环境
环境,人们给它的最为广义的定义,是包括自然环境及人类消耗自然资源的基本活动。在环境科学中,人们一般认为环境是指围绕着人群的空间及其中可以直接、间接影响人类生活和发展的各种自然因素的总体。
在我们中国广大的国土上,有着多姿多彩的环境:热带海洋的珊瑚礁和冰天雪地的北国森林雪原;全球最高的山峰和人口最密集的冲积平原;江南风景如画的田园和西北一眼望不到尽头的茫茫戈壁……自然界的鬼斧神工为人类留下了绚丽多姿的生存空间,人类也紧紧依赖于这些上苍赐予我们的环境。它既是人类赖以生存的空间,也是人类文明的源泉。
宇宙环境
大气层外的环境,被人们称为宇宙环境。它是人类活动进入大气层以外的空间和地球邻近天体的过程中所形成的新概念,也有人称之为“空间环境”。中国古代对宇宙一词的解释是“宇”为上下四方,“宙”为古往今来,宇宙则是说无限的空间和时间。
宇宙环境由广袤的空间和存在于其中的各种天体以及弥漫物质组成。在茫茫的宇宙环境中,又存在着特征各异的小环境。地球周围宠罩着密集的大气,月球表面没有大气,水星只有极稀薄的大气,金星、木星有浓密的大气层,但都缺氧而富含二氧化碳及氢、氦、甲烷和氨等。太阳表面有效温度为5497度,月球的昼夜温度为-183℃~127℃。
自古以来,人们一直在利用各种方法来观测宇宙,但人类进入宇宙空间进行探测和活动只是近三四十年的事。1957年人造地球卫星发射成功,1961年载人卫星绕地球飞行,1962年发射金星探测器,1966年飞行器在月球表面软着陆,1969年宇航员登上月球,1972年飞行器在金星软着陆,同年发射了第一个太阳系外空间探测器,1975年携带生物的飞行器在火星软着陆,1977年飞行器飞掠木星上空,1979年探测器飞过土星,飞向天王星、海王星、冥王星进行考察……人类正在努力揭开宇宙环境的神秘面纱,以便更好地保护她、利用她。
地质环境
人们把岩石、土壤、水和大气这些地球表层物质组成的体系叫地质环境。
地质环境由岩石圈、水圈和大气圈等组成。岩石圈也称地壳,是地球表面的固体部分,最大厚度为65千米以上,最小厚度为5千~8千米,平均厚度为30千米。人们能直接观察和接触到的只是地质环境外层很浅的一部分,目前,最深的矿井为3000米,最深的钻井也只有8000米。据估计在岩石圈外层16千米厚的岩带中,氧、硅、铝、钠、铁、钙、钾、镁等8种元素占这个岩石带总重量的98%以上。岩石圈内物质的分布是不均匀的,因而不同的地球化学环境产生不同的生态系统,不同地区的不同的岩石中蕴藏着不同的矿产,生长着不同种类的生物。
水圈是由地壳表面的液态水层组成,大约是在30亿年前形成的,其中海洋约占地球表面水体的97.2%,而河流和湖泊只占地球表面水体的不足3%,可供人类直接利用的淡水就更少了。
大气圈是地球表面的气体圈层。地球大气分布在从地表至80千米~90千米的空间,在这以上,大气极为稀薄,没有明显的上限。按大气温度随高度的变化,大气圈可分为对流层、平流层和电离层等层次。对流层是指运动显著、靠近地面的底层大气,它与地表的关系极为密切,对人类和其它生物的生存有着重大的影响。干洁的空气其化学组成为恒定成分,主要是氮和氧两种气体,按体积计算约占大气总体积的98%以上。其次为氩气、二氧化碳、氖、氦等气体。
我们人类生活的地球,是人们休养生息的地方,科学家们称之为“生物圈一号”。为了试验人类离开地球能否生存,美国从1984年起在亚利桑那州建造了一个几乎密封的“生物圈二号”实验基地,它占地1.3万平方米,容积20.4万立方米,设计及建设花费2亿美元,每年的维护费达数百万美元。
“生物圈二号”内有土壤、水源、空气和各种各样的动植物和微生物,科学家们希望这个模拟地球环境的实验室能提供足够的食物、水和空气,供8名进入“生物圈二号”工作的研究人员生活两年。
然而,几年以后的事实表明,“生物圈二号”的设想是失败的,它证明了在现有的科学技术条件下,地球是人类惟一的家园,人类离开了地球就无法生存,人类应当努力保护它而不是破坏它。
“生物圈二号”的失败主要是由于大气环境的恶化。在“生物圈二号”中,由于土壤中的碳与氧气反应生成二氧化碳,部分二氧化碳又与建“生物圈二号”用的混凝土中的钙反应生成碳酸钙,导致“生物圈二号”中氧气含量从21%降到14%,二氧化碳含量猛增。另外,一氧化碳的含量也猛增到79%,足以使人体合成维生素B12的能力减弱,危害大脑健康。
在“生物圈二号”中,除了藤本植物比较繁盛外,所有靠花粉传播繁殖的植物都灭绝了,大树也奄奄一息,昆虫除了白蚁、蟑螂和蝈蝈外基本死亡,人造海洋中生物生存情况略好于地面。最近,由一个专家委员会对该实验进行了总结,他们认为,目前人类还无法用人为方法保持地球的活力,没人知道怎样建造一个脱离地球自然环境而又能让人类休养生息的生态系统。