时间：2023-11-06 10:11:18
开篇：写作不仅是一种记录，更是一种创造，它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感，将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇有机反应与有机合成，希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友，陪伴您不断探索和进步。
关键词：绿色化学；有机化学；教学
中图分类号：G642.41 文献标志码：A 文章编号：1674-9324（2015）51-0250-02
一、引言
“绿色化学”又称环境无害化学、环境友好化学、清洁化学，是设计研究没有或尽可能少的环境负作用，并在技术上、经济上可行的化学品和化学过程，包括原料和试剂在反应中的充分利用。它是实现化学污染防治的基本方法和科学手段，是一门从源头上阻止污染的化学。绿色化学适用各种化学领域，是用化学的技术和方法去减少或消灭那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂和产物、副产物等的使用和产生。
有机化学是化学的重要组成部分，有机化学实验是高校化学化工、环境、医学、农学等专业重要的基础课，对学生掌握有机化学知识，培养思维能力有着十分重要的作用。有机合成化学实验中使用的许多试剂、溶剂、催化剂以及排放的废料，都易对环境产生污染，影响实验者的健康，所以在有机化学实验教学中实行绿色化学教育，培养学生的绿色化和环保意识有十分重要的意义，也是高校有机化学实验教学改革的重点，因此，实现有机化学实验绿色化教学势在必行。作为多年从事有机化学实验教学的教师，结合实际教学情况和体会，对有机化学实验的绿色化，提出了一些想法，并进行了初步的实践。现将我们在有机化学实验教学过程中的一些经验总结如下。
二、合理设计实验，体现绿色化学思想
在保证达到实验教学目的和使学生能够掌握基本操作技能的前提下，有机化学实验要尽力遵循绿色化的途径。实验内容应尽量选用毒性小、废弃物少、污染轻的实验。例如：“己二酸的制备”实验，可以采用高锰酸钾替代硝酸做氧化剂，避免实验中产生大量有毒的氮氧化物气体和使用硝酸带来的强腐蚀性。又如：利用液溴制备溴苯的实验，液溴有毒，腐蚀性大，可以选用低毒高活性的溴化剂N-溴代丁二酰亚胺代替。
三、绿色化学理念在实验过程中的渗透
我们在有机化学实验教学中尽可能地实现实验内容的绿色化，注意培养学生的绿色化学意识。结合学校的实际情况，合理选择有机化学实验内容，不选用苯、甲苯、二氯甲烷、硝基苯、苯胺等毒性较大的试剂作为溶剂、原料和产品进行实验。总之，在有机化学实验的操作过程中，要把绿色化学的理念贯穿到整个有机化学实验的教学之中。
（一）试剂的选择
时至今日，人们己形成了一种固定思维模式，习惯地将有机反应放在溶剂中进行。在传统的有机合成中，有机溶剂是最常见的反应介质，因为他们能很好地溶解有机物，保证物料混合均匀和热量交换稳定，但有机溶剂的毒性和难以回收又成为对环境造成污染的主要因素。随着绿色化学的发展，新的绿色合成技术和合成方法不断涌现，这为有机实验的绿色化提供了很多有效途径。近年来无溶剂、绿色溶剂（离子液体、超临界流体、水）在有机合成中的应用得到了空前的发展，这些手段对于加快反应速度、减少能耗、减小污染有很重要的作用。
1.无溶剂的化学合成。在过去的近30年中，无溶剂化学合成得到很大发展。在合成中通常需要使用一些助剂，如催化剂或固体载体，也可能用到光、研磨、微波加热和超声波等方法。例如：苯基环己酮与查尔酮的Michael加成反应，可以使用溴化四丁胺为催化剂，在室温下用研磨的方法合成。又如：2-苯基四氢喹唑啉的合成，可以在无溶剂条件下由2-氨基苯胺与苯甲醛的缩合，转化率很高。
2.选用水为介质的合成。以水为介质的有机反应是“与环境友好的合成反应”的一个重要组成部分。水相中的有机反应具有许多优点：操作简便、安全，没有有机溶剂的易燃、易爆等问题。在有机合成方面，可以省略许多诸如官能团的保护和去保护等的合成步骤。水的资源丰富，成本低廉，不会污染环境，因此是潜在的“与环境友善”的反应介质。
3.选用绿色溶剂的化学合成。绿色溶剂被认为是绿色化学中很有前景的一类反应介质，尤其是离子液体。离子液体的研究是近年来绿色化学领域的研究热点之一，室温离子液体是一类特殊的液体熔融盐，具有优良的物理化学性质及可修饰、调变的阴阳离子结构，且可循环使用，被认为是替代常用挥发性有机溶剂的新型绿色溶剂。近几年来，离子液体作为一种绿色溶剂及催化剂在有机合成中发挥了独特的作用，受到人们越来越多的关注。因此，在离子液体中进行有机反应成为化学研究的一个重要领域。例如：在芳醛与丙烯酸甲醋的不对称Baylis-Hillman合成反应中，用季铵盐型离子液体作为溶剂，产率很高。又如：在离子液体中进行的Suzuki交叉偶合反应与传统方法相比具有诸多优势：少量的催化剂即可使反应活性明显提高；无副产物产生，产物纯净且容易分离；反应可以在空气中进行，产率不降低，催化剂不分解；催化体系可以重复使用。
（二）积极开展微量或半微量实验，减少试剂消耗和污染
传统的常量实验具有现象明显、操作方便的优点，但消耗多、污染大，不利于环境友好。微量或半微量实验推广已有十几年，逐渐引起各国化学教育界的广泛重视，已成为国际趋势，成为化学实验改革的方向之一。目前我国已有数百所大中学校开始在化学教学中采用微型实验，取得了很好的社会与经济效益。微型化学实验主要有以下几方面的特点：节约药品、节省能源、降低实验成本；实验迅速；减少环境污染，避免不安全隐患；能激发学生学习的兴趣，提高学生实验技能。例如：2-甲基-2-己醇的制备、乙酰乙酸乙酯的制备、肉桂酸的制备等实验，按照实验教材药品用量的■进行实验。在同样可以达到实验目的同时，减少了废弃物的排放量，保护了环境。总之，微型化学实验不仅有利于培养学生的创新能力、提高教学质量，也有利于师生的身心健康以及培养环保意识和绿色化学的理念。
（三）绿色催化剂的选择
催化剂在化学合成中起着十分重要的作用，每种新型催化剂的发现及催化工艺的研制成功，都会引起化学工业的重大革新。绿色催化自然是绿色化学研究的另一个重要内容。少量、高效催化剂的加入可以大大加快反应的速率、提高反应的选择性及降低副反应的产生。绿色催化剂还应该具备清洁无毒和可循环使用的特点。目前有机合成中使用的绿色催化剂主要包括固体酸、固体碱、晶格氧选择氧化催化剂等非均相催化剂以及生物催化剂（酶催化剂）。例如：在传统的有机合成中，烷基化、酯化、水合、酰化、烃类异构化反应一般使用氢氟酸、硫酸、三氯化铝等液体酸催化剂，这些催化剂在工艺上难以连续生产，不易分离，对设备腐蚀严重，危害人体健康，产生废液废渣，污染环境。而我们可以选择分子筛、杂多酸、超强酸等新型催化剂。又如异丁烷与丁烯的烷基化反应原来使用氢氰酸或硫酸作催化剂，现在可用新开发的负载型磺酸盐/SiO2催化剂代替。
（四）目标产物的绿色化
绿色产品，应具有合理的使用功能及使用寿命，产品易于回收、利用和再生，在使用过程中和使用后不会危害生态环境和人体健康，报废后易于处置，在环境条件下容易降解。在有机实验中联系实际，如目前大量使用的聚苯乙烯发泡塑料快餐盒，使用以后成为垃圾，在自然条件下，需数百年才能降解，对环境带来严重的影响。为了加速它的自然降解，我们生产时可以在其中加入光敏剂、化学助剂等，使其在使用后几个月内即分解成无害物质。
（五）废弃物的回收利用
有机化学实验过程中使用的有机溶剂，一般毒性较大、难处理，随意倒掉这些有机溶剂，不仅对环境造成严重污染，还会造成药品的浪费。基于绿色化学原则，处理这些有机溶剂，应进行重新蒸馏后利用，或在实验中重复再次使用。对于在实验过程中产生的有毒物质也要积极处理，例如：在制备正溴丁烷的实验中会产生腐蚀性气体溴化氢，要使用氢氧化钠溶液进行吸收处理，对水银温度计破损洒出的汞认真进行收集，并撒硫磺粉进行处理，尽可能减少对学生的危害。对于某些数量较少、浓度较高确实无法回收使用的有机废液，可采用活性炭吸附法、过氧化氢氧化法处理，或在燃烧炉中供给充分的氧气使其完全燃烧。对实验中产生的废酸、废碱，要指导学生倒入相应容器中，经中和至近中性（pH=6-9）时方可排放。通过有机化学实验绿色化实践，有效地做到实验药品循环使用，减少环境污染，使绿色化学教育在实验教学中对学生起到潜移默化的作用，提高了学生的环保意识。
（六）多媒体在有机实验教学中的应用
随着科技的发展和计算机普及，多媒体已成为化学实验教学发展的趋势和必然，将多媒体技术引入实验教学，对提高学生化学实验操作技能和对实验的理解起着重要的作用。例如：像易燃易爆等危险性较大的实验、毒性较大且不易控制的实验，可使用多媒体教学辅助手段来代替此类实验，既保证了学生的安全，保护了环境，又达到了良好的教学效果。例如：在制备亚磷酸二苯酯的实验中，反应出来的粗品需进行减压蒸馏，如反应瓶温度达到250℃，体系中存在微量的氧，亚磷酸将会冒烟，发生爆炸。
四、学生绿色化学意识的加强
我国绿色化学教育还处于起步阶段，但化学实验绿色化已经成为化学教学改革发展的必然趋势，将成为培养学生的绿色化学观念和创新能力的重要途径。有机化学实验教学不仅需要培养学生的基本化学实验技能，同时应把绿色化学思想融于实验教学之中，让学生了解绿色化学，树立起绿色意识。
实践证明，在有机化学实验教学中渗透绿色化学教育是可行的。
参考文献：
例1 （全国理综课标卷）分子式为C5H12O且可与金属钠反应放出氢气的有机化合物有（不考虑立体异构）（ ）
解析：由题意可知，题给有机物属饱和一元脂肪醇，C5H12O对应的烷烃为C5H12，而C5H12有三种同分异构体：①CH3CH2CH2CH2CH3、②（CH3）2CHCH2CH3、③（CH3）4C；①、②和③分子中分别有3种、4种和1种等效氢原子，则其对应的饱和一元脂肪醇（可看作是烷烃分子中的一个氢原子被—OH取代的产物）分别有3种、4种和1种.故答案为（D）.
点评：此题考查了饱和一元脂肪醇同分异构体数目的判断.首先根据题给有机物的通式和性质，明确题目要求；然后抓住饱和一元脂肪醇可看作是烷烃分子中的一个氢原子被羟基取代的产物的本质（也可将C5H12O变形为C5H11—OH，而判断C5H11—的异构体有8种），可快速求解.
例2 （海南化学卷）分子式为C10H14的单取代芳烃，其可能的结构有（ ）
（A）2种 （B） 3种
（C）4种 （D）5种
解析：因单取代芳烃C10H14即为C6H5—C4H9，而丁基—C4H9有4种CH3CH2CH2CH2—、CH3CH2CH（CH3）—、（CH3）2CHCH2—、（CH3）3C—，则其可能的结构有4种.故答案为（C）.
点评：此题考查了单取代芳烃的同分异构体数目的判断.首先将题给分子式变形为单取代芳烃的形式，然后根据取代基异构体的数目，可快速求解.
二、考查日常生活常用物质的化学成分
例3 （海南化学卷）下列说法正确的是（ ）
（A）食用白糖的主要成分是蔗糖
（B）小苏打的主要成分是碳酸钠
（C）煤气的主要成分是丁烷
（D）植物油的主要成分是高级脂肪酸
解析：食用白糖的主要成分是蔗糖，小苏打的主要成分是碳酸氢钠，煤气的主要成分是
CO和H2，植物油的主要成分是高级脂肪酸甘油酯.故答案为（A）.
点评：此题考查了日常生活常用物质的化学成分.熟记这些常识性知识是解题的关键.
三、考查化石燃料的有关知识
例4 （上海化学卷）下列关于化石燃料的加工说法正确的是（ ）
（A）石油裂化主要得到乙烯
（B）石油分馏是化学变化，可得到汽油、煤油
（C）煤干馏主要得到焦炭、煤焦油、粗氨水和焦炉气
（D）煤制煤气是物理变化，是高效、清洁地利用煤的重要途径
解析：石油裂化的目的是获得更多的液态轻质汽油，石油分馏属于物理变化，煤制煤气是化学变化，则（A）、（B）、（D）均不正确；而（C）正确.故答案为（C）.
点评：此题考查了化石燃料（石油和煤）综合利用的有关知识.掌握其有关知识是解题的关键.
四、考查多官能团有机物的性质
例5 （江苏化学卷）普伐他汀是一种调节血脂的药物，其
结构如图1所示（未表示出其空间构型）.下列有关普伐他汀
的性质描述正确的是
（ ）
（A）能与FeCl3溶液发生显色反应
（B）能使酸性KMnO4溶液褪色
（C）能发生加成、取代、消去反应
（D）1 mol该物质最多可与1 mol NaOH反应
解析：因该有机物分子中没有酚的结构单元，其不能与FeCl3溶液发生显色反应，则（A）不正确；因该有机物分子中含有碳碳双键、醇羟基（且醇羟基所连碳原子的邻位碳原子上有氢原子）、羧基和酯基，其能使酸性KMnO4溶液褪色、能发生加成、取代、消去反应，则（B）、（C）正确；因该有机物分子中有1个羧基和1个酯基，1 mol该物质可与2 mol NaOH反应，则（D）不正确.故答案为（B）、（C）.
点评：此题以普伐他汀为素材，考查了多官能团有机物的性质.抓住该有机物所含官能团与其结构特点，掌握官能团的性质是解题的关键.
例6 （全国理综大纲卷）橙花醇具有玫瑰及苹果香气，可作为香料，其结构简式：
下列关于橙花醇的叙述，错误的是（ ）
（A）既能发生取代反应，也能发生加成反应
（B）在浓硫酸催化下加热脱水，可以生成不止一种四烯烃
（C） 1 mol橙花醇在氧气中充分燃烧，需消耗470.4 L氧气（标准状况）
（D） 1 mol橙花醇在室温下与溴的四氯化碳溶液反应，最多消耗240 g溴
解析：因橙花醇分子中含有碳碳双键和醇羟基，其能发生取代反应和加成反应，则（A）正确；因橙花醇分子中羟基的邻位碳原子上有氢原子，其在浓硫酸催化下加热脱水发生消去反应，能生成2种四烯烃，则（B）正确；因橙花醇的分子式为C15H26O，1 mol橙花醇在氧气中充分燃烧，需消耗21 mol氧气（其在标准状况的体积为470.4 L），则（C）正确；1 mol橙花醇在室温下与溴的四氯化碳溶液反应，最多消耗3 mol溴（其质量为480 g），则（D）错误.故答案为（D）.
点评：此题以橙花醇为素材，考查了多官能团有机物的性质.抓住该有机物所含官能团与其结构特点，掌握官能团的性质（尤其是消去反应的本质）是解题的关键.
五、考查有机物分子式的推断
例7 （全国理综课标卷）分析表1中各项的排布规律，按此规律排布第26项应为（ ）
解析：由题给表格信息可知，可把其分为4循环，从第2循环开始，每一项与前一循环的对应项均增加1个“CH2”原子团；因26=4×6+2，则第24项为C2H4O2+5（CH2）=C7H14O2，第25项为C2H4+6（CH2）=C8H16，第26项为C2H6+6（CH2）=C8H18.故答案为（C）.
点评：此题以表格信息为素材，考查了有机物分子式的推断，考查了对表格信息的分析处理能力.通过对题给表格信息的认真分析、挖掘出隐含的排布规律是解题的关键.
六、考查核磁共振氢谱的应用
例8 （海南化学卷）下列化合物在核磁共振氢谱中能出现两组峰.且其峰面积之比为3∶[KG-*2/3]1的有（ ）
（A）乙酸异丙酯 （B）乙酸叔丁酯
（C）对二甲苯 （D）均三甲苯
解析 乙酸异丙酯[CH3COOCH（CH3）2]分子中有三种氢原子，其个数比6∶[KG-*2/3]3∶[KG-*2/3]1；乙酸叔丁酯[CH3COOC（CH3）3]分子中有两种氢原子，其个数比为9∶[KG-*2/3]3=3∶[KG-*2/3]1；对二甲苯
点评：此题考查了核磁共振氢谱的应用.能够书写有关物质的结构简式，掌握核磁共振氢谱的意义和等效氢原子的判断方法（同一碳原子上的氢原子是等效氢原子；同一碳原子上所连甲基上的氢原子是等效氢原子；处于对称位置上的氢原子是等效氢原子）是解题的关键.
七、考查有机物的除杂
例9 （上海化学卷）下列有机化合物中均含有酸性杂质，除去这些杂质的方法中正确的是（ ）
（A）苯中含苯酚杂质：加入溴水，过滤
（B）乙醇中含乙酸杂质：加入碳酸钠溶液洗涤，分液
（C）乙醛中含乙酸杂质：加入氢氧化钠溶液洗涤，分液
（D）乙酸丁酯中含乙酸杂质：加入碳酸钠溶液洗涤，分液
解析：苯能够萃取溴水中的溴，且苯酚与溴水反应生成的三溴苯酚仍溶于苯中，无法通过过滤除去杂质，则（A）错误；乙醇与水互溶，（B）操作溶液不分层，无法通过分液达到分离、提纯目的，则（B）错误；乙醛与水互溶，（C）操作溶液不分层，无法通过分液达到分离、提纯目的，则（C）错误；乙酸乙酯不溶于Na2CO3溶液，而乙酸与Na2CO3反应生成乙酸钠而进入水相从而与乙酸乙酯分离，（D）正确.故答案为（D）.
点评：此题考查了有机物的除杂方法，考查了有关有机物的性质与基本实验操作能力.
掌握有关物质的性质、物质的除杂方法与原则（①“不增”：不能增加新的杂质；②“不减”：不能使被提纯的物质减少；③“易分”：操作简单，容易分离；④“最好”：最好使杂质转化为被提纯的物质）是解题的关键.
八、考查有机物的结构与性质
例9 （北京理综卷）下列说法正确的是（ ）
（A）天然植物油常温下一般呈液态，难溶于水，有恒定的熔点、沸点
（B）麦芽糖与蔗糖的水解产物均含葡萄糖，故二者均为还原型二糖
（C）若两种二肽互为同分异构体，则二者的水解产物不一致
（D）乙醛、氯乙烯和乙二醇均可作为合成聚合物的单体
解析：天然植物油是高级脂肪酸的甘油酯，属混合物，没有恒定的熔点、沸点，则（A）不正确；尽管蔗糖的水解产物中含有葡萄糖，但蔗糖分子中没有醛基，蔗糖没有还原性，蔗糖为非还原型二糖，则（B）不正确；两种互为同分异构体的二肽，其水解产物相同，则（C）不正确；乙醛可合成聚乙醛，氯乙烯可合成聚氯乙烯，乙二醇与乙二酸可以缩聚成聚合物，则（D）正确.故答案为（D）.
点评：此题考查了有关有机物的结构特点与性质.掌握其结构特点与性质是解题的关键.应当注意的是油脂属于混合物、蔗糖属于非还原型二糖、互为同分异构体的二肽的水解产物相同、乙醛也可作为合成聚合物的单体.
例10 （山东理综卷）下列与有机物的结构、性质有关的叙述正确的是（ ）
（A）苯、油脂均不能使酸性KMnO4溶液褪色
（B）甲烷和Cl2的反应与乙烯和Br2的反应属于同一类型的反应
（C）葡萄糖、果糖的分子式均为C6H12O6，二者互为同分异构体
（D）乙醇、乙酸均能与Na反应放出H2，二者分子中官能团相同
解析：分子中含有碳碳双键的油脂能使酸性KMnO4溶液褪色，则（A）不正确；甲烷和Cl2的反应属于取代反应，乙烯和Br2的反应属于加成反应，则（B）不正确；葡萄糖与果糖的分子式相同（C6H12O6），而结构式不同[葡萄糖与果糖的结构式分别为CH2OH（CHOH）4
CHO和CH2OH（CHOH）3COCH2OH]，二者互为同分异构体，则（C）正确；尽管乙醇、乙酸均能与Na反应放出H2，但乙醇分子中的官能团为羟基，乙酸分子中的官能团为羧基，则（D）不正确.故答案为（C）.
点评：此题考查了有关有机物的结构特点与性质及有关反应类型的判断.掌握其结构特点与性质及有关反应类型的概念是解题的关键.
九、考查有机物的命名、性质、同系物的概念及分子式正误的判断
例11 （浙江理综卷）下列说法正确的是（ ）
（A）按系统命名法，化合物
CH3CH2CHCH2CH2CH（CH3）2[ZJ5，S]CH（CH3）2
的名称为2，6–二甲基–5–乙基庚烷
（B）丙氨酸和苯丙氨酸脱水，最多可生成3种二肽
（C）化合物[XC
.tif>，JZ]是苯的同系物
（D）三硝酸甘油酯的分子式为C3H5N3O9
解析： 对于（A），该化合物的名称应为2，6–二甲基–3–乙基庚烷；对于（B），最多可生成4种二肽（其中，丙氨酸分子之间脱水生成1种二肽、苯丙氨酸分子之间脱水生成1种二肽、丙氨酸与苯丙氨酸两分子之间脱水生成2种二肽）；对于（C），该化合物分子中含有多个苯环，不是苯的同系物；对于（D），三硝酸甘油酯的结构简式为
CH2—CH—CH2[ZJ1，X；4，X；7，X]ONO2ONO2ONO2
，其分子式为C3H5N3O9，故答案为（D）.
点评：此题考查了烷烃的命名、氨基酸的性质、苯的同系物的概念及三硝酸甘油酯分子式正误的判断.掌握烷烃的系统命名法、氨基酸分子间脱水生成二肽的性质、苯的同系物的概念及三硝酸甘油酯的结构是解题的关键.
十、有机框图推断题
例12 （浙江理综卷）化合物X是一种环境激素，存在如下转化关系（如图2所示）.
化合物A能与FeCl3溶液发生显色反应，分子中含有两个化学环境完全相同的甲基，其苯环上的一硝基取代物只有两种.1H–NMR谱显示化合物G的所有氢原子化学环境相同.F是一种可用于制备隐形眼镜的高聚物.根据以上信息回答下列问题.
（1）下列叙述正确的是.
（A）化合物A分子中含有联苯结构单元
（B）化合物A可以和NaHCO3溶液反应，放出CO2气体
（C）X与NaOH溶液反应，理论上1 mol X最多消耗6 mol NaOH
（D）化合物D能与Br2发生加成反应
（2）化合物C的结构简式是，AC的反应类型是.
（3）写出同时满足下列条件的D的所有同分异构体的结构简式（不考虑立体异构）.
a.属于酯类 b.能发生银镜反应
（4）写出BG反应的化学方程式.
（5）写出EF反应的化学方程式.
解析： （1）因化合物A能与氯化铁发生显色反应，故应含有酚羟基，分子含有2个完全相同的甲基，其苯环上的一硝基化合物只有2种，则A的结构简式为
，从而可知，（A）、（B）不正确；由题意可知B的结构
简式为 CH3—C—C—OH[ZJ4，S；4，X；LX，6，S]CH3OHO ，1 mol X最多可与6 molNaOH反应，则（C）正确；而B在浓硫
酸的作用下发生消去反应生成D，D能与Br2发生加成反应，则（D）正确.
（2）因A与足量的浓溴水反应生成化合物C，则C的结构简式为
（3）因D的分子式为C4H6O2，属于酯类、且能发生银镜反应，则D为甲酸酯，其可能的结构简式为HCOOCH=CHCH3、HCOOCH2CH=CH2、
（4）因环状化合物G的分子式为C8H12O4，其分子中所有氢原子化学环境相同，则G
的结构简式为 [XC
（5）由题意可知E的结构简式为
，从而可写出EF反应的化学方程式.
答案：（1）（C）（D）（2）
（4）
浓硫酸
一定条件
点评：以有机框图推断为素材，综合考查有机物结构简式的推断、有机物的性质与反应类型的判断、同分异构体结构简式与化学方程式的书写等有机化学的知识.根据题给信息，抓住突破口，掌握有关有机物的性质（尤其是官能团的性质）、同分异构体的写法及化学方程式的写法（注意不能漏写副产物）是解题的关键.
十一、有机合成题
例13 （江苏化学卷）化合物H是合成药物盐酸沙格雷酯的重要中间体，其合成路线如图3.[FL）]
（1）化合物A的含氧官能团为和 （填官能团的名称）.
（2）反应①⑤中属于取代反应的是 （填序号）.
（3）写出同时满足下列条件的B的一种同分异构体的结构简式.
Ⅰ.分子含有两个苯环；Ⅱ.分子有7个不同化学环境的氢；Ⅲ.不能与FeCl3溶液发生显色反应，但水解产物之一能发生此反应.
（4）实现DE的转化中，加入化合物X能发生银镜反应，X的结构简式.
（5）已知：
是合成抗癌药物美发伦的中间体，请写出以
和[XC
.tif>，JZ]为原料制备该化合物的合成路线流程图（无机试剂任用）.合成路线流程：
解析： （1）由A的结构简式可知，化合物A的含氧官能团为羟基和醛基.
（2）由题给信息可知，反应①、③、⑤属于取代反应，反应②、④属于加成反应.
（3）因B的分子式为C14H12O2，则符合条件的B的同分异构体的结构简式为
（4）因X能发生银镜反应，再由D和E的结构简式可知，X的结构简式为
（5）用正向思维法进行分析，可得其合成路线流程为：
故答案为：（1）羟基、醛基；（2）①③⑤；（3） 或
国际上对绿色化学化工有比较统一的原则，主要包括以下几方面：其一，在生产源头上防止废弃物的产生，而不是产生废弃物后再进行净化处理。其二，进行生产原料最大化利用的产品设计。其三，进行产品设计时，考虑生产效率，并减少生产原料和产品的毒性。其四，对于析出剂和溶剂等辅助产品，要尽量少用或不用，或尽量使用无害产品［2］。其五，尽量降低能量在生产过程中的损耗和其对环境的影响。其六，在考虑经济和技术的前提下，尽量选择可回收的加工材料作生产原料。其七，尽量避免在生产过程中产生不需要的化学衍生物。其八，选择更符合化学计量的催化剂。其九，化学产品在使用结束后可以进一步分解成为无毒无害的降解产物。其十，研究并发展化学化工的生产过程，做到在危险物形成前对其进行检测和控制。
2绿色化学化工的发展趋势
2.1绿色化工产品设计提高绿色化工设计的积极性，在绿色化工产品设计过程中，应遵循以下设计原则，即：全生命周期设计、降低原料和能量消耗设计、再循环和再使用设计、利用计算机技术设计等。
2.2绿色化原料及新型原料平台基于本研究所述原材料选择的原则，一些新型的原料平台在化工生产中越来越受到瞩目，如以石油化学工业中的低碳烷烃、甲醇和合成气、废旧塑料以及生物质等作为原料平台。此外，对于传统原料合成中有毒、有害、有刺激的原料的绿色化工艺也得到了广泛的研究。
2.3新型反应技术开发传统有机合成反应中有毒试剂和溶剂的绿色替代物成为新型技术的发展方向。另外，反应与相关技术（如生物技术、分离技术、纳米技术等）的结合为开发新型反应路径提供了发展空间。
2.4催化剂制备的绿色化和新型催化技术目前的研究大多关注使用新型的催化剂改变原有的化学反应过程，而对催化剂制备时的绿化问题很少关注。因此，对可回收并能反复使用的固体催化剂的研究，即如何在分子水平上构筑活性和选择性均能达到高水平的固体催化剂的研究成为今后发展的重要课题。此外，酶催化剂和仿生催化剂等的研究也成为未来的发展方向。
2.5溶剂的绿色化及绿色溶剂利用无毒无害的溶剂来代替挥发性的有机化合物溶剂是目前绿色化学的重要研究方向。此外，目前的研究还关注溶剂的闭环循环、以水做溶剂或无溶剂系统的开发等方面。
2.6新型分离技术对于新型的分离技术普遍关注超临界流体萃取、分子蒸馏、生物分子和大分子的分离等方面，如何采用新型的分离技术同时又降低成本也将是未来的发展方向。
2.7计算化学与绿色化学化工相结合为了减少实验次数及原料消耗，同时又能精准地选择底物分子、催化剂、溶剂和反应途径等，可以借助量子化学计算来实现，从而达到绿色化工工艺和技术的目标。此外，还可借助计算机技术，模拟研究原料、反应器设计、经济和商业模型等，以降低生产成本。本文来自于《黑龙江科学》杂志。黑龙江科学杂志简介详见
3结语
[关键词]酰胺键，合成原理
【分类号】：TQ423
前言
酰胺类表面活性剂是含有酸胺基团类物质，目前已有多种各具特色的不同工业品种，其中，酰胺键的形成反应是有机合成中一类重要的反应，酰胺键广泛存在于医药中间体和大型生物化合物中。酰胺键结构不仅连接蛋白质结构而且被广泛用于合成聚合物，在构造上，酰胺可被看作是羧酸分子中羧基中的羟基被氨基或烃氨基（-NHR或-NR2）取代而成的化合物，酰胺可以通过羧酸铵盐的部分失水，或从酰卤、酸酐、酯的氨解来制取；腈也可部分水解，停止在酰胺阶段。文章主要总结酰胺键形成的方法。
1.合成机理
酰胺是由羧酸和酰基活化试剂形成活性物质与胺进行亲核取代反应得到，羧基可被活化成酰氯，脂，酰基咪唑，酸酐以及酰基叠氮化物等，而后这些活性物质与胺进行亲核取代反应从而生成酰胺。（图1）
图1 传统法制备酰胺的机理
2.合成方法
2.1 酰氯法合成酰胺
酰胺键的形成大都需要对羧酸进行活化，形成的活性中间体再与胺进行酰化作用。这也是目前合成酰胺最常用的方法。酰氯是最活泼的酰基化试剂。制备酰氯的方法很多，一般情况下用SOCl2、PCl3、PCl5、COCl2等试剂与相应的羧酸作用形成酰氯，下面是酸和亚硫酰氯作用。（图2）
图2 酰氯形成的机理
反应生成两种酸性气体，需要加入碱来吸收。另外，反应过程中需要加入DMF来促进反应的进行。反应接着由酰氯和胺在碱的条件下作用生成酰胺。（图3）
图3 酰氯与胺偶联
反应中需要加入碱来中和生成的HCl从而避免胺与HCl作用形成盐酸盐不参与反应。反应通常加入Net3等碱，而且反应需要干燥无水的环境。此法形成酰胺简单易行，是合成酰胺最基本的两步合成方法。
2.2 酸酐法合成酰胺
酸酐是活性酰基的主要来源，其相关反应与酰卤反应相似。酸酐很容易与醇、硫醇以及胺等亲核试剂反应，无论是单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，因此在利用酸酐作为反应物时，必须事先来制备所需要的酸酐。合成酸酐的方法很多，例如工业上乙酸酐主要通过乙酸甲酯的羰基化合成，而在实验室中，主要是利用相应的羧酸脱水来制备，反应要用到脱水剂，P2O5通常被用来作为脱水剂，DCC（参考）也被用来作为主要的脱水剂。酸酐制备好以后，下一步就是和胺进行直接偶联，在反应中一般不用加入任何的碱，在反应中生成一分子相应的酸，这是最有效的形成酰胺的方法，也经常被用来合成肽。这个反应很温和，产率也不错，需要注意的是酸酐分子中只有一半参加到了反应中。 （图4）
图4 酸酐与胺偶联
2.3 由叠氮化物形成酰胺
甲脂是最常见的羧酸衍生物，利用甲脂与叠氮化合物作用然后与胺反应形成酰胺，Curtius等[4]最早运用此种方法来合成肽，首先用相应的甲酯通过两步法合成酰基叠氮化物。
图5 酰基叠氮化物的合成
然后酰基叠氮化物与胺作用生成酰胺。（图5）这种方法高效简单，且产率也不错。
2.4 活性酯法
应用N，N'-Carbonyldiimidazole（CDI）与羧酸反应得到活性较高的酰基咪唑，该类反应由于过量的CDI 会和胺反应得到脲的副产物，因此其用量一定要严格控制。其反应是分步进行，胺极易与活性酯反应得到相应的酰化产物。（图6）
2.5 盐类的缩合剂法
盐类的缩合剂活性较高，从盐的种类分为两类：一类是碳盐，目前常用的HATU，
HBTU，等等；另一类为盐，如PyBOP。（图7）
HATU缩合效果较好但价格较贵，PyBOP 是我们常用的缩合剂中活性最高的，一般在其他方法不反应的条件下考虑。
2.6 酸与胺直接缩合反应生成酰胺
利用酸与胺直接反应可以省去很多繁琐的步骤，在催化剂作用下直接进行反应。Kazuaki Ishihara等首先报道了运用硼酸作为催化剂来促进羧酸与胺作用生成酰胺键（图8）。
图8硼酸催化伯胺与酸作用
Hayley Charville等运用硼酸脂类化合物最为催化剂又进一步改进了Kazuaki Ishihara等的酸和胺进行的酰基化反应。
小结
在以上几种制备方法中从反应的转化具体采用何种方法，要根据具体情况，产品品种及原料质量、来源和成本、应用等要求而定。在国内市场上目前用的较多的酰胺类产品只有烷醇酰胺类的。其它的酰胺类产品还很少见到。可见这是一类需大力发展的活性剂系列，而在这些方面国外一些公司如，开发的产品品种多样，质量好，有效成分含量高。
参考文献
一、利于能力，充分拓展——加
课堂教学不仅要教会学生知识，更要培养学生的能力。根据课程标准和高考考试说明要求，高中化学教学应“通过以化学实验为主的多种探究活动，使学生体验科学探究的过程，激发学生学习化学的兴趣，强化科学探究的意识，促进学习方式的转变，培养学生的创新精神和实践能力。”凡是有利于提高学生能力且在高考（或学业水平测试）中重点考查的知识内容，都必须做加法，充分拓展相关知识。
化学必修一囊括了高中化学中所有无机化合物的性质和大部分的计算内容，是学业水平测试和高考中的重点。对相关知识，如Na、Al、Fe单质及化合物的性质，Cl2的实验制法，H2SO3与O2的反应，Cu与浓、稀HNO3的反应等，均要充分拓宽。特别是相关反应离子方程式的正确书写，由于教材中涉及的为化学方程式，此时必须作必要的深化，如在解决Cu与稀HNO3和稀H2SO4的混合物的问题时，便要借助于离子方程式进行解决。
再如，选修四所涉及知识为江苏高考Ⅱ卷中的重点内容。可以说，除一条独立的有机综合题外，其余试题均联系到选修四。对此，像速率与平衡部分的图像、离子沉淀pH范围的分析、Mg—Al原电池在酸性电解质及碱性电解质溶液中不同的电极反应等，均要给以添加，以使学生能适应目前高考方式的变化。
二、删除内容，紧扣课标——减
高中化学新课程从大的方面来看，删除了过去繁、难、偏、旧的知识，同时增加了现代科技发展方面和日常生活方面的内容。对于老化、陈旧的知识及综合题型，要紧扣课标，大胆削减，万不能抱着过去的知识体系不放。如化学必修一，有关胶体的电泳、渗析、聚沉；Si的化学性质；S的化学性质；除AgCl外，其余卤化银的沉淀问题；氮的氧化物（NO、NO2）与O2和H2O反应生成HNO3方面的反应及计算等，均应给予删除。
在新教材使用过程中，有不少教师反映，课时少、内容多，时间不够用，其乃是仍抱着旧观念不放，想面面俱到地呈现所有知识内容之故。要知道，化学必修一体现的为物质的分类思想，必修二体现的为结构决定性质的思想，课堂教学必须围绕课标要求，为学生知识、能力的协同提高搭建平台，万不能将众多的知识强行灌输。这就要求教师既要埋头拉车，更要抬头看路。
三、重点知识，响鼓重锤——乘
重点知识，也即高考（或学业水平测试）的必考点和常考点，它不是以教材中所占篇幅或所述文字的多少来确定，而是以考卷中出现的频率而确定的。如人教版必修一第四章第一节“无机非金属材料的主角——硅”，对于硅及其化合物在自然界中的存在及硅酸盐材料，教材中所占篇幅较多，但此部分内容却并非重要考点；而对于Si及SiO2的用途，教材中所述文字较少，但此部分内容却是高考（或学业水平测试）中的常考点。因此教师要准确把握高考的脉搏，详略得当，重要考点必须响鼓重锤。
有关阿伏加德罗常数（也即粒子数为多少NA）的问题、离子方程式的书写与正误判断问题、离子反应与离子共存问题等，这类涉及必修一中的问题是高考及学业水平测试中的必考内容，由于所涉知识比较分散，教师在教学时必须不断强化。如在分析好相关反应的化学方程式后，需再行分析反应的离子方程式，以理清哪些反应可以写成离子方程式（如Cl2与H2O，Cu与浓HNO3等），哪些反应不可以写成离子方程式（如Cl2与消石灰，Cu与浓H2SO4等），以不断强化考点知识。又如，选修五“有机化学基础”，虽然知识较多，但主要考点仅落在有机物同分异构体的书写、有机反应类型、官能团的性质和有机合成路线图的设计四个方面，如能对此类知识点做乘法，学生在有机部分的解题将变得得心应手。再如，选修四“化学反应原理”，有关热化学方程式的合并，速率与平衡移动的外界条件，K、Ksp的计算，电极反应式的书写等，既是考试的重点，也是教学的难点，有关这方面的内容，更要做乘法，分析清、剖析透。
四、次要考点，蜻蜓点水——除
关键词：定位基 定位效应 药物合成 合成路线
中图分类号：O621 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2013）05（c）-0000-00
作者简介：
焦润（1993-），男，汉族，河北赵县人，现就读于天津农学院2011级动科系本科生。
范书丽（1990-），女，本科学生，河北深州人，河北廊坊师范学院？应用化学专业。
由于苯环上的12个氢是等同的，所以它的一元取代物只有一种。而一元取代苯再进行亲电取代反应时，下一个基团进入的位置就有三种情况：邻位、间位和对位。实验结果表明，这三个不同位置被取代的概率不相等，第二个取代基进入的位置主要由一元取代苯上所带的那个基团的性质所决定，这种决定方式就是定位效应。
根据大量实验结果证明，可以将一些常见的基团按其定位效应分为两类，一类是邻、对位定位基（也称第一类定位基），另一类是间位定位基（也称第二类定位基）。
一般地，邻、对位定位基是推电子基团（卤素除外），可使苯环上邻、对位电子云密度增加，有利于亲电取代反应，同时有使苯环活化的作用。间位定位基都是吸电子基团，均使苯环钝化，在间位上具有较大电子云密度，有利于间位发生亲电取代。
依据定位效应，还可以预测主要的三取代物。二元取代苯的苯环已有两个取代基，当两个取代基位于互相加强定位效应的位置时，第三个取代基的位置可根据已有取代基的定位效应确定。当两个取代基定位效应发生矛盾时，其确定规律为：（1）强烈活化基团的定位能力胜过钝化基团或弱的活化基团，主要基团定位能力顺序：—NH2，—OH>—OR，—NHCOR>苯基，甲基>间位定位基；（2）两个均为钝化基团时，由致钝能力强的决定；（3）两个基团互相处于间位时，其间的位置由于空间位阻，极少发生取代。
综上所述，定位效应主要有两大作用，一是预测反应所得的主要产物，二是能指导合成路线，既能获得较高产率，又可避免复杂的分离过程。
药物合成是属于有机合成的范畴。药物合成中涉及的卤化、硝化、磺化、重氮化、氧化、还原、消除、烷基化、酰基化、缩合和重排等反应中，卤化、硝化、磺化、烷基化、酰基化、重排等反应均可能涉及到定位效应。
从而定位效应是贯穿于药物合成路线中的，二者的关系也是密不可分的。先从简单的例子说起，比如由苯合成对氯苯甲酸，由于合成产物的苯环上的两个取代基处于对位，而且羧基是间位定位基，由于考虑到反应的产率以及烷基的定位效应，所以选择先将苯烷基化变为甲苯，再进行氯化，最后进行氧化变为羧酸。这个例子说明烷基苯进行氯化时可以考虑定位效应，氯上到对位后以便反应继续进行。如果先上氯，虽然氯能上对位，但是它是致钝基团，氯苯再进行烷基化就更困难了，不利于反应继续进行。
再如由甲苯合成2-氯-4-硝基甲苯。可以用甲苯先进行磺化反应，升高温度产物以对位居多，再用对位产物进行氯代，再在酸性条件下脱去磺酸基，最后进行硝化反应得到产物。分析一下，磺酸基作为临时占位基团起到了提高产率的作痛，由于硝基的定位效应与苯环上取代基的双重定位作用，得到产物的产率也较高。
下面通过一些药物的合成过程来具体分析定位效应在其中发挥的重要作用。
有一种药物叫对氨基水杨酸钠，这种药物的合成过程中，有几步需要定位效应来辅助进一步的合成。大致合成过程如下：首先以甲苯为原料，然后以浓硝酸和硫酸共热，得到对硝基甲苯，然后再和发烟硫酸反应，得到2-甲基-5-硝基苯磺酸，再与NaOH反应得到2-甲基-5-硝基苯磺酸钠，然后加热得到2-甲基-5-硝基苯酚钠，再与CH3I反应得到2-甲基-5-硝基苯甲醚，然后被酸性高锰酸钾氧化为2-甲氧基-4-硝基苯甲酸，再与Fe和HCl反应得到2-甲氧基-4-氨基苯甲酸，再与HI反应得到2-羟基-4-氨基苯甲酸，最后与NaHCO3反应得到对氨基水杨酸钠。
分析一下此药物的合成路线中有几步是定位效应起的作用。首先由对硝基甲苯与发烟硫酸反应得到2-甲基-5-硝基苯磺酸这步中，苯环上已有甲基和硝基两个取代基。由于甲基是邻、对位定位基，硝基和磺酸基是间位定位基，因为甲基的对位已被硝基占领，所以磺酸基只能上邻位。而硝基是间位定位基，所以在甲基两边的位置上任何一个就可以，从而确定了磺酸基应该取代的位置是在甲基的邻位。
再比如有一种药物是β-受体阻断剂塞利洛尔的合成，对氨基苯乙醚与N，N-二乙胺基甲酰氯作用，生成N-酰化物，降低了氨基的邻、对位定位作用，同时增大了氨基邻位空间位组，使后面进行的付-克酰基化反应发生在酚羟基的邻位。如果先进行付-克反应，N-酰基化反应居后，则乙酰化反应可同时发生在酚羟基和氨基的邻位，产物复杂。
又如在喹诺酮类药合成中的重要中间体3-氯-4-氟苯胺的合成中，第一步硝化反应中通过氯原子的定位基效应，选择性的在氯的对位引入硝基，同时如果反应条件控制不当硝基会引入到其他位置产生一些异构体，反应中产生的异构体很难在后续工序中除去，会形成药物相关杂质，由于该杂质对人体有较大的毒副作用，必须在药物质量标准中严格控制，所以尽可能的利用定位基效应尽量避免杂质的产生是该类药物制造中的关键。
又如一种抗溃疡药美沙拉嗪，美沙拉嗪原料药的合成是以水杨酸为原料，在苯环上引入硝基，然后将硝基还原。该合成的关键是在水杨酸的苯环特定的位置上引入硝基的反应。苯环上的硝基是通过硝化反应引入的，其反应机制是属于亲电取代反应：硝酸产生亲电试剂NO2+进攻苯环，形成碳正离子中间体，然后脱去质子，在苯环上引入硝基。硝基进入的位置是由水杨酸上的羟基和羧基共同决定的。羟基为邻对位定位基，羧基为间位定位基，两者的定位效应一致。从而，从定位角度透彻的分析了此药的合成过程。
由1，3-苯二酚合成2-硝基-1，3-苯二酚时，采取的合成路线如下：
这个合成中可以看出没有直接进行硝化，而是进行磺化反应。这样做的目的是什么呢？这就要由定位效应来解释。由于1，3-苯二酚的4，6位很容易硝化，反应过程中为了使4，6位不被硝化，必须先把这两个部位保护起来，即在4，6位引入磺酸基，再硝化时，磺酸基和羟基的定位效应一致，反应完成以后再水解去掉保护基磺酸基，生成2-硝基1，3-苯二酚。磺化反应可逆，磺酸基能上能下，利用它的占位作用以便使取代基进入所需位置。这个例子再次说明了定位效应在药物合成上起到的重要作用。
综上所述，定位效应与药物合成密不可分，二者相互依存，定位效应在药物合成中起到及其至关重要的作用。有时候定位基取代到不同位置上时，可能会变成另一种药物，也有可能变为对人体有害的物质，恰恰定位效应能有效避免这些情况的发生。
另一方面，定位基取代的位置也影响药物的产率及有效成分，为了增加产率以及增强药物纯度，定位效应也在其中发挥作用。当然，每个药物的合成需要有合成路线的选择，在选择适当合成路线时，由于定位效应将会有很多路线，考虑多方面因素后，选择最适当的合成路线来完成某种药物的合成，并且高效率、高产率。这也是定位效应应用于药物合成的核心所在。
本节内容选自人教版选修五。从学科结构上讲，醛是醇、酸相互转变的中心环节，学好醛的结构与性质，掌握醛类与醇类、羧酸的关系，能建立较完整的有机知识网络，因此本节在这一章中起着承上起下的作用，在有机合成中占有重要的地位，也是后面学习糖类知识的基础。选择乙醛作为醛类代表物，是因为乙醛中醛基与烃基相连，结构与性质较典型，而甲醛结构及性质有自身的特性。
本节课重点处理乙醛，是因为乙醛的氧化反应特别是银镜反应的书写和表达是本节内容的重点、难点，另外羰基的亲核加成与乙烯亲电加成不同，故讲解乙醛的加成反应，只宜局限在加氢还原上。通过复习和应用核磁共振氢谱图加深对乙醛的结构特点认识，并运用已有知识对乙醛的性质进行了预测与铺垫，并采用了实验进行验证，使学生接受起来比较自然，开阔了学生的研究问题的视野。
二、 学情分析
学生已经学习了氧化还原反应价态升降理论、烯和醇的性质，对氧化还原反应的标志、官能团决定有机物的性质有了一定的认识。同时学生已具备根据有机物分子结构预测物质化学性质进而通过实验来验证的能力、根据反应原理及实验现象完成化学反应方程式的能力、运用网络搜索相关资料的能力。但是由于学生实验操作能力的薄弱，以及试剂用量控制的准备程度的影响，可能在“乙醛的银镜反应”创新实验中，甩不出银镜。
三、 设计思路
教学时，改变了课本内容呈现的顺序，把甲醛性质及用途放在最后与“学与问”合并，让学生自主阅读、自主查找资料来达到教学目的；介绍乙醛氧化性时从结构切入，再从键的不饱和角度出发通过对比联想介绍其与H2的加成反应，并从化合价角度分析；为了说明乙醛的还原性，补充酸性高锰酸钾与乙醛反应的实验，为了证明其氧化性的强弱，先介绍了从乙醛与新制的Cu（OH）2反应，引入乙醛可被弱氧化剂氧化，然后让学生预测乙醛与Ag（NH3）2OH反应的产物，并通过分组实验加以验证。考虑到实验的可操作性及安全问题，对实验进行了创新，改变了实验的条件及试剂的种类，增强了趣味性。在课堂上增设课堂训练，了解学生掌握知识的程度；增设课外延伸，让学生主动搜集资料，与课堂开始形成互应；增设课外实验，让学生养成发现问题并解决问题的能力。
四、 设计流程
4.1创设情境，引入课题
[教师]检查学案。为什么在日常生活中有的人喝一点酒后就面红耳赤？
[学生]乙醇在乙醇脱氢酶的作用下氧化为乙醛，乙醛具有扩张毛细血管的功能，脸红是因为脸部毛细血管的扩张。
设计意图：紧密联系生活，利用同学们日常生活中常见现象，让学生从化学的角度去分析，引入所要介绍的主题――乙醛。
[教师]乙醛有哪些物理性质呢？
[学生实验]学生拿起各自桌上的乙醛试样，观察其颜色、状态，并嗅其气味等。
[教师]讲解实验中注意点，并提醒学生自主阅读课本，并认真归纳。
[板书]无色液体、有刺激性气味，密度比水小，易挥发，能与水、乙醇等互溶。
设计意图：让学生亲身体验乙醛的物理性质，而不是简单的告知，加深对乙醛物理性质的认识，同时培养学生的实验技能。
[教师]在人体中借助于酶能实现乙醇向乙醛的转化，那么在实验室能否实现这种转化呢？如果能，请同学到黑板上写出转化的化学方程式。
[学生板书]CH3CH2OH+CuO CH3CHO+Cu+H2O
设计意图：由人体中的转化迅速转换话题，一方面让学生回忆上节课乙醇的催化氧化，复习上节课内容，同时板书也是为了后面从化合价升降角度或从加氢减氢的角度来分析有机物的氧化反应与还原反应埋下铺垫。
[教师]乙醛有什么化学性质呢？结构决定性质，让我们先来分析乙醛的结构。
4.2分析结构，预测性质
[教师]展示乙醛模型，观察乙醛核磁共振氢谱，让学生写出其结构式。
[师生]学生书写结构式并互评正误，教师强调醛基表示方法：―CHO或―CH
不能写为-COH 或-CH=O
[学生讨论]乙醛在组成上比乙醇少两个H原子，在结构上醇是烃基与-OH相连，而醛是烃基与-CHO相连。联想碳碳双键的性质，预测羰基可发生加成反应。
[动画模拟学生板书]乙醛与H2的加成反应。CH3CHO+H2 CH3CH2OH
设计意图：强调醛基官能团的写法，并与羟基进行对比，避免不规范的书写形式。同时也是为了强调乙醛与乙醇结构的不同，突出乙醛分子结构中存在碳氧双键，让学生回忆不饱和键可能具有的性质。通过动画模拟，验证假设，让学生获得成就感，促使其进一步思考。
4.3 释疑解惑，回归本质
[教师]黑板上两个反应是否是氧化还原反应？提醒学生从化合价角度去分析。
[学生讨论]两个反应都是氧化还原反应，因为都存在化合价的变化。
[教师讲解]介绍有机化合物中化合价的判断方法，氧-2，氢+1，根据化合物中正负化合价代数和为零，求出碳元素化合价。
[学生练习]求算乙醇、乙醛中碳元素化合价。乙醛中碳-1价，乙醇中碳-2价。
[教师]你能从化合价的角度分析乙醛的加成反应中乙醛显示了什么性质？
[学生]在反应中乙醛中碳-1价，变化为乙醇中碳-2价，化合价降低，被还原，说明乙醛具有氧化性。
[教师讲解]有机化学反应中也可以从有机物单方面得氧或去氢来判断发生了氧化反应，以及单方面失氧或加氢来说明了该有机物发生了还原反应。
设计意图：从奥苏贝尔的认知同化理论出发，让学生从已有的知识出发，从化合价的角度来分析有机化学反应，构建了完整的氧化还原反应体系。
4.4引发问题，实验探究
[教师]请同学们分析CH3COOH分子中碳元素化合价。如果CH3CHO可以转化为CH3COOH，那么CH3CHO体现出氧化性还是还原性？
[学生讨论]乙酸中碳为0价，如乙醛能转化为乙酸，碳元素化合价升高，被氧化，乙醛显示还原性；从得失氧关系来看，CH3CHO可以转化为CH3COOH时得氧被氧化，也可预测乙醛具有还原性。
设计意图：从不同的角度出发，分析预测CH3CHO具有还原性，强化学生对有机化学中氧化反应和还原反应的认识。
[教师]怎样快速证明CH3CHO具有还原性？有机化学中常用的氧化剂什么？
[学生实验]在小试管中加少量40%的乙醛溶液，向其中加入几滴酸性KMnO4，KMnO4溶液褪色。说明CH3CHO具有还原性。
设计意图：通过对课本实验的补充，让学生亲身感受CH3CHO具有还原性，也是为了后面说明CH3CHO还原性的强弱埋下铺垫。
[教师]如何检验乙醛还原性的强弱呢？
[学生]寻找一种较弱的氧化剂，若能把乙醛氧化，说明乙醛具有较强的还原性。
[教师演示实验]乙醛与新制Cu（OH）2反应。提醒学生注意实验的注意点及现象。
[教师板书]CH3CHO+2Cu（OH）2 CH3COOH+Cu2O+2H2O
[学生]分析上述反应，理解有机氧化反应的实质，认识乙醛具有较强还原性。
[教师]此反应可用来检验醛基的存在；医疗上利用此反应的原理来检验尿糖。
[教师]预测乙醛与另一种弱氧化剂Ag（NH3）2OH反应的实验现象及主要产物？
[学生]Ag（NH3）2OH作为氧化剂，在反应中被还原，所以应该有Ag生成。
[教师]事实是这样吗？指导学生做银镜反应实验，强调注意点：银氨溶液的配制；滴加40%乙醛与乙醇的混合液量要少；最后加10%的NaOH溶液时，当NaOH接触到混合溶液的一瞬间，用力振荡，直至有银镜生成。
[学生实验]组间交流成功经验。并利用时间与课本实验进行对照，找出不同点。
设计意图：从具体的实验中引导学生分析问题、进行假设，再利用学生实验来验证假设，将新知识拓展到具体的实验情境中去，达到自我构建体系、内化知识的目的。
[学生板书]CH3CHO+2Ag（NH3）2OH CH3COONH4+2Ag+3NH3+H2O
[教师]既然有多种物质可使乙醛氧化为乙酸，那么工业上要制取大量的乙酸是用的哪一种氧化剂呢？引导学生阅读课本，得出2CH3CHO+O2 2CH3COOH
4.5类比推理，总结延伸
[教师]由乙醛的化学性质你能写出出甲醛与新制的氢氧化铜悬浊液以及银氨溶液反生反应的化学方程式吗？
[学生]分析甲醛的结构式，掌握其结构特点，并书写化学方程式。
[投影]投影正确的化学方程式，并强调甲醛结构的特殊性。
设计意图：加强对乙醛化学性质的理解，突出乙醛与甲醛结构的不同，完善知识体系，同时再次强化结构决定性质。
[课堂训练]现有下列物质：①CH3Cl，②CCl4，③硝基苯，④溴苯，⑤ HCHO，
⑥C2H5OH， ⑦CH3CHO， ⑧醋酸 请用各物质的序号填写下空白：
在常温、常压下是气体的是____；能溶于水的是____；能与钠反应放出H2的是_____；能与新制Cu（OH）2反应的是_____；能发生银镜反应的是_____。
设计意图：通过课堂练习，检测学生对本节内容的掌握程度，同时加强与不同知识点之间的联系，不断的将新知识整合在已有的知识中。
[课外实验]单质溴是一种较强的氧化剂，那么乙醛能使溴水褪色吗？能使溴的四氯化碳溶液褪色吗？
设计意图：为了避免学生形成错误的认识：认为乙醛具有强还原性，可被弱氧化剂氧化，而单质溴也是一种常见的较强的氧化剂，也能够使乙醛氧化。同时也是为了向学生灌输一种认识：实验是解决问题的一种手段。
[课外查阅资料]（1）丙烯醛结构式为CH2=CH-CHO，如何鉴别双键及醛基？
（2）为什么酒后面红耳赤的人休息一段时间后又恢复正常？
设计意图：通过课外活动，拓宽学生视野，让学生主动获取知识，做好课堂教学的延伸，同时与课前互应，让学生把化学回归到生活中去，加强化学与生活的联系。
参考文献
氯乙酸用途广泛，除莠剂、医药、农药、有机合成、烫发用液、染料、表面活性剂等生产均有接触。氯乙酸可经呼吸道、消化道、皮肤侵害人体，在生产、运输、储存、使用、装卸过程中，如管理不善或操作不当会导致急性中毒，皮肤接触还可致人体皮肤灼伤。
近年来，时有发生因氯乙酸泄漏、灼伤而导致职业性急性氯乙酸中毒事故。如：2002年 8月 17日，江苏银卡集团氯乙酸车间的一名操作工因被氯乙酸化学性皮肤灼伤，而导致急性氯乙酸中毒，造成该操作工死亡。
职业性急性氯乙酸中毒是我国法定的职业病之一。我国自2011年11月1日起实施的GBZ 239-2011《职业性急性氯乙酸中毒的诊断》，规定了职业性急性氯乙酸中毒的诊断原则、接触反应、诊断分级及处理原则。
氯乙酸中毒的临床表现
氯乙酸属高毒物。人体吸入高浓度氯乙酸蒸气，或皮肤接触其溶液后，可迅速被大量吸收。作业人员急性中毒的轻重程度，取决于作业现场氯乙酸（雾或粉尘）浓度和接触时间；皮肤接触其溶液是否会引起中毒，与皮肤的受害面积有关，如较大面积皮肤接触可引起死亡。由于皮肤接触后会迅速吸收，一般无明显中毒潜伏期。职业性急性氯乙酸中毒的主要临床表现如下：
一般症状。作业人员接触氯乙酸酸雾，可发生眼部疼痛、流泪、怕光、结膜充血及上呼吸道刺激症状，表现为鼻、咽喉有烧灼感，咳嗽、打喷嚏、鼻塞等。一般脱离接触10～15min即可消退。
急性中毒。作业人员多因违章操作或氯乙酸泄漏事故，导致吸入高浓度的酸雾或粉尘，或皮肤接触面积较大时引起，严重者可危及生命。中毒者早期可有咳嗽、呕吐、腹泻、视力模糊、定向力障碍等症状；随后出现意识不清、烦躁、抽搐、惊厥、血压下降；继而昏迷、呼吸困难，数小时后会出现肺水肿。
皮肤改变。皮肤直接接触氯乙酸液或晶体、粉尘后，可出现红、肿、水疱，伴有剧痛，水疱吸收后会出现过度角化，经数次脱皮后可痊愈。如皮肤接触其溶液面积在10%以上时，会因吸收而引发中毒。应注意观察病情。
眼睛损害。氯乙酸酸雾或粉尘溅入眼内，可引起灼痛、流泪、结膜充血，严重时可引起角膜组织损害。
氯乙酸中毒的预防措施
作业场所预防
生产、使用、储存、运输氯乙酸的容器、管道应采用耐腐蚀性材料，并经常检查维修，防止工艺过程的“跑、冒、滴、漏”发生。作业场所与生活场所应当分开。
在有可能发生急性职业氯乙酸生产场所，应设冲洗设施，配备现场急救用品；墙壁、顶棚和地面等内部结构和表面应采用耐腐蚀、不吸收、不吸附毒物的材料，必要时应加设保护层；车间地面应平整防滑，易于冲洗清扫；可能产生积液的地面应进行防渗透处理，并采用坡向排水系统，将其废水排入工业废水处理系统；应设置自动报警或检测装置、应急撤离通道、必要的泄险区以及风向标；泄险区应低位设置且有防透水层。
车间内存在氯乙酸的场所应设置通风设备，并保持良好的通风状态，可能发生泄漏危险的场所应同时设置事故通风设施。氯乙酸应储存于阴凉、通风的库房，远离火源、热源；库温不超过30℃，相对湿度不超过80%，包装密闭，应与氧化剂、还原剂、碱类、食用化学品分开存放，切忌混储；配备相应品种的消防器材，氯乙酸贮罐区周围应设置泄险沟（堰）。
氯乙酸的运输与装卸应严格按照危险化学品运输管理规定进行；运输人员不少于2人，要有危险化学品运输资格，要用专用车辆运输，运输过程中确保不倒塌、不泄漏、不坠落、不损坏，严禁与还原剂、氧化剂、碱类混装混运。运输车辆应配备泄漏应急处置设备，运输途中应防止暴晒、雨淋，要按规定路线行驶，不得在人口稠密地停留。
个人防护措施
氯乙酸的个人防护需注意选用耐腐蚀防护用品，作业时应佩戴防酸毒面具，穿防酸碱工作服，戴防酸碱手套，穿防酸碱鞋，避免直接接触泄漏物。进入高浓度氯乙酸场所的应急处理人员，应佩戴隔离式空气呼吸器。工作场所要严禁吸烟、进食、饮水，工作完毕要淋浴更衣，并注意个人清洁卫生。防护用品在使用前要检查其性能，保持其防护的有效性，并注意要定期检查。
职业安全卫生措施
加强氯乙酸安全生产、使用、储存、运输过程的职业安全卫生管理，必须严格执行安全操作规程。国家安全监管总局于2009年公布了《首批重点监管的危险化工工艺目录的通知》，在首批重点监管的危险化工工艺安全控制要求、重点监控参数，以及推荐的控制方案中，包括醋酸与氯反应生产氯乙酸的氯化工艺，其中应重点监控氯化反应釜、氯气储运单元。在安全控制中，要求注意反应釜温度、压力的报警和联锁；反应物料的比例控制和联锁；搅拌的稳定控制；进料缓冲器；紧急进料切断系统；紧急冷却系统；安全泄放系统；事故状态下氯气吸收中和系统；可燃和有毒气体检测报警装置等。采用的控制方式是将氯化反应釜内温度、压力与釜内搅拌、氯化剂流量、氯化反应釜夹套冷却水进水阀形成联锁关系，设立紧急停车系统。安全设施，包括安全阀、高压阀、紧急放空阀、液位计、单向阀及紧急切断装置等。
有关企业的工人和安全管理人员，均应正确使用氯乙酸安全技术说明书；主要负责人、职业卫生主管领导和主管人员，应参加安全生产监管部门组织的职业卫生知识培训并考试合格。企业在工人三级培训中，增加职业病防治相关知识，要求工人了解氯乙酸特性，掌握氯乙酸泄漏紧急处置措施和个人防护措施，掌握个人防护用品的正确使用、保养方法，掌握必要的自救、互救方法。
企业的安技部门应建立并完善职业病防护设施、应急救援设施和个人使用的职业病防护用品维护和检修记录；定期检测作业场所氯乙酸浓度，确保报警仪正常检测，及时发现并排除隐患；应制定氯乙酸中毒事故应急救援预案，定期组织救援演练，确保事故应急救援及时有效；要定期组织工人进行健康检查，及时发现职业禁忌人员和遭受职业损害人员，建立、健全劳动者职业健康监护制度，依法落实职业健康监护工作。
现场应急处置原则
企业如发生氯乙酸泄漏事故，应立即启动应急救援预案，做到报告及时准确，应急准备充分，应急响应迅速，处置措施科学有效。
泄漏应急处理
如发生氯乙酸泄漏，应迅速撤离污染区人员至安全地带，隔离泄漏污染区，严格限制人员出入，切断火源，应急处理人员应佩戴隔离式空气呼吸器，穿防酸碱工作服，戴防酸碱手套，戴防护眼镜，穿防酸碱鞋，避免直接接触泄漏物。应从上风向进入污染现场，切断泄漏源；对泄漏物构筑围堤或定向收容；泄漏量较少或空气浓度不大时，可戴全面罩防毒口罩，用洁净铲子将泄漏物收集于干燥、洁净并带盖的容器中，地面遗留物可用大量清水冲洗后排入污水处理系统。
中毒人员的紧急处置
皮肤接触。立即脱离事故现场，转移到空气新鲜处，脱去污染的衣物，并用大量清水冲洗污染皮肤至少15min；并送医观察治疗。皮肤接触氯乙酸后的清除，使用碳酸氢钠溶液要比水更有效。
眼睛接触。立即提起眼睑，用大量清水或生理盐水彻底清洗15min，注意勿让冲洗后流下的水再污染眼睛；并送医院观察治疗。
吸入。迅速脱离危害现场至空气新鲜处；保持其呼吸道通畅。密切观察其病情变化，如呼吸困难，即给予输氧；如呼吸停止即进行人工呼吸，并及时送医院治疗。
摘要：随着我国社会经济的不断发展，也相应的促进了我国教育教学的不断发展，在对学生的考核方法方面，更加科学和合理，因此，教师应该不断的采取有效的教学策略，提高学生的学习能力。本文重点探讨了高中化学的一轮复习策略，教师通过采取有效的复习策略，使学生进行充足的准备迎战高考，取得优异的成绩。
关键词：高中化学一轮复习基础知识规范训练专题复习
0前言
在进行高三化学一轮复习的时候，教师需要采取以下几个方面的教学策略，提高学生的复习效率。一是，教师应该带领学生认真分析高考考试说明，为复习确定方向，避免做无用功。二是，教师应该带领学生对于基础知识进行进一步的挖掘，不断的夯实基础[1]。三是，教师应该重视对学生的规范训练，掌握得分的要点，不要由于马虎或者书写的不规范而丢分。四是，教师还应该重点把握专项复习，将化学知识进行不断的系统化，帮助学生备战高考。下面就进行具体的分析和探讨。
1认真分析高考考试说明
在高考化学的复习中，不能盲目的去学习，需要有一个总体的目标去引领着学生去复习。在第一轮复习中，需要有重点的进行复习，而那个重点来自于哪里？我们应该认识到重点应该在高考化学的考试说明上。要明确新课程理科综合考试化学科的特点、内容和要求，对高考考试说明不作要求的内容，像：电离度、卤化氢和二氧化硫的实验室制法、硫化氢的性质等内容复习不要涉及；对高考考试说明重点强调的，像：化学反应中的能量变化、重要的氧化剂、还原剂、臭氧、过氧化氢、无机非金属材料、化学实验方案的设计等，要特别关注 [2]。因此，在高三化学的第一轮复习中，应该根据高考化学的考试说明，有重点的进行复习，一定要增加复习的针对性。有针对性的进行复习，才能够避免做一些无用功，既能够减轻学生的复习压力，还能够在复习中起到事半功倍的效果。
2对基础知识进一步的挖掘
针对于对近几年高考化学试题的研究，从而可以发现，每年出现的新题一般都不是很难，怪题、偏题越来越少。总体上强调的是对基础知识的考察和对基础知识延伸方面的考察，而且一些高考的试题能够在课本上找到原型 [3]。从而可以看出，高考化学命题的一个特点就是，在基础知识命题的基础上，对知识延伸方面的命题。因此，教师要深刻的认识到，任何的考试命题都来自于课本，教师应充分的利用课本上的知识，回归课本，回归教材，只有全面的将课本上的知识进行延伸，透彻的理解好课本上知识和解题方法，才能够在高考化学解题中寻找到突破口，从而顺利的解出试题。
3重视规范训练
计算能力是高考的四大能力之一，但也是学生在学习中的薄弱环节之一。 学生在解答题中，前面的习题一般较为基础，也是学生比较容易得分的地方。因此，在高考化学的一轮复习中，要有意识培养学生在前面的习题中稳扎稳打，该写的步骤一定要写全，尽量做到会的习题能够全部的拿到分。选择题、填空题在考试中比例较大，分值较高，其正确率和速度也直接影响着高考的成绩。 因此，在高三化学的第一轮复习中要强化对解答选择题、填空题的方法指导。
4把握专题复习
在高三化学的第一轮复习中，教师还应该不断的把握对于专题的复习。教师在带领学生进行基础知识的复习之后，应该与学生一起进行知识的总结，进而形成一个一个的专题，高中化学要求的专题主要有以下几个方面，（1）原子结构（2）元素周期律、周期表（3）分子结构、晶体类型（4）化学反应与能量（热化学方程式）（5）反应速率与化学平衡（6）电解质溶液（PH、离子方程式、水解、电解等）（7）氧化还原原理的应用（8）典型的非金属卤素（9）氧族元素（10）氮族元素（11）碳族元素（12）碱金属（13）镁铝铁（14）同分异构（15）烃及其衍生物（16）糖类、蛋白质、油脂（17）有机合成材料（18）物质的量及计算（19）化学式和结构式计算（20）方程式计算通过对上述知识进行专题复习，从而加快对于知识的整合，使学生掌握的知识更加的系统，使其在考试中，能够举一反三，提高做题的正确率。
5结束语
本文通过对高中化学一轮复习策略进行了具体的分析和探讨，通过本文的研究，我们了解到，在进行高中化学一轮复习的时候，教师需要制定相关的有效复习的策略，注重对于学生能力的培养，进而不断的帮助学生为高考做好准备，取得优异的高考成绩。教师在日后的教学工作中，还应该不断的提高教学水平，积累实际的教学经验，多进行学习和交流，进而创新出更多有效的教学策略，不断的提高学生的复习效率。
参考文献：
[1]黄云鹏.新课程下高三化学复习的备考策略[J].黑龙江科技信息. 2011(14).
第一节 农耕文明时期的生态演变
华夏大地生态演变的历史，可以追溯到遥远的农业革命以前。当时，人与自然的关系曾经历了一次历史性的大转折。这次大转折的标志是能够利用“制造工具用的工具”，其中，最重要的是火的发明与使用。据科学家考证，我国在元谋人遗址中发现了大量炭屑、烧骨等遗迹。这是人类最早使用火的证明。也就是说，大约在170万年前，人类就开始使用火。由于火的使用人类结束了自然奴隶的历史，由被动适应环境转向主动改造环境，开始了征服自然、驾驭自然的艰难而漫长的历程。
一、人类古文明的兴衰与生态演变
伴随着火的使用和工具的制造，征服自然能力的提高，人类对环境的利用与依存关系更加密切。在农业革命以前，地球上人口一直很少，人类活动的范围也只占地球表面的极小部分。从总体上讲，那时人类对自然的影响力还很小，只能依赖自然环境，以采集和猎取天然动、植物为生。此时，虽已出现了环境问题，但并不明显，地球生态系统有足够的能力自行恢复和保持平衡。
农业革命以后，情况有了很大变化。一是人口出现了历史上第一次迅速增长，由距今10 000年前的旧石器时代末期全球约530多万人增加到距今2 000年前后的1.33亿人。人口的大量增加，对地球环境的影响范围和程度也随之增大。二是人们学会了驯化野生动、植物，有目的地耕种和驯养成为人们获取食物的主要手段，使人类的食物来源有了保障。随着农耕作业的发展，人类利用和改造自然环境的力量与作用越来越大，而相应的生态问题日渐突出。从那时起，由于农业文明发展不当带来生态与环境恶化，致使文明衰落的变故屡见不鲜。
1.古埃及文明的兴衰
古埃及文明可以说是“尼罗河的赐予”。在历史上，每到夏季，来自尼罗河上游地区富含无机物矿物质和有机质的淤泥随着河水的漫溢，总要给下游留下一层肥沃的有机沉积物，其数量既不堵塞河流与灌渠、影响灌溉和泄洪，又可补充从田地中收获的作物所吸收的矿物质养分，近乎完美地满足了农作物的需要，从而使这片土地能够生产大量的粮食来养育众多的人口。历史学家认为，正是这无比优越的自然条件造就了埃及漫长而富于生命力的文明，并由此兴盛了将近100代人。后来虽然古埃及的统治者几经变动，但那块古老的土地作为丰裕的粮仓，依然帮助那些征服者们渡过了2 000多年的富足生活。尼罗河流域的土地所以能使文明繁荣达数千年之久，主要取决于尼罗河河谷地区独特的自然生态特性。然而，长期以来由于尼罗河上游地区的森林不断遭到砍伐，以及过度垦荒、放牧等，导致水土流失日益加剧，尼罗河中的泥沙急剧增加，大片的土地荒漠化、沙漠化，昔日的“地中海粮仓”从此失去了辉煌的光芒，最终成为地球上生态与环境严重恶化、经济贫困的地区之一。
2.古巴比伦文明的兴衰
在美索不达米亚平原上，曾经诞生过灿烂的古巴比伦文明。这块广袤肥美的平原，由发源于小亚细亚山地的两大河流——幼发拉底河和底格里斯河冲积而成。公元前4000年，苏美尔人和阿卡德人在肥沃的美索不达米亚两河流域发展灌溉农业。幼发拉底河高于底格里斯河，人们很容易用幼发拉底河的水灌溉农田，然后灌溉水排入底格里斯河，再流人大海。良好的生态系统带来了发达的农业，农业的发展又带来了繁荣昌盛，在两河流域建立了宏伟的城邦。从公元前500多年开始，巴比伦文明逐渐走向毁灭并被埋藏在沙漠下将近2 000年，变成了历史遗迹。古巴比伦文明的败落曾经是一个秘密，而地理学和生态学专家对此作出了令人信服的破解：古巴比伦文明衰落的根本原因是不合理的灌溉。由于古巴比伦人对森林的破坏，加之地中海的气候因素，致使河道和灌溉沟渠严重淤塞。为此，人们不得不重新开挖新的灌溉渠道，而这些灌溉渠道又重新淤积。如此的恶性循环，使得水越来越难以流人农田。一方面，森林和水系的破坏，导致土地荒漠化、沙化；另一方面，古巴比伦人只知道引水灌溉，不懂得如何排水洗田。由于缺少排水系统，致使美索不达米亚平原地下水位不断上升，给这片沃土罩上了一层又厚又白的“盐”外套，使淤泥和土地盐渍化。生态的恶化，终于使古巴比伦葱绿的原野渐渐褪色，高大的神庙和美丽的花园也随着马其顿征服者的重新建都和人们被迫离开家园而坍塌。如今在伊拉克境内的古巴比伦遗址已是满目荒凉。
3.古地中海文明的演变
地中海地区是西方文明的发源地。历史上的一段时期，沿地中海的一些国家曾呈现出一种进步而又生气勃勃的文明。如今，除了很少几个国家还比较发达外，其他都沦为20世纪世界上相对贫困落后的地区，其中有些国家现在的人口也仅有先前人口的1／2或者1／3。地中海地区多数国家的文明兴衰过程非常相似：起初，文明在大自然的漫长年代造就的肥沃土地上兴起，持续进步达几个世纪，随着开垦规模的扩大，越来越多的森林和草原植被遭到毁坏，富于生产力的表土也随之遭到侵蚀、剥离和流失，损耗了作物生长所需的大量有机质营养，于是农业生产日趋下降。随着土地生产力的衰竭，它所支持的古文明也逐渐衰落。
4.玛雅文明的灭亡与古印度文明的演变
在中美洲热带低地森林中发展起来的玛雅文明，也同样是由于生态恶化导致地力衰竭而走向衰亡的。19世纪中叶，探险家们在中美洲热带森林里，发现了用巨大石块建造的雄伟壮观的神殿庙宇，至此才知道这里曾经诞生过一种伟大的文明。那么，玛雅文明为什么在不到1000年的时间里就由兴盛走向衰落呢?最新的科学研究揭示：在公元750—950年，玛雅文明经历了一次漫长的旱季，中间发生过三次持续时间3～9年的大旱灾，这些灾害使那里的生态遭到严重破坏，玛雅人的主食玉米产量大幅度下降，饮用淡水枯竭，食物、水资源的持续短缺使得辉煌一时的玛雅文明走向了毁灭。
印度文明被称为世界四大古文明之一，其文明的发端与所依赖的自然环境有密切的关系。印度半岛大部分地区是一个坡度徐缓的高原，境内江河纵横，土地肥沃，农业发达。在北面，喜马拉雅山脉如屏障耸立，南面则以低矮的温德亚山与德干高原相隔。印度平原地区面积远远超过了法国、德国和意大利面积的总和。在这广阔的平畴沃野上，流淌着印度河和恒河。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—恒河平原上产生的。北印度平原被其普拿沙漠和阿拉瓦利山脉分为两个部分。沙漠以西的平原为印度河所灌溉，以东的平原为恒河及其支流所灌溉。河流将高原上的土壤带到平原上堆积起来，使土地肥沃，河流则使交通十分便利。印度河—恒河流域丰饶的生态与环境，是大自然的慷慨赐予，它哺育滋养了悠远的印度文明。可是，近代以来，森林的急剧破坏导致这个处于热带地区的文明古国的生态系统变得极其脆弱。不仅许多昔日的沃野良田变成了沙漠，而且水旱灾害连年不断，水土流失十分严重。不合理的灌溉又加剧了土地的盐碱化。直到20世纪60年代，在联合国专家的指导下，通过抽取地下水治理土壤盐碱化，并在印度河上游建立曼格拉大坝调节灌溉渠道中的水量，才遏制住土地荒漠化的势头，保障了农业的发展。
上述古文明国家和民族的兴衰变幻说明，在漫长的农业社会，生态破坏已经达到了令人惊讶的程度，并产生了极其严重的社会后果。问题的关键并不在于农业的发展，而在于农业发展必须按照自然生态规律进行。如果违背了自然生态规律，不仅是农业，其他产业的发展也都会对生态与环境造成巨大的破坏，最终导致整个经济社会发展难以为继，以至衰败消亡。
恩格斯在考察古代文明的衰落之后，针对人类破坏生态与环境的恶果，曾经指出：“美索不达米亚、希腊、小亚细亚以及其他各地的居民，为了得到耕地，把森林都砍完了，但是他们梦想不到，这些地方今天竟因此成为荒芜不毛之地，因为他们使这些地方失去了森林，也失去了积聚和贮存水分的中心。阿尔卑斯山的意大利人，在山南坡砍光了在北坡被十分细心地保护的松林，他们没有预料到，这样一来，他们把他们区域里的高山畜牧业的基础给摧毁了；他们更没有预料到，他们这样做，竟使山泉在一年中的大部分时间内枯竭了，而在雨季又使更加凶猛的洪水倾泻到平原上。”恩格斯又如此告诫人类：“但是我们不要过分陶醉于我们对自然界的胜利。对于每一次这样的胜利，自然界都报复了我们。每一次胜利，在第一步都确实取得了我们预期的结果，但是在第二步和第三步却有了完全不同的、出乎预料的影响，常常把第一个结果又取消了。因此我们必须时时记住：我们统治自然界，决不像征服者统治异民族一样，决不能像站在自然界以外的人一样，——相反地，我们连同我们的肉、血和头脑都属于自然界，存在于自然界的；我们对自然界的整个统治，是在于我们比其他一切动物强，能够认识和正确运用自然规律。”
二、中国先秦时期以来的生态演变
在生态系统的演化和变迁中，自然和人为的两大因素有时是相互叠加、制约和影响，起主导作用的因素时而发生变化，但是共生共存的交替作用是始终存在的。
自然生态的演变进程，总体来说是缓慢的。追溯历史，越是上古时期，自然生态与环境的变迁也越复杂多样。亘古至今，可谓沧海桑田。几千年来，夏商朝代的自然生态与今天的自然生态相比，有很大的不同。论及这种变化，我们不能以今天的生态状态做简单的推测，应当注重探讨发生这种变化和变迁的背景及其规律性。揭示某一区域的生态变迁，需要具体分析不同历史时期的环境、资源、经济和社会发展状况，运用现代科学技术手段，判断其间的生态演变特征和根源。
1.气象生态与气候资源的演变
大量历史文献证明，我国古人已经注意到气候和天气的变化。儒家经典著作《礼记》有不少物候记载。记载表明，天气或短期的气候变化是频繁的，正是这种天气或短期气候变化所表现出来的经常性、突发性、交替性与周期性，在一定程度上决定或影响了我国东、南、西、北不同地区生态系统的丰富多彩性，以及与气候变化基本相适应的特点。《吕氏春秋》记录了不少当时的物候资料，如“冬至后五旬菖始生。菖者，百草之先生也。”而现在的菖蒲生长时间，季节要晚，说明秦时的气温较现在要高。《汉书》记载，约4月末或5月上旬，河湟地区的牧草就已返青，可以在上面大量放牧了。如今的河湟地区，牧草返青期显然比西汉时迟得多。牧草返青时节的早晚，与气候的冷暖有着密切的因果关系。《史记》记载：“渭川千亩竹。”竹子为亚热带植物，适宜温润气候，竹子生长地域的分布变化折射出一定历史时期内的气候变动状况。通过这一记载可知，秦汉时期黄河流域有些地区的气候适合竹子生长。竹子的生长不仅对温度有要求，对湿度也有要求，要求多年平均降水量必须达到1200～1400毫米。
以竺可桢为代表的气象学家，对我国气候学研究做出了十分重要的贡献。根据对历史时期的气候状况的系统研究，证明我国近5 000年来，历史时期的气候经历了四个温暖期和四个寒冷期的交替变化，而且在每一个温暖期或寒冷期内，又有若干个长短或大小不一的冷暖阶段或年代的交替波动。其中，气候变迁过程不论是大的周期，还是小的循环，所反映出的冷暖交替现象都是相当明显的。
根据竺可桢先生对我国近5 000年来气候变迁的研究，我国气候变化可以分为四个温暖时期和四个寒冷时期(图2-1)。
(1)第一温暖期。这个温暖期约从公元前3000年到公元前1000年，大体上相当于欧洲气候适宜期(公元前5000年至前3000年)和气候副适宜期(公元前2000年左右)。可以证明这一时期气候温暖的考古发现有：山东龙山文化遗址的炭化竹节和河南安阳殷墟的竹鼠、水牛和野猪的甲骨和动物化石。这些动、植物现在只见于热带和亚热带，说明当时黄河流域的气候是相当温暖的。
(2)第一寒冷期。这个寒冷期从公元前1000年左右到公元前850年。它相当于欧洲的气候副寒期(公元前1000年到公元100年)。证明这个寒冷期的史料是《竹书纪年》记载周孝王期间，长江一大支流——汉水，于公元前903年和前897年分别发生两次结冰，而且结冰之后紧接着是大旱。这表明，公元前10世纪是寒冷的。
(3)第二温暖期。这个温暖期约开始于公元前770年持续到公元初。在欧洲这个时期仍然是气候副寒期。周朝早期的寒冷情况大约维持了1～2个世纪，到了春秋时期(公元前770年至前481年)气候又暖和了。《左传》记载，鲁国(今山东)过冬，“冰房”得不到冰，在公元前698、前590和前545年尤其如此。此外，像竹子和梅树这样的亚热带植物在《左传》和《诗经》多有记载。到了战国时代(公元前480年至前222年)温暖气候依然继续。秦朝和前汉(公元前221年至公元23年)气候继续暖和。《史记》记载：“蜀汉江陵千树橘，……陈夏千田漆，齐鲁千亩麻，渭川千亩竹。”当时这些亚热带植物繁殖的地方现在成了它们分布的北界或超出北界的地方。这证明当时的黄河、长江流域的气候是温暖的。
(4)第二寒冷期。这个寒冷期约从公元初期持续到公元600年，包括我国东汉、三国到南北朝时期。东汉时代，即公元初，我国气候又趋寒冷，有几次严冬，甚至到晚春洛阳还下雪。三国时代曹操(公元155—220年)在孔雀台种橘，只开花不结果，说明气候开始变冷。曹丕在公元225年到淮河广陵视察军事演习，由于严寒，淮河突然封冻，演习不得不停止。这种寒冷气候持续到公元3世纪后半叶，特别是公元280—290年的10年间达到极点，那时年平均温度大约比现在低1～2°C。北朝的贾思勰(约533—644年)撰写的《齐民要术》是一部我国6世纪的农业百科全书，记载了许多当时物候情况。如关于石榴的栽培，“十月中以蒲藁而缠之，不裹则冻死也，二月初乃解放”。现在河南、山东一带，石榴树可在室外生长，冬天无需盖缠。这表明6世纪上半叶，河南、山东一带的气候比现在冷。
(5)第三温暖期。这个温暖期为公元600—1000年，包括隋唐时代(公元589—907年)，比欧洲世纪早期的温暖时期要早400年左右。我国气候在7世纪中期变得暖和，公元650、669和678年冬季的长安无冰雪。8世纪初期梅树生长于皇宫。9世纪初期西安还种有梅花、柑橘。现在西安梅树长不好，柑橘更不用说了。这说明隋唐时代气候比现在温暖。
(6)第三寒冷期。这个寒冷期在公元1000—1200年，相当于宋代，对应于欧洲中世纪早期的温暖时期。11世纪初华北已没有野生梅树，其情况与现在相似。12世纪初，中国气候加剧转寒。公元1111年第一次记载江苏、浙江之间的太湖不但全部冻结，而且冰坚实得可以走车马。太湖洞庭山的柑橘全部冻死。12世纪寒冷气候也流行于华南和西南。福州是我国东海岸生长荔枝的北限，12世纪中那里大规模种植的荔枝曾两次全部冻死，一次在公元1110年，另一次在公元1178年。荔枝在四川种植地区的变迁是：唐代在成都；北宋南移到眉山；南宋时眉山也不能生长荔枝，要到其南的乐山、宜宾、泸州才能种植。目前，眉山还能生长荔枝，说明北宋气候比较接近现在，而南宋气候则比现在寒冷。
(7)第四温暖期。这个温暖期在公元1200一1300年。12世纪刚结束时，杭州冬天的气温开始回升。在公元1200年、1213年、1216年和1220年杭州没有冰雪。到元代(1268—1292年)初期，西安和博爱(今河南)又重新设立竹监司管理竹子生产。这显然表明13世纪中叶气候明显转暖。
(8)第四寒冷期。这个寒冷期约从公元14世纪到工9世纪结束，相当于欧洲的小冰期。我国13世纪初期和中期的回暖是比较短暂的，不久冬季又严寒了。根据江苏丹阳人郭天锡的日记，公元1309年正月初乘船回家，途中运河结冰，只好离船上岸。公元1329年和1353年太湖结冰，厚数尺，橘尽冻死。可见14世纪比13世纪和现时都冷。
到了明代(1368—1644年)，各省、县编修的地方志为各地区的气候情况提供了许多可靠的历史资料。从14世纪到19世纪这500年中，亦即相当于欧洲小冰期中，我国气候经历了三次变冷和两次变暖。
随着气候的冷暖变化和波动，我国历史上不仅自然环境、生态状况发生了很大的变化，而且社会环境包括政治、经济、文化状况也发生了相应的变化。我国历史时期的气候变迁，并不是一个孤立的自然现象，气候变迁所表现出来的气温和降水的变化，直接决定着森林、灌木、花草、农作物等生长与分布，而且影响着水系、地貌、土壤、矿物等多种自然要素，也影响着我国社会环境的各个方面，如气候变迁影响着人口的分布与迁徙，影响和决定着农业经济的发展和布局。
2.水域生态及水资源的演变
我国地域辽阔，水系纵横。据考古证明，最早的古代人都依水而居，离水域以远15千米以外的旱地不适宜人的居住和生存。考古发现，在洛水、颍水、汝水、浍水、涑水沿岸都有夏代人居的踪迹。传说夏代人先后以阳翟、阳城为都，阳翟在河南嵩山以南，有颍水东南流，今属于禹县境。在登封告成镇以北发现阳城，东北有古阳城山，有洧水河。黄河、长江、珠江、辽河以及它们的分支水系汉水、汾水、渭水等，都是我国文明发祥地，多元的文化构建了中华文明大文化。
丰富的文化遗产是生态知识和生态状况的档案。例如，从地名文化可以考证历史上水资源的变迁情况。根据有关资料对山西省地名的研究，统计表明山西省古今县名88个是以河川为名，21个是以水泉为名，4个是以山水为名。山西省的县名，可以反映出古代山西曾经有过湿润多水、植被厚密的历史，这与近代以来山西水资源紧缺、林木稀疏形成鲜明对照。
根据文献资料和学者史念海先生考证，在远古时期，“由太行山东到淮河以北，到处都有湖泊，大小相杂，数以百计”。其中较大的有山东西部的巨野泽，南北15O千米，东西5O千米，但“那时巨野泽并不是黄河流域的惟一的大湖，太行山东有大陆泽(今河北境内)应与巨野不相上下”。可见，当时黄河中下游气候总体上是湿润多雨，水系发达，湖泽众多，土地植被覆盖良好。阮籍的咏怀诗写道：“徘徊蓬池上，还顾望大梁。绿水扬洪波，旷野莽茫茫。走横驰，飞鸟相随翔。”表明当时的蓬池是一个水波浩淼、野兽出没、飞鸟聚集的地方。
历史上我国湖泊面积在世界上首屈一指。由于经济社会的发展和人口的不断增长，人们为了生存和发展，开始在湖泊的浅滩上围田开垦，与水争地，致使湖泊资源衰减和湮废。究其原因，除了人们围垦外，气候变化、降水量减少和流域上游带来的大量泥沙淤垫湖泊区域，为围湖造田创造了条件，由此造成了湖泊数量减少，湖面缩小，湖水深度变浅。
西北干旱区的土地开发，对生态系统、特别是湖泊湿地退化的影响尤为突出。20世纪50年代初，新疆大于1千米2的湖泊150多个，湖泊总面积约9 000千米2。长期以来，人类活动使大量河水消耗在支流和上中游地区，造成下游水量剧减或断流，致使终端湖泊发生了很大变化。罗布泊的干涸是最典型的一例。从罗布泊的湖相沉积和湖岸线来看，推测历史上湖水面积最大时曾达到5 350千米2，入湖水量约有84冬3亿米3。汉代塔里木盆地人口约23万，虽有一定的农业生产，但从河流中引水灌溉有限(约占1.5％)，维持84.3亿米3的入湖水量完全可能。《汉书》记载，罗布泊“广袤三百里，其水停居，冬夏不增减”。唐代，塔里木盆地灌溉面积扩大，入湖水量相应减少。塔里木湖下游水量大幅度减少，是清代中期以后发生的。《河源纪略》(清乾隆47年)记述罗布泊“淖尔东西二百里，南北百余里，冬夏不盈缩”。但到清末，罗布泊仅“水涨时东西长八九十里，南北宽二三里或一二里不等”，可见湖泊面积缩小明显加剧。20世纪初塔里木盆地人口增至15O万，耕地面积60万千米2。当时的毛灌定额若按目前的水平，引用量可达132亿米3，占塔里木盆地水资源总量(392.6亿米3)的33.6％。由于进入的水资源处于临界利用状态，罗布泊的面积急剧缩小。1930—1931年实测罗布泊的面积为1900千米2，较史前最大面积缩小64％。1962年，罗布泊面积又缩小为660千米2，只相当于最大面积的12.3％。至1972年，罗布泊最终全部干涸。
中国湖区围垦可追溯到春秋战国时期，不过那时只限于在荒洲上播种。《越绝书》记载：“无锡湖者，春申君治以为陂。”战国和秦汉时期，围田进一步发展。三国时期吴、东晋和南朝的宋、齐、梁、陈都以太湖流域为农业中心，围垦发展到了一定的规模。唐代则由分散围垦的初级阶段发展到较高阶段，典型的工程方式是圩田。宋代圩田进一步发展，堤长几十公里的有多处。《明史》记载，明代万历年间，朝廷一次清出围湖造田数目达8O万顷。由此明代出现最著名的和州铜城堰。清代以后，垦殖活动更为盛行。乾隆年间湖北巡抚彭树葵指出，“人与水争地为利，以致水与人争地为殃。”盲目围垦，与水争地，虽然开辟了大量肥沃的农田，促进了经济社会发展，但对生态平衡带来了有害的影响。据记载，江汉平原在清代道光以前水灾频率不高，而道光以后灾害突增。严重水灾出现频率与时俱增，平均每20年增加2～3次大水灾。
3.森林生态与森林资源的演变 在我国森林生态与森林资源的变化过程中，人口的持续增长与森林覆盖率之间存在着互动关系。樊宝敏、董源在对我国历代人口与森林资源的演变过程进行了研究，其研究结果见表2-1。
据历史文献证实，夏商开始后的较长历史时期，由于社会发展速度有限，人口自然增长相对缓慢，人类的农耕与战争以及自然灾害等所造成的森林植被减少在千余年的历程中并不十分明显。当时我国疆域范围内除冰川、荒漠、草原外，绝大部分地区为原始森林覆盖。据考古发现，约在3 000年前，我国大部分地区天然植被覆盖茂密，发育良好，森林和草原面积十分广阔，从东南向西北，大致是森林、草原与荒漠三个地带。其中，森林、草原占国土面积比例很大，最高区域达70％以上。自大兴安岭北部起，沿嫩江向东南，从今黑龙江、吉林、内蒙古一直到的东南部基本上都是森林分布的地区，森林覆盖率很高，在我国古代天然植被中占了最大的面积。
《后汉书》等历史文献记载，我国当时除黄河流域中下游地区以外，仍有面积相当广阔的森林覆盖。即使是地处黄河中游的中原地区，森林覆盖率虽然有所下降，但仍维持在32％～42％。
唐宋以后，我国经济社会发展加速，特别是随着人口的快速增加，对森林的砍伐、破坏加重，除黄河中下游流域地区以外，长江、珠江中下游流域等地区的森林面积也迅速减少。尽管如此，清代康乾时期，我国东北、西南地区以及许多山区仍保留有大片的原始森林。当时，从大、小兴安岭至长白山、鸭绿江一线的广阔的东北原野，仍以森林分布为主体。19世纪后期至20世纪初，东北地区大面积的森林由于内外等多种因素，尤其是日、俄帝国主义的肆意破坏而大量减少。这一时期，以川西、滇中部以北、以西至青藏高原东南部为中心的西南地区，其森林面积仍然十分广阔。历史文献记载，当时整个西南地区的森林覆盖率在50％以上，云南地区更高一些。华北、西北、中南、东南的许多山区，尤其是长江中游、闽江流域与台湾、海南岛的山区，仍有大量的呈片状或块状、带状的森林分布。
历史上的黄土高原并不是现在这样的荒山秃岭，稀见绿意。1920年我国科学家杨仲健，赴陕西考察的结果和大量的考古资料，?证明黄土高原的原始植被是森林和稀树草原。《汉书》记载，安定、北地、上郡、西河民“以射猎为先”。畜牧业发达是以草原为基础，射猎野兽则必是林草繁茂之地。陕北靠近毛乌素沙漠黄土高原边缘地带，生态系统曾经非常良好。向北是辽阔的草原，南部为郁郁森林。陕南、甘南、陇南的汉江、嘉陵江及黄河上游地区，也都是林木遍地。据推算，隋唐时期陇南森林约占总面积的70％。20世纪50年代前后陇南的森林覆盖率仍然达50％左右。据甘南藏区1943年记载，凡山岭溪谷，皆系苍茫林海，沿洮河、白龙江、大夏河曾有“十林区”，是青藏高原森林资源最富集的地区之一。
《史记》记载，祁连山有松柏五木，秀美水草，冬温夏凉，宜畜牧。地方志记载，祁连山西段部“南山松百里”，“参天拔地如虬龙，合抱岂止数十围”。祁连山中段森林更加茂密，“在高山纵深地带，松林葱郁”，“微风飘拂，水声与松声，天籁自然，引人人胜”。祁连山东段，有关原始森林的记载不绝于史，“西大河流域，森林郁郁葱葱，万树苍劲挺拔，层林滴翠”。另外，在河西三大内陆河下游有成片的胡杨林、红柳林和梭梭林，是天然绿洲、抗击风沙的屏障。
在历史上，新疆境内也曾生长着茂盛的森林。《史记》记载，2 000年前的塔里木河下游“多葭苇、柽树、梧桐、白草”。现在的楼兰古城遗址周围原来生长着大面积的胡杨林，至今仍能发现直径达50厘米以上的枯木，有的树干甚至要有多人才能合围。据测算，当年这里的森林覆盖率至少在40％以上。塔里木盆地南缘塔克拉玛干大沙漠的边缘地带，也有大片枯死的胡杨林，许多胡杨树也要多人方能合抱。叶城周围有四山，山上多松柏，“山下多桑、榆、杨、柳、桃、苹果、石榴等”，树木果实丰盈。瑞典一探险家曾记录艰辛穿越叶尔羌流域的茂密森林的经历，并称它们是真正的古森林。直到20世纪5O年代，塔里木河两岸仍然有大片胡杨林。北疆地区，森林植被更盛于南疆，延绵1000余千米，冈峦断续，森林以松柏为主，郁郁葱葱，广阔而壮观。
青海境内的古代森林资源曾十分丰富。根据史料记载，“以柏、杨为大宗”，“绵亘数十里”，“青海王可可贝勒之地，松柏亦蕃”。如今一些红色的山冈上寸草不生，但是从人们挖掘出掩埋很久的粗大松木，可以推知这里曾经拥有山川秀美、树木成荫的自然风光。
据有关的考古发现，距今500年以前，甘肃、陕西、山西的森林覆盖率仍然很高，有的地区高达80％。黄河下游许多地区也是如此。史载，今河南中牟、荥阳一带在原始社会至文明社会初期，生长着大片的原始森林。自夏商至周初，这里是“草木畅茂”。近、现代殷墟出土的包括大象在内的各种野生动物骨骼，和郑州商代遗址出土的木炭等，都证明了当时中原地区森林资源状况良好。历史文献也有印证，位于河南灵宝与陕西潼关之间的函谷关一带，深林密障，行人难于通过，为兵家必争之地。这里“柏林荫谷，殆不见日，荀卿谓之松柏之寨”。战国以后，黄河中下游地区逐渐成为森林破坏较早和较彻底的地区。自秦汉至隋唐时期，这里平原地区的大片森林基本上砍伐殆尽，剩下的多是零星散布在村落、地头的树木或次生林，很少有成片的原始森林。相对而言，这里山区的森林还存在了较长的时期，历经不同的历史阶段才被砍伐、毁灭。
据学者们研究，黄河中游地区的森林变迁大致经历了四个阶段，即西周至战国、秦汉至北朝、唐至宋元和明清以来的时期。在第一个时期之初，这里原始森林基本上得以保存。到了后期，伊洛河下游、泌阳盆地、汾涑流域的平原地区，“都已基本上没有森林了”，只是泾渭流域平原边缘的“森林尚有部分遗存”。第二个时期，关中平原四周山地的森林仍然比较完好，但平原地区很难看到成片的林木存在。第三个时期，这里城乡附近的山地林木受到严重破坏，远离人群的山区的一些地方虽然还树茂林密，但边缘的森林也开始受到破坏性砍伐。第四个时期，尤其是在明代中叶以后，这一地区包括边远山区的森林也受到了严重破坏，至清末这里的森林破坏更加严重，绝大部分地区都是荒山秃岭。虽然黄河下游地区的森林变化与黄河中游地区稍有差异，但特点大体一致，只是这里山地相对较少，森林被砍伐破坏的时间更早。
我国长江流域及其以南地区森林资源，自我更新能力较强，隋唐五代之前植被的破坏不明显。隋唐时，森林资源虽有减少，但山区的森林仍然相当茂盛。《全唐文》记载，江西鄱阳“有千樟之材”，浙江吴兴(三国时期的郡名)“出巨木”。丰富的森林资源为各种动物栖息提供了良好的环境。当时南方地区大象和老虎等动物数量不少。一些地方虎患事件时有发生，如何捕杀老虎的历史记载也较多。唐玄宗时，曾专门派钦差去江南传授捕虎法。明代以后，森林资源数量递减，许多动物“多出东、西粤”，并且“养之不甚驯，亦不能久存”。这一记载表明，一些物种栖息地已遭到破坏，生态状况日趋恶化。当然，我国长江流域及其以南地区森林破坏的时间，较黄河流域中下游地区要晚，其破坏程度也相对较轻。
4.地理生态与土地资源的演变
中国是一个历史悠久的农业文明古国。上下几千年，正是我们的祖先世世代代在广袤的土地上辛勤耕种，哺育了伟大的中华民族。土地是农业生产最基本的生产资料。我国人民自古以来就珍视土地，把土地的重要性与国富民强紧密联系在一起。
我国土地资源演变的主要特征是：一方面，农业文明和农牧业的发展开垦了大量耕地，耕地资源日益扩大；另一方面，自然和人为的因素又造成水土流失，在一些生态脆弱的地区出现了日益严重的沙化、荒漠化，但同时也给下游地区冲积形成了土壤肥沃的三角洲。
在人与自然的关系中，最重要的是人与土地的关系。历史上我国人口不断增加，至1949年猛增至5亿多，到20世纪末接近13亿。这么多人口要靠农业和畜牧业养活，而农业和畜牧业的发展都要占用土地，因此就发生了农作物与天然植被相互争占土地的矛盾。农业和畜牧业的发展需要利用大量的自然资源，过度扩张必然造成天然植被的严重破坏，导致土地生态与环境的恶化。
林地、草地转化为耕地，并长期种植同一种农作物；采伐量长期大于林木的自然生长量，是导致土地生态恶化的两种主要形式。这两种不合理的生产方式，在我国延续了几千年，结果把许多林地草地变成了濯濯童山，甚至荒山秃岭，导致林地草地失去或降低了保持水土、涵养水源、优化环境等方面的功能，以致影响到了经济社会发展以及文化传统。原始植被的大量减少、土地重用轻养轻维护，是我国土地生态从总体平衡到渐趋失衡，出现并加剧生态恶化趋势的根本原因。
战国中期之后，我国黄河流域中下游地区，因农业的发展破坏了天然森林和草原，出现了“宋无长木”的情况。当时，这里“地小人众”，甚至少数地方开始出现缺乏薪柴的现象。《管子》记载：“五沃之土，若在丘、在山、在陵、在岗，若在陬、陵之阳，其左其右，宜彼群木；桐、柞、扶、檀及彼白梓、其梅、其杏、其桃、其李，秀生茎起；其棘、其棠、其槐、其杨、其榆、其桑、其杞、其柿，群木数大，条直以长……是谓沃土。其阴则生之楂、藜，其阳则树之五麻。”这是说，在春秋战国时中原一带的“沃土”上，有多种人工再生林及次生植被。《史记》也记载：当时这里已“膏壤千里，宜桑麻”。这一时期，除黄河流域的中原地区外，其他地区仍以原生植被覆盖为主。
秦汉以后，中原及其周边地区的栽培植被分布越来越多。当时的栽培植物品种在北方主要有粟、麦、枣、槐、桑、榆、柳等。在南方主要有稻、麻、桃、李、茶、桑、杨、柳等。其中，农作物栽培的品种如粟、麦、稻等所占面积较多，范围较广，然而，相比较而言，这些栽培的农作物有时远不如原生植被所具有的生态保护功能。而且土地在耕作或抛荒之际，都会给生态平衡带来不同程度的不良影响。
唐宋之际，黄河流域中下游地区除山区外，其原生植被分布越来越少；长江中下游流域地区与成都平原及岭南部分地区的栽培植被分布越来越多。尤其是在宋代，随着大量北方人口南迁，把北方旱地农作物品种——小麦及其生产技术带到了南方，使南方各地人口迅速增加，并导致开垦面积种植的扩大。当平原水田面积的承载力不能满足需要时，人们自然把目光转向了丘陵、山地。小麦的种植恰好对水源条件要求较低，当小麦在南方大面积种植逐渐满足了人们对粮食的需求时，许多一直被原生植被覆盖的丘陵、岗阜、山岭等却变成了光山秃岭，这在一定程度上破坏了南方良好的生态系统。
明清时期，随着人口增加、耕地面积的扩大，自然生态受到严重破坏。当时，土地扩展的主要途径是砍伐森林、开垦山地。尤其是旱地高产作物番薯与玉米传人中国，为满足人口对食物的需求，大量山丘地被开垦，使不少区域的生态系统遭到了灭顶之灾。我国一些学者指出：明代时玉米由西北、番薯自东南分别传人中国后，其大规模的种植，引起了生态系统的破坏。当时，南方西部山地玉米集中产区主要分布于秦岭山区、大巴山、巫山山区、武陵山区、雪峰山区及贵州高原。番薯集中产区主要分布于东南沿海浙、闽、粤以及湘、鄂等丘陵地带。历史记载，清朝道光二十九年(公元1849年)，陕西汉中许多县均以苞谷杂粮为种植作物，一些县则是“遍山漫谷皆苞谷矣”；贵州等地也是“苞谷宜山，故种之者较稻谷为多”。广西地区的苞谷“有早晚二种，山峒尤多”，“向惟天保县山野遍种”。湘西山地草木繁茂，“凡土司新辟者，省民率挈人居，垦山为陇，列植相望”；种植玉米，“辰州旧邑新厅，居民相率垦山为陇，争种之以代米。”在东南地区闽、浙、粤、赣等地，“所种山薯……深山之中，几于旷土，谓之山薯厂”；湖南“永州山民皆以甘薯为粮”；湖北东南山区“民仰食者十之五六”。这一时期，南方山地、丘陵大面积伐林开垦种植玉米、番薯等旱地作物，对生态系统的破坏是显而易见的。由于山丘地坡度大，被开垦后，水土流失加剧，导致生态系统呈现出错综复杂的演变态势。
5.动物生态与动物资源的演变
我国动物生态与动物资源演变的主要特征是，遵循物竞天择、适者生存的自然规律；人类的活动加速了野生动物生存环境和活动地区的变化，许多野生动物数量递减，有些珍稀动物明显减少，有的种群已濒临灭绝，生物多样性明显降低。
我国生态系统类型多样，决定了我国野生动物资源的丰富性。据调查，全国鸟类超过1 000种，兽类超过400多种。中国国土面积占世界陆地总面积的7％，鸟类种数和兽类种数占世界的1O％以上。由于我国的生态系统分布是一个持续变化的动态系统，伴随着自然环境的恶化，野生动物的分布也随之发生相应的变化或迁徙。如历史时期野生象群的分布，就有一个从黄河流域中下游地区至长江流域地区、珠江流域地区、滇西南地区不断南迁的过程。从地质时代的第四纪以来，与中国处于同纬度的欧洲和北美都有大陆冰川覆盖，以致寒冷的气候使许多野生动物相继灭绝。然而，中国的高山冰川很少，受寒冷的影响较小，所以一些具有“活化石”之称的野生动物如大熊猫、扬子鳄等能残存到现在，从而增加了中国野生动物资源的丰富性与多样性。
在野生动物的分布与变迁中，比较典型地反映我国历史时期生态演变的野生动物主要是：野马、大象、犀牛、竹鼠、长臂猿等兽类和孔雀、鹦鹉等鸟类。
马是人类最早驯化的物种。在人类发展的进程中，马为人类所驯服和利用，为人类做出了巨大贡献。野马被驯化了，野马本身却日益稀少，目前野马种群已罕见踪影。这一种群的变化，充分说明人类活动对自然界某些物种的影响之大、之烈。
藏羚羊在自然界是一种优势物种，它们成群结队地在寂静苍茫的高原地平线上奔跳，快速而优美的跑姿，展示了它们旺盛的生命力和在雪域高原条件下的成功进化。它们能够在这片原本属于它们的土地上生活数千万年，从物种自身的角度看，难以存在濒临灭绝的危险。但是在盗猎分子大批量残杀下，藏羚羊遭受到灭顶之灾，种群数量已急剧减少。
根据调查，从自然界每捕捉一只鸟，就有1O只鸟作为陪衬，在捕捉、贩运和饲养中死亡。因此，那种吃鸟、捕鸟、赏笼中鸟的所谓“鸟文化”，是建立在成千上万只鸟的尸骨之上，堪称对自然界的暴行和对生命的蹂躏。
中国古代大象的分布地区较为广泛，南方、北方皆有。距今3 00O多年前，黄河中下游流域地区还有野象分布。甲骨文中有较多猎获大象的记载。殷商时期，中原一带不仅野象较多，而且还进行人工驯养，成为作战的工具。在殷墟遗址中，考古发现有象、獐、水牛、竹鼠等亚热带动物骨骼遗骸。《孟子·滕文公》记载：“周公相武王……灭国者五十，驱虎、豹、犀、象而远之。”上述史实表明，夏商时期，我国野象曾经分布在华北平原北部燕山山脉至吕梁山、陕北一线。春秋时代以后，中国野象分布渐由华北地区南移到秦岭、淮河一线。这时，黄河流域地区的象群虽然少见，但仍有野象活动的记载。北周时，在兖州(今属山东)发现大象。南北朝至宋代，大象在黄河一线以南、以长江流域一线为中心的广大地区活动，屡见于史书。南北朝时，淮南“有野象数百”，“坏人室庐”。北宋初(公元962年)，“有象至黄陂县(今属武汉市境内)匿林中，食民苗稼，又至安(今湖北境内)、复(今湖北境内)、襄(今湖北境内)、唐州(今河南境内)践民田”；乾德年间(公元967年)，“有象自至京师(今河南境内)”；开宝年间(公元976年)，“己酉，吴越王献驯象”。史实表明：宋时，长江流域一线还有不少的象群活动。至于长江流域以南地区，当时象群活动的记载很多，《宋史》记载可数的就达几十处。宋元以后，长江流域大象活动的记载至今未有发现，可见，元、明、清时大象的主要活动地区已转移到岭南、广西等地。史载：洪武年间，“广东雷州卫进象一百三十二”，“驯象卫进象。先是诏思明、太平、田州、龙州诸土官领兵会驯象卫官军往钦、廉、藤、蓠、澳等山捕象，豢养驯押，至是以进。”当时，岭南象群时常出没破坏庄稼，为此，“率兵二万驱捕”。万历年间(公元1587年)，横州仍“有象出北乡，害稼”；钦州亦多象群“践踏田禾，触害百姓”。直至清乾隆年间，广西灵山一带之象，“每秋熟，辄成群出食，民甚苦之”。道光年间(公元1833年)，史载“大廉山群象践民稼，逐之不去”，至当时已变为“象间有”。这一地区的大象至19世纪20年代以后已渐趋稀少，不久即难觅其踪迹。现今仅云南西南部才有残存象群分布。
大象的分布及变迁，大体上也反映了我国同类别的热带或亚热带动物如犀牛、长臂猿等以及适宜温暖环境的动物如竹鼠、野生水牛等分布及变迁情况。尽管它们的分布及变迁在时间与空间上存在着一定的差异，但其南迁的方向、地域生态分布与时间变化趋势等，却是基本一致或大同小异的。
历史时期野生动物的分布及其与人类活动的关系，是构成我国古代生态系统的基本要素之一。唐代著名诗人李白所描绘的“两岸猿声啼不住，轻舟已过万重山”、“但见悲鸟号古木，雄飞雌从绕林间”的生态自然景观或人文生态现象，可谓丰富多彩。漫长的自然界演化历程表明，物种的多样性有利于生态系统稳定性的延续，相反，物种的减少则会直接影响地域性乃至整个地球生态平衡的。
第二节 传统工业化进程中的生态演变
工业革命揭开了人类大规模开发利用化石能源和矿产资源的序幕。随着全球工业化进程加快，工业化的范围、内涵日益扩大，不同国家经济结构的变迁呈现出阶段性的演化特征。但是万变不离其宗，传统的工业革命所需要的能源主要是煤、石油等化石燃料，其直接后果是生态破坏、环境污染。工业革命对于人类财富的积累无疑是一次巨大的进步，但对于人类的生存环境却是一场灾难。也正是全球性的生态灾难警示人类社会必须实施可持续发展战略。
一、生态资源的加剧消耗
英国于19世纪60年代、美国和法国于20世纪初期完成了传统工业化过程，德国于2O世纪30年代、前苏联和日本等国也于2O世纪70年代，先后完成传统工业化过程。尽管不同国家完成传统工业化的时间不同，但都有一个共同特征，即都经历了能源和矿产资源高消耗、环境高污染的过程。
1.能源与矿产资源消耗加剧
矿产资源为人类提供了95％以上的能源，80％以上的工业原料和70％以上的农业生产资料。工业革命发生以来，人类社会已经消耗了巨大的矿产资源，同时积累了巨大数量的社会物质财富。1800—1900年，全球GDP增长了7倍，相应的粗钢消费增长了10倍，金属铜消费增长了1.15倍，金属铝消费增长了2.27倍，主要能源煤炭消费增长了57倍，石油消费增长了26倍，天然气消费增长近1倍。1900—2000年，人类社会的财富积累明显加快，100年间全球GDP增长了18倍，与此相应，粗钢消费增长了30倍，金属铜消费增长了28倍，金属铝消费增长了3 600倍，主要能源煤炭消费增长了5倍，石油消费增长了178倍，天然气消费增长了362倍。迄今为止，人类已经铺设了120万千米的铁路，138万千米的石油、天然气等各类运输管道，修筑了2 860万千米的公路，建设了46 500座飞机场，生产了无数的汽车、飞机、轮船和各类消费品，消耗了数量惊人的矿产资源。
近百年来，化石能源产量呈指数式快速增长。以石油和天然气为例，1900年产量分别为4 000万吨和560万吨油当量，1950年分别增长到5.3亿吨和1.7亿吨油当量，2000年分别迅猛增至35.7亿吨和21.8亿吨油当量。石油和天然气产量增长主要发生在20世纪五六十年代全球经济高速增长时期。
100年间，化石能源结构经历了两次标志性转变。第一次发生在1965年，石油消费量首次超过煤炭消费量，人类能源消费由“煤炭时代”进入“石油时代”；第二次发生在2000年，天然气产量与煤炭产量持平，天然气生产呈快速增长之势，人类社会进入天然气与石油并重的时代。到2000年，全球一次性能源生产结构中，石油占39％，煤炭占25％，天然气占25％。
全球石油生产历史大致分4个阶段：第一阶段为1857—1900年，石油生产和消费处于起步阶段，生产规模极其有限，但平均增长速率很高；第二阶段为1901—1945年，汽车、坦克等大量耗油装置的发明以及两次世界大战，刺激了石油生产和消费规模的扩大，但总体仍处于较低水平；第三阶段为第二次世界大战结束至1974年，其时全球主要发达国家完成工业化，石油工业呈蓬勃发展之势，石油生产和消费达到了顶峰；第四阶段为1975年以后，世界经历了两次石油危机，石油生产和消费进入波动增长期。由此可见，1945年以来，是全球石油生产和消费的快速增长时期，这一时期累计采掘的石油近l 200亿吨，占人类历史全部采掘量的95％。
人类开采煤炭的历史久远。主要由于英国工业革命对煤炭需求的快速增长，在1760年前后全球开始了大规模的煤炭采掘。到目前为止，已采掘煤炭约2 400亿吨煤炭，其中20世纪的100年间采掘煤炭2 282亿吨，占人类历史采掘量的99.2％。20世纪全球煤炭产量变化也大致分4个阶段：第一阶段为19OO—1913年，是煤炭产量稳步上升阶段，年均增长率4.32％，这一阶段是煤炭生产和消费的黄金期；第二阶段为1914—1945年，全球煤炭生产波动大，期间经历了两次世界大战和两次经济危机，导致煤炭产量大幅度下滑；第三阶段为1946—1989年，煤炭产量稳步上升，年均增长率为2.93％，这一阶段是全球煤炭生产稳定持续增长最长的时期，同全球经济的稳定增长密切相关；第四阶段为1990—2000年，全球煤炭产量震荡下降，年均增长率为一O.73％。
人类大规模开发利用天然气不足60年。此前生产规模非常小，直到第二次世界大战结束后天然气生产规模才逐渐扩大。特别是近些年来，全球天然气生产与消费呈快速增长之势，逐渐取代煤炭成为第二大一次性能源。天然气产量的迅速增长得益于4个方面的因素：一是两次石油危机导致国际油价飚升，促使石油消费大国开始调整石油在能源结构中的份额，为天然气生产和消费快速增长提供了广阔空间；二是天然气开采技术进步极大地促进了产量的增长，特别是海上采气量不断增加和开采成本的降低，为人类大规模利用天然气奠定了基础；三是天然气管道建设加快，为其加速利用创造了条件。截至2000年全球累计铺设各类天然气管道80万千米，可以绕地球20圈，为天然气的消费提供了必要的基础设施；四是天然气探测储量不断增加推动了天然气消费的信心。
2.土地荒漠化日益加剧
荒漠化是指在干旱、半干旱和某些半湿润、湿润地区，由于气候变化和人类活动等各种因素所造成的土地退化，使土地生物和经济生产潜力减少，甚至基本丧失。荒漠化大致有4类：一是在风力作用下出现风蚀地、粗化地表和流动沙丘为标志性形态。二是在流水作用下出现劣质地和石质坡地为标志性形态。三是在物理和化学作用下出现土壤板结、细颗粒减少、土壤水分蓄积能力下降，从而导致土壤干化脱水和土壤有机质的显著下降，出现土壤养分锐减和土壤盐渍化。四是工业矿山开发造成的，主要表现为土地资源损毁和土壤严重污染，致使土地生产力严重下降，甚至绝产。
荒漠化是当今世界最严重的环境与社会经济问题。联合国环境规划署曾3次系统评估了全球荒漠化状况。1991年底为联合国环发大会所准备报告的评估结果说明，全球荒漠化面积由1984年的34.75亿公顷增加到1991年的35.92亿公顷，约占全球陆地面积的1／4，已影响到了全世界1／6的人口(约9亿人)，100多个国家和地区。据测算，在全球35.92亿公顷受到荒漠化影响的土地中，旱地1.73亿公顷，牧场3O.7l亿公顷，水浇地2 700万公顷。全球平均每年有600万公顷的土地变为荒漠，其中320万公顷是牧场，250万公顷是旱地，12.5万公顷是水浇地。另外，已有2 100万公顷土地因退化而不能生长谷物。
非洲大陆有世界上最大的旱地，约为20亿公顷，占非洲陆地总面积的65％。整个非洲干旱地区经常出现严重旱灾。目前非洲36个国家受到不同程度的干旱和荒漠化影响，有近5 000万公顷土地半退化或严重退化，占全大陆农业耕地和永久草原的1／3。根据联合国环境规划署的调查，在撒哈拉南侧每年有150万公顷的土地变成荒漠。在1958—1975年，仅苏丹撒哈拉沙漠就向南蔓延了9O～100千米。亚太地区也是荒漠化非常突出的区域，共有8 600万公顷的干旱地、半干旱地和半湿润地，7 000万公顷的雨水灌溉作物地和l 600万公顷灌溉作物地受到荒漠化影响。这意味着亚洲有35％的生产用地受到荒漠化影响。遭受荒漠化影响最严重的国家依次是中国、阿富汗、蒙古、巴基斯坦和印度。亚洲是世界上受荒漠化影响人口分布最集中的地区。
土地荒漠化是自然因素和人为活动综合作用的结果。自然因素主要是指异常的气候条件，特别是严重的干旱条件，由此造成植被退化，风蚀加快，引起荒漠化。人为因素主要指过度放牧、乱砍滥伐、开垦林草地并进行连续耕作等，由此造成植被破坏，地表，加快风蚀或雨蚀。就全球而言，过度放牧和不适当的旱作农业是干旱和半干旱地区发生荒漠化的主要原因(表2-2、2-3)。
同样，干旱和半干旱地区用水管理不善，引起大面积土地盐碱化，也是一个十分严重的问题。从亚太地区人类活动对土地退化的影响构成来看，植被破坏占37％，过度放牧占33％，不可持续农业耕种占25％，基础设施建设过度开发占5％。非洲的情况与亚洲类似，过度放牧、过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产力下降和随之而来的农牧业减产，相应带来巨大的经济损失和一系列社会恶果。在1984—1985年的非洲中，至少有3 000万人处于极度饥饿状态，l 000万人成了难民。据1977年联合国沙漠化会议估算，荒漠化在生产能力方面造成的损失每年近26O亿美元。1980年，联合国环境规划署进一步估算了防止干旱土地退化工作失败所造成的经济损失，在当时估计到2000年总共将损失5 200亿美元。1992年，联合国环境规划署估计，由于全球土地退化每年所造成的经济损]失约423亿美元[按1990年价格计算]，如果在下一个2O年里在防止土地退化方面继续无所作为，损失总共将高达8 500亿美元。从各大洲的损失看，亚洲损失最大，其次是非洲、北美洲、大洋洲、南美洲、欧洲。从土地类型看，放牧土地退化面积最大，损失也最大；灌溉土地和雨浇地受损失情况大致相同。从1980年和1990年所作估算的比较看，由于世界各国防治土地荒漠化的进展甚微，在1978—1991年，全世界的直接损失约为3 000亿～6 000亿美元。这尚不包括荒漠化地区以外的影响损失和间接经济损失。
3.森林资源退化
从全球来看，森林减少仍然是许多发展中国家所面临的严重问题，由此造成的一系列环境恶果。
1990年，全球森林及稀疏的丛林和灌木林覆盖面积为51亿公顷，约占陆地面积的40％，其中34亿公顷属于联合国粮农组织定义的“森林”(在发达国家树冠覆盖率至少为2O％，在发展中国家为10％)。从联合国粮农组织90年代初所进行的评估看，全球森林面积的减少主要发生在2O世纪50年代以后，其中1980—1990年，全球乎均每年损失森林995万公顷，约等于韩国的国土面积(表2-4)。
从世界各地区的情况看，在非洲、亚洲和拉美等地，约有热带森林18亿公顷，包括雨林和湿润落叶林等。20世纪80年代期间，这些地区森林砍伐总面积和木材总砍伐量持续增长，平均每年砍伐590万公顷，其中490万公顷是原始森林。森林的大面积砍伐，导致森林生态系统严重退化。北美、欧洲、亚洲等地的温带森林共有16亿公顷，主要集中在工业化国家。尽管过去半个世纪里温带森林面积基本保持不变，甚至还有增加，但森林质量总体上退化了，大量原始森林已被人工林所取代，通常只是同龄的、单一品种的林木，远不像天然林有比较高的生物多样性和生态功能作用，抵御病虫害和自然灾害干扰的能力也比较差。
热带森林有着丰富的物种和巨大的调节气候功能。热带森林减少一直是世界的热点问题。据联合国粮农组织的数据，1960一1990年期间，全球丧失了4.5亿公顷的热带森林。亚洲同期损失了大约 l／3的热带森林，非洲和拉丁美洲各损失了大约18％的热带森林。
森林资源减少的主要原因：第一，乱砍滥伐林木。温带森林的砍伐历史比较长，在工业化过程中，欧洲、北美等地的温带森林有l／3被砍伐掉了。而热带森林的大规模开发只有30多年的历史。欧洲国家进入非洲，美国进入中南美，日本进入东南亚，寻求热带林木资源。这一期间，发达国家进口的热带木材增长了十几倍，占世界木材和纸浆总供给量的10％左右。近年来，为了保护热带森林，越来越多的国家已禁止出口原木。
第二，开垦林地为农田。为了满足人口增长对粮食的需求，发展中国家开垦了大量的林地，特别是农民烧荒耕作，刀耕火种，对森林造成了严重破坏。据估算，热带地区半数以上的森林采伐是烧荒开垦造成的。在人口稀少的地方，农民在耕作一段时间后就转移到其他地方开垦，原来耕作过的林地肥力和森林都能比较快地恢复，刀耕火种尚不对森林构成很大的危害。但是，随着人口增长，开垦林地的耕作强度和持续时间都增加了，从而加剧了林地土壤侵蚀，严重损害了森林植被再生和恢复能力。
第三，采集薪炭。全世界约有50％的人口用薪柴作为主要燃料，每年约有l亿多米3的林木被消耗掉。随着人口的增长，对薪材的需求量也相应增长，采伐的林木也越来越多。
第四，大规模毁林放牧。为了满足美国等国对牛肉的需求，中南美地区、特别是南美亚马逊地区，砍伐和烧毁了大片森林，林地变为牧场。这使得具有地球“肺”功能的热带雨林面积急剧减少，温室效应加大。
第五，空气污染。欧美等工业化国家，空气污染对森林退化也产生了明显的影响。据1994年欧洲委员会对32个国家的调查，由于空气污染等原因，欧洲大陆26.4％的森林有中等或严重的落叶现象。
4.水资源危机日益加剧
水是世界上最重要的资源之一，总体积约为15亿千米3。这些水如果均匀分布在地球表面，地球海洋的水深平均约3 000米。但其中只有约3％是淡水，淡水的90％又被封冻在两极及高山的冰层和冰川中，难以利用。这些资源的时空分布又不均，加上人类的不合理利用，使世界上许多地区面临日益严重的水资源危机。
淡水资源短缺 由于人口增长和经济发展，用水量不断增加。在过去3个世纪里，人类提取的淡水资源量增加了35倍，1970年达到了3 500千米；。2O世纪后半叶，淡水提取量每年增加4％～8％，其中农业灌溉和工业用水占了增长的主要部分(表2—5)，特别是20世纪7。年代“绿色革命”期间，灌溉用水翻了一番。
根据国际经验，每人每年1000米3可重复使用的淡水资源是一个基本指标，低于这个指标的国家可能会经受阻碍发展和损害健康的长期性水荒。目前，世界上有20个左右的国家已低于这一指标，大部分位于西亚和非洲。据有关国际组织预测，生活在缺水国家的人口将从1990年的1.32亿增加到2025年的6.53亿(按照低人口增长预测)和9.O4亿(按照高人口增长预测)之间。到2050年，预测生活在缺水国家中的人口将增加到1O.6亿和24.3亿之间，占全球预测人口的13％～20％。这尚不包括中国西北部、印度西部和南部、巴基斯坦和墨西哥的大部分地区、美国和南美西海岸的干旱缺水地区。全世界实际受水资源短缺影响的人口要比上述预测数字多得多。
与淡水资源短缺相对应的是水资源的浪费。农业消耗了全球用水量的70％左右。农业灌溉用水效率普遍比较低，许多灌溉系统60％以上的水在浇灌庄稼前就渗漏和蒸发掉了，并带来土壤盐渍化。
淡水污染 水污染有三个主要来源，即生活废水、工业废水和含有农业污染物的地表径流。另外，固体废物渗漏和大气污染物沉降也造成对水体的交叉污染。水体污染大大减少了淡水的可供量，加剧了淡水资源的短缺。
据世界银行的报告估计，由于水污染和缺少供水设施，全世界有10亿多人口无法得到安全的饮用水。
随着对淡水需求量的不断增长，在许多干旱和半干旱地区，淡水成为决定经济发展的重要制约因素，部门之间、地区之间和国家之间争夺淡水资源的矛盾越来越突出。即使在水资源比较丰富的地区，不同功能用途之间的争水矛盾也日益显现出来。
过去，农业是用水增长最快的部门，灌溉用水往往优先保证。随着工业和城市生活用水的不断增长，在干旱半干旱地区，也在同农业争夺有限的水源。美国西部及一些发展中国家工业和城市较集中的地区，这种矛盾已非常明显。
世界上许多重要河流由两个或多个国家所有。全世界约有200多条国际河流或湖泊，其流域面积约占全球陆地面积的一半以上。因此，全球跨国的水资源管理是国际环境与资源保护的重要领域。在西亚和北非等一些干旱和半干旱地区，水贵如油，各国在跨国河流和地下蓄水层开发利用上的争执十分尖锐，有时甚至引发军事上的对峙，成为国际冲突的导火索。
5.海洋资源受到污染
海洋生态系统在维持全球气候稳定和生态平衡方面起着决定性作用。海洋生物资源及海洋鱼类是人类食物的重要组成部分。全世界约有9.5亿人把鱼作为蛋白质的主要来源。近几十年来，海洋生物资源过度利用和海洋污染加剧，正在导致全球范围海洋环境质量和海洋生产力的退化。
海洋生物资源过度利用 世界渔业生产由海洋捕捞、内陆捕捞和水产养殖(包括淡水和海水养殖)所组成。1993年，在全世界捕获的1.O1亿吨鱼类中，海洋捕捞占77.7％，内陆捕捞占6.8％，水产养殖占工5.5％。在1950—1990年，海洋捕捞量差不多翻了5番，达到8 600万吨，而到1993年下降到了8 400万吨。联合国粮农组织1993年估计，2／3以上的海洋鱼类被最大限度或过度捕捞，特别是有数据资料的25％的鱼类，由于过度捕捞，已经灭绝或濒临灭绝，另有44％的鱼类的捕捞已达到生物极限。从世界各主要捕捞区的情况看，大西洋和太平洋11个重要捕捞区中的6个捕捞区(占所有商业渔业资源的60％强)，不是已经枯竭，就是捕捞超过了极限。
海洋鱼类过度捕捞不仅使海洋捕捞量陷于停滞，也使捕捞结构发生变化，高价值鱼类减少，处于食物链低层的低价值鱼类增多。20世纪7。年代以来，正是这些低价值鱼类维持着渔业生产的增长。
海洋污染 人类活动产生的大部分废弃物和污染物最终都进入了海洋，海洋污染越来越严重。目前，每年都有数十亿吨的淤泥、污水、工业垃圾和化工废物等直接流人海洋；河流每年有将近百亿吨的淤泥和废物带人沿海水域。海洋污染的主要来源有：城市污水和农业径流、空气污染、船舶、倾倒垃圾等。从总体上看，海洋污染主要表现在以下几个方面：
·世界沿海水域大部分已遭受污染，公海则相对清洁。
·分布最广、影响最大的污染源是排放的污水和土地开垦及侵蚀的沉积物。
·污染和沿海开发对湿地、红树林、珊瑚礁和沙丘的破坏，危及沿海生态系统，使许多动物的栖息和繁殖地遭到毁坏，威胁到鱼类和其他野生生物的生存。
·船舶、钻井平台原油泄漏和农药等有机合成物的注入，造成海洋区域性污染。
·海洋垃圾中的塑料、废弃渔网和石油泄漏形成的焦油团等对海鸟和海洋哺乳动物造成很大危害。
世界各国，主要是一些发达国家处理了部分排人海洋的污水。但从全球看，大量的污水经河流、港口直接排人了海洋，造成世界许多沿海水域、特别是一些封闭和半封闭的海湾和港湾出现富营养化，过量的氮、磷等营养物造成藻类和其他水生植物的迅速生长，极易发生由有毒藻类构成的赤潮。赤潮往往急剧蔓延，造成鱼类死亡、贝类中毒，给沿海养殖业带来毁灭性灾害。
二、重度环境污染事件频频发生
西方国家首先步人工业化进程，最早享受到工业化带来的繁荣，也最早品尝到工业化带来的苦果。在工业发达国家，从20世纪50一60年代开始，“公害事件”层出不穷，导致成千上万人患公害病，不少的人在“公害事件”中丧生。其中，有八起事件引人注目，被称为“世界公害事件”，从中可以看到伴随工业革命而来的环境污染的严重性。
马斯河谷事件 1930年12月1—5日，比利时马斯河谷的气温发生逆转，工厂排出的有害气体和煤烟粉尘，在近地大气层中积聚。3天后，开始有人发病，一周内，6O多人死亡，还有许多家畜死亡。造成这次事件的原因是几种有害气体和煤烟粉尘综合作用导致的严重大气污染。当时，大气中二氧化硫浓度高达25～100毫克／米3。
多诺拉事件 1948年10月26—31日，美国宾夕法尼亚州的多诺拉小镇，弥漫的大雾致使全镇5 911人相继发病，发病率占全镇人口的43％，其中17人死亡。大雾的成分主要由二氧化硫气体组成，二氧化硫又与金属元素、金属化合物相互作用，导致这次事故的发生。当时大气中二氧化硫浓度高达O.5～2.O毫克／米3，并发现有尘粒。
伦敦烟雾事件 1952年12月5—8日，素有“雾都”之称的英国伦敦，突然有许多人患起呼吸系统病，并有4 000多人相继死亡。此后2个月内，又有8 000多人死亡。导致这次大气严重污染事故的直接原因是：大气中尘粒浓度高达4.46毫克／米3，是平时的1O倍；二氧化硫浓度高达1.34毫克／米3，是平时的6倍。
洛杉矶光化学烟雾事件 1936年在洛杉矶开采出石油后，刺激了当地汽车业的发展。至40年代初期，洛杉矶市已有250万辆汽车，每天消耗约1600万升汽油，由于汽车气化率低，每天有大量含有碳氢化合物的尾气排人大气中。在阳光的照射下，这些汽车尾气转化为浅蓝色的光化学烟雾，使这座本来风景优美、气候温和的滨海城市，成为“美国的雾城”。在光化学烟雾刺激下，当地居民的眼、喉、鼻患病率和死亡率增高。同时，又使远在百里之外的柑橘减产、松树枯萎。
水俣事件 从1908年起，日本一家生产氮肥的工厂，在水俣市建厂。该厂生产流程中产生的甲基汞化合物直接排入水俣湾。从1950年开始，先是发现“自杀猫”，后又发现有人生怪病，此病无法医治，直至死亡。医生无法确诊病因，故称之为“水俣病”。经多年调查发现，水俣湾被大量甲基汞化合物污染，并在鱼的体内形成高浓度的富集，人食用了这种被污染的鱼，中毒生病。其富集链为：甲基汞化合物一海水微生物一鱼一猫，或鱼一人，最终导致“水俣病”的发生。
富山事件 20世纪50年代日本三井金属矿业公司在富山平原的神通川上游开设炼锌厂，该厂排入神通川的废水中含有金属镉，这种含镉的水又被用来灌溉农田，使稻米含镉。人们因食用含镉的大米和饮用含镉的水而中毒，全身疼痛，故称“骨痛症”。据统计，1963—1968年5月，共确诊患者258人，死亡128人。
四日事件 20世纪50～60年代，日本东部沿海的四日市设立了多家石油化工厂，这些工厂排出的含二氧化硫、金属粉尘的废气，使许多居民患上哮喘等呼吸系统疾病而死亡。工967年，有些患者不堪忍受痛苦而自杀，到1970年，患者达500多人。
米糠油事件 工968年，日本九州爱知县一带在生产米糠油过程中，由于生产失误，米糠油中混入了多氯酸苯，致使1400多人食用后中毒，4个月后，中毒者猛增到5 000余人，并有16人死亡。与此同时，用生产米糠油的副产品——黑油作为家禽饲料，又使数十万只鸡死亡。
近些年来，在不少发展中国家，也出现了与发达国家类似的污染病的情况，使发展中国家面临着发展与环境的双重压力。
造成重度环境污染的主要原因，首先是工业社会燃烧大量化石能源，成为大气、水等环境污染与土地生态破坏的源头。在工业革命初期，能源主要是煤，直到19世纪70年代以后，石油作为能源才开始进入工业生产体系中，使工业能源结构发生了变化。最近几十年，尽管水能等新的能源得到开发利用，但工业社会的能源依然以不可再生的煤和石油等能源为主，且其消耗量急剧增加。这种趋势带来了一系列始料不及的问题。例如，英国在19世纪30年代完成了产业革命，建立了包括钢铁、化工、冶金、纺织等在内的工业体系，促使煤的生产量、消耗量猛增，由此带来的污染问题也随之突出。早在19世纪末，英国伦敦就曾发生过多次以煤作燃料造成的毒雾事件。
其次是工业制成品原料、主要是矿产资源，伴随着采矿量的直线上升，造成环境严重污染。例如，日本足尾铜矿采掘量在1877年只有不足39吨，10年后猛增到2 515吨，翻了60多倍。19世纪末，将欧美的冶炼法引入日本足尾铜矿场，以黄铜矿为原料提取“纯铜”。由于黄铜矿含硫、剧毒的砷化物和有色金属粉尘，致使矿区附近的整片山林和庄稼被毁坏，矿山周围24千米2的地区成为不毛之地，受害中心的一个村庄被迫全部转移。同时，由于冶炼铜矿的有毒废水、废屑被排人了渡良濑川的河系，1890年洪水泛滥，污染的河水漫溢，使附近4县数万公顷土地受害，造成田园荒芜，鱼虾死亡，沿岸数10万人流离失所。
三是环境污染的加剧还与人类对自然的认识水平和技术能力直接相关。在工业化初期，人们对环境问题缺乏知识，往往严重忽视环境问题，造成意想不到的不良后果。当环境污染发展到相当严重并引起人们重视时，又常常由于技术能力不足和资金短缺而难以治理。
三、工业化初期的全球生态演变
在过去几十年的时间内，传统的工业化经济模式带来的环境变化，从地区性问题发展成为波及世界各国的全球性问题。如全球气候变暖、臭氧层破坏、生物多样性减少、酸雨污染以及核污染、沙尘暴等。围绕这些问题，国际社会在经济、政治、技术、贸易等方面形成了复杂的抗御或合作关系，并建立了一个庞大的国际环境条约体系，正在越来越影响着全球经济、政治和技术的未来走向。
1.全球气候变化
(1)气候变化是一个最典型的全球尺度的环境问题。2O世纪70年代，科学家把气候变暖作为一个全球环境问题提了出来。80年代，随着对人类活动和全球气候关系认识的深化，随着近百年来“最热”天气的出现，这一问题开始成为国际政治和外交议题。1992年联合国里约环发大会上，通过并签署《气候变化框架公约》。气候变化问题直接涉及经济发展方式及能源利用的结构与数量，正在成为深刻影响21世纪全球发展的一个重大国际性问题。
近50多年来，大气中产生温室效应的气体已经发现近30种，其中二氧化碳起重要的作用，甲烷、氟利昂和氧化亚氮也起相当重要的作用(表2-6)。
从长期气候数据比较来看，在气温和二氧化碳之间存在显著的相关关系(图2-2)。
目前国际社会所讨论的气候变化问题，主要是指温室气体增加产生的气候变暖问题。20世纪以来所进行的科学观测表明，大气中各种温室气体的浓度都在增加。1750年之前，大气中二氧化碳含量基本维持在280毫升／升。工业革命后，随着人类活动，特别是消耗的化石燃料不断增长和森林植被的大量破坏，人为排放的二氧化碳等温室气体不断增加，大气中二氧化碳含量逐渐上升，每年大约上升工.8毫升／升(约O.4％)，到目前已上升到近360毫升／升。从测量的结果看，大气中二氧化碳的增加部分约等于人为排放量的一半。政府间气候变化小组1996年发表了新的评估报告，再次肯定了温室气体增加将导致全球气候的变化。根据各种计算机模型的预狈0，如果二氧化碳浓度从工业革命前的280毫升／升增加到560毫升／升，全球平均温度可能上升1.5—4°C。
(2)影响气候变化的因素。自然界本身排放着各种温室气体，同时在吸收或分解它们。在地球的长期演化过程中，大气中温室气体的变化是十分缓慢的，处于一种循环过程。迄今为止，发达国家消耗了全世界所生产的大部分化石燃料，其二氧化碳累积排放量达到了很高的水平。截至1992年，15个国家的二氧化碳排放量，列在表2—7中。从表中可以看出，发达国家仍然是二氧化碳等温室气体的主要排放国，美国是世界上头号排放大国，包括中国在内的一些发展中国家的排放总量也在迅速增长。前苏联解体后，中国的排放量位居世界第二，受到国际社会的关
注。但以人均排放量和累积排放量而言，发展中国家还远远低于发达国家(表2—7)。
人为的温室气体排放趋势，主要取决于人口增长、经济增长、技术进步、能效提高、各种能源相对价格等诸多因素的变化。国际著名能源机构——国际能源局、美国能源部和世界能源理事会，根据经济增长和能源需求的不同景况，预测、提出了人为二氧化碳排放的各种可能趋势。认为在经济增长平缓，对化石燃料使用没有采取强有力的限制措施的情况下，到2O10年化石燃料仍将占世界商品能源的3／4左右，其消费量可能超过目前水平的35％，同能源使用相关的二氧化碳排放量可能增长30％～40％。到21世纪中叶，发达国家仍将是大气中累积排放的二氧化碳的主要责任者。当然，如果世界各国采取适合环境要求的经济和能源发展战略，二氧化碳排放可能出现不同的前景(表2-8)。
(3)气候变化的影响和危害。按照目前的发展趋势，科学家预测有可能出现的影响和危害有：
海平面上升 全世界大约有1／3的人口生活在沿海岸线60千米的范围内，经济发达，城市密集。全球气候变暖导致的海洋水体膨胀和两极冰雪融化，可能在21OO年使海平面上升50厘米，危及全球沿海地区，特别是那些人口稠密、经济发达的河口和沿海低地。这些地区可能会遭受淹没或海水入侵，海滩和海岸遭受侵蚀，土地退化，海水倒灌和洪水加剧，港口受损，并影响沿海养殖业和供水排水系统。
影响农业和自然生态系统 随着二氧化碳浓度增加和气候变暖，可能会增加植物的光合作用，延长生长季节，使世界一些温度较低的地区更加适合农业耕作。但全球气温和降雨形态的迅速变化，也可能使一些地区的农业和自然生态系统难以很快适应这种变化，从而遭受灾害性影响，造成较大范围的森林植被破坏和农业灾害。
加剧洪涝、干旱及其他气象灾害 全球平均气温略有上升，就可能带来频繁的气候灾害。过多的降雨、大范围的干旱和持续的高温，造成大范围的灾害损失。有的科学家根据气候变化的历史数据，推测气候变暖可能破坏海洋环流，引发新的冰河期，给高纬度地区造成可怕的气候灾难。
影响人类健康 气候变暖有可能增加疾病危险，特别是传染病的流行。高温会给人类的循环系统增加负担，热浪会引起死亡率的上升。随着温度升高，可能使许多国家疟疾、淋巴腺丝虫病、血吸虫病、黑热病、登革热、传染性脑炎增加或再次发生。
(4)气候变化对中国的影响。从中外专家的研究结果看，总体上我国的变暖趋势冬季将强于夏季；在北方和西部的温暖地区以及沿海地区降雨量将会增加，长江、黄河等流域的洪水暴发频率会提高；东南沿海地区台风和暴雨也将更为频繁；春季和初夏许多地区干旱加剧，干热风频繁，土壤蒸发量上升。农业是受影响最大的部门。温度升高将延长作物生长期，减少霜冻，二氧化碳的“肥料效应”会增强光合作用，对农业产生有利的影响；但土壤蒸发量上升，洪涝灾害增多和海水侵蚀等也将对农业带来不利的影响。海平面上升最严重的影响是增加风暴潮和台风发生的频率和强度，海水入侵和沿海侵蚀也将造成经济和社会的重大损失。
2.臭氧层破坏和损耗
(1)臭氧层破坏及其成因。大气中的臭氧含量仅一亿分之一，但在离地面2O～30千米的平流层中，存在着一个臭氧层，其中臭氧的含量占这一高度空气总量的十万分之一。臭氧层的臭氧含量虽然极其微少，却具有很强的吸收紫外线的功能，可以吸收太阳光紫外线中对生物有害的部分(UV—B)。由于臭氧层有效地阻挡了来自太阳紫外线的侵袭，才使得人类和地球上各种生命能够存在、繁衍和发展。
1985年，英国科学家观测到南极上空出现臭氧层空洞，并证实其同氟利昂(CFCs)分解产生的氯原子有直接关系。到工994年，南极上空的臭氧层破坏面积已达2 400万千米2；北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄，欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了10％～15％，西伯利亚上空甚至减少了35％。
20世纪80年代后期，氟利昂的产量达到了144万吨。在对氟利昂实行控制之前，全世界向大气中排放的氟利昂已达到了2 000万吨。由于它们在大气中的平均寿命达数百年，所以排放的大部分氟利昂仍留在大气层中，其中大部分停留在对流层，当其上升进入平流层后，在一定的气象条件下，受到强烈紫外线的作用而被分解，分解释放出的氯原子同臭氧发生连锁反应，不断破坏臭氧分子。科学家估计一个氯原子可以破坏数万个臭氧分子。
(2)臭氧层破坏的危害。臭氧层破坏的后果是严重的。如果平流层的臭氧总量减少1％，预计到达地面的有害紫外线将增加2％。有害紫外线的增加，会产生以下一些危害：
使皮肤癌和白内障患者增加 损坏人的免疫力，使传染病的发病率上升。据估计，臭氧减少1％，皮肤癌的发病率将提高2％一4％，白内障的患者将增加0.3％一O.6％。一些初步的证据表明，人体暴露于紫外线辐射强度增加的环境中，会使各种肤色的人的免疫系统受到抑制。
破坏水体生态系统 对农作物的研究表明，过量的紫外线辐射会使植物的生长和光合作用受到抑制，导致农作物减产。紫外线辐射也使处于食物链底层的浮游生物的生产力下降，从而损害整个水体生态系统。有报告指出，由于臭氧层空洞的出现，南极海域的藻类生长已受到很大影响。紫外线辐射还可能导致某些生物物种的突变。
引起新的环境问题 过量的紫外线照射能使塑料等高分子材料更加容易老化和分解，带来光化学大气污染。
3.生物多样性减少
生物多样性及其价值。生物多样性是一个地区内生物个体、种群和生态系统多样性的总和。基因或遗传多样性是指种内基因的变化，包括同种的显著不同的种群(如水稻的不同品种)和同一种群内的个体遗传变异。物种多样性是指一个地区内物种的变化。生态系统多样性是指群落和生态系统的变化。目前，国际上讨论最多的是物种的多样性。科学家估计地球上约有l 400万种物种，其中已有170万种经过科学描述。对研究较多的生物类群来说，从极地到赤道，物种的丰富程度呈增加趋势。其中热带雨林几乎包含了世界一半以上的物种。
表2-9列出了生物多样性的多种多样的价值，其潜在的价值更是难以估量。从长远看，它对人类的最大价值在于它为人类提供适应区域和全球环境变化的各种机会。
从当前来看，人类从野生的和驯化的生物物种中，得到了几乎全部食物、许多药物和工业原料与产品。就食物而言，据统计，地球上有7万～8万种植物可以食用，其中可供大规模栽培的约有150多种，迄今被人类广泛利用的只有20多种，占世界粮食总产量的9O％。已驯化的动植物物种基本上构成了世界农业生产的基础。主要以野生物种为基础的渔业，1989年向全世界提供了1亿吨食物。实际上，野生物种在全世界大部分地区仍是人们食物来源的重要组成部分。
就药物而言，近代化学制药业产生前，差不多所有的药品都来自动、植物，至今直接以生物为原料的药物仍保持着极其重要的地位。在发展中国家，以动、植物为主的传统医药仍然是80％的人口维持基本健康的基础。至于现代药品，在美国，所有处方中工／4的药品含有取自植物的有效成分，超过3 000种抗生素都源于微生物。美国2。种最畅销的药品中，都含有从植物、微生物和动物中提取的化合物。
就工业生产而言，纤维、木材、橡胶、造纸原料、天然淀粉、油脂等来自生物的产品仍然是极其重要的工业原料。生物资源同样构成娱乐和旅游业的重要支柱。
在单个作物和牲畜种内发现的遗传多样性，同样具有重要价值。在作物、牲畜与其害虫和疾病之间持续进行的斗争中，遗传多样性提供了维持物种活力的基础。目前，生物育种学家已经培育出许多优良的品种，但还需要不断在野生物种中寻找基因，用于改良和培育新的品种，提高和恢复其活力。杂交育种者和农场主都在依靠作物和牲畜的多样性，增加产量和适应不断变化的环境。从1930年到1980年，美国近1／2的农业收入应归功于植物杂交育种。遗传工程学将进一步增加遗传多样性，创造提高农业生产力的机会。
生物多样性减少有多种原因。据专家们检测，从恐龙灭绝以来，当前地球上生物多样性损失的速度比历史上任何时候都快。在1600—1950年，已知的鸟类和哺乳动物的灭绝速度增加了4倍，约有113种鸟类和83种哺乳动物已经消失。在1850—1950年，鸟类和哺乳动物平均每年灭绝工种。20世纪9O年代初，联合国环境规划署首次评估生物多样性的结论是：在可以预见的未来，5％～2O％的动、植物种群可能受到灭绝的威胁(表2-10)。
从生态系统类型看，最大规模的物种灭绝发生在热带雨林，其中包括许多人们尚未调查和命名的物种。热带雨林占地球物种的5O％以上。据科学家预测，按照每年砍伐森林1700万公顷的速度，在今后3O年内，物种极其丰富的热带雨林可能要毁在当代人手里，5％—10％的热带雨林物种可能面临灭绝。
物种灭绝或濒临灭绝、生物多样性不断减少的主要原因，是人类各种活动造成的：
·大面积森林被采伐、火烧和开垦，草地过度放牧和垦殖，导致生态环境的大量丧失，保留下来的也是支离破碎，对野生物种造成毁灭性影响；
·大面积的湿地消失，使许多种类的生物失去栖息地；
·对动物捕猎和植物的采集等过度活动，使野生物种难以正常繁衍；
·工业化和城市化的发展，占用了大面积的土地，破坏了大量天然植被，并造成环境污染；
· 外来物种的大量引入或侵入，影响、改变了原有的生态系统，使原生物种受到严重威胁；
·无节制的旅游，使一些尚未受到人类影响的自然生态系统遭到破坏；
·土壤、水和空气污染，既危害了森林，又对相对封闭的水生生态系统带来毁灭性影响；
·全球变暖，导致气候形态在比较短的时间内发生较大变化，使自然生态系统难以适应，可能会改变生物群落的边界。
尤其严重的是，各种破坏和干扰累积起来，会对生物物种造成更为严重的影响(表2一11)。
4.酸雨问题凸显. 酸雨问题首先出现在欧洲和北美洲，近期又出现在亚太和拉丁美洲的部分地区。欧洲和北美开始采取防止酸雨跨界污染的国际行动。在东亚地区，酸雨的跨界污染已成为一个敏感的外交问题。
(1)酸雨及其分布。酸雨通常指pH低于5.6的降水，但现在泛指酸性物质以湿沉降或干沉降的形式从大气转移到地面上.湿沉降是指酸性物质以雨、雪形式降落地面，干沉降是指酸性颗粒物以重力沉降、微粒碰撞和气体吸附等形式由大气转移到地面。
欧洲是世界上一大酸雨区。主要排放源来自西北欧和中欧的一些国家。这些国家排出的二氧化硫，相当一部分传输到了其他国家。受影响最重的是工业化和人口密集的地区，即从波兰、捷克经比利时、荷兰、卢森堡三国到英国和北欧，其酸性沉降负荷高于欧洲极限负荷值的6O％，其中中欧部分地区超过生态系统的极限承载水平。
美国和加拿大东部也是一大酸雨区。美国是世界上能源消费量最多的国家，消费了全世界近1／4的能源，每年燃烧矿物燃料排出的二氧化硫和氮氧化物也占世界各国首位。从美国中西部和加拿大中部工业心脏地带污染源排放的污染物，定期落在美国东北部和加拿大东南部的农村及开发相对较少或较为原始的地区，其中加拿大1／2的酸雨来自美国。
亚洲是二氧化硫排放量增长较快的地区，主要集中在东亚，其中中国南方是酸雨最严重的地区，成为世界上又一大酸雨区。
(2)酸雨的成因——二氧化硫和氮氧化物排放。大气中的硫和氮的氧化物有自然和人为两个来源。二氧化硫的自然来源包括微生物活动和火山活动，含盐的海水飞沫也增加大气中的硫。自然排放大约占大气中全部二氧化硫的1／2，但是按照自然循环过程，自然排放的硫基本上是平衡的。人为排放的硫大部分来自贮存在煤炭、石油、天然气等化石燃料中的硫，在燃烧时以二氧化硫形态释放出来，其他一部分来自金属冶炼和硫酸生产过程。随着化石燃料消费量的增长，人为排放的二氧化硫在不断增加，其排放源主要分布在北半球，产生了全部人为排放的二氧化硫的90％。天然和人为来源排放了几乎同样多的氮氧化物。天然来源主要包括闪电、林火、火山活动和土壤中的微生物，广泛分布在全球，对某一地区的浓度不发生什么影响。人为排放的氮氧化物主要集中在北半球人口密集的地区，而机动车排放和电站燃烧化石燃料约占氮氧化物人为排放量的75％。
欧美一些国家是世界上排放二氧化硫和氮氧化物最多的国家(表2一12)。但近些年来亚太地区经济的快速增长和能源消费量的迅速增加，使这一地区的国家、特别是中国成为排放大国之一。
(3)酸雨的危害，主要表现在：
损害生物和自然生态系统 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以下时，鱼的繁殖和发育会受到严重影响。土壤和底泥中的金属可被溶解到水中，毒害鱼类。水体酸化还可能改变水生生态系统。
导致土壤贫瘠化 酸雨抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗土壤中钙、镁、钾等营养因素，使土壤贫瘠化。酸雨损害植物的新生叶芽，影响其生长发育，并造成森林生态系统退化。
腐蚀建筑材料及金属结构 酸雨腐蚀建筑材料、金属结构、油漆等。一些以大理石和石灰石为材料的历史建筑物和艺术品，耐酸性差，容易受酸雨腐蚀、引起变色。
欧洲地区土壤缓冲酸性物质的能力弱，酸雨危害的范围比较大。全欧洲30％的林区因酸雨影响而退化。在北欧，由于土壤自然酸度高，水体和土壤酸化都特别严重。据报道，1980年前后，欧洲以德国为中心，森林受害面积迅速扩大，树木出现早枯和生长衰退现象。加拿大和美国的许多湖泊和河流也遭受着酸化危害。美国国家地表水调查数据显示，酸雨造成75％的湖泊和大约一半的河流酸化。加拿大政府估计，加拿大43％的土地(主要在东部)对酸雨高度敏感，有工4 000个湖泊是酸性的。湖泊酸化会导致鱼：类灭绝。
第三节 后工业化社会的生态文明发展
发达国家走过的传统工业化道路，使人类社会付出了过量的资源消耗、环境污染、生态破坏的沉重代价。如果任这种状况持续下去，地球将不堪重负，经济发展也将难以为继。面对全球?生态破坏与环境污染，世界上不少国家致力于发展新型工业文明，以实现生态、经济、社会三者共赢的目标。
一、从自然资源开发转向知识资源增值
目前，发达国家已进入后工业化社会。后工业化发展的总趋势，就是从注重开发自然资源转向开发知识资源，使知识要素成为加快经济发展的最主要的推动力。经济增长、环境建设和社会文明共?是后工业化社会的一大特征。
自然资源是经济发展的基础，但在技术飞速发展、知识经济已见端倪的今天，自然资源对经济增长的作用相对下降了。据世界银行对许多国家经济增长差异分析发现，物质资产投入只能解释这些差异的不到30％，其余的70％以上直接或间接归因于知识、信息、教育、技术等无形资本。从国际上看，资源开发导向型国家的经济增长比较缓慢，而知识开发导向型国家的经济增长则要快得多。如日本、韩国、新加坡和西欧一些国家，它们自然资源极其匮乏，都是靠人力与知识资源的开发促进了经济发展。物质产品需求弹性低，易受外部市场需求变化冲击的影响，造成经济增长的不稳定性，而知识发达地区则有较强的灵活性和适应性。随着知识经济的兴起，这一趋势越来越明显。
开发知识资源，关键在于提高一个国家或地区的三种能力，即知识吸收能力、知识交流能力和知识创新能力。随着知识经济的持续快速发展，这三种能力建设将带动三大产业的发展，即教育产业、信息产业和科技产业。
第一，知识吸收能力决定于人力资本状况，它反映一个地区对知识的重视程度、人口的智力水平和使用知识的能力，以及能否利用知识实现经济发展、社会进步和生态良好。知识吸收能力包括人力资本存量，即人口已经接受教育的状况(以人口平均受教育的年限衡量)和新的人力资本的创造，即人口正在接受教育的状况(以每万人在校学生人数或入学率来衡量)。
第二，知识交流能力反映一个地区的人口传播知识的能力，决定该地区人口在其需要信息时是否有获得信息的途径和手段，以及知识传播的效率。其衡量指标包括：第一代纸质信息传播工具(人.均报纸订阅量)，第二代电信交流工具(电话普及率)，第三代网络交流工具(每万人互联网用户数)。
第三，知识创新能力反映一个地区知识生产的能力。知识生产能力是一个地区的核心能力，特别是一个国家或地区要在当前和未来竞争中立于不败之地，就必须大大强化这种能力。其衡量指标包括：人均国内专利授权数和人均国际检索收录论文数。
开发知识资源主要措施在于：加速发展各类教育，增强公众吸收知识的能力；加快电信设施建设，扩大公众交流知识和信息的渠道，提高全社会信息化程度；加快科技体制改革，提高科技创新能力。
二、从粗放型生产方式转向清洁生产
清洁生产是后工业化时期的又一特征，也是2O世纪90年代在世界范围内出现的一种新型工业生产方式。清洁生产对污染的控制由末端治理转向全过程控制和源头治理，这使环境保护发生重大的战略转变。清洁生产要求工业企业采取改进设计、使用清洁能源和原料，采用先进的工艺技术、设备，改善管理、综合利用等措施，最大限度提高资源利用效率，减少或者避免在生产、储运、服务和产品消费过程中污染物的产生和排放。同时，要求政府为清洁生产技术的推广提供政策支持、技术帮助和资金补贴，清除影响清洁生产推行的各种障碍，并且通过绿色标志等制度的建立，提高企业实施清洁生产的责任感，扩大公众参与环境保护。
清洁生产有五项基本原则，即生态破坏与环境污染最小化、资源消耗减量化、优先使用可再生资源、循环利用资源以及原料和产品无害化原则。其主要技术路线包括源头削减、生产过程控制和回收利用。
清洁生产意义重大。企业可以节省资源，降低各种环保设施的运行费用和排污费用，保护员工身体健康，提高效益和企业竞争力。政府可以节省行政监督、公共环境管理开支，增加对民众的转移支付，使公众享受更多的物质、精神、生态福利和优越的生存环境。
三、从单向不可逆生产走向循环经济
发展循环经济，是生态文明与后工业化社会的又一大趋势。循环经济是实施可持续发展战略的重要途径和先进的生产方式。
循环经济的本质是生态经济，它要求运用生态学规律来指导人类社会的经济活动，使经济系统与自然生态系统相互协调、相互统一，使物流、能流、资本流、人力流、知识流与信息流形成良性循环的新型生态经济形态。与传统经济不同，循环经济通过“再生资源—产品—绿色消费—废物资源循环利用”的物质无限循环、转化、增殖带动经济发展，以消除对自然资源的过度开发，力求达到污染物的低排放甚至“零排放”，最终实现经济社会可持续发展。
