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已有 1606 次閱讀 2017-4-5 09:41|個人分類:科學(xué)書摘|系統(tǒng)分類:科研筆記|關(guān)鍵詞:生態(tài)地學(xué) 席慧 劉晶 科學(xué)出版社 生態(tài)學(xué) 地學(xué) 新興學(xué)科
隨著地學(xué)和生態(tài)學(xué)的相互滲透，二者交叉所產(chǎn)生的領(lǐng)域得到迅速發(fā)展，進(jìn)而誕生了一門新興的學(xué)科，即生態(tài)地學(xué)?？梢哉f，生態(tài)地學(xué)是順應(yīng)人類解決重大生態(tài)、資源和環(huán)境問題，以及應(yīng)對各種地球?yàn)?zāi)難和重大疾病而產(chǎn)生的，是在人類希冀擺脫這些困境卻舉步維艱的情況下形成的，是地學(xué)與生態(tài)學(xué)相互交叉的邊緣學(xué)科。因此，它既是地學(xué)領(lǐng)域新興的分支學(xué)科之一，也是生態(tài)學(xué)的重要組成部分。它必將在今后解決人類面臨的重大生態(tài)、資源和環(huán)境問題，以及應(yīng)對各種地球?yàn)?zāi)難和重大疾病中發(fā)揮日益重要甚至是不可替代的作用。
生態(tài)地學(xué)
生態(tài)地學(xué)是研究生態(tài)系統(tǒng)特別是各圈層水平上地球受自然和人為影響的過程，及其產(chǎn)生的各種效應(yīng)與退化，以及預(yù)防、修復(fù)與調(diào)控的科學(xué)，是生態(tài)學(xué)與地學(xué)之間的新興邊緣科學(xué)。其涉及的主要研究內(nèi)容包括各圈層及其生態(tài)過程、自然災(zāi)害與人為活動產(chǎn)生的生態(tài)效應(yīng)、全球性生態(tài)問題、生態(tài)退化與疾病、生態(tài)修復(fù)與調(diào)控等，具體來說，包括：陸地圈及其生態(tài)過程，水圈及其生態(tài)過程，大氣圈與氣候變化，生物圈與生態(tài)地球化學(xué)，這四大圈層內(nèi)涵及其生態(tài)過程的研究，以及地震與海嘯、火山活動、氣象災(zāi)害、山地地質(zhì)災(zāi)害、地面變形這幾種典型的地球上的自然災(zāi)害及其生態(tài)效應(yīng)或?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)影響的研究。此外，研究內(nèi)容還包括礦產(chǎn)資源開發(fā)、能源開發(fā)、城市化、大中型水庫建設(shè)、環(huán)境污染幾大人類活動及其生態(tài)效應(yīng)或?qū)ι鷳B(tài)系統(tǒng)影響的研究，還涉及植被破壞與土地荒漠化、淡水與海洋的生物污染、生物多樣性銳減與生態(tài)耗竭等全球性生態(tài)問題的研究，生態(tài)退化、生態(tài)疾病及其致病機(jī)理的研究，以及退化環(huán)境和污染環(huán)境的生態(tài)修復(fù)與地理環(huán)境的生態(tài)調(diào)控研究。
研究范疇
各圈層及其生態(tài)過程
地球是一個耦合的非線性系統(tǒng)，各圈層之間相互聯(lián)系、相互作用。當(dāng)今地球上所面臨的一系列威脅人類生存和發(fā)展的問題，是與人類活動密切相關(guān)的，從本質(zhì)上來說，也是地球系統(tǒng)各圈層相互作用的體現(xiàn)。隨著人口數(shù)量的快速增長及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，人們對化石燃料的需求量越來越大，各種能源開采利用活動也越來越頻繁，向大氣中排放的CO2 等溫室氣體的量也隨之增加，對碳、氮、硫、磷等元素的生物地球化學(xué)循環(huán)的自然模式的干擾增強(qiáng)。同時，由于森林植被被大量砍伐，使得森林植被對大氣的調(diào)節(jié)功能被削弱，從而加劇了大氣圈的變化。最終，大氣中CO2 等濃度明顯上升，影響了大氣圈本身的一些生態(tài)過程，從而干擾了其自動調(diào)節(jié)的功能，導(dǎo)致全球氣候發(fā)生變化。連續(xù)30 年的測量表明，大氣中CO2 的含量在以每年0.4%的速率增加，按現(xiàn)有的絕大多數(shù)氣候模型估計(jì)，在不太遠(yuǎn)的將來可能使全球平均溫度上升2℃。由于大氣圈與水圈、土壤圈、生物圈是相互聯(lián)系、相互作用的，全球氣候的變化也會對水環(huán)境、土壤環(huán)境、生物環(huán)境等產(chǎn)生重要影響，如引起全球陸地植被類型和海洋生物物種的分布發(fā)生顯著的改變，甚至對于一些適應(yīng)性較差的生物，還有從地球上消失的可能，也可能使得極地冰雪融化，導(dǎo)致海平面的上升，從而危及一些沿海城市或島嶼上部分生物的生存，還會引起世界降雨量重新分配，可能導(dǎo)致干旱地區(qū)用水更加緊張，降雨量較大的地區(qū)則發(fā)生洪災(zāi)等。再如人類活動向近海、湖泊和河流等水體中排放工業(yè)、生活和農(nóng)業(yè)污染物，導(dǎo)致水域系統(tǒng)發(fā)生污染，干擾了水圈的正常生態(tài)過程，使水質(zhì)變差，尤其是對于水資源利用本來就很緊張的國家或地區(qū)造成水荒；同時，也會對水生生物也產(chǎn)生了毒害效應(yīng)，使得生物種類和數(shù)量發(fā)生變化，破壞了原有的生態(tài)平衡，改變了其原來的生態(tài)功能。
此外，人類的活動對陸地圈和生物圈產(chǎn)生的多種干擾致使其生態(tài)過程也發(fā)生了改變，引發(fā)了一系列的生態(tài)問題，如植被破壞、土壤污染、生境破壞、生物多樣性減少等，這些對人類的生存和發(fā)展都是極為不利的。因此，需要深入了解各圈層及其生態(tài)過程，找到當(dāng)前所面臨問題產(chǎn)生的根源，用系統(tǒng)、整體的思維和眼界來應(yīng)對當(dāng)前人類所面臨的各種問題的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。
自然災(zāi)害及其生態(tài)效應(yīng)
地球在各種內(nèi)力和外力的共同作用下會發(fā)生許多變化，從而導(dǎo)致一些自然災(zāi)害的產(chǎn)生，如地震、海嘯、火山活動、氣象災(zāi)害、山地地質(zhì)災(zāi)害、滑坡及地面變形等。
已有資料顯示，世界上地震主要分布在4個地震帶。第一條地震帶是差不多環(huán)繞了整個北太平洋沿岸的環(huán)太平洋地震帶，全球約80%的淺源地震、90%的中源地震和幾乎全部的深源地震都發(fā)生在此帶；第二條地震帶是沿著歐亞大陸南部展布的地中海-喜馬拉雅地震帶，地震次數(shù)占第二位；第三條地震帶是沿著中脊展布的洋中脊地震帶，主要分布在大西洋中脊和印度洋中脊上；第四條地震帶是主要發(fā)生在裂谷的裂谷地震帶。地震會引起地裂縫、建筑物倒塌，使人群生命受到威脅等，引起的人員傷亡和經(jīng)濟(jì)損失都是十分巨大的。據(jù)相關(guān)資料顯示，在2008年的汶川大地震中，大約有6.9萬人遇難、3.7萬人受傷和1.8萬人失蹤，并且造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)約8000多億元。火山爆發(fā)也是一種比較典型的自然災(zāi)害。全世界約有死火山2000座、活火山516座?；鹕椒植家膊痪鶆?，與年輕的山脈、海溝、海島和地震帶分布相吻合，主要分布在環(huán)太平洋火山帶、阿爾卑斯-喜馬拉雅火山帶和大西洋海嶺火山帶三個帶，還有約10%的活火山則分布在太平洋、印度洋、南極洲和東非大裂谷（有活火山7座）。其產(chǎn)生的各種危害也是十分嚴(yán)重的，如噴出的高溫熔巖會使生物和建筑物化為灰燼，碎屑物質(zhì)或熔巖會改變地形地貌，有的會堵塞河流，使航行受阻、河水泛濫成災(zāi)，還會產(chǎn)生污染大氣的氣體和火山灰等，造成大量的人員傷亡和財(cái)產(chǎn)損失。
滑坡、崩塌也是比較常見的山地地質(zhì)災(zāi)害。安徽、湖南、云南、重慶、福建和四川等?。ㄖ陛犑校┦嵌喟l(fā)帶。據(jù)《中國滑坡崩塌類型及分布圖》所示，我國有13個滑坡、崩塌災(zāi)害分區(qū)。此外，還有龍卷風(fēng)等氣象災(zāi)害、地面沉降等地面變形等。
總之，地球上所發(fā)生的這些自然災(zāi)害，都會引發(fā)一系列的生態(tài)效應(yīng)。需要深入研究，采取一定的防范措施，將可能帶來的各種損失降到最低限度。
人類活動的生態(tài)效應(yīng)
隨著人類社會的不斷發(fā)展，人類改造自然的能力不斷增強(qiáng)。人類各項(xiàng)活動，如礦產(chǎn)資源的開發(fā)、能源開發(fā)、城市化、大中型水庫建設(shè)、環(huán)境污染等，對地球系統(tǒng)的影響程度不斷加深，所帶來的各種負(fù)面效應(yīng)也越來越突出，對生態(tài)系統(tǒng)乃至人類本身都會產(chǎn)生許多直接的和間接的危害。人口的增長和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，激增了各種礦產(chǎn)資源和能源的需求量，導(dǎo)致地球資源儲存量日益縮減，尤其是對于一些不可再生資源，則面臨著資源枯竭的可能性、環(huán)境功能不斷退化，以及生物多樣性減少等一系列生態(tài)效應(yīng)，同時也在一定程度上制約了人類社會與經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展。例如，在東北地區(qū)煤礦的開采過程中，會引起地下水位下降，排放大量未經(jīng)處理含有煤粉、巖粉和其他污染物的礦井水，以及來自礦井排風(fēng)、煤層瓦斯、煤礦矸石山自然產(chǎn)生的廢氣，并且導(dǎo)致土地資源和森林植被資源的破壞。在礦物加工過程中，也會排放出大量煤泥水、洗矸、煤塵和有害氣體。在裝運(yùn)過程中，則會產(chǎn)生煤塵飛揚(yáng)。在長期儲放和長距離運(yùn)輸過程中，還會不斷釋放出多環(huán)芳烴、甲基汞和CO等有毒氣體。在燃燒使用過程中，導(dǎo)致煤煙型大氣污染等。例如，遼寧省鐵嶺柴河Pb-Zn 礦區(qū)的土壤Cd、Pb、Zn 元素含量大大超過了當(dāng)?shù)乇尘昂克?，而且?dāng)?shù)剞r(nóng)產(chǎn)品玉米籽實(shí)中Pb 元素嚴(yán)重超標(biāo)。
當(dāng)然，我們還需要極為關(guān)注城市化的問題。眾所周知，工業(yè)革命的突起引起了生產(chǎn)力和生產(chǎn)關(guān)系的極大變革，城市化步伐不斷加快。在我國，新中國成立以來，隨著工商業(yè)的發(fā)展，我國也迅速開始了城市化過程，尤其是20世紀(jì)80年代以來，在市場機(jī)制激勵下，城市化、工業(yè)化以前所未有的速度迅速發(fā)展。但是，隨著城市人口的迅速增加、城市規(guī)模的不斷擴(kuò)大，也引發(fā)了一系列的生態(tài)問題，直接或間接地對生態(tài)系統(tǒng)和人體健康產(chǎn)生諸多不利的影響。城市大氣、水、土壤會產(chǎn)生不同程度的污染，如機(jī)動車輛、工業(yè)生產(chǎn)，以及其他各種人類活動產(chǎn)生了大量的SO2、NOx和顆粒物等，引起大氣環(huán)境污染問題日益突出；下墊面變成了人工鋪砌的道路，阻礙了下墊面的各種物質(zhì)流量交換，加上產(chǎn)生的大量人為熱，會產(chǎn)生城市“熱島效應(yīng)”，影響了城市局部氣候；還會導(dǎo)致水資源供給量和住房緊張；車輛數(shù)多而造成交通混亂、車禍頻發(fā)、噪聲污染嚴(yán)重等。這些都會使人體健康受到直接或間接的威脅。研究發(fā)現(xiàn)，由于有害物濃度和輸入能量的增加，癌癥和高血壓等“文明病”的發(fā)病率在逐年上升?？傊?，城市化的快速發(fā)展使得城市發(fā)展陷入了生態(tài)困境，反過來又制約了城市化的進(jìn)一步發(fā)展。
水庫建設(shè)也是人類一項(xiàng)大的工程活動。我國是世界上水庫最多的國家，目前已建有大、中、小型水庫約86800多座，總庫容約4169億m3，另外還有庫容在10萬m3 以下的塘壩630多萬個。水庫在防洪、灌溉、發(fā)電和航運(yùn)等方面發(fā)揮著重要的調(diào)節(jié)作用；同時，水庫改變了原來河流的水文規(guī)律，使河流失去了原有的平衡和自我調(diào)節(jié)能力，還會產(chǎn)生泥沙淤積問題，并且導(dǎo)致的一些水文現(xiàn)象的改變還會加劇資源的供需矛盾等。
其他人類活動，如大量施用農(nóng)藥，造成土壤有機(jī)污染，農(nóng)產(chǎn)品安全也成了問題；固體廢棄物堆積，土壤滲濾液對地下水產(chǎn)生污染；海上溢油事故導(dǎo)致海洋受到污染，海洋生物受到危害；含磷生活污水、農(nóng)田徑流等引起河流和湖泊發(fā)生富營養(yǎng)化、海灣和近海海域產(chǎn)生赤潮；汽車尾氣、工業(yè)煙囪煙氣排放，使得空氣中SO2 和顆粒物等的含量增加，還可能導(dǎo)致光化學(xué)煙霧、酸雨等問題。
總之，人類的許多活動都會帶來或大或小的生態(tài)效應(yīng)，我們務(wù)必要充分重視。只有協(xié)調(diào)好人類與環(huán)境、經(jīng)濟(jì)發(fā)展與環(huán)境保護(hù)之間的關(guān)系，才能真正地實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。
全球性生態(tài)問題
人類所面臨的一系列問題，已經(jīng)超出了一個國家或地區(qū)的范圍，成為全球普遍關(guān)注的問題，如植被破壞與土地荒漠化、淡水與海洋的生物污染、生物多樣性銳減與生態(tài)耗竭等。事實(shí)上，人類對地球系統(tǒng)及其各圈層的作用及其內(nèi)部的相互作用，產(chǎn)生的這種地球系統(tǒng)整體效應(yīng)，是一切全球性問題的根源。
相關(guān)資料顯示，20世紀(jì)90年代，全球每年采伐森林1460萬hm2，重新造林520萬hm2，其間森林面積凈減9400萬hm2，相當(dāng)于全部森林面積的2.4%。每年也有近4%的森林受到了各種災(zāi)害的影響，如全球每年平均有1.04億hm2的森林受到林火、有害生物（包括病蟲害），以及干旱、風(fēng)雪、冰和洪水等的影響。
由于超載放牧及草原管理不善等問題，草地植被也被大量破壞。而植被的破壞又是土地荒漠化發(fā)生的原因之一。據(jù)相關(guān)報(bào)道，從1984年到1991年，全球荒漠化土地從34.75億hm2增加到35.92億hm2，其中包括草場的退化、旱作農(nóng)地土壤肥力下降和灌溉農(nóng)地的退化等。我國荒漠地主要分布在北部，尤其是在西北部，而且沙漠、干旱半干旱地區(qū)、山地、沼澤地和某些沿海地區(qū)所占的面積越來越大。土地荒漠化改變了地表特征，破壞地表輻射收支平衡，誘發(fā)氣候和環(huán)境變化等，最直接的后果即導(dǎo)致沙塵暴的發(fā)生。
淡水與海洋污染是另一值得關(guān)注的重要問題。據(jù)世界水委員會報(bào)道，全球有一多半的主要河流被污染，這些退化和有毒的水域生態(tài)系統(tǒng)日益威脅著人類的生存與發(fā)展，而且還會對其他生物產(chǎn)生毒害作用，改變生物的種類和數(shù)量，從而打破了水域生態(tài)系統(tǒng)原有的結(jié)構(gòu)和功能，進(jìn)一步影響人類的健康，降低淡水和海洋資源的可利用性，不利于經(jīng)濟(jì)和社會的可持續(xù)發(fā)展。尤其是海灣赤潮和湖泊的富營養(yǎng)化這類生物污染一直是全球關(guān)注的熱點(diǎn)。工農(nóng)業(yè)的迅速發(fā)展及城市化進(jìn)程的加快，向河流、湖泊和海洋排放了大量含氮含磷的工業(yè)廢水、農(nóng)田徑流和生活污水，引起這些水體發(fā)生了不同程度的富營養(yǎng)化狀態(tài)。根據(jù)《2012年中國海洋環(huán)境狀況公報(bào)》，2012年經(jīng)由全國72條主要河流入海的污染物量，化學(xué)需氧量（CODCr）為1388萬t，氨氮（以氮計(jì)）為32.8萬t，硝酸鹽氮（以氮計(jì)）為228萬t，亞硝酸鹽氮（以氮計(jì)）為6.2萬t，總磷（以磷計(jì)）為35.9萬t。其中，與2011年相比，CODCr 降低了14%，而硝酸鹽氮、總磷卻分別增加了38%和47%。2012年全海域共發(fā)現(xiàn)赤潮73次，累計(jì)面積7971 km2。其中，東海發(fā)現(xiàn)赤潮次數(shù)最多，為38次；渤海赤潮累計(jì)面積最大，為3869 km2。赤潮高發(fā)期集中在5～6月。2012年赤潮發(fā)現(xiàn)次數(shù)為2008年以來最多，但累計(jì)面積較五年平均值減少2585 km2。此外，在我國湖泊總量中，約1/3是淡水湖泊，并且主要分布在長江中下游地區(qū)，但這些湖泊中的絕大部分也已處于中營養(yǎng)或富營養(yǎng)水平，引發(fā)了水域中藍(lán)藻等大量生長，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生了衰退。因此，淡水與海洋生物性污染的防治是當(dāng)前的一大任務(wù)。
據(jù)UNEP-WCMC 可知，全球已知生物有175萬種，包括未知的物種可能有1400萬種。其中，細(xì)菌4000種，原生物（藻類和原生動物等）8萬種，脊椎動物5.2萬種，無脊椎動物127.2萬種，真菌7.2萬種，植物27萬種。隨著人類改造自然的能力越來越強(qiáng)，人們對生物的影響力也越來越大，由于基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、不合理地開采資源、污染和破壞環(huán)境、引入外來入侵種等各種人類活動，生物多樣性受到了巨大的威脅。據(jù)相關(guān)報(bào)道，自1970年以來，世界海草喪失了20%，脊椎動物種群平均減少了30%；1980年以來紅樹林喪失了20%、珊瑚礁減少了38%，部分地區(qū)濕地喪失率達(dá)95%，并且有些自然棲息地已減少了20%。在我國高等植物中，瀕危或接近瀕危的物種占特種總數(shù)的15%～20%，高于世界10%～15%的平均水平。據(jù)有關(guān)資料估計(jì)，近代物種的喪失速度比自然滅絕速度加快了近1000倍，比形成速度加快了近100萬倍，特種的滅絕速度由大致每天1種加快到了每小時1種。這些無不說明，當(dāng)前世界生物多樣性銳減和生態(tài)耗竭問題嚴(yán)峻，需要大量開展相關(guān)的對策研究，實(shí)施有效措施來加以保護(hù)。同時，面對這些全球性問題，需要進(jìn)一步加強(qiáng)國際間的交流與合作，共同致力于這些問題的解決，為保護(hù)我們共同的家園努力。
生態(tài)退化與生態(tài)疾病
由于人類不合理地開發(fā)利用自然資源，對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生了許多“不可磨滅”的影響，如過度放牧、大量砍伐森林、隨意改變生物棲息地、大量排放各種形式的污染物等，由此導(dǎo)致了許多生態(tài)退化現(xiàn)象的發(fā)生，如土地沙漠化、森林和草地植被破壞、生物多樣性銳減、瀕危物種滅絕，以及海洋、河流和湖泊受到污染等，進(jìn)而產(chǎn)生許多不利影響，如森林破壞、水資源短缺、全球氣候變化等。
據(jù)相關(guān)報(bào)道，全國90.0%可利用的天然草原存在不同程度的退化，每年以200萬hm2 的速度遞增。據(jù)UNEP統(tǒng)計(jì)，在20世紀(jì)末的30年里，全球大約20億hm2 的土地（占陸地面積的15%）是因?yàn)槿祟惢顒佣嘶?。其中?5%由于過牧、30%由于毀林、27%由于農(nóng)業(yè)活動、7%由于過度樵采、1%由于工業(yè)活動。2006年，草畜平衡監(jiān)測結(jié)果也表明，全國天然草原平均載牲畜34.0%左右。在全國266個牧區(qū)、半農(nóng)半牧區(qū)縣（旗）中，204縣（旗）處于超載狀態(tài)，其中牧區(qū)縣平均超載28.%，半農(nóng)半牧區(qū)縣平均超載42.0%。由于過度墾殖、過度樵采毀林、過度放牧、經(jīng)濟(jì)林過度開發(fā)和開發(fā)建設(shè)使得我國水土流失、生態(tài)退化嚴(yán)重。2000年公布的普查結(jié)果表明，全國水土流失面積達(dá)356萬km2，占國土面積的38%。然而，生態(tài)系統(tǒng)一旦遭到破壞，就會導(dǎo)致生態(tài)平衡失調(diào)，恢復(fù)的時間會比較長，而且還需要投入大量的資金，甚至有些破壞是不可逆轉(zhuǎn)的。特別是近些年來，由于人口數(shù)量的激增，經(jīng)濟(jì)發(fā)展步伐不斷加快，再加上資源開發(fā)不盡合理，這些都導(dǎo)致了西部地區(qū)的生態(tài)退化問題越來越突出。這不僅影響了西部地區(qū)本身的可持續(xù)發(fā)展，而且也會對中、東部地區(qū)的發(fā)展起到制約作用。
當(dāng)前，西部地區(qū)的生態(tài)退化問題主要是水土流失、荒漠化與草地退化以及生物多樣性減少等。全國80.00%的水土流失面積、81.43%的沙化面積和93.27%的草原“三化”面積分部在西部地區(qū)（含內(nèi)蒙古）。在《全國生態(tài)環(huán)境建設(shè)規(guī)劃》中，我國有8個生態(tài)環(huán)境建設(shè)的重點(diǎn)地區(qū)，西部地區(qū)就占了5個，包括黃河上中游地區(qū)、長江上中游地區(qū)、“三北”風(fēng)沙綜合防治區(qū)、青藏高原凍融區(qū)和草原區(qū)。其中，黃河上中游地區(qū)（總面積為64萬km2）與長江上中游地區(qū)（175 萬km2）水土流失面積分別達(dá)44.8 萬km2 和55 萬km2 ,“三北”風(fēng)沙綜合防治區(qū)（169km2）荒漠化面積達(dá)31 km2，青藏高原凍融區(qū)（176 萬km2）水力風(fēng)力侵蝕面積為22萬km2，草原區(qū)（400 萬km2）“三化”面積為135萬km2。
生態(tài)環(huán)境是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。人類不合理的利用自然資源，對生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生污染和破壞，會引起“生態(tài)疾病”的發(fā)生。相關(guān)研究表明，只有極少數(shù)特殊類型的癌癥與遺傳因素有關(guān)，而大多數(shù)癌癥可看成是“生態(tài)疾病”的一類，與環(huán)境密不可分，而且化學(xué)因子是大多數(shù)類型癌癥的致病原因。也有相關(guān)報(bào)道指出，隨著各種化學(xué)農(nóng)藥（殺蟲劑、除草劑和殺真菌劑等）、工業(yè)排放污染物、生活廢料、汽車廢氣及其他污染物水平的增加，阿爾茨海默癥、帕金森病及各種中樞神經(jīng)疾病等各種腦病患病率激增。比較典型的如20世紀(jì)30～60年代震驚世界的“八大公害”事件。其中，比利時馬斯河谷煙霧事件、美國洛杉磯煙霧事件、美國多諾拉事件、英國倫敦?zé)熿F事件、日本四日市哮喘病事件都是由于人類活動產(chǎn)生的大氣污染所致的人類危害，日本水俁病事件則是由于含汞污水污染了海灣導(dǎo)致近萬人甲基汞中毒，日本富山痛痛病事件也是因?yàn)殒k污染了土壤而食用含鎘大米造成的，而日本愛知縣米糠油事件也歸于人類管理不善導(dǎo)致。這一系列都是由于生態(tài)環(huán)境遭到破壞而使人體健康產(chǎn)生危害的典型例子。
生態(tài)問題一方面會對人類的生存和發(fā)展產(chǎn)生不利影響，引發(fā)許多“生態(tài)疾病”；另一方面，生態(tài)系統(tǒng)本身也會遭受巨大的創(chuàng)傷。例如，1972～1992年，世界著名的“十大事件”就是最好的證明。由于美國和加拿大二氧化硫的排放，產(chǎn)生的酸雨使得湖泊酸化，大量魚類等水生生物死亡。又如，德國大量森林也因?yàn)樗嵊陠栴}染上枯死病，該區(qū)兒童每年有數(shù)萬人感染特殊的喉炎癥；卡迪茲號油輪觸礁引起了海上溢油，導(dǎo)致牡蠣、海鳥等大量死亡，墨西哥灣井噴事件則使海洋受到嚴(yán)重污染；海灣戰(zhàn)爭油污染事件，使數(shù)萬只海鳥喪命，毀滅了波斯灣一帶大部分海洋生物；印度博帕爾殺蟲劑廠毒氣泄漏，大量人群受害；瑞士劇毒農(nóng)藥流入萊茵河，生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重破壞；切爾諾貝利核泄漏事件，使多個國家居民和生態(tài)受到其害；工業(yè)廢氣、廢水等污染使庫巴唐變成“死亡谷”，雅典二氧化碳、一氧化碳濃度很高，政府宣布進(jìn)入“緊急狀態(tài)”并且許多市民出現(xiàn)中毒癥狀等。這些事件，無一不說明，人類與生態(tài)的健康或疾病，都與環(huán)境有著密切的聯(lián)系；同時，大部分原因則又是由于人類活動所產(chǎn)生的。
生態(tài)修復(fù)與生態(tài)調(diào)控
隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，水、沉積物、土壤和大氣等環(huán)境介質(zhì)都受到了不同程度和一定范圍的污染，進(jìn)行相關(guān)的修復(fù)和治理是極其迫切的任務(wù)，具有十分重大的實(shí)踐意義。目前，理論和技術(shù)上可行的污染環(huán)境修復(fù)技術(shù)主要有物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)、物理化學(xué)修復(fù)、生物修復(fù)（包括微生物修復(fù)、植物修復(fù)、酶學(xué)修復(fù)和動物修復(fù)等）、生態(tài)修復(fù)、農(nóng)藝修復(fù)，以及物理-生物、化學(xué)-生物化學(xué)-化學(xué)、生物-生物等各種聯(lián)合方式的修復(fù)。經(jīng)過廣泛的研究和實(shí)踐，近年來，很多修復(fù)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入現(xiàn)場應(yīng)用階段并取得了較好的治理效果。
植物修復(fù)通過植物積累、植物穩(wěn)定、植物降解、植物揮發(fā)、植物根際降解等機(jī)制來去除或降低土壤或水體中重金屬和有機(jī)污染物，具有投資少、不破壞場地結(jié)構(gòu)、不引起二次污染等特點(diǎn)，是一種很有前景的綠色修復(fù)技術(shù)。正由于如此，重金屬超積累植物的篩選和應(yīng)用研究得到了重視，相繼發(fā)現(xiàn)了天藍(lán)遏藍(lán)菜（Thlaspi caerulescens）對Zn和Cd有超積累作用，蜈蚣草（Pteris vittata L.）對As具有超積累效果，龍葵（Solanum nigrum）、球果蔊菜（Rorippa globosa）、紫茉莉（Mirabilis jalapa）、孔雀草（Tagetes patula）、纓絨花（Emilia javanica）和三葉鬼針草（Bidentis pilosae）等為Cd超積累植物，蒲公英對Cd單一及Cd-Pb-Cu-Zn復(fù)合污染的耐性較強(qiáng)，Cd超富集植物球果蔊菜對Cd-As復(fù)合污染也有很強(qiáng)的忍耐力和一定的修復(fù)潛力，肥料添加劑能增強(qiáng)Cd超積累植物球果蔊菜對Cd的植物提取能力，使用化學(xué)添加劑EDTA、半胱氨酸、水楊酸和吐溫80可以提高Cd超積累植物龍葵對Cd的提取效果，并可增強(qiáng)多環(huán)芳烴（PAH）的生物降解。
近年來，在石油污染土壤花卉植物修復(fù)方面取得了突破性進(jìn)展。從30種花卉植物中篩選出了3種對石油烴污染具有強(qiáng)耐受力且能促進(jìn)總石油烴降解的修復(fù)植物，分別為紫茉莉、鳳仙花（Impatiens balsamina）和牽牛花（Pharbitis nil）。此后，研究還發(fā)現(xiàn)天人菊、松果菊、高羊茅、火鳳凰以及紫花苜?？梢杂脕韺κ臀廴就寥肋M(jìn)行植物修復(fù)。研究表明，花卉植物修復(fù)石油污染土壤的機(jī)制主要有：①植物對污染物的直接吸收；②根部釋放分泌物和酶促進(jìn)污染物的降解作用；③植物強(qiáng)化根際微生物的降解作用。
然而，無論是化學(xué)修復(fù)、物理修復(fù)，還是植物修復(fù)、微生物修復(fù)，在修復(fù)工作中都發(fā)揮了各自的優(yōu)勢，但同時也存在多方面的局限性。為了克服各種單一技術(shù)的缺陷，生態(tài)修復(fù)或其他聯(lián)合修復(fù)技術(shù)得到了重視和推廣。生態(tài)修復(fù)是指在生態(tài)學(xué)原理指導(dǎo)下，以生物修復(fù)為基礎(chǔ)，結(jié)合各種物理修復(fù)、化學(xué)修復(fù)及工程技術(shù)措施，通過優(yōu)化組合和技術(shù)再造，使之達(dá)到最佳效果和最低耗費(fèi)的一種綜合的修復(fù)污染環(huán)境的方法?？梢?，生態(tài)修復(fù)是各種修復(fù)技術(shù)的綜合與最優(yōu)化，是一種理想的修復(fù)方式。
土壤由于具有隱蔽性、滯后性、累積性和長期性等特點(diǎn)，其控制、治理和修復(fù)的廣度與研究深度又遠(yuǎn)遠(yuǎn)不及污染大氣和水體的治理與修復(fù)。但事實(shí)上，土壤作為環(huán)境系統(tǒng)的核心介質(zhì)，是溝通大氣和水體的樞紐，也是生物體和人類社會的基本載體，土壤污染得不到有效解決，大氣和水體的污染也解決不了。因此，污染土壤修復(fù)也是環(huán)境修復(fù)領(lǐng)域的重中之重。
有關(guān)調(diào)控的概念，最早可追溯到Norbert Weiner 于1948年出版的《控制論》一書。至今，控制論一直圍繞著生命系統(tǒng)與環(huán)境的關(guān)系開展研究，經(jīng)歷了生物控制論、智能控制論、經(jīng)濟(jì)控制論和社會控制論等幾個發(fā)展階段，并且逐漸發(fā)展成對人為中心的社會-經(jīng)濟(jì)-自然復(fù)合生態(tài)系統(tǒng)調(diào)控規(guī)律研究的生態(tài)控制論。王如松院士曾指出，生態(tài)調(diào)控主要遵循循環(huán)再生、協(xié)調(diào)共生和持續(xù)自生三大原則，這三原則分別從自然、經(jīng)濟(jì)、社會三個不同層次去調(diào)整資源利用效率，改善生態(tài)關(guān)系，拓寬生態(tài)位，增強(qiáng)復(fù)合系統(tǒng)的活力，三者互相依存，缺一不可；高效（即高的經(jīng)濟(jì)效益和發(fā)展速度）與和諧（即和諧的社會關(guān)系和生態(tài)穩(wěn)定性）是可持續(xù)發(fā)展包含的兩個相輔相成的生態(tài)經(jīng)濟(jì)目標(biāo)，而生態(tài)調(diào)控的任務(wù)就是要運(yùn)用再生、共生和自生原理去利用機(jī)會，提高效率，減少風(fēng)險和改善功能，使社會、經(jīng)濟(jì)和環(huán)境得到協(xié)調(diào)發(fā)展。例如，針對由于現(xiàn)代生活方式所導(dǎo)致的居室污染，可以加強(qiáng)室外綠化與生態(tài)建設(shè)，在良好的室外綠化區(qū)，綠色植物會對擴(kuò)散進(jìn)入室外大氣中的污染物具有吸收和凈化作用，從而促進(jìn)室內(nèi)污染物向外轉(zhuǎn)移與擴(kuò)散。因此，在城市建設(shè)規(guī)劃過程中，我們必須注意在城市各建設(shè)物之間布置一定面積的公共綠化區(qū)；也可以積極推行室內(nèi)養(yǎng)花種草，這不僅能陶冶人的情操，而且也能起到美化居室的效果，其中的花卉、草類植物還能吸收室內(nèi)產(chǎn)生的一些污染物；也可以在室內(nèi)安置自然和機(jī)械通風(fēng)裝置，不良的通氣狀況容易導(dǎo)致CO和PAH等大氣污染物的形成，需要適當(dāng)開窗加強(qiáng)空氣流通，特別要注意改善廚房的通風(fēng)條件以減少油煙污染；還可以在居室墻上有意識地布置一些濾料或多孔介質(zhì)，這也應(yīng)該作為現(xiàn)代居室裝修的一個重要組成部分，以吸收和“消化”室內(nèi)空氣中的污染物。此外，還可以多方發(fā)展居室大氣污染控制技術(shù)，如發(fā)展建筑環(huán)境密閉隔絕技術(shù)、新式住宅布局技術(shù)、室內(nèi)空氣更新技術(shù)，以及開發(fā)對人體無害或無污染的綠色建筑材料等，從而杜絕室外大氣污染向室內(nèi)擴(kuò)展和蔓延，使居室中的污染物限制在一定的水平范圍內(nèi)。
《生態(tài)地學(xué)》
主編 周啟星
責(zé)任編輯 席慧 劉晶
北京：科學(xué)出版社，2017.2
ISBN：978-7-03-051628-2
《生態(tài)地學(xué)》比較全面地論述了生態(tài)地學(xué)的學(xué)科歸屬、基本概念、基礎(chǔ)理論與研究方法，比較系統(tǒng)地闡明了生態(tài)地學(xué)的基本原理，并對生態(tài)地學(xué)今后的研究進(jìn)行了展望。全書的主要內(nèi)容有：生態(tài)地學(xué)的形成與發(fā)展、學(xué)科定義、基本概念、研究方法與手段；陸地圈及其生態(tài)過程，水圈及其生態(tài)過程，大氣圈與氣候變化，生物圈與生態(tài)地球化學(xué)；地球上的自然災(zāi)害及其地表生態(tài)效應(yīng)，人類活動所致的地表生態(tài)效應(yīng)；地圈生態(tài)疾病與地醫(yī)學(xué)問題，全球性生態(tài)地學(xué)問題；地表生態(tài)修復(fù)與調(diào)控等。
?。ū酒谪?zé)編：李文超）
