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開篇：寫作不僅是一種記錄，更是一種創造，它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感，將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇有機反應與有機合成，希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友，陪伴您不斷探索和進步。
關鍵詞：綠色化學；有機化學；教學
中圖分類號：G642.41 文獻標志碼：A 文章編號：1674-9324（2015）51-0250-02
一、引言
“綠色化學”又稱環境無害化學、環境友好化學、清潔化學，是設計研究沒有或盡可能少的環境負作用，并在技術上、經濟上可行的化學品和化學過程，包括原料和試劑在反應中的充分利用。它是實現化學污染防治的基本方法和科學手段，是一門從源頭上阻止污染的化學。綠色化學適用各種化學領域，是用化學的技術和方法去減少或消滅那些對人類健康、社區安全、生態環境有害的原料、催化劑、溶劑、試劑和產物、副產物等的使用和產生。
有機化學是化學的重要組成部分，有機化學實驗是高校化學化工、環境、醫學、農學等專業重要的基礎課，對學生掌握有機化學知識，培養思維能力有著十分重要的作用。有機合成化學實驗中使用的許多試劑、溶劑、催化劑以及排放的廢料，都易對環境產生污染，影響實驗者的健康，所以在有機化學實驗教學中實行綠色化學教育，培養學生的綠色化和環保意識有十分重要的意義，也是高校有機化學實驗教學改革的重點，因此，實現有機化學實驗綠色化教學勢在必行。作為多年從事有機化學實驗教學的教師，結合實際教學情況和體會，對有機化學實驗的綠色化，提出了一些想法，并進行了初步的實踐。現將我們在有機化學實驗教學過程中的一些經驗總結如下。
二、合理設計實驗，體現綠色化學思想
在保證達到實驗教學目的和使學生能夠掌握基本操作技能的前提下，有機化學實驗要盡力遵循綠色化的途徑。實驗內容應盡量選用毒性小、廢棄物少、污染輕的實驗。例如：“己二酸的制備”實驗，可以采用高錳酸鉀替代硝酸做氧化劑，避免實驗中產生大量有毒的氮氧化物氣體和使用硝酸帶來的強腐蝕性。又如：利用液溴制備溴苯的實驗，液溴有毒，腐蝕性大，可以選用低毒高活性的溴化劑N-溴代丁二酰亞胺代替。
三、綠色化學理念在實驗過程中的滲透
我們在有機化學實驗教學中盡可能地實現實驗內容的綠色化，注意培養學生的綠色化學意識。結合學校的實際情況，合理選擇有機化學實驗內容，不選用苯、甲苯、二氯甲烷、硝基苯、苯胺等毒性較大的試劑作為溶劑、原料和產品進行實驗。總之，在有機化學實驗的操作過程中，要把綠色化學的理念貫穿到整個有機化學實驗的教學之中。
（一）試劑的選擇
時至今日，人們己形成了一種固定思維模式，習慣地將有機反應放在溶劑中進行。在傳統的有機合成中，有機溶劑是最常見的反應介質，因為他們能很好地溶解有機物，保證物料混合均勻和熱量交換穩定，但有機溶劑的毒性和難以回收又成為對環境造成污染的主要因素。隨著綠色化學的發展，新的綠色合成技術和合成方法不斷涌現，這為有機實驗的綠色化提供了很多有效途徑。近年來無溶劑、綠色溶劑（離子液體、超臨界流體、水）在有機合成中的應用得到了空前的發展，這些手段對于加快反應速度、減少能耗、減小污染有很重要的作用。
1.無溶劑的化學合成。在過去的近30年中，無溶劑化學合成得到很大發展。在合成中通常需要使用一些助劑，如催化劑或固體載體，也可能用到光、研磨、微波加熱和超聲波等方法。例如：苯基環己酮與查爾酮的Michael加成反應，可以使用溴化四丁胺為催化劑，在室溫下用研磨的方法合成。又如：2-苯基四氫喹唑啉的合成，可以在無溶劑條件下由2-氨基苯胺與苯甲醛的縮合，轉化率很高。
2.選用水為介質的合成。以水為介質的有機反應是“與環境友好的合成反應”的一個重要組成部分。水相中的有機反應具有許多優點：操作簡便、安全，沒有有機溶劑的易燃、易爆等問題。在有機合成方面，可以省略許多諸如官能團的保護和去保護等的合成步驟。水的資源豐富，成本低廉，不會污染環境，因此是潛在的“與環境友善”的反應介質。
3.選用綠色溶劑的化學合成。綠色溶劑被認為是綠色化學中很有前景的一類反應介質，尤其是離子液體。離子液體的研究是近年來綠色化學領域的研究熱點之一，室溫離子液體是一類特殊的液體熔融鹽，具有優良的物理化學性質及可修飾、調變的陰陽離子結構，且可循環使用，被認為是替代常用揮發性有機溶劑的新型綠色溶劑。近幾年來，離子液體作為一種綠色溶劑及催化劑在有機合成中發揮了獨特的作用，受到人們越來越多的關注。因此，在離子液體中進行有機反應成為化學研究的一個重要領域。例如：在芳醛與丙烯酸甲醋的不對稱Baylis-Hillman合成反應中，用季銨鹽型離子液體作為溶劑，產率很高。又如：在離子液體中進行的Suzuki交叉偶合反應與傳統方法相比具有諸多優勢：少量的催化劑即可使反應活性明顯提高；無副產物產生，產物純凈且容易分離；反應可以在空氣中進行，產率不降低，催化劑不分解；催化體系可以重復使用。
（二）積極開展微量或半微量實驗，減少試劑消耗和污染
傳統的常量實驗具有現象明顯、操作方便的優點，但消耗多、污染大，不利于環境友好。微量或半微量實驗推廣已有十幾年，逐漸引起各國化學教育界的廣泛重視，已成為國際趨勢，成為化學實驗改革的方向之一。目前我國已有數百所大中學校開始在化學教學中采用微型實驗，取得了很好的社會與經濟效益。微型化學實驗主要有以下幾方面的特點：節約藥品、節省能源、降低實驗成本；實驗迅速；減少環境污染，避免不安全隱患；能激發學生學習的興趣，提高學生實驗技能。例如：2-甲基-2-己醇的制備、乙酰乙酸乙酯的制備、肉桂酸的制備等實驗，按照實驗教材藥品用量的■進行實驗。在同樣可以達到實驗目的同時，減少了廢棄物的排放量，保護了環境。總之，微型化學實驗不僅有利于培養學生的創新能力、提高教學質量，也有利于師生的身心健康以及培養環保意識和綠色化學的理念。
（三）綠色催化劑的選擇
催化劑在化學合成中起著十分重要的作用，每種新型催化劑的發現及催化工藝的研制成功，都會引起化學工業的重大革新。綠色催化自然是綠色化學研究的另一個重要內容。少量、高效催化劑的加入可以大大加快反應的速率、提高反應的選擇性及降低副反應的產生。綠色催化劑還應該具備清潔無毒和可循環使用的特點。目前有機合成中使用的綠色催化劑主要包括固體酸、固體堿、晶格氧選擇氧化催化劑等非均相催化劑以及生物催化劑（酶催化劑）。例如：在傳統的有機合成中，烷基化、酯化、水合、酰化、烴類異構化反應一般使用氫氟酸、硫酸、三氯化鋁等液體酸催化劑，這些催化劑在工藝上難以連續生產，不易分離，對設備腐蝕嚴重，危害人體健康，產生廢液廢渣，污染環境。而我們可以選擇分子篩、雜多酸、超強酸等新型催化劑。又如異丁烷與丁烯的烷基化反應原來使用氫氰酸或硫酸作催化劑，現在可用新開發的負載型磺酸鹽/SiO2催化劑代替。
（四）目標產物的綠色化
綠色產品，應具有合理的使用功能及使用壽命，產品易于回收、利用和再生，在使用過程中和使用后不會危害生態環境和人體健康，報廢后易于處置，在環境條件下容易降解。在有機實驗中聯系實際，如目前大量使用的聚苯乙烯發泡塑料快餐盒，使用以后成為垃圾，在自然條件下，需數百年才能降解，對環境帶來嚴重的影響。為了加速它的自然降解，我們生產時可以在其中加入光敏劑、化學助劑等，使其在使用后幾個月內即分解成無害物質。
（五）廢棄物的回收利用
有機化學實驗過程中使用的有機溶劑，一般毒性較大、難處理，隨意倒掉這些有機溶劑，不僅對環境造成嚴重污染，還會造成藥品的浪費。基于綠色化學原則，處理這些有機溶劑，應進行重新蒸餾后利用，或在實驗中重復再次使用。對于在實驗過程中產生的有毒物質也要積極處理，例如：在制備正溴丁烷的實驗中會產生腐蝕性氣體溴化氫，要使用氫氧化鈉溶液進行吸收處理，對水銀溫度計破損灑出的汞認真進行收集，并撒硫磺粉進行處理，盡可能減少對學生的危害。對于某些數量較少、濃度較高確實無法回收使用的有機廢液，可采用活性炭吸附法、過氧化氫氧化法處理，或在燃燒爐中供給充分的氧氣使其完全燃燒。對實驗中產生的廢酸、廢堿，要指導學生倒入相應容器中，經中和至近中性（pH=6-9）時方可排放。通過有機化學實驗綠色化實踐，有效地做到實驗藥品循環使用，減少環境污染，使綠色化學教育在實驗教學中對學生起到潛移默化的作用，提高了學生的環保意識。
（六）多媒體在有機實驗教學中的應用
隨著科技的發展和計算機普及，多媒體已成為化學實驗教學發展的趨勢和必然，將多媒體技術引入實驗教學，對提高學生化學實驗操作技能和對實驗的理解起著重要的作用。例如：像易燃易爆等危險性較大的實驗、毒性較大且不易控制的實驗，可使用多媒體教學輔助手段來代替此類實驗，既保證了學生的安全，保護了環境，又達到了良好的教學效果。例如：在制備亞磷酸二苯酯的實驗中，反應出來的粗品需進行減壓蒸餾，如反應瓶溫度達到250℃，體系中存在微量的氧，亞磷酸將會冒煙，發生爆炸。
四、學生綠色化學意識的加強
我國綠色化學教育還處于起步階段，但化學實驗綠色化已經成為化學教學改革發展的必然趨勢，將成為培養學生的綠色化學觀念和創新能力的重要途徑。有機化學實驗教學不僅需要培養學生的基本化學實驗技能，同時應把綠色化學思想融于實驗教學之中，讓學生了解綠色化學，樹立起綠色意識。
實踐證明，在有機化學實驗教學中滲透綠色化學教育是可行的。
參考文獻：
例1 （全國理綜課標卷）分子式為C5H12O且可與金屬鈉反應放出氫氣的有機化合物有（不考慮立體異構）（ ）
解析：由題意可知，題給有機物屬飽和一元脂肪醇，C5H12O對應的烷烴為C5H12，而C5H12有三種同分異構體：①CH3CH2CH2CH2CH3、②（CH3）2CHCH2CH3、③（CH3）4C；①、②和③分子中分別有3種、4種和1種等效氫原子，則其對應的飽和一元脂肪醇（可看作是烷烴分子中的一個氫原子被—OH取代的產物）分別有3種、4種和1種.故答案為（D）.
點評：此題考查了飽和一元脂肪醇同分異構體數目的判斷.首先根據題給有機物的通式和性質，明確題目要求；然后抓住飽和一元脂肪醇可看作是烷烴分子中的一個氫原子被羥基取代的產物的本質（也可將C5H12O變形為C5H11—OH，而判斷C5H11—的異構體有8種），可快速求解.
例2 （海南化學卷）分子式為C10H14的單取代芳烴，其可能的結構有（ ）
（A）2種 （B） 3種
（C）4種 （D）5種
解析：因單取代芳烴C10H14即為C6H5—C4H9，而丁基—C4H9有4種CH3CH2CH2CH2—、CH3CH2CH（CH3）—、（CH3）2CHCH2—、（CH3）3C—，則其可能的結構有4種.故答案為（C）.
點評：此題考查了單取代芳烴的同分異構體數目的判斷.首先將題給分子式變形為單取代芳烴的形式，然后根據取代基異構體的數目，可快速求解.
二、考查日常生活常用物質的化學成分
例3 （海南化學卷）下列說法正確的是（ ）
（A）食用白糖的主要成分是蔗糖
（B）小蘇打的主要成分是碳酸鈉
（C）煤氣的主要成分是丁烷
（D）植物油的主要成分是高級脂肪酸
解析：食用白糖的主要成分是蔗糖，小蘇打的主要成分是碳酸氫鈉，煤氣的主要成分是
CO和H2，植物油的主要成分是高級脂肪酸甘油酯.故答案為（A）.
點評：此題考查了日常生活常用物質的化學成分.熟記這些常識性知識是解題的關鍵.
三、考查化石燃料的有關知識
例4 （上海化學卷）下列關于化石燃料的加工說法正確的是（ ）
（A）石油裂化主要得到乙烯
（B）石油分餾是化學變化，可得到汽油、煤油
（C）煤干餾主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦爐氣
（D）煤制煤氣是物理變化，是高效、清潔地利用煤的重要途徑
解析：石油裂化的目的是獲得更多的液態輕質汽油，石油分餾屬于物理變化，煤制煤氣是化學變化，則（A）、（B）、（D）均不正確；而（C）正確.故答案為（C）.
點評：此題考查了化石燃料（石油和煤）綜合利用的有關知識.掌握其有關知識是解題的關鍵.
四、考查多官能團有機物的性質
例5 （江蘇化學卷）普伐他汀是一種調節血脂的藥物，其
結構如圖1所示（未表示出其空間構型）.下列有關普伐他汀
的性質描述正確的是
（ ）
（A）能與FeCl3溶液發生顯色反應
（B）能使酸性KMnO4溶液褪色
（C）能發生加成、取代、消去反應
（D）1 mol該物質最多可與1 mol NaOH反應
解析：因該有機物分子中沒有酚的結構單元，其不能與FeCl3溶液發生顯色反應，則（A）不正確；因該有機物分子中含有碳碳雙鍵、醇羥基（且醇羥基所連碳原子的鄰位碳原子上有氫原子）、羧基和酯基，其能使酸性KMnO4溶液褪色、能發生加成、取代、消去反應，則（B）、（C）正確；因該有機物分子中有1個羧基和1個酯基，1 mol該物質可與2 mol NaOH反應，則（D）不正確.故答案為（B）、（C）.
點評：此題以普伐他汀為素材，考查了多官能團有機物的性質.抓住該有機物所含官能團與其結構特點，掌握官能團的性質是解題的關鍵.
例6 （全國理綜大綱卷）橙花醇具有玫瑰及蘋果香氣，可作為香料，其結構簡式：
下列關于橙花醇的敘述，錯誤的是（ ）
（A）既能發生取代反應，也能發生加成反應
（B）在濃硫酸催化下加熱脫水，可以生成不止一種四烯烴
（C） 1 mol橙花醇在氧氣中充分燃燒，需消耗470.4 L氧氣（標準狀況）
（D） 1 mol橙花醇在室溫下與溴的四氯化碳溶液反應，最多消耗240 g溴
解析：因橙花醇分子中含有碳碳雙鍵和醇羥基，其能發生取代反應和加成反應，則（A）正確；因橙花醇分子中羥基的鄰位碳原子上有氫原子，其在濃硫酸催化下加熱脫水發生消去反應，能生成2種四烯烴，則（B）正確；因橙花醇的分子式為C15H26O，1 mol橙花醇在氧氣中充分燃燒，需消耗21 mol氧氣（其在標準狀況的體積為470.4 L），則（C）正確；1 mol橙花醇在室溫下與溴的四氯化碳溶液反應，最多消耗3 mol溴（其質量為480 g），則（D）錯誤.故答案為（D）.
點評：此題以橙花醇為素材，考查了多官能團有機物的性質.抓住該有機物所含官能團與其結構特點，掌握官能團的性質（尤其是消去反應的本質）是解題的關鍵.
五、考查有機物分子式的推斷
例7 （全國理綜課標卷）分析表1中各項的排布規律，按此規律排布第26項應為（ ）
解析：由題給表格信息可知，可把其分為4循環，從第2循環開始，每一項與前一循環的對應項均增加1個“CH2”原子團；因26=4×6+2，則第24項為C2H4O2+5（CH2）=C7H14O2，第25項為C2H4+6（CH2）=C8H16，第26項為C2H6+6（CH2）=C8H18.故答案為（C）.
點評：此題以表格信息為素材，考查了有機物分子式的推斷，考查了對表格信息的分析處理能力.通過對題給表格信息的認真分析、挖掘出隱含的排布規律是解題的關鍵.
六、考查核磁共振氫譜的應用
例8 （海南化學卷）下列化合物在核磁共振氫譜中能出現兩組峰.且其峰面積之比為3∶[KG-*2/3]1的有（ ）
（A）乙酸異丙酯 （B）乙酸叔丁酯
（C）對二甲苯 （D）均三甲苯
解析 乙酸異丙酯[CH3COOCH（CH3）2]分子中有三種氫原子，其個數比6∶[KG-*2/3]3∶[KG-*2/3]1；乙酸叔丁酯[CH3COOC（CH3）3]分子中有兩種氫原子，其個數比為9∶[KG-*2/3]3=3∶[KG-*2/3]1；對二甲苯
點評：此題考查了核磁共振氫譜的應用.能夠書寫有關物質的結構簡式，掌握核磁共振氫譜的意義和等效氫原子的判斷方法（同一碳原子上的氫原子是等效氫原子；同一碳原子上所連甲基上的氫原子是等效氫原子；處于對稱位置上的氫原子是等效氫原子）是解題的關鍵.
七、考查有機物的除雜
例9 （上海化學卷）下列有機化合物中均含有酸性雜質，除去這些雜質的方法中正確的是（ ）
（A）苯中含苯酚雜質：加入溴水，過濾
（B）乙醇中含乙酸雜質：加入碳酸鈉溶液洗滌，分液
（C）乙醛中含乙酸雜質：加入氫氧化鈉溶液洗滌，分液
（D）乙酸丁酯中含乙酸雜質：加入碳酸鈉溶液洗滌，分液
解析：苯能夠萃取溴水中的溴，且苯酚與溴水反應生成的三溴苯酚仍溶于苯中，無法通過過濾除去雜質，則（A）錯誤；乙醇與水互溶，（B）操作溶液不分層，無法通過分液達到分離、提純目的，則（B）錯誤；乙醛與水互溶，（C）操作溶液不分層，無法通過分液達到分離、提純目的，則（C）錯誤；乙酸乙酯不溶于Na2CO3溶液，而乙酸與Na2CO3反應生成乙酸鈉而進入水相從而與乙酸乙酯分離，（D）正確.故答案為（D）.
點評：此題考查了有機物的除雜方法，考查了有關有機物的性質與基本實驗操作能力.
掌握有關物質的性質、物質的除雜方法與原則（①“不增”：不能增加新的雜質；②“不減”：不能使被提純的物質減少；③“易分”：操作簡單，容易分離；④“最好”：最好使雜質轉化為被提純的物質）是解題的關鍵.
八、考查有機物的結構與性質
例9 （北京理綜卷）下列說法正確的是（ ）
（A）天然植物油常溫下一般呈液態，難溶于水，有恒定的熔點、沸點
（B）麥芽糖與蔗糖的水解產物均含葡萄糖，故二者均為還原型二糖
（C）若兩種二肽互為同分異構體，則二者的水解產物不一致
（D）乙醛、氯乙烯和乙二醇均可作為合成聚合物的單體
解析：天然植物油是高級脂肪酸的甘油酯，屬混合物，沒有恒定的熔點、沸點，則（A）不正確；盡管蔗糖的水解產物中含有葡萄糖，但蔗糖分子中沒有醛基，蔗糖沒有還原性，蔗糖為非還原型二糖，則（B）不正確；兩種互為同分異構體的二肽，其水解產物相同，則（C）不正確；乙醛可合成聚乙醛，氯乙烯可合成聚氯乙烯，乙二醇與乙二酸可以縮聚成聚合物，則（D）正確.故答案為（D）.
點評：此題考查了有關有機物的結構特點與性質.掌握其結構特點與性質是解題的關鍵.應當注意的是油脂屬于混合物、蔗糖屬于非還原型二糖、互為同分異構體的二肽的水解產物相同、乙醛也可作為合成聚合物的單體.
例10 （山東理綜卷）下列與有機物的結構、性質有關的敘述正確的是（ ）
（A）苯、油脂均不能使酸性KMnO4溶液褪色
（B）甲烷和Cl2的反應與乙烯和Br2的反應屬于同一類型的反應
（C）葡萄糖、果糖的分子式均為C6H12O6，二者互為同分異構體
（D）乙醇、乙酸均能與Na反應放出H2，二者分子中官能團相同
解析：分子中含有碳碳雙鍵的油脂能使酸性KMnO4溶液褪色，則（A）不正確；甲烷和Cl2的反應屬于取代反應，乙烯和Br2的反應屬于加成反應，則（B）不正確；葡萄糖與果糖的分子式相同（C6H12O6），而結構式不同[葡萄糖與果糖的結構式分別為CH2OH（CHOH）4
CHO和CH2OH（CHOH）3COCH2OH]，二者互為同分異構體，則（C）正確；盡管乙醇、乙酸均能與Na反應放出H2，但乙醇分子中的官能團為羥基，乙酸分子中的官能團為羧基，則（D）不正確.故答案為（C）.
點評：此題考查了有關有機物的結構特點與性質及有關反應類型的判斷.掌握其結構特點與性質及有關反應類型的概念是解題的關鍵.
九、考查有機物的命名、性質、同系物的概念及分子式正誤的判斷
例11 （浙江理綜卷）下列說法正確的是（ ）
（A）按系統命名法，化合物
CH3CH2CHCH2CH2CH（CH3）2[ZJ5，S]CH（CH3）2
的名稱為2，6–二甲基–5–乙基庚烷
（B）丙氨酸和苯丙氨酸脫水，最多可生成3種二肽
（C）化合物[XC
.tif>，JZ]是苯的同系物
（D）三硝酸甘油酯的分子式為C3H5N3O9
解析： 對于（A），該化合物的名稱應為2，6–二甲基–3–乙基庚烷；對于（B），最多可生成4種二肽（其中，丙氨酸分子之間脫水生成1種二肽、苯丙氨酸分子之間脫水生成1種二肽、丙氨酸與苯丙氨酸兩分子之間脫水生成2種二肽）；對于（C），該化合物分子中含有多個苯環，不是苯的同系物；對于（D），三硝酸甘油酯的結構簡式為
CH2—CH—CH2[ZJ1，X；4，X；7，X]ONO2ONO2ONO2
，其分子式為C3H5N3O9，故答案為（D）.
點評：此題考查了烷烴的命名、氨基酸的性質、苯的同系物的概念及三硝酸甘油酯分子式正誤的判斷.掌握烷烴的系統命名法、氨基酸分子間脫水生成二肽的性質、苯的同系物的概念及三硝酸甘油酯的結構是解題的關鍵.
十、有機框圖推斷題
例12 （浙江理綜卷）化合物X是一種環境激素，存在如下轉化關系（如圖2所示）.
化合物A能與FeCl3溶液發生顯色反應，分子中含有兩個化學環境完全相同的甲基，其苯環上的一硝基取代物只有兩種.1H–NMR譜顯示化合物G的所有氫原子化學環境相同.F是一種可用于制備隱形眼鏡的高聚物.根據以上信息回答下列問題.
（1）下列敘述正確的是.
（A）化合物A分子中含有聯苯結構單元
（B）化合物A可以和NaHCO3溶液反應，放出CO2氣體
（C）X與NaOH溶液反應，理論上1 mol X最多消耗6 mol NaOH
（D）化合物D能與Br2發生加成反應
（2）化合物C的結構簡式是，AC的反應類型是.
（3）寫出同時滿足下列條件的D的所有同分異構體的結構簡式（不考慮立體異構）.
a.屬于酯類 b.能發生銀鏡反應
（4）寫出BG反應的化學方程式.
（5）寫出EF反應的化學方程式.
解析： （1）因化合物A能與氯化鐵發生顯色反應，故應含有酚羥基，分子含有2個完全相同的甲基，其苯環上的一硝基化合物只有2種，則A的結構簡式為
，從而可知，（A）、（B）不正確；由題意可知B的結構
簡式為 CH3—C—C—OH[ZJ4，S；4，X；LX，6，S]CH3OHO ，1 mol X最多可與6 molNaOH反應，則（C）正確；而B在濃硫
酸的作用下發生消去反應生成D，D能與Br2發生加成反應，則（D）正確.
（2）因A與足量的濃溴水反應生成化合物C，則C的結構簡式為
（3）因D的分子式為C4H6O2，屬于酯類、且能發生銀鏡反應，則D為甲酸酯，其可能的結構簡式為HCOOCH=CHCH3、HCOOCH2CH=CH2、
（4）因環狀化合物G的分子式為C8H12O4，其分子中所有氫原子化學環境相同，則G
的結構簡式為 [XC
（5）由題意可知E的結構簡式為
，從而可寫出EF反應的化學方程式.
答案：（1）（C）（D）（2）
（4）
濃硫酸
一定條件
點評：以有機框圖推斷為素材，綜合考查有機物結構簡式的推斷、有機物的性質與反應類型的判斷、同分異構體結構簡式與化學方程式的書寫等有機化學的知識.根據題給信息，抓住突破口，掌握有關有機物的性質（尤其是官能團的性質）、同分異構體的寫法及化學方程式的寫法（注意不能漏寫副產物）是解題的關鍵.
十一、有機合成題
例13 （江蘇化學卷）化合物H是合成藥物鹽酸沙格雷酯的重要中間體，其合成路線如圖3.[FL）]
（1）化合物A的含氧官能團為和 （填官能團的名稱）.
（2）反應①⑤中屬于取代反應的是 （填序號）.
（3）寫出同時滿足下列條件的B的一種同分異構體的結構簡式.
Ⅰ.分子含有兩個苯環；Ⅱ.分子有7個不同化學環境的氫；Ⅲ.不能與FeCl3溶液發生顯色反應，但水解產物之一能發生此反應.
（4）實現DE的轉化中，加入化合物X能發生銀鏡反應，X的結構簡式.
（5）已知：
是合成抗癌藥物美發倫的中間體，請寫出以
和[XC
.tif>，JZ]為原料制備該化合物的合成路線流程圖（無機試劑任用）.合成路線流程：
解析： （1）由A的結構簡式可知，化合物A的含氧官能團為羥基和醛基.
（2）由題給信息可知，反應①、③、⑤屬于取代反應，反應②、④屬于加成反應.
（3）因B的分子式為C14H12O2，則符合條件的B的同分異構體的結構簡式為
（4）因X能發生銀鏡反應，再由D和E的結構簡式可知，X的結構簡式為
（5）用正向思維法進行分析，可得其合成路線流程為：
故答案為：（1）羥基、醛基；（2）①③⑤；（3） 或
國際上對綠色化學化工有比較統一的原則，主要包括以下幾方面：其一，在生產源頭上防止廢棄物的產生，而不是產生廢棄物后再進行凈化處理。其二，進行生產原料最大化利用的產品設計。其三，進行產品設計時，考慮生產效率，并減少生產原料和產品的毒性。其四，對于析出劑和溶劑等輔助產品，要盡量少用或不用，或盡量使用無害產品［2］。其五，盡量降低能量在生產過程中的損耗和其對環境的影響。其六，在考慮經濟和技術的前提下，盡量選擇可回收的加工材料作生產原料。其七，盡量避免在生產過程中產生不需要的化學衍生物。其八，選擇更符合化學計量的催化劑。其九，化學產品在使用結束后可以進一步分解成為無毒無害的降解產物。其十，研究并發展化學化工的生產過程，做到在危險物形成前對其進行檢測和控制。
2綠色化學化工的發展趨勢
2.1綠色化工產品設計提高綠色化工設計的積極性，在綠色化工產品設計過程中，應遵循以下設計原則，即：全生命周期設計、降低原料和能量消耗設計、再循環和再使用設計、利用計算機技術設計等。
2.2綠色化原料及新型原料平臺基于本研究所述原材料選擇的原則，一些新型的原料平臺在化工生產中越來越受到矚目，如以石油化學工業中的低碳烷烴、甲醇和合成氣、廢舊塑料以及生物質等作為原料平臺。此外，對于傳統原料合成中有毒、有害、有刺激的原料的綠色化工藝也得到了廣泛的研究。
2.3新型反應技術開發傳統有機合成反應中有毒試劑和溶劑的綠色替代物成為新型技術的發展方向。另外，反應與相關技術（如生物技術、分離技術、納米技術等）的結合為開發新型反應路徑提供了發展空間。
2.4催化劑制備的綠色化和新型催化技術目前的研究大多關注使用新型的催化劑改變原有的化學反應過程，而對催化劑制備時的綠化問題很少關注。因此，對可回收并能反復使用的固體催化劑的研究，即如何在分子水平上構筑活性和選擇性均能達到高水平的固體催化劑的研究成為今后發展的重要課題。此外，酶催化劑和仿生催化劑等的研究也成為未來的發展方向。
2.5溶劑的綠色化及綠色溶劑利用無毒無害的溶劑來代替揮發性的有機化合物溶劑是目前綠色化學的重要研究方向。此外，目前的研究還關注溶劑的閉環循環、以水做溶劑或無溶劑系統的開發等方面。
2.6新型分離技術對于新型的分離技術普遍關注超臨界流體萃取、分子蒸餾、生物分子和大分子的分離等方面，如何采用新型的分離技術同時又降低成本也將是未來的發展方向。
2.7計算化學與綠色化學化工相結合為了減少實驗次數及原料消耗，同時又能精準地選擇底物分子、催化劑、溶劑和反應途徑等，可以借助量子化學計算來實現，從而達到綠色化工工藝和技術的目標。此外，還可借助計算機技術，模擬研究原料、反應器設計、經濟和商業模型等，以降低生產成本。本文來自于《黑龍江科學》雜志。黑龍江科學雜志簡介詳見
3結語
[關鍵詞]酰胺鍵，合成原理
【分類號】：TQ423
前言
酰胺類表面活性劑是含有酸胺基團類物質，目前已有多種各具特色的不同工業品種，其中，酰胺鍵的形成反應是有機合成中一類重要的反應，酰胺鍵廣泛存在于醫藥中間體和大型生物化合物中。酰胺鍵結構不僅連接蛋白質結構而且被廣泛用于合成聚合物，在構造上，酰胺可被看作是羧酸分子中羧基中的羥基被氨基或烴氨基（-NHR或-NR2）取代而成的化合物，酰胺可以通過羧酸銨鹽的部分失水，或從酰鹵、酸酐、酯的氨解來制取；腈也可部分水解，停止在酰胺階段。文章主要總結酰胺鍵形成的方法。
1.合成機理
酰胺是由羧酸和酰基活化試劑形成活性物質與胺進行親核取代反應得到，羧基可被活化成酰氯，脂，酰基咪唑，酸酐以及酰基疊氮化物等，而后這些活性物質與胺進行親核取代反應從而生成酰胺。（圖1）
圖1 傳統法制備酰胺的機理
2.合成方法
2.1 酰氯法合成酰胺
酰胺鍵的形成大都需要對羧酸進行活化，形成的活性中間體再與胺進行酰化作用。這也是目前合成酰胺最常用的方法。酰氯是最活潑的酰基化試劑。制備酰氯的方法很多，一般情況下用SOCl2、PCl3、PCl5、COCl2等試劑與相應的羧酸作用形成酰氯，下面是酸和亞硫酰氯作用。（圖2）
圖2 酰氯形成的機理
反應生成兩種酸性氣體，需要加入堿來吸收。另外，反應過程中需要加入DMF來促進反應的進行。反應接著由酰氯和胺在堿的條件下作用生成酰胺。（圖3）
圖3 酰氯與胺偶聯
反應中需要加入堿來中和生成的HCl從而避免胺與HCl作用形成鹽酸鹽不參與反應。反應通常加入Net3等堿，而且反應需要干燥無水的環境。此法形成酰胺簡單易行，是合成酰胺最基本的兩步合成方法。
2.2 酸酐法合成酰胺
酸酐是活性酰基的主要來源，其相關反應與酰鹵反應相似。酸酐很容易與醇、硫醇以及胺等親核試劑反應，無論是單酸酐或者混合酸酐都具有很高的活性。直接存在的可利用的酸酐通常非常有限，因此在利用酸酐作為反應物時，必須事先來制備所需要的酸酐。合成酸酐的方法很多，例如工業上乙酸酐主要通過乙酸甲酯的羰基化合成，而在實驗室中，主要是利用相應的羧酸脫水來制備，反應要用到脫水劑，P2O5通常被用來作為脫水劑，DCC（參考）也被用來作為主要的脫水劑。酸酐制備好以后，下一步就是和胺進行直接偶聯，在反應中一般不用加入任何的堿，在反應中生成一分子相應的酸，這是最有效的形成酰胺的方法，也經常被用來合成肽。這個反應很溫和，產率也不錯，需要注意的是酸酐分子中只有一半參加到了反應中。 （圖4）
圖4 酸酐與胺偶聯
2.3 由疊氮化物形成酰胺
甲脂是最常見的羧酸衍生物，利用甲脂與疊氮化合物作用然后與胺反應形成酰胺，Curtius等[4]最早運用此種方法來合成肽，首先用相應的甲酯通過兩步法合成酰基疊氮化物。
圖5 酰基疊氮化物的合成
然后酰基疊氮化物與胺作用生成酰胺。（圖5）這種方法高效簡單，且產率也不錯。
2.4 活性酯法
應用N，N'-Carbonyldiimidazole（CDI）與羧酸反應得到活性較高的酰基咪唑，該類反應由于過量的CDI 會和胺反應得到脲的副產物，因此其用量一定要嚴格控制。其反應是分步進行，胺極易與活性酯反應得到相應的酰化產物。（圖6）
2.5 鹽類的縮合劑法
鹽類的縮合劑活性較高，從鹽的種類分為兩類：一類是碳鹽，目前常用的HATU，
HBTU，等等；另一類為鹽，如PyBOP。（圖7）
HATU縮合效果較好但價格較貴，PyBOP 是我們常用的縮合劑中活性最高的，一般在其他方法不反應的條件下考慮。
2.6 酸與胺直接縮合反應生成酰胺
利用酸與胺直接反應可以省去很多繁瑣的步驟，在催化劑作用下直接進行反應。Kazuaki Ishihara等首先報道了運用硼酸作為催化劑來促進羧酸與胺作用生成酰胺鍵（圖8）。
圖8硼酸催化伯胺與酸作用
Hayley Charville等運用硼酸脂類化合物最為催化劑又進一步改進了Kazuaki Ishihara等的酸和胺進行的酰基化反應。
小結
在以上幾種制備方法中從反應的轉化具體采用何種方法，要根據具體情況，產品品種及原料質量、來源和成本、應用等要求而定。在國內市場上目前用的較多的酰胺類產品只有烷醇酰胺類的。其它的酰胺類產品還很少見到。可見這是一類需大力發展的活性劑系列，而在這些方面國外一些公司如，開發的產品品種多樣，質量好，有效成分含量高。
參考文獻
一、利于能力，充分拓展——加
課堂教學不僅要教會學生知識，更要培養學生的能力。根據課程標準和高考考試說明要求，高中化學教學應“通過以化學實驗為主的多種探究活動，使學生體驗科學探究的過程，激發學生學習化學的興趣，強化科學探究的意識，促進學習方式的轉變，培養學生的創新精神和實踐能力。”凡是有利于提高學生能力且在高考（或學業水平測試）中重點考查的知識內容，都必須做加法，充分拓展相關知識。
化學必修一囊括了高中化學中所有無機化合物的性質和大部分的計算內容，是學業水平測試和高考中的重點。對相關知識，如Na、Al、Fe單質及化合物的性質，Cl2的實驗制法，H2SO3與O2的反應，Cu與濃、稀HNO3的反應等，均要充分拓寬。特別是相關反應離子方程式的正確書寫，由于教材中涉及的為化學方程式，此時必須作必要的深化，如在解決Cu與稀HNO3和稀H2SO4的混合物的問題時，便要借助于離子方程式進行解決。
再如，選修四所涉及知識為江蘇高考Ⅱ卷中的重點內容。可以說，除一條獨立的有機綜合題外，其余試題均聯系到選修四。對此，像速率與平衡部分的圖像、離子沉淀pH范圍的分析、Mg—Al原電池在酸性電解質及堿性電解質溶液中不同的電極反應等，均要給以添加，以使學生能適應目前高考方式的變化。
二、刪除內容，緊扣課標——減
高中化學新課程從大的方面來看，刪除了過去繁、難、偏、舊的知識，同時增加了現代科技發展方面和日常生活方面的內容。對于老化、陳舊的知識及綜合題型，要緊扣課標，大膽削減，萬不能抱著過去的知識體系不放。如化學必修一，有關膠體的電泳、滲析、聚沉；Si的化學性質；S的化學性質；除AgCl外，其余鹵化銀的沉淀問題；氮的氧化物（NO、NO2）與O2和H2O反應生成HNO3方面的反應及計算等，均應給予刪除。
在新教材使用過程中，有不少教師反映，課時少、內容多，時間不夠用，其乃是仍抱著舊觀念不放，想面面俱到地呈現所有知識內容之故。要知道，化學必修一體現的為物質的分類思想，必修二體現的為結構決定性質的思想，課堂教學必須圍繞課標要求，為學生知識、能力的協同提高搭建平臺，萬不能將眾多的知識強行灌輸。這就要求教師既要埋頭拉車，更要抬頭看路。
三、重點知識，響鼓重錘——乘
重點知識，也即高考（或學業水平測試）的必考點和常考點，它不是以教材中所占篇幅或所述文字的多少來確定，而是以考卷中出現的頻率而確定的。如人教版必修一第四章第一節“無機非金屬材料的主角——硅”，對于硅及其化合物在自然界中的存在及硅酸鹽材料，教材中所占篇幅較多，但此部分內容卻并非重要考點；而對于Si及SiO2的用途，教材中所述文字較少，但此部分內容卻是高考（或學業水平測試）中的常考點。因此教師要準確把握高考的脈搏，詳略得當，重要考點必須響鼓重錘。
有關阿伏加德羅常數（也即粒子數為多少NA）的問題、離子方程式的書寫與正誤判斷問題、離子反應與離子共存問題等，這類涉及必修一中的問題是高考及學業水平測試中的必考內容，由于所涉知識比較分散，教師在教學時必須不斷強化。如在分析好相關反應的化學方程式后，需再行分析反應的離子方程式，以理清哪些反應可以寫成離子方程式（如Cl2與H2O，Cu與濃HNO3等），哪些反應不可以寫成離子方程式（如Cl2與消石灰，Cu與濃H2SO4等），以不斷強化考點知識。又如，選修五“有機化學基礎”，雖然知識較多，但主要考點僅落在有機物同分異構體的書寫、有機反應類型、官能團的性質和有機合成路線圖的設計四個方面，如能對此類知識點做乘法，學生在有機部分的解題將變得得心應手。再如，選修四“化學反應原理”，有關熱化學方程式的合并，速率與平衡移動的外界條件，K、Ksp的計算，電極反應式的書寫等，既是考試的重點，也是教學的難點，有關這方面的內容，更要做乘法，分析清、剖析透。
四、次要考點，蜻蜓點水——除
關鍵詞：定位基 定位效應 藥物合成 合成路線
中圖分類號：O621 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2013）05（c）-0000-00
作者簡介：
焦潤（1993-），男，漢族，河北趙縣人，現就讀于天津農學院2011級動科系本科生。
范書麗（1990-），女，本科學生，河北深州人，河北廊坊師范學院？應用化學專業。
由于苯環上的12個氫是等同的，所以它的一元取代物只有一種。而一元取代苯再進行親電取代反應時，下一個基團進入的位置就有三種情況：鄰位、間位和對位。實驗結果表明，這三個不同位置被取代的概率不相等，第二個取代基進入的位置主要由一元取代苯上所帶的那個基團的性質所決定，這種決定方式就是定位效應。
根據大量實驗結果證明，可以將一些常見的基團按其定位效應分為兩類，一類是鄰、對位定位基（也稱第一類定位基），另一類是間位定位基（也稱第二類定位基）。
一般地，鄰、對位定位基是推電子基團（鹵素除外），可使苯環上鄰、對位電子云密度增加，有利于親電取代反應，同時有使苯環活化的作用。間位定位基都是吸電子基團，均使苯環鈍化，在間位上具有較大電子云密度，有利于間位發生親電取代。
依據定位效應，還可以預測主要的三取代物。二元取代苯的苯環已有兩個取代基，當兩個取代基位于互相加強定位效應的位置時，第三個取代基的位置可根據已有取代基的定位效應確定。當兩個取代基定位效應發生矛盾時，其確定規律為：（1）強烈活化基團的定位能力勝過鈍化基團或弱的活化基團，主要基團定位能力順序：—NH2，—OH>—OR，—NHCOR>苯基，甲基>間位定位基；（2）兩個均為鈍化基團時，由致鈍能力強的決定；（3）兩個基團互相處于間位時，其間的位置由于空間位阻，極少發生取代。
綜上所述，定位效應主要有兩大作用，一是預測反應所得的主要產物，二是能指導合成路線，既能獲得較高產率，又可避免復雜的分離過程。
藥物合成是屬于有機合成的范疇。藥物合成中涉及的鹵化、硝化、磺化、重氮化、氧化、還原、消除、烷基化、酰基化、縮合和重排等反應中，鹵化、硝化、磺化、烷基化、酰基化、重排等反應均可能涉及到定位效應。
從而定位效應是貫穿于藥物合成路線中的，二者的關系也是密不可分的。先從簡單的例子說起，比如由苯合成對氯苯甲酸，由于合成產物的苯環上的兩個取代基處于對位，而且羧基是間位定位基，由于考慮到反應的產率以及烷基的定位效應，所以選擇先將苯烷基化變為甲苯，再進行氯化，最后進行氧化變為羧酸。這個例子說明烷基苯進行氯化時可以考慮定位效應，氯上到對位后以便反應繼續進行。如果先上氯，雖然氯能上對位，但是它是致鈍基團，氯苯再進行烷基化就更困難了，不利于反應繼續進行。
再如由甲苯合成2-氯-4-硝基甲苯。可以用甲苯先進行磺化反應，升高溫度產物以對位居多，再用對位產物進行氯代，再在酸性條件下脫去磺酸基，最后進行硝化反應得到產物。分析一下，磺酸基作為臨時占位基團起到了提高產率的作痛，由于硝基的定位效應與苯環上取代基的雙重定位作用，得到產物的產率也較高。
下面通過一些藥物的合成過程來具體分析定位效應在其中發揮的重要作用。
有一種藥物叫對氨基水楊酸鈉，這種藥物的合成過程中，有幾步需要定位效應來輔助進一步的合成。大致合成過程如下：首先以甲苯為原料，然后以濃硝酸和硫酸共熱，得到對硝基甲苯，然后再和發煙硫酸反應，得到2-甲基-5-硝基苯磺酸，再與NaOH反應得到2-甲基-5-硝基苯磺酸鈉，然后加熱得到2-甲基-5-硝基苯酚鈉，再與CH3I反應得到2-甲基-5-硝基苯甲醚，然后被酸性高錳酸鉀氧化為2-甲氧基-4-硝基苯甲酸，再與Fe和HCl反應得到2-甲氧基-4-氨基苯甲酸，再與HI反應得到2-羥基-4-氨基苯甲酸，最后與NaHCO3反應得到對氨基水楊酸鈉。
分析一下此藥物的合成路線中有幾步是定位效應起的作用。首先由對硝基甲苯與發煙硫酸反應得到2-甲基-5-硝基苯磺酸這步中，苯環上已有甲基和硝基兩個取代基。由于甲基是鄰、對位定位基，硝基和磺酸基是間位定位基，因為甲基的對位已被硝基占領，所以磺酸基只能上鄰位。而硝基是間位定位基，所以在甲基兩邊的位置上任何一個就可以，從而確定了磺酸基應該取代的位置是在甲基的鄰位。
再比如有一種藥物是β-受體阻斷劑塞利洛爾的合成，對氨基苯乙醚與N，N-二乙胺基甲酰氯作用，生成N-酰化物，降低了氨基的鄰、對位定位作用，同時增大了氨基鄰位空間位組，使后面進行的付-克酰基化反應發生在酚羥基的鄰位。如果先進行付-克反應，N-酰基化反應居后，則乙酰化反應可同時發生在酚羥基和氨基的鄰位，產物復雜。
又如在喹諾酮類藥合成中的重要中間體3-氯-4-氟苯胺的合成中，第一步硝化反應中通過氯原子的定位基效應，選擇性的在氯的對位引入硝基，同時如果反應條件控制不當硝基會引入到其他位置產生一些異構體，反應中產生的異構體很難在后續工序中除去，會形成藥物相關雜質，由于該雜質對人體有較大的毒副作用，必須在藥物質量標準中嚴格控制，所以盡可能的利用定位基效應盡量避免雜質的產生是該類藥物制造中的關鍵。
又如一種抗潰瘍藥美沙拉嗪，美沙拉嗪原料藥的合成是以水楊酸為原料，在苯環上引入硝基，然后將硝基還原。該合成的關鍵是在水楊酸的苯環特定的位置上引入硝基的反應。苯環上的硝基是通過硝化反應引入的，其反應機制是屬于親電取代反應：硝酸產生親電試劑NO2+進攻苯環，形成碳正離子中間體，然后脫去質子，在苯環上引入硝基。硝基進入的位置是由水楊酸上的羥基和羧基共同決定的。羥基為鄰對位定位基，羧基為間位定位基，兩者的定位效應一致。從而，從定位角度透徹的分析了此藥的合成過程。
由1，3-苯二酚合成2-硝基-1，3-苯二酚時，采取的合成路線如下：
這個合成中可以看出沒有直接進行硝化，而是進行磺化反應。這樣做的目的是什么呢？這就要由定位效應來解釋。由于1，3-苯二酚的4，6位很容易硝化，反應過程中為了使4，6位不被硝化，必須先把這兩個部位保護起來，即在4，6位引入磺酸基，再硝化時，磺酸基和羥基的定位效應一致，反應完成以后再水解去掉保護基磺酸基，生成2-硝基1，3-苯二酚。磺化反應可逆，磺酸基能上能下，利用它的占位作用以便使取代基進入所需位置。這個例子再次說明了定位效應在藥物合成上起到的重要作用。
綜上所述，定位效應與藥物合成密不可分，二者相互依存，定位效應在藥物合成中起到及其至關重要的作用。有時候定位基取代到不同位置上時，可能會變成另一種藥物，也有可能變為對人體有害的物質，恰恰定位效應能有效避免這些情況的發生。
另一方面，定位基取代的位置也影響藥物的產率及有效成分，為了增加產率以及增強藥物純度，定位效應也在其中發揮作用。當然，每個藥物的合成需要有合成路線的選擇，在選擇適當合成路線時，由于定位效應將會有很多路線，考慮多方面因素后，選擇最適當的合成路線來完成某種藥物的合成，并且高效率、高產率。這也是定位效應應用于藥物合成的核心所在。
本節內容選自人教版選修五。從學科結構上講，醛是醇、酸相互轉變的中心環節，學好醛的結構與性質，掌握醛類與醇類、羧酸的關系，能建立較完整的有機知識網絡，因此本節在這一章中起著承上起下的作用，在有機合成中占有重要的地位，也是后面學習糖類知識的基礎。選擇乙醛作為醛類代表物，是因為乙醛中醛基與烴基相連，結構與性質較典型，而甲醛結構及性質有自身的特性。
本節課重點處理乙醛，是因為乙醛的氧化反應特別是銀鏡反應的書寫和表達是本節內容的重點、難點，另外羰基的親核加成與乙烯親電加成不同，故講解乙醛的加成反應，只宜局限在加氫還原上。通過復習和應用核磁共振氫譜圖加深對乙醛的結構特點認識，并運用已有知識對乙醛的性質進行了預測與鋪墊，并采用了實驗進行驗證，使學生接受起來比較自然，開闊了學生的研究問題的視野。
二、 學情分析
學生已經學習了氧化還原反應價態升降理論、烯和醇的性質，對氧化還原反應的標志、官能團決定有機物的性質有了一定的認識。同時學生已具備根據有機物分子結構預測物質化學性質進而通過實驗來驗證的能力、根據反應原理及實驗現象完成化學反應方程式的能力、運用網絡搜索相關資料的能力。但是由于學生實驗操作能力的薄弱，以及試劑用量控制的準備程度的影響，可能在“乙醛的銀鏡反應”創新實驗中，甩不出銀鏡。
三、 設計思路
教學時，改變了課本內容呈現的順序，把甲醛性質及用途放在最后與“學與問”合并，讓學生自主閱讀、自主查找資料來達到教學目的；介紹乙醛氧化性時從結構切入，再從鍵的不飽和角度出發通過對比聯想介紹其與H2的加成反應，并從化合價角度分析；為了說明乙醛的還原性，補充酸性高錳酸鉀與乙醛反應的實驗，為了證明其氧化性的強弱，先介紹了從乙醛與新制的Cu（OH）2反應，引入乙醛可被弱氧化劑氧化，然后讓學生預測乙醛與Ag（NH3）2OH反應的產物，并通過分組實驗加以驗證。考慮到實驗的可操作性及安全問題，對實驗進行了創新，改變了實驗的條件及試劑的種類，增強了趣味性。在課堂上增設課堂訓練，了解學生掌握知識的程度；增設課外延伸，讓學生主動搜集資料，與課堂開始形成互應；增設課外實驗，讓學生養成發現問題并解決問題的能力。
四、 設計流程
4.1創設情境，引入課題
[教師]檢查學案。為什么在日常生活中有的人喝一點酒后就面紅耳赤？
[學生]乙醇在乙醇脫氫酶的作用下氧化為乙醛，乙醛具有擴張毛細血管的功能，臉紅是因為臉部毛細血管的擴張。
設計意圖：緊密聯系生活，利用同學們日常生活中常見現象，讓學生從化學的角度去分析，引入所要介紹的主題――乙醛。
[教師]乙醛有哪些物理性質呢？
[學生實驗]學生拿起各自桌上的乙醛試樣，觀察其顏色、狀態，并嗅其氣味等。
[教師]講解實驗中注意點，并提醒學生自主閱讀課本，并認真歸納。
[板書]無色液體、有刺激性氣味，密度比水小，易揮發，能與水、乙醇等互溶。
設計意圖：讓學生親身體驗乙醛的物理性質，而不是簡單的告知，加深對乙醛物理性質的認識，同時培養學生的實驗技能。
[教師]在人體中借助于酶能實現乙醇向乙醛的轉化，那么在實驗室能否實現這種轉化呢？如果能，請同學到黑板上寫出轉化的化學方程式。
[學生板書]CH3CH2OH+CuO CH3CHO+Cu+H2O
設計意圖：由人體中的轉化迅速轉換話題，一方面讓學生回憶上節課乙醇的催化氧化，復習上節課內容，同時板書也是為了后面從化合價升降角度或從加氫減氫的角度來分析有機物的氧化反應與還原反應埋下鋪墊。
[教師]乙醛有什么化學性質呢？結構決定性質，讓我們先來分析乙醛的結構。
4.2分析結構，預測性質
[教師]展示乙醛模型，觀察乙醛核磁共振氫譜，讓學生寫出其結構式。
[師生]學生書寫結構式并互評正誤，教師強調醛基表示方法：―CHO或―CH
不能寫為-COH 或-CH=O
[學生討論]乙醛在組成上比乙醇少兩個H原子，在結構上醇是烴基與-OH相連，而醛是烴基與-CHO相連。聯想碳碳雙鍵的性質，預測羰基可發生加成反應。
[動畫模擬學生板書]乙醛與H2的加成反應。CH3CHO+H2 CH3CH2OH
設計意圖：強調醛基官能團的寫法，并與羥基進行對比，避免不規范的書寫形式。同時也是為了強調乙醛與乙醇結構的不同，突出乙醛分子結構中存在碳氧雙鍵，讓學生回憶不飽和鍵可能具有的性質。通過動畫模擬，驗證假設，讓學生獲得成就感，促使其進一步思考。
4.3 釋疑解惑，回歸本質
[教師]黑板上兩個反應是否是氧化還原反應？提醒學生從化合價角度去分析。
[學生討論]兩個反應都是氧化還原反應，因為都存在化合價的變化。
[教師講解]介紹有機化合物中化合價的判斷方法，氧-2，氫+1，根據化合物中正負化合價代數和為零，求出碳元素化合價。
[學生練習]求算乙醇、乙醛中碳元素化合價。乙醛中碳-1價，乙醇中碳-2價。
[教師]你能從化合價的角度分析乙醛的加成反應中乙醛顯示了什么性質？
[學生]在反應中乙醛中碳-1價，變化為乙醇中碳-2價，化合價降低，被還原，說明乙醛具有氧化性。
[教師講解]有機化學反應中也可以從有機物單方面得氧或去氫來判斷發生了氧化反應，以及單方面失氧或加氫來說明了該有機物發生了還原反應。
設計意圖：從奧蘇貝爾的認知同化理論出發，讓學生從已有的知識出發，從化合價的角度來分析有機化學反應，構建了完整的氧化還原反應體系。
4.4引發問題，實驗探究
[教師]請同學們分析CH3COOH分子中碳元素化合價。如果CH3CHO可以轉化為CH3COOH，那么CH3CHO體現出氧化性還是還原性？
[學生討論]乙酸中碳為0價，如乙醛能轉化為乙酸，碳元素化合價升高，被氧化，乙醛顯示還原性；從得失氧關系來看，CH3CHO可以轉化為CH3COOH時得氧被氧化，也可預測乙醛具有還原性。
設計意圖：從不同的角度出發，分析預測CH3CHO具有還原性，強化學生對有機化學中氧化反應和還原反應的認識。
[教師]怎樣快速證明CH3CHO具有還原性？有機化學中常用的氧化劑什么？
[學生實驗]在小試管中加少量40%的乙醛溶液，向其中加入幾滴酸性KMnO4，KMnO4溶液褪色。說明CH3CHO具有還原性。
設計意圖：通過對課本實驗的補充，讓學生親身感受CH3CHO具有還原性，也是為了后面說明CH3CHO還原性的強弱埋下鋪墊。
[教師]如何檢驗乙醛還原性的強弱呢？
[學生]尋找一種較弱的氧化劑，若能把乙醛氧化，說明乙醛具有較強的還原性。
[教師演示實驗]乙醛與新制Cu（OH）2反應。提醒學生注意實驗的注意點及現象。
[教師板書]CH3CHO+2Cu（OH）2 CH3COOH+Cu2O+2H2O
[學生]分析上述反應，理解有機氧化反應的實質，認識乙醛具有較強還原性。
[教師]此反應可用來檢驗醛基的存在；醫療上利用此反應的原理來檢驗尿糖。
[教師]預測乙醛與另一種弱氧化劑Ag（NH3）2OH反應的實驗現象及主要產物？
[學生]Ag（NH3）2OH作為氧化劑，在反應中被還原，所以應該有Ag生成。
[教師]事實是這樣嗎？指導學生做銀鏡反應實驗，強調注意點：銀氨溶液的配制；滴加40%乙醛與乙醇的混合液量要少；最后加10%的NaOH溶液時，當NaOH接觸到混合溶液的一瞬間，用力振蕩，直至有銀鏡生成。
[學生實驗]組間交流成功經驗。并利用時間與課本實驗進行對照，找出不同點。
設計意圖：從具體的實驗中引導學生分析問題、進行假設，再利用學生實驗來驗證假設，將新知識拓展到具體的實驗情境中去，達到自我構建體系、內化知識的目的。
[學生板書]CH3CHO+2Ag（NH3）2OH CH3COONH4+2Ag+3NH3+H2O
[教師]既然有多種物質可使乙醛氧化為乙酸，那么工業上要制取大量的乙酸是用的哪一種氧化劑呢？引導學生閱讀課本，得出2CH3CHO+O2 2CH3COOH
4.5類比推理，總結延伸
[教師]由乙醛的化學性質你能寫出出甲醛與新制的氫氧化銅懸濁液以及銀氨溶液反生反應的化學方程式嗎？
[學生]分析甲醛的結構式，掌握其結構特點，并書寫化學方程式。
[投影]投影正確的化學方程式，并強調甲醛結構的特殊性。
設計意圖：加強對乙醛化學性質的理解，突出乙醛與甲醛結構的不同，完善知識體系，同時再次強化結構決定性質。
[課堂訓練]現有下列物質：①CH3Cl，②CCl4，③硝基苯，④溴苯，⑤ HCHO，
⑥C2H5OH， ⑦CH3CHO， ⑧醋酸 請用各物質的序號填寫下空白：
在常溫、常壓下是氣體的是____；能溶于水的是____；能與鈉反應放出H2的是_____；能與新制Cu（OH）2反應的是_____；能發生銀鏡反應的是_____。
設計意圖：通過課堂練習，檢測學生對本節內容的掌握程度，同時加強與不同知識點之間的聯系，不斷的將新知識整合在已有的知識中。
[課外實驗]單質溴是一種較強的氧化劑，那么乙醛能使溴水褪色嗎？能使溴的四氯化碳溶液褪色嗎？
設計意圖：為了避免學生形成錯誤的認識：認為乙醛具有強還原性，可被弱氧化劑氧化，而單質溴也是一種常見的較強的氧化劑，也能夠使乙醛氧化。同時也是為了向學生灌輸一種認識：實驗是解決問題的一種手段。
[課外查閱資料]（1）丙烯醛結構式為CH2=CH-CHO，如何鑒別雙鍵及醛基？
（2）為什么酒后面紅耳赤的人休息一段時間后又恢復正常？
設計意圖：通過課外活動，拓寬學生視野，讓學生主動獲取知識，做好課堂教學的延伸，同時與課前互應，讓學生把化學回歸到生活中去，加強化學與生活的聯系。
參考文獻
氯乙酸用途廣泛，除莠劑、醫藥、農藥、有機合成、燙發用液、染料、表面活性劑等生產均有接觸。氯乙酸可經呼吸道、消化道、皮膚侵害人體，在生產、運輸、儲存、使用、裝卸過程中，如管理不善或操作不當會導致急性中毒，皮膚接觸還可致人體皮膚灼傷。
近年來，時有發生因氯乙酸泄漏、灼傷而導致職業性急性氯乙酸中毒事故。如：2002年 8月 17日，江蘇銀卡集團氯乙酸車間的一名操作工因被氯乙酸化學性皮膚灼傷，而導致急性氯乙酸中毒，造成該操作工死亡。
職業性急性氯乙酸中毒是我國法定的職業病之一。我國自2011年11月1日起實施的GBZ 239-2011《職業性急性氯乙酸中毒的診斷》，規定了職業性急性氯乙酸中毒的診斷原則、接觸反應、診斷分級及處理原則。
氯乙酸中毒的臨床表現
氯乙酸屬高毒物。人體吸入高濃度氯乙酸蒸氣，或皮膚接觸其溶液后，可迅速被大量吸收。作業人員急性中毒的輕重程度，取決于作業現場氯乙酸（霧或粉塵）濃度和接觸時間；皮膚接觸其溶液是否會引起中毒，與皮膚的受害面積有關，如較大面積皮膚接觸可引起死亡。由于皮膚接觸后會迅速吸收，一般無明顯中毒潛伏期。職業性急性氯乙酸中毒的主要臨床表現如下：
一般癥狀。作業人員接觸氯乙酸酸霧，可發生眼部疼痛、流淚、怕光、結膜充血及上呼吸道刺激癥狀，表現為鼻、咽喉有燒灼感，咳嗽、打噴嚏、鼻塞等。一般脫離接觸10～15min即可消退。
急性中毒。作業人員多因違章操作或氯乙酸泄漏事故，導致吸入高濃度的酸霧或粉塵，或皮膚接觸面積較大時引起，嚴重者可危及生命。中毒者早期可有咳嗽、嘔吐、腹瀉、視力模糊、定向力障礙等癥狀；隨后出現意識不清、煩躁、抽搐、驚厥、血壓下降；繼而昏迷、呼吸困難，數小時后會出現肺水腫。
皮膚改變。皮膚直接接觸氯乙酸液或晶體、粉塵后，可出現紅、腫、水皰，伴有劇痛，水皰吸收后會出現過度角化，經數次脫皮后可痊愈。如皮膚接觸其溶液面積在10%以上時，會因吸收而引發中毒。應注意觀察病情。
眼睛損害。氯乙酸酸霧或粉塵濺入眼內，可引起灼痛、流淚、結膜充血，嚴重時可引起角膜組織損害。
氯乙酸中毒的預防措施
作業場所預防
生產、使用、儲存、運輸氯乙酸的容器、管道應采用耐腐蝕性材料，并經常檢查維修，防止工藝過程的“跑、冒、滴、漏”發生。作業場所與生活場所應當分開。
在有可能發生急性職業氯乙酸生產場所，應設沖洗設施，配備現場急救用品；墻壁、頂棚和地面等內部結構和表面應采用耐腐蝕、不吸收、不吸附毒物的材料，必要時應加設保護層；車間地面應平整防滑，易于沖洗清掃；可能產生積液的地面應進行防滲透處理，并采用坡向排水系統，將其廢水排入工業廢水處理系統；應設置自動報警或檢測裝置、應急撤離通道、必要的泄險區以及風向標；泄險區應低位設置且有防透水層。
車間內存在氯乙酸的場所應設置通風設備，并保持良好的通風狀態，可能發生泄漏危險的場所應同時設置事故通風設施。氯乙酸應儲存于陰涼、通風的庫房，遠離火源、熱源；庫溫不超過30℃，相對濕度不超過80%，包裝密閉，應與氧化劑、還原劑、堿類、食用化學品分開存放，切忌混儲；配備相應品種的消防器材，氯乙酸貯罐區周圍應設置泄險溝（堰）。
氯乙酸的運輸與裝卸應嚴格按照危險化學品運輸管理規定進行；運輸人員不少于2人，要有危險化學品運輸資格，要用專用車輛運輸，運輸過程中確保不倒塌、不泄漏、不墜落、不損壞，嚴禁與還原劑、氧化劑、堿類混裝混運。運輸車輛應配備泄漏應急處置設備，運輸途中應防止暴曬、雨淋，要按規定路線行駛，不得在人口稠密地停留。
個人防護措施
氯乙酸的個人防護需注意選用耐腐蝕防護用品，作業時應佩戴防酸毒面具，穿防酸堿工作服，戴防酸堿手套，穿防酸堿鞋，避免直接接觸泄漏物。進入高濃度氯乙酸場所的應急處理人員，應佩戴隔離式空氣呼吸器。工作場所要嚴禁吸煙、進食、飲水，工作完畢要淋浴更衣，并注意個人清潔衛生。防護用品在使用前要檢查其性能，保持其防護的有效性，并注意要定期檢查。
職業安全衛生措施
加強氯乙酸安全生產、使用、儲存、運輸過程的職業安全衛生管理，必須嚴格執行安全操作規程。國家安全監管總局于2009年公布了《首批重點監管的危險化工工藝目錄的通知》，在首批重點監管的危險化工工藝安全控制要求、重點監控參數，以及推薦的控制方案中，包括醋酸與氯反應生產氯乙酸的氯化工藝，其中應重點監控氯化反應釜、氯氣儲運單元。在安全控制中，要求注意反應釜溫度、壓力的報警和聯鎖；反應物料的比例控制和聯鎖；攪拌的穩定控制；進料緩沖器；緊急進料切斷系統；緊急冷卻系統；安全泄放系統；事故狀態下氯氣吸收中和系統；可燃和有毒氣體檢測報警裝置等。采用的控制方式是將氯化反應釜內溫度、壓力與釜內攪拌、氯化劑流量、氯化反應釜夾套冷卻水進水閥形成聯鎖關系，設立緊急停車系統。安全設施，包括安全閥、高壓閥、緊急放空閥、液位計、單向閥及緊急切斷裝置等。
有關企業的工人和安全管理人員，均應正確使用氯乙酸安全技術說明書；主要負責人、職業衛生主管領導和主管人員，應參加安全生產監管部門組織的職業衛生知識培訓并考試合格。企業在工人三級培訓中，增加職業病防治相關知識，要求工人了解氯乙酸特性，掌握氯乙酸泄漏緊急處置措施和個人防護措施，掌握個人防護用品的正確使用、保養方法，掌握必要的自救、互救方法。
企業的安技部門應建立并完善職業病防護設施、應急救援設施和個人使用的職業病防護用品維護和檢修記錄；定期檢測作業場所氯乙酸濃度，確保報警儀正常檢測，及時發現并排除隱患；應制定氯乙酸中毒事故應急救援預案，定期組織救援演練，確保事故應急救援及時有效；要定期組織工人進行健康檢查，及時發現職業禁忌人員和遭受職業損害人員，建立、健全勞動者職業健康監護制度，依法落實職業健康監護工作。
現場應急處置原則
企業如發生氯乙酸泄漏事故，應立即啟動應急救援預案，做到報告及時準確，應急準備充分，應急響應迅速，處置措施科學有效。
泄漏應急處理
如發生氯乙酸泄漏，應迅速撤離污染區人員至安全地帶，隔離泄漏污染區，嚴格限制人員出入，切斷火源，應急處理人員應佩戴隔離式空氣呼吸器，穿防酸堿工作服，戴防酸堿手套，戴防護眼鏡，穿防酸堿鞋，避免直接接觸泄漏物。應從上風向進入污染現場，切斷泄漏源；對泄漏物構筑圍堤或定向收容；泄漏量較少或空氣濃度不大時，可戴全面罩防毒口罩，用潔凈鏟子將泄漏物收集于干燥、潔凈并帶蓋的容器中，地面遺留物可用大量清水沖洗后排入污水處理系統。
中毒人員的緊急處置
皮膚接觸。立即脫離事故現場，轉移到空氣新鮮處，脫去污染的衣物，并用大量清水沖洗污染皮膚至少15min；并送醫觀察治療。皮膚接觸氯乙酸后的清除，使用碳酸氫鈉溶液要比水更有效。
眼睛接觸。立即提起眼瞼，用大量清水或生理鹽水徹底清洗15min，注意勿讓沖洗后流下的水再污染眼睛；并送醫院觀察治療。
吸入。迅速脫離危害現場至空氣新鮮處；保持其呼吸道通暢。密切觀察其病情變化，如呼吸困難，即給予輸氧；如呼吸停止即進行人工呼吸，并及時送醫院治療。
摘要：隨著我國社會經濟的不斷發展，也相應的促進了我國教育教學的不斷發展，在對學生的考核方法方面，更加科學和合理，因此，教師應該不斷的采取有效的教學策略，提高學生的學習能力。本文重點探討了高中化學的一輪復習策略，教師通過采取有效的復習策略，使學生進行充足的準備迎戰高考，取得優異的成績。
關鍵詞：高中化學一輪復習基礎知識規范訓練專題復習
0前言
在進行高三化學一輪復習的時候，教師需要采取以下幾個方面的教學策略，提高學生的復習效率。一是，教師應該帶領學生認真分析高考考試說明，為復習確定方向，避免做無用功。二是，教師應該帶領學生對于基礎知識進行進一步的挖掘，不斷的夯實基礎[1]。三是，教師應該重視對學生的規范訓練，掌握得分的要點，不要由于馬虎或者書寫的不規范而丟分。四是，教師還應該重點把握專項復習，將化學知識進行不斷的系統化，幫助學生備戰高考。下面就進行具體的分析和探討。
1認真分析高考考試說明
在高考化學的復習中，不能盲目的去學習，需要有一個總體的目標去引領著學生去復習。在第一輪復習中，需要有重點的進行復習，而那個重點來自于哪里？我們應該認識到重點應該在高考化學的考試說明上。要明確新課程理科綜合考試化學科的特點、內容和要求，對高考考試說明不作要求的內容，像：電離度、鹵化氫和二氧化硫的實驗室制法、硫化氫的性質等內容復習不要涉及；對高考考試說明重點強調的，像：化學反應中的能量變化、重要的氧化劑、還原劑、臭氧、過氧化氫、無機非金屬材料、化學實驗方案的設計等，要特別關注 [2]。因此，在高三化學的第一輪復習中，應該根據高考化學的考試說明，有重點的進行復習，一定要增加復習的針對性。有針對性的進行復習，才能夠避免做一些無用功，既能夠減輕學生的復習壓力，還能夠在復習中起到事半功倍的效果。
2對基礎知識進一步的挖掘
針對于對近幾年高考化學試題的研究，從而可以發現，每年出現的新題一般都不是很難，怪題、偏題越來越少。總體上強調的是對基礎知識的考察和對基礎知識延伸方面的考察，而且一些高考的試題能夠在課本上找到原型 [3]。從而可以看出，高考化學命題的一個特點就是，在基礎知識命題的基礎上，對知識延伸方面的命題。因此，教師要深刻的認識到，任何的考試命題都來自于課本，教師應充分的利用課本上的知識，回歸課本，回歸教材，只有全面的將課本上的知識進行延伸，透徹的理解好課本上知識和解題方法，才能夠在高考化學解題中尋找到突破口，從而順利的解出試題。
3重視規范訓練
計算能力是高考的四大能力之一，但也是學生在學習中的薄弱環節之一。 學生在解答題中，前面的習題一般較為基礎，也是學生比較容易得分的地方。因此，在高考化學的一輪復習中，要有意識培養學生在前面的習題中穩扎穩打，該寫的步驟一定要寫全，盡量做到會的習題能夠全部的拿到分。選擇題、填空題在考試中比例較大，分值較高，其正確率和速度也直接影響著高考的成績。 因此，在高三化學的第一輪復習中要強化對解答選擇題、填空題的方法指導。
4把握專題復習
在高三化學的第一輪復習中，教師還應該不斷的把握對于專題的復習。教師在帶領學生進行基礎知識的復習之后，應該與學生一起進行知識的總結，進而形成一個一個的專題，高中化學要求的專題主要有以下幾個方面，（1）原子結構（2）元素周期律、周期表（3）分子結構、晶體類型（4）化學反應與能量（熱化學方程式）（5）反應速率與化學平衡（6）電解質溶液（PH、離子方程式、水解、電解等）（7）氧化還原原理的應用（8）典型的非金屬鹵素（9）氧族元素（10）氮族元素（11）碳族元素（12）堿金屬（13）鎂鋁鐵（14）同分異構（15）烴及其衍生物（16）糖類、蛋白質、油脂（17）有機合成材料（18）物質的量及計算（19）化學式和結構式計算（20）方程式計算通過對上述知識進行專題復習，從而加快對于知識的整合，使學生掌握的知識更加的系統，使其在考試中，能夠舉一反三，提高做題的正確率。
5結束語
本文通過對高中化學一輪復習策略進行了具體的分析和探討，通過本文的研究，我們了解到，在進行高中化學一輪復習的時候，教師需要制定相關的有效復習的策略，注重對于學生能力的培養，進而不斷的幫助學生為高考做好準備，取得優異的高考成績。教師在日后的教學工作中，還應該不斷的提高教學水平，積累實際的教學經驗，多進行學習和交流，進而創新出更多有效的教學策略，不斷的提高學生的復習效率。
參考文獻：
[1]黃云鵬.新課程下高三化學復習的備考策略[J].黑龍江科技信息. 2011(14).
第一節 農耕文明時期的生態演變
華夏大地生態演變的歷史，可以追溯到遙遠的農業革命以前。當時，人與自然的關系曾經歷了一次歷史性的大轉折。這次大轉折的標志是能夠利用“制造工具用的工具”，其中，最重要的是火的發明與使用。據科學家考證，我國在元謀人遺址中發現了大量炭屑、燒骨等遺跡。這是人類最早使用火的證明。也就是說，大約在170萬年前，人類就開始使用火。由于火的使用人類結束了自然奴隸的歷史，由被動適應環境轉向主動改造環境，開始了征服自然、駕馭自然的艱難而漫長的歷程。
一、人類古文明的興衰與生態演變
伴隨著火的使用和工具的制造，征服自然能力的提高，人類對環境的利用與依存關系更加密切。在農業革命以前，地球上人口一直很少，人類活動的范圍也只占地球表面的極小部分。從總體上講，那時人類對自然的影響力還很小，只能依賴自然環境，以采集和獵取天然動、植物為生。此時，雖已出現了環境問題，但并不明顯，地球生態系統有足夠的能力自行恢復和保持平衡。
農業革命以后，情況有了很大變化。一是人口出現了歷史上第一次迅速增長，由距今10 000年前的舊石器時代末期全球約530多萬人增加到距今2 000年前后的1.33億人。人口的大量增加，對地球環境的影響范圍和程度也隨之增大。二是人們學會了馴化野生動、植物，有目的地耕種和馴養成為人們獲取食物的主要手段，使人類的食物來源有了保障。隨著農耕作業的發展，人類利用和改造自然環境的力量與作用越來越大，而相應的生態問題日漸突出。從那時起，由于農業文明發展不當帶來生態與環境惡化，致使文明衰落的變故屢見不鮮。
1.古埃及文明的興衰
古埃及文明可以說是“尼羅河的賜予”。在歷史上，每到夏季，來自尼羅河上游地區富含無機物礦物質和有機質的淤泥隨著河水的漫溢，總要給下游留下一層肥沃的有機沉積物，其數量既不堵塞河流與灌渠、影響灌溉和泄洪，又可補充從田地中收獲的作物所吸收的礦物質養分，近乎完美地滿足了農作物的需要，從而使這片土地能夠生產大量的糧食來養育眾多的人口。歷史學家認為，正是這無比優越的自然條件造就了埃及漫長而富于生命力的文明，并由此興盛了將近100代人。后來雖然古埃及的統治者幾經變動，但那塊古老的土地作為豐裕的糧倉，依然幫助那些征服者們渡過了2 000多年的富足生活。尼羅河流域的土地所以能使文明繁榮達數千年之久，主要取決于尼羅河河谷地區獨特的自然生態特性。然而，長期以來由于尼羅河上游地區的森林不斷遭到砍伐，以及過度墾荒、放牧等，導致水土流失日益加劇，尼羅河中的泥沙急劇增加，大片的土地荒漠化、沙漠化，昔日的“地中海糧倉”從此失去了輝煌的光芒，最終成為地球上生態與環境嚴重惡化、經濟貧困的地區之一。
2.古巴比倫文明的興衰
在美索不達米亞平原上，曾經誕生過燦爛的古巴比倫文明。這塊廣袤肥美的平原，由發源于小亞細亞山地的兩大河流——幼發拉底河和底格里斯河沖積而成。公元前4000年，蘇美爾人和阿卡德人在肥沃的美索不達米亞兩河流域發展灌溉農業。幼發拉底河高于底格里斯河，人們很容易用幼發拉底河的水灌溉農田，然后灌溉水排入底格里斯河，再流人大海。良好的生態系統帶來了發達的農業，農業的發展又帶來了繁榮昌盛，在兩河流域建立了宏偉的城邦。從公元前500多年開始，巴比倫文明逐漸走向毀滅并被埋藏在沙漠下將近2 000年，變成了歷史遺跡。古巴比倫文明的敗落曾經是一個秘密，而地理學和生態學專家對此作出了令人信服的破解：古巴比倫文明衰落的根本原因是不合理的灌溉。由于古巴比倫人對森林的破壞，加之地中海的氣候因素，致使河道和灌溉溝渠嚴重淤塞。為此，人們不得不重新開挖新的灌溉渠道，而這些灌溉渠道又重新淤積。如此的惡性循環，使得水越來越難以流人農田。一方面，森林和水系的破壞，導致土地荒漠化、沙化；另一方面，古巴比倫人只知道引水灌溉，不懂得如何排水洗田。由于缺少排水系統，致使美索不達米亞平原地下水位不斷上升，給這片沃土罩上了一層又厚又白的“鹽”外套，使淤泥和土地鹽漬化。生態的惡化，終于使古巴比倫蔥綠的原野漸漸褪色，高大的神廟和美麗的花園也隨著馬其頓征服者的重新建都和人們被迫離開家園而坍塌。如今在伊拉克境內的古巴比倫遺址已是滿目荒涼。
3.古地中海文明的演變
地中海地區是西方文明的發源地。歷史上的一段時期，沿地中海的一些國家曾呈現出一種進步而又生氣勃勃的文明。如今，除了很少幾個國家還比較發達外，其他都淪為20世紀世界上相對貧困落后的地區，其中有些國家現在的人口也僅有先前人口的1／2或者1／3。地中海地區多數國家的文明興衰過程非常相似：起初，文明在大自然的漫長年代造就的肥沃土地上興起，持續進步達幾個世紀，隨著開墾規模的擴大，越來越多的森林和草原植被遭到毀壞，富于生產力的表土也隨之遭到侵蝕、剝離和流失，損耗了作物生長所需的大量有機質營養，于是農業生產日趨下降。隨著土地生產力的衰竭，它所支持的古文明也逐漸衰落。
4.瑪雅文明的滅亡與古印度文明的演變
在中美洲熱帶低地森林中發展起來的瑪雅文明，也同樣是由于生態惡化導致地力衰竭而走向衰亡的。19世紀中葉，探險家們在中美洲熱帶森林里，發現了用巨大石塊建造的雄偉壯觀的神殿廟宇，至此才知道這里曾經誕生過一種偉大的文明。那么，瑪雅文明為什么在不到1000年的時間里就由興盛走向衰落呢?最新的科學研究揭示：在公元750—950年，瑪雅文明經歷了一次漫長的旱季，中間發生過三次持續時間3～9年的大旱災，這些災害使那里的生態遭到嚴重破壞，瑪雅人的主食玉米產量大幅度下降，飲用淡水枯竭，食物、水資源的持續短缺使得輝煌一時的瑪雅文明走向了毀滅。
印度文明被稱為世界四大古文明之一，其文明的發端與所依賴的自然環境有密切的關系。印度半島大部分地區是一個坡度徐緩的高原，境內江河縱橫，土地肥沃，農業發達。在北面，喜馬拉雅山脈如屏障聳立，南面則以低矮的溫德亞山與德干高原相隔。印度平原地區面積遠遠超過了法國、德國和意大利面積的總和。在這廣闊的平疇沃野上，流淌著印度河和恒河。印度史上已知的最古老的文明——哈拉巴文明，就是在北印度平原的印度河—恒河平原上產生的。北印度平原被其普拿沙漠和阿拉瓦利山脈分為兩個部分。沙漠以西的平原為印度河所灌溉，以東的平原為恒河及其支流所灌溉。河流將高原上的土壤帶到平原上堆積起來，使土地肥沃，河流則使交通十分便利。印度河—恒河流域豐饒的生態與環境，是大自然的慷慨賜予，它哺育滋養了悠遠的印度文明。可是，近代以來，森林的急劇破壞導致這個處于熱帶地區的文明古國的生態系統變得極其脆弱。不僅許多昔日的沃野良田變成了沙漠，而且水旱災害連年不斷，水土流失十分嚴重。不合理的灌溉又加劇了土地的鹽堿化。直到20世紀60年代，在聯合國專家的指導下，通過抽取地下水治理土壤鹽堿化，并在印度河上游建立曼格拉大壩調節灌溉渠道中的水量，才遏制住土地荒漠化的勢頭，保障了農業的發展。
上述古文明國家和民族的興衰變幻說明，在漫長的農業社會，生態破壞已經達到了令人驚訝的程度，并產生了極其嚴重的社會后果。問題的關鍵并不在于農業的發展，而在于農業發展必須按照自然生態規律進行。如果違背了自然生態規律，不僅是農業，其他產業的發展也都會對生態與環境造成巨大的破壞，最終導致整個經濟社會發展難以為繼，以至衰敗消亡。
恩格斯在考察古代文明的衰落之后，針對人類破壞生態與環境的惡果，曾經指出：“美索不達米亞、希臘、小亞細亞以及其他各地的居民，為了得到耕地，把森林都砍完了，但是他們夢想不到，這些地方今天竟因此成為荒蕪不毛之地，因為他們使這些地方失去了森林，也失去了積聚和貯存水分的中心。阿爾卑斯山的意大利人，在山南坡砍光了在北坡被十分細心地保護的松林，他們沒有預料到，這樣一來，他們把他們區域里的高山畜牧業的基礎給摧毀了；他們更沒有預料到，他們這樣做，竟使山泉在一年中的大部分時間內枯竭了，而在雨季又使更加兇猛的洪水傾瀉到平原上。”恩格斯又如此告誡人類：“但是我們不要過分陶醉于我們對自然界的勝利。對于每一次這樣的勝利，自然界都報復了我們。每一次勝利，在第一步都確實取得了我們預期的結果，但是在第二步和第三步卻有了完全不同的、出乎預料的影響，常常把第一個結果又取消了。因此我們必須時時記住：我們統治自然界，決不像征服者統治異民族一樣，決不能像站在自然界以外的人一樣，——相反地，我們連同我們的肉、血和頭腦都屬于自然界，存在于自然界的；我們對自然界的整個統治，是在于我們比其他一切動物強，能夠認識和正確運用自然規律。”
二、中國先秦時期以來的生態演變
在生態系統的演化和變遷中，自然和人為的兩大因素有時是相互疊加、制約和影響，起主導作用的因素時而發生變化，但是共生共存的交替作用是始終存在的。
自然生態的演變進程，總體來說是緩慢的。追溯歷史，越是上古時期，自然生態與環境的變遷也越復雜多樣。亙古至今，可謂滄海桑田。幾千年來，夏商朝代的自然生態與今天的自然生態相比，有很大的不同。論及這種變化，我們不能以今天的生態狀態做簡單的推測，應當注重探討發生這種變化和變遷的背景及其規律性。揭示某一區域的生態變遷，需要具體分析不同歷史時期的環境、資源、經濟和社會發展狀況，運用現代科學技術手段，判斷其間的生態演變特征和根源。
1.氣象生態與氣候資源的演變
大量歷史文獻證明，我國古人已經注意到氣候和天氣的變化。儒家經典著作《禮記》有不少物候記載。記載表明，天氣或短期的氣候變化是頻繁的，正是這種天氣或短期氣候變化所表現出來的經常性、突發性、交替性與周期性，在一定程度上決定或影響了我國東、南、西、北不同地區生態系統的豐富多彩性，以及與氣候變化基本相適應的特點。《呂氏春秋》記錄了不少當時的物候資料，如“冬至后五旬菖始生。菖者，百草之先生也。”而現在的菖蒲生長時間，季節要晚，說明秦時的氣溫較現在要高。《漢書》記載，約4月末或5月上旬，河湟地區的牧草就已返青，可以在上面大量放牧了。如今的河湟地區，牧草返青期顯然比西漢時遲得多。牧草返青時節的早晚，與氣候的冷暖有著密切的因果關系。《史記》記載：“渭川千畝竹。”竹子為亞熱帶植物，適宜溫潤氣候，竹子生長地域的分布變化折射出一定歷史時期內的氣候變動狀況。通過這一記載可知，秦漢時期黃河流域有些地區的氣候適合竹子生長。竹子的生長不僅對溫度有要求，對濕度也有要求，要求多年平均降水量必須達到1200～1400毫米。
以竺可楨為代表的氣象學家，對我國氣候學研究做出了十分重要的貢獻。根據對歷史時期的氣候狀況的系統研究，證明我國近5 000年來，歷史時期的氣候經歷了四個溫暖期和四個寒冷期的交替變化，而且在每一個溫暖期或寒冷期內，又有若干個長短或大小不一的冷暖階段或年代的交替波動。其中，氣候變遷過程不論是大的周期，還是小的循環，所反映出的冷暖交替現象都是相當明顯的。
根據竺可楨先生對我國近5 000年來氣候變遷的研究，我國氣候變化可以分為四個溫暖時期和四個寒冷時期(圖2-1)。
(1)第一溫暖期。這個溫暖期約從公元前3000年到公元前1000年，大體上相當于歐洲氣候適宜期(公元前5000年至前3000年)和氣候副適宜期(公元前2000年左右)。可以證明這一時期氣候溫暖的考古發現有：山東龍山文化遺址的炭化竹節和河南安陽殷墟的竹鼠、水牛和野豬的甲骨和動物化石。這些動、植物現在只見于熱帶和亞熱帶，說明當時黃河流域的氣候是相當溫暖的。
(2)第一寒冷期。這個寒冷期從公元前1000年左右到公元前850年。它相當于歐洲的氣候副寒期(公元前1000年到公元100年)。證明這個寒冷期的史料是《竹書紀年》記載周孝王期間，長江一大支流——漢水，于公元前903年和前897年分別發生兩次結冰，而且結冰之后緊接著是大旱。這表明，公元前10世紀是寒冷的。
(3)第二溫暖期。這個溫暖期約開始于公元前770年持續到公元初。在歐洲這個時期仍然是氣候副寒期。周朝早期的寒冷情況大約維持了1～2個世紀，到了春秋時期(公元前770年至前481年)氣候又暖和了。《左傳》記載，魯國(今山東)過冬，“冰房”得不到冰，在公元前698、前590和前545年尤其如此。此外，像竹子和梅樹這樣的亞熱帶植物在《左傳》和《詩經》多有記載。到了戰國時代(公元前480年至前222年)溫暖氣候依然繼續。秦朝和前漢(公元前221年至公元23年)氣候繼續暖和。《史記》記載：“蜀漢江陵千樹橘，……陳夏千田漆，齊魯千畝麻，渭川千畝竹。”當時這些亞熱帶植物繁殖的地方現在成了它們分布的北界或超出北界的地方。這證明當時的黃河、長江流域的氣候是溫暖的。
(4)第二寒冷期。這個寒冷期約從公元初期持續到公元600年，包括我國東漢、三國到南北朝時期。東漢時代，即公元初，我國氣候又趨寒冷，有幾次嚴冬，甚至到晚春洛陽還下雪。三國時代曹操(公元155—220年)在孔雀臺種橘，只開花不結果，說明氣候開始變冷。曹丕在公元225年到淮河廣陵視察軍事演習，由于嚴寒，淮河突然封凍，演習不得不停止。這種寒冷氣候持續到公元3世紀后半葉，特別是公元280—290年的10年間達到極點，那時年平均溫度大約比現在低1～2°C。北朝的賈思勰(約533—644年)撰寫的《齊民要術》是一部我國6世紀的農業百科全書，記載了許多當時物候情況。如關于石榴的栽培，“十月中以蒲藁而纏之，不裹則凍死也，二月初乃解放”。現在河南、山東一帶，石榴樹可在室外生長，冬天無需蓋纏。這表明6世紀上半葉，河南、山東一帶的氣候比現在冷。
(5)第三溫暖期。這個溫暖期為公元600—1000年，包括隋唐時代(公元589—907年)，比歐洲世紀早期的溫暖時期要早400年左右。我國氣候在7世紀中期變得暖和，公元650、669和678年冬季的長安無冰雪。8世紀初期梅樹生長于皇宮。9世紀初期西安還種有梅花、柑橘。現在西安梅樹長不好，柑橘更不用說了。這說明隋唐時代氣候比現在溫暖。
(6)第三寒冷期。這個寒冷期在公元1000—1200年，相當于宋代，對應于歐洲中世紀早期的溫暖時期。11世紀初華北已沒有野生梅樹，其情況與現在相似。12世紀初，中國氣候加劇轉寒。公元1111年第一次記載江蘇、浙江之間的太湖不但全部凍結，而且冰堅實得可以走車馬。太湖洞庭山的柑橘全部凍死。12世紀寒冷氣候也流行于華南和西南。福州是我國東海岸生長荔枝的北限，12世紀中那里大規模種植的荔枝曾兩次全部凍死，一次在公元1110年，另一次在公元1178年。荔枝在四川種植地區的變遷是：唐代在成都；北宋南移到眉山；南宋時眉山也不能生長荔枝，要到其南的樂山、宜賓、瀘州才能種植。目前，眉山還能生長荔枝，說明北宋氣候比較接近現在，而南宋氣候則比現在寒冷。
(7)第四溫暖期。這個溫暖期在公元1200一1300年。12世紀剛結束時，杭州冬天的氣溫開始回升。在公元1200年、1213年、1216年和1220年杭州沒有冰雪。到元代(1268—1292年)初期，西安和博愛(今河南)又重新設立竹監司管理竹子生產。這顯然表明13世紀中葉氣候明顯轉暖。
(8)第四寒冷期。這個寒冷期約從公元14世紀到工9世紀結束，相當于歐洲的小冰期。我國13世紀初期和中期的回暖是比較短暫的，不久冬季又嚴寒了。根據江蘇丹陽人郭天錫的日記，公元1309年正月初乘船回家，途中運河結冰，只好離船上岸。公元1329年和1353年太湖結冰，厚數尺，橘盡凍死。可見14世紀比13世紀和現時都冷。
到了明代(1368—1644年)，各省、縣編修的地方志為各地區的氣候情況提供了許多可靠的歷史資料。從14世紀到19世紀這500年中，亦即相當于歐洲小冰期中，我國氣候經歷了三次變冷和兩次變暖。
隨著氣候的冷暖變化和波動，我國歷史上不僅自然環境、生態狀況發生了很大的變化，而且社會環境包括政治、經濟、文化狀況也發生了相應的變化。我國歷史時期的氣候變遷，并不是一個孤立的自然現象，氣候變遷所表現出來的氣溫和降水的變化，直接決定著森林、灌木、花草、農作物等生長與分布，而且影響著水系、地貌、土壤、礦物等多種自然要素，也影響著我國社會環境的各個方面，如氣候變遷影響著人口的分布與遷徙，影響和決定著農業經濟的發展和布局。
2.水域生態及水資源的演變
我國地域遼闊，水系縱橫。據考古證明，最早的古代人都依水而居，離水域以遠15千米以外的旱地不適宜人的居住和生存。考古發現，在洛水、潁水、汝水、澮水、涑水沿岸都有夏代人居的蹤跡。傳說夏代人先后以陽翟、陽城為都，陽翟在河南嵩山以南，有潁水東南流，今屬于禹縣境。在登封告成鎮以北發現陽城，東北有古陽城山，有洧水河。黃河、長江、珠江、遼河以及它們的分支水系漢水、汾水、渭水等，都是我國文明發祥地，多元的文化構建了中華文明大文化。
豐富的文化遺產是生態知識和生態狀況的檔案。例如，從地名文化可以考證歷史上水資源的變遷情況。根據有關資料對山西省地名的研究，統計表明山西省古今縣名88個是以河川為名，21個是以水泉為名，4個是以山水為名。山西省的縣名，可以反映出古代山西曾經有過濕潤多水、植被厚密的歷史，這與近代以來山西水資源緊缺、林木稀疏形成鮮明對照。
根據文獻資料和學者史念海先生考證，在遠古時期，“由太行山東到淮河以北，到處都有湖泊，大小相雜，數以百計”。其中較大的有山東西部的巨野澤，南北15O千米，東西5O千米，但“那時巨野澤并不是黃河流域的惟一的大湖，太行山東有大陸澤(今河北境內)應與巨野不相上下”。可見，當時黃河中下游氣候總體上是濕潤多雨，水系發達，湖澤眾多，土地植被覆蓋良好。阮籍的詠懷詩寫道：“徘徊蓬池上，還顧望大梁。綠水揚洪波，曠野莽茫茫。走橫馳，飛鳥相隨翔。”表明當時的蓬池是一個水波浩淼、野獸出沒、飛鳥聚集的地方。
歷史上我國湖泊面積在世界上首屈一指。由于經濟社會的發展和人口的不斷增長，人們為了生存和發展，開始在湖泊的淺灘上圍田開墾，與水爭地，致使湖泊資源衰減和湮廢。究其原因，除了人們圍墾外，氣候變化、降水量減少和流域上游帶來的大量泥沙淤墊湖泊區域，為圍湖造田創造了條件，由此造成了湖泊數量減少，湖面縮小，湖水深度變淺。
西北干旱區的土地開發，對生態系統、特別是湖泊濕地退化的影響尤為突出。20世紀50年代初，新疆大于1千米2的湖泊150多個，湖泊總面積約9 000千米2。長期以來，人類活動使大量河水消耗在支流和上中游地區，造成下游水量劇減或斷流，致使終端湖泊發生了很大變化。羅布泊的干涸是最典型的一例。從羅布泊的湖相沉積和湖岸線來看，推測歷史上湖水面積最大時曾達到5 350千米2，入湖水量約有84冬3億米3。漢代塔里木盆地人口約23萬，雖有一定的農業生產，但從河流中引水灌溉有限(約占1.5％)，維持84.3億米3的入湖水量完全可能。《漢書》記載，羅布泊“廣袤三百里，其水停居，冬夏不增減”。唐代，塔里木盆地灌溉面積擴大，入湖水量相應減少。塔里木湖下游水量大幅度減少，是清代中期以后發生的。《河源紀略》(清乾隆47年)記述羅布泊“淖爾東西二百里，南北百余里，冬夏不盈縮”。但到清末，羅布泊僅“水漲時東西長八九十里，南北寬二三里或一二里不等”，可見湖泊面積縮小明顯加劇。20世紀初塔里木盆地人口增至15O萬，耕地面積60萬千米2。當時的毛灌定額若按目前的水平，引用量可達132億米3，占塔里木盆地水資源總量(392.6億米3)的33.6％。由于進入的水資源處于臨界利用狀態，羅布泊的面積急劇縮小。1930—1931年實測羅布泊的面積為1900千米2，較史前最大面積縮小64％。1962年，羅布泊面積又縮小為660千米2，只相當于最大面積的12.3％。至1972年，羅布泊最終全部干涸。
中國湖區圍墾可追溯到春秋戰國時期，不過那時只限于在荒洲上播種。《越絕書》記載：“無錫湖者，春申君治以為陂。”戰國和秦漢時期，圍田進一步發展。三國時期吳、東晉和南朝的宋、齊、梁、陳都以太湖流域為農業中心，圍墾發展到了一定的規模。唐代則由分散圍墾的初級階段發展到較高階段，典型的工程方式是圩田。宋代圩田進一步發展，堤長幾十公里的有多處。《明史》記載，明代萬歷年間，朝廷一次清出圍湖造田數目達8O萬頃。由此明代出現最著名的和州銅城堰。清代以后，墾殖活動更為盛行。乾隆年間湖北巡撫彭樹葵指出，“人與水爭地為利，以致水與人爭地為殃。”盲目圍墾，與水爭地，雖然開辟了大量肥沃的農田，促進了經濟社會發展，但對生態平衡帶來了有害的影響。據記載，江漢平原在清代道光以前水災頻率不高，而道光以后災害突增。嚴重水災出現頻率與時俱增，平均每20年增加2～3次大水災。
3.森林生態與森林資源的演變 在我國森林生態與森林資源的變化過程中，人口的持續增長與森林覆蓋率之間存在著互動關系。樊寶敏、董源在對我國歷代人口與森林資源的演變過程進行了研究，其研究結果見表2-1。
據歷史文獻證實，夏商開始后的較長歷史時期，由于社會發展速度有限，人口自然增長相對緩慢，人類的農耕與戰爭以及自然災害等所造成的森林植被減少在千余年的歷程中并不十分明顯。當時我國疆域范圍內除冰川、荒漠、草原外，絕大部分地區為原始森林覆蓋。據考古發現，約在3 000年前，我國大部分地區天然植被覆蓋茂密，發育良好，森林和草原面積十分廣闊，從東南向西北，大致是森林、草原與荒漠三個地帶。其中，森林、草原占國土面積比例很大，最高區域達70％以上。自大興安嶺北部起，沿嫩江向東南，從今黑龍江、吉林、內蒙古一直到的東南部基本上都是森林分布的地區，森林覆蓋率很高，在我國古代天然植被中占了最大的面積。
《后漢書》等歷史文獻記載，我國當時除黃河流域中下游地區以外，仍有面積相當廣闊的森林覆蓋。即使是地處黃河中游的中原地區，森林覆蓋率雖然有所下降，但仍維持在32％～42％。
唐宋以后，我國經濟社會發展加速，特別是隨著人口的快速增加，對森林的砍伐、破壞加重，除黃河中下游流域地區以外，長江、珠江中下游流域等地區的森林面積也迅速減少。盡管如此，清代康乾時期，我國東北、西南地區以及許多山區仍保留有大片的原始森林。當時，從大、小興安嶺至長白山、鴨綠江一線的廣闊的東北原野，仍以森林分布為主體。19世紀后期至20世紀初，東北地區大面積的森林由于內外等多種因素，尤其是日、俄帝國主義的肆意破壞而大量減少。這一時期，以川西、滇中部以北、以西至青藏高原東南部為中心的西南地區，其森林面積仍然十分廣闊。歷史文獻記載，當時整個西南地區的森林覆蓋率在50％以上，云南地區更高一些。華北、西北、中南、東南的許多山區，尤其是長江中游、閩江流域與臺灣、海南島的山區，仍有大量的呈片狀或塊狀、帶狀的森林分布。
歷史上的黃土高原并不是現在這樣的荒山禿嶺，稀見綠意。1920年我國科學家楊仲健，赴陜西考察的結果和大量的考古資料，?證明黃土高原的原始植被是森林和稀樹草原。《漢書》記載，安定、北地、上郡、西河民“以射獵為先”。畜牧業發達是以草原為基礎，射獵野獸則必是林草繁茂之地。陜北靠近毛烏素沙漠黃土高原邊緣地帶，生態系統曾經非常良好。向北是遼闊的草原，南部為郁郁森林。陜南、甘南、隴南的漢江、嘉陵江及黃河上游地區，也都是林木遍地。據推算，隋唐時期隴南森林約占總面積的70％。20世紀50年代前后隴南的森林覆蓋率仍然達50％左右。據甘南藏區1943年記載，凡山嶺溪谷，皆系蒼茫林海，沿洮河、白龍江、大夏河曾有“十林區”，是青藏高原森林資源最富集的地區之一。
《史記》記載，祁連山有松柏五木，秀美水草，冬溫夏涼，宜畜牧。地方志記載，祁連山西段部“南山松百里”，“參天拔地如虬龍，合抱豈止數十圍”。祁連山中段森林更加茂密，“在高山縱深地帶，松林蔥郁”，“微風飄拂，水聲與松聲，天籟自然，引人人勝”。祁連山東段，有關原始森林的記載不絕于史，“西大河流域，森林郁郁蔥蔥，萬樹蒼勁挺拔，層林滴翠”。另外，在河西三大內陸河下游有成片的胡楊林、紅柳林和梭梭林，是天然綠洲、抗擊風沙的屏障。
在歷史上，新疆境內也曾生長著茂盛的森林。《史記》記載，2 000年前的塔里木河下游“多葭葦、檉樹、梧桐、白草”。現在的樓蘭古城遺址周圍原來生長著大面積的胡楊林，至今仍能發現直徑達50厘米以上的枯木，有的樹干甚至要有多人才能合圍。據測算，當年這里的森林覆蓋率至少在40％以上。塔里木盆地南緣塔克拉瑪干大沙漠的邊緣地帶，也有大片枯死的胡楊林，許多胡楊樹也要多人方能合抱。葉城周圍有四山，山上多松柏，“山下多桑、榆、楊、柳、桃、蘋果、石榴等”，樹木果實豐盈。瑞典一探險家曾記錄艱辛穿越葉爾羌流域的茂密森林的經歷，并稱它們是真正的古森林。直到20世紀5O年代，塔里木河兩岸仍然有大片胡楊林。北疆地區，森林植被更盛于南疆，延綿1000余千米，岡巒斷續，森林以松柏為主，郁郁蔥蔥，廣闊而壯觀。
青海境內的古代森林資源曾十分豐富。根據史料記載，“以柏、楊為大宗”，“綿亙數十里”，“青海王可可貝勒之地，松柏亦蕃”。如今一些紅色的山岡上寸草不生，但是從人們挖掘出掩埋很久的粗大松木，可以推知這里曾經擁有山川秀美、樹木成蔭的自然風光。
據有關的考古發現，距今500年以前，甘肅、陜西、山西的森林覆蓋率仍然很高，有的地區高達80％。黃河下游許多地區也是如此。史載，今河南中牟、滎陽一帶在原始社會至文明社會初期，生長著大片的原始森林。自夏商至周初，這里是“草木暢茂”。近、現代殷墟出土的包括大象在內的各種野生動物骨骼，和鄭州商代遺址出土的木炭等，都證明了當時中原地區森林資源狀況良好。歷史文獻也有印證，位于河南靈寶與陜西潼關之間的函谷關一帶，深林密障，行人難于通過，為兵家必爭之地。這里“柏林蔭谷，殆不見日，荀卿謂之松柏之寨”。戰國以后，黃河中下游地區逐漸成為森林破壞較早和較徹底的地區。自秦漢至隋唐時期，這里平原地區的大片森林基本上砍伐殆盡，剩下的多是零星散布在村落、地頭的樹木或次生林，很少有成片的原始森林。相對而言，這里山區的森林還存在了較長的時期，歷經不同的歷史階段才被砍伐、毀滅。
據學者們研究，黃河中游地區的森林變遷大致經歷了四個階段，即西周至戰國、秦漢至北朝、唐至宋元和明清以來的時期。在第一個時期之初，這里原始森林基本上得以保存。到了后期，伊洛河下游、泌陽盆地、汾涑流域的平原地區，“都已基本上沒有森林了”，只是涇渭流域平原邊緣的“森林尚有部分遺存”。第二個時期，關中平原四周山地的森林仍然比較完好，但平原地區很難看到成片的林木存在。第三個時期，這里城鄉附近的山地林木受到嚴重破壞，遠離人群的山區的一些地方雖然還樹茂林密，但邊緣的森林也開始受到破壞性砍伐。第四個時期，尤其是在明代中葉以后，這一地區包括邊遠山區的森林也受到了嚴重破壞，至清末這里的森林破壞更加嚴重，絕大部分地區都是荒山禿嶺。雖然黃河下游地區的森林變化與黃河中游地區稍有差異，但特點大體一致，只是這里山地相對較少，森林被砍伐破壞的時間更早。
我國長江流域及其以南地區森林資源，自我更新能力較強，隋唐五代之前植被的破壞不明顯。隋唐時，森林資源雖有減少，但山區的森林仍然相當茂盛。《全唐文》記載，江西鄱陽“有千樟之材”，浙江吳興(三國時期的郡名)“出巨木”。豐富的森林資源為各種動物棲息提供了良好的環境。當時南方地區大象和老虎等動物數量不少。一些地方虎患事件時有發生，如何捕殺老虎的歷史記載也較多。唐玄宗時，曾專門派欽差去江南傳授捕虎法。明代以后，森林資源數量遞減，許多動物“多出東、西粵”，并且“養之不甚馴，亦不能久存”。這一記載表明，一些物種棲息地已遭到破壞，生態狀況日趨惡化。當然，我國長江流域及其以南地區森林破壞的時間，較黃河流域中下游地區要晚，其破壞程度也相對較輕。
4.地理生態與土地資源的演變
中國是一個歷史悠久的農業文明古國。上下幾千年，正是我們的祖先世世代代在廣袤的土地上辛勤耕種，哺育了偉大的中華民族。土地是農業生產最基本的生產資料。我國人民自古以來就珍視土地，把土地的重要性與國富民強緊密聯系在一起。
我國土地資源演變的主要特征是：一方面，農業文明和農牧業的發展開墾了大量耕地，耕地資源日益擴大；另一方面，自然和人為的因素又造成水土流失，在一些生態脆弱的地區出現了日益嚴重的沙化、荒漠化，但同時也給下游地區沖積形成了土壤肥沃的三角洲。
在人與自然的關系中，最重要的是人與土地的關系。歷史上我國人口不斷增加，至1949年猛增至5億多，到20世紀末接近13億。這么多人口要靠農業和畜牧業養活，而農業和畜牧業的發展都要占用土地，因此就發生了農作物與天然植被相互爭占土地的矛盾。農業和畜牧業的發展需要利用大量的自然資源，過度擴張必然造成天然植被的嚴重破壞，導致土地生態與環境的惡化。
林地、草地轉化為耕地，并長期種植同一種農作物；采伐量長期大于林木的自然生長量，是導致土地生態惡化的兩種主要形式。這兩種不合理的生產方式，在我國延續了幾千年，結果把許多林地草地變成了濯濯童山，甚至荒山禿嶺，導致林地草地失去或降低了保持水土、涵養水源、優化環境等方面的功能，以致影響到了經濟社會發展以及文化傳統。原始植被的大量減少、土地重用輕養輕維護，是我國土地生態從總體平衡到漸趨失衡，出現并加劇生態惡化趨勢的根本原因。
戰國中期之后，我國黃河流域中下游地區，因農業的發展破壞了天然森林和草原，出現了“宋無長木”的情況。當時，這里“地小人眾”，甚至少數地方開始出現缺乏薪柴的現象。《管子》記載：“五沃之土，若在丘、在山、在陵、在崗，若在陬、陵之陽，其左其右，宜彼群木；桐、柞、扶、檀及彼白梓、其梅、其杏、其桃、其李，秀生莖起；其棘、其棠、其槐、其楊、其榆、其桑、其杞、其柿，群木數大，條直以長……是謂沃土。其陰則生之楂、藜，其陽則樹之五麻。”這是說，在春秋戰國時中原一帶的“沃土”上，有多種人工再生林及次生植被。《史記》也記載：當時這里已“膏壤千里，宜桑麻”。這一時期，除黃河流域的中原地區外，其他地區仍以原生植被覆蓋為主。
秦漢以后，中原及其周邊地區的栽培植被分布越來越多。當時的栽培植物品種在北方主要有粟、麥、棗、槐、桑、榆、柳等。在南方主要有稻、麻、桃、李、茶、桑、楊、柳等。其中，農作物栽培的品種如粟、麥、稻等所占面積較多，范圍較廣，然而，相比較而言，這些栽培的農作物有時遠不如原生植被所具有的生態保護功能。而且土地在耕作或拋荒之際，都會給生態平衡帶來不同程度的不良影響。
唐宋之際，黃河流域中下游地區除山區外，其原生植被分布越來越少；長江中下游流域地區與成都平原及嶺南部分地區的栽培植被分布越來越多。尤其是在宋代，隨著大量北方人口南遷，把北方旱地農作物品種——小麥及其生產技術帶到了南方，使南方各地人口迅速增加，并導致開墾面積種植的擴大。當平原水田面積的承載力不能滿足需要時，人們自然把目光轉向了丘陵、山地。小麥的種植恰好對水源條件要求較低，當小麥在南方大面積種植逐漸滿足了人們對糧食的需求時，許多一直被原生植被覆蓋的丘陵、崗阜、山嶺等卻變成了光山禿嶺，這在一定程度上破壞了南方良好的生態系統。
明清時期，隨著人口增加、耕地面積的擴大，自然生態受到嚴重破壞。當時，土地擴展的主要途徑是砍伐森林、開墾山地。尤其是旱地高產作物番薯與玉米傳人中國，為滿足人口對食物的需求，大量山丘地被開墾，使不少區域的生態系統遭到了滅頂之災。我國一些學者指出：明代時玉米由西北、番薯自東南分別傳人中國后，其大規模的種植，引起了生態系統的破壞。當時，南方西部山地玉米集中產區主要分布于秦嶺山區、大巴山、巫山山區、武陵山區、雪峰山區及貴州高原。番薯集中產區主要分布于東南沿海浙、閩、粵以及湘、鄂等丘陵地帶。歷史記載，清朝道光二十九年(公元1849年)，陜西漢中許多縣均以苞谷雜糧為種植作物，一些縣則是“遍山漫谷皆苞谷矣”；貴州等地也是“苞谷宜山，故種之者較稻谷為多”。廣西地區的苞谷“有早晚二種，山峒尤多”，“向惟天保縣山野遍種”。湘西山地草木繁茂，“凡土司新辟者，省民率挈人居，墾山為隴，列植相望”；種植玉米，“辰州舊邑新廳，居民相率墾山為隴，爭種之以代米。”在東南地區閩、浙、粵、贛等地，“所種山薯……深山之中，幾于曠土，謂之山薯廠”；湖南“永州山民皆以甘薯為糧”；湖北東南山區“民仰食者十之五六”。這一時期，南方山地、丘陵大面積伐林開墾種植玉米、番薯等旱地作物，對生態系統的破壞是顯而易見的。由于山丘地坡度大，被開墾后，水土流失加劇，導致生態系統呈現出錯綜復雜的演變態勢。
5.動物生態與動物資源的演變
我國動物生態與動物資源演變的主要特征是，遵循物競天擇、適者生存的自然規律；人類的活動加速了野生動物生存環境和活動地區的變化，許多野生動物數量遞減，有些珍稀動物明顯減少，有的種群已瀕臨滅絕，生物多樣性明顯降低。
我國生態系統類型多樣，決定了我國野生動物資源的豐富性。據調查，全國鳥類超過1 000種，獸類超過400多種。中國國土面積占世界陸地總面積的7％，鳥類種數和獸類種數占世界的1O％以上。由于我國的生態系統分布是一個持續變化的動態系統，伴隨著自然環境的惡化，野生動物的分布也隨之發生相應的變化或遷徙。如歷史時期野生象群的分布，就有一個從黃河流域中下游地區至長江流域地區、珠江流域地區、滇西南地區不斷南遷的過程。從地質時代的第四紀以來，與中國處于同緯度的歐洲和北美都有大陸冰川覆蓋，以致寒冷的氣候使許多野生動物相繼滅絕。然而，中國的高山冰川很少，受寒冷的影響較小，所以一些具有“活化石”之稱的野生動物如大熊貓、揚子鱷等能殘存到現在，從而增加了中國野生動物資源的豐富性與多樣性。
在野生動物的分布與變遷中，比較典型地反映我國歷史時期生態演變的野生動物主要是：野馬、大象、犀牛、竹鼠、長臂猿等獸類和孔雀、鸚鵡等鳥類。
馬是人類最早馴化的物種。在人類發展的進程中，馬為人類所馴服和利用，為人類做出了巨大貢獻。野馬被馴化了，野馬本身卻日益稀少，目前野馬種群已罕見蹤影。這一種群的變化，充分說明人類活動對自然界某些物種的影響之大、之烈。
藏羚羊在自然界是一種優勢物種，它們成群結隊地在寂靜蒼茫的高原地平線上奔跳，快速而優美的跑姿，展示了它們旺盛的生命力和在雪域高原條件下的成功進化。它們能夠在這片原本屬于它們的土地上生活數千萬年，從物種自身的角度看，難以存在瀕臨滅絕的危險。但是在盜獵分子大批量殘殺下，藏羚羊遭受到滅頂之災，種群數量已急劇減少。
根據調查，從自然界每捕捉一只鳥，就有1O只鳥作為陪襯，在捕捉、販運和飼養中死亡。因此，那種吃鳥、捕鳥、賞籠中鳥的所謂“鳥文化”，是建立在成千上萬只鳥的尸骨之上，堪稱對自然界的暴行和對生命的蹂躪。
中國古代大象的分布地區較為廣泛，南方、北方皆有。距今3 00O多年前，黃河中下游流域地區還有野象分布。甲骨文中有較多獵獲大象的記載。殷商時期，中原一帶不僅野象較多，而且還進行人工馴養，成為作戰的工具。在殷墟遺址中，考古發現有象、獐、水牛、竹鼠等亞熱帶動物骨骼遺骸。《孟子·滕文公》記載：“周公相武王……滅國者五十，驅虎、豹、犀、象而遠之。”上述史實表明，夏商時期，我國野象曾經分布在華北平原北部燕山山脈至呂梁山、陜北一線。春秋時代以后，中國野象分布漸由華北地區南移到秦嶺、淮河一線。這時，黃河流域地區的象群雖然少見，但仍有野象活動的記載。北周時，在兗州(今屬山東)發現大象。南北朝至宋代，大象在黃河一線以南、以長江流域一線為中心的廣大地區活動，屢見于史書。南北朝時，淮南“有野象數百”，“壞人室廬”。北宋初(公元962年)，“有象至黃陂縣(今屬武漢市境內)匿林中，食民苗稼，又至安(今湖北境內)、復(今湖北境內)、襄(今湖北境內)、唐州(今河南境內)踐民田”；乾德年間(公元967年)，“有象自至京師(今河南境內)”；開寶年間(公元976年)，“己酉，吳越王獻馴象”。史實表明：宋時，長江流域一線還有不少的象群活動。至于長江流域以南地區，當時象群活動的記載很多，《宋史》記載可數的就達幾十處。宋元以后，長江流域大象活動的記載至今未有發現，可見，元、明、清時大象的主要活動地區已轉移到嶺南、廣西等地。史載：洪武年間，“廣東雷州衛進象一百三十二”，“馴象衛進象。先是詔思明、太平、田州、龍州諸土官領兵會馴象衛官軍往欽、廉、藤、蘺、澳等山捕象，豢養馴押，至是以進。”當時，嶺南象群時常出沒破壞莊稼，為此，“率兵二萬驅捕”。萬歷年間(公元1587年)，橫州仍“有象出北鄉，害稼”；欽州亦多象群“踐踏田禾，觸害百姓”。直至清乾隆年間，廣西靈山一帶之象，“每秋熟，輒成群出食，民甚苦之”。道光年間(公元1833年)，史載“大廉山群象踐民稼，逐之不去”，至當時已變為“象間有”。這一地區的大象至19世紀20年代以后已漸趨稀少，不久即難覓其蹤跡。現今僅云南西南部才有殘存象群分布。
大象的分布及變遷，大體上也反映了我國同類別的熱帶或亞熱帶動物如犀牛、長臂猿等以及適宜溫暖環境的動物如竹鼠、野生水牛等分布及變遷情況。盡管它們的分布及變遷在時間與空間上存在著一定的差異，但其南遷的方向、地域生態分布與時間變化趨勢等，卻是基本一致或大同小異的。
歷史時期野生動物的分布及其與人類活動的關系，是構成我國古代生態系統的基本要素之一。唐代著名詩人李白所描繪的“兩岸猿聲啼不住，輕舟已過萬重山”、“但見悲鳥號古木，雄飛雌從繞林間”的生態自然景觀或人文生態現象，可謂豐富多彩。漫長的自然界演化歷程表明，物種的多樣性有利于生態系統穩定性的延續，相反，物種的減少則會直接影響地域性乃至整個地球生態平衡的。
第二節 傳統工業化進程中的生態演變
工業革命揭開了人類大規模開發利用化石能源和礦產資源的序幕。隨著全球工業化進程加快，工業化的范圍、內涵日益擴大，不同國家經濟結構的變遷呈現出階段性的演化特征。但是萬變不離其宗，傳統的工業革命所需要的能源主要是煤、石油等化石燃料，其直接后果是生態破壞、環境污染。工業革命對于人類財富的積累無疑是一次巨大的進步，但對于人類的生存環境卻是一場災難。也正是全球性的生態災難警示人類社會必須實施可持續發展戰略。
一、生態資源的加劇消耗
英國于19世紀60年代、美國和法國于20世紀初期完成了傳統工業化過程，德國于2O世紀30年代、前蘇聯和日本等國也于2O世紀70年代，先后完成傳統工業化過程。盡管不同國家完成傳統工業化的時間不同，但都有一個共同特征，即都經歷了能源和礦產資源高消耗、環境高污染的過程。
1.能源與礦產資源消耗加劇
礦產資源為人類提供了95％以上的能源，80％以上的工業原料和70％以上的農業生產資料。工業革命發生以來，人類社會已經消耗了巨大的礦產資源，同時積累了巨大數量的社會物質財富。1800—1900年，全球GDP增長了7倍，相應的粗鋼消費增長了10倍，金屬銅消費增長了1.15倍，金屬鋁消費增長了2.27倍，主要能源煤炭消費增長了57倍，石油消費增長了26倍，天然氣消費增長近1倍。1900—2000年，人類社會的財富積累明顯加快，100年間全球GDP增長了18倍，與此相應，粗鋼消費增長了30倍，金屬銅消費增長了28倍，金屬鋁消費增長了3 600倍，主要能源煤炭消費增長了5倍，石油消費增長了178倍，天然氣消費增長了362倍。迄今為止，人類已經鋪設了120萬千米的鐵路，138萬千米的石油、天然氣等各類運輸管道，修筑了2 860萬千米的公路，建設了46 500座飛機場，生產了無數的汽車、飛機、輪船和各類消費品，消耗了數量驚人的礦產資源。
近百年來，化石能源產量呈指數式快速增長。以石油和天然氣為例，1900年產量分別為4 000萬噸和560萬噸油當量，1950年分別增長到5.3億噸和1.7億噸油當量，2000年分別迅猛增至35.7億噸和21.8億噸油當量。石油和天然氣產量增長主要發生在20世紀五六十年代全球經濟高速增長時期。
100年間，化石能源結構經歷了兩次標志性轉變。第一次發生在1965年，石油消費量首次超過煤炭消費量，人類能源消費由“煤炭時代”進入“石油時代”；第二次發生在2000年，天然氣產量與煤炭產量持平，天然氣生產呈快速增長之勢，人類社會進入天然氣與石油并重的時代。到2000年，全球一次性能源生產結構中，石油占39％，煤炭占25％，天然氣占25％。
全球石油生產歷史大致分4個階段：第一階段為1857—1900年，石油生產和消費處于起步階段，生產規模極其有限，但平均增長速率很高；第二階段為1901—1945年，汽車、坦克等大量耗油裝置的發明以及兩次世界大戰，刺激了石油生產和消費規模的擴大，但總體仍處于較低水平；第三階段為第二次世界大戰結束至1974年，其時全球主要發達國家完成工業化，石油工業呈蓬勃發展之勢，石油生產和消費達到了頂峰；第四階段為1975年以后，世界經歷了兩次石油危機，石油生產和消費進入波動增長期。由此可見，1945年以來，是全球石油生產和消費的快速增長時期，這一時期累計采掘的石油近l 200億噸，占人類歷史全部采掘量的95％。
人類開采煤炭的歷史久遠。主要由于英國工業革命對煤炭需求的快速增長，在1760年前后全球開始了大規模的煤炭采掘。到目前為止，已采掘煤炭約2 400億噸煤炭，其中20世紀的100年間采掘煤炭2 282億噸，占人類歷史采掘量的99.2％。20世紀全球煤炭產量變化也大致分4個階段：第一階段為19OO—1913年，是煤炭產量穩步上升階段，年均增長率4.32％，這一階段是煤炭生產和消費的黃金期；第二階段為1914—1945年，全球煤炭生產波動大，期間經歷了兩次世界大戰和兩次經濟危機，導致煤炭產量大幅度下滑；第三階段為1946—1989年，煤炭產量穩步上升，年均增長率為2.93％，這一階段是全球煤炭生產穩定持續增長最長的時期，同全球經濟的穩定增長密切相關；第四階段為1990—2000年，全球煤炭產量震蕩下降，年均增長率為一O.73％。
人類大規模開發利用天然氣不足60年。此前生產規模非常小，直到第二次世界大戰結束后天然氣生產規模才逐漸擴大。特別是近些年來，全球天然氣生產與消費呈快速增長之勢，逐漸取代煤炭成為第二大一次性能源。天然氣產量的迅速增長得益于4個方面的因素：一是兩次石油危機導致國際油價飚升，促使石油消費大國開始調整石油在能源結構中的份額，為天然氣生產和消費快速增長提供了廣闊空間；二是天然氣開采技術進步極大地促進了產量的增長，特別是海上采氣量不斷增加和開采成本的降低，為人類大規模利用天然氣奠定了基礎；三是天然氣管道建設加快，為其加速利用創造了條件。截至2000年全球累計鋪設各類天然氣管道80萬千米，可以繞地球20圈，為天然氣的消費提供了必要的基礎設施；四是天然氣探測儲量不斷增加推動了天然氣消費的信心。
2.土地荒漠化日益加劇
荒漠化是指在干旱、半干旱和某些半濕潤、濕潤地區，由于氣候變化和人類活動等各種因素所造成的土地退化，使土地生物和經濟生產潛力減少，甚至基本喪失。荒漠化大致有4類：一是在風力作用下出現風蝕地、粗化地表和流動沙丘為標志性形態。二是在流水作用下出現劣質地和石質坡地為標志性形態。三是在物理和化學作用下出現土壤板結、細顆粒減少、土壤水分蓄積能力下降，從而導致土壤干化脫水和土壤有機質的顯著下降，出現土壤養分銳減和土壤鹽漬化。四是工業礦山開發造成的，主要表現為土地資源損毀和土壤嚴重污染，致使土地生產力嚴重下降，甚至絕產。
荒漠化是當今世界最嚴重的環境與社會經濟問題。聯合國環境規劃署曾3次系統評估了全球荒漠化狀況。1991年底為聯合國環發大會所準備報告的評估結果說明，全球荒漠化面積由1984年的34.75億公頃增加到1991年的35.92億公頃，約占全球陸地面積的1／4，已影響到了全世界1／6的人口(約9億人)，100多個國家和地區。據測算，在全球35.92億公頃受到荒漠化影響的土地中，旱地1.73億公頃，牧場3O.7l億公頃，水澆地2 700萬公頃。全球平均每年有600萬公頃的土地變為荒漠，其中320萬公頃是牧場，250萬公頃是旱地，12.5萬公頃是水澆地。另外，已有2 100萬公頃土地因退化而不能生長谷物。
非洲大陸有世界上最大的旱地，約為20億公頃，占非洲陸地總面積的65％。整個非洲干旱地區經常出現嚴重旱災。目前非洲36個國家受到不同程度的干旱和荒漠化影響，有近5 000萬公頃土地半退化或嚴重退化，占全大陸農業耕地和永久草原的1／3。根據聯合國環境規劃署的調查，在撒哈拉南側每年有150萬公頃的土地變成荒漠。在1958—1975年，僅蘇丹撒哈拉沙漠就向南蔓延了9O～100千米。亞太地區也是荒漠化非常突出的區域，共有8 600萬公頃的干旱地、半干旱地和半濕潤地，7 000萬公頃的雨水灌溉作物地和l 600萬公頃灌溉作物地受到荒漠化影響。這意味著亞洲有35％的生產用地受到荒漠化影響。遭受荒漠化影響最嚴重的國家依次是中國、阿富汗、蒙古、巴基斯坦和印度。亞洲是世界上受荒漠化影響人口分布最集中的地區。
土地荒漠化是自然因素和人為活動綜合作用的結果。自然因素主要是指異常的氣候條件，特別是嚴重的干旱條件，由此造成植被退化，風蝕加快，引起荒漠化。人為因素主要指過度放牧、亂砍濫伐、開墾林草地并進行連續耕作等，由此造成植被破壞，地表，加快風蝕或雨蝕。就全球而言，過度放牧和不適當的旱作農業是干旱和半干旱地區發生荒漠化的主要原因(表2-2、2-3)。
同樣，干旱和半干旱地區用水管理不善，引起大面積土地鹽堿化，也是一個十分嚴重的問題。從亞太地區人類活動對土地退化的影響構成來看，植被破壞占37％，過度放牧占33％，不可持續農業耕種占25％，基礎設施建設過度開發占5％。非洲的情況與亞洲類似，過度放牧、過度耕作和大量砍伐薪材是土地荒漠化的主要原因。
荒漠化的主要危害是土地生產力下降和隨之而來的農牧業減產，相應帶來巨大的經濟損失和一系列社會惡果。在1984—1985年的非洲中，至少有3 000萬人處于極度饑餓狀態，l 000萬人成了難民。據1977年聯合國沙漠化會議估算，荒漠化在生產能力方面造成的損失每年近26O億美元。1980年，聯合國環境規劃署進一步估算了防止干旱土地退化工作失敗所造成的經濟損失，在當時估計到2000年總共將損失5 200億美元。1992年，聯合國環境規劃署估計，由于全球土地退化每年所造成的經濟損]失約423億美元[按1990年價格計算]，如果在下一個2O年里在防止土地退化方面繼續無所作為，損失總共將高達8 500億美元。從各大洲的損失看，亞洲損失最大，其次是非洲、北美洲、大洋洲、南美洲、歐洲。從土地類型看，放牧土地退化面積最大，損失也最大；灌溉土地和雨澆地受損失情況大致相同。從1980年和1990年所作估算的比較看，由于世界各國防治土地荒漠化的進展甚微，在1978—1991年，全世界的直接損失約為3 000億～6 000億美元。這尚不包括荒漠化地區以外的影響損失和間接經濟損失。
3.森林資源退化
從全球來看，森林減少仍然是許多發展中國家所面臨的嚴重問題，由此造成的一系列環境惡果。
1990年，全球森林及稀疏的叢林和灌木林覆蓋面積為51億公頃，約占陸地面積的40％，其中34億公頃屬于聯合國糧農組織定義的“森林”(在發達國家樹冠覆蓋率至少為2O％，在發展中國家為10％)。從聯合國糧農組織90年代初所進行的評估看，全球森林面積的減少主要發生在2O世紀50年代以后，其中1980—1990年，全球乎均每年損失森林995萬公頃，約等于韓國的國土面積(表2-4)。
從世界各地區的情況看，在非洲、亞洲和拉美等地，約有熱帶森林18億公頃，包括雨林和濕潤落葉林等。20世紀80年代期間，這些地區森林砍伐總面積和木材總砍伐量持續增長，平均每年砍伐590萬公頃，其中490萬公頃是原始森林。森林的大面積砍伐，導致森林生態系統嚴重退化。北美、歐洲、亞洲等地的溫帶森林共有16億公頃，主要集中在工業化國家。盡管過去半個世紀里溫帶森林面積基本保持不變，甚至還有增加，但森林質量總體上退化了，大量原始森林已被人工林所取代，通常只是同齡的、單一品種的林木，遠不像天然林有比較高的生物多樣性和生態功能作用，抵御病蟲害和自然災害干擾的能力也比較差。
熱帶森林有著豐富的物種和巨大的調節氣候功能。熱帶森林減少一直是世界的熱點問題。據聯合國糧農組織的數據，1960一1990年期間，全球喪失了4.5億公頃的熱帶森林。亞洲同期損失了大約 l／3的熱帶森林，非洲和拉丁美洲各損失了大約18％的熱帶森林。
森林資源減少的主要原因：第一，亂砍濫伐林木。溫帶森林的砍伐歷史比較長，在工業化過程中，歐洲、北美等地的溫帶森林有l／3被砍伐掉了。而熱帶森林的大規模開發只有30多年的歷史。歐洲國家進入非洲，美國進入中南美，日本進入東南亞，尋求熱帶林木資源。這一期間，發達國家進口的熱帶木材增長了十幾倍，占世界木材和紙漿總供給量的10％左右。近年來，為了保護熱帶森林，越來越多的國家已禁止出口原木。
第二，開墾林地為農田。為了滿足人口增長對糧食的需求，發展中國家開墾了大量的林地，特別是農民燒荒耕作，刀耕火種，對森林造成了嚴重破壞。據估算，熱帶地區半數以上的森林采伐是燒荒開墾造成的。在人口稀少的地方，農民在耕作一段時間后就轉移到其他地方開墾，原來耕作過的林地肥力和森林都能比較快地恢復，刀耕火種尚不對森林構成很大的危害。但是，隨著人口增長，開墾林地的耕作強度和持續時間都增加了，從而加劇了林地土壤侵蝕，嚴重損害了森林植被再生和恢復能力。
第三，采集薪炭。全世界約有50％的人口用薪柴作為主要燃料，每年約有l億多米3的林木被消耗掉。隨著人口的增長，對薪材的需求量也相應增長，采伐的林木也越來越多。
第四，大規模毀林放牧。為了滿足美國等國對牛肉的需求，中南美地區、特別是南美亞馬遜地區，砍伐和燒毀了大片森林，林地變為牧場。這使得具有地球“肺”功能的熱帶雨林面積急劇減少，溫室效應加大。
第五，空氣污染。歐美等工業化國家，空氣污染對森林退化也產生了明顯的影響。據1994年歐洲委員會對32個國家的調查，由于空氣污染等原因，歐洲大陸26.4％的森林有中等或嚴重的落葉現象。
4.水資源危機日益加劇
水是世界上最重要的資源之一，總體積約為15億千米3。這些水如果均勻分布在地球表面，地球海洋的水深平均約3 000米。但其中只有約3％是淡水，淡水的90％又被封凍在兩極及高山的冰層和冰川中，難以利用。這些資源的時空分布又不均，加上人類的不合理利用，使世界上許多地區面臨日益嚴重的水資源危機。
淡水資源短缺 由于人口增長和經濟發展，用水量不斷增加。在過去3個世紀里，人類提取的淡水資源量增加了35倍，1970年達到了3 500千米；。2O世紀后半葉，淡水提取量每年增加4％～8％，其中農業灌溉和工業用水占了增長的主要部分(表2—5)，特別是20世紀7。年代“綠色革命”期間，灌溉用水翻了一番。
根據國際經驗，每人每年1000米3可重復使用的淡水資源是一個基本指標，低于這個指標的國家可能會經受阻礙發展和損害健康的長期性水荒。目前，世界上有20個左右的國家已低于這一指標，大部分位于西亞和非洲。據有關國際組織預測，生活在缺水國家的人口將從1990年的1.32億增加到2025年的6.53億(按照低人口增長預測)和9.O4億(按照高人口增長預測)之間。到2050年，預測生活在缺水國家中的人口將增加到1O.6億和24.3億之間，占全球預測人口的13％～20％。這尚不包括中國西北部、印度西部和南部、巴基斯坦和墨西哥的大部分地區、美國和南美西海岸的干旱缺水地區。全世界實際受水資源短缺影響的人口要比上述預測數字多得多。
與淡水資源短缺相對應的是水資源的浪費。農業消耗了全球用水量的70％左右。農業灌溉用水效率普遍比較低，許多灌溉系統60％以上的水在澆灌莊稼前就滲漏和蒸發掉了，并帶來土壤鹽漬化。
淡水污染 水污染有三個主要來源，即生活廢水、工業廢水和含有農業污染物的地表徑流。另外，固體廢物滲漏和大氣污染物沉降也造成對水體的交叉污染。水體污染大大減少了淡水的可供量，加劇了淡水資源的短缺。
據世界銀行的報告估計，由于水污染和缺少供水設施，全世界有10億多人口無法得到安全的飲用水。
隨著對淡水需求量的不斷增長，在許多干旱和半干旱地區，淡水成為決定經濟發展的重要制約因素，部門之間、地區之間和國家之間爭奪淡水資源的矛盾越來越突出。即使在水資源比較豐富的地區，不同功能用途之間的爭水矛盾也日益顯現出來。
過去，農業是用水增長最快的部門，灌溉用水往往優先保證。隨著工業和城市生活用水的不斷增長，在干旱半干旱地區，也在同農業爭奪有限的水源。美國西部及一些發展中國家工業和城市較集中的地區，這種矛盾已非常明顯。
世界上許多重要河流由兩個或多個國家所有。全世界約有200多條國際河流或湖泊，其流域面積約占全球陸地面積的一半以上。因此，全球跨國的水資源管理是國際環境與資源保護的重要領域。在西亞和北非等一些干旱和半干旱地區，水貴如油，各國在跨國河流和地下蓄水層開發利用上的爭執十分尖銳，有時甚至引發軍事上的對峙，成為國際沖突的導火索。
5.海洋資源受到污染
海洋生態系統在維持全球氣候穩定和生態平衡方面起著決定性作用。海洋生物資源及海洋魚類是人類食物的重要組成部分。全世界約有9.5億人把魚作為蛋白質的主要來源。近幾十年來，海洋生物資源過度利用和海洋污染加劇，正在導致全球范圍海洋環境質量和海洋生產力的退化。
海洋生物資源過度利用 世界漁業生產由海洋捕撈、內陸捕撈和水產養殖(包括淡水和海水養殖)所組成。1993年，在全世界捕獲的1.O1億噸魚類中，海洋捕撈占77.7％，內陸捕撈占6.8％，水產養殖占工5.5％。在1950—1990年，海洋捕撈量差不多翻了5番，達到8 600萬噸，而到1993年下降到了8 400萬噸。聯合國糧農組織1993年估計，2／3以上的海洋魚類被最大限度或過度捕撈，特別是有數據資料的25％的魚類，由于過度捕撈，已經滅絕或瀕臨滅絕，另有44％的魚類的捕撈已達到生物極限。從世界各主要捕撈區的情況看，大西洋和太平洋11個重要捕撈區中的6個捕撈區(占所有商業漁業資源的60％強)，不是已經枯竭，就是捕撈超過了極限。
海洋魚類過度捕撈不僅使海洋捕撈量陷于停滯，也使捕撈結構發生變化，高價值魚類減少，處于食物鏈低層的低價值魚類增多。20世紀7。年代以來，正是這些低價值魚類維持著漁業生產的增長。
海洋污染 人類活動產生的大部分廢棄物和污染物最終都進入了海洋，海洋污染越來越嚴重。目前，每年都有數十億噸的淤泥、污水、工業垃圾和化工廢物等直接流人海洋；河流每年有將近百億噸的淤泥和廢物帶人沿海水域。海洋污染的主要來源有：城市污水和農業徑流、空氣污染、船舶、傾倒垃圾等。從總體上看，海洋污染主要表現在以下幾個方面：
·世界沿海水域大部分已遭受污染，公海則相對清潔。
·分布最廣、影響最大的污染源是排放的污水和土地開墾及侵蝕的沉積物。
·污染和沿海開發對濕地、紅樹林、珊瑚礁和沙丘的破壞，危及沿海生態系統，使許多動物的棲息和繁殖地遭到毀壞，威脅到魚類和其他野生生物的生存。
·船舶、鉆井平臺原油泄漏和農藥等有機合成物的注入，造成海洋區域性污染。
·海洋垃圾中的塑料、廢棄漁網和石油泄漏形成的焦油團等對海鳥和海洋哺乳動物造成很大危害。
世界各國，主要是一些發達國家處理了部分排人海洋的污水。但從全球看，大量的污水經河流、港口直接排人了海洋，造成世界許多沿海水域、特別是一些封閉和半封閉的海灣和港灣出現富營養化，過量的氮、磷等營養物造成藻類和其他水生植物的迅速生長，極易發生由有毒藻類構成的赤潮。赤潮往往急劇蔓延，造成魚類死亡、貝類中毒，給沿海養殖業帶來毀滅性災害。
二、重度環境污染事件頻頻發生
西方國家首先步人工業化進程，最早享受到工業化帶來的繁榮，也最早品嘗到工業化帶來的苦果。在工業發達國家，從20世紀50一60年代開始，“公害事件”層出不窮，導致成千上萬人患公害病，不少的人在“公害事件”中喪生。其中，有八起事件引人注目，被稱為“世界公害事件”，從中可以看到伴隨工業革命而來的環境污染的嚴重性。
馬斯河谷事件 1930年12月1—5日，比利時馬斯河谷的氣溫發生逆轉，工廠排出的有害氣體和煤煙粉塵，在近地大氣層中積聚。3天后，開始有人發病，一周內，6O多人死亡，還有許多家畜死亡。造成這次事件的原因是幾種有害氣體和煤煙粉塵綜合作用導致的嚴重大氣污染。當時，大氣中二氧化硫濃度高達25～100毫克／米3。
多諾拉事件 1948年10月26—31日，美國賓夕法尼亞州的多諾拉小鎮，彌漫的大霧致使全鎮5 911人相繼發病，發病率占全鎮人口的43％，其中17人死亡。大霧的成分主要由二氧化硫氣體組成，二氧化硫又與金屬元素、金屬化合物相互作用，導致這次事故的發生。當時大氣中二氧化硫濃度高達O.5～2.O毫克／米3，并發現有塵粒。
倫敦煙霧事件 1952年12月5—8日，素有“霧都”之稱的英國倫敦，突然有許多人患起呼吸系統病，并有4 000多人相繼死亡。此后2個月內，又有8 000多人死亡。導致這次大氣嚴重污染事故的直接原因是：大氣中塵粒濃度高達4.46毫克／米3，是平時的1O倍；二氧化硫濃度高達1.34毫克／米3，是平時的6倍。
洛杉磯光化學煙霧事件 1936年在洛杉磯開采出石油后，刺激了當地汽車業的發展。至40年代初期，洛杉磯市已有250萬輛汽車，每天消耗約1600萬升汽油，由于汽車氣化率低，每天有大量含有碳氫化合物的尾氣排人大氣中。在陽光的照射下，這些汽車尾氣轉化為淺藍色的光化學煙霧，使這座本來風景優美、氣候溫和的濱海城市，成為“美國的霧城”。在光化學煙霧刺激下，當地居民的眼、喉、鼻患病率和死亡率增高。同時，又使遠在百里之外的柑橘減產、松樹枯萎。
水俁事件 從1908年起，日本一家生產氮肥的工廠，在水俁市建廠。該廠生產流程中產生的甲基汞化合物直接排入水俁灣。從1950年開始，先是發現“自殺貓”，后又發現有人生怪病，此病無法醫治，直至死亡。醫生無法確診病因，故稱之為“水俁病”。經多年調查發現，水俁灣被大量甲基汞化合物污染，并在魚的體內形成高濃度的富集，人食用了這種被污染的魚，中毒生病。其富集鏈為：甲基汞化合物一海水微生物一魚一貓，或魚一人，最終導致“水俁病”的發生。
富山事件 20世紀50年代日本三井金屬礦業公司在富山平原的神通川上游開設煉鋅廠，該廠排入神通川的廢水中含有金屬鎘，這種含鎘的水又被用來灌溉農田，使稻米含鎘。人們因食用含鎘的大米和飲用含鎘的水而中毒，全身疼痛，故稱“骨痛癥”。據統計，1963—1968年5月，共確診患者258人，死亡128人。
四日事件 20世紀50～60年代，日本東部沿海的四日市設立了多家石油化工廠，這些工廠排出的含二氧化硫、金屬粉塵的廢氣，使許多居民患上哮喘等呼吸系統疾病而死亡。工967年，有些患者不堪忍受痛苦而自殺，到1970年，患者達500多人。
米糠油事件 工968年，日本九州愛知縣一帶在生產米糠油過程中，由于生產失誤，米糠油中混入了多氯酸苯，致使1400多人食用后中毒，4個月后，中毒者猛增到5 000余人，并有16人死亡。與此同時，用生產米糠油的副產品——黑油作為家禽飼料，又使數十萬只雞死亡。
近些年來，在不少發展中國家，也出現了與發達國家類似的污染病的情況，使發展中國家面臨著發展與環境的雙重壓力。
造成重度環境污染的主要原因，首先是工業社會燃燒大量化石能源，成為大氣、水等環境污染與土地生態破壞的源頭。在工業革命初期，能源主要是煤，直到19世紀70年代以后，石油作為能源才開始進入工業生產體系中，使工業能源結構發生了變化。最近幾十年，盡管水能等新的能源得到開發利用，但工業社會的能源依然以不可再生的煤和石油等能源為主，且其消耗量急劇增加。這種趨勢帶來了一系列始料不及的問題。例如，英國在19世紀30年代完成了產業革命，建立了包括鋼鐵、化工、冶金、紡織等在內的工業體系，促使煤的生產量、消耗量猛增，由此帶來的污染問題也隨之突出。早在19世紀末，英國倫敦就曾發生過多次以煤作燃料造成的毒霧事件。
其次是工業制成品原料、主要是礦產資源，伴隨著采礦量的直線上升，造成環境嚴重污染。例如，日本足尾銅礦采掘量在1877年只有不足39噸，10年后猛增到2 515噸，翻了60多倍。19世紀末，將歐美的冶煉法引入日本足尾銅礦場，以黃銅礦為原料提取“純銅”。由于黃銅礦含硫、劇毒的砷化物和有色金屬粉塵，致使礦區附近的整片山林和莊稼被毀壞，礦山周圍24千米2的地區成為不毛之地，受害中心的一個村莊被迫全部轉移。同時，由于冶煉銅礦的有毒廢水、廢屑被排人了渡良瀨川的河系，1890年洪水泛濫，污染的河水漫溢，使附近4縣數萬公頃土地受害，造成田園荒蕪，魚蝦死亡，沿岸數10萬人流離失所。
三是環境污染的加劇還與人類對自然的認識水平和技術能力直接相關。在工業化初期，人們對環境問題缺乏知識，往往嚴重忽視環境問題，造成意想不到的不良后果。當環境污染發展到相當嚴重并引起人們重視時，又常常由于技術能力不足和資金短缺而難以治理。
三、工業化初期的全球生態演變
在過去幾十年的時間內，傳統的工業化經濟模式帶來的環境變化，從地區性問題發展成為波及世界各國的全球性問題。如全球氣候變暖、臭氧層破壞、生物多樣性減少、酸雨污染以及核污染、沙塵暴等。圍繞這些問題，國際社會在經濟、政治、技術、貿易等方面形成了復雜的抗御或合作關系，并建立了一個龐大的國際環境條約體系，正在越來越影響著全球經濟、政治和技術的未來走向。
1.全球氣候變化
(1)氣候變化是一個最典型的全球尺度的環境問題。2O世紀70年代，科學家把氣候變暖作為一個全球環境問題提了出來。80年代，隨著對人類活動和全球氣候關系認識的深化，隨著近百年來“最熱”天氣的出現，這一問題開始成為國際政治和外交議題。1992年聯合國里約環發大會上，通過并簽署《氣候變化框架公約》。氣候變化問題直接涉及經濟發展方式及能源利用的結構與數量，正在成為深刻影響21世紀全球發展的一個重大國際性問題。
近50多年來，大氣中產生溫室效應的氣體已經發現近30種，其中二氧化碳起重要的作用，甲烷、氟利昂和氧化亞氮也起相當重要的作用(表2-6)。
從長期氣候數據比較來看，在氣溫和二氧化碳之間存在顯著的相關關系(圖2-2)。
目前國際社會所討論的氣候變化問題，主要是指溫室氣體增加產生的氣候變暖問題。20世紀以來所進行的科學觀測表明，大氣中各種溫室氣體的濃度都在增加。1750年之前，大氣中二氧化碳含量基本維持在280毫升／升。工業革命后，隨著人類活動，特別是消耗的化石燃料不斷增長和森林植被的大量破壞，人為排放的二氧化碳等溫室氣體不斷增加，大氣中二氧化碳含量逐漸上升，每年大約上升工.8毫升／升(約O.4％)，到目前已上升到近360毫升／升。從測量的結果看，大氣中二氧化碳的增加部分約等于人為排放量的一半。政府間氣候變化小組1996年發表了新的評估報告，再次肯定了溫室氣體增加將導致全球氣候的變化。根據各種計算機模型的預狽0，如果二氧化碳濃度從工業革命前的280毫升／升增加到560毫升／升，全球平均溫度可能上升1.5—4°C。
(2)影響氣候變化的因素。自然界本身排放著各種溫室氣體，同時在吸收或分解它們。在地球的長期演化過程中，大氣中溫室氣體的變化是十分緩慢的，處于一種循環過程。迄今為止，發達國家消耗了全世界所生產的大部分化石燃料，其二氧化碳累積排放量達到了很高的水平。截至1992年，15個國家的二氧化碳排放量，列在表2—7中。從表中可以看出，發達國家仍然是二氧化碳等溫室氣體的主要排放國，美國是世界上頭號排放大國，包括中國在內的一些發展中國家的排放總量也在迅速增長。前蘇聯解體后，中國的排放量位居世界第二，受到國際社會的關
注。但以人均排放量和累積排放量而言，發展中國家還遠遠低于發達國家(表2—7)。
人為的溫室氣體排放趨勢，主要取決于人口增長、經濟增長、技術進步、能效提高、各種能源相對價格等諸多因素的變化。國際著名能源機構——國際能源局、美國能源部和世界能源理事會，根據經濟增長和能源需求的不同景況，預測、提出了人為二氧化碳排放的各種可能趨勢。認為在經濟增長平緩，對化石燃料使用沒有采取強有力的限制措施的情況下，到2O10年化石燃料仍將占世界商品能源的3／4左右，其消費量可能超過目前水平的35％，同能源使用相關的二氧化碳排放量可能增長30％～40％。到21世紀中葉，發達國家仍將是大氣中累積排放的二氧化碳的主要責任者。當然，如果世界各國采取適合環境要求的經濟和能源發展戰略，二氧化碳排放可能出現不同的前景(表2-8)。
(3)氣候變化的影響和危害。按照目前的發展趨勢，科學家預測有可能出現的影響和危害有：
海平面上升 全世界大約有1／3的人口生活在沿海岸線60千米的范圍內，經濟發達，城市密集。全球氣候變暖導致的海洋水體膨脹和兩極冰雪融化，可能在21OO年使海平面上升50厘米，危及全球沿海地區，特別是那些人口稠密、經濟發達的河口和沿海低地。這些地區可能會遭受淹沒或海水入侵，海灘和海岸遭受侵蝕，土地退化，海水倒灌和洪水加劇，港口受損，并影響沿海養殖業和供水排水系統。
影響農業和自然生態系統 隨著二氧化碳濃度增加和氣候變暖，可能會增加植物的光合作用，延長生長季節，使世界一些溫度較低的地區更加適合農業耕作。但全球氣溫和降雨形態的迅速變化，也可能使一些地區的農業和自然生態系統難以很快適應這種變化，從而遭受災害性影響，造成較大范圍的森林植被破壞和農業災害。
加劇洪澇、干旱及其他氣象災害 全球平均氣溫略有上升，就可能帶來頻繁的氣候災害。過多的降雨、大范圍的干旱和持續的高溫，造成大范圍的災害損失。有的科學家根據氣候變化的歷史數據，推測氣候變暖可能破壞海洋環流，引發新的冰河期，給高緯度地區造成可怕的氣候災難。
影響人類健康 氣候變暖有可能增加疾病危險，特別是傳染病的流行。高溫會給人類的循環系統增加負擔，熱浪會引起死亡率的上升。隨著溫度升高，可能使許多國家瘧疾、淋巴腺絲蟲病、血吸蟲病、黑熱病、登革熱、傳染性腦炎增加或再次發生。
(4)氣候變化對中國的影響。從中外專家的研究結果看，總體上我國的變暖趨勢冬季將強于夏季；在北方和西部的溫暖地區以及沿海地區降雨量將會增加，長江、黃河等流域的洪水暴發頻率會提高；東南沿海地區臺風和暴雨也將更為頻繁；春季和初夏許多地區干旱加劇，干熱風頻繁，土壤蒸發量上升。農業是受影響最大的部門。溫度升高將延長作物生長期，減少霜凍，二氧化碳的“肥料效應”會增強光合作用，對農業產生有利的影響；但土壤蒸發量上升，洪澇災害增多和海水侵蝕等也將對農業帶來不利的影響。海平面上升最嚴重的影響是增加風暴潮和臺風發生的頻率和強度，海水入侵和沿海侵蝕也將造成經濟和社會的重大損失。
2.臭氧層破壞和損耗
(1)臭氧層破壞及其成因。大氣中的臭氧含量僅一億分之一，但在離地面2O～30千米的平流層中，存在著一個臭氧層，其中臭氧的含量占這一高度空氣總量的十萬分之一。臭氧層的臭氧含量雖然極其微少，卻具有很強的吸收紫外線的功能，可以吸收太陽光紫外線中對生物有害的部分(UV—B)。由于臭氧層有效地阻擋了來自太陽紫外線的侵襲，才使得人類和地球上各種生命能夠存在、繁衍和發展。
1985年，英國科學家觀測到南極上空出現臭氧層空洞，并證實其同氟利昂(CFCs)分解產生的氯原子有直接關系。到工994年，南極上空的臭氧層破壞面積已達2 400萬千米2；北半球上空的臭氧層比以往任何時候都薄，歐洲和北美上空的臭氧層平均減少了10％～15％，西伯利亞上空甚至減少了35％。
20世紀80年代后期，氟利昂的產量達到了144萬噸。在對氟利昂實行控制之前，全世界向大氣中排放的氟利昂已達到了2 000萬噸。由于它們在大氣中的平均壽命達數百年，所以排放的大部分氟利昂仍留在大氣層中，其中大部分停留在對流層，當其上升進入平流層后，在一定的氣象條件下，受到強烈紫外線的作用而被分解，分解釋放出的氯原子同臭氧發生連鎖反應，不斷破壞臭氧分子。科學家估計一個氯原子可以破壞數萬個臭氧分子。
(2)臭氧層破壞的危害。臭氧層破壞的后果是嚴重的。如果平流層的臭氧總量減少1％，預計到達地面的有害紫外線將增加2％。有害紫外線的增加，會產生以下一些危害：
使皮膚癌和白內障患者增加 損壞人的免疫力，使傳染病的發病率上升。據估計，臭氧減少1％，皮膚癌的發病率將提高2％一4％，白內障的患者將增加0.3％一O.6％。一些初步的證據表明，人體暴露于紫外線輻射強度增加的環境中，會使各種膚色的人的免疫系統受到抑制。
破壞水體生態系統 對農作物的研究表明，過量的紫外線輻射會使植物的生長和光合作用受到抑制，導致農作物減產。紫外線輻射也使處于食物鏈底層的浮游生物的生產力下降，從而損害整個水體生態系統。有報告指出，由于臭氧層空洞的出現，南極海域的藻類生長已受到很大影響。紫外線輻射還可能導致某些生物物種的突變。
引起新的環境問題 過量的紫外線照射能使塑料等高分子材料更加容易老化和分解，帶來光化學大氣污染。
3.生物多樣性減少
生物多樣性及其價值。生物多樣性是一個地區內生物個體、種群和生態系統多樣性的總和。基因或遺傳多樣性是指種內基因的變化，包括同種的顯著不同的種群(如水稻的不同品種)和同一種群內的個體遺傳變異。物種多樣性是指一個地區內物種的變化。生態系統多樣性是指群落和生態系統的變化。目前，國際上討論最多的是物種的多樣性。科學家估計地球上約有l 400萬種物種，其中已有170萬種經過科學描述。對研究較多的生物類群來說，從極地到赤道，物種的豐富程度呈增加趨勢。其中熱帶雨林幾乎包含了世界一半以上的物種。
表2-9列出了生物多樣性的多種多樣的價值，其潛在的價值更是難以估量。從長遠看，它對人類的最大價值在于它為人類提供適應區域和全球環境變化的各種機會。
從當前來看，人類從野生的和馴化的生物物種中，得到了幾乎全部食物、許多藥物和工業原料與產品。就食物而言，據統計，地球上有7萬～8萬種植物可以食用，其中可供大規模栽培的約有150多種，迄今被人類廣泛利用的只有20多種，占世界糧食總產量的9O％。已馴化的動植物物種基本上構成了世界農業生產的基礎。主要以野生物種為基礎的漁業，1989年向全世界提供了1億噸食物。實際上，野生物種在全世界大部分地區仍是人們食物來源的重要組成部分。
就藥物而言，近代化學制藥業產生前，差不多所有的藥品都來自動、植物，至今直接以生物為原料的藥物仍保持著極其重要的地位。在發展中國家，以動、植物為主的傳統醫藥仍然是80％的人口維持基本健康的基礎。至于現代藥品，在美國，所有處方中工／4的藥品含有取自植物的有效成分，超過3 000種抗生素都源于微生物。美國2。種最暢銷的藥品中，都含有從植物、微生物和動物中提取的化合物。
就工業生產而言，纖維、木材、橡膠、造紙原料、天然淀粉、油脂等來自生物的產品仍然是極其重要的工業原料。生物資源同樣構成娛樂和旅游業的重要支柱。
在單個作物和牲畜種內發現的遺傳多樣性，同樣具有重要價值。在作物、牲畜與其害蟲和疾病之間持續進行的斗爭中，遺傳多樣性提供了維持物種活力的基礎。目前，生物育種學家已經培育出許多優良的品種，但還需要不斷在野生物種中尋找基因，用于改良和培育新的品種，提高和恢復其活力。雜交育種者和農場主都在依靠作物和牲畜的多樣性，增加產量和適應不斷變化的環境。從1930年到1980年，美國近1／2的農業收入應歸功于植物雜交育種。遺傳工程學將進一步增加遺傳多樣性，創造提高農業生產力的機會。
生物多樣性減少有多種原因。據專家們檢測，從恐龍滅絕以來，當前地球上生物多樣性損失的速度比歷史上任何時候都快。在1600—1950年，已知的鳥類和哺乳動物的滅絕速度增加了4倍，約有113種鳥類和83種哺乳動物已經消失。在1850—1950年，鳥類和哺乳動物平均每年滅絕工種。20世紀9O年代初，聯合國環境規劃署首次評估生物多樣性的結論是：在可以預見的未來，5％～2O％的動、植物種群可能受到滅絕的威脅(表2-10)。
從生態系統類型看，最大規模的物種滅絕發生在熱帶雨林，其中包括許多人們尚未調查和命名的物種。熱帶雨林占地球物種的5O％以上。據科學家預測，按照每年砍伐森林1700萬公頃的速度，在今后3O年內，物種極其豐富的熱帶雨林可能要毀在當代人手里，5％—10％的熱帶雨林物種可能面臨滅絕。
物種滅絕或瀕臨滅絕、生物多樣性不斷減少的主要原因，是人類各種活動造成的：
·大面積森林被采伐、火燒和開墾，草地過度放牧和墾殖，導致生態環境的大量喪失，保留下來的也是支離破碎，對野生物種造成毀滅性影響；
·大面積的濕地消失，使許多種類的生物失去棲息地；
·對動物捕獵和植物的采集等過度活動，使野生物種難以正常繁衍；
·工業化和城市化的發展，占用了大面積的土地，破壞了大量天然植被，并造成環境污染；
· 外來物種的大量引入或侵入，影響、改變了原有的生態系統，使原生物種受到嚴重威脅；
·無節制的旅游，使一些尚未受到人類影響的自然生態系統遭到破壞；
·土壤、水和空氣污染，既危害了森林，又對相對封閉的水生生態系統帶來毀滅性影響；
·全球變暖，導致氣候形態在比較短的時間內發生較大變化，使自然生態系統難以適應，可能會改變生物群落的邊界。
尤其嚴重的是，各種破壞和干擾累積起來，會對生物物種造成更為嚴重的影響(表2一11)。
4.酸雨問題凸顯. 酸雨問題首先出現在歐洲和北美洲，近期又出現在亞太和拉丁美洲的部分地區。歐洲和北美開始采取防止酸雨跨界污染的國際行動。在東亞地區，酸雨的跨界污染已成為一個敏感的外交問題。
(1)酸雨及其分布。酸雨通常指pH低于5.6的降水，但現在泛指酸性物質以濕沉降或干沉降的形式從大氣轉移到地面上.濕沉降是指酸性物質以雨、雪形式降落地面，干沉降是指酸性顆粒物以重力沉降、微粒碰撞和氣體吸附等形式由大氣轉移到地面。
歐洲是世界上一大酸雨區。主要排放源來自西北歐和中歐的一些國家。這些國家排出的二氧化硫，相當一部分傳輸到了其他國家。受影響最重的是工業化和人口密集的地區，即從波蘭、捷克經比利時、荷蘭、盧森堡三國到英國和北歐，其酸性沉降負荷高于歐洲極限負荷值的6O％，其中中歐部分地區超過生態系統的極限承載水平。
美國和加拿大東部也是一大酸雨區。美國是世界上能源消費量最多的國家，消費了全世界近1／4的能源，每年燃燒礦物燃料排出的二氧化硫和氮氧化物也占世界各國首位。從美國中西部和加拿大中部工業心臟地帶污染源排放的污染物，定期落在美國東北部和加拿大東南部的農村及開發相對較少或較為原始的地區，其中加拿大1／2的酸雨來自美國。
亞洲是二氧化硫排放量增長較快的地區，主要集中在東亞，其中中國南方是酸雨最嚴重的地區，成為世界上又一大酸雨區。
(2)酸雨的成因——二氧化硫和氮氧化物排放。大氣中的硫和氮的氧化物有自然和人為兩個來源。二氧化硫的自然來源包括微生物活動和火山活動，含鹽的海水飛沫也增加大氣中的硫。自然排放大約占大氣中全部二氧化硫的1／2，但是按照自然循環過程，自然排放的硫基本上是平衡的。人為排放的硫大部分來自貯存在煤炭、石油、天然氣等化石燃料中的硫，在燃燒時以二氧化硫形態釋放出來，其他一部分來自金屬冶煉和硫酸生產過程。隨著化石燃料消費量的增長，人為排放的二氧化硫在不斷增加，其排放源主要分布在北半球，產生了全部人為排放的二氧化硫的90％。天然和人為來源排放了幾乎同樣多的氮氧化物。天然來源主要包括閃電、林火、火山活動和土壤中的微生物，廣泛分布在全球，對某一地區的濃度不發生什么影響。人為排放的氮氧化物主要集中在北半球人口密集的地區，而機動車排放和電站燃燒化石燃料約占氮氧化物人為排放量的75％。
歐美一些國家是世界上排放二氧化硫和氮氧化物最多的國家(表2一12)。但近些年來亞太地區經濟的快速增長和能源消費量的迅速增加，使這一地區的國家、特別是中國成為排放大國之一。
(3)酸雨的危害，主要表現在：
損害生物和自然生態系統 酸雨降落到地面后得不到中和，可使土壤、湖泊、河流酸化。湖水或河水的pH降到5以下時，魚的繁殖和發育會受到嚴重影響。土壤和底泥中的金屬可被溶解到水中，毒害魚類。水體酸化還可能改變水生生態系統。
導致土壤貧瘠化 酸雨抑制土壤中有機物的分解和氮的固定，淋洗土壤中鈣、鎂、鉀等營養因素，使土壤貧瘠化。酸雨損害植物的新生葉芽，影響其生長發育，并造成森林生態系統退化。
腐蝕建筑材料及金屬結構 酸雨腐蝕建筑材料、金屬結構、油漆等。一些以大理石和石灰石為材料的歷史建筑物和藝術品，耐酸性差，容易受酸雨腐蝕、引起變色。
歐洲地區土壤緩沖酸性物質的能力弱，酸雨危害的范圍比較大。全歐洲30％的林區因酸雨影響而退化。在北歐，由于土壤自然酸度高，水體和土壤酸化都特別嚴重。據報道，1980年前后，歐洲以德國為中心，森林受害面積迅速擴大，樹木出現早枯和生長衰退現象。加拿大和美國的許多湖泊和河流也遭受著酸化危害。美國國家地表水調查數據顯示，酸雨造成75％的湖泊和大約一半的河流酸化。加拿大政府估計，加拿大43％的土地(主要在東部)對酸雨高度敏感，有工4 000個湖泊是酸性的。湖泊酸化會導致魚：類滅絕。
第三節 后工業化社會的生態文明發展
發達國家走過的傳統工業化道路，使人類社會付出了過量的資源消耗、環境污染、生態破壞的沉重代價。如果任這種狀況持續下去，地球將不堪重負，經濟發展也將難以為繼。面對全球?生態破壞與環境污染，世界上不少國家致力于發展新型工業文明，以實現生態、經濟、社會三者共贏的目標。
一、從自然資源開發轉向知識資源增值
目前，發達國家已進入后工業化社會。后工業化發展的總趨勢，就是從注重開發自然資源轉向開發知識資源，使知識要素成為加快經濟發展的最主要的推動力。經濟增長、環境建設和社會文明共?是后工業化社會的一大特征。
自然資源是經濟發展的基礎，但在技術飛速發展、知識經濟已見端倪的今天，自然資源對經濟增長的作用相對下降了。據世界銀行對許多國家經濟增長差異分析發現，物質資產投入只能解釋這些差異的不到30％，其余的70％以上直接或間接歸因于知識、信息、教育、技術等無形資本。從國際上看，資源開發導向型國家的經濟增長比較緩慢，而知識開發導向型國家的經濟增長則要快得多。如日本、韓國、新加坡和西歐一些國家，它們自然資源極其匱乏，都是靠人力與知識資源的開發促進了經濟發展。物質產品需求彈性低，易受外部市場需求變化沖擊的影響，造成經濟增長的不穩定性，而知識發達地區則有較強的靈活性和適應性。隨著知識經濟的興起，這一趨勢越來越明顯。
開發知識資源，關鍵在于提高一個國家或地區的三種能力，即知識吸收能力、知識交流能力和知識創新能力。隨著知識經濟的持續快速發展，這三種能力建設將帶動三大產業的發展，即教育產業、信息產業和科技產業。
第一，知識吸收能力決定于人力資本狀況，它反映一個地區對知識的重視程度、人口的智力水平和使用知識的能力，以及能否利用知識實現經濟發展、社會進步和生態良好。知識吸收能力包括人力資本存量，即人口已經接受教育的狀況(以人口平均受教育的年限衡量)和新的人力資本的創造，即人口正在接受教育的狀況(以每萬人在校學生人數或入學率來衡量)。
第二，知識交流能力反映一個地區的人口傳播知識的能力，決定該地區人口在其需要信息時是否有獲得信息的途徑和手段，以及知識傳播的效率。其衡量指標包括：第一代紙質信息傳播工具(人.均報紙訂閱量)，第二代電信交流工具(電話普及率)，第三代網絡交流工具(每萬人互聯網用戶數)。
第三，知識創新能力反映一個地區知識生產的能力。知識生產能力是一個地區的核心能力，特別是一個國家或地區要在當前和未來競爭中立于不敗之地，就必須大大強化這種能力。其衡量指標包括：人均國內專利授權數和人均國際檢索收錄論文數。
開發知識資源主要措施在于：加速發展各類教育，增強公眾吸收知識的能力；加快電信設施建設，擴大公眾交流知識和信息的渠道，提高全社會信息化程度；加快科技體制改革，提高科技創新能力。
二、從粗放型生產方式轉向清潔生產
清潔生產是后工業化時期的又一特征，也是2O世紀90年代在世界范圍內出現的一種新型工業生產方式。清潔生產對污染的控制由末端治理轉向全過程控制和源頭治理，這使環境保護發生重大的戰略轉變。清潔生產要求工業企業采取改進設計、使用清潔能源和原料，采用先進的工藝技術、設備，改善管理、綜合利用等措施，最大限度提高資源利用效率，減少或者避免在生產、儲運、服務和產品消費過程中污染物的產生和排放。同時，要求政府為清潔生產技術的推廣提供政策支持、技術幫助和資金補貼，清除影響清潔生產推行的各種障礙，并且通過綠色標志等制度的建立，提高企業實施清潔生產的責任感，擴大公眾參與環境保護。
清潔生產有五項基本原則，即生態破壞與環境污染最小化、資源消耗減量化、優先使用可再生資源、循環利用資源以及原料和產品無害化原則。其主要技術路線包括源頭削減、生產過程控制和回收利用。
清潔生產意義重大。企業可以節省資源，降低各種環保設施的運行費用和排污費用，保護員工身體健康，提高效益和企業競爭力。政府可以節省行政監督、公共環境管理開支，增加對民眾的轉移支付，使公眾享受更多的物質、精神、生態福利和優越的生存環境。
三、從單向不可逆生產走向循環經濟
發展循環經濟，是生態文明與后工業化社會的又一大趨勢。循環經濟是實施可持續發展戰略的重要途徑和先進的生產方式。
循環經濟的本質是生態經濟，它要求運用生態學規律來指導人類社會的經濟活動，使經濟系統與自然生態系統相互協調、相互統一，使物流、能流、資本流、人力流、知識流與信息流形成良性循環的新型生態經濟形態。與傳統經濟不同，循環經濟通過“再生資源—產品—綠色消費—廢物資源循環利用”的物質無限循環、轉化、增殖帶動經濟發展，以消除對自然資源的過度開發，力求達到污染物的低排放甚至“零排放”，最終實現經濟社會可持續發展。
