250年的工业消费和自然变化：对全球生态系统和生活的影响

地球范围内的生态系统和生命的进化以及产生能量和物质的熵耗散的理论背景不断增加的复杂性概述。接下来是对自然的描述-陆地和地外作用力（如离散的火山爆发、大型火成岩各省，硅酸盐风化，大陆漂移，反照率，生物进化；米兰科维奇周期、太阳辐射、银河潮汐、撞击物、伽马射线爆发）改变了过去地质时期的生态系统以及生命如何适应和改变这些生态系统生态系统。后一种情况的例子是前寒武纪大氧合事件，自志留纪以来植物对大陆的殖民化和哺乳动物的传播从第三纪早期开始。大脑发育，工具的发明，火的控制使用，烹饪和对生态位的创造性组织使人类得以逃离自然无数人工栖息地。遗骸化石的教学价值地质气候指标和生态系统变化（保存在地理环境中）强调的。

人类世的概念以及对其发生和发展的不同看法给出了与全新世的区别。它与严格意义上的主要区别解释了确定性地质过程。此处建议将其细分为：最早和早期人类世：从3.3 Ma开始——第一次有意创造功能石制品-约公元1000年，当侵蚀率由人为土地利用开始超过自然土地利用。中人类世：来自约公元1855年（人为CO2排放等于火山CO2排放；人类导致的灭绝等同于自然背景灭绝）至公元1918年（发明合成氨）。晚人类世（大加速）：1945年以来：第一次核裂变炸弹地面试验；碳的全球同步沉积湖泊沉积物中的粉煤灰球体和在湖泊中形成临时生态位最下面的外逸层。

发端于启蒙时代的知识分子运动（理性主义、科学认识、归纳法）创造了重要的前提条件对于工业¹时代。加尔文主义、科学进步、发现和发明导致工业革命。它用机器和将农业社会转变为偏远的社会。化石能源载体成为产业发展的核心。食品和药品的改进供给和社会改革是人口结构转变的开始。经济发展、组织、分工、创新（如电力当前），专业化伴随着严重的政治和社会危机（例如，农村人口外流、机器操作员、贫困和工业奴隶制）。尽管上升集聚、卡特尔主义以及资产和财富积累造成的差异，教育程度、资格、文化程度、平均水平的缓慢提高实现了预期寿命。自年以来，世界人口增长不断升级约1960年意味着供应量的增加（矿物商品、食品等）。1945年后，太空和军备部分促进了科技进步的加速种族创造了核技术、电子技术、数字化的快速发展，自动化、互联网、基因组学、生物和纳米技术，并导致全球化最佳的物理和虚拟移动性。

日益富裕和世界人口的增加要求增加供应。因此，矿物原料的大规模开采、加工和运输以及其他商品已遍布世界各地。巨大的人为材料周转由社会经济新陈代谢以及各种影响和相互作用引起给生态圈带来了问题。自然环境的变化结果对生物多样性、生态系统服务和概述。动植物群面临更大的适应压力。耗散和分散使用天然产品产生了大量废物和有毒场所，导致健康问题、死亡和巨大的经济成本。几个随着生物多样性的进一步丧失而出现的行星级临界点二氧化碳强迫、热带雨林消亡和南极西部冰盖消失因为监管自然力不能补偿人类活动的规模。新出现的系统压力和日益增强的全球联系导致了风险社会，其特征是与可持续性、依赖性、更大差异、环境的潜在冲突退化和不太精确的系统预测，以及对这些的认识问题，例如通过创建地球超速日来记录。

矿产商品¹是全球经济的支柱和基础第二和第三产业。不断增长的经济需求和财富建立在矿山的生命周期（从勘探到关闭）和开采的生命周期物质（加工、精炼、交易、消耗和处置）。工业采矿始于18世纪下半叶的英国，主要以煤炭和铁。这种发展蔓延到世界各地，并变得多样化；一些数量自那时以来，大宗商品增长了一千倍。原矿量20世纪，美国开采和投入使用的材料增加了30倍世纪。20世纪80年代以来的技术发展增加了对大量开采产品。全球采矿业由约10家企业控制。地质环境、开发、主要开采和采矿地点的描述，矿产商品的近期产量、估计资源量和储量，以及随后的众多应用程序。其中包括能源载体（硬煤、，褐煤、天然气、石油、铀、地热）、铁合金金属（例如铁、，铬、镍）和有色金属（例如铜、铝）。的问题涉及战略金属。最后，提取的累积年质量需要供应70多亿人口。

人为强迫导致了土壤、低温、水文、大气和生物圈以及全球生物区系适应压力。

影响包括直接和间接的物理、化学和生物化学影响地表、土壤和岩石的变化。损害包括：污染大气入侵；降解；压实；单作耕作；过度使用放弃三场制；腐蚀；野火频发；无约束的垃圾填埋场；农业活动中使用杀生物剂和过度施肥；毁林和土地利用变化造成的退化；土地征用封土；排水泥炭地和沼泽；露天开采和地下开采对地表的损害通过地下建筑以及提取方法（原地浸出）进行采矿；多次地下核试验；通过以下方式创建污染热点（棕色地带）工业、军事和城市地区；大规模处置垃圾填埋场中居民区、工业和农业产生的废物；有毒废物从尾矿和其他沉积限制的溃坝；气候变化引起的热量干旱；以及外来物种引入引起的土壤碳吸收变化植物。工业灾害（如博帕尔、切尔诺贝利）和尾矿对土壤的破坏强调了采矿业产生的废物堆。污染持续存在长期以来，由于土壤的稳定性、其吸附特性和优势其部件不动。

全球冰的体积、厚度和覆盖范围自公元前200年以来一直在缩小。1900.自1950年以来，这是由大气中人为因素造成的变暖。本文讨论了冰块消融和冰川消融的下列影响：冰反照率减小；巨大的融化水团进入海洋及其对海洋环流的影响和对海平面上升的贡献；更频繁滑坡、崩塌和冰川湖爆发洪水；低温汇的转换来源；通过融水和饮用水水质恶化；冰雪融化对高山径流的影响融雪区；北极海冰和多年海冰减少；减少陆地永久冻土¹分区；融化导致的北极技术不稳定基础设施；永久冻土区二氧化碳和CH4的排放，因为微生物活性；北冰洋海水导致陆架永久冻土区的不稳定变暖；以及增加与减少的冰架面积相邻的初级生产，以及漂流的冰山。水或风驱动颗粒物的变暖和沉积北极孕育了高纬度地区的污染物（例如微塑料、气溶胶）放大效应和全球蒸馏现象。高纬度收缩冰是由于大气和海水的热传递而形成的（接地线）。由于退役不力，北极地区发生了污染军事设施和石油泄漏。

由于技术发展和人口急剧增加，全球至少自1900年以来，地下水平衡一直为负。地下水抽取1965-2010年间，增长了两倍，达到986 km3。因此，澳大利亚等资源自流盆地枯竭。必须将地下水视为过渡资源。在一般来说，由于泵送和大型表面的密封，水位下降，导致不受渗透水的影响。地下水恶化是由于过度抽水，导致盐碱化。发生地下水污染由于核储存库泄漏有毒液体废物；无约束泄漏，含有残留重金属、硫酸和氰化物的尾矿；分散的多氯联苯；废弃矿井中倾倒的工业废物；注入残余盐水地下放射性废液；以及人工肥料的过度使用以及工业农业中的肥料，导致NO3升高--浓度地下水井。示例：地下水可用性普遍下降在中国，由于过度使用住宅，水质以及地下水位下降，农业和工业需求。地下水保护措施改善了当地情况。一般来说，气候变化导致的缺水只能是技术暂时补偿。

集约农业、污水和废物的输入以及森林砍伐20世纪欧洲的河流水质下降浊度和湖泊的快速陆地化。污水排放改善了情况和净水厂，然而，它们不能保留所有污染物和毒素。这些问题包括硝酸盐浓度升高、汞、塑料微粒和废物来自发电厂的热量。一般来说，来自矿山、工业和城市地区的移民破坏了河流和湖泊的水化学。示例：钾盐开采将Werra河盐化；阿萨巴斯卡非常规石油开发受损周围有有毒气溶胶的集水区。生态和水文退化由于引进外来物种培育工业鱼类，出现了非常大的湖泊渔获物、矿山酸性排水的输入、污水处理不良、附近过度放牧和森林砍伐和富裕阶层过度用水。农业冲刷营养物质和污水处理不当影响了全球的垂直浅滩黑海最大的缺氧、硫化物水体。全球湖泊趋势增加溶解有机碳的输入导致CO2过饱和（DOC），促进微生物呼吸。在偏远的冰川湖，气候变暖导致了冰盖和永久冻土的减少，并造成了重大变化湖泊水化学。人类活动对大型河流的流量变化是不可能的。然而，工程、淡水撤退和开采砂砾加剧了河床侵蚀三角洲饥荒、沉降和海岸侵蚀。认可的水化学研究中国部分地表水污染严重。放射性污染地表水出现在核电站和储存库附近。

人类压力升高对海洋海岸和污染物的干扰海流和河流的搬运导致了海岸的被迫退化环境。由于技术不当，发生了额外的减值保护建成区免受海平面上升引起的洪水影响的建筑。三角洲上游筑坝、陆上和海上油气开采、海滩造成的沉降采砂、陆上地下水抽水、土壤压实和装载，因为沿海城市化导致海平面加速上升，海洋入侵，以及相当大的土地损失。集约农业产生的营养丰富的径流，影响了部分暂时性缺氧海岸水体的形成。沿海水域的富营养化和退化也源于工业水产养殖。为航行目的疏浚的港口淤泥受到污染有毒金属。石油和天然气的开发和行为造成了严重的沿海地区的碳氢化合物污染数次。有毒遗产以以下形式存在充满废物的河流和沿海蓄水，现在面临海平面上升。因为有毒浸出物的动员和污染羽流的海底排放（例如在河口），有毒金属物种的再分配及其生物累积发生。咸水，从干旱气候区的海水淡化厂排放到弥补缺水，对周边沿岸水质造成负面影响区域。意外散布的核武器材料污染了内架图勒空军基地附近。

海洋的表层水长期暴露于多种人为污染、废热和变暖带来的热传递大气。工业化开始以来吸收了约170 GT CO2导致pH值平均降低0.1。1871年至2005年间，传热大气污染导致热带海洋地表水变暖0.5°C。来自城市地区和农业用地的活性氮和磷的河流输入导致海水的部分脱氧。在波罗的海等通风不良的地区孟加拉湾，缺氧和缺氧区发育。涡流中的缺氧区，在南大西洋东部观察到，微生物群落发生了变化，因此，初级生产力。大西洋经向翻转环流减少（AMOC）的发生是因为北极冰川融水的大量输入，导致深层海水中大气CO2的储存量减少。平均汞浓度上层海水从0.75 pM增加到1.45 pM1850年和2008年。海上油气开发，包括行为和石油泄漏海水质量受损。海洋中出现塑料颗粒的垃圾大约70年前，2010年达到8-10公吨/年。碎片起运输作用病原体和有机毒素的载体。放射性废物在1946年和1993年，在大西洋、北冰洋和太平洋的80个地点。福岛核电站受核行为影响的最小水排放量为2×10¹⁶Bq进入太平洋。

大气微量气体的人为变化及其影响热量的产生是因为世界人口增长、农业、工业经济、森林砍伐、土地利用变化、流动性和城市化。二氧化碳浓度从1780年的约280ppm增加到2016年的402ppm由于累积温室效应，近地表面温度平均上升从1850年到2014年，温度降低了0.9°C。估计有2太特的二氧化碳排放到1760年以来的大气。其他温室气体（CO、CH4、，N2O、NOx、CFC）及其累积辐射力已给出（相对约3W/m2至1750年）。NH3排放量从1890年的6 MT增加到1995年的32.5 MT。他们有助于亚热带干旱区的扩张，热带的北移辐合带和中纬度低压轨道向极地后退。这个地中海东部干旱（1998-2012）是由气候变暖引起的。澳大利亚野火季节发生事件的频率和规模增加从1973-2010年起显著增加。北极的放大导致了长期的北冰洋过去几十年的夏季极端天气。年二氧化硫污染减少20世纪70年代实施过滤器的工业化国家。来源和颗粒物质的历史及其辐射力的发展给出了。1850-2010年间，全球累计汞排放量高达350000T.自20世纪20年代以来，城市空气中的颗粒物显著减少在发达国家。核活动和地面上的放射性释放进行了核试验。后者的平流层部分持续了几十年。最下面的外逸层散落着天文垃圾（约23000个物体）操作航天器的安全风险。

人类由于其创造力和天生的行为房地产一直是主要物种灭绝的驱动因素。现代物种损失超过到目前为止，自然背景下的去污和同质化趋势。主要原因是人类向生物圈的猛烈扩张，利用和转化。这一发展在化石能源运输车燃烧驱动的发动机实现工业化。这个生物圈及其自然循环由于巨大的人工物质循环而退化超过了自然循环的周转率，大量废物被处理掉本质上是。对生物多样性损失的认识以及估计10个物种中的4/5由于海洋生物普查，目前仍有数百万种未知物种。主要对生物多样性的威胁是工业化和人口过剩。对物种的影响包括：生理学、人口统计学、进化、，物种相互作用、范围动态和对环境变化的响应。这些必须将负面影响降至最低，因为生物多样性和生态系统服务功能对人类福祉至关重要。

人类已将全球75%的陆地生物群落转化为花药。仍有3010万平方公里的荒野。1990年全球热带森林减少-2015年增长10%至5.45亿公顷。样本红色平均列表的基线值全球植物指数为0.86；它们的主要威胁是生物资源的使用，活性氮的迁移、农业和水产养殖、自然系统改造，住宅和商业开发、入侵物种和基因、采矿和冶炼、运输和服务走廊、人类入侵和干扰，气候变化和污染。在58%的陆地区域功能和遗传生物多样性受到侵犯。变暖导致了5.7%的植被覆盖的土地将转移到温暖和干燥的气候区。10%的植被覆盖土地对气候变暖敏感，21%的维管植物面临灭绝的威胁。因为被子植物物种在二氧化碳减少期间多样化、适应和辐射在白垩纪，最近二氧化碳的增加将产生深远的影响，尽管20世纪，陆地植物固碳能力有所增加。在2014年，全球森林覆盖减少1800万公顷，碳储量减少容量。全球植物群受到野火季节延长、退化或丧失的威胁栖息地、修改后的年生长阶段和变化的热量、水分和微量气体浓度。人们已经尝试获得转基因作物抗热抗旱。全球保护措施简史给出了植物群。由于气候变暖以及CO2和活性氮的施肥南方植物群开始封存更多的碳，并在冰川消融的地区定居下来。水生植被受到污染物、热量、收获和异种动物。实验揭示了初级生产者对海洋的适应极限水酸化。

人类通过以下方式入侵并退化了水生和陆地生物圈狩猎、过度开发、征地、栖息地解剖和破坏、农业、，采矿、筑坝、水管理、污染和外来物种的进口病原体。这导致了人为的蜕皮和同质化趋势。由于两块陆地的干扰影响，沿海动物群最为濒危和海洋。渔业引发的进化压力导致了较小的物种。自1996年以来，全球捕鱼配额有所下降。气候变化引起的进化和许多赤道海洋物种的生态反应揭示了防止射程缩短和灭绝的基因转移和适应。但是物种更多的极地已经扩大了它们的射程。海水变暖、酸化和除头足类外，脱氧是主要的应激源。钙化物种贝壳和骨骼的生长受到影响。全球75%的珊瑚礁受到威胁。海水变暖导致本地物种因侵入的嗜热物种和生命周期阶段与可用的食物。海道建设导致了外来物种的入侵。石油泄漏和生物累积毒素损害了海洋动物群。土地的同质化导致了栖息地的丧失和生物多样性的下降。鸟类。应用的杀生物剂损害了蜜蜂物种的适应性和免疫力野生动物种群的功能。活性氮的注入导致植物多样性，因此也包括特殊昆虫。数十亿动物死亡每年都会发生车祸、其他碰撞和夜间照明。变暖使高山羚羊和北极驯鹿的平均体重达到下降。几起人畜共患疾病是由工业化大规模牲畜引起的农事。已观察到有机污染物和重金属在食物链。永久冻土解冻导致埋藏的病原体复活。土壤微生物群落因酸和有毒物质的入侵而受损。专业微型动物在酸性矿井排水沟和受影响的深部生物圈中发育通过压裂液。表达了亲生物性的重要性。

工业化的积极影响总结如下：更多可靠充足的粮食生产，生命科学的进步（营养学、卫生学、，医学知识和技术、计划生育、药理学、生物学、，生物技术）和公共卫生保健（疫苗接种、免疫接种），导致平均预期寿命和福利提高，贫困减少；负担下降传染病；大陆电网的发展和改善加热、烹饪和冷藏系统；身体素质的提高虚拟移动性以及信息传输速度；替换机器或机器人进行危险、费力和单调的工作；改进职业健康；工作周持续时间缩短经济绩效；普通教育、专业知识和世界知识产权指数；科学论文发表量的增加每年的论文数；一般智商提高；芯片性能的提高；风险进展预测、预报和预警系统的管理、质量，因此防止生命和财产损失；提高人工神经的性能光合作用和太阳能电池；以及相关基础研究的巨大进展例如基因组学、亚原子世界、材料科学、地球科学、航空和航天和宇宙学。

世界人口增长、大城市集中、技术领域和许多新型化学物质、工业和农业使人类面临新的健康威胁。排水系统不足特大城市导致霍乱流行。伦敦烟雾导致呼吸道和佝偻病。洛杉矶的烟雾带来了地面的存在城市气溶胶羽流中的有毒臭氧。城市死亡率显著上升在夏季热浪中。人造光的永久可用性不健康的夜班和轮班工作。全球交通量的快速增长导致每年100多万人丧生。过量人工噪音导致61000人残疾每年调整使用年限。全球每年因空气污染造成的死亡人数高达5.5人数以百万计的。工业棕色地带的清理给公众带来了财政负担预算。估计汞释放到环境中的健康成本最低23000欧元/千克。健康损害与二氧化碳呈正相关排放。组织建设沿海城市庇护所的财政压力正在增加防止海平面上升。耕地的增长没有跟上人口的增长自1960年以来。疾病的发生是因为大量消费廉价食品、奢侈品食物和兴奋剂。全球有18亿人缺乏优质饮用水水。检测到认证化学品和药品的有害影响在许多健康损害中。全球蒸馏已经恶化了北极人口。工业和核灾难造成的健康负担，以及地面核试验。有意应用工业生产的战争自1800年以来，造成约1.45亿人死亡。

工业化带来的转变是矛盾的：技术、医学、科学、人类福祉、流动性、食品安全等方面的对比随着环境的恶化和对人类健康的潜在损害存在。后者之所以出现，是因为人类创造的源比汇多得多人工物流超过自然物流；这样，浪费和有毒生物圈中积累的物质。科学家和发明家的天才想法因为地球内部自然产生的财富被利用和开发经济上。天生的行为、意识形态、传统经济体系，以及长期增长使生态担忧边缘化。技术不足多样性、人口增长和能源补贴带来了依赖性和风险资源枯竭。避免生态环境进一步恶化的建议危机是：物质化；终止使用化石能源载体；生态，社会和人道主义问题必须与经济问题同等重要；产品的现实定价和公平贸易；转向经济体系和人类以自给自足为特征的生殖社会；培养积极的人创造力和智力，以及美术、美学和道德。