（1）什么是污染呢？ 从地球中取出的金属和能源被利用和抛弃以后将发生什么呢？从某种意义上讲，它们绝不会消失，组成它们的原子被重新排列，并以稀释的形式在空气、土壤和水中消散了。天然的生态系统能吸收人类活动排放出来的许多东西，并把它们重新处理成对其他生命形式有用或者至少是无害的物质。可是，当这些东西是以足够大的规模排放出来时，天然的吸收机制便可能成为饱和的。人类文明的废料可以在环境中集结，直到它们变得可以看见、令人烦恼，甚至有害。如海洋中的汞、城市空气中的铅粒子、城市垃圾堆积成山、海滩上的油膜，这些都是从人类手中进出的各种资源流量增加的结果。于是，污染就成为这个世界系统中另一个按指数增长的量，这是不足为怪的。
人类关心自己的活动对自然环境的影响，仅仅是最近几十年的事情，科学地量度这种影响的尝试甚至是更近的事，而且还很不完善。当然我们还不可能对地球吸收污染的能力得出最后的结论，但我们可以提出四个基本问题。这些问题说明，根据动态的全球观点，要理解和控制生态系统的未来状态是多么困难。这些问题是：①实际上对少数几种污染，已经测量了一段时间，它们似乎是按指数增长的。②这些污染增长曲线的上限应当在什么地方，我们几乎不知道。③生态过程存在自然滞后情况，可能增加低估控制措施的必要性，因而也可能因疏忽而达到上限。④许多污染遍及全球，它们的有害影响在离它们产生的地点很远的地方出现。
（2）按指数增加的污染与不知道的上限 事实上，作为时间函数来量度的每一种污染物质看来都是按指数增加的。下面所示各种例子的增长率很不相同，但是大多数比人口增长得更快。有些污染物质，显然与人口增长相关（如农业活动就与人口增长相关）。其他污染物质与工业增长和技术进步密切相关。这个复杂的世界系统中的大多数污染物质以某种方式受到人口增长和工业化的影响。
让我们来看看因人类利用能源日益增加而产生的污染。经济发展的过程，实际上是利用更多的能源，以提高人类劳动生产率和效能的过程。事实上，全人类财富的最好指标是每人消耗的能源数量。世界上人均能源消耗量在按每年1.3%的速度增加，如果包括人口增长在内，则每年增加3.4%。现在，人类的工业能源生产大约有97%来自矿物燃料（煤、石油和天然气）。当这些燃料在其他物质当中燃烧时，释放出CO2进入大气。目前，由于燃烧矿物燃料，每年都释放出CO2，2003年时大约是245亿t。大气中测量到的CO2的数量很明显以每年约0.2%的速度按指数增加。由于燃烧矿物燃料释放的CO2大约只有一半确实已经在大气中出现，其余一半显然已经被吸收了，主要是被海洋的水面吸收了。人们希望，有一天人类的能源需要由核动力，而不是继续由矿物燃料来供应，大气中CO2的增加在还没有对生态或气候发生影响以前能最终停止，当然这只是一种期望。
可是，利用能源还有另一个副作用，它不取决于燃料来源。根据热力学定律，人类利用的一切能源，实质上最终必然地消散为热。如果能量来源不是与太阳能伴随而来的某种东西（例如矿物燃料或原子能），不论是直接地还是间接地通过冷却为目的而利用的水的热辐射，都能使大气变暖。河流中的废热或者“热污染”使局部水域中水生生物的平衡被破坏。城市周围的大气废热使都市形成“热岛”，许多气象上的反常现象会在“热岛”范围内发生。当热污染增大到按常规地球从太阳中吸收的能量的一部分时，对气候就会有严重影响。
核能还会产生另一种污染物质——放射性废料。由于核能现在只提供人类所利用能源的很小部分，所以对核反应堆所产生的废料，对环境可能产生的影响只能作些推测。可是，根据今天已建立的核动力工厂实际释放出和预期释放出的放射性同位素可以得到某些概念。美国现在正建设一个160万kW的电厂，预计每年排放到环境中去的废料，包括烟囱气体中的放射性氪有42800居里（1居里是1g镭的放射性当量，这是一个很大的辐射量，所以环境放射性浓度通常是用微居里（1/百万居里）来表示的，半衰期几小时到9.4年，取决于同位素），以及废水中的氚有2910居里（半衰期12.5年）。
CO2、热能和放射性废料是人类按指数增长率输送到环境中的许多扰乱因素中的三种，其他例子还有很多。
例如：北美一个大湖中由于可溶解的工业、农业和城市废料的积累而发生的化学变化，使得这个湖的有商业价值的渔业生产随之减少。由于有机废料的增加，对鱼的生命产生这样一种灾难性的结果。在波罗的海中溶解的氧（鱼“呼吸”这种氧）是时间的函数，随着进入水的废料数量增加和腐烂，溶解的氧就耗尽了，对于波罗的海的某些部分来说，氧的标准实际上已达到零。
有毒金属铅和汞通过汽车、火化炉、工业过程和农药进入水和大气。美国1946～1968年在汞消费量方面呈指数增长，这种汞只有18%在用后被回收并使之再循环。从格陵兰冰帽中取样深度逐渐加深，已发现空降铅的沉积是按指数增长的。
有专家指出：各种污染的所有这些指数曲线都可以外推到未来，就像前面外推土地需要和外推资源利用那样。它们都存在一个指数增长曲线最终达到一个上限——可耕地总量或者在地球上可以经济地得到的资源总量。可是，对于环境污染来说并没有为污染物质的指数增长曲线指出上限，因为并不知道我们对地球上的天然的生态平衡可以扰乱到什么程度而没有严重后果，也不知道可以释放多少CO2或热污染而不引起地球上气候的不可逆变化，以及植物、鱼类或人类在生命过程被严重地打断以前可以吸收多少放射性、铅、汞或农药。
（3）生态过程中的自然滞后与污染物质的全球分布 对地球吸收污染物质的能力的界限无知，应当是在排放污染物质方面小心谨慎的充分理由。达到这些界限的危险特别大，因为在排放污染物质进入环境和对生态系统显示其消极结果之间有一种很典型的长期滞后。DDT作为一种农药使用以后，通过的环境渠道，可以说明这种滞后作用的动态含义。这个一般结论（以及其中包含的确切数学方面的某些改变）适用于所有长期存在的有毒物质，例如汞、铅、镉、其他农药、聚氯联苯（PCB）和放射性废料。(www.xing528.com)
DDT是人造的有机化学品。作为一种农药，20世纪70年代时以10万t的速度排放，进入环境。在DDT使用以后，由于喷洒，部分DDT蒸发。在它最后沉淀，回到陆地上或进入海洋以前，在空气中长距离传播。在海洋中，某些DDT被浮游生物吸收，某些浮游生物被鱼吃了，而某些鱼则最后被人吃了。DDT在这个过程的每一步中可以变为无害物质，也可以排放回到海洋，或者可以在活的有机体组织里积聚，在每一步中都包含一些滞后现象。
如果世界DDT使用率在1970年开始逐渐减少，直到2000年达到零，会发生什么？因为这系统固有的滞后，鱼类中DDT的水平，在使用DDT开始下降以后，继续上升10年以上，而且在作出减少使用DDT的决定以后20年以上，即直到1995年，鱼类中DDT的水平都不会恢复到1970年的水平。
从排放污染物到它以有害形式出现，在任何时候都有一个滞后过程。从控制那种污染物质到它的有害影响最终减少，也有一个滞后过程。也就是说，只有当某些害处已经被察觉的时候才开始控制，以此为基础的任何控制系统很可能在问题改善以前会变得更糟。这类系统很难控制，因为这类系统需要把现在的行动建立在对遥远未来的预期结果上。
现在虽然世界上大多数国家对污染都极为关注，采取各类措施减少污染物的排放。可是，不幸的特征在于许多类型的污染最终会在世界上广泛扩散。虽然格陵兰离任何大气铅污染源都很远，可是，在格陵兰冰块中沉积的铅的数量，自1940年以来，每年增加300%。DDT则已经在全球的每一部分，从阿拉斯加的爱斯基摩人到新德里的城市居民的人体脂肪中积聚起来。
（4）污染极限 由于产生污染是人口数量、工业化和特定的技术发展的复杂函数，很难确切地估计排污总量的指数曲线上升得多么快。地球的自然系统能支撑这种巨大的侵入吗？我们没有概念。有些人相信，人类已经使环境退化，已经对大自然系统产生了不可逆转的损害。我们现在还不知道地球吸收一种污染的能力的确切上限，更不必说地球吸收各种污染相结合的能力。可是，我们确实知道存在一个上限。而许多地区的环境已经超过这个上限了。人数和每个人的污染活动都按指数增长是全球达到上限的最基本的途径。
世界系统的环境部分中包括的对不能同时兼顾的因素的权衡完全像农业和自然资源部分一样难以解决。产生污染活动的利益通常在空间和时间上与成本完全无关。因此，要做出公正的决定，就必须考虑空间和时间因素。如果把垃圾倒进上游，下游谁会受到损害吗？如果现在使用含汞的杀菌剂，海洋鱼类中在什么程度上、什么时候和什么地方会出现这种汞呢？如果把污染工厂放在偏僻的地方以“隔离”污染物质，那些污染物质10年或20年以后会在哪里呢？
技术发展也许会使工业扩大而污染减少，但是要付出高昂的代价。美国环境质量委员会已经要求从1970～1975年有1050亿美元预算（其中42%由工业支付）用于美国一部分的空气污染、水质污染和固体垃圾污染的净化。任何国家都可以推迟支付这样的费用，以增加工厂的资本实现目前的增长率，但是这样做的话，要以未来环境恶化为代价。环境恶化是可逆转的，但费用是高昂的。
（5）一个有限的世界 我们涉及了粮食生产、资源消耗，以及污染的产生和净化等许多难以权衡的因素。到现在应当清楚，所有这些难以权衡的因素都是由一个简单的事实引起的——地球是有限的，任何人类活动愈是接近地球支撑这种活动的能力限度，对不能同时兼顾的因素的权衡就要变得更加明显和不可能解决。当没有利用的可耕地很多时，就可以有更多的人，每个人也可以有更多的粮食。当所有土地都已利用，在更多的人或每人更多的粮食之间权衡就成为绝对的选择。
一般地说，现代社会还没有学会清楚地认识和权衡这些不能同时兼顾的因素。现在世界系统的明显的目标是要使更多的人中的每个人有更多的产品（粮食、物质的商品、清洁的空气和水）。应当说现在已经注意到，如果社会继续追求这个目标，它最后会达到地球上的许多极限中的某一个极限。要确切地预言哪一种极限会首先发生，或者后果会是什么是不可能的。因为人类对这样一种形势有许多可以想象的和不可预见的反应。可是，要研究在这个世界系统中，什么条件和什么变化会导致社会同有限世界的增长极限迎头相撞或互相适应是可能的。
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