2009年，一个由25位跨学科杰出科学家组成的小组发出警告，人类已经接近或者超过地球生态系统10个至关重要组成部分的极限或阈值。

他们报告称，最直接的危机是 气候变化、 生物多样性丧失和 氮污染，这几项均已超过可持续的变化速率。他们警告，我们不能逾越的其他界线还有 平流层臭氧消耗、 海洋酸化、 全球淡水使用和 化学污染。

我们要审视自身的生活方式，需要采取新的态度来对待我们的星球。为我们集体对地球的影响而自鸣得意，这不再是一种安全的态度。

我们面临的持久挑战

现在全世界大约有70亿人，每年增加约8000万人。尽管人口学家指出，大多数教育和医疗卫生条件得到改善的国家的人口增长率变得更低，但是据目前的趋势预测，到2050年，世界人口仍将达到80亿至100亿之间。

如此庞大的人口数量对自然资源和生态系统造成的压力令人担忧，将使我们面临的许多其他问题复杂化。

（好消息和坏消息：全球范围内人口继续增长，但增长率已下降。有些国家人口已低于每个妇女两个儿女的替换率）

气候变化

大气圈一直在吸收近地面的热量，这就是为什么那里比太空温暖。不过，使用化石燃料、砍伐森林、开垦农田和养殖反刍动物等人类活动，已经大大增加了二氧化碳和其他“温室气体”的浓度。

这些都是气候变化的证据：

温度升高

高山冰川快速后退

企鹅种群数量急剧下降

气候变化已导致许多物种分布区发生变化和种群衰退。许多地区将越来越频繁地出现严重干旱和热浪，而其他地区却很可能经常遭受水灾。正在消失的高山冰川和雪原威胁着美国西部和亚洲许多地区人们所仰仗的淡水供应。

（据预测，气候变化会导致气温升高，北半球冬季尤其明显）

加拿大环境部前任部长大卫·安德森（David Anderson）指出， 全球气候变化是比恐怖主义更大的威胁，因为它迫使千百万人背井离乡，造成经济和社会灾难。

饥馑

20世纪全球粮食增产的速度超过了人口的增长，但是因为粮食资源分配不均，饥馑仍然是一个长期问题。同时，据土壤学家报告，大约2/3的农用地出现了退化的迹象。

能否找到获得生产所需的粮食的同时又不造成环境退化的途径？能否更公平地分配粮食？在这个粮食“ 过剩”的世界，目前仍超过 8.5亿人长期营养不良，至少有 6亿人因气候、政治或战争的原因面临严重的粮食短缺问题。

清洁的饮用水

水极可能是21世纪最关键的资源。至少有 11亿人无法获得安全的饮用水，两倍于此的人口没有安装足够的卫生设备。

（加纳村庄的供水）

水污染每年导致超过 1500万人死亡，其中大多数是5岁以下的儿童。世界上约有40%的人口居住在需水量超过供水量的国家，联合国预测，到2025年，将有3/4的人口可能生活在这样的境况中。

（很多河流污染严重，以致难以利用。虽然近年来政府花费数十亿人民币用来治理，但被丢弃的工业和生活垃圾的数量仍然居高不下）

能源

在未来的环境问题中，如何获取和使用能源很可能起着决定性作用。目前工业化国家中，化石燃料（石油、煤和天然气）提供的能量约占消耗总能量的80%。

然而，这些燃料的供应正在减少，同时，获取和使用这些燃料导致相关的问题—— 空气污染、 水污染、 矿业伤害、 海运事故、 地缘政治，也可能限制着我们对剩余储量的处理。

（加纳的一处木炭市场。薪柴和木炭为全世界几十亿人提供主要燃料。毁林导致野生动物灭绝和水土流失）

更清洁的、可再生的能源—— 太阳能、 风能、 地热能、 生物能源及其保护资源，如果结合一定的技术，就有可能为我们提供清洁的能源和对环境破坏性较小的选择。

（高能效住宅能显著降低能源成本。老旧建筑物也能加入许多功能。从设计就开始采用节能构件的建筑物能节省更多的钱）

空气质量

很多地区的空气质量已严重变差。以南亚为例，卫星影像最近显示，一条厚达3千米的由灰尘、酸性物质、气溶胶和光化学烟雾形成的毒霾，全年大部分时间覆盖整个印度次大陆。

（北卡罗来纳州的米切尔山的香脂冷杉林被酸雨、害虫和其他破坏性因素杀死）

诺贝尔奖获得者保罗·克鲁岑（Paul Crutzen）估计，每年至少有 300万人死于空气污染引发的疾病。据联合国推算，世界各地每年排放的空气污染物（不包括二氧化碳和扬尘）超过 20亿吨。

（2006年，平流层臭氧被消耗的面积覆盖了2950平方千米的区域，比整个南极大陆的面积还要大。尽管CFCs的产量正在减少，但这仍然是有记录以来的最大面积）

生物多样性遭到破坏

生物学家指出，生境破坏、过度开发、污染、外来生物引进等因素正在消灭许多物种，其速率堪比以恐龙时代终结为标志的大灭绝。

（包括海洋物种在内的生物多样性下降）

联合国环境规划署称，已有 800多个物种在20世纪消失，至少 10000个物种的生存受到威胁；其中包括约一半的灵长类和淡水鱼类，以及10%的植物种。全世界包括大型猫科动物在内的顶级捕食者尤其稀少，而且陷于濒危的境地。

2004年，英国一项全国范围内展开的调查发现，大多数鸟类和蝴蝶种群在过去20年中减少了 50%～75%。引进农业之前存在的森林至少有一半已经被清除，作为许多物种栖息地的多样“原始林”被砍伐，取而代之的是次生林或单一树种的人工林。

（一对旅鸽的剥制标本。该物种最后一个成员于1914年死于辛辛那提动物园）

海洋资源

海洋是许多人无可替代的食物来源。发展中国家中有超过 10亿人以海产品作为动物蛋白的主要来源，但是世界各地的大多数商业性渔业目前正急剧衰落。

根据世界资源研究所的数据，已知的441种鱼类有3/4以上被捕捞殆尽或急需更好的管理。加拿大研究者估计，包括蓝鳍金枪鱼、马林鱼（四腮旗鱼）、剑鱼、鲨鱼、鳕鱼和大比目鱼在内的大型捕食者，已近九成被人类作为捕捞对象。

（过度捕捞）

与此同时，尽管有这些没完没了的危机，但是也存在希望的迹象。几乎各地的人口增长都在放慢。新技术提供了化石燃料的替代品。

太阳能、 风能、 生物质能和 地热能等可再生能源，有可能满足我们的全部能源需求。保护与节约措施正在减少对能源、水、土壤和其他其他各种物料的浪费。

各地区与各国都在减少碳排放，较好的公共卫生条件结合饮食情况，改善，显著地增加了世界范围内儿童的成活率。

公民行动正在帮助改善环境状况。2007年，美国学生领导的小组“行动起来”组织了1400起示威活动，要求采取行动延缓全球气候变暖；其后继者，名为“350.org”的小组发起了几千次附加的集会和协作小组活动，并在181个国家采取实际行为参与全球变化方面的工作。

（虽然许多人生活富裕，但仍有超过14亿人缺少粮食、住房、清洁用水、卫生设备、教育、医药和为健康生活所必需的其他条件。 帮助他们实现这些需求的不仅是人道主义，也是保护自然环境的根本 ）

所有这些事件表明，世界各地的人们都在关心自己的社区，并有帮助人类及其他物种生存的愿望。

环境科学

环境科学能够给予你了解这些问题的知识，并帮助你找到解决办法的工具。你将在这本书中发现对环境科学原理方面简明而全面的讨论。

你将研 讨 生态学、 地质学、 气候学和 经济学等方面的基本课题，以及 在保护生物多样性、地景保护和可持续资源利用等方面的实际应用。世界前途由你塑造。

希望本书有助于你成长为一位合格的环境公民，让我们一起来保护地球的资源吧！

我们居住在两个世界上：一个是自然界，包括动植物、土壤、空气和水，它在人类出现之前的几十亿年前就已存在，而且我们也是其中的一部分。另一个是作为社会组织和人工产物的世界，是我们利用科学技术、文化和政治组织创造的。

这两种要素都是环境的组成部分。 自然界与 “建造”的世界（技术的、社会的、文化的世界）构成了我们的环境。

（保护主义者认为森林因其作为有用资源的提供者而有价值。保育主义者坚称这种生态系统因其本身的缘故而有价值。有些人同时认同这两种观点）

环境科学（environmental science）是研究我们所处的环境以及人类在其中的位置的一门学科。

由于环境问题的复杂性， 环境科学利用了许多领域的知识， 生物学、 化学、 地球科学和 地理学等自然科学都提供了重要信息，而从 政治学、 经济学到 文学、 艺术等社会科学和人文学科，则帮助我们理解社会如何对环境危机和机遇做出反应。

（环境科学需要多种知识，图中只给出几个例子）

环境科学也是任务导向的：我们通常试图了解问题，提出公众健康问题和环境问题的解决方案。

本书有何与众不同之处

积极而公正的观点

如果想让人们把环境科学的概念牢记于心，就必须得到所有人都能够为更可持续的世界做贡献的途径的积极信息。

本书通过每一章开篇的案例研究，举例说明当前的重大问题如何与实际的环境问题相联系。这些案例研究大部分展示的是正面例子，说明人们正在为寻找解决环境问题的方法而努力。

具体的案例研究

除了这些介绍性的故事，书中各处还不时出现其他科学家如何研究环境问题的实例，反复阐释这些问题的现实意义。

强调可持续性的综合途径

环境问题及其解决办法存在于管控着自然界的自然系统与人文系统的交点上。

本书提出一套综合途径，用以研究自然科学—— 生物学、 生态学、 地质学、空气和水资源，以及影响自然界的人文系统——粮食与农业、人口增长、城镇化、环境健康、资源经济与政策。

向上滑动解锁目录

第1章 了解我们的环境

第2章 环境系统:联系、循环、环流与反馈环路

第3章 进化、物种相互作用与生物群落

第4章 人口

第5章 生物群系与生物多样性

第6章 环境保护:森林、草原、公园和自然保护区

第7章 粮食与农业

第8章 环境健康与毒理学

第9章 空气:气候与污染

第10章 水资源与水污染

第11章 环境地质学与地球资源

第12章 能量

第13章 固体垃圾与危险废物

第14章 经济与城镇化

第15章 环境政策与可持续性

虽然强调纯自然系统很具吸引力，但是我们认为，如果读者对形成决策的文化、经济和政治一无所知，他们就永远都不会明白为什么珊瑚礁会受到威胁，为什么热带雨林中的林木正在被砍伐。

精确的数据

本书全部图表选用可得到的精确数据。希望这些数据能让读者感受到可用于环境科学方面的各类信息。

书中引用的数据源包括地理信息系统（GIS）数据和地图、最新人口普查数据、国际新闻与数据源，以及联邦数据收集部门的数据。

精确的数据

精美的插图

本书每一章都有反映能源、粮食、气候、人口趋势和其他重要事务等方面事件的许多资料。

主动学习与批判性思维

向科学家学习如何处理问题，能帮助大家养成独立、有序和客观思考的习惯，不过需要积极参与才能掌握这些技巧。

本书融入了许多辅助资料，鼓励读者独立思考。数据与理论并非永远不变的真理，而是有待检查与测试的证据。

“科学探索”专栏

“科学探索”专栏通过展示科学家用以探索复杂环境问题的方法论，提升学生的科学素养。

Campus

“你能做些什么？”专栏

“你能做些什么？”专栏通过对环境友好的决策承担个人责任，鼓励读者“另辟蹊径”。正文中提供了科学家和市民在基础理论与实践两方面如何为解决环境问题而努力的许多实例。

环境是自然系统和人文系统的交汇，两者的相互作用便反映其中。希望大家可以通过本书熟悉并进一步了解环境科学，多一份为可持续发展的思考与努力。

或许我们已经错过了改善环境的最佳时机，

但是，从现在开始仍为时不晚。

《环境的科学：全彩插图第6版》

[美]威廉·坎宁安、

[美]玛丽·安·坎宁安 著

黄润华、

孙颖 译

后浪 | 浙江教育出版社

应对棘手环境危机的实用读本

紧扣人类命运走向的环保指南