地球科学概论论文[1]

地球科学概论论文

人类与环境的未来：可持续发展之路

摘要：21世纪，随着科技的进步，人类的梦想接连被实现，但在人类的发展历程中，人与自然的矛盾日益突出，随着人类意识的觉醒，人们开始意识到环境对于人类的重要性，与此同时，人们开始探索探索一种发展方式使人类社会与地球环境协调发展，经过探索，人们开始提出可持续发展的口号，人们坚信这就是人类与地球环境的未来之路。

本文的主要内容包括人类、环境与生态系统；当代资源和环境问题；可持续发展战略的理论与实施；环境伦理观；环境保护的主要途径。本文的特点是它融社会科学和自然科学为一体；涉及了科学知识和思想意识；既揭露了问题，总结了教训，又论述了人类对这些问题进行严肃思考的结论，阐明了解决问题、寻求光明前景的战略和措施，本文将自始至终地贯穿人口—资源—环境—发展这条线索，对人类及其环境这对矛盾的两个方面进行研究，试图定量地说明环境的各个要素及其整体究竟有多大的容量，人类在其生存斗争中怎样地影响了环境，而环境又如何反过来制约了人类的发展，甚至对人类进行了毫不留情的报复，总的目的是唤醒人们的可是徐发展意识，探索一条解决人类发展与环境矛盾的途径。

关键词：可持续发展环境资源生态危机

人与地球各圈层的关系

一、人类与大气圈

大气圈是地球外面由各种气体和悬浮物组成的复杂流体系统，是在生命活动参与下长期发育而形成的。

地球大气的主要成分是氮和氧，这种组成在太阳系九大行星中非常特殊。组成地球大气的多种成分可分为稳定组分和不稳定组分。前者包括氮、氧、氩、氦、氪、甲烷、氢、氙等，这些气体之间的比例，从地表到90km的高度范围内都是稳定的。大气的不稳定组分包括二氧化碳、二氧化硫、臭氧和水汽等。此外，大气中还含有一些固态和液态杂质，主要是火山、地震、岩石风化、森林火灾和人为活动产生的烟尘、硫化物和氮氧化物等。

地球各圈层，尤其是生物圈各组分，与大气圈保持着十分密切的物质和能量的交换，使大气各组分之间保持着极其精细的平衡。目前下层大气中氧气的浓度为21％，这是亿万年来生物圈进化与大气圈相互作用的结果。30亿年前，大气圈中氧浓度只有现在的千分之一，原始的生命为了躲避紫外线致命的伤害，只能存在于水下10m深处。到距今6亿年时，氧浓度达到现水平的百分之一，出现了臭氧的保护，生命开始出现在水面上，成为生命史的第一个关键浓度。到4亿多年前，氧浓度达到现水平的十分之一，臭氧的浓度进一步增加，生命才能从海洋登上陆地，这是生命史上的第二个关键浓度。

如果大气中氧浓度下降，则不仅生活在低海拔的人会经受高山反应之苦，而且氧化反应受到抑制，燃料燃烧产生的一氧化碳等有毒气体将积累在大气圈。相反，如果大气中氧浓度增高，譬如从现有的21％增高至25％，则雷电就能把嫩枝和草地点燃，造成连绵不断的火灾，使全球植被遭到破坏。

目前还没有观测到大气氧浓度的这种戏剧性变化。然而，作为大气微量组分的一些气体浓度已经发生实质性变化则是不争的事实。其中最引人注目的是CO2和O3等气体浓度的变化。

20～30亿年以前，大气圈中CO2的浓度很高，约为今天CO2浓度的10倍。到16亿年前，随着含氧大气圈的形成，大气CO2的浓度逐渐下降到今天的水平。一定浓度CO2的存在，对地表温度的调节至为重要。因为CO2和某些气体具有能让太阳辐射中的短波辐射通过而吸收地表长波辐射、从而使地表增温的效应，即所谓“温室效应”，此类气体称为“温室气体”。若无这些温室气体的存在，有关计算推断地球的年平均温度应为-18℃，而不是现在的13～15℃。就是说，天然的温室效应使全球温度上升了31～33℃。

综上所述，大气圈各组分之间保持着精细的平衡，这是地球环境亿万年来发育的结果。保持这种平衡乃是维护生物圈所必须，破坏这种平衡就是破坏生命的基础。然而，人类社会实现工业化以来，规模和强度日益加大的人类活动正在破坏这种平衡，这是人类面临的重大环境问题之一。

二、人类与水圈

海洋和陆地上的液态水和固态水构成一个大体连续的圈层覆盖在地球表面，称为水圈。它包括江河湖海中一切淡水、咸水、土壤水、浅层和深层地下水以及

南北两极冰帽和各大陆高山冰川中的冰，还包括大气圈中的水蒸气和水滴。大气中的水是全球水循环中的一个重要环节。

水是一种神奇的物质，地球之所以能够成为一颗智慧星球，水是一个关键因素。各种生命起源的假说都少不了水这一要素。如今地球表面的70％以上覆盖着水，大多数生物体内水的含量也达2/3以上。研究还发现，人体血液的矿化度为9g/L，与30亿年前的海水是相同的。静脉点滴用的生理盐水为浓度为0.9％的NaCl溶液，与原始海水一致。这似乎在告诉我们，现代人的身体内仍然流动着几十亿年前的海洋水。在自然界的植物体内，水分含量更高，有些甚至高达95％。这一切都充分表明地球上生命的产生和进化都离不开水。

人们的日常生活更是时时处处与水紧密联系，从生活、娱乐到工业生产和农业灌溉，无一不体现出水的重要性。

三、人类与土壤圈

土壤是地球陆地上能供植物生长与繁殖的疏松表层。除了江河湖海等水体和两极冰盖与高山冰川覆盖的地区以外，几乎都有土壤存在。即使在岩石出露或流沙覆盖的地方，也可能有原始土壤和风沙土的发育。因此，各种土壤在地球表面形成一个断续分布的圈层，覆盖于岩石圈之上，其厚度由几厘米至几米不等。在炎热湿润的热带、亚热带地区，有些土壤的厚度可能达几十米。

土壤圈是与大气圈、水圈同样重要的第三大环境要素。土壤和岩石共同构成了大地，但土壤和岩石是有区别的。土壤由岩石演化而来，并覆盖在岩石的表面，土壤与岩石最大的不同在于它具有肥力，即提供和调节水、气、热和营养元素的能力，为植物的生长提供了必要的条件。地球半径约为6400km而地表土壤的厚度仅为几十厘米，相比之下微乎其微，但却正是这薄薄的一层土壤，才使得地球上有了广阔的森林、农田和草场，人类得以从中获得宝贵的生产和生活资源。四、人类与岩石圈

岩石圈是人类所需要的矿物原料和化石燃料的储藏所，其储量是巨大的。但是，由于人口的持续增长和技术的迅速进步，对矿产与能源的需求与日俱增，传统原料与燃料行将耗竭。如何迅速实现向新材料与新能源的转变，已经成为关系到人类未来生存与发展的要务。

另一方面，岩石圈又是其上面各圈层的基础，并且与各圈层相互作用，进行着物质与能量的交流。对岩石圈的任何干预，也必将对其他圈层发生影响。

五、人类与生物圈

生物圈是指地球上有生命的部分，即地球上所有的生物，包括人类及其生存环境的总体。

生物圈是地球上最大的生态系统，包括从海平面以下10km到海平面以上9km的范围。在这个范围内有正常的生命存在，生态系统内部不断进行着物质、能量和信息的交换与循环。人类从农业社会进入工业社会后，掌握了可以同大自

然相抗衡的力量。尤其是最近半个世纪以来，科学技术迅猛发展，终于使人类从大自然的奴隶变成了主人，但人类在过去相当长的时期处处以胜利者和占领者的姿态出现，破坏了人类同大自然的平衡与和谐。

当代资源与环境问题

人类出现后，在为了生存而与自然界的斗争中，运用自己的智慧和劳动，不断地改造自然，创造和改善自己的生存条件。同时，又将经过改造和使用的自然物和各种废弃物还给自然界，使它们又进入自然界参与了物质循环和能量流动过程。其中，有些成分会引起环境质量的下降，影响人类和其他生物的生存和发展，从而产生了环境问题。

环境问题可以说自古就有。产业革命后，社会生产力的迅速发展，机器的广泛使用，为人类创造了大量财富，而工业生产排放出的废弃物却进入环境。环境本身是有一定的自净能力的，但是当废弃物产生量越来越大，超过环境的自净能力时，就会影响环境质量，造成环境污染。尤其是第二次世界大战以后，社会生产力突飞猛进。工业动力的使用猛增，产品种类和产品数量急剧增大，农业开垦的强度和农药使用的数量也迅速扩大，致使许多国家普遍发生了严重的环境污染和生态破坏的问题。同时，随着全球人口的急剧增长和经济的快速发展，资源需求也与日俱增，人类正受到某些资源短缺和耗竭的严重挑战。资源和环境的问题威胁着人类的生存和持续发展。

环境污染往往是由局地向区域，再向全球逐步发展的。20世纪40到50年代人们刚刚开始认识环境污染，首先发现局地污染，然后发展到区域污染，到20世纪80到90年代全球环境问题已经提上议事日程，受到了全世界的关注。中国对环境污染的认识要比发达国家晚二十多年，也是经由局地→区域→全球的过程。目前，各个国家除了密切关注本国的环境问题之外，已经对区域和全球的环境问题给予充分的关注。

资源与环境问题是当前世界上人类面临的重要问题之一。这些问题是多方面的，本篇讨论的资源与环境问题主要是由于人类利用资源和环境不当，以及人类社会发展中与自然不相协调所致。本篇主要针对现代已经存在的矛盾，着重介绍在资源短缺、环境污染和生态破坏方面的主要问题。

一.资源短缺

1.水资源短缺：水是人类环境的主要组成部分，更是生命的基本要素。多少世纪以来，人们普遍认为水资源是大自然赋予人类的，取之不尽，用之不竭，因此不加爱惜，恣意浪费。但近年来越来越多的人们警觉到，水资源并不像想象的那么丰富，很多地区出现的水荒巳经造成了对经济发展的限制和人们生活的影响。1997年6月，在纽约召开的联合国第二次全球环境首脑会议首次提出了水资源的问题，并警造：“地区性的水危机可能预示着全球性危机的到来”。

地球上水的总量并不小，但与人类生活和生产活动关系密切又比较容易开发利用的淡水储量约为400km3左右，仅占全球总水量的0.3％，主要是河流水、湖泊水和地下水。

2.土地资源短缺：陆地面积中大约有20％处于极地和高寒地区，20％属于干旱区，20％为陡坡地，还有10％的土地岩石裸露，缺少土壤和植被。以上4项，共占陆地面积的70％，在土地利用上存在着不同程度的限制因素，地理学家和生态学家称之为“限制性环境”。其余30％土地限制性较小，适宜于人类居住，称为“适居地”，意为可居住的土地，包括可耕地和住宅、工矿、交通、文教和军事用地等。按人均2.5hm2的30％计算，人均占有0.75hm2。在适居地中，可耕地约占60％～70％，折合人均面积为0.45～0.53hm2。

3.矿产资源短缺：矿产资源是地壳形成后，经过几千万年、几亿年甚至几十亿年的地质作用而生成，露于地表或埋藏于地下的具有利用价值的自然资源。矿产资源是人类生活资料与生产资料的主要来源，是人类生存和社会发展的重要物质基础。目前95％以上的能源、80％以上的工业原料、70％以上的农业生产资料、30％以上的工农业用水均来自矿产资源。与其他的自然资源不同，矿产资源不可再生，在全球分布不均衡，随着人类发展需求的不断壮大，矿产资源的消耗速度日益增加，矿产资源日渐枯竭。

二.环境问题

随着生活污水，工业废水的排放，水体遭受严重污染，这严重影响生物的健康，同时，近代工业的发展也带来了大气污染问题，化石燃料的大量燃烧造成了酸雨，光化学烟雾，温室效应等环境问题，在农业方面，由于大量使用农药，造成土壤污染，土壤肥力下降，严重威胁粮食产量。

植被破坏是生态破坏的最典型特征之一。植被的破坏不仅极大地影响了该地区的自然景观，而且由此带来了一系列的严重后果，如生态系统恶化、环境质量下降、水土流失、土地沙化以及自然灾害加剧，进而可能引起土壤荒漠化；土壤的荒漠化又加剧了水土流失，以致形成生态环境的恶性循环。由此可见，植被破坏是导致水土流失并最终形成土壤荒漠化的重要根源。目前，全球大面积的荒漠化已严重影响了人类的生存环境。

随着森林的砍伐和草原的退化，土地沙漠化和土壤侵蚀将日趋严重。据联合国粮农组织的估计，全世界30％～80％的灌溉土地不同程度地受到盐碱化和水涝灾害的危害，由于侵蚀而流失的土壤每年高达240×108t。有学者认为，在自然力的作用下，形成1cm厚的土壤需要100～400a的时间，因而土壤侵蚀是一场无声无息的生态灾难。

可持续发展战略的理论与实施

20世纪以来，特别是第二次世界大战之后，许多国家相继走上了以工业化为主要特征的发展道路。随着社会生产力的极大提高和经济规模的不断扩大，人类前所未有的巨大物质财富加速了世界文明的演化进程。但是，人类在创造辉煌

的现代工业文明的同时，对发展的内涵却步入了认识的误区，一味滥用赖以支撑经济发展的自然资源和生态环境，使地球资源过度消耗，生态急剧破坏，环境日趋恶化，社会实际福利水平下降，人与自然的关系达到了空前紧张的程度。

面对严峻的现实，人类不得不重新审视自己的社会经济行为，深刻反思传统的发展观、价值观、环境观和资源观。世界上无论是发达国家还是发展中国家，都被迫理性地探索新世纪的发展模式和发展战略，试图冲破昔日牺牲生态环境、盲目追求经济增长的樊笼，寻求一条既能保证经济增长和社会发展，又能维护生态良性循环的全新发展道路。可以说，世界从来没有像今天这样，把处理好环境与发展的关系看得如此深刻，如此重要。“可持续发展”战略正是在这一背景下提出的。作为人类社会新的发展战略，它的产生，迅速得到了世界各国的普遍接受和认同，并进而成为全球促进经济发展的动力和追求文明进步的目标。

一.可持续发展的理论

发展是人类社会不断进步的永恒主题。

人类经过了对自然顶礼膜拜、唯唯诺诺的漫长历史阶段之后，通过工业革命，铸就了驾驭和征服自然的现代科学技术之剑，从而一跃成为大自然的主宰。可就在人类为科学技术和经济发展的累累硕果津津乐道之时，却不知不觉地步入了自身挖掘的陷阱。种种始料不及的环境问题击破了单纯追求经济增长的美好神话，固有的思想观念和思维方式受到强大冲击，传统的发展模式面临严峻挑战。历史把人类推到了必须从工业文明走向现代新文明的发展阶段。可持续发展思想在环境与发展理念的不断更新中逐步形成。

可持续发展是一个涉及经济、社会、文化、技术及自然环境的综合概念。它是一种立足于环境和自然资源角度提出的关于人类长期发展的战略和模式。这并不是一般意义上所指的在时间和空间上的连续，而是特别强调环境承载能力和资源的永续利用对发展进程的重要性和必要性。它的基本思想主要包括三个方面：（一）可持续发展鼓励经济增长

它强调经济增长的必要性，必须通过经济增长提高当代人福利水平，增强国家实力和社会财富。但可持续发展不仅要重视经济增长的数量，更要追求经济增长的质量。这就是说经济发展包括数量增长和质量提高两部分。数量的增长是有限的，而依靠科学技术进步，提高经济活动中的效益和质量，采取科学的经济增长方式才是可持续的。因此，可持续发展要求重新审视如何实现经济增长。要达到具有可持续意义的经济增长，必须审计使用能源和原料的方式，改变传统的以“高投入、高消耗、高污染”为特征的生产模式和消费模式，实施清洁生产和文明消费，从而减少每单位经济活动造成的环境压力。环境退化的原因产生于经济活动，其解决的办法也必须依靠于经济过程。

（二）可持续发展的标志是资源的永续利用和良好的生态环境

经济和社会发展不能超越资源和环境的承载能力。可持续发展以自然资源为基础，同生态环境相协调。它要求在严格控制人口增长、提高人口素质和保护环境、资源永续利用的条件下，进行经济建设、保证以可持续的方式使用自然资源和环境成本，使人类的发展控制在地球的承载力之内。可持续发展强调发展是有限制条件的，没有限制就没有可持续发展。要实现可持续发展，必须使自然资源的耗竭速率低于资源的再生速率，必须通过转变发展模式，从根本上解决环境问题。如果经济决策中能够将环境影响全面系统地考虑进去，这一目的是能够达到的。但如果处理不当，环境退化和资源破坏的成本就非常巨大，甚至会抵消经济增长的成果而适得其反。

（三）可持续发展的目标是谋求社会的全面进步

发展不仅仅是经济问题，单纯追求产值的经济增长不能体现发展的内涵。可持续发展的观念认为，世界各国的发展阶段和发展目标可以不同，但发展的本质应当包括改善人类生活质量，提高人类健康水平，创造一个保障人们平等、自由、教育和免受暴力的社会环境。这就是说，在人类可持续发展系统中，经济发展是基础，自然生态保护是条件，社会进步才是目的。而这三者又是一个相互影响的综合体，只要社会在每一个时间段内都能保持与经济、资源和环境的协调，这个社会就符合可持续发展的要求。显然，在新的世纪里，人类共同追求的目标，是以人为本的自然—经济—社会复合系统的持续、稳定、健康的发展。

可持续发展具有十分丰富的内涵。就其社会观而言，主张公平分配，既满足当代人又满足后代人的基本需求；就其经济观而言，主张建立在保护地球自然系统基础上的持续经济发展；就其自然观而言，主张人类与自然和谐相处。从中所体现的基本原则有：

（一）公平性原则

所谓公平是指机会选择的平等性。可持续发展的公平性原则包括两个方面：一是本代人的公平即代内之间的横向公平。可持续发展要满足所有人的基本需求，给他们机会以满足他们要求过美好生活的愿望。当今世界贫富悬殊、两极分化的状况完全不符合可持续发展的原则。因此，要给世界各国以公平的发展权、公平的资源使用权，要在可持续发展的进程中消除贫困。各国拥有按其本国的环境与发展政策开发本国自然资源的主权，并负有确保在其管辖范围内或在其控制下的活动，不致损害其他国家或在各国管理范围以外地区的环境责任。二是代际间的公平即世代的纵向公平。人类赖以生存的自然资源是有限的，当代人不能因为自己的发展与需求而损害后代人满足其发展需求的条件——自然资源与环境，要给后代人以公平利用自然资源的权利。

（二）持续性原则

可持续发展有着许多制约因素，其主要限制因素是资源与环境。资源与环境是人类生存与发展的基础和条件，离开了这一基础和条件，人类的生存和发展就无从谈起。因此，资源的永续利用和生态环境的可持续性是可持续发展的重要保证。人类发展必须以不损害支持地球生命的大气、水、土壤、生物等自然条件为前提，必须充分考虑资源的临界性，必须适应资源与环境的承载能力。换言之，人类在经济社会的发展进程中，需要根据持续性原则调整自己的生活方式，确定自身的消耗标准，而不是盲目地、过度地生产、消费。

（三）共同性原则

可持续发展关系到全球的发展。尽管不同国家的历史、经济、文化和发展水平不同，可持续发展的具体目标、政策和实施步骤也各有差异，但是，公平性和可持续性则是一致的。并且要实现可持续发展的总目标，必须争取全球共同的配合行动。这是由地球整体性和相互依存性所决定的。因此，致力于达成既尊重各方的利益，又保护全球环境与发展体系的国际协定至关重要。正如《我们共同的未来》中写的“今天我们最紧迫的任务也许是要说服各国，认识回到多边主义的必要性”，“进一步发展共同的认识和共同的责任感，是这个分裂的世界十分需要的。”这就是说，实现可持续发展就是人类要共同促进自身之间、自身与自然之间的协调，这是人类共同的道义和责任。

二.可持续发展的实施

制定和实施可持续发展战略是实现可持续发展的重要手段，是一项综合的系统工程。从目前国际社会所做的努力来看，大致从以下几个方面实施可持续发展战略。第一，制定测度可持续发展的指标体系，研究如何将资源和环境纳入国民经济核算体系，以使人们能够更加直接地从可持续发展的角度，对包括经济在内的各种活动进行评价。第二，制定条约或宣言，使保护环境和资源的有关措施成为国际社会的共同行为准则，并形成明确的行动计划和纲领。第三，建立和健全环境管理系统，促进企业的生产活动和居民的消费生活向减轻环境负荷的方向转变。第四，各有关国际组织和开发援助机构都把环境保护和支持可持续发展的能力建设作为提供开发援助的重点领域。

为了推进可持续发展战略的实施，不少国家积极采取行动，相继制定出适合本国国情的规划和政策，有的制定了本国的21世纪议程，并成立了专门的可持续发展委员会，几乎所有的国际组织都对可持续发展作出了反应。这一切充分体现了国际社会对可持续发展的重视。从目前各国推行可持续发展战略的实际情况看，发展水平不同的国家，其贯彻可持续发展的侧重点和追求的目标均不一样，但是他们在设立机构、制定政策等方面都取得了相当的进展，在执行可持续发展的法律法规、公众参与等方面也做出了积极努力。

联合国于1993年选举了50个成员国（定期分批改选）成立了可持续发展委员会（UNCSD），以作为联合国环境与发展大会的后续行动。该委员会每年举行

会议，审议世界各国执行《全球21世纪议程》的情况，可持续发展委员会的具体职能包括：

①监督联合国系统在落实《全球21世纪议程》方面所做的工作。

②监测发达国家把国民生产总值的0．7%用作对发展中国家援助所取得的进展。

③审议里约热内卢会议宣言、《气候变化框架条约》和《保护生物多样性条例》的执行情况。

④考虑各国提供的关于实施《全球21世纪议程》的情况信息，包括各国面临的资金和技术转让问题。

⑤通过联合国经济组织向联合国大会提出有关可持续发展的报告。在世界银行、联合国开发计划署（UNDP）和联合国环境规划署（UNEP）的管理下，已对包括保护生物多样性在内的可持续发展多个领域投入了大量的资金。

总结

人类虽然面临着众多的矛盾，包括环境问题所带来的矛盾，但是人类的聪明和智慧正在于能够从实践中汲取教训、积累经验。半个多世纪以来环境问题的挑战已经教育了人类，人类终于觉悟到，地球是我们惟一的家园，我们应该爱护地球、挽救地球。也只有在人类纠正了自己对自然的错误态度，改变了对环境与资源的错误做法之后，地球环境才有可能恢复其和谐、美好的面貌。

聪明的人类已经为自己找到了可持续发展的光明大道，人类的聪明才智还反映在日新月异的科学技术上。我们有充分的自信，人类将在可持续发展方向的指引下，取得科学技术的新发展、新进步，这些先进的科学技术不仅可以解决目前世界上形形色色的环境问题，使已经满目疮痍的地球恢复其美好的面貌，还一定可以使未来的工业、农业和一切发展事业都能与自然环境和谐相处，都能不损害人类在地球上代代相传的长远利益。

当然也必须看到，可持续发展的实施将是一个长期的、艰苦的过程。传统的观念要改变，陈旧的技术要摒弃，科学管理、法制建设要加强，科学技术的发展要加速，这一切都需要时间，需要资金，需要合作，需要奋斗，这个过程往往是充满矛盾和困难的。因此，不可能是一帆风顺的。但我们已经看到了一些范例，一些榜样。它们告诉我们，可持续发展不是梦想，只要我们付出艰苦卓绝的努力，可持续发展是可以实现的，人类是能够在地球上生生不息、生存繁衍的。

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