生态热点问题研究论文

引言中国科学院陆地生态过程重点实验室主任、中科院沈阳应用生态研究所首席研究员周启星认为，环境生物技术是21世纪国际生物技术的一大热点，兼有基础科学和应用科学的特点，在环境污染治理与修复、自然资源可持续再生等方面发挥着日益重要的作用；同时，由于“从根本上体现出了可持续发展的战略思想”，环境生物技术相关产业也正迅速成为全球经济的新增长点。 内容和分析环境生物技术是一个纯生态过程，这使得该技术在解决环境问题中具有独特的功能和显著的优越性，从根本上体现出可持续发展的战略思想。”周启星介绍，环境生物技术可按技术的难易程度，划分为高、中和低三个层次，其中高层次环境生物技术指以分子生物学技术为主体、以基因工程为主导的污染控制与监测技术，中层次环境生物技术是以目前大量应用的、经过工艺改革与技术创新的生物处理技术，低层次环境生物技术则指各类自然净化系统。应用中三个层次的技术互相渗透、协同一致，供决策者和用户根据“经济”、“可持续”原则酌情选用“现代环境生物技术的兴起，确实有其‘不得不发展’的现实需求。”周启星解释说，随着社会经济的不断发展，出现了一大批传统环境处理技术无法解决的环境污染问题，包括高效降解有机有毒污染物的基因工程菌和抗污染、超积累型转基因植物的研究，无害化或无污染生物生产工艺技术研究，废物资源化工程研究等。在这些方面，现代环境生物技术与传统技术相比效率高、速度快，更有利于环境的可持续发展。正因为要“能传统环境技术之不能”，当代环境生物技术的发展热点主要集中在高层次技术，即以分子生物学技术为主体，以基因工程为主导的污染诊断、污染监测、污染控制及污染生态修复技术上。其中，环境生物新技术、新方法的开发和利用，如污染环境的分子诊断技术是污染控制与修复的前提和基础。因为当前环境生物技术研究人员，仍不能很好地用生物芯片、转基因、干细胞、蛋白质组、代谢组、生物发光等技术，发展出有效的污染检测与监测方法。人与环境有着密不可分的关系。无论过去、现在还是未来，人类总是在不断地改造环境，创造不仅使用，而且美观的环境空间。城市所意味的，不仅仅是建筑、街道、商店等人工建构物的堆积，而蕴涵着在诸多功能性设施及硬质景观相伴下的社会文化、经济、政治和城市居民多姿多彩的生活。从外在的视觉影像来看，城市是由其平面结构、天际轮廓、各色建筑、街市设施、区域地标、开放的空间、植栽园林及穿梭不定的交通工具所构成，然而这些都是城市人在选择和被选择的行为方式下形成的物质形态，其间蕴涵着深厚的自然法则、社会心理、人文情感及历史沧桑。城市化在为人们带来许多益处的同时，也产生一系列严重的生态环境问题，对自然生态系统和人民健康产生影响。这些问题主要表现在三个方面：一是城市的气候变化（如热岛效应）和环境污染，包括水、空气、噪声和固体废弃物污染等；二是自然资源的耗竭与短缺，特别是淡水、化石燃料、耕地的过度利用和生物多样性的减少；三是城市人口的增加导致大量的社会问题，如住房紧张、交通拥挤、绿地减少、教育与卫生滞后等。生态城市是指在生态系统承载能力范围内，运用生态经济学原理和系统工程方法建设起来的城市。生态市建设，改变了传统的生产和消费方式、决策和管理方法，充分挖掘市域内外一切可以利用的资源潜力，具有经济发达、生态高效的产业，体制合理、社会和谐的文化以及生态健康、景观适宜的环境，实现了社会主义市场经济条件下，经济腾飞与环境保护、物质文明与精神文明、自然生态与人类生态的高度统一。生态城市实践方法应该是协调经济和社会发展，同时保证长期的生态健康和后代人生存与发展所需的资源。中国的生态城市规划同其他的规划有两点区别。它的规划时间一般超过20年（总体规划的年限），为长期的发展指明方向。另外，生态城市规划比起其他的规划所涵盖的内容更广泛。中国的生态城市方法反映了最需解决的两个方面—经济和生态，目的是为寻求经济和社会利益，长期的生态健康和资源管理之间的协调发展。社会问题会在生态城市的讨论中变得越来越来重要。第一，重视城市生态学理论的探索，特别是不同规模城市的结构与功能的研究；第二，扩大城市科学研究的范围，即从由单一的城市为对象的研究，转变为对城乡复合生态系统的研究，包括半城市化地区的研究和乡村工业化与城市群的研究；第三，发展生态城市建设适用技术体系，促进现有技术的生态化；第四，为生态城市建设提供生态景观规划和生态文化的方法论上的指导；第五，建立相应的政策、法令和奖惩制度，促进生态城市的发展；第六，加强教育、培训和生态城市的能力建设，增强生态意识；第七，加强国际间、城市间和社区间的合作与交流.。 “我们有一个责任，即不仅仅是仔细考虑美的含义，而且开放我们自己去体验美并且遵循美的引导。这种人类特有的适应才能帮助我们同自然界发展一种伦理关系。” ——.奥斯丁 在我国许多城市社区及城乡结合部区域，由于土地利用方式及人口日益增长的压力，使得大面积裸露的土地受到长期的侵蚀和沙化，原由树林植被被轻易伐弃；水资源短缺，垃圾、废水处理系统不完善，环境污染加剧等情形在生态上个社区的健康生存发展带来长久的、潜在的危机。另一方面，社区中旧有的建筑街道、溪水及文化名胜等历史文化景观在社区的改建和新建中被轻易拆除、解体或毁坏。这显然与“可持续发展”的概念不相符合。而在北京市，这样的情况同样存在。我们在北京西郊的实习当中，就见到了很多这样的情况。在环境艺术的生存与推广中，不可避免地面对着人居环境及相关区域的生态平衡和生态维护的需求。1972年6月5日，在瑞典斯德哥尔摩召开的“联合国人类环境会议”上，通过了一个旨在鼓舞和知道世界各国人民保持和改善人类环境的宣言，即《人类环境宣言》。宣言中强调指出，“……人的定居和城市化工作必须加以规划，以避免对环境的不良影响”。它从一个侧面提示我们，对于大地环境经管规划和较大型的公共艺术的推广活动方面应当做到： 1、树立社会文化和经济开发活动中生态环境的保护意识。 2、珍惜和合理使用土地及景观资源。 3、反省和避免艺术规划和创作活动中有碍于人类极其社会健康、幸福和可持续发展的行为状态。 4、明晰公共文化艺术与生态环境之间的互动关系。 5、确立公共艺术推广与城市环境及景观规划间的协调与统合的原则。 客观上，公共艺术在当代城市人居环境、生态环境的改造与维护中，正应该起到它美化环境、催发人气、促进正确的生态观念、协助绿色革命的部分作用。我国城市化、工业化过程中自然环境和绿色生态系统遭到前所未有的毁坏和失衡，森林、绿地、湿地及地表水环境资源大量消失，成为威胁城市生存环境，威胁人类社会健康和可持续发展的严重问题。因此，无论从维护人类社会宏观生态环境的目的着眼，还是从公共艺术及其景观的审美效应出发，都必须强调公共艺术与城市环境中绿色生态建设的密切关系，促使公共艺术在总体上与硬质景观和绿色生态元素之间，达到平衡与和谐，从而达到优化和“软化”城市环境的效果。城市环境艺术，一种在选择之中的进步与慰藉。当前无论是大中城市还是小城镇和乡村,生态化建设实践己在我国蓬勃展开。人们越来越意识到城市生态化发展及建设生态城市的重要性和迫切性。生态城市的提出是基于人类生态文明的觉醒和对传统工业化和工业城市的反思，生态城市已不是纯自然的生态，而是自然、社会、经济复合共生的城市生态，它和卫生城市、园林城市、山水城市、花园城市、森林城市、异曲而同工，既有区别又有联系，都具有提高市民文化素质与生活质量的功效，值得注意的是中国生态环境条件千差万别，不可能单一的发展类型和发展模式，需因地制宜的创造各种生态城市规划类型和各种发展模式。面向新世纪，人类的取向和选择必然是生态化。城市走生态化发展道路、建设生态城市是历史发展的必然趋势。建设生态城市离不开创造性的规划设计,创造性的规划设计需要前瞻性的理论指导。开展对生态城市的研究成为城市(规划)研究的前沿课题。改变传统的城市规划价值观,有必要在新的生态价值观指导下对当前城市规划理论进行根本性变革,系统地研究生态城市理论原理及其规划设计方法、手段、技术等一系列问题，以适应时代发展的需要。要解决环境与发展之间的矛盾，使之自然、经济、社会生态化，根本的途径在于改变传统的工业发展模式和资源利用方式，采取清洁生产→生态工业→循环经济的模式，实现低排放或零排放目标，是城市生态化的必然，是城市可持续发展的必然。生态城市理念所包含的可持续发展思想和城市与自然共存的目标，对国内今后的城市规划工作有着重要指导意义。在当今科学技术相当发达、人类改造自然（即干预自然）的能力远远超出以往的情形，人类必须意识到任何人居环境(包括城市)都是全球生态系统的一部分，人类活动必需在生态极限内进行，并充分地体现在规划之中，这是真正实现可持续发展的前提，也是建立生态城市的根本保证 参考资料来源：1、现代环境艺术 邱长沛 西南师范大学出版社 20002、公共艺术的观念与取向 翁剑青 北京大学出版社20023、、

[环保]气候变化关键科学问题的分析摘要：美国国家科学院的国家研究委员会地球与生命研究部气候变化科学委员会最近向白宫提交了一份关于气候变化科学问题的咨询报告，以供布什政府以及相关机构决策参考。该报告根据美国的全球变化研究工作对100年以来以全球气候变暖趋势为特征的全球气候变化的认识，对IPCC关于气候变暖的的研究成果与预测作了剖析。该咨询报告在承认全球变暖研究中仍存在一些不确定性的同时，指出全球变暖确实存在，并对白宫与民众所关心的一些关键科学问题作了回答，这些问题是：自然气候变化的幅度；温室气体和其它对气候变化具贡献作用的气体的排放是否在加速增长及其增长速率与来源；气溶胶的驱动作用；降低温室气体以及其它一些对气候变化具贡献作用的排放物的增加趋势所需的时间；气候变化是否正在发生以及如何发生；温室气体是否导致气候变化；未来100年温度的变化幅度以及发生地点；所预计的气候变化有多少是气候反馈过程（如水蒸气、云和冰雪融化）造成的；不同程度的全球变暖的后果；科学研究是否已经确定温室气体浓度有一个“安全”水平；为了提高对气候变化的认识，还有哪些专门领域需要更深入地进行研究。最后指出在气候变化研究中独立自主开展工作意义重大，以及今后需要加强的研究领域和关注重点。 关键词：气候变暖；全球变暖；美国；京都议定书 背景介绍 受白宫2001年5月11日的委托，隶属美国国家科学院的国家研究理事会地球生命研究部气候变化科学委员会（以下简称气候变化科学委员会）于2001年6月6日向白宫提交了一份关于气候变化科学问题的咨询报告，以供布什政府以及相关机构决策参考。该报告根据美国的全球变化研究工作对100年以来以全球气候变暖趋势为特征的全球气候变化的认识，对IPCC关于气候变暖的的研究成果与预测作了剖析。IPCC一直呼吁各国对温室气体排放采取更加严厉的控制措施，并于1997年12月达成了控制温室气体排放的《京都议定书》, 《议定书》中明确指出在2008年至2012年期间，世界38个发达国家6种温室气体（以CO2作用最为突出）的排放量要在1990年的基础上平均减少％，其中美国减少7％，欧盟成员国减少8％。但布什政府对是否存在全球变暖趋势、变暖的程度以及其在温室气体排放中应承担的义务持怀疑态度，这引起了国际上尤其是欧洲各国的不满。事实上，美国离《京都议定书》规定的减排目标却越来越远。按照美国在1995年至2000年间CO2排放的平均增长速度，到2008年时，美国的CO2排放量不但不会减少，而且要比1990年高出35％，这将严重影响全球减排计划的实现（ENERDATA能源信息统计所，2001年6月8日）。如何履行美国政府在温室气体减排中的义务，成为布什于6月12日的首次访欧中的第二大焦点问题（首要问题是国家导弹防御计划）。 该咨询报告承认在全球变暖问题上仍然存在一些不确定性，如关于自然变化对全球变暖的作用有多大等，但总体上支持欧洲国家领导人和环保组织以及IPCC的观点。气候变化科学委员会主席Ralph J. Cicerone说：“我们知道地球大气层的温室气体越来越多并导致地面气温上升。但对于迄今为止的气温上升，我们还不清楚究竟在多大程度上受人类活动的影响。但是，根据物理原理和计算机模拟，我们认为气候变暖会继续加剧，因为温室气体排放仍在继续”。 对于在全球变化认识上的不确定性，气候变化科学委员会认为主要是由于假设的差异、模型的差异以及替代数据的准确性等原因造成的，但即便按照最保守的估计，全球变暖以及海平面的上升都将伴随着整个21世纪。为减少目前全球气候变化模型预测中的不确定性，需要在以下两点的认识与模拟上取得较大进展：①决定大气温室气体与气溶胶浓度的因子；②决定气候系统对温室气体增加的敏感性的反馈机制。对气候监测来说，规划一个全球观测系统是一项紧迫的任务。 由于人类活动，温室气体在地球大气中不断积累，引起了陆表与海表温度的升高。在过去的几十年中所观测到的变化很可能主要是由人类活动引起的，但是我们不能排除这些变化的一些重要部分也是自然变化的反映。人类引起的变暖以及与之有关的海平面的上升预计会持续整个21世纪。由计算机模型模拟和基本的理论推算得出的一些相关影响（包括雨量的增加、半干旱地区干旱程度的增加）十分依赖于变暖的程度及其发生的概率。 由IPCC（气候变化政府间工作小组）对人为引起的全球变暖进行的基本可信的评估是以气候驱动力*增加为前提的，如CO2将加速全球变暖的进程。到21世纪末，全球温度升高3℃的预测是与云层和大气相对湿度影响全球变暖的假设相一致的。这一预测也与通过比较冰期－间冰期的温度振荡所得到的气候敏感性结论相一致，冰期－间冰期的振荡导致了气候驱动力的变化。所预测的温度升高对有关温室气体和气溶胶浓度的升高的反应极为敏感。因此，国家的决策在目前以及今后较长时期内将影响脆弱的人类社会和生态系统所遭受损害的程度。因为目前对气候系统在自然状态下如何变化以及如何响应温室气体和气溶胶的排放的认识还存在相当大的不确定性，所以这一预测结果应当看作是暂时的，需要根据未来的变化进行调整。 气候变化科学委员会所提交的咨询报告中力求对气候变化科学问题以及IPCC研究成果的可信度进行更为清晰的描述。详尽的表述对政策制定者很有帮助，因为他们需要考虑缓解气候变化或是适应气候变化等多种选择。该咨询报告主要回答了以下一些白宫以及民众关注的关键科学问题。 1 自然气候变率的幅度有多大？ 众所周知，在局地和区域空间尺度上，以及短至十年的时间周期上，自然气候变化的幅度十分宽广（超过几个摄氏度），降雨的变化也十分大。例如，有证据证明像20世纪30年代的“尘盆（Dust Bowl）”的剧烈干旱，在10-14世纪的美国中部非常普遍。通过冰川反复进退的对比研究得出，局部地区的平均温度变化已经超过10℃。评估全球平均温度的自然变化非常困难，因为现有的数据空间覆盖较小，且替代数据推断温度难度大。虽然如此，仍有证据表明，在最近一次冰期的冰川后退期间，全球变暖的速率是2℃/千年。 2 温室气体和其它对气候变化具贡献作用的气体的排放正在加速增长吗？不同的温室气体与排放物是按不同的速率增长吗？温室气体与其它对气候变化具贡献作用的排放物浓度的增加是人类活动引起的吗？ 一些温室气体的排放正在增加，但也有一些温室气体的排放呈减少趋势。在某些个例中，气体排放的减少是决策的结果，但是在另外一些事例中，气体排放的减少却很难理解。 在直接受人类活动影响的温室气体中，最重要的是CO2、CH4、N2O和CFCs。人类活动排放的气溶胶也可以影响气候（表1列出了大气中的气候驱动因素所产生的驱动力）。 分析取自格陵兰和南极的冰芯所获得的CO2浓度变化的记录具相当代表性，其范围从冰期的接近190ppmv（百万分之体积浓度）到较温暖的间冰期（如开始于大约1万年前的最近一次间冰期）的接近280ppmv。 直到业革命为止，CO2浓度一直没有超过280ppmv。当1958年开始系统大气测量的时候，CO2浓度已经到达了315ppmv，目前其浓度大约为370ppmv，并以年的速率增长（这个数值比1958年有记录以来的早期的增长速率略高）。人类活动应该对这种增长负主要责任。化石燃料的燃烧是碳的主要排放源，其实际排放量大约是所观测结果的两倍。在过去的几十年里，热带森林的砍伐对CO2排放也具贡献作用。过量的CO2由海洋和陆地生物圈吸收。 目前CO2、CH4等大气层中的气体含量高于其它的任何时期。从1978年以来，温室气体的浓度大致以每年1%的速率平稳增长，到20世纪90年代其增长的速率变得缓慢，但更具不确定性。大约当前2/3的CH4是由于人类的活动产生的，如水稻种植、畜牧业增长、矿业开采、秸杆回填、天然气处理，所有这些在过去的50年中都有所增加。 对流层中的臭氧一小部分是平流层中的自然过程产生的，到了20世纪，又有一部分臭氧补充进了这部分“对流层臭氧”。在局部区域，这部分臭氧是由阳光对污染大气（由机动车辆尾气、化石燃料燃烧、电力工厂以及生物燃烧等产生的气体造成）的光化学反应产生。 N2O由土壤和水中大量的微生物的反应形成，但含氮化肥的大量生产与使用也造成N2O的增加。能够产生N2O气体的一些人工化学过程已经得到确定。在过去的200年里N2O的浓度增加了大约13%。 自1928年首次合成CFCs以来，其在大气中的含量一直稳定增长，到20世纪90年代初其含量达到最高。许多工业上有用的其它含氟化合物（如CF4和SF6）在大气中具有很长的寿命，尽管有些气体在大气中的浓度还不足以产生大的辐射驱动，但已引起了研究者的关注。CFCs的替代产品HFCs具有温室效应，因为其在大气中寿命较短，其作用尚不明显。 3 还有哪些排放物是气候变化的驱动因素（如气溶胶、CO、煤烟等）？它们对气候变化的贡献是什么？ 除了温室气体，人类活动还增加了大气气溶胶的含量，这些气溶胶包括硫酸盐颗粒和黑碳（煤烟），由于它们在大气中的寿命很短，分布具有不均衡性。硫酸盐颗粒将太阳辐射散射回外层空间，从而在一定程度上减缓温室效应。最近由于“洁净碳技术”和低硫燃料的利用，使得硫酸盐浓度逐渐降低，在北美这一作用更为明显，但也降低了其对温室效应的抵消作用。黑碳气溶胶是生物燃烧（森林火灾和秸杆焚烧）以及化石燃料不完全燃烧的最终产物，它们直接或间接地影响太阳辐射的收支，尽管要量化其影响还存在难度，但这一点是确定无疑的。 4 降低温室气体以及其它一些对气候变化具贡献作用的排放物的增加趋势需要多长时间？不同的温室气体以及其它的排放物是否具有不同的消亡时间。