东北大学博士学位论文生态安全评价理论体系研究与实例分析姓名：李辉申请学位级别：博士专业：安全技术及工程指导教师：魏德洲20041201节流节流冷凝器蒸发器图4 2 高温热泵制冷剂循环原理阔F i g 4 - 2H e a t i n gp i r c u l a t i O nO fH T H P离 心 式 压缩 机翻禾3 制冷荆循环在l 叠P - 圈上的表示F i g 4 3H d n gd 球砒峨o na f H T H p 迅l 窖z 岫d I a f t4 2 高温热絮系统债囊攥糕概炼为进行高温热泵系统仿真，首先应该建立高温热泵枫组的数学模型，由6 1 x东北大学博士学位论文第一章绪论第一章绪论人类所有的活动都必须依托于所栖息的生态环境。生态系统为人类提供了必不可少的生命维护系统和从事各种活动所必须的最基本的物质资源。人、生物和环境之间生态关系的和谐性伴随着整部人类的发展史，因此，“生态安全”问题是个诠释古老问题的新概念。时至今日，当大多数生态系统遭受来自于人类的同益严重的威胁时，我们彳开始思考这一危及人类自身安全的问题。1 1 研究背景1 1 1 世界范围生态安全形势恶化近几十年来，世界人口激增和科学技术的巨大进步使得人类以前所未有的规模和速度改变着生存环境。然而，人类也越来越深的被这种改变所带来的负面影响所困扰。资源枯竭、植被破坏、水土流失、人口激增、环境恶化等引发了一系列危机：人口危机、能源危机、沙漠化危机、水资源危机、臭氧层危机、环境污染危机、生物多样性危机以及由这些危机直接或间接导致的政治、社会和经济危机，已经对人类生存和发展构成了广泛而严重的威胁。根据联合国开发计划暑( u N D P ) 资料显示川，在发展中国家内部，最大的生态安全威胁之一是水的安全问题。1 9 9 4 年世界人均水的供给量只有1 9 7 0 年的1 3 。水资源匮乏日益成为诱发种族冲突和政治紧张局势的主要因素之一。1 9 9 0年发展中国家约有1 3 亿人难以获得清洁用水。多数水污染是卫生设施不足的结果，目前全球有将近2 0 亿人缺乏安全的卫生设备。另外，发展中国家每年有3 4万k m 2 的森林被毁，再加上过度放牧和养护方式单一，沙漠化必然加速。仅在非洲撒哈拉以南地区，在过去5 0 年中就有6 5 万k m 2 的可耕地变为沙漠。甚至灌溉F 开也受到盐碱化的威胁，中亚地区2 5 的灌溉田、巴基斯坦2 0 的灌溉田都遭受到盐碱化的危害。工业化国家主要的生态安全威胁之一是空气污染。洛杉矶每年产生的污染物有3 4 0 0 t ，伦敦则为1 2 0 0 t ，这些污染物对人体健康有害，对自然环境也造成危害。欧洲森林因空气污染造成的损害导致每年3 5 0 亿美元的经济损失，每年由于空气污染造成的农业损失也为数不小，据估算，瑞典为1 5 亿美元，意大利为1 8 亿美元，波兰为2 7 亿美元，德国为4 7 亿美元。尽管工业化国家与发展中国家生态破坏的特点不同，但后果是一致的。美国的土地盐碱化也很严重。发展中国家的城市空气污染也相当厉害，墨西哥城每年东北大学博士学位论文第一章绪论产生5 0 0 0 t 空气污染物，曼谷严重的空气污染使得该城4 0 以上的交通警察患上了呼吸道疾病。近年来，不少经常性的自然灾害也是人为造成的，砍伐森林造成严重的旱灾和洪涝，人口激增导致贫穷与土地缺乏，使人们迁徙到比较贫瘠的边缘地区，从雨使他们暴露在自然灾害的威胁之下。结果是灾难规模增大，次数增多。从1 9 6 7 年到1 9 9 1 年，自然灾害波及3 0 亿人口，其中8 0 在亚洲，致使七百多万人死亡，二百余万人受伤。另外，有毒化学品对人体健康的危害也在全球范围内引起广泛关注。2 0 0 0年1 2 月通过的关于就某些持久性有机污染物采取国际行动的斯德哥尔摩公约( 简称P O P s 公约) f 2 J ，对毒性极高并在环境中持久存在、能通过食物链在生物体内逐渐富集、还可转移到下一代体内的有机污染物采取了管制措施，首批被禁止的有1 2 神，其中农药8 种，化学品2 种，工业副产物2 种。又如关于在国际贸易中对某些危险化学品和农药事先知情同意程序的鹿特丹公约( 简称P I c公约) 口】，为了防止危险化学品和农药通过国际贸易可能给一个国家或地区的人民和环境造成灾难，化学品出口国要通知并征得进口国的同意，方可出口。经许多国家和国际组织多年调查研究证明，许多化学品都具有“三致”( 致癌、致畸、致突变) 毒性。初步确定1 4 0 种物质对动物有很大毒害，其中有很多化学品对人有致癌毒性。调查研究表明，8 0 一8 5 的人类肿瘤与化学品致癌有关。美国对数千种化学物质进行了风险评价，把对生物有急性或慢性毒性、易挥发、难降解、高残留，易在生物体内富集，并致畸、致癌、致突变这个范围内的化学物质作为控制对象。在美国的清洁水法中，规定2 9 9 种污染物为控制对象，在清洁空气法中规定1 8 9 种污染物为控制对象。近2 0 年来出现了一个新的名词，叫“环境激素( E n v i r o n m e n t a lh o m l o n e ) ”，是指外源性干扰生物与人体正常内分泌机能的化学物质。一些西方国家对此进行了大量调查研究【4 。9 1 。环境激素类物质通过环境介质和食物链进入人体或野生动物体内，干扰其内分泌系统和生殖功能，使生物和人类的持续生存和繁衍受到威胁。英国科学家发现，长期生长在受污染水域中的大部分雄性鱼，竟会变成两性鱼或雌性鱼；鸟类吃了含有杀虫剂的食物产卵减少，蛋壳变薄，难于孵出小鸟，使一些珍稀鸟类濒临灭绝。欧洲、美国、同本等2 0 多个国家的广泛调查发现，1 9 3 8 1 9 9 1 年期间成年男子的精予数量平均减少了5 0 ，致使2 0 的妇女不能生育，并且畸胎、怪胎比例呈明显上升趋势。西方国家已初步筛选出7 0 种化学品为环境激素类物质。在R 本，环境激素引起了社会的恐慌。日本环境省公布了6 7 种化学物质为环境激素，其中丁基锡、辛基苯酚、壬基苯酚、邻苯二甲酸二丁酯、八氯苯乙烯、苯酰苯、邻苯二甲酸环己酯被认为是最危险的7 种，它们多1 2 -东北大学博士学位论文第一章绪论用来制造涂料、树脂、可塑剂、洗衣剂等，是生产人们日常生活用品的原料。保持生物多样性是人类生存和发展的基本条件之一，也是生态安全的重要方面。据估计地球上有5 0 0 - 3 0 0 0 万种生物，包括了动物、植物和微生物，人类只是这群生物中的一员而己，当然是一个智慧最高和影响力最大的成员。地球上的生物，相互制约、相互依存，构成了一个有机共生体，人类也是靠自然界的生物群落而生存和发展起来的。人类食物的9 0 来自2 0 多种动植物，衣物也来自生物，就是医药也主要来自生物，只是到了近代出现了人工合成药以后才减少了这种依赖，但是一大半的药品原料仍来自自然界的生物【1 0 】。今天，世界人口正在不断增长，粮食的需求和其他方面的需求愈来愈多。这些需求主要还是要向自然界索取，向生物界索取。生物多样性是物质资源的巨大宝库，对于这座宝库，人类只不过利用了其中的微小一部分，大大小小加起来也不过2 0 0 种左右的生物，还有大量的生物有待人类去认识和利用。但是，人类在开发利用大自然中，曾一度不顾后果，进行掠夺式的开发，造成了森林被毁、草原破坏、水源污染、环境被毒化，庞大的生物群落因失去了适宜的环境而急剧消亡。物种的消亡是致命的，一个物种消失了，就永远不可恢复。现在物种以每天一个到几个的速度在消失，如按照目前人类的发展方式和生活方式继续下去，预计每分钟会消失一个物种。已有证据表明J 拼，自1 6 0 0 年以来，全球已有8 3 种哺乳动物和1 1 3 种鸟类灭绝，而且其中1 3 的物种灭绝发生在近1 5 0 年间。一个物种的灭绝，常常导致1 0 3 0 种生物的生存危机。目前全球大约有1 1 的鸟类，2 5 的哺乳动物，3 4 的鱼类丁F 濒临灭绝。专家指出，如果生物继续大量消亡，人类的生存也会发生危机。转基因生物技术和生物体在生态安全方面也潜伏着极大的危险性。1 9 8 3 年首批转基因作物烟草和马铃薯问世。1 9 8 6 年首批转基因作物获准进行甩间试验。1 9 9 6 年美国孟山都公司研制的延熟保鲜转基因番茄获准在美国上市，这是工业化国家批准商业化的第一个转基因作物。此后，全球转基因作物种植面积持续增长，从1 9 9 6 年的1 7 万k m 2 增加到2 0 0 2 年的5 8 7 万k m 2 ，短短8 年间增加了约3 5 倍。目前，全球已有1 6 个国家的6 0 0 万农民以种植转基因作物为生。据估计，用各类转基因作物生产加工的食品全世界有近力种【1 3 】。据国际有关方面预测1 1 ，到2 0 l O 年，世界转基因食物的市场总收入将达3 00 0 0 亿美元，其中仅转基因食物的种子收入就可达30 0 0 亿美元。然而，转基因技术在给人类带来利益的同时，也潜伏着极大的危险，转基因食品的安全问题引起了人们的广泛关注。转入植物的基因多数为抗除草剂基因，当这些基因通过基因流逐渐在野生种群中定居后，就使得作物的野生亲缘种具有3 寿习纛墨茬挚蠢盟鞯勃鬟斤蠢商转F 靠羹释H 羁力鞫魏“ 的潍鞭毫摊篮朝E l | ；地裂。il l 、；g 臻鼹邕另处盼弼壅碉“靼麓硇蛾j ? i 巨l 湿；摹唰2 j 的过程中r j 堑基丕岽取戛昏萄藩蒂套烫落煎淘孺诺雠蘸新现侧季堡酉藤境：呈峦；瓶垮凄浩滋监湛潜省掣，甜撕跳嚣i 藿；殉弼叼鹕褊稀拍抄j 龄受i i i 糙R 慧明鲢学五；燃焉耀僻滋茗墨里蕊谕墨罄旧芰墅；怎l 匹莓雩篆书李| 日：j 堪l 鎏i = ；举点妊掭麓毽髓嚼囤! | i 剥皇聊赫基球r ；i ! ! l ! ：蘸私盟醚型嘛文庥灞游罐焉；孺半囊舅蔓晶氍骆l l | 斯l 瞽犀毯弦鞘箪接笺郓她| 哺呈? 刁卵酗鞠强誊“裂烈r 甜l 降口! ! 。带磊学辕， 酬；萋湛罐逊龋矾菲列弱鋈0 瓣￥；萋 类生i 。；鲥：俐潮髫孳驾型辎纠彰H F浇| ，X 睁吲刃蜘亚歌毡蠢褥静。菲嗣塑j i ；毓鼢划茅钎募酣霪蠛演搿壤。蚵勺活糍滋搿曩淄港i ；利晰诮豁，事；耋薹鍪蓥羹左强次叠睁媳砺菸毪“澍啦蕾# 落涤崖i 嘲列燃臻非召翻奠鲜孤鞭留醐W咄：姐驯鸶鞯* 型驽驰翦雌要峨旷瓢：峨靠雕鸨确邵蘸碲蹦鹱濡嚏j j 壤薄毓娶d 羹i 甄摹萎萎一_ 寸曜嘟国瑚静孙蚓牾研腑鞫“繇簖氐弱醯拜笛j 幽颡粤“嚣：喾釜霉鬓蠹现在薅学罄坠薷j 爹大面积j 州麴奏蓍癜帮虮罐穗m 黧蓉蕊崩联搋：区土地沙化；剐引猷鳖阳州殴到莹副馗壤货蜮露罂堪峰法漕凰躁漕氆碍j 挪箸甬噬狸殴要蓥馨犁壬裂冗琏驰刨型氇。矗僻潜鉴婴j 瓣张塞莹蠢渤蠊眍飘。习靼鞑y 甄蛘驵U 臻；釉嬷鬻蟛掣蓦；蠡引到鬟刭妻翳坛i 藕搿溶淄强巡巅碳强犯簿蹦嘛影雕，捌卜等掣嚣黔雕掣垮髦蛰飘捌鼎；烈跚鹫誊影篓爵警耋褂溥哥主藏并罐浅豫晦；粥也j 髟生_ 曩幽引例晷墼土糟趋琢馋嚣墨寨氆啦堪嘲憾涮嘲讲：矗群戋再毫掣例甚断。击骤强张垡? 岳鎏驰姐站越舅辅妊摧般鋈6 甏蛹舯丛1 酗飘铿矗萋滔；鞋囊晷婪霪曩瓤毯顼2 j。嘶矗煳曙。j2 卧醵萋不。焦摆刘帮t F 万基限j 别是不适当的甬菲，青鲁；喾新瓣群柏引甍孽岫宅。氲剥划；“拍弼蔫j 独驱慰圄型垣疆强淄囔3 嚏胡耀蛤呵蔼鼎耀矬：灶型驯驯斟掷裔搿圳糕秭酬芋妻韩辣躞烈；裂搀斗址糕删矧蜚弼热弛照捐鱼鹳斡。霎；篓冀羹黧霾l 。妻；罄囊蓁霉篓冀| l 舅兰筮j 搿臻。莉剥。蕞多的国家。奏童嘤翅凄嗖莓妻醛醚酬醚；毅嚣岿型金举王霉餐鹱毡巧鞲篓：! i l I 豁墅蜂非衣娑臻囊日厂笃舔鄞醐黧躺烈l 矧，；冀。x东北失学博士学位论文第一章绪论但每年被占用的耕地仍在2 0 0 0 一3 0 0 0 k m 2 之间。全国已有6 6 6 个县突破了联合国粮农组织确定的人均耕地08亩的警戒线，其中4