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水资源与
国家安全
第二章自然资源与国家安全
水资源与国家安全
人体中有70%是水,据科学家研究,一个人如果停止喝水,最多能活7天,而一个人不吃饭虽然也会饿死,但只要有水喝,至少可活30多天。国外曾有10多个探险者作过空腹旅行的尝试,即只喝水,不吃饭,身上还要背十几公斤重的东西,每天步行几十千米,但都活了30多天还没有死亡。
水是生命之源,它孕育和维持着地球上的一切生命。
庆阳地坑院水窖
水窖
水窖在干旱、半干旱地区土层较厚的山塬地下挖成井形,用于贮存地表径流,解决人畜用水、农田灌溉的一种坡面水土保持工程设施,又称旱井。水窖常修建于水源缺乏、水土流失严重的地方,是坡面蓄水保土的面要设施。中国山区修筑水窑历史悠久,20世纪90年代发展更快,群众称之为“甘露工程”。
世界资源研究所2019年8月6日发布的一份报告称,当前全球1/4的人口正面临“水资源极度紧缺”危机。该报告再次引发各界对水资源现状与未来的担忧。
通过对全球189个国家的水资源情况、干旱及洪水风险进行评估,17个国家每年消耗的水量超过其可用水资源总量的80%,被界定为处于“极度缺水”状态,涉及全球近1/4的人口。并且,全球随着气候变化导致的干旱频发情况正不断加剧。
饮用水也需要排队领取……
肯尼亚,居民们挖掘干枯的河流,找到人畜饮用的水。
肯尼亚的加里萨附近,一对母子在公路边的水坑里取水
基本概念
水=水资源?
广义的水资源是指地球上所有水体的总称。
狭义的水资源就是我们通常说的水资源,是指地球上的淡水资源。
阿拉伯联合酋长国石油资源丰富,但缺乏淡水。淡化海水是该国主要的淡水来源。在2018年国际淡水资源峰会上,阿布扎比水电管理局宣布阿联酋已经建成迄今为止世界上最大的人工淡化海水储备库。储备库位于阿联酋南部的利瓦沙漠下的含水层中,距离海岸的海水淡化厂约160千米。
1.分析阿联酋淡水资源不足的主要原因。
2. 阿联酋在沿海修建海水淡化厂,建立淡水储备库。这样做有哪些重要意义?
1.常年受副热带高压控制,气候干旱,降水少,蒸发强;人口的增长,工农业的发展和城市化进程,用水量增加。
2.增加淡水总量,缓解水资源危机,保障生产、生活稳定供水,维护国家经济安全和社会稳定。
水资源的概念
水资源通常有广义与狭义之分。广义的水资源是指地球上所有的气态、液态和固态的天然水。狭义的水资源是指人类能够直接使用的淡水。
一、我国水资源概况
从水资源总量来看,我国水资源丰富,占全球水资源总量的 6%,居世界第六位。从人均水资源来看,我国人均水资源为 2 000 立方米左右,约为世界人均拥有量的 1/4,属于世界人均水资源较为贫乏的国家之一。然而,我国又是世界上用水量最多的国家,2017年我国淡水取用量 6 043.4 亿立方米。
(北京卷) 读图, 回答下列问题。20世纪 50年代以来, 针对海河流域频发的旱涝灾害,在流域西部、北部修建了大量水库, 在东部新开了多条入海河道。
结合流域气候和地形特点, 分析修建水库和新开入海河道的自然原因。
1.流域内降水量偏少且集中于夏季, 季节和年际变化大。中上游地区以山地、高原为主,平时地表径流量少,暴雨时洪峰流量大,修建水库蓄水调节,可缓解旱涝灾害。下游地区以平原为主,排水不畅,支流集中汇聚于海河,易发生洪涝,开挖人工河道,主要用于排水泄洪。
2.推广耐旱作物(调整作物类型、 进行品种改良) ;应用喷灌、滴灌、微灌等节水技术,发展节水农业;加强农业基础设施建设,提高抵御旱灾的能力。
海河流域人均水资源占有量不足全国的 1/7。
2.针对流域水资源匮乏的现状, 简述农业生产应采取的对策。
3.指出河源地区旅游开发和景区建设给河流带来的环境问题, 列举一项应对措施。依据 2014 年《政府工作报告》 精神, 京津冀地区逐步淘汰铁、 水泥、 平板玻璃等行业, 加快产业结构调整。
4.简述京津冀地区产业结构调整的方向以及对改善大气质量的作用。
3.问题:河水污染(水质下降) ;径流量减少(变化大) ; 河流含沙量增加。
应对措施: 例如,合理规划,加强监测,立法管理,控制旅游人数,保护植被,植树种草等。
4.发展生产性服务业、文化创意产业;发展高新技术产业;发展新能源、新材料等产业。减少污染源,降低污染物的排放(量) 。
(一)时空分布不均,缺水问题突出
我国水资源时空分布不均:南多北少,东多西少;夏秋多,冬春少,年际变化大。
一、我国水资源概况
时间分布不均
鄱阳湖落星墩
水资源分布与用水需求间的矛盾日益突出。
主要表现:一是供求总量不平衡,需水量增长速度超过可供水量增长速度;二是沿海发达地区的用水缺口明显扩大,制约了当地经济社会的发展;三是工农业和服务业用水量不断增加,对水资源的可持续利用构成了很大压力。
(一)时空分布不均,缺水问题突出
水资源短缺表现为资源型缺水和水质性缺水。北方地区、西北地区多为资源型缺水,影响因素有气候、地形、地质等。南方地区以水质性缺水为主,是由于不合理用水、水体受到污染等造成的。
时空分布不均,缺水问题突出
水窖又叫旱井,一般是修建于地面以下并具有一定容积的蓄水建筑物,由水源、管道、沉沙、过滤、窖体等部分组成。水窖多修建在我国西北干旱、半干旱地区土层较厚的山塬地下。西北地区修筑水窖历史悠久,20 世纪 90 年代发展较快。地头水柜,又称集雨浇灌工程,就是用水泥和石块砌成的蓄水池,大者可装上千立方米的水,小的也能装一百立方米左右。因有的蓄水池状如柜子,又大多建在田间地头,当地人称为地头水柜。在我国西南喀斯特地貌发育的地区比较普遍。
1.分析西北地区和喀斯特地貌区水资源短缺的原因。
2. 说明水窖和地头水柜的主要功能和作用。
3. 分别指出修建水窖和地头水柜需要注意的问题。试以某地区为例,设计一个水窖或地头水柜的建造方案。
1.西北地区地处内陆,远离海洋,气候干旱,降水少,蒸发强;工农业发展和人口增加,生产和生活用水量增多。喀斯特地貌,区地表崎岖,土层贫瘠,土壤贮水、保水能力弱;岩石裂隙、漏斗、地下溶洞发育,地表降水极易快速转移到地下深处,开采利用困难;水利设施薄弱,工程性缺水严重。
2.水窖和地头水柜是存储雨水和地表径流的一种水利设施,提供人畜饮水和农业灌溉用水,也起蓄水保土的作用。
3.修建水窖应重点做好防渗工作,以饮用水为主的窖池应远离污染源,修建地头水柜应注意有足够的集流场,水柜位置一般应高于所需灌溉的农田。
水窖建造方案首先是根据地形地质、集流场地、主要用途等选择窖址。提供生活用水的水窖建在村庄附近,提供灌溉用水的水窖建在田头路旁;其次根据场地大小、建筑材料和当地土质确定窖型,最后是配套工程。
(二)水污染问题严重
我国的水体污染主要是由工业生产、农业生产、生活污水等造成的。
蓝藻爆发污染太湖水源,无锡自来水无法饮用,市民纷纷抢购纯净水。
(二)水污染问题严重
水体富营养化是指在人类活动的影响下,氮、磷等营养物质大量进入湖泊、水库、河流等水体,导致水中营养元素过剩,藻类等水生生物大量繁殖,致使水体透明度下降,溶解氧浓度降低,鱼类及其他生物大量死亡,水质明显恶化。
1. 人类主要通过哪些途径排放富含氮和磷的污水?如何加以控制?
2. 在你的家乡,有富营养化的水体吗?如果有,它是如何形成的?
水体富营养化是指在人类活动的影响下,氮、磷等营养物质大量进入湖泊、水库、河流等水体,导致水中营养元素过剩,藻类等水生生物大量繁殖,致使水体透明度下降,溶解氧浓度降低,鱼类及其他生物大量死亡,水质明显恶化。 人类主要通过哪些途径排放富含氮和磷的污水?如何加以控制?
排放途径:工业废水、农田退水、水产养殖废水、生活污水、城市地面径流等。
控制措施:制定营养物质的排放标准和水质标准,检测排入水体的氮、磷等污染物质的含量;根据氮、磷的含量,实行总量控制;实施截污工程或者引排污染源,去除降低污水中氮、磷含量;制定或出台限制含磷洗洁剂的政策,推行无磷洗洁剂;推行清洁生产,控制工业污染源;发展生态农业,减少农药、化肥的使用等。
“水华”又称水体富营养化,是水体中富含营养物质导致藻类过量繁殖的现象。当水温较高、营养充足时,藻类的繁殖速度极快,一般常见于湖泊、水库及靠近陆地的浅海湾,河流“水华”现象较少发生。但近些年来汉江下游河段在3、4月份“水华”现象频繁发生。
1.试分析汉江下游河段春季多发“水华”的原因。
沿途工农业生产和生活污水排入汉江,使得水体富营养化严重;春季汉江流域降水少,水位低,水量小,污染物浓度大;春季气温回升,光照充足,藻类繁殖速度加快;地处河流下游,地势低平,水流速度缓慢,水体自净能力弱;长江水的顶托作用,水体流动稀释作用减弱,藻类滞留时间长。
海域发生水体富营养化时,海水中营养盐浓度增大,藻类生长旺盛,叶绿素浓度会增多。右图为山东省胶州湾北部叶绿素周年变化示意图。营养盐类的来源主要是工农业、生活污水的排放,河流径流输入,死亡藻类的沉积物。研究表明胶州湾北部夏季水质与海底藻类沉积物的循环释放对胶州湾北部水域的冬季水质影响较大。
1.试说明胶州湾北部水域冬季水体富营养化严重的原因。
夏季降水量大,河流流量大,注入胶州湾内的工农业生活废水增多,胶州湾北部水域的营养盐数量多;夏季气温高,藻类生长旺盛,水体富营养化严重;秋冬季,藻类死亡后沉入海底,淤泥中的营养盐增加;冬季该海域盛行偏北风,为离岸风,北部海域被上升流把海底营养盐类带到表层,2月水温回升后,引发藻类生长;冬季入海径流量少,胶州湾流速慢,水体的自净能力较弱,富营养化严重。
氮、磷等无机营养物质大量排入水体,会造成水体富营养化,严重时可引发蓝藻爆发,使水域生态遭到破坏。生态浮岛技术是将植物种在浮于水面的床体上进行水体修复的技术,已成功应用在许多湖泊、河流的生态修复和整治工程中。下图为生态浮岛构造示意图。
指出浮岛的生态功能并简述生态浮岛技术进行水质修复的基本原理。
基本原理:①植物吸附水中营养物质,降低水中氮、磷等含量 ②浮床遮光,抑制藻类生长繁殖,防止水体富营养化。
生态功能:①提供鸟类及鱼类栖息场所 ②削减波浪、保护河、湖岸 ③具有景观美化(美化环境)的作用 ④调节局地气候 ⑤减轻淤积
(三)水资源利用率低,浪费严重
1.在我国,“土渠输水”“大水漫灌”等传统灌溉方式仍普遍沿用,农业是水资源的浪费大户。
2.我国工业用水的重复利用率低;我国工业万元产值平均用水量高。
3.城镇居民用水铺张浪费现象也十分严重。
一、我国水资源概况
1.通过修建水利工程,比如水库、渠道、跨流域调水工程等,可以解决水资源时空分布不均衡的问题。
(一)兴修水利,优化水资源配置
2.因地制宜地利用水资源,是水资源安全保护的重要方式,如新疆的坎儿井、黄土高原的水窖、建设“海绵城市”等。
(一)兴修水利,优化水资源配置
3.完善综合防洪减灾体系,加强江河湖泊治理工程建设,继续推进大江大河大湖堤防加固、河道治理、控制性枢纽和蓄滞洪区建设等,都是确保我国水资源安全的关键。
(一)兴修水利,优化水资源配置
近年来,很多城市都出现过“雨季一来,城市看海”的情景。为了解决这一问题,人们从修建地下排水网络到构筑绿色屋顶,不断探索控制城市洪涝的方法。例如,建设“海绵城市”就是其中一种方案。该方案通过充分发挥建筑、道路和绿地等对雨水的吸纳、蓄渗和缓解作用,从而控制雨水径流,实现自然存储、渗透的城市防洪目的。
(1)简述建设“海绵城市”的规划要求。
(2)想一想,“海绵城市”除了能有效防涝,还有哪些功能?
(3)议一议,你认为还有哪些防治城市洪涝的措施?
(1)海绵城市建设要保护自然生态格局,按照“源头减排、过程控制、系统治理”理念系统谋划,因地制宜,灰色设施和绿色设施相结合,采用“渗、滞、蓄、净、用、排”等方法综合施策。
(2)海绵城市除了能有效防洪外,还有蓄水供水、缓解水资源短缺、净化雨水径流污染、修复城市水环境、保护生物多样性、缓解城市热岛效应、改善人居环境等功能。
(3)议一议,你认为还有哪些防治城市洪涝的措施?
(2)加强对暴雨洪涝的监测和预警;增加城市绿地和通透式路面;完善城市排水设施;整治和恢复生态河网;建立与完善防涝抗涝的应急体系。
1.结合产业结构和经济布局调整,推广和普及节水技术,提高用水效率,进而提高水资源的承载能力。
(二)节约用水,构建节水型社会
2.改进陈旧的灌溉系统,将大水漫灌改为更加节约的喷灌或滴灌等,发展节水高效的现代灌溉农业和现代旱作农业。
(二)节约用水,构建节水型社会
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(二)节约用水,构建节水型社会
3.加强宣传教育,提高公民节水意识,减少浪费。
1.排放污染物时,必须充分考虑水体的承载能力,把环境污染控制在特定限度之内。
(三)水污染防治
2.通过法治、管理、科技等手段,预防和治理水污染。
3.建立水质检测体系,发动社会各界力量,共同参与监督管理。
4.地理信息技术在水污染防治的过程中能够发挥重要作用。遥感技术可快速准确地查明水体污染的范围、程度等,还具有实时预报和动态监测能力。
(1)水资源和国家安全的关系:
全球人口增长
经济社会发展
水资源
社会动荡
地区冲突
各国
争水
案例:“两伊战争”既是石油之争、宗教之争,也是争水之战
(2)处理跨境水资源利用开发的原则:
相互理解,彼此理解,协调一致,统一方案
1、我国有2.2万千米长的陆地边界,与陆地上邻国大多有河流相通,国际河流多达86条。读图,结合我国地形图,完成相关任务。
(1)流经我国的国际性河流主要有哪些?
东北主要有黑龙江、鸭绿江、图们江、绥芬河;西南主要有伊洛瓦底江、怒江-萨尔温江、澜沧江-湄公河、珠江、雅鲁藏布江-布拉马普特拉河、巴吉拉提河(恒河)、森格藏布河(印度河)、元江-红河。西北主要有额尔齐斯河、伊犁河、塔里木河。
1、我国有2.2万千米长的陆地边界,与陆地上邻国大多有河流相通,国际河流多达86条。读图,结合我国地形图,完成相关任务。
(2)说出我国主要的国际性河流的补给类型。
东北地区主要以雨水和季节性积雪融水补给为主,此外还有地下水等补给形式;西北地区以冰雪融水补给为主,此外还有雨水、地下水等补给形式;西南地区的以雨水补给为主,此外还有冰雪融水、地下水等补给形式。
2. 巴拉圭河是巴拉那河的主要支流,是巴西与玻利维亚、巴拉圭与阿根廷的边界河。饶鲁河河口与阿帕河河口把巴拉圭河分成上、中、下游。巴拉圭河从源头至河口间流量季节变化差异显著。2016 年 7 月,巴拉圭与阿根廷边境遭遇严重干旱,地面龟裂,巴拉圭皮科马约河河水枯竭,原本生活在河水中的鱼类被晒干,许多哺乳动物因为高温和水资源短缺,也难逃干渴致死的命运。
(1)指出巴拉圭河从源头至河口间不同河段流量季节变化特征,并从气候、地形、流域等方面分析造成这些变化的原因。
(2)综合分析 2016 年皮科马约河出现河水枯竭的地理原因。
(3)为了充分利用巴拉圭河的水资源,流域各国需要在哪些方面协调?
2. 巴拉圭河是巴拉那河的主要支流,是巴西与玻利维亚、巴拉圭与阿根廷的边界河。饶鲁河河口与阿帕河河口把巴拉圭河分成上、中、下游。巴拉圭河从源头至河口间流量季节变化差异显著。
(1)指出巴拉圭河从源头至河口间不同河段流量季节变化特征,并从气候、地形、流域等方面分析造成这些变化的原因。
(1)巴拉圭河流量具有明显的季节性。上游河段,处于热带草原气候区,南半球夏季受赤道低气压影响,降水多,形成汛期;中下游河段,气候向亚热带季风性湿润气候过渡,夏季受来自海洋气流影响,降水多。平原地区的广阔沼泽对流量的调节作用明显,汛期向后推延;河口附近,有皮科马约河等支流汇入,汛期在2-6月。
2. 巴拉圭河从源头至河口间流量季节变化差异显著。2016 年 7 月,巴拉圭与阿根廷边境遭遇严重干旱,地面龟裂,巴拉圭皮科马约河河水枯竭,原本生活在河水中的鱼类被晒干,许多哺乳动物因为高温和水资源短缺,也难逃干渴致死的命运。
(2)综合分析 2016 年皮科马约河出现河水枯竭的地理原因。
(3)为了充分利用巴拉圭河的水资源,流域各国需要在哪些方面协调?
(2)7月是南半球的冬季,降水少,河水水位下降;河道淤泥导致河道多处水流受阻,加剧河水干涸;流域内植被遭到破坏,涵养水源能力下降;过度开垦,农业用水量增大;流域内各国协调管理不够。
(3)防洪、灌溉、水量分配、水电开发、航运建设、控制跨境水污染、生态环境保护等方面。
水资源与国家安全
华北地区水资源紧缺
自然原因:河湖少,地表水缺乏(水资源总量少);年降水量小,降水的季节变化和年际变化大;春季降水小,蒸发量大;降水多集中在七、八月,多暴雨,常以洪水形式流失。
人为原因:人口稠密,耕地面积广,经济较发达,需水量大;水资源浪费严重,利用率低;水污染严重。
减轻华北平原水资源不足的措施
开源:合理开采地下水;跨流域调水;修建水库;海水淡化;人工降水。
节流:加大宣传,提高节水意识;水资源循环利用,提高利用率;实施喷灌滴灌,推广耐旱作物,发展节水农业;实行梯级水价;污水净化处理。
其他:营造农田防护林,调整农业结构,改善农业生态环境;开展农田水利基础设施建设。
湖泛是富营养化湖泊水体在藻类大量爆发、集聚和死亡后,在适宜的气象、 水文条件下,与底泥中的有机物产生化学反应,形成褐黑色伴有恶臭的“黑水团” ,从而导致水体迅速恶化、生态系统受到严重破坏的现象。
太湖(北纬 30° 55′ 40″ —31 ° 32′ 58″ 和东经 1 19° 52′ 32″ —1 20° 36′ 1 0″ 之间) 位于长江三角洲的南缘,平均水深 1 . 9 米。自 2007 年发生湖泛,引发供水危机以来, 太湖治理攻坚战已开展 1 0余年。目前,太湖整体水质有所改善, 但小面积湖泛现象仍时有发生。太湖西北部水域在每年 5 月湖泛多发, 分析其自然原因。
答案: 5 月 流域内降水少,太湖水位较低,水位浅,水体自净能力弱; 晴天多,太阳辐射强,气温升高快, 藻类繁殖快; 东南风使藻类向太湖西北聚集,且风浪易搅动底泥;藻类死亡后形成大量有机残体,在微生物作用下降解,消耗大量的氧气,导致水体缺氧,水体恶化,湖泊生态环境遭到严重破坏,形成湖泛。
谷地浅凹,多岙湾岬角。1997年,我国首次在该县建成反渗透海水淡化产业化工程,截止2017年底,居民生活使用淡化水达8.31万吨/日,淡化水接入供水管网前,通常会与当地水库水勾兑。海水淡化是解决沿海地区水资源紧张的有效途径之一。淡化水供水率和水质均有较好的保证,受气侯等因素影响小;但淡水生产成本较高,生产过程中容易造成环境问题,需要加强综合利用。下图为舟山海水综合利用流程简图。
1.嵊泗县居民日用淡化水量较高,主要是因为该地( )
A.技术先进 B.降水较少 C.河短湖少 D.输水便利
2.该地淡化海水与当地水库水勾兑的目的主要是( )
A.降低淡化水生产压力 B.提高供水品质
C.进一步降低供水盐度 D.降低供水成本
3.舟山对海水进行综合利用后,带来的有利影响是( )
①提高资源循环利用率②减少高盐污染排放
③降低海洋生态脆弱性④降低盐业生产成本
A.①② B.①③ C.③④ D.②④
1.C2.D3.D
青草沙水库位于长江南支入海口的长兴岛,圈围近70平方公里的水面,是上海市多个自来水厂的水源地。下图示意青草沙水库工程及其地理位置。
1.与黄浦江上游水源地比较,青草沙水源地的优点是( )
①水质较好 ②水量稳定 ③输水泵站用电少 ④上溯海水影响小
A.①② B.①③ C.②④ D.③④
2.每年5~9月,青草沙水库采取“上游水闸引水,下游水闸排水”的运行方式,主要目的是( )
A.保障围堤安全度汛 B.减少库区泥沙淤积
C.预防水体富营养化 D.利用水位落差发电
A C
地头水柜是在山脚下的旱地旁,用砂石、水泥建造的蓄水池。如今,地头水柜已广泛分布在西南喀斯特地区的田间地头,不但解决了当地粮食生产问题,农民还可在池边种菜、池内养鱼,被当地居民形象地称为“母亲水柜”。下图左照片为广西河池市天峨县一位农民正在修建地头水柜引水渠,下图右示意该地头水柜剖面。
1.修建“地头水柜”主要是因为当地( )
A.降水稀少 B.地下径流丰富C.地表水下渗严重 D.蒸发旺盛
2.图中甲的主要作用是( )
A.增加蓄水量 B.减缓流速
C.沉积泥沙 D.节省石料
C C
综合营养状态指数法是以水体中叶绿素A、氮磷总量、透明度、化学需氧量等为指标的水体营养状态评价方法,4个指标的数值与水体富营养化程度呈相关性,其中叶绿素A与之呈正相关。下左图和下右图分别表示2017年巢湖东半湖和西半湖各监测点的营养状态指数(TLI(∑)),当TLI(∑)大于50则视为污染,指数越高,水体富营养化程度越高,水质越差。
1.根据材料可以推断( )
A.该地夏季的伏旱加剧了湖泊富营养化程度B.增大入湖径流可以消除巢湖水体富营养化
C.东半湖叶绿素A平均值高于西半湖
D.东半湖水体透明度总体较西半湖低
2.应对巢湖水体富营养化的可行措施有( )
①流域内禁止使用农药、化肥②机械收割湖泊藻类
③周边城市污水实施清洁排放④定期挖掘湖泊底泥
A.①②③ B.①②④ C.①③④ D.②③④
A D
读如图是甘肃省敦煌市地貌类型图。 高大的鸣沙山环抱着月牙形洼地, 泉水在洼地汇聚形成月牙泉(见如图右下角照片) , 素以“千年不干” 著名, 但近年来日趋干涸, 当地政府发出“拯救千年月牙泉” 的呼吁。
1. 泉水日趋干涸的主要原因是( )
A. 气候变暖, 蒸发增强
B. 降水变少, 雨水补给减少
C. 风沙沉积, 古河道淤塞
D. 地下水补给量不断减少
1. 如图我国北部水资源、 土地、 人口及耕地占全国总量百分比图, 下列关于三个地区的判断正确的是( )
A. 甲:东北, 乙:华北, 丙:西北
B. 甲:东北, 乙:西北, 丙:华北
C. 甲:西北, 乙:东北, 丙:华北
D. 甲:华北, 乙:西北, 丙:东北
2.制作 3000 万张贺卡需砍树 7500 棵,而且在造纸过程中, 每吨纸浆产生废水 300 吨。为此, 提出“免赠贺卡”“免用一次性木筷” 的倡导的出发( )
A.减少个人经济支出 B节约木材, 保护森林 C 减少固体垃圾 D.移风易俗