧的含量降低。而且当藻类植物和其他浮游生物死亡之后，其遗体首先被水中需氧微生物分解，从而进一步降低溶解氧的含量，然后被厌氧微生物分解。同时产生H₂S、CH₄等有毒气体，造成鱼类和其他水生生物死亡。发生富营养化的湖泊、海弯等流动缓慢的水体，因浮游生物种类的不同而呈现出蓝、红、褐等颜色。富营养化发生在池塘和湖泊中叫做“水华”，发生在海水中叫做“赤潮”。如图11-1所示。

图11-1

4．农药污染

喷洒农药，目的是杀灭或抑制农业害虫，以保证农作物的高产优质。但随着现代化学农药的飞速发展，生产品种的增加，某些农药化学性质较稳定，不易分解，结果使农药在土壤中越积越多。当土壤中累积的农药达到一定程度时，便成为污染物质影响第二茬作物的产量与质量。不仅如此，农药还随着雨水的冲涮汇集到河流、湖泊，从而造成水体污染。由于大多数农药不易被分解，因而被生物体吸收后，随着食物链的延长其含量逐渐升高，严重影响鱼类和贝类的生存。当人们食用这种被严重污染的鱼类和贝时，农药就会在人体内进一步富集，从而危害人体健康。

3．重金属污染

在环境污染方面所说的重金属主要是指汞、铜、铅及非金属砷等生物毒性显著的元素。化石燃料的燃烧是重金属的主要释放源，采矿和冶炼也是向环境释放重金属的主要污染源。重金属污染的特点表现在以下几个方面：①在天然水中只要有微量重金属即可产生毒性效应。一般重金属产生毒性的范围大约在1-10mg/L之间，毒性较强的金属如汞、镉等产生毒性的浓度范围在0．01-0．001mg／L之间。②水体中的某些重金属可在微生物作用下转化为毒性更强的金属化合物，如甲基汞。③生物从环境中摄取重金属可以随着食物链的延长而加强，即表现为生物富集作用。例如，发生在日本的水怪病就是汞经过生物富集作用而引起的。

2．水污染

水与空气、食品是人类生命和健康的三大要素。在不同种类的生物体中，水大约占体重的60%-95%，水是人类的宝贵资源，是生命之源。水污染在我国相当普遍，而且十分严重。造成水污染的物质主要有重金属、农药、过量的N、P等植物矿质元素和致病微生物等。当水中的上述有害物质超出水体的自净能力(物理净化、化学净化、生物净化)时，就发生了污染。而水中污染物主要来自未加工处理的工业废水、生活废水和医院废水等。

1．酸雨

　　 酸雨是大气污染后产生的酸性沉降物。酸雨中绝大部分是硫酸和硝酸，这是工业生产、民用生活燃烧煤炭排出来的SO₂，燃烧石油及汽车尾气释放的氮氧化物，经过“云内成雨过程”，即水气凝结在硫酸根、硝酸根等凝结核上，发生液相氧化反应，形成硫酸雨和硝酸雨，最后降在地面上形成酸雨。我国燃料结构主要是煤炭，以排放SO₂为主，所以我国酸雨是硫酸型酸雨。酸雨改变了生物生长、发育和繁殖等生命活动所需要的正常酸碱度，严重危害水生生物和陆生生物的生存。

防治酸雨的根本措施是控制SO₂和氮氧化物的排放量，同时要植树造林，运用绿色植物的净化作用来净化空气。如一公顷柳杉一个月可吸收SO₂60kg。

2．防治环境污染

环境污染不仅能够引起野生生物资源的衰减，而且严重影响着人类健康。因此必须努力寻求一条人口、经济、社会、环境和资源相互协调的，即能满足当代人的需要，而又不对满足后代人需求的能力构成危害的可持续发展道路。

　　 防治环境污染的措施很多，其中与生物科学密切相关的有：利用生物净化来除环境污染和发展绿色食品。

(1)生物净化

　　 生物净化是指生物体通过吸收、分解和转化作用，使生态环境中污染物的浓度和毒性降低或消失的过程。在生物净化中，绿色植物和微生物起着重要的作用。

　　 绿色植物的净化作用主要体现在3个方面：第一是绿色植物能够在一定浓度的范围内吸收大气中的有害氧化，如一公顷柳杉每个月可吸收60kgSO₂；第二是绿色植物可以阻滞和吸附大气中的粉尘和放射性污染物；第三是许多绿色植物能够分泌抗生素，杀灭空气中的病原菌，如悬铃木(法国梧桐)和橙、圆柏等。

　　 微生物的净化作用是指微生物能够将许多有机污染物逐渐分解成无机物，从而起到净化作用。污水处理厂处理污水时主要通过物理沉降和微生物的净化作用两个过程完成。物理沉降是利用过滤、沉淀等方法去除工业污水和生活污水中个体比较大的污染物；微生物净化是利用污水中的多种需氧微生物，把污水中的有机物分解成CO₂、H₂O对以及含氮的和含磷的无机盐，使污水得到净化。

(2)绿色食品

绿色食品是指按照特定的生产方式，经过专门机构认定和许可后，使用绿色食品标志的无污染、安全、优质的营养食品。绿色食品的开发包括产地的选择、产品的生产、加工、包装和储运等一系列环节，每个环节都有严格的标准和要求，以便防止和减少污染。

　　 保护生态环境的基本措施主要有两条：一是保护和合理利用野生生物资源；二是防治环境污染。

1．保护和合理利用野生生物资源

野生生物资源属于再生资源，具有直接使用价值、间接使用价值和潜在使用价值，是组成生物多样性的重要部分。而生物多样性程度越高，生态系统的稳定越强，生态环境就越优越，农牧业生产也就越稳定。但由于各种因素尤其是人为因素的作用，使得野生生物资源大幅度衰退。因此建立自然保护区就成为保护珍贵野生生物资源及其生存环境的有效措施。而强调对野生生物资源的合理开发和利用，是遵循种群数量增长规律，兼顾经济利益和生态效益，实现可持续发展的有效途径。