第二节 现代人类沦为地球的蛀虫

通过多年的天文观测，尤其是近几十年来使用了先进的200英寸天文望远镜和射电天文望远镜，乃至最近安置在空间的哈勃望远镜，天文学家已经了解到，象我们所处的银河系这样的星系大约有一千亿个，每一个星系（天河系）中又有约一千亿颗恒星。而且，在每一个旋转着的星系内部，还存在着、并不断形成着高度稠密的中心，每个这样的中心又围绕着它的重力中心而收缩，这就是新星球的诞生地。

地球所处的银河系由1000—1500亿颗恒星组成，形状象两把合并在一起的钹，从一端到另一端距离约10万光年，从中心到边缘约5万光年，中心近似圆球的部分厚度约2万光年，周围较扁平的圆盘部分厚度约3000光年。我们的太阳系就位于这个扁平圆盘的外侧，距银河系中心约3万光年。地球只是太阳系九大行星中不大的一颗。可见，在无垠的宇宙之中，即使用沧海一粟来形容我们的地球，都未免有些夸大了。

一、地球与生命的起源

地球的起源可以追溯到60—100亿年以前，在距离太阳大约150×106千米处（这个长度称为一个天文单位，A.U.，用以表示星球之间的距离），开始形成一个稠密的中心，这就是地球的雏形，也是宇宙中无穷无尽的偶然事件中的一件。

到了45—47亿年以前，地球的轮廓已初步形成。这时，环绕地球的原始大气圈中完全没有O2，CO2也非常稀少，可能是一个由H2、CH4、NH3和H2O等组成的还原性大气圈。地球还不断地向外排出一些气体，主要成分为CO、CO2和水蒸汽等，这个过程称为出气作用或排气作用。水星、金星和火星这些类地行星（即包括地球在内的离太阳最近的这4颗行星）在其演化的早期都经历过这一过程，有些学者认为这个过程在地球生命演化中起着很大作用，因为一方面，出气作用给大气圈增加了对生命至关重要的碳元素，另一方面，出气过程还会造成一种“流体化”的物理状态，即外溢的气体与致密的颗粒状固体相作用，使固体颗粒微微升起，整个固体层向上扩张，呈现出某种流体的特征。实验证明，H2和CO在使铁陨石粉流体化的过程中，能产生许多碳氢化合物，包括脂肪族、芳香族和异戊二烯。有人推测，现在发现的碳质球粒陨石中的有机物就是由类似的过程合成的。也就是说，这种流体化过程有可能是实现由无机物向有机物转变的途径之一。

然而，在地球形成的早期，原始大气圈对太阳辐射的屏蔽作用很微弱，强烈的辐射直射地表，频率高达22赫兹，其威力足以毁灭一切生命。如果不是由于后来出现了某种防护和调节的作用，则地球上的生命就无从发生。

这种作用的第一个阶段是水的出现。尽管其机制尚不清楚，但有地质学的证据说明，至少在38亿年以前，在某种作用下，地球出现了水，因为现在发现地球上最古老沉积岩的年龄约为38亿年。这时地球的温度仍然很高，处于近乎熔融状态，加上强烈的太阳辐射，使水分完全变成蒸汽，在地球上空形成射线难以穿透的浓云。在云层的荫蔽下，地表温度逐渐下降，并冷却凝固，形成地壳，互相挤压，产生折皱和断裂，但地球内部仍处于炽热熔融状态。随着地壳的形成，近地层气温降低，云中的水蒸汽冷凝成水，开始出现降雨，而且倾盆大雨连续了几千年，使地壳进一步冷却，洼地与鸿沟都充满了水，产生了海洋这个生命的摇篮，也产生了最古老的沉积岩。

第二个阶段是生命的诞生，大约从30亿年前开始。这时由于地表坚硬地壳的形成，温度降低，蒸发作用减弱，降雨变得时断时续。流水作用把各种悬浮物与溶解物质带至海洋中，使海水成为含有多种成分的汤液（broth），其中包括具有四个价键的碳元素。它具有同其他元素相结合，形成链状和环状化合物的能力，为有机物的形成创造了前提。

至于生命究竟如何从原始海洋的汤液中产生，迄今还有各种不同的看法。恩格斯认为：“生命的起源必然是通过化学的途径实现的”（《反杜林论》）。1928年维勒用无机物氰酸铵制成尿素，消除了无机物和有机物之间的鸿沟。1953年美国学者米勒（S.L.Miller）和尤里（H.Urey）首次模拟地球原大气的成分，用甲烷、氨、氢和水蒸汽，通过火花放电，合成了11种氨基酸，其中有四种是天然蛋白质的组成部分：甘氨酸、丙氨酸、门冬酸和谷氨酸。此后，其他学者又实现了更多有机物在模拟条件下的合成，如嘌吟、嘧啶碱基、核糖与脱氧核糖、核苷酸、脂肪酸、卟啉和菸酰胺等。这些实验和上文所述的流体化过程均证明了生命起源的化学进化阶段，证明了从无机物转化为简单有机物，不仅完全可能，也是地球历史发展的必然产物。

然而，上述实验尚未能证明这些氨基酸是怎样进一步演化与发展成为生命的。生命的诞生至少要有2000个酶，这些酶又是成百上千个氨基酸按一定的规律组合而成的。在原始海洋上靠偶然的碰撞要把它们组合到一起，有人计算过其成功的概率为1/40000！。相当于一个投骰子的人连续5万次都投上“6”一样困难，这种可能性即使存在，也是微乎其微的。

不少人企图用天外来客的假说来弥补生命进化中这个关键性阶段。早在1908年，著名的瑞典化学家阿伦纽斯（1859—1927）就提出宇宙芽孢传播说，认为芽孢受光的压力，从宇宙空间飞抵地球。到了80年代，英国剑桥大学理论天文学院创始人弗雷德·霍伊尔（他因对天文学的杰出贡献而荣膺爵士衔）又以新的论据重新提倡生命的宇宙起源假说。他在《聪慧的宇宙》一书（1983年伦敦出版）中提出了生命并非偶然地在地球上出现，而是在一种具有创造性智慧引导下从太空来到地球的假说。他引证了许多天文学上的新发现，例如许多陨石上都含有大量微型球状炭粒，而这些炭粒有可能是孢子或细菌转化而成的，他还指出星际粒子同细菌的大小极其相似。1981年日本天文学家对彗星的观察也发现彗星粒子同细菌的大小完全相同。同年，美国天文学者又指出，慧星粒子同有机物所释放的辐射光完全一样。后来，在金星、木星和水星的大气层中也发现了与细菌相似的粒子。根据这些事实，人们完全有理由提出这样的问题：象彗星那样的天体是否会把带有生命的粒子带到地球上来？有人甚至提出了更大胆的假设：几十亿年以前来自天外文明的宇宙飞船溅落在地球原始海洋上，来自太空的生命种子就被接种到了地球上，从此开始了地球生命的演化。地球史的宇宙演化阶段告一段落。

这种天外起源的假说看起来很诱人，但其中仍然存在着致命的弱点：它并未能从根本上回答生命起源的问题，如果地球上的生命起源于天外，那么，天外的生命又是怎样起源的？

二、地球上生命的进化

尽管生命起源的真谛仍有待探讨，但是，南非岩石中所发现的30亿年以前的细菌化石却已提供了确凿的证据，证明至少从那时起，地球上已经存在着细菌。生命起源的时间还可能更早一些，大约40亿年以前，开始了地球的生命时代。有生命的细菌和蓝藻等生物的出现开始了一种新的生命过程——光合作用，使大气圈中出现O2，以后又逐渐形成能抵御紫外线辐射的O3层，为更高级生物的出现创造了条件。

此后，生物进化的化石证据逐渐增加。上述细菌化石已具有简单的分裂作用，美国加利福尼亚州东部发现了距今20亿年的更为进化的原始细菌化石，并有类似于藻类的生物，内部已含有细胞核。这时含氧的大气圈开始形成。

又经过10亿年的进化，至距今10亿年以前，即中元古代结束、晚元古代开始之时（表2.1），在温暖的海岸和河口地带，类似海藻的生物大量繁殖，通过光合作用放出大量的氧气。

迄今所发现最早的多细胞生物是澳大利亚爱迪阿加拉山脉的蠕节虫化石，距今7亿年，属震旦纪中后期。这时虽然已经存在不少生物，但因其身体缺乏坚硬的部分，因此所保存的化石很少。

到了大约6亿年以前（较确切的数字是5.7亿年），即前寒武纪结束，寒武纪开始之时，发生了大规模的海侵，陆缘浅海分布广泛，生长着大量的浮游生物，同时无脊椎动物兴盛，其中属于节肢动物的三叶虫种类最多，占寒武纪海洋动物已知种类的70％。此外还有水生腕足类贝壳动物生长于海底。化石的大量出现开始了地球史上化石记录的时代。文献资料尚未记载过脊椎动物的存在，但1985年我国地质学家发现了距今6亿年的被囊虫化石，它已开始向脊椎动物转化。这一发现把脊椎动物的历史上溯了1亿年。

奥陶纪（距今4.4—5.0亿年）时无脊椎动物大量发育，但三叶虫的相对比例急剧下降，腕足类增加，笔石明显增多。但更为主要的事件是脊椎动物的出现，发现了空气呼吸的七鳃鳗和八目鳗。

志留纪（距今4.0—4.4亿年）出现了珊瑚礁。由于大气层中O3的保护作用，发生了生命史上的又一次飞跃——生命登陆。迄今所发现最原始的陆生植物化石顶囊蕨（cooksonia），距今约4.5亿年。这些最早的陆生植物可能是从河口沿着河流上溯而登陆的。

泥盆纪（距今3.5—4.0亿年）珊瑚礁达到鼎盛期，海洋腕足类也达到了其多样性的顶峰。陆地上开始出现森林，蕨类植物刚登上陆地时个体较小，无叶，只限于阴湿处生长，但泥盆纪末期已进化成繁茂的大树，最高者可达10米。林中出现昆虫，并从无翅发育至有翅。脊椎动物开始分化，一支成为用鳃呼吸的鱼类，鳞片开始发育；另一支仍属鱼类，但已向两栖类进化，成为介于鱼类与两栖类之间的物种。

石炭纪（距今2.8—3.5亿年）发生第二次海侵，雨量的增多加强了河流的侵蚀作用，许多大河的河口形成巨大的三角洲，间歇性沉降地区沼泽森林中泥炭不断积累，并被沉积物掩埋，形成了大煤田，其中的植物化石表明，除了原有的蕨类和灌木外，树木的种类增多。陆地上有些昆虫发育成巨大的个体，蜗牛大量增加。以栖息在陆地上为主的两栖类发育成最初的爬行类，日后进化为恐龙并在动物界占据统治地位。在浅水的边缘海中，属于棘皮动物的海百合在数量上和种类上均发生了空前的爆发性增长。

二叠纪（距今2.3—2.8亿年）首次出现恐龙（源自希腊语，意为可怕的蜥蜴）化石，但个体仍然很小，无法和日后的巨兽相比拟。与此同时，在软体动物门头足纲中出现了菊石。二叠纪的重大事件是一些物种的大规模灭绝：两栖类灭绝了约75％，爬行类灭绝了80％，同时急剧减少的还有苔藓虫、棘皮动物、菊石和腕足类等。其中苔藓中虽免于完全灭绝，但已大伤元气，此后再也未能恢复，三叶虫则从此消失。

二叠纪物种大规模灭绝的原因有可能是海洋的脱盐作用，这种作用多发生在陆缘的浅海盆中。强烈的蒸发作用浓缩了海水，而海盆外缘的海底山脊阻止了外海海水与之混合。据现代估算，这个时期可能有多达500000km3的海水被蒸发，留下了巨大的盐类沉积，使大洋的含盐度降低，一些不能忍受盐度长期大幅度变化的物种灭绝。但是，二叠纪末陆地植物也灭绝了相当多，这却难以用海水盐度的变化来解释。

三叠纪（距今1.9—2.3亿年）中，劫后余生的物种重新发育。陆地上出现了针叶林，林下奔跑着恐龙，个体已较大，部分为草食兽，部分为肉食兽，它们形如现今的袋鼠，前肢短小，后肢长大，长于奔跑但不能跳跃。海洋中残存的菊石及其状若鱿鱼的近亲笔石大量繁殖，成为海洋中爬行动物的主食。这时在生态上有重要意义的发展是软体动物门瓣鳃纲的一些蛤类发育了硬化的外壳和伸长了的呼吸管，这一变化使其可以钻入海底沉积物中，占据原先只有软体动物才能生存的小生境，使软体动物在海洋无脊椎动物中占了优势。

三叠纪初在地球史上的重大事件是“大陆漂移”开始。大陆漂移以前，存在着一个联合古陆（又称泛古陆）和世界洋，联合古陆东面是三面被该古陆包围的特提斯海（古地中海）。至三叠纪末联合古陆开始分裂，北半球部分称为劳亚古陆，南半球部分称为冈瓦纳古陆。以后这两个古陆继续漂移，并且进一步分裂与拼接，逐渐形成现在的面貌。

侏罗纪（距今1.4—1.9亿年）开始出现哺乳动物。爬行类向哺乳类的进化开始于二叠纪，并于三叠纪继续进行，到侏罗纪最终完成了这一进程。但哺乳类这时并未占优势，居统治地位的仍旧是恐龙，种类很多，有的个体很大，如雷龙长达20米，生活在沼泽中，以草木为食。陆地上生长着许多常绿树种，昆虫也明显增多，包括象蛾和蝇这样高度特化的生活型。海上菊石极丰富，而且演化迅速，成为划分地层极好的化石。箭石同样丰富，是海上鱼龙的主食。

这时期动物对空气产生了两种适应性：其一是翼龙，能以膜状翼飞翔，或者更可能是象今天的蝙蝠一样滑翔；其二是真正的鸟类，原先鳞状的覆盖层演化成羽毛，并发育了五趾翼，更适于起飞和飞行。

白垩纪（距今0.65—1.4亿年）发生第三次大海侵，海洋中无数细小的固钙生物遗体的沉积形成了白垩岩。浅海中棘皮动物演化迅速，成为详细划分白垩纪地层理想的化石。陆地上开始出现有花植物，后来把无花植物排挤到无足轻重的地位。为花朵授粉的昆虫随之出现，鸟类也有较大发展。恐龙中产生了有角和甲胄的素食的三角恐龙和魁伟凶猛的肉食的猛龙（tyran-nosaurus）。这时出现了人类的远祖灵长类，具有对立的拇指。还出现了有袋的哺乳类，它们是现代有袋类动物（如袋鼠和负鼠）的祖先。

白垩纪以生物又一次大规模灭绝而告结束，其中众所周知的是恐龙的灭绝，这个巨大的家族统治了动物界长达1.6亿年。同期灭绝的还有海洋动物 中的笔石、箭石和菊石，它们在二叠纪末的上一次物种灭绝中曾大量减少过，但在随后的1.3亿年中又极为繁衍，到白垩纪末完全灭绝了。这些物种大规模灭绝的原因仍旧是一个谜。

第三纪是地球史上最近的6500万年，哺乳类动物上升到统治地位。化石记录表明，许多哺乳动物的个体都有大型化的趋势。例如马的始祖，5800万年前平均身高只有25cm，像今天的小狗，人类和大猩猩的远祖，在600万年前也只有象老鼠一样大，但是所有灵长类动物都已发育了对立的拇指和前视的眼睛，后者可产生立体的映像。草本植物的进化与广泛分布使草食兽成倍地增加。

三、人类的进化

地球史上最近的200万年（也有人主张上溯至300万年）为第四纪，以人类的出现并占统治地位为特征。现代猿和现代人的祖先，于200万年前出现在非洲，与此同时全球气候开始变劣，气温下降：中纬地区年平均气温下降约10℃，低纬地区下降幅度小些，但温度的下降已足以使森林减少，草地增加。腊玛古猿就生活在森林、灌丛、草地与沼泽相交织的环境中，环境的复杂性促使生物获得复杂的适应性。

直至150万年以前，这种古猿的后代仍然生存着，即南猿非洲种（Australopithecusafricanus）。与此同时，生存着另外两个种，即强壮的南猿粗壮种（A.robustus）和较细小的南猿纤细种（A.gracilis）。二者差别很小，虽然属于不同的种，但彼此的差别并不比同一种中雌雄之间的差别更大，它们的大小与外形均与现在栖居地面的猿相差无几。

几乎与此同时，人属的祖先，会制造工具的能人（Homohabilis）已经出现。应该指出，利用工具并非只有人类才具有的特征，海獭就能用海底的石块作工具，用以击碎介类的硬壳取食，有些猿也会扔石头；制造工具也不是人类独特的才能，黑猩猩已能把树枝上的小技与树叶捋光，制成比较光滑的木杆，伸到蚁穴中去，诱吃爬到杆上的白蚁，补充其动物蛋白性营养；只有人类才能制造定型的工具。能人已经学会打制简单的石器，他们生存的年代大约为距今250—150万年，随后进化为直立人（H.erectus），于50万年前遍布非洲、欧洲和亚洲，他们制造了更有效的工具，如砍砸器、刮削器、切割器、钻孔器和杵等。直立人已学会了用火，这是人类文明史上的一大进步。第一，火延长了工作日，使有些工作可以留待日落以后去做；第二，火能比叫喊和威吓更有效地驱除猛兽；第三，使人类可以抵御寒冷的气候，甚至可以进入北方的苔原地带；第四，更为重要的是改善了人类的消化，提高了食物的利用效率和抵抗疾病的能力。

至此，人类由于制造了定型的工具、利用了火、进行集体狩猎，可能还产生了简单的语言。这一切使人类逐渐进入了原先是严酷的乃至不可进入的生态系统，散布到了世界上大部分地区。此后又经过几十万年，到了公元前的6000年，人类进入新石器时代，公元前约3000年进入铜器时代，公元前约2000年进入铁器时代。人类终于从蒙昧时代经过渔猎采集的原始社会进入到养殖耕种的农业社会，最近二三百年来又进入工业社会，人类的文明得到了空前的发展。

上述对地球生命史和人类史的简单回顾，从环境学的角度至少给我们以下的启示：

第一，地球上生命与人类的出现，在其必然性后面，潜在着巨大的偶然性。如果地球的轨道不是在今天的位置上，而是处在离太阳更近或更远一些，譬如说，增加或减少半个天文单位，即大约处在金星或火星的轨道上，则地球至今很可能依然同这两个星球那样一片荒凉。如果把眼光再放远一些，环顾我们周围的天体，则在现代科学手段所能感知的范围之内，尚未发现有生命的存在，更勿论智能生物了（即使在理论上，我们承认地球上智能生物的存在不是宇宙中唯一的现象）。

第二，地理环境历来处于不断的变化之中，从早期的熔融状态到第四纪的冰期往复，从以氢、氨等气体为主的大气层到以氮、氧为主的大气圈的形成，地球的地质构造、海陆位置、山脉河流、地势高低、大气组成、气候冷暖干湿、土壤类型、生物种类以至人类本身，无不处于水恒的变化发展之中。尤其是到了近代，由于人口规模与科学技术的发展，人类对环境的变化更起着举足轻重的地步，环境的变化比以往更为迅速。这种变化有些可以预料，有些则尚难以预料；有些向着有利于人类生存的方向发展，有些则相反，向着不利的方向发展。我们必须密切注意环境的变化。

第三，环境与生命的演化有一种逐渐加速的趋势。如果把宇宙的历史暂定为150亿年，地球的天文演化阶段大约占了100亿年有奇，到了距今46亿年以前才开始地球的形成。而在地球历史的早期又经历了大约15亿年的无生命阶段，加上生命进化的初期，包括太古代的后期和元古代在内的20多亿年内，生命十分原始，进化十分缓慢。只是进入古生代以后，即最近的5.7亿年内，生命进化才逐渐加速，而且速度越来越快。有人把地球的生命运动用一条对数螺线来拟合，颇能反映这种进化加速的情形。人类的进化也有这种日益加速的趋势，有人研究了南猿、能人、直立人和智人颅脑的大小，并用直线拟合，该直线的相关系数达到0.98。从小南猿到大南猿、能人、直立人、北京人和现代人，每一个阶段比其前一阶段的颅脑容量增加1.275倍，即从小南猿的400毫升增加到现代人的约1350毫升。照此推算，几十万年以后我们的后代颅脑容量将增加到1720毫升，届时他们的技能和我们相比，就会象我们和直立人相比一样。直立人在150万年的时间内没有取得多少技术进步，而智人在最近10万年内即已造就了辉煌的文化与技术，近100年来的科技进步则更是日新月异，这种进步的加速使我们难以想象未来人类所能取得的发展。

然而，迄今人类所取得的发展大多是以资源和环境为代价的。为了人类的未来，我们应该更好地了解人类赖以生存的环境，了解人类与环境的相互作用，进而预测人类本身和环境将要发生的变化，使人类与环境这个复杂的大系统得以持续地运行下去。否则，我们就是一群盲目的实践家：盲目地发展人口、盲目地消耗地球的资源、急剧地恶化我们的环境，从而有可能加速人类的消亡。环境学的主要目的之一，就是要唤起人们对人地关系的正确认识。

四、水资源与水环境

海洋和陆地上的液态水和固态水构成一个大体连续的圈层覆盖着地球表面，通常称为水圈（hydrosphere），它包括江河湖海中一切淡水和咸水、土壤水、浅层与深层地下水以及两极冰帽和高山冰川中的冰，还包括大气中的水滴和水蒸汽，这是全球水分循环中的一个重要环节。

人类的生存离不开水，生命就是从水中发源的，而且有赖于水分才能维持。人体之中65％的重量是水，成年人身体中平均含水40—50千克，而且每天要消耗和补充2.5千克水，失水12％以上就会导致死亡。全球生物体内所含的水分约占淡水总量的0.0003％。人类的生活与生产无不消耗水，表6.1 列举了生活用水和某些生产项目用水的数量。

（一）地下水过度开采

在可资利用的淡水资源中，地下水以其水量丰富、水质优良和供应稳定而备受青睐，成为许多大城市和部分农业地区用水的主要水源。电动水泵的发明和廉价电力的供应使地下水成为一种廉价的资源而被大量开发。从表6.2可知，地下水的贮量巨大，远远超过江河湖泊里的水量。但是，地下水的大部分贮存在较深的地层里，补给缓慢，是在漫长的年代里积存下来的，在某种程度上象矿床一样难以更新。据水文地质学的研究，全球地下水总贮量中大约只有0.1％是可以更新、能进行持续开发的，因此，在开发利用地下水时必须考虑其更新能力有限这个特点。

地下水的过度开采可能造成种种不良的环境效应：

1.地下水位下降以至含水层耗竭 上一世纪开始，一些城市化较早的地区即已出现地下水位的下降，例如伦敦市早在1820年就已发现其自流水压下降，1843年地下水位下降了7.5m，一个世纪以后，1936年下降了100m。又如北京城区，明代时仍有部分自流井，称为“满井”，至明末清初因地下水位下降不再自流。北京西郊的承压水层所形成的自流井一直延续到1960年以后才因水位下降而干涸。目前研究最详细的一个大型地下含水层的涸竭是美国中西部的欧加拉腊（Ogallala）含水层，它北起南达科他州，向南延伸，包括怀俄明州、内布拉斯加州、科罗拉多州、堪萨斯州、俄克拉何马州、新墨西哥州和得克萨斯州等七个州的部分地区。这个含水层灌溉着美国1/5的农田，盛产小麦、棉花、高粱和玉米，并喂养着美国40％的肉用牛，全部农牧业年产值达320亿美元，在美国农业中举足轻重。然而，这个含水层的补给速度极其缓慢，而开采速度8倍于补给速度，在南部的4个州里有时竟比补给速度高出100倍。专家们预测这个含水层将于2020年完全抽干，现在有些地方井深已达2000m，高昂的提水费用开始使一些农民望而却步，有5个州的水浇地面积已在减少，农民不得不改种耗水较少的作物，哪怕是获利较少。尽管如此，这个作为公共财产的含水层仍将继续消耗下去，直至提水费用高到无利可图时为止。

我国华北平原地下水位的下降也是众所周知的，1960年以来，北京的地下水位每年下降约1m，天津、唐山一带也有类似情况。其他许多国家也出现含水层耗损的严重情况，如墨西哥城和印度的一些地区。

地下水开采量减少或停止开采后，水位可以部分地得到恢复，其中较显著的例子是美国加利福尼亚州中央谷地的门多塔（Mendota）地区，在引入地表水取代地下水以后，地下水位从1968年至1983年间上升了259m（850英尺）。

2.地面沉陷 地下含水层被抽干以后，其物理性质与力学性质发生变化，在上覆地层的压力下发生沉陷，我国沿海不少城市已发现这种现象。天津市1959至1982年累计最大沉陷量达2.3m，平均每年沉陷10cm。上海市区的沉陷量亦达2m以上，以50年代后期沉陷最严重，市区平均年沉陷量达11cm，沉陷中心区（普陀区）达115cm，沉陷大于50cm的面积达66.1km2。常州、苏州和无锡的沉陷也很明显，年平均沉陷量在1.4—3.8cm，南通市的年沉陷量达5cm。地面较大幅度沉陷带来一系列问题：地表渠道与地下管线损坏、路面与建筑物破坏，这些均需耗费大量人力物力进行维修、加固和重建。第二次大战以后有些城市迅速膨胀，地面沉陷幅度也很大。美国加州洛杉矶以南的长滩市1940年开始发现地面沉陷，70年代中期沉陷区中心部分下沉9m，造成的经济损失估计达1亿美元。如果任其继续发展，预计会下沉至13.7m。该市不得不于1958年开始大量注水，充填原来采油的岩层，几年以后制止了沉陷，1963年地面回升15％。墨西哥城也是一个迅速发展的城市，1895年人口为50万，1975年发展到800万（1988年达1920万），与此同时地面沉陷了7m，1937年建成的美术馆下沉了3m，一楼已完全变成地下室。著名的低地之国荷兰国土的60％低于海平面，有一半人口生活在海平面以下，必须不断地抽取地下水以保持地面的干燥，抽水的结果造成地面下沉，只得用挖泥船取沙覆盖沉降地区，为此每年需运送7500万立方米泥沙。据报道，荷兰人每年花费在海岸工程上的经费占国家GNP的6％，比美国军费所占的比例还高。

世界上面积最大的沉陷区之一是美国加利福尼亚州的圣华金谷地，沉陷区面积达13500km2，沉陷幅度平均为1m，最大处达10m。谷地中长达112km的地段沉陷3m以上，整个沉陷区的体积达180km2。沉陷的原因是过量抽取地下水，从1920年代开始抽水，至50年代中期谷地两侧的沉陷幅度达0.55m，此后抽水量逐渐减少，至1973年停止抽水，改为引用萨克拉门托河水，地面沉陷逐渐停止，至80年代初地下水位也上升了60m。

停止抽水虽然可以制止地面沉陷，并使地下水位部分地或全部得到恢复，但是迄今尚未见地面大幅度回升的报道，何况许多地方因种种原因尚不能停止抽水，因此，地下水超采依然是许多缺水地区面临的难题。在有地表水源可资利用的地方，用地表水回灌地下是一种人工补给的好方法，国内外均有成功的经验，尤其是在冬季农闲时把暂时无用的地表水回灌地下含水层，水温又较低，夏季抽取作工业冷却水，制冷效果更为显著。

（二）小河流渠道化的利弊

开挖渠道引水灌溉和防洪排涝本来是一项古老的农业实践，浚河筑堤和截弯取直也是古而有之的水利工程。而近代一些高度工业化国家以其巨大的财力与物力，正在大规模地进行小河流渠道化的工作。所谓渠道化（chennelization）就是为了防洪的目的把整条小河流或某一河段挖深与取直，把天然河流变成人工的渠道。通常的做法是用推土机等机械把两岸约30m宽的植被清除，并用推土和挖土的大型机械把河道挖深和取直，有些河岸还铺设护坡，两岸留下的裸地则用作农田。

渠道化的最大利益就是便于排水防洪，使两岸农田的收成得到保障。但是有时投资甚大而获益较小，例如美国阿拉伯马州曾有一项渠道化工程，耗资440万美元，仅使1万多英亩（合40km2）农田受益，即平均每英亩的防洪费用高达405美元。这项计划使105家农户受益，相当于每家农户从州政府得到4.2万美元的津贴。

渠道化的另一好处是河道截弯取直以后，残留的河曲形成一些小湖沼，可能有娱乐价值，或者可成为野生生物的栖居地。

然而，渠道化常常带来一系列生态学、水文学以至美学的问题。

首先，渠道化可能产生一些不良的生态后果，主要是对水生生物系统带来灾难性的影响。渠道化清除了河道中原有的饵料和河床覆盖物，原来多种多样的底栖生物遭到消灭或迁徙他处；两岸植被清除以后，不再有落叶给河水带来养分，随之落入河中的昆虫也几乎绝迹，减少了鱼类的饵料来源；天然河流深浅相间，鱼类栖息在深水处，浅水处则为饵料昆虫的繁殖场所，渠道化后平坦的河床消灭了这种差别，加上许多渠道化的河流夏季完全干涸，水生生物无处逃避，而天然河道中的深潭本来是它们的避难所；此外，两岸农田直逼河岸，所使用的除草剂与杀虫剂迅速排入河中，经常造成下游的死鱼事件。

其次为对河道的影响：由于清除了两岸的植被，河岸抗蚀能力降低；无树木荫蔽的河道受阳光直接照射，使河水温度升高，溶解氧降低；河道平直，流速增加，侵蚀能力增强，容易引起塌岸；河道挖深后一些地区地下水位降低，部分水井干涸，近海地带则导致海水入侵地下含水层，使其盐度增加，影响灌溉水的质量。

此外，清理河岸的作业破坏了许多有价值的木材生产，甚至消灭了一些有价值的物种。最后，原来风景如画的河曲变成了平坦单调的水渠，使许多有益的户外活动如游泳、划船、短足、观鸟、采花等活动的乐趣大为降低，这也是一种美学上的损失。

渠道化失败的例子已屡见不鲜，例如美国密苏里州黑水河（BlackwaterRiver）的渠道化于1910年完工，曲流取直，河道挖深，河流比降（单位距离的落差）增加一倍，过水面积增加10倍以上，流水侵蚀作用加剧，有一架桥梁于1930年遭侵蚀坍塌，修复后又先后于1940年和1947年两次坍塌，桥梁的长度也由27m延长至70m。该渠道的侵蚀速率为每年加宽1m，加深0.16m。而且河道挖深后，露出了底部的页岩、砂岩和石灰岩，河床光滑无泥，底栖生物不易着生，因而鱼类也随之减少。更为戏剧性的是工程未能贯彻始终，因为下游河床下为坚硬的石灰岩，挖掘作业费用过高，只得终止。结果整治过的河段洪水宣泄迅速，反而加重了下游的水灾。实质上是把上游的洪水转嫁给下游。

渠道化虽然只限于一些较小的流域，但对某些国家而言，其总规模仍是很大的。例如美国每年大约有1％的小河流实行渠道化，据美国农业部水土保持局的长期计划，到2000年为止共整治9000个小流域，占美国小流域的半数，如有失误，将在许多地方造成不良后果。因此，一些人对过去几十年来在防治水土流失和水灾方面成绩斐然的土壤保持局持严厉的批评态度，称这项计划为官僚主义对资源的破坏行为。

（三）湖泊的泯灭

从地质学的角度来看，湖泊的存在只是一种暂时的过渡性的现象，它迟早会被入湖的沉积物所充填，逐渐演变为沼泽乃至最后消亡。但是这种自然过程由于近代人类活动的影响而大大加速了。影响之一是加速土壤侵蚀使入湖泥沙量增加。其二是入湖营养物增加（富营养化）使湖内藻类与水草丛生。其三是围湖造田使湖泊面积急剧缩小乃至消亡。其四是由于大量引水灌溉和河流改向使入湖水量急剧减少。后者常使湖泊面积与水量于很短的时期内（20—50年）发生戏剧性的变化，甚至已导致一些湖泊完全干涸而泯灭。

据我国近年的调查，50年代初期全国仍有大小天然湖泊24880个，总面积达83400km2，其中面积在1km2以上的湖泊2848个，总面积为80645km2。80年代初期，全国大于1km2的天然湖泊减少至2305个，减少了543个，总面积为70988km2，减少了9657km2。其中又以位处干旱和半干旱地区的蒙新高原湖泊面积减少最多，共减少了6989km2，占全国湖泊面积减少数的56％，其次为东部平原湖群，减少了2058km2，占17％。

新疆境内50年代5km2以上湖泊总面积为9700km2，至80年代初1km2以上湖泊总面积仅为4628km2，缩减了一半多，相应地水量减少了约50亿立方米。

内蒙古全区50年代初1km2以上湖泊总面积为5261km2（中蒙界湖贝尔湖未统计在内），80年代初缩减为4244km2，减少了近1/5。

大面积围湖造田造成湖泊面积的缩减数字是惊人的，1954—1980年期间，仅湖北、安徽、江苏三省和洞庭湖、鄱阳湖的湖泊水面，被围垦的面积竟达11991km2。

湖泊面积缩减，水量减少还往往导致湖水矿化度增加、水质变劣，例如新疆的博斯腾湖原是水质良好的内陆淡水湖，50年代后期湖水矿化度仍在1g/L以下，随着水量的减少，至80年代后期已上升至2.5g/L。

我国几个大湖泊近几十年来的变化令人忧虑，曾经是中国第一淡水湖的洞庭湖，由于泥沙淤积与围湖垦殖，面积已大为缩小，1896年5400km2的湖面至1980年已缩小为2342km2，减少了57％，贮水量相应地从293亿立方米减少至159亿立方米，减少46％。现已退居为第二大淡水湖，形态也变得支离破碎，部分湖区已经泯灭。同样，鄱阳湖自50年代以来，面积缩减近2/5，由5050km2缩小为2939km2，相应地水量从321亿立方米减少至246亿立方米。青海湖现在是全国最大的湖泊，由于50年代以来，地表径流明显减少，1957年至1981年实测水位下降2.65m，湖泊面积减少228km2，湖水蒸发量超过来水量约13.6％，平均每年减少水量4.9亿立方米。

尤其值得注意的是新疆一些湖泊的干涸，其中最著名者为罗布泊，直至1950年其面积尚有3006km2，1964年完全干涸，其西南方的台特马湖于1972年干涸。此外，玛纳斯湖和阿兰诺尔湖也已泯灭，全国海拔最低的艾丁湖面积缩小了30％，湖水已成为饱和的盐卤。上述湖泊的干涸有其气候变干的大背景，但是，近年来灌溉农业的发展等人为因素也起着重要的作用。

另一个著名的例子是咸海的濒临死亡。它曾经是世界第四大淡水湖，仅次于里海、苏必利尔湖和东非的维多利亚湖。咸海位于哈萨克斯坦和乌孜别克斯坦两国之间，1960年以前，其海面面积为6700km2，贮水量1050100km2，水位在海拔53m左右，因年降水量的变化上下浮动

位于中亚干旱区的咸海地区，在前苏联的农业生产上却居于重要地位，其棉花产量占前苏联的95％，水果占1/3，蔬菜占1/4，稻谷占40％。由于气候干旱，90％的农田依靠灌溉。随着生产的发展，在入流的阿姆河和锡尔河上挖掘了一系列的运河以引水灌溉，水浇地从50年代的290万公顷发展到现在的750万公顷，引水量每年达几十万立方公里。入海水量的大量减少，使近30年来咸海面积缩减了40％，贮水量减少了67％，海平面下降了14m，海水退缩后使30000km2的海底出露，变成沙漠，使原有几千人口的沿海城镇穆伊纳克和阿拉尔斯克处于风沙包围之中，入海两条大河三角洲的湖沼消失，当地70％—80％的动物灭绝。随着海水容量的减小，水中含盐量增加了2倍，严重破坏了海洋生态系统，本地鱼种已完全绝迹，渔业亦随之凋零。干涸海底的含盐尘土被吹扬至附近的农田里，使作物减产。农民为了维持农作物的产量而大量施用化肥与农药，污染地下水。环境质量的恶化导致了许多疾病的流行，据报道象传染性肝炎、伤寒、黄疸、肠道感染和癌症等病例均明显增多。大风还把灰尘、盐分和风干了的农药颗粒吹扬至几百公里以外，西达黑海，北达北极圈内。盐分与农药颗粒随雨水降落，所到之处，作物、草地牧场、森林和野生生物均受其影响。

现在每年流入咸海的淡水量约为11km2（1987年）至20km2（1988年）。专家们估计，要使海平面保持稳定，每年入流的淡水量应在35km2以上，很可能在近10年内咸海的水面仍会继续下降6m，然后趋于稳定。

咸海再也不是世界第四大湖了，现在就面积而论它居于第六位，落在休伦湖和密执安湖之后。该湖的缩小所带来经济的、社会的和生态的影响是巨大的，甚至前苏联有的官员也承认，这比1986年契尔诺贝利核电站事故还要坏10倍。

谢选骏指出：为什么盐能消毒且有营养？因为人类原先可能是在海水中长大的。为什么思想能使人活跃并富有能力？因为人是思想所创造的——不是我们创造了思想，而是思想创造了我们。所以保持思想能力是极为重要的事情，正如保持清洁的水源是至关重要的的生存条件。但是现代人类已经丧失了自我克制的能力，逐渐破坏了自然的平衡，使得自己沦为地球的蛀虫了。