《环境工程导论》课程报告
生存还是灭亡：谈环境问题的前景
学 院：
专 业：
姓 名：
学 号：
二〇一四年十一月
摘要
本文主要以基本自然科学定律和基本社会科学规律为出发点，结合实际案例来探究环境保护问题的发展前景，即回答一个严肃的问题：若干年后是人类成功地解决了环境问题从而实现人与自然的和谐相处还是环境问题愈发严重，从而超过自然本身和人类环境科学所能处理的极限。由此带来两种相反的后果，即是人类的生存或是灭亡。
关键词： 环境问题 发展趋势 人类命运
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ABSTRACT
In this paper, take basic laws of natural science and basic social scientific laws as a starting point, combining to the practical cases ,to explore the prospects for the development of environmental protection issues, namely to answer a serious question : After several years, the human environmental problems would have successfully solved so that it achieves human and nature harmony, or environmental problems is more serious, thus exceeding the limits of nature itself or that human environmental sciences can handle. It results two opposite consequences, that is, human existence or destruction.
Keywords: environmental problems, development trends, human destiny
- 2 -
目录
一、污染事件履见不鲜 ................................................. - 4 -
二、人类向污染宣战................................................... - 5 -
三、两个基本原理..................................................... - 6 -
3.1、热力学第二定律 .............................................. - 6 -
3.2、人类的追求 .................................................. - 6 -
四、环境问题的未来和人类的命运 ....................................... - 6 -
4.1、环境问题的产生 .............................................. - 6 -
4.2、国际合作的美梦 .............................................. - 7 -
4.3、仅依靠科学技术解决环境问题不靠谱 ............................ - 7 -
4.4、人类的命运 .................................................. - 8 -
五、结论 ............................................................ - 8 -
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一、污染事件履见不鲜
自工业革命以来，社会生产力取得了长足进步，代表着人类获取自然资源的范围越来越宽而且效率越来越高。一方面这给人类的生活带来翻天覆地的可喜变化， 另一方面却使人们面临着严峻的环境问题，且环境问题越来越严重，人类祖先习以为常的蓝天白云、青山绿水恐一去不复返。下面介绍一些典型的环境污染事件。
1、比利时马斯河谷烟雾事件
1930年12月1－5日，由于特殊的地理位置，马斯河谷上空出现了很强的逆温层，在这种逆温层和大雾的作用下， 13个工厂排放的大量烟雾弥漫在河谷上空无法扩散，有害气体在大气层中越积越厚。第三天开始，河谷工业区有上千人发生呼吸道疾病，一个星期内就有63人死亡，是同期正常死亡人数的十多倍。许多家畜也未能幸免于难，纷纷死去。此事件是20世纪最早记录下的大气污染惨案。
2、美国洛杉矶光化学烟雾事件
美国洛杉矶市拥有大量汽车，汽油燃烧后产生大量碳氢化合物。碳氢化合物在阳光作用下，与空气中其他成份经化学作用而产生光化学烟雾。这种烟雾中含有臭氧、氧化氮、乙醛和其他氧化剂，滞留市区久久不散。在1952年12月的一次光化学烟雾事件中，洛杉矶市65岁以上的老人死亡400多人。1955年9月，由于大气污染和高温，短短两天之内，65岁以上的老人又死亡400余人，许多人出现眼睛痛、头痛、呼吸困难等症状。直到20世纪70年代，洛杉矶市还被称为“美国的烟雾城”。
3、伦敦烟雾事件
自1952年以来，伦敦发生过12次大的烟雾事件，祸首是燃煤排放的粉尘和二氧化硫。烟雾使呼吸疾病猛增。1952年12月份的烟雾使得5天内有4000多人死亡，两个月内又有8000多人死去。
4、水俣病事件
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日本熊本县水俣镇一家氮肥公司排放的废水中含有汞，通过生物富集作用使2000多人中毒，其中1004人死亡。
5、印度博帕尔事件
1984年博帕尔一家农药厂甲基异氰酸脂外泄，45吨毒气以每小时5000米的速度袭击了市区。致死近20000人，20多万人受害。
6、切尔诺贝利核泄漏事件
1986年4月26日，乌克兰基辅市郊的切尔诺贝利核电站4号反应堆爆炸，大量放射性物质泄漏，使31人死亡，237人受伤，更给周围生态环境带来毁灭性伤害。这是世界上最严重的一次核污染。
7、中国“雾霾”
2013年，“雾霾”成为年度关键词。这一年的1月，4次雾霾过程笼罩30个省（区、市）。在北京，仅有5天不是雾霾天。有报告显示，中国最大的500个城市中，只有不到1%的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准，与此同时，世界上污染最严重的10个城市有7个在中国。
以上几起还只是各种环境问题的冰山一角，受到人们关注的还有沙尘暴、荒漠化、水体富营养化、海上石油泄漏、白色垃圾、大气污染等，人们纷纷意识到解决环境问题刻不容缓。为了扼制环境恶化的趋势，人们进行了各种努力。
二、人类向污染宣战
面对各种环境问题，从联合国到各国政府，从社会环保团体到个人，都已经或者正在做出解决问题的尝试。
1973年，联合国成立环境规划署（UNEP），统筹全世界环保工作。联合国环境规划署自成立以来，为保护地球环境和区域性环境举办了各项国际性的专业会议，召开了多次学术性讨论会，协调签署了各种有关环境保护的国际公约、宣言、议定书，并积极敦促各国政府对这些宣言和公约的兑现，促进了环保的全球统一步伐。
在过去几十年中，国家之间签署了众多的合约来减慢环境恶化的速度，比如对于保护臭氧层有1988年的《保护臭氧层维也纳公约》以及1989年的《关于消
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耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》；对于危险废物有1989年的《控制危险废物越境转移及其处置巴塞尔公约》；对于生物有《濒危野生动植物物种国际贸易公约》、《生物多样性公约》、《生物安全议定书》、《卡特赫纳生物安全性议定书》；为应对气候变化有1994年生效的《联合国气候变化框架公约》。
除了联合国的公约和各个国家自己的各种环境保护法律，还有许多民间环保团体和人士，比如世界自然基金会、中国野生动物保护协会等。
三、两个基本原理
3.1、热力学第二定律
热力学第二定律有多种表述方式，其中最能揭示出这一定律本质的是熵增定律。这个定律表明在自然过程中，一个孤立系统的总混乱度不会减小。这是一个自然科学中的普遍规律，一个显然的例证就是人类制造空调或冰箱来降低局部温度，却由于将电能转化为热能从而增加了总体环境温度。
3.2、人类的追求
人们追求很多东西，不同的人拥有看似不同的追求。有些人希望能更轻松地得到更多的食物，于是弓箭、农具、农业机械出现了；有些人希望能更轻松地走得更远更快，于是车、船、飞机、火箭出现了。有些人希望能更有效率地杀死敌人，于是枪炮、核弹出现了；有些人希望能纠正上帝，说晚上也要有光，于是油灯、蜡烛、白炽灯、霓虹灯出现了。
人类的追求形形色色，但是他们所追求的本质是一样的，即以消耗更多外部能源的方式减少人自身需做的功，从而解放人类的身体。这个过程的效率就被看作是生产力的水平。对每个个体来说这就是追求幸福的过程，没有人会觉得已经够了，应该可以满足了。
四、环境问题的未来和人类的命运
4.1、环境问题的产生
环境问题的产生归根结底是由于人类制造了过多的“非自然非物理变化”。什么叫“非自然非物理变化”？自然赋予的如呼吸作用、消化作用等其他生命也
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普遍存在的化学变化属于自然的，人工取火、石油燃烧、化工业等属于非自然化学变化。化学变化属于分子层级的变化，将一种物质转化为另一种物质，且往往这一过程在自然条件下可逆性不高，即便存在如光合作用等可逆过程，其可逆条件也一直在被破坏中。物理变化即物质形状和大小的变化，无化学性质的改变，不产生新物质。化学变化、核反应等通称为非物理变化。正是凭借着对“非自然非物理变化”的运用程度的提高，人类生产力才得以长足进步。自然界的物质状态是动态平衡的，由于人类的作用打破了这种物质平衡，于是环境问题产生了。
4.2、国际合作的美梦
依靠单个个体或者部分团体解决环境问题显然不会成功。由环境问题的产生一节我们知道要解决环境问题就要维持物质状态的动态平衡，而要实现这样一种动态平衡而进行的宏观调控显然不是一两个垃圾处理企业、一两个环保人士、一两个环保团体甚至不是一两个国家所能够完成的。这需要所有国家将一切工业企业和人类个体联合起来，共同解决环境问题。但是从下面的案例中我们会看到国家之间这样的一种大公无私的合作几乎不可能。
1992年153个国家和欧共体签署了《联合国气候变化框架公约》，经过旷日持久的谈判，各方于1997年通过了赫赫有名的《京都议定书》，这是人类历史上第一部量化限制温室气体排放的国际法律文件。
而《京都议定书》刚刚通过就面临着夭折的危险。首先它要求经济发展模式转型，这对一些国家就意味着对经济发展的限制。其次，它对“发达国家—发展中国家”的分别对待受到美国等发达国家的抵制。2001年美国宣布退出，理由是对美国经济发展带来过重负担。2011年加拿大宣布退出。有关各方都有自己的小算盘，这种国家之间的强制性公约的延续性岌岌可危。
4.3、仅依靠科学技术解决环境问题不靠谱
环境问题最终以经济问题的形式呈现出来，热力学第二定律说明不进行合理的经济规划，采取自由经济模式，边污染边用环保科技治理的路子是走不通的。
无可否认环保技术在治理局部区域比如一个湖或一个城时确有明显的作用，但这跟空调能调节室内温度的原理是一致的。在局部环境治理的同时会带来更多
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的环境问题。首先，治理的主要模式是污染物的转移，即将污染物进行位置和状态的转移，并没有真正消灭污染物。
典型情况是将固体有机物燃烧成为气体排放到大气中，依靠大气的稀释作用来解决其局部污染。而在这一过程中其治理设备是工业产物，其生产过程必然有污染问题；治理设备使用的能源污染亦属于环境问题的来源之一；治理结果是增加了大气污染物。
又如某一款节能设备的使用虽然可以降低单位能耗，但由于降低使用成本，从第二基本原理之人类的追求可以知道此设备的运行总量将会增加，即这种改进非但没有节约能源，反而加快了总能源的消耗。
4.4、人类的命运
人类的终极命运就是灭绝或演变成另一物种，无论是哪一种方式，现代人类作为一类物种终归于消失，这是生物历史规律的必然。本文所指的命运是指在环境问题影响下人类的命运，即在环境问题的不同前景下人类是生存还是灭亡。
从4.1节我们知道，环境问题的产生是由于“非自然非物理变化”打破了自然界的物质平衡，解决环境问题的本质就是要保持物质动态平衡。在人工取火之前是一个平衡期，从人工取火至工业革命是另一平衡期。而自工业革命以来物质平衡的天平倾斜得越来越快，从前面章节的分析看很难再次平衡。
所以有两大结局。首先，第三次物质平衡一直达不到，环境严重崩溃，第一章中的类似事件成为常态，致使人口数量急剧下降，人类终究至于灭亡。另一结局就是所有人都学会一定程度的满足，促使国际合作，成功达到第三次物质平衡，人们将在这种平衡中适应其环境状态，继续生存下去。
五、结论
环境问题的产生是由于过多的“非自然非物理变化”打破了物质平衡，如果人类不精诚团结达到新的物质平衡，人类的命运只能是灭亡。
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《环境工程导论》课程报告
生存还是灭亡：谈环境问题的前景
学 院：
专 业：
姓 名：
学 号：
二〇一四年十一月
摘要
本文主要以基本自然科学定律和基本社会科学规律为出发点，结合实际案例来探究环境保护问题的发展前景，即回答一个严肃的问题：若干年后是人类成功地解决了环境问题从而实现人与自然的和谐相处还是环境问题愈发严重，从而超过自然本身和人类环境科学所能处理的极限。由此带来两种相反的后果，即是人类的生存或是灭亡。
关键词： 环境问题 发展趋势 人类命运
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ABSTRACT
In this paper, take basic laws of natural science and basic social scientific laws as a starting point, combining to the practical cases ,to explore the prospects for the development of environmental protection issues, namely to answer a serious question : After several years, the human environmental problems would have successfully solved so that it achieves human and nature harmony, or environmental problems is more serious, thus exceeding the limits of nature itself or that human environmental sciences can handle. It results two opposite consequences, that is, human existence or destruction.
Keywords: environmental problems, development trends, human destiny
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目录
一、污染事件履见不鲜 ................................................. - 4 -
二、人类向污染宣战................................................... - 5 -
三、两个基本原理..................................................... - 6 -
3.1、热力学第二定律 .............................................. - 6 -
3.2、人类的追求 .................................................. - 6 -
四、环境问题的未来和人类的命运 ....................................... - 6 -
4.1、环境问题的产生 .............................................. - 6 -
4.2、国际合作的美梦 .............................................. - 7 -
4.3、仅依靠科学技术解决环境问题不靠谱 ............................ - 7 -
4.4、人类的命运 .................................................. - 8 -
五、结论 ............................................................ - 8 -
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一、污染事件履见不鲜
自工业革命以来，社会生产力取得了长足进步，代表着人类获取自然资源的范围越来越宽而且效率越来越高。一方面这给人类的生活带来翻天覆地的可喜变化， 另一方面却使人们面临着严峻的环境问题，且环境问题越来越严重，人类祖先习以为常的蓝天白云、青山绿水恐一去不复返。下面介绍一些典型的环境污染事件。
1、比利时马斯河谷烟雾事件
1930年12月1－5日，由于特殊的地理位置，马斯河谷上空出现了很强的逆温层，在这种逆温层和大雾的作用下， 13个工厂排放的大量烟雾弥漫在河谷上空无法扩散，有害气体在大气层中越积越厚。第三天开始，河谷工业区有上千人发生呼吸道疾病，一个星期内就有63人死亡，是同期正常死亡人数的十多倍。许多家畜也未能幸免于难，纷纷死去。此事件是20世纪最早记录下的大气污染惨案。
2、美国洛杉矶光化学烟雾事件
美国洛杉矶市拥有大量汽车，汽油燃烧后产生大量碳氢化合物。碳氢化合物在阳光作用下，与空气中其他成份经化学作用而产生光化学烟雾。这种烟雾中含有臭氧、氧化氮、乙醛和其他氧化剂，滞留市区久久不散。在1952年12月的一次光化学烟雾事件中，洛杉矶市65岁以上的老人死亡400多人。1955年9月，由于大气污染和高温，短短两天之内，65岁以上的老人又死亡400余人，许多人出现眼睛痛、头痛、呼吸困难等症状。直到20世纪70年代，洛杉矶市还被称为“美国的烟雾城”。
3、伦敦烟雾事件
自1952年以来，伦敦发生过12次大的烟雾事件，祸首是燃煤排放的粉尘和二氧化硫。烟雾使呼吸疾病猛增。1952年12月份的烟雾使得5天内有4000多人死亡，两个月内又有8000多人死去。
4、水俣病事件
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日本熊本县水俣镇一家氮肥公司排放的废水中含有汞，通过生物富集作用使2000多人中毒，其中1004人死亡。
5、印度博帕尔事件
1984年博帕尔一家农药厂甲基异氰酸脂外泄，45吨毒气以每小时5000米的速度袭击了市区。致死近20000人，20多万人受害。
6、切尔诺贝利核泄漏事件
1986年4月26日，乌克兰基辅市郊的切尔诺贝利核电站4号反应堆爆炸，大量放射性物质泄漏，使31人死亡，237人受伤，更给周围生态环境带来毁灭性伤害。这是世界上最严重的一次核污染。
7、中国“雾霾”
2013年，“雾霾”成为年度关键词。这一年的1月，4次雾霾过程笼罩30个省（区、市）。在北京，仅有5天不是雾霾天。有报告显示，中国最大的500个城市中，只有不到1%的城市达到世界卫生组织推荐的空气质量标准，与此同时，世界上污染最严重的10个城市有7个在中国。
以上几起还只是各种环境问题的冰山一角，受到人们关注的还有沙尘暴、荒漠化、水体富营养化、海上石油泄漏、白色垃圾、大气污染等，人们纷纷意识到解决环境问题刻不容缓。为了扼制环境恶化的趋势，人们进行了各种努力。
二、人类向污染宣战
面对各种环境问题，从联合国到各国政府，从社会环保团体到个人，都已经或者正在做出解决问题的尝试。
1973年，联合国成立环境规划署（UNEP），统筹全世界环保工作。联合国环境规划署自成立以来，为保护地球环境和区域性环境举办了各项国际性的专业会议，召开了多次学术性讨论会，协调签署了各种有关环境保护的国际公约、宣言、议定书，并积极敦促各国政府对这些宣言和公约的兑现，促进了环保的全球统一步伐。
在过去几十年中，国家之间签署了众多的合约来减慢环境恶化的速度，比如对于保护臭氧层有1988年的《保护臭氧层维也纳公约》以及1989年的《关于消
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耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》；对于危险废物有1989年的《控制危险废物越境转移及其处置巴塞尔公约》；对于生物有《濒危野生动植物物种国际贸易公约》、《生物多样性公约》、《生物安全议定书》、《卡特赫纳生物安全性议定书》；为应对气候变化有1994年生效的《联合国气候变化框架公约》。
除了联合国的公约和各个国家自己的各种环境保护法律，还有许多民间环保团体和人士，比如世界自然基金会、中国野生动物保护协会等。
三、两个基本原理
3.1、热力学第二定律
热力学第二定律有多种表述方式，其中最能揭示出这一定律本质的是熵增定律。这个定律表明在自然过程中，一个孤立系统的总混乱度不会减小。这是一个自然科学中的普遍规律，一个显然的例证就是人类制造空调或冰箱来降低局部温度，却由于将电能转化为热能从而增加了总体环境温度。
3.2、人类的追求
人们追求很多东西，不同的人拥有看似不同的追求。有些人希望能更轻松地得到更多的食物，于是弓箭、农具、农业机械出现了；有些人希望能更轻松地走得更远更快，于是车、船、飞机、火箭出现了。有些人希望能更有效率地杀死敌人，于是枪炮、核弹出现了；有些人希望能纠正上帝，说晚上也要有光，于是油灯、蜡烛、白炽灯、霓虹灯出现了。
人类的追求形形色色，但是他们所追求的本质是一样的，即以消耗更多外部能源的方式减少人自身需做的功，从而解放人类的身体。这个过程的效率就被看作是生产力的水平。对每个个体来说这就是追求幸福的过程，没有人会觉得已经够了，应该可以满足了。
四、环境问题的未来和人类的命运
4.1、环境问题的产生
环境问题的产生归根结底是由于人类制造了过多的“非自然非物理变化”。什么叫“非自然非物理变化”？自然赋予的如呼吸作用、消化作用等其他生命也
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普遍存在的化学变化属于自然的，人工取火、石油燃烧、化工业等属于非自然化学变化。化学变化属于分子层级的变化，将一种物质转化为另一种物质，且往往这一过程在自然条件下可逆性不高，即便存在如光合作用等可逆过程，其可逆条件也一直在被破坏中。物理变化即物质形状和大小的变化，无化学性质的改变，不产生新物质。化学变化、核反应等通称为非物理变化。正是凭借着对“非自然非物理变化”的运用程度的提高，人类生产力才得以长足进步。自然界的物质状态是动态平衡的，由于人类的作用打破了这种物质平衡，于是环境问题产生了。
4.2、国际合作的美梦
依靠单个个体或者部分团体解决环境问题显然不会成功。由环境问题的产生一节我们知道要解决环境问题就要维持物质状态的动态平衡，而要实现这样一种动态平衡而进行的宏观调控显然不是一两个垃圾处理企业、一两个环保人士、一两个环保团体甚至不是一两个国家所能够完成的。这需要所有国家将一切工业企业和人类个体联合起来，共同解决环境问题。但是从下面的案例中我们会看到国家之间这样的一种大公无私的合作几乎不可能。
1992年153个国家和欧共体签署了《联合国气候变化框架公约》，经过旷日持久的谈判，各方于1997年通过了赫赫有名的《京都议定书》，这是人类历史上第一部量化限制温室气体排放的国际法律文件。
而《京都议定书》刚刚通过就面临着夭折的危险。首先它要求经济发展模式转型，这对一些国家就意味着对经济发展的限制。其次，它对“发达国家—发展中国家”的分别对待受到美国等发达国家的抵制。2001年美国宣布退出，理由是对美国经济发展带来过重负担。2011年加拿大宣布退出。有关各方都有自己的小算盘，这种国家之间的强制性公约的延续性岌岌可危。
4.3、仅依靠科学技术解决环境问题不靠谱
环境问题最终以经济问题的形式呈现出来，热力学第二定律说明不进行合理的经济规划，采取自由经济模式，边污染边用环保科技治理的路子是走不通的。
无可否认环保技术在治理局部区域比如一个湖或一个城时确有明显的作用，但这跟空调能调节室内温度的原理是一致的。在局部环境治理的同时会带来更多
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的环境问题。首先，治理的主要模式是污染物的转移，即将污染物进行位置和状态的转移，并没有真正消灭污染物。
典型情况是将固体有机物燃烧成为气体排放到大气中，依靠大气的稀释作用来解决其局部污染。而在这一过程中其治理设备是工业产物，其生产过程必然有污染问题；治理设备使用的能源污染亦属于环境问题的来源之一；治理结果是增加了大气污染物。
又如某一款节能设备的使用虽然可以降低单位能耗，但由于降低使用成本，从第二基本原理之人类的追求可以知道此设备的运行总量将会增加，即这种改进非但没有节约能源，反而加快了总能源的消耗。
4.4、人类的命运
人类的终极命运就是灭绝或演变成另一物种，无论是哪一种方式，现代人类作为一类物种终归于消失，这是生物历史规律的必然。本文所指的命运是指在环境问题影响下人类的命运，即在环境问题的不同前景下人类是生存还是灭亡。
从4.1节我们知道，环境问题的产生是由于“非自然非物理变化”打破了自然界的物质平衡，解决环境问题的本质就是要保持物质动态平衡。在人工取火之前是一个平衡期，从人工取火至工业革命是另一平衡期。而自工业革命以来物质平衡的天平倾斜得越来越快，从前面章节的分析看很难再次平衡。
所以有两大结局。首先，第三次物质平衡一直达不到，环境严重崩溃，第一章中的类似事件成为常态，致使人口数量急剧下降，人类终究至于灭亡。另一结局就是所有人都学会一定程度的满足，促使国际合作，成功达到第三次物质平衡，人们将在这种平衡中适应其环境状态，继续生存下去。
五、结论
环境问题的产生是由于过多的“非自然非物理变化”打破了物质平衡，如果人类不精诚团结达到新的物质平衡，人类的命运只能是灭亡。
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