第一节 人类与生态环境
一、生态环境的概念
所谓生态环境，国内外文献资料并无明确的定义，它是由以人类为中心的各种自然因素和社会因素构成的一个复杂的系统，是影响人类生存与发展的水资源、土地资源、生物资源以及气候资源数量与质量的总称，是由生物群落及非生物自然因素组成的各种生态系统所构成的整体，主要或完全由自然因素形成，并间接地、潜在地、长远地对人类的生存和发展产生影响。生态环境的破坏，最终会导致人类生活环境的恶化。
二、生态环境的现状
(一)大气环境
人类居住的地球被厚约720km的气体层所环绕，其中含氮气78%，氧气21%，另外，还有少量CO2、水蒸气、NO、臭氧和其他气体。这些气体的存在对于地球的生物十分重要，它们可吸收太阳的能量，维持地球的温度，为地球上的生物提供氧气，挡住来自外太空的各种射线。没有它们，地球就不可能有生命。
1.臭氧层
臭氧层位于大气平流层内，距离地面约24km，臭氧是一种淡蓝色的气体。臭氧层能让阳光中的可见光通过，而吸收掉波长在306.3nm以下的有害紫外辐射，部分UV－B和全部UV－C，只有长波紫外线UV－A和少量UV－B能辐射到达地面，所以人们称臭氧层为地球生命的“保护神”。同时，臭氧吸收阳光中的紫外线，将其转换为热能加热大气，由于这种作用大气温度结构在高度50km左右有一个峰，地球上空15～50km存在着升温层，大气的温度结构对于大气的循环具有重要的影响。在对流层上部和平流层底部，即在气温很低的这一高度，臭氧具有温室气体的作用。如果这一高度的臭氧减少，则会产生使地面气温下降的动力。
20世纪80年代科学家发现在南极上空的大气层中每年春天都会出现一个空洞，那里的臭氧比正常情况下减少。到90年代，南极和北极上空的臭氧空洞开始稳定扩大。近年由于臭氧的减少已导致人类以及动物皮肤癌发病率的上升。科学家认为氟氯烃类(CFCs)化合物是引起臭氧层破坏的主要原因。而氟氯烃类是冰箱空调制冷，聚苯乙烯箱包、气溶胶喷雾剂等常用的化合物。
2.温室效应
温室效应又称“花房效应”，是大气保温效应的俗称。太阳和地球都是热的辐射体，而大气中的CO2、水蒸气和其他气体，它们允许波长较短的太阳高能辐射透过到达地面，同时又能捕获地表向外放出的波长较长的低能红外辐射热，使地球保持温暖的状态，就像一层厚厚的玻璃使地球变成了一个大暖房，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名温室效应。
如果大气不存在这种效应，地表平均温度就会下降到－23℃，而非现在的15℃，也就是说温室效应使地表温度提高了38℃。但是，若温室效应不断加强，全球温度也必将逐年持续升高。CO2是数量最多的温室气体，约占大气总容量的0.03%。除CO2以外，能产生温室效应的气体还有甲烷、臭氧、氟氯烃以及水气等。在过去很长一段时期里，地球的温度一直较为恒定，是因为大气中的CO2含量基本保持恒定，始终处于“边增长，边消耗”的动态平衡。大气中80%的CO2来自人和动植物的呼吸，20%来自燃料的燃烧，而它们75%可被海洋、湖泊、河流等地面水和雨水吸收溶解，5%可通过植物的光合作用转化为有机物储藏起来。
随着人口的急剧增加，工业的迅速发展，呼吸产生的CO2及煤炭、石油、天然气燃烧产生的CO2，远远高于过去的水平;又由于森林被大量砍伐，城市化进程加快，植被的破坏，大气中应被森林和植物吸收的CO2没有被吸收;再加上地表水域逐渐缩小，降水量大大降低，也减少了水吸收溶解CO2的量，CO2生成与转化的动态平衡遭到破坏，使大气中CO2的含量逐年增加，温室效应不断增强，地球气温上升。据分析，如果CO2含量比现在增加一倍，全球气温将升高3～5℃，两极地区可能升高10℃，气候将明显变暖。气温升高，将导致某些地区雨量增加，某些地区出现干旱，飓风力量增强，极端天气出现频率提高，自然灾害加剧。更令人担忧的是，由于气温升高，将使两极地区冰川融化，海平面升高，许多沿海城市、岛屿或低洼地区将面临海水上涨的威胁，甚至被海水吞没。20世纪60年代末，非洲撒哈拉牧区曾发生持续6年的干旱，由于缺少粮食和牧草，牲畜被宰杀，饥饿致死者超过150万人。这是“温室效应”给人类带来灾害的典型事例。因此，必须有效地控制大气中CO2含量，控制人口增长，科学使用燃料，加强植树造林，绿化大地，防止温室效应给全球带来的巨大灾难。
3.酸雨
酸雨是化石燃料燃烧产生的SOx和NOx等氧化物与大气中的水结合，以雨、雪、雾的形式从空中降下的结果。工业生产、民用生活燃烧的煤炭约含1%的杂质硫，在燃烧中将排放酸性气体SO2，燃烧产生的高温还能促使助燃的空气发生部分化学变化，氧气与氮气化合，排放酸性气体NOx，石油燃烧以及汽车尾气也会排放出氮氧化物。1872年，英国科学家史密斯分析了伦敦市雨水成分，发现它呈酸性，且农村雨水中含碳酸铵，酸性不大;郊区雨水含硫酸铵，略呈酸性;市区雨水含硫酸或酸性的硫酸盐，呈酸性。于是史密斯首先在他的著作《空气和降雨:化学气候学的开端》中提出“酸雨”这一专有名词。
氮氧化物的天然来源主要包括闪电、林火、火山活动和土壤中的微生物过程，广泛分布在全球，对某一地区的浓度不发生什么影响。人类活动排放到大气的SO2及其氧化产物SO3，在下雨时可转化为亚硫酸、硫酸或亚硫酸盐、硫酸盐;NO2则可转化为硝酸、硝酸盐;再加上工业排放的氯化氢等酸性物质构成了酸雨的主要成分，除此之外还有碳酸。90%以上的酸雨是由人类排放的SO2和NO2生成。
酸雨的危害性很大，使河流、湖泊、地表水酸化，危及鱼类等水生生物的生存;增加地面水的重金属含量，腐蚀管道给饮用水造成威胁;造成土壤酸化，森林生产力下降，植被破坏;并且威胁人类的正常生活，如酸雨会刺激人眼红肿发炎，饮用酸化的水和食用酸性河水中的鱼类都会对人的健康造成危害。
(二)水环境
地球表面、岩石圈内、大气层中、地下水、土壤水、大气水和生物水，在地球上形成一个完整的水系统，称之为水圈。水圈中总计水量约1.386×1018m3，其中海洋水为1.338×1018m3，占总水量的96.5%;陆地上水储量为4.8×1016m3，占总水量的3.5%;大气中和生物体内的水仅为1.4×1013m3，占总水量的0.001%。在陆地水储量中，只有3.503×1016m3为淡水，占总水量的2.53%。而在这仅有的2.53%陆地淡水中，还包括69.6%的水以冰的形式存在于两极、冰雪和永久冻土层中，只有30.4%，即1.065×1016m3的淡水存在于河流、湖泊、沼泽、土壤和地下600m的水层中，供人类使用。
随着社会的进步和世界经济的发展，特别是世界人口的迅猛增加和工业的高速发展，人类对水的需求增长得越来越快，导致全球性水资源短缺的日益加剧。20世纪世界人口增加了近3倍，淡水消耗量增加了6倍，其中工业用水增加了26倍，而水资源总量基本保持不变，结果使得人均占有水量急剧下降，20世纪末人均占有水量已减至20世纪初的1/18。据报道，目前世界约有1/3人口面临供水紧张的威胁，预计到2025年，将有2/3的人可能遭受中度至高度的水荒。普遍的水位下降不仅造成水资源短缺，又造成沿海地区的海水侵蚀。许多大城市都存在饮用水的污染问题，硝酸盐污染、日益加重的重金属几乎影响所有地方的水质。全球淡水供应量不会增加，而人口在增加，水的污染在增加。1972年的联合国人类环境会议指出:“石油危机之后的下一个危机就是水”，1977年的联合国水事会议再次向全世界发出警告:“水不久将成为一项严重的社会危机”。因此，保护和更有效地合理利用水资源，是世界各国政府面临的一项紧迫任务，也是任何一个水资源受益者的责任和义务。
(三)土壤荒漠化
沙漠被认为是“地球的癌症”，居全球生态危机之首。据联合国公布的数字，全球沙漠化土地面积已达到3.6×107km2，占地球总面积的1/4，110个国家受到危害，10亿多人口的生存受到威胁。
沙漠化的最主要原因是森林植被的破坏。森林是维持陆地自然生态系统平衡的重要组成部分，是地球的“生命之肺”，具有涵养水源，防风固沙，改良土壤、防止水土流失、调节局部地区小气候、吸收CO2、放出O2的作用，10000m2阔叶林每日可吸收1tCO2放出0.73t1O2，可供千人呼吸一天。科学家断言:假如森林从地球上消失，陆地90%的生物将灭绝，全球90%的淡水将流入大海，人类将无法生存。
(四)城市废弃物、噪声和辐射
由于人类活动的加剧和日益频繁，工业固体废弃物和城市垃圾量的日益增加，综合利用率低，处理能力赶不上排放量，不断增长的有毒有害废弃物，将成为潜在的危险。据统计，2000年仅北京三环、四环路之间就有高50m的垃圾山4500多座。全国城市生活垃圾每年为6000万吨，比十年前增加了一倍，但目前垃圾无害化处理平均不到5%，大量未经处理的工业废渣和城市垃圾堆存于城郊等地，成为严重的二次污染源。
在我国，城市的环境噪声多数处于高声级，其中交通噪声占32.7%，生活噪声占40.6%，工业及其他方面的噪声占26.7%。城市各功能区环境噪声普遍超标，并呈上升趋势。
随着电子、电器设备的大量使用，使存在于地球的电磁波大幅度增加，对人类的生产和生活产生巨大的影响。一定强度的电磁波辐射不仅影响一定范围内其他电子设备的正常工作，而且还会干扰人类的日常活动和身体健康。电磁波辐射会干扰电视和收音机信号的接收，影响正常的通信联络，更为严重的是长期受到电磁辐射会使人出现记忆衰退、失眠、多梦、脱发、乏力、头晕、心律不齐等症状。由于电磁波辐射无色、无味、无形，是一种用感官无法感知的污染，被喻为“隐形杀手”。
三、人类活动对环境的干扰和破坏
(一)自然资源的大量消耗
人类为了满足自身的生存和发展的需求，一直不断地进行农作物的耕种、狩猎、砍伐森林，开采煤炭、石油、天然气等，大量消耗着地球上的水资源、土地资源、矿产资源和生物资源，尤其是工业革命以后人类社会对自然资源的消耗速度呈上升趋势。按照目前世界石油消耗量的增长速度估计，全世界石油储备量在20～50年之后就会消耗80%。截至2009年底，以2009年的年开采速度计算，全球的石油尚可开采45.7年，煤炭储量可生产119年，天然气储量能满足62.8年，就算还有许多石油、煤和天然气未被探出，即使上述年限翻一番，其可开采年限也是极其有限的。土地是人类赖以生存的基础，在发展中国家土地资源为大约60%的人口提供生计，但在人口急剧增加的同时，可耕土地却在不断减少，而且人均可耕地正以较快的速度减少。世界上已有43个国家和地区缺水(占全球总面积的60%)，约20亿人用水紧张，10亿人饮用超标水。再过30年，地球上的居民将遭受水资源不足之苦，而2.5%的地球人将挨饿，这是人类破坏生态系统造成的毁灭性后果。
(二)环境污染的加剧
人类的生活和生产活动，在消耗大量自然资源的同时，在进行原材料的提取、产品设计、工艺制造、产品使用和最终处置等过程中还会对空气、水及土壤产生不同程度的污染。全球每年排入大气层的气体，SO2约1.6亿吨，CO2约57亿吨，CH4约2亿吨;排放的有害金属，铝200万吨，砷7.8吨，汞1.1万吨，铜5500吨，超出自然背景值的20～300倍。SO2的过量排放导致酸雨发生频率增加，面积扩大，空气质量严重下降，全球有8亿人生活在空气污染的城市中;江河湖海的污染日趋严重，淡水匮乏使12亿人口生活在缺水城市，14亿人口在没有废水处理设施下生活;水质污染引发的疾病和致死亡已构成对人体健康的一大威胁;城市垃圾、污水、船舶废物、石油和工业污染、放射性废物等大量涌入海洋，每年有200亿吨污染物从河流进入海洋，约500万吨垃圾被抛进海洋。
(三)扰动物质的全球循环
在全球生态系统中，物质通过物理、化学和生物过程，从周围的环境到生物体，再从生物体回到周围环境，就像仓库里储存的物质从一库流向另一库，处于不断运动的周期性循环中，这一过程称为全球系统的物质循环，又称为生物地球化学循环。在自然生态系统中，物质全球循环是缓慢的，并通过上述过程维持着动态平衡。而人类的活动，可以大规模地、迅速地使物质从自然环境的某一库流向另一库，使物质形态发生变化，物质在库与库之间的流通量加大，物质在某一库的停留时间变长或缩短，造成物质在生物地球化学循环中的动平衡受到严重的扰动。人类燃烧矿物燃料产生大量的CO2、SO2就破坏了C、S元素在全球生态系统中的动态平衡，而产生“温室效应”和“酸雨”。
而且随着社会和科技的进步，为了满足各种需求，人类已经能生产各种自然生态环境中没有的人造化学品。这些化学品进入生态环境后，干扰自然发生的物理、化学、生物过程，干扰有机体正常的生物化学过程，甚至威胁到人类自身的繁衍，但是人们对这些化学品的认识却十分有限。1996年Colborn等人在《我们被盗窃的未来》中指出，由于人类滥用化学品，使自身的生育能力和生存面临灾难。实验证明，许多合成化学品具有干扰内分泌系统的作用，从而阻碍野生动物和人类的自然生长。
(四)纺织工业活动对环境的影响
纺织品生产是一个冗长复杂的过程。由于纤维来源的不同，最终产品用途的不同，纺织品的生产流程和生产工艺存在很大差异。在纺织品的整个生命周期中，从原材料初级生产、纺织品生产、使用回收，到最终处置，在不同阶段都会对自然环境产生影响，会对自然环境造成扰动和破坏。图1－1是纺织品生产、消费、废弃过程对地球环境的影响。
图1－1纺织工业活动对地球系统的影响
纺织品工业活动消耗的自然资源有棉、麻、丝、毛等天然纺织纤维原料，还有煤炭、石油、天然气等不可再生的矿物资源。天然纤维以自然界可再生资源为原料，进行循环生产，对自然环境不会造成毁灭性破坏。但是随着农牧业生产的工业化，农药、化肥、除草剂等的广泛应用，天然动植物在其饲养和种植过程会受到农药、化肥和除草剂的污染，使得生产的纺织品上残留有害、有毒物质，而对环境和人类造成危害。因此，发展生态农牧业是发展生态纺织品的关键。而煤炭、石油、天然气既是化学纤维生产的原料又是纺织工业生产的动力来源，它们是不可再生的资源，对它们的大量开采和使用，对自然环境的破坏巨大，是不可挽回的。因此，现阶段寻找替代品和对它们有计划的开采使用是全人类共同的使命。
纺织工业活动从原料到制成服装、装饰品和各种产成品，经历了纺纱、织布、练染、成品加工等多道工序。在这一过程中除了对纤维材料的消耗外，还需消耗大量的水和蒸汽，消耗浆料、染料、各种助剂和化学品，并在这一过程中排出废水、废气、废渣，污染环境危害人类自身，如纤维尘埃，染色废水，涂料印花时产生的挥发性气体等。因此，纺织工业活动作为人类社会生产活动之一，必然受到地球自然生态系统的发展及其规律的制约，必须不断地认识和遵循自然生态系统的规律，有节制地、合理地利用地球资源满足人类对纺织品的需求，减少废水、废气、废渣等对环境的干扰和破坏，使纺织工业的发展具有持续性。