生物：2.4《生态环境的保护》学案（1）（中图版必修3）

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第4章 生态环境的保护
【学科综合与渗透】
生态环境是人类生存、繁衍的基础，保护和改善生态环境是人类维护自身生存和发展的前提。但近几年来，随着人口的急剧增长和经济的高速发展，人类生产和生活对环境造成的破坏日益严重，出现了空前的环境危机：环境遭到污染；森林、草原和野生动植物等自然资源遭到破坏。因此，保护生态环境，实现可持续发展，已成为当代世界所面临的紧迫而艰巨的任务。
1、野生生物资源的保护和合理利用
（1）野生生物资源的价值
直接作用价值：许多野生生物是重要的药材来源；许多野生生物是重要的工业原料；具有重要的科学研究价值；野生生物资源具有一定的美学价值，可以陶冶人们的情操，美化人们的生活。
间接使用价值：是指野生生物资源具有重要的生态功能。在生态系统中，野生生物之间具有相互依存和相互制约的关系，它们共同维系着生态系统的结构和功能。野生生物的间接使用价值有时远远超出其直接使用价值，如森林是大自然的“清洁工”、制造氧气的“工厂”，还具有涵养水源、防风固沙、降低噪声等多项生态功能。在保护环境方面，森林的生态效益大大高于经济效益。
潜在使用价值：大量野生生物的使用价值目前还不清楚，不清楚不是没有使用价值，而是具有巨大的潜在使用价值。地球上所有的植物、动物和微生物，它们所拥有的基因及各种各样的生态系统，共同构成了生物多样性。生物多样性包括：遗传多样性、物种多样性和生态系统的多样性。保护生物多样性就是在基因、物种和生态系统三个层次上采取保护战略和保护措施。
（2）我国野生生物资源概况
我国野生生物资源的特点：第一、物种丰富；第二、特有的和古老的物种多；第三、经济物种丰富。
我国野生生物资源面临着威胁：许多物种处于濒临灭绝的边缘。
野生生物资源减少的原因：人为因素是野生生物资源减少的主要原因。主要体现在四个方面：一是生存环境的改变和破坏；二是掠夺式的开发和利用；三是环境污染；四是外来物种的入侵。
（3）野生生物资源的保护和利用
加强环保意识的教育：提高每个公民对保护野生物资源的认识。健全法律和加强法制管理：相关的法律有；《中华人民共和国森林法》；《中华人民共和国野生动物保护法》；《中华人民共和国环境保护法》；《中国自然保护纲要》等。
建立自然保护区：自然保护区是指为了自然保护的目的，指导包含保护对象在内的一定面积的陆地或水体划分出来，进行特殊保护和管理的区域。自然保护区的保护对象主要包括有代表性的自然生态系统和珍稀濒危动植物的天然集中分布区等。自然保护区具有重要功能：是“天然基因库”，能够保存许多物种、各种类型的生物群落和它们赖以生存的环境；是进行科学研究的“天然实验室”，为开展生物科学研究提供了良好的基地；是“活的自然博物馆”，是向人们普及生物学知识和宣传自然保护的重要场所。
2、环境污染的危害
（1）大气污染
大气污染包括化学性污染、生物性污染和放射性污染。其中，化学性污染是大气污染的主要形式。因为化学性污染的主要污染物是烟尘、SO2、氮化合物、CO等，这些物质主要是厂矿企业在生产过程中燃料燃烧和汽车、火车、船舶、飞机等交通工具所排出的尾气释放出来的有毒气体。随着现代经济和交通运输业的高速发展，煤碳、石油等能源的消耗将大大地增加，化学性污染将越来越严重。
大气污染物侵人人体有三条途径：呼吸道吸入；由食物和饮水摄入；三是体表接触侵入。其中，由呼吸道吸入是大气污染的主要途径。由于污染物直接由呼吸道进入人体，不经过肝脏的解毒作用，直接由血液运输到全身，因而对人体造成的影响和危害更为严重。正常人每天要呼吸10～15m 3洁净的空气，吸入的空气经过鼻腔、咽部、喉头、气管、支气管后进入肺泡。然后，肺泡内的气体与肺泡外血液中的气体进行交换，含O2丰富的动脉血经肺静脉回流到心脏，再经主动脉把氧气输送到人体各组织细胞。若吸入含污染物的大气，轻者会使上呼吸道受到刺激而有不适感，重者就会发生呼吸器官功能障碍，使呼吸道和肺功能发生病变，如慢性支气管炎、肺气肿和支气管哮喘等慢性中毒症状。根据我国某市某区对中小学生和成年人呼吸道慢性炎症的调查结果，表明重污染区患慢性鼻炎、慢性咽喉炎和两病兼发的发病率显著高于轻污染区。
在工厂大量排放有毒气体并且无风、多雾时，大气中的化学污染物不易散开，就会使人急性中毒。例如，美国洛杉矶是一个临海依山，处在50km长的盆地中的工业城市。本世纪40年代初期，洛杉矶出现了一种浅蓝色烟雾，连续几天不散，使许多人喉咙发炎，眼睛、鼻子受到刺激，还出现头痛、恶心等症状。经长期调查研究，直到1951年才搞清这种烟雾是汽车尾气造成的。当时洛杉矶有250多万辆汽车，每天消耗汽油1.6万升。这些汽车排出的尾气中含有大量的氮氧化物、碳氢化合物、一氧化碳。由于洛杉矶特殊的地理条件：盆地、无风、多雾，这些气体在短期内不易散开，且容易在日光紫外线作用下发生光化学反应，产生了以臭氧为主的光化学烟雾。
NO2+hv（290～430nm）─→NO+O……………………①
O+O2─→O3+M …………………………………………②
①式表示NO2气体可吸收290～700nm波长的光，在波长290～430nm紫外线光照时进行光解离。
②式表示原子O与大气中氧分子反应生成臭氧（O3），式中的M表示其他分子。
大气中化学性烟雾中还含有多环芳香烃类，Pb的化合物等致癌物质。其中3,4－苯并芘引起肺癌作用最强烈。据研究，大气中3,4－苯并芘浓度每增加0.1微克/100立方米，肺癌死亡率就相应升高5%。香烟的烟雾中含有苯并芘，吸烟容易诱发肺癌。
（2）酸雨
酸雨是大气污染后产生的酸性沉降物，酸雨中绝大部分是硫酸和硝酸，这是工业生产、民用生活燃烧煤炭排出来的SO2，燃烧石油及汽车尾气释放的氮氧化物，经过“云内成雨过程”，即水气凝结在硫酸根、硝酸根等凝结核上，发生液相氧化反应，形成硫酸雨和硝酸雨，最后降在地面上形成酸雨。我国燃料结构主要是煤炭，以排放SO2为主，所以我国酸雨是硫酸型酸雨。酸雨改变了生物生长、发育和繁殖等生命活动所需要的正常酸碱度，严重危害水生生物和陆生生物的生存。据1998年中国环境质量公报，酸雨危及国土面积的30%。正常的雨水也是酸性的，这是由于空气中的CO2溶解在水中形成的，但其pH值一般不会低于6，当雨水的pH值低于5时，就会产生严重的危害。如1982年6月18日晚，重庆市下了一场酸雨，市郊2万亩水稻叶片突然枯黄，好像火烤过一样，几天后局部枯死。
防治酸雨的根本措施是控制SO2的氮氧化物的排放量。同时要植树造林，运用绿色植物的净化作用来净化空气。如一公顷柳杉一个月可吸收SO260kg。绿色植物可以阻滞和吸附大气中的粉尘和放射线污染，许多绿色植物还能够分泌强大的抗生素，杀灭空气中的病原菌。总之，绿色植物对于防治大气的化学性污染、生物性污染和放射性污染都具有重要作用。
（3）水污染
水与空气、食品是人类生命和健康的三大要素。在不同种类的生物体中，水大约占体重的60%～95%，水是人类的宝贵资源，是生命之源。水污染在我国相当普遍，而且十分严重。造成水污染的物质主要有重金属、农药、过量的N、P等植物必需的矿质元素和致病微生物等。当水中的上述有害物质超出水体的自净能力（物理净化、化学净化、生物净化）时，就发生了污染。而水中污染物主要来自未加工处理的工业废水、生活废水和医院废水等。
（4）重金属污染
在环境污染方面所说的重金属主要是指汞、镉、铅及非金属砷等生物毒性显著的元素。化石燃料的燃烧是重金属的主要释放源，采矿和治炼也是向环境释放重金属的主要污染源。重金属污染的特点表现在以下几个方面：①在天然水中只要有微量重金属即可产生毒性效应。一般重金属产生毒性的范围大约在1～10mg/L之间，毒性较强的金属如汞、镉等产生毒的浓度范围在0.01～0.001mg/L之间。②水体中的某些重金属可在微生物作用下转化为毒性更强的金属化合物，如甲基汞。③生物从环境中摄取重金属可以随着食物链的延长而加强，即表现为生物富集作用。例如，发生在日本的水俣病就是汞经过生物富集作用而引起的。患者有痉挛、麻痹、运动失调、语言失调、语言和听力障碍等症状。据调查研究，其污染途径是：昭和电气公司的废水排入河道后，废水中的一部分汞即为硅藻等浮游生物所吸收，硅藻是飞蛄等小昆虫的食物，于是汞便随硅藻进入小昆虫内富集起来。这些小昆虫随河水流出60公里到达河口，在此过程中，小昆虫死亡沉入河底，成为石斑鱼等底层鱼的饵料，于是汞又随小昆虫被石鱼等所吞食。鳝鱼、鲶鱼等肉食性鱼类又以石斑鱼为食，这样经过食物链一级一级富集，最后使鲶鱼体内的汞含量高达10～20mg/`kg，比原污染水中汞的浓度高出1万～10万倍，比正常鱼体的汞含量高900倍。当人经常食用这种富含汞的鱼类和贝类时，就会使汞在人体内大量累积，从而使人患水俣病。
（5）农药污染
喷洒农药，目的是杀灭或抑制农业害虫，以保证农作物的高产优质。但随着现代化学农药的飞速发展，生产品种的增加，某些农药化学性质较稳定，不易分解，结果使农药在土壤中越积越多。当土壤中累积的农药达到一定程度时，便成为污染物质影响第二茬作物 的产量与质量。不仅如此，农药还随着雨水的冲涮汇集到河流、湖泊，从而造成水体污染。由于大多数农药不易被分解，因而被生物体吸收后，随着食物链的延长其含量逐渐升高，严重影响鱼类和贝类的生存。当人们食用这种被严重污染的鱼类和贝时，农药就会在人体内进一步富集，从而危害人体健康。
（6）富营养化
富营养化是指水体中N、P等植物必须的矿质元素含量过多时而使水质恶化的现象。引起水体富营养化的污染源有工业废水、生活污染和农田排水。当它们汇集到池塘、湖泊、海湾时就会使水体中N、P等植物必需的矿质元素增多，致使藻类植物大量繁殖。由于藻类在繁殖、生长过程需要消耗大量氧气用以进行呼吸作用，致使水中溶解氧的含量降低。而且当藻类植物和其他浮游生物死亡之后，其遗体首先被水中需氧微生物分解，从而进一步降低溶解氧的含量。当溶解氧的含量降低一定程度时，耗氧性细菌受到抑制，厌氧型细菌活动加强，
有机物的厌氧分解是不彻底的，其不彻底的产物会使水体发黑发臭。同时产生H-2S、CH4等有毒氧体，造成鱼类和其它水生生物死亡，引起水华或赤潮等现象。如图上所示。
（7）固体废弃物污染
随着工农业生产的发展和人民生活水平的提高，各种废弃物的排放量大幅度增加。采矿业的废石、工业废渣、废弃的塑料制品以及生活垃圾等都属于固体废弃物的范畴。这些废物日积月累、长期堆放，会造成大气、水和土壤等环境污染，危害人体健康。这实际上，固体废弃物只是在某一过程或某一方面没有使用价值，而在另一生产过程中往往可以作为原料加以利用，即“放在错误地点的原料”。因此固体废弃物的处理和利用，已日益成为环境科学急需解决的问题，并受到各国重视。
发展无废技术是解决固体发育物污染问题的有效办法。所谓无废技术是指采用闭路循环方式，使资源在生产过程中充分利用，又不排放污染物质。也就是说，生产第一种产品后排放出来的废弃物，可用为第二种产品的原料；第二种产品生产过程中的废弃物再作为下一种产品的原料，如此等等。如黑龙江省建成的硫酸厂，利用西林铅锌矿的废渣——硫精砂作为原料。炼钢厂的钢渣对钢厂来说是废渣，但对水泥厂来说却是一种上等的原料。火力发电厂排放出来的粉煤灰，含有铅、汞、砷等有害元素，但可用来生产水泥、烧结砖等。由此可见，发展无废技术，实现三废资源化，可以取得环境效益和经济效益的双丰收。
（8）噪声污染
　 噪声是感觉公害，通常噪声是由不同振幅和频率组成的无调嘈杂声。但有时，优美的音乐旋律，在它影响人们的工作和休息时，也被认为是噪声。因此，对噪声的判断与个人所处的环境和主观众愿望有关。噪声污染是暂性的，噪声源停止发声，危害即消除，不象其他污染物，即使停止污染，污染物还在长时间内残留着，污染是持久性的。
　　噪声污染的危害主要表现在：一是损伤听力。现已证明，人体衰老并不是听力下降的唯一原因，长期在强噪声环境中工作，听力会下降，甚至造成噪声性耳聋。二是干扰睡眠：适当睡眠是保证人体健康的重要因素。一般说来，40分贝的连续噪声可使10%的人睡眠受到影响；70分贝可影响50%；当噪声达到100～１２０分贝时，几乎每个都会从睡眠中醒来。三能诱发多种疾病：噪声主要影响心血管系统和内分泌系统。主要表现在心动过速、心律不齐、血压升高等，孕妇流产率高，女性月经失调等。四能影响心理健康：噪声对心理的影响主要有烦恼、易怒、易激动，甚至失去理智，并容易引发工伤和交通事故等。
3．环境与人体健康
大气污染与人体健康：大气污染是指大气的化学性污染。主要的污染物是烟尘和SO2，还有氮氧化物和CO等。这些污染物进入体内后，不经过肝脏的解毒作用，直接由血液运输到全身。所以大气污染对人体的健康危害很大。这种危害可分为三种类型：慢性中毒、急性中毒和致癌作用。
水污染与身体健康：饮用污染的水和食用污水的生物，能使人中毒，甚至死亡；被人畜粪便和生物垃圾污染了的水体，能够引起病毒性肝炎、细菌性痢疾等传染病，以及血吸虫病等寄生虫病；饮用被重金属污染的水后，容易诱发癌症。
固体废弃物污染与人体健康：固体废弃物中含对人类有害的物质。
噪声污染与人体健康：噪声污染对人体健康的影响是多方面的：第一损伤听力；第二干扰睡眠；第二诱发多种疾病，如心率加快、高血压、内分泌功能紊乱等；第四影响心理健康等。
4．环境污染的防治
（1）我国防治环境污染的对策
一是立法：通过法律的手段来保障环境保护工作的实施。我国相继頒布了《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》等一系列法律。1983年，我国政府宣布把环境保护列为一项基本国策，提出在经济发展过程中经济效益、社会效益和环境效益相统一的战略方针。1994年，我国政府制定了今后中国环境保护工作的行动指南《中国21世纪议程》，指出“通过高消耗追求经济数量增长和‘先污染后治理’的传统发展模式已不再适应当今和未来发展的要求，而必须努力寻求一条人口、经济、社会、环境和资源相互协调的、既能满足当代人的需要而又不对满足后代人需求的能力构成危害的可持续发展的道路。”
二是加强宣传、教育工作，努力提高第一个公民的环境保护意识。
（2）与生物学科相关的环保措施
①生物净化
生物净化是指生物体通过吸收、分解和转化作用，使生态环境中污染物的浓度和毒性降低或消失的过程。在生物净化中，绿色植物和微生物起着重要的作用。
绿色植物的净化作用主要体现在三个方面：一是能在一定范围内吸收大气中的各种有害气体。如1公顷柳杉每个月可吸收60kg的SO2，臭椿、夹竹桃、银杏、梧桐、石榴等都有吸收SO2的作用。据统计，城市绿色覆盖率每增加10%，夏季可使大气中SO2的浓度减少30%，强烈致癌物质苯并芘的浓度减少20%，颗粒物质减秒20%。当城市绿色覆盖率增加到50%时，大气中的各种污染物都可以基本得到控制。二是绿色植物还具有杀灭细菌的作用。据测定1公顷的侧柏林每天能分泌出30千克抗菌素，可杀死白喉、结核、伤寒和痢疾杆菌等。如地榆根的水浸出液能在1分钟内杀死伤寒、副伤寒的病原体和痢疾杆菌，磨碎的稠李冬芽0.1克能在1秒钟内杀死苍蝇。据测定，有树木的城市街道比没有树木的街道，大气中含菌量减少85%以上。有人测定，城市百货大楼内大气含菌率比公园中大400倍，比林区大10万倍。林区每立方米大气中有细菌约3.5个，而在人口稠密的城市可高达3.4万个。三是绿色植物可以阻滞和吸附大气中的粉尘和放射性污染物。如1公顷山毛榉一个中阻滞和吸附的粉尘达68吨之多，在有放射性污染的厂矿周围，种植一定宽度的林林，可以减轻放射性污染物对周围环境的污染。
微生物的净化作用是指通过微生物的分解作用，将土壤和水体中的许多有机污染物逐渐分解成为无机物，从而起到生物净化的作用，这部分知识可与呼吸作用的有关知识联系在一起。在自然界中的有机物种类很多，天然的有机物（如人畜粪尿、纤维素等）都能被土壤中的微生物分解，但一些人工合成的有机物，如塑料、尼龙等就很难被微生物分解，所以被称为“白色污染”。人类为消灭和控制农林害虫而生物的农药，有些是比较容易被微生物分解的，但也有一些很难被微生物分解，如DDT。所以，现在在世界各国都在研究高效低毒、易被微生物分解的农药，这样可以有效地减轻农药对环境的污染。现在人们能够利用微生物的净化作用大规模处理城市污水。现在各大城市都兴建了污水处理厂，污水处理厂处理污水的工作原理是：先通过过滤、沉淀，除去工业污水和生活污水中的个体比较大的固体污染物；另一方面利用需氧微生物，把污水中的有机物分解成二氧化碳、水以及含氮和含磷无机盐，使污水得到净化。污水经过处理达到国家排放的标准后，就可以用于农田灌溉等。
②生产绿色食品
绿色仪器是指按照特定的生产方式生产，经过专门机构认定和许可后，使用绿色食品标志的无污染、安全、优质的营养食品。绿色食品要求在生产、贮存、加工、运输和销售经营过程中的各个环节都努力消除污染源，防止食品受到污染。目前在我国的食品污染主要来源于以下几个方面：
1、工业“三废”污染。随着现代工业的迅猛发展，环境污染问题也日趋严重。流行病的统计资料和科学研究都已充分证实，人类的健康与其周围的生活环境如空气、水、食品等的污染程度有着密切的关系。工业生产排放的大量废水、废气和废渣，人类生活都市化形成的大量生活污水和生活垃圾，以及人为地大肆毁坏自然资源和生态环境，都可使食物遭受污染，对人体健康造成很大的威胁。
2、化肥、农药的污染。现代农业施用大量化肥引起河、湖、近海的富营养化问题日趋严重，各种剧毒杀虫剂和除草剂破坏了土壤中微生物的正常繁殖，使土质越来越差，一些生物濒于灭绝。
3、人为污染：一些非法的食品生产经营者，为牟取暴利，不顾消费者的健康，以次充好，以假代真，人为地掺入有毒有害的物质。如以含甲醇的工业酒精况制饮料酒；牛奶中加水，掺米汤；在火锅底料中添加罂粟壳等。这些人为有意造成的食品污染，是一种严重的违法行为。
4、细菌及其毒素的污染：污染食品的细菌包括引起食物中毒、人畜共患传染病的致病菌，还包括仅能引起食品腐败变质的非致菌。一些非致病菌在食品贮存和流通过程中，通过环境而污染食品，并在适宜的温度、湿度和酸碱条件下大量繁殖，使食品发生腐败。
5、霉菌及其毒素的污染：曲霉、青霉、镰刀霉等广泛生长在粮食、油料、肉类及各类食品上，并在适宜的条件下生产有毒的代谢产物，如黄曲霉毒素、黄变米毒素等。此类毒素可直接或间接污染食品。
6、寄生虫、昆虫污染：污染食品最常见的寄生虫有囊虫、蛔虫、涤虫、中华血吸虫以及旋毛虫等。主要是吃了受感染的病畜或未经煮熟肉食，以及水源、土壤等间接污染食品引起的。粮食和各种食品贮存不妥，易滋生各种害虫，如甲虫、蛾类及蜗类等，使食品品质恶化，降低营养价值，甚至致病。
7、化学添加剂污染：随着食品工业和化学工业的发展。食品添加剂的种类和数量将不断增加。如果用量不当或添加剂本身不合卫生要求，都可能造成食品污染。
8、生产工艺、设备不合要求：如用有机溶剂浸出植物的工艺，溶剂残留量超过卫生标准，将对食品造成污染。作为生产过程中常用的热载体多氯联苯，若因设备不严密而接触食品可造成食物中毒等。
9、包装、容器材料污染：石蜡中含有多环芳烃可能混入包装食品用的蜡纸；印刷商标图案的油墨中可能有多氯联苯，容易被油脂类食品所吸收。陶瓷容器中的铅、聚氯乙烯塑料包装材料中的氯乙烯单体，都可能移溶到食品中造成污染。
10、放射性污染：主要来自放射性物质的开发、冶炼以及在国防、生产和生活中的应用过程中的排放。
【学习指导】
1．要正确认识人国野生生物资源的保护和合理利用的重要性。野生生物次源是地球上生物进化留下来的宝贵财富，是人类离不开的重要的物质基础。野生生物资源的直接使用价值是人们所熟知的，无知的人往往为了其直接使用价值而忽略了它的间接和潜在的使用价值。正确理解和掌握野生生物资源的间接使用价值和潜在的使用价值是学好和掌握这部分知识的重要环节。学好这部分知识不在于应付考试，而是作为你今后生活的行为准则。为了你的子孙后代，不能过渡地猎取野生生物资源，要树立起保护和合理开发利用野生生物资源的观念。
2、生物既能适应环境，也能影响环境。在地球上所有的生物中，对环境影响最大的是人类。在人类的活动中，几乎百分之九十五以上的活动都是对环境有不程度的破坏作用。人类在生产活动中产生的污染物对环境造成严重的污染，这种污染严重影响着生物的生长、发育和繁殖，严重时会直接导致生物死亡。所以正确认识我们人类的活动与环境的关系是学习好这部分知识的基本要求。对于具体的几种类型的环境污染，要结合有关的生物学知识、化学学知识和物理学知识，从污染物对环境造成污染的原理来认识环境污染对人类的影响。
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工业废水、生活污水、农田排水
池塘、湖泊、海湾（水中N、P等矿质元素增多）
藻类植物、浮游生物大量繁殖
藻类植物、浮游生物遗体
硫化氢、甲烷等有毒物质
水中溶解氧减少
鱼类、其它水生生物死亡
水华或赤潮
汇 集
死 亡
厌氧 微生物
有氧呼吸
需氧微生物
分解
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