生态破坏与物质循环失衡
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发布时间：2022-05-24 22:37
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时间：2023-11-08 12:49
生态系统是1935年，美国植物学家坦斯利（A.G.Tansley）建立的概念，是指在一定空间范围内，生物群落与其所处的环境，形成相互作用，相互影响的统一体，视为生态学的功能单位，称生态系统。
生态系统中的生物是一个立体概念，生物包括：绿色植物和以绿色植物为食物和能量来源的动物，以及能分解动物、植物体和排泄物的微生物。生态系统还包括能提供生存的物质，能量及其生活场所。我们常说的生态平衡，就是指生物种类数量相对稳定，与提供的物质循环、能量循环和环境之间达到统一的对人类发展有利的动态平衡状态。
生态破坏就是指自然原因或人为原因，引起生态平衡的破坏。自然因素主要是自然界发生异常，如地壳变动，冰川活动、水涝、干旱、火山、地震以及流行病等。
进入20世纪以来，人口增长，工业、农业、交通迅速发展，一方面向地球索取大量资源，如采矿、筑路、开河、建水库、开荒种地适应人类需要改造了地球表面的生态环境。另一方面是大量排放废气、废水和固体废弃物，破坏了自然界的物质循环和能量循环，造成环境污染，生态失衡。
3.2.2.1 过度开垦使土地荒漠化
1949年法国科学家奥布立维尔在研究撒哈拉南部森林被砍伐后，出现荒漠化景观的演变过程后首次提出荒漠化概念。所谓荒漠化是指土地不能在当地气候条件下存在，而出现成沙过程。
在非洲撒哈拉沙漠南部萨赫尔地区，原来是一片绿洲，雨量充沛，人们为了提高生活水平，一方面砍伐森林扩大耕地；一方面养牛数量猛增，超过了该地容纳牲畜最大限度，迅速毁坏了森林和草地，使雨量减少，土地沙化，50 a中损失65×104km2农田和牧场。
现今全球荒漠化土地面积逾3600万km2，涉及100多个国家。主要分布在北纬10°～55°区域内，如表3.2.1所列。
从北非洲的撒哈拉，经西亚的阿拉伯半岛，伊朗、印度北部、中亚到中国西北部至蒙古一带，长达1.3×104km的干旱分布带（江泽涵，2002）。
我国的荒漠化面积达262.2×104km2（39.3×108亩），占国土面积的27.3%，遍及18个省（市）的481县。近50 a来由于在干旱地区开垦耕地，超过草原承受能力的过度放牧和过度砍伐森林，使荒漠土地面积逐年以1.5%的速率在扩大，20世纪90年代以来每年平均荒漠化面积达2460 km2。并引发了空气污染，使2001年扬沙和沙尘暴天气达到32次之多。
表3.2.1 全球荒漠化地区面积
土地盐碱化，在全球也达到令人可畏的程度，已对1/3的水浇地造成影响。形成盐碱化的原因有二：一是长期浇灌；二是排水系统不良。水中少量盐类随潜水面升高而上升，达到植物根部，使植物枯死，土结盐壳。更值得注意的是在干旱平原地区，滥伐森林，开垦耕地将加快了盐碱化的速率。4000 a前伊拉克地区的美索不达米亚，依靠底格里斯河和幼发拉底河的引水灌溉一时构成了肥沃的土地，但也造就土地盐碱化，步步衰落。今日伊拉克的田地像雪一样白，就是该区土地环境演变的见证。盐碱化破坏了印度平原上1/5的耕地。也迫使美国在西南部及加州地区的耕地下面铺设2.6×104km 的瓦沟进行排水，以防盐碱化的形成。我国的华北平原也有这样的教训。
3.2.2.2 矿产工程
随着工业农业的发展，矿石开采量逐年增加，根据1994年资料计算，美国每年采矿与石油工业等移动土石约80×108t，超过全球河川冲刷进入海洋的土石总量。我国每年开采各种类型矿石超过60×108t。在矿石开采、选矿、冶金以及其他加工过程中通过排渣，使大量金属非金属元素进入表生带土壤中。根据世界有色金属开采资料统计，每年通过采矿和选矿扩散到土壤中的重金属有铜60×104t；铅30×104t；锌50×104t。仅就1965～1975年的10 a统计，全球陆地每平方公里已增加铜42kg、铅20 kg、锌32 kg。而更大量的扩散是冶金过程通过排渣和排气进入土壤和大气。如硫化物的有色金属在冶炼过程中有200 t/a汞进入大气圈，加上80类工业用汞、燃煤排放的汞，专家估计每年排入环境的汞达（1.5～3）×104t，最终都要沉入至表生带土壤中。
此外，采矿、建城市、筑路、开河、建水坝、大型爆炸及其引起的滑坡等自然灾害，极大地改变了地球表面的生态环境使物质循环和能量循环失去平衡。
采矿引起土壤侵蚀最为严重，据观测，一个废矿区，如果土壤侵蚀为950 t/（km2·a），则同样规模正在开采的矿区，其侵蚀高达19000 t/（km2·a）。此外，还要引起土壤污染，pH值降低，金属离子活动性增强，营养成分流失。
3.2.2.3 燃烧矿物燃料
1983年世界燃煤30×108t，通过灰分排入土壤的重金属量是惊人的，有些金属排放量大大超过当年冶炼的总产量。如表3.2.2所示，放射性铀（U）超过当年开采量的7倍。汽车燃油中以四乙基铅作为防爆剂添加在汽油中，随着汽油燃烧、排气进入大气，沉淀于土壤中。根据世界汽车总量计算，每年进入土壤环境中的铅约200 t/a，实测某城市和乡村土壤中铅含量，如图3.2.1所示。
图3.2.1 土壤剖面中铅含量分布
表3.2.2 燃煤进入土壤的金属量
