大學(xué)物理：物理與環(huán)境

環(huán)境是人類賴以生存、繁衍和發(fā)展的基本條件，環(huán)境問題已成為當(dāng)今世界關(guān)注的重大問題。在這一前提下產(chǎn)生的環(huán)境物理學(xué)，是一門由環(huán)境科學(xué)與物理學(xué)發(fā)展起來的交叉學(xué)科。它是用物理學(xué)的觀點(diǎn)來研究發(fā)生在大氣圈、土壤圈、生物圈、水圈、冰雪圈等環(huán)境中的物理現(xiàn)象、規(guī)律及理論，探討人類活動與環(huán)境相互作用及可持續(xù)發(fā)展的途徑。物理學(xué)與環(huán)境有著密切的關(guān)系，環(huán)境的運(yùn)行機(jī)制，環(huán)境問題的成因、危害及其防護(hù)手段等都體現(xiàn)了物理學(xué)知識和技術(shù)的應(yīng)用，因此物理學(xué)是環(huán)境科學(xué)的基礎(chǔ)。物理學(xué)與環(huán)境科學(xué)10.1人類活動與環(huán)境的相互作用一．什么是環(huán)境環(huán)境是指圍繞生物群的空間以及直接或間接地影響生物生存和發(fā)展的各種自然因素和社會因素的總體或者說是以人類社會為主體的外部世界的總體。這里所說的“外部世界”既包括自然要素，如陽光、大氣、陸地(山地和平原)、水體（河流、湖泊、海洋等）、森林、土壤、礦藏、草原、水生生物和野生動植物等，也包括人類加工改造過的自然要素，如城市、居住區(qū)、水壩、港口、交通、名勝古跡、風(fēng)景園林等等，而且還包括上述物性要素和社會因素所構(gòu)成的系統(tǒng)及其所呈現(xiàn)的狀態(tài)。人類所居住的地球，自內(nèi)向外呈圈層結(jié)構(gòu)。與人類關(guān)系最密切的是地表幾個圈層，包括巖石圈、大氣圈、水圈三個基本圈層，及在三個基本圈層相互作用、相互制約、相互轉(zhuǎn)化的交錯圈層上產(chǎn)生的土壤圈和生物圈，它們共同組成了人類的自然環(huán)境。人類的生存環(huán)境又主要指自然環(huán)境中的生物圈，它主要位于上起大氣圈下部的對流層頂部，下至巖石圈表面層，一般包括地表以上10km和海洋表面以下11km范圍。生物圈是地球上所有生物（包括人類）及其生存空間與環(huán)境的總體，也可以說是指供一切生物生存的地球的表面層。這個表面層里有空氣、水、土壤和巖石，能維護(hù)生命。由于生物同環(huán)境的相互作用，經(jīng)過100多萬年的進(jìn)化，形成了今天的生物圈。它是自然界的一個基本活動單元，包括不同的生物（動植物、微生物）和自然緊密結(jié)合的有機(jī)體以及它們的無生命環(huán)境。但是隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，人類活動的空間已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出這個范圍，但核心依然是生物圈，因為在這里才能提供人類正常生活所必需的基本物質(zhì)條件如空氣、水、食物等。人類的生存環(huán)境也不同于動植物的生存環(huán)境，它體現(xiàn)著自然因素和社會因素的共同作用，反映著人類利用和改造自然的水平和性質(zhì)，影響著人類的生產(chǎn)和生活，關(guān)系著人類的生存與健康，是人類周圍所有事物和力量的總和。二、人類活動與環(huán)境的相互作用環(huán)境既是人類賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)，也是人類開發(fā)利用的對象。人類是環(huán)境的產(chǎn)物，又是環(huán)境的改造者。人類與環(huán)境始終處于一種相互影響、相互作用、相互依存的關(guān)系之中。在人類歷史發(fā)展的早期，環(huán)境問題雖然已經(jīng)存在，但人類活動對環(huán)境所造成的影響大多只限于局部區(qū)域，這種影響不至于成為人類社會生存和發(fā)展所最優(yōu)先考慮的問題。古代人類對自然環(huán)境十分依賴，人類活動只是利用環(huán)境而很少有意識地去改造環(huán)境，一般以采集和捕獲自然食物的方式與環(huán)境進(jìn)行物質(zhì)和能量的交換。當(dāng)時存在的環(huán)境問題主要就是人口的自然增長而增加了人類對食物的需求，以致于濫用環(huán)境資源而造成生活資料缺乏所引起的饑荒。后來，為了解除這一環(huán)境威脅，人類被迫學(xué)會吃一切可以吃的東西，以擴(kuò)充食物來源，或者擴(kuò)大自己的生活領(lǐng)域，遷徙到更適宜生存的地方。為了得到更加豐富的食物，人類不僅積極有效地利用了環(huán)境，同時也在有意識地改變著環(huán)境。人類逐漸摸索出了如何去創(chuàng)造生產(chǎn)工具、發(fā)展生產(chǎn)技術(shù)、改變生產(chǎn)方式，以獲得物質(zhì)財富。隨著人類學(xué)會了馴化動物、培育植物及使用生產(chǎn)工具，于是有了農(nóng)業(yè)和畜牧業(yè)，這在人類生產(chǎn)發(fā)展史上是一次重大的進(jìn)步。由于農(nóng)、牧業(yè)的發(fā)展，人類改造環(huán)境的作用日益明顯，也就出現(xiàn)了相應(yīng)的環(huán)境問題，因改善住居條件而盲目地大量砍伐森林，因開墾土地而破壞草原、植被，從而引起嚴(yán)重的水土流失，使大片沃土淪為沙漠，導(dǎo)致水旱災(zāi)頻繁等等。人類活動和環(huán)境的相互影響是由人類社會發(fā)展?fàn)顩r和環(huán)境條件的不同所決定的。自然環(huán)境的存在和發(fā)展完全按照自身的規(guī)律進(jìn)行，而人類的生存和發(fā)展不僅受生物規(guī)律的支配，還受社會規(guī)律的影響和制約。由于這種區(qū)別和差異的存在，在自然環(huán)境的客觀屬性和人類的主觀愿望及要求之間、在自然環(huán)境的客觀發(fā)展過程和人類有目的的生產(chǎn)和生活活動過程之間，就不可避免地產(chǎn)生和存在著種種矛盾。人類就是在與環(huán)境的不斷矛盾和抗?fàn)幹邪l(fā)展起來的。隨著人類的不斷進(jìn)步和發(fā)展，自然環(huán)境也相應(yīng)地發(fā)生了巨大改變。當(dāng)人類具備了從全球尺度上改變環(huán)境的能力時，環(huán)境的變化也開始步入了一個獨(dú)特的發(fā)展階段。在這個階段，環(huán)境變化不僅受到太陽和地球軌道變化以及地球內(nèi)部變化等自然因素的影響，而且還受到人類活動的影響，環(huán)境的變化已經(jīng)完全無法按照自身的所謂“自然軌跡”運(yùn)行。這就使環(huán)境的變化越來越展現(xiàn)出一種不確定性，從而給人類社會的生存和發(fā)展提出了更嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)。

20世紀(jì)以來，工業(yè)大革命的興起，人類以空前的速度去改造環(huán)境和征服自然。惡性膨脹的城市帶來了大量的生活垃圾、污水、工業(yè)廢氣及化學(xué)煙霧。工業(yè)的發(fā)展又必然導(dǎo)致對自然資源的掠奪性開采，大規(guī)模的露天采礦把大量的對人體有害的元素散落到地球表面，造成了對環(huán)境的嚴(yán)重污染和破壞，形成公害。環(huán)境問題是伴隨著人口問題、資源問題和發(fā)展問題而出現(xiàn)的，人口劇增是環(huán)境問題產(chǎn)生的重要原因。生態(tài)破壞的主要原因是人類不能充分節(jié)約利用自然資源，過度地向環(huán)境索取，超出了自然環(huán)境的承載限度。產(chǎn)生環(huán)境污染的主要原因是人們限于一定的認(rèn)識水平和經(jīng)濟(jì)技術(shù)及開發(fā)條件，把各種氧化物、重金屬鹽類和有機(jī)物等不加利用的任意排入環(huán)境，超過了環(huán)境的自凈能力，對生命構(gòu)成巨大的威脅。直到20世紀(jì)50年代后，環(huán)境問題的嚴(yán)重性才逐漸為人們所認(rèn)識?？茖W(xué)技術(shù)是一把雙刃劍?？茖W(xué)技術(shù)為人類創(chuàng)造了優(yōu)越的物質(zhì)生活條件，同時由于人類認(rèn)識的不足和科學(xué)技術(shù)水平的限制，人類在利用科學(xué)技術(shù)改造自然的過程中也造成了對環(huán)境的破壞。近40年來，隨著科學(xué)技術(shù)迅速地發(fā)展和生產(chǎn)力水平的提高，人類從自然界獲取的資源越來越多，向自然環(huán)境排放的污染與日俱增，給人類的生活和健康帶來了嚴(yán)重的危害，從而引發(fā)了世界性的環(huán)境問題。從某種意義上說，忽視環(huán)境因素的“科學(xué)技術(shù)”將阻礙社會的可持續(xù)進(jìn)步。當(dāng)前的主要環(huán)境問題主要是大氣污染、水體污染、全球變暖、臭氧層破壞、水土流失、土地荒漠化、能源危機(jī)、物種滅絕加劇和生態(tài)平衡的破壞等，這些問題嚴(yán)重阻礙著全球經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和和人類生活質(zhì)量的提高，繼而嚴(yán)重影響著人類的未來和生存安全。上述世界性的環(huán)境問題已引起全球許多國家的關(guān)注。1972年6月在瑞典首都斯德哥爾摩召開了有113個國家參加的人類環(huán)境會議，共商防治環(huán)境污染和生態(tài)破壞的對策，人類環(huán)境會議發(fā)表的《人類環(huán)境宣言》，規(guī)定了關(guān)于人類對全球環(huán)境的權(quán)利和義務(wù)的共同原則。30多年來，世界各國一直在研究人類與環(huán)境的關(guān)系，并形成了許多共識，人們的環(huán)境意識在不斷增強(qiáng)。10.2環(huán)境系統(tǒng)的運(yùn)行與生態(tài)平衡一.地球大氣物理系統(tǒng)1.地球大氣的組成地球大氣圈是地球表面最主要的圈層之一，主要由氮和氧組成。在地心引力、太陽輻射和大氣運(yùn)動的共同作用下，產(chǎn)生著復(fù)雜的運(yùn)動過程，形成了適宜于生物繁衍生長的地球表面環(huán)境、溫度和大氣成分。大氣中原來幾乎沒有氧，氧氣是在地球上出現(xiàn)原始生命以后，主要由植物的光合作用產(chǎn)生的。光合作用時地球大氣圈中的二氧化碳逐漸減少，氧氣逐漸增多，同時在地球大氣高層出現(xiàn)了臭氧層，從此地球上的生物開始繁衍起來。地球大氣由多種氣體混合組成，主要包括干潔大氣、水汽和氣溶膠三種形態(tài)。在85公里高度一下各種氣體成分中，一般分為兩類。一類是基本不變成分，主要是氧、氮、氬及微量惰性氣體，各成分大致保持不變；另一類是可變成分，包括水汽、二氧化碳和臭氧，其中二氧化碳和臭氧占的比例小。水汽比例隨時間、地點(diǎn)而變，并有相變，是形成局域地區(qū)天氣變化的主要原因。二氧化碳和臭氧的含量的變化也影響氣候和生物的安全，特別是近年來出現(xiàn)的溫室效應(yīng)和臭氧洞，已引起人們的廣泛關(guān)注。此外，還有一些如一氧化碳、二氧化氮、甲烷、二氧化硫等微量的碳、硫、氮化合物，盡管含量少，但對人類的健康和環(huán)境的影響很大。隨著人類活動的增加和生產(chǎn)力的發(fā)展，這些化合物的濃度在不斷增加。干潔大氣或干空氣中，氮、氧、氬三種氣體占了空氣容積的99.996%。大氣中的氧氣主要來源于植物的光合作用，植物吸收二氧化碳放出氧氣。而有機(jī)物的呼吸和腐爛以及燃料燃燒又吸收氧氣、放出二氧化碳。因此在生物圈中，碳循環(huán)和氧循環(huán)是密切相關(guān)的。臭氧是高層大氣中O2吸收太陽紫外輻射光子或被光子碰撞離解出的氧，再與其它O2結(jié)合的產(chǎn)物（O3），主要分布在10-50公里高度處。臭氧對微生物具有極強(qiáng)的殺傷力，對太陽紫外輻射具有強(qiáng)烈的吸收作用。臭氧層因吸收和阻擋部分太陽紫外輻射能量，能使地球表面平均溫度降低1-2，也保護(hù)了地球上的生命。如果沒有臭氧層的存在，地球生物圈就不可能存在。近年在南極、北極和我國青藏高原上空相繼發(fā)現(xiàn)臭氧洞，這不得不引起人們的高度警惕。大氣中的碳、硫、氮化合物，雖含量少，但它們可以影響大氣的輻射平衡，有的能形成改變土壤化學(xué)成分的酸雨，有的對人體和動植物產(chǎn)生直接危害。碳的化合物中，最重要的是二氧化碳。它對大氣的能量平衡和氣候變化起著重要作用。海洋是全球大氣圈中二氧化碳濃度的“調(diào)節(jié)器”。高緯度寒冷洋面主要起吸收二氧化碳的“匯”的作用，而熱帶低緯度洋面則是釋放二氧化碳的源，深海水流能把一部分二氧化碳從高緯度區(qū)域帶向低緯度區(qū)域。因此，二氧化碳是在地圈（地殼）、大氣圈（大氣層）、水圈（海洋）和生物圈之間循環(huán)的。大氣中二氧化碳含量的變化主要是人類對煤、石油、天然氣等燃料的燃燒所引起的，火山噴發(fā)及碳酸鹽礦物、淺地層土壤也釋放二氧化碳，但相對于燃料燃燒的而言是微量的。二氧化碳能強(qiáng)烈地吸收地球表面發(fā)出的長波長輻射，并放出長波輻射能，從而產(chǎn)生“溫室效應(yīng)”而改變大氣熱量平衡和影響全球氣候。其后果是，大氣上升1～2，從而使極地冰川融化，洋面升高數(shù)米，海水淹沒沿海城市和土地，形成嚴(yán)重干旱、洪澇災(zāi)害性天氣。當(dāng)然，氣候變化不僅僅是二氧化碳濃度升高引起的，還有其它因素。大氣中硫化物主要是二氧化硫和硫化氫。硫化物來自于地球表面，土壤分解、生物體腐爛、火山爆發(fā)噢度可能釋放二氧化硫和硫化氫。但目前，它們主要還是人類在燃燒煤和石油時釋放的，大城市、工業(yè)區(qū)的二氧化硫濃度相當(dāng)大。二氧化硫及其生成物產(chǎn)生的酸雨對生態(tài)環(huán)境會產(chǎn)生嚴(yán)重危害。氮化合物也是酸雨的重要成分，工業(yè)及交通工具在使用燃料的過程中都要釋放NO2和NO1等氮化合物，它們能溶于雨滴中生成硝酸及硝酸鹽降落到地面。大氣中水汽來自地球表面（海洋表面）及陸地的水的蒸發(fā)。蒸發(fā)的水汽上升到凝結(jié)高度凝結(jié)成云，形成降水后又降到陸地和海洋上。降到落地的水，一部分流入和硫、湖泊，一部分滲入地下而成為地下水，然后又從河流和地下徑流流入海洋。水汽在環(huán)流作用下，在大氣、陸地和海洋之間周而復(fù)始地循環(huán)。大氣中的水導(dǎo)致云、霧、雨、雪、雹等復(fù)雜的天氣現(xiàn)象。水汽飽和，則形成降水。飽和水汽壓是大氣溫度的函數(shù)，大氣溫度越高，飽和水汽壓越大。大氣溫度高也有利于地球表面水分的蒸發(fā)，所以在溫暖的森林和水面附近，大氣水汽的含量較高。2.大氣層結(jié)構(gòu)大氣系統(tǒng)是一個熱力學(xué)系統(tǒng)，該系統(tǒng)是研究地圈、水圈和生物圈的物質(zhì)、能量循環(huán)的基礎(chǔ)，為了簡化，有時可看成是理想氣體系統(tǒng)。地球大氣圈為層狀結(jié)構(gòu)。常用的分層方法如下：（1）按大氣的溫度結(jié)構(gòu)分為對流層、平流層、中層和熱層。對流層是最接近地球表面的一層大氣，其高度隨緯度和季節(jié)變化。太陽輻射是地球表面和大氣的主要能量來源。在大氣吸收的總能量中，直接吸收的太陽輻射能約占10%，吸收地面發(fā)射的紅外輻射約占90%。底層大氣受到地面加熱，產(chǎn)生強(qiáng)烈的垂直運(yùn)動，因此對流層內(nèi)大氣溫度的垂直分布主要受大氣與地面輻射熱量交換和大氣的對流及湍流運(yùn)動的控制，總趨勢是溫度隨高度降低。對流層內(nèi)集中了大氣質(zhì)量的3/4和幾乎全部水汽，又有強(qiáng)烈的垂直運(yùn)動，因此主要的云霧雨雪天氣都發(fā)生在這一層內(nèi)。因此，對流層是生物圈中對人類生產(chǎn)生活影響最大的一層，該層的一些物理過程直接影響到污染物的遷移擴(kuò)散和稀釋轉(zhuǎn)化。由平流層向上50公里左右的高度稱為平流層。在平流層下部，溫度隨高度變化很少，而在中上部，由于臭氧層吸收太陽紫外輻射，溫度隨高度顯著增加，到50公里附近達(dá)到最大值-3左右。平流層水汽含量少，對天氣的影響幾乎沒有。從平流層頂?shù)?0～85公里稱為中層。中層內(nèi)大氣對太陽輻射的吸收少，溫度隨高度降低，到頂部溫度只有180K。該層是地球大氣圈層中最寒冷的部分。中層內(nèi)水汽極少。還由于塵埃很少，大氣的透明度很高。熱層是中層以上的大氣層。該層內(nèi)，溫度始終隨高度增加。太陽輻射中波長小于0.17微米的紫外線幾乎被分子氧和原子氧吸收而使該層溫度升高。此外，太陽的微粒輻射和宇宙射線也影響該層的熱狀況。在100公里以上，大氣的熱傳輸主要是熱傳導(dǎo)過程。該層分子稀少，熱導(dǎo)率低，垂直溫度梯度大。熱層溫度約1000K以上，是大氣中溫度最高的層。（2）按成分結(jié)構(gòu)，可分為均質(zhì)層、非均質(zhì)層。從地球表面到80公里左右包括對流層、平流層、中層在內(nèi)，由于湍流擴(kuò)散作用是大氣混合均勻。除臭氧等可變成分外，大氣的各種成分比例在垂直方向和水平方向都保持不變。這一層稱為均質(zhì)層。均質(zhì)層以上的大氣層稱為非均質(zhì)層。在這一層內(nèi)，由于重力作用及光化學(xué)作用，平均密度隨高度減少。地球大氣的絕大部分質(zhì)量集中在包括對流層和平流層在內(nèi)的50公里以下。另外按大氣的電離結(jié)構(gòu)還可分為電離層和磁層，按大氣壓力結(jié)構(gòu)可分為氣壓層和外大氣層。整個大氣層與外界（地面和大氣層外）有物質(zhì)（如水汽等）和能量（如輻射能）交換，因而是一個開放的熱力學(xué)系統(tǒng)。所謂開放系統(tǒng)是指與外界既有能量交換又有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。如果忽略物質(zhì)交換時，則可視為封閉系統(tǒng)。所謂封閉系統(tǒng)是指只與外界有能量交換而沒有物質(zhì)交換的系統(tǒng)。而孤立系統(tǒng)是指與外界既沒有物質(zhì)交換也沒有能量交換的系統(tǒng)。描述大氣系統(tǒng)狀態(tài)和物理性質(zhì)的物理量主要有大氣壓強(qiáng)、溫度、密度、濕度和輻射等，這些物理量在大氣中都處于變化之中并彼此相互制約。

地球大氣的空間狀態(tài)是復(fù)雜的，大氣的溫度、密度和壓強(qiáng)等隨高度是變化的。這些參數(shù)對天氣預(yù)報、航空、軍事和空間科學(xué)都十分重要。因此人們通過高空探測的資料和理論，規(guī)定了一種特性隨3標(biāo)準(zhǔn)大氣模型高度平均分布且最接近實(shí)際大氣狀況的大氣模型，稱為標(biāo)準(zhǔn)大氣模型。在這個模型中，假定大氣是干燥的，在85公里以下是均勻混合氣體，把空氣作為理想氣體處理，且處于靜力學(xué)平衡，。海平面大氣的常用特性值如下：空氣平均摩爾質(zhì)量為，重力加速度，大氣壓強(qiáng) ，大氣密度，大氣溫度T0=288.15K。二.環(huán)境系統(tǒng)的物質(zhì)、能量傳輸與交換過程

地球環(huán)境與大氣系統(tǒng)的能量主要是太陽的輻射能，它從根本上決定了地球環(huán)境與大氣系統(tǒng)的熱力學(xué)狀況。在這個系統(tǒng)中，任何物體都以電磁波的形式向外輻射電磁波能量，同時也接受來自周圍的電磁波能量。萬物都在進(jìn)行輻射能量的交換。太陽向外發(fā)出各種波長的電磁波，通過電磁波把能量傳播到大氣層和地球上，這是地球上的絕大部分能量的來源。地球上的大氣運(yùn)動和一切生物的活動能量都來自于太陽。太陽是地球和整個太陽系光和熱的主要源泉。它不斷地進(jìn)行著氫核聚變，因此有巨大的能量向外輻射，不僅發(fā)射電磁輻射，還有很強(qiáng)的微粒輻射。太陽光和太陽大氣時常處于劇烈的運(yùn)動過程中。太陽活動的強(qiáng)弱具有周期性，它直接影響到地球?qū)μ栞椛涞慕邮埽彩且饸夂蜃兓囊粋€原因。地球除了自轉(zhuǎn)外，還不停地繞太陽公轉(zhuǎn)，于是地球上產(chǎn)生了晝夜的交替和季節(jié)的變化。根據(jù)太陽直射與斜射的程度、晝夜長短隨緯度的不同和隨季節(jié)的變化，可把地球南北半球各分成三個緯度帶，即熱帶、溫帶和寒帶。土壤圈與大氣圈、生物圈有著密切的聯(lián)系。地面吸收太陽的能量會使土壤的溫度升高，使水分蒸發(fā)，進(jìn)而導(dǎo)致土壤中熱量和水分的流動，還能使土壤中的氣體擴(kuò)散。土壤中的熱、水、氣的流動形成了與植物、小動物和微生物生存密切相關(guān)的土壤氣候。土壤中的熱流量影響土壤溫度。土壤溫度與近地層空氣溫度有關(guān)，反之也然，它們都深刻地影響著局域氣候和植物的生長。土壤的熱學(xué)性質(zhì)主要由導(dǎo)熱率、熱容量描述。地球表面(陸地、海洋)與大氣之間動量、熱量和水汽通量的輸運(yùn)對大氣環(huán)流和氣候有重要影響。湍流交換或混合構(gòu)成了地球—大氣之間質(zhì)量、能量和能量的交換機(jī)制。海洋界面比陸地界面均勻得多。海洋與大氣相互作用能在多種時間和空間尺度上導(dǎo)致動量、物質(zhì)和能量的交換。一方面，海洋是大氣水分循環(huán)中水汽的主要來源，另一方面海洋表面受大氣風(fēng)的拖動作用而引起風(fēng)驅(qū)動的洋流。再之，由于海洋熱容量大，故海洋具有貯存巨大能量的能力。地球表面植被的分布及其與大氣之間的物質(zhì)、能量的輸運(yùn)對局域氣候也產(chǎn)生著重要的影響。植被冠層內(nèi)太陽輻射狀況對植物的生長和產(chǎn)量的形成十分重要。因此，太陽輻射是決定植被冠層生命活動過程的重要因素之一，也是影響植被冠層生產(chǎn)力的主要生態(tài)因子。森林植被對大氣邊界層結(jié)構(gòu)、大氣環(huán)流等有重要作用。生物圈與大氣圈物質(zhì)、能量輸運(yùn)的陸面物理過程主要表現(xiàn)在三個方面：一是陸地表面與大氣之間的輻射能量交換，二是陸地表面粗糙元對大氣運(yùn)動的摩擦拖動作用，三是陸地表面與大氣之間的感熱和潛熱交換。在土壤-植被-大氣系統(tǒng)的環(huán)境經(jīng)物理過程存在水的循環(huán)和熱的循環(huán)兩個基本過程。水是不斷輸運(yùn)的重要物質(zhì)，蒸發(fā)從地球水面、土壤以及雪原上連續(xù)不斷地發(fā)生，土壤中的液態(tài)水被植物吸收后通過蒸騰作用以水汽的形式釋放到大氣中。來自土壤的蒸發(fā)和來自植物的蒸騰過程和稱為蒸散。蒸散是水循環(huán)的基本環(huán)節(jié)，而且在水的相變過程中涉及到大量的能量轉(zhuǎn)移。在近地面層時刻進(jìn)行著水的循環(huán)和熱能循環(huán)兩個基本物理過程，它們直接影響局域氣候和生態(tài)系統(tǒng)。三.生態(tài)系統(tǒng)與生態(tài)平衡

1生態(tài)系統(tǒng)及其組成和分類

一個物種在一定空間范圍內(nèi)的所有個體的總和稱為生物種群，所有不同種群的生物的總和稱為生物群落，生物群落連同其所在的物理環(huán)境則共同構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)。也就是說，生態(tài)系統(tǒng)是生命系統(tǒng)各部分之間、生命系統(tǒng)與環(huán)境系統(tǒng)之間相互作用和相互制約且不斷演變而在特定空間達(dá)到相對穩(wěn)定狀態(tài)的一種組合。其特征是生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)部及其與外部之間存在著能量的流動和由此推動的物質(zhì)循環(huán)。

生態(tài)系統(tǒng)是多樣化的，如一片森林、一片草原、一個湖泊、一條河流等都是生態(tài)系統(tǒng)。按其環(huán)境特點(diǎn)，生態(tài)系統(tǒng)可分為陸地生態(tài)系統(tǒng)、水域生態(tài)系統(tǒng)。其中陸地生態(tài)系統(tǒng)，根據(jù)植物群落的特點(diǎn)和結(jié)構(gòu)，又可分為森林生態(tài)系統(tǒng)、草原生態(tài)系統(tǒng)、荒漠生態(tài)系統(tǒng)和凍原生態(tài)系統(tǒng)等。水域生態(tài)系統(tǒng)則包括海洋生態(tài)系統(tǒng)、淡水生態(tài)系統(tǒng)、湖泊生態(tài)系統(tǒng)、河流生態(tài)系統(tǒng)、濕地生態(tài)系統(tǒng)、島嶼生態(tài)系統(tǒng)等。按照形成條件，生態(tài)系統(tǒng)可分為自然生態(tài)系統(tǒng)（如原始森林、河流、山脈等）、人工生態(tài)系統(tǒng)（如水庫、農(nóng)田、城市、鄉(xiāng)村、工礦區(qū)等）和半自然生態(tài)系統(tǒng)（如放牧的草原、人工森林、養(yǎng)殖湖泊等）。生態(tài)系統(tǒng)具有等級結(jié)構(gòu)，即較小的生態(tài)系統(tǒng)組成較大的生態(tài)系統(tǒng)，簡單的生態(tài)系統(tǒng)組成復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)，最大的生態(tài)系統(tǒng)是生物圈。

任何一個生態(tài)系統(tǒng)都由兩大部分組成即生物群落和物理環(huán)境。物理環(huán)境包括陽光、氧氣、二氧化碳、水、無機(jī)鹽，還有生物殘體（如落葉、秸稈、動物和微生物尸體）及其分解產(chǎn)生的有機(jī)物。物理環(huán)境除了給生物提供能量和營養(yǎng)外，還為生物提供生命活動需要的媒質(zhì)如土壤、空氣和水等。而活的生物群落是構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)精密有序結(jié)構(gòu)和使其充滿活力的關(guān)鍵因素，各種生物在生態(tài)系統(tǒng)中發(fā)揮其各自的作用，充當(dāng)不同的生命角色即生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者。生產(chǎn)者的主體是綠色植物以及能夠進(jìn)行光合作用的菌類。生產(chǎn)者吸收太陽能并利用無機(jī)營養(yǎng)元素（碳、氫、氧、氮等）合成有機(jī)物，將吸收的一部分太陽能已化學(xué)的形式貯存在有機(jī)物中。由于它們能夠合成構(gòu)成自身有機(jī)體的各種有機(jī)物，故稱之為自養(yǎng)生物。消費(fèi)者主要指動物，它直接或間接利用生產(chǎn)者所制造的有機(jī)物作為食物和能源，包括食草動物、食肉動物、寄生生物和腐食動物。分解者主要是細(xì)菌和部分真菌，還有一些原生動物和腐生動物，它們以動植物殘體或排泄物中的有機(jī)物作為食物和能量來源，通過新陳代謝作用，把有機(jī)物分解為簡單的無機(jī)物并最終還原為植物可利用的營養(yǎng)物。消費(fèi)者和分解者被稱為異養(yǎng)生物，因為它們不能直接利用太陽能和物理環(huán)境中的營養(yǎng)元素。2生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)與能量流動

在生態(tài)系統(tǒng)中，物質(zhì)從物理環(huán)境開始，經(jīng)生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者，又回到物理環(huán)境，完成一個由簡單無機(jī)物到各種高能有機(jī)化合物，最終又回到簡單無機(jī)物的生態(tài)循環(huán)。通過該循環(huán)，生物得以生存和繁衍，物理環(huán)境得以更新并變得越來越適合生物存在的需要。在這個物質(zhì)的生態(tài)循環(huán)中，太陽能以化學(xué)能的形式被固定在有機(jī)物中，供食物鏈上的各級生物利用。推動生物圈和各級生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)的動力，是能量在食物鏈中的傳遞即能量流。與物質(zhì)的循環(huán)運(yùn)動不同的是，能量流是單向的，它從植物吸收太陽能開始，通過食物鏈逐級傳遞，直至最后一環(huán)。在每一環(huán)能量轉(zhuǎn)移的過程中都有一部分能量被有機(jī)體用來推動自身的生命活動（新陳代謝）,隨后變?yōu)闊崮芎纳⒃谖锢憝h(huán)境中。生態(tài)系統(tǒng)中各種生物數(shù)量按能量流的方向沿食物鏈遞減，處在最基層的綠色植物的量最多，其次是食草動物，再次是各級食肉動物，新成一個生態(tài)金字塔。只有當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)的能量與消耗的能量大致相等時，生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)才能維持相對穩(wěn)定的狀態(tài)，否則其結(jié)構(gòu)就會發(fā)生劇烈的變化。3.生態(tài)平衡

每一個生態(tài)系統(tǒng)都在不斷地進(jìn)行能量交換和物質(zhì)循環(huán)。所謂生態(tài)平衡是指在一定時間內(nèi)，生態(tài)系統(tǒng)中的生物與環(huán)境之間，每個生物種群之間，通過能量流動、物質(zhì)循環(huán)和信息傳遞，使它們相互間達(dá)到高度適應(yīng)、協(xié)調(diào)和統(tǒng)一的狀態(tài)。在生態(tài)平衡狀態(tài)下，生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)處于相對穩(wěn)定的狀態(tài)，其物質(zhì)和能量輸入輸出接近相等。這種穩(wěn)定表現(xiàn)在兩個方面：一是生物種類（動物、植物、微生物）的組成和數(shù)量相對比例穩(wěn)定，二是物理環(huán)境（空氣、陽光、水、土壤等）保持相對穩(wěn)定。生態(tài)平衡是一種動態(tài)平衡，生態(tài)系統(tǒng)的各個組成成分都在按一定的規(guī)律運(yùn)動著、變化著，系統(tǒng)中能量在不斷地流動，物質(zhì)在不斷地運(yùn)轉(zhuǎn)，整個系統(tǒng)時刻處于動態(tài)之中，生物個體會不斷發(fā)生更替，但總體上看系統(tǒng)保持穩(wěn)定，生物數(shù)量沒有劇烈變化。生態(tài)系統(tǒng)之所以能夠保持動態(tài)平衡，主要是由于其內(nèi)部具有自動調(diào)節(jié)能力，例如環(huán)境對污染有自凈能力。但是生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力再強(qiáng)，也是有限度的。超過了一定限度，生態(tài)系統(tǒng)的平衡就會受到破壞，比如一些物種的種群規(guī)模發(fā)生劇烈變化甚至可能消失，也可能產(chǎn)生新的物種。但這種變化會帶來不利的后果，導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的調(diào)節(jié)能力被削弱。生態(tài)平衡破壞的原因有自然因素，也有人為因素。自然原因主要指自然界發(fā)生的異常變化，如火山爆發(fā)、山崩海嘯、水旱災(zāi)害、地震、流行病等等，都會使生態(tài)平衡遭到破壞。人為因素主要指人類對自然資源的不合理利用和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的大量污染物進(jìn)入環(huán)境后引起的生態(tài)環(huán)境的破壞。人類對生態(tài)系統(tǒng)的破壞影響主要表現(xiàn)在三個方面：一是大規(guī)模地把自然生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)槿斯ど鷳B(tài)系統(tǒng)，嚴(yán)重?fù)p害了生物圈的正常運(yùn)行，如過度的農(nóng)業(yè)開發(fā)、圍湖造田、城市化等；二是過量取用生物圈中的各種資源包括生物的和非生物的，如森林砍伐、動物捕獵、過度利用水資源等；三是向生物圈大量輸入人類活動的產(chǎn)品核廢物，嚴(yán)重污染核毒害了物理環(huán)境核生物組分包括人類本身，如化肥、殺蟲劑、除草劑、工業(yè)三廢和生活垃圾等。生態(tài)平衡破壞的結(jié)果是，動植物生存環(huán)境因素和信息系統(tǒng)破壞，影響生物繁殖，造成生物物種的組分改變，一些物種減少或滅絕，另一些物種突然出現(xiàn)或劇增。生態(tài)系統(tǒng)失去平衡，會發(fā)生嚴(yán)重的連鎖性后果。如，五十年代，我國曾發(fā)起把麻雀作為四害消滅的運(yùn)動，在大量捕殺麻雀后的幾年里，卻出現(xiàn)了嚴(yán)重的蟲災(zāi)，這是因為害蟲沒有了天敵而大量繁殖的結(jié)果。我國大煉鋼鐵時期，大量砍伐森林，使植被破壞，造成水土流失和水調(diào)節(jié)能力破壞，以致于留下洪澇、旱災(zāi)、沙塵暴等頻發(fā)的隱患。生態(tài)平衡的破壞帶來的惡果是很難彌補(bǔ)的。因此人類活動要遵守生態(tài)平衡規(guī)律，維護(hù)生態(tài)平衡。10．3人類面臨的環(huán)境問題一.自然災(zāi)害“自然災(zāi)害”屬于自然發(fā)生的環(huán)境問題，是指發(fā)生在自然界中的異?，F(xiàn)象。有地震、火山爆發(fā)、泥石流、海嘯、臺風(fēng)、洪水等突發(fā)性災(zāi)害，也有地面沉降、土地沙漠化、干旱、海岸線變化等在較長時間中才能逐漸顯現(xiàn)的漸變性災(zāi)害。認(rèn)識自然災(zāi)害，有助于人們對環(huán)境的關(guān)注和加強(qiáng)對生命的保護(hù)。地震是大地的振動。它起源于地下某一點(diǎn)，該點(diǎn)稱為震源。振動從震源傳出，在地球中傳播。地面上離震源最近的一點(diǎn)稱為震中，它是接受振動最早的部位。威力也最大，會造成人員傷亡與經(jīng)濟(jì)的損失，全球每年發(fā)生地震約500萬次?；鹕奖l(fā)是世界各地都可能發(fā)生的自然災(zāi)害，爆發(fā)時可能會流出灼熱的紅色熔巖流或是噴出大量的火山灰和火山氣體。這樣的自然浩劫可導(dǎo)致成千上萬人傷亡的慘劇，而且會導(dǎo)致大氣污染。不過由于火山附近無人居住，大多數(shù)火山爆發(fā)對生命和財產(chǎn)只造成輕微的傷害。

海嘯是一種極具破壞力的海浪。這種波浪運(yùn)動引發(fā)的狂濤駭浪洶涌澎湃，可卷起高達(dá)數(shù)十米的海濤。2004年印度洋大海嘯沖上陸地后所向披靡，造成對生命和財產(chǎn)的嚴(yán)重摧殘，至今人們?nèi)孕挠杏嗉隆｝埦盹L(fēng)長期以來一直是個謎，龍卷風(fēng)的襲擊突然而猛烈，產(chǎn)生的風(fēng)是地面最強(qiáng)的。由于它的出現(xiàn)和分散都十分突然，所以很難對它進(jìn)行有效的觀測。泥石流常突然爆發(fā)，攜帶巨大的石塊高速前進(jìn)，具有極大的能量，因而破壞性大。在適當(dāng)?shù)牡匦螚l件下，大量的水體浸透山坡或溝床中的固體堆積物，使其穩(wěn)定性降低，飽含水分的固體堆積物在自身重力作用下發(fā)生運(yùn)動，就形成了泥石流。干地覆蓋了全球40%的陸地面積，供養(yǎng)著世界上1/5的人口。這些干地的沙漠化是由于植被和可利用的水減少、作物產(chǎn)量下降以及土壤侵蝕引起土地退化。目前，沙漠化的速率是每年6萬平方千米或每年0.1%的總干地面積。干旱和旱災(zāi)從古至今都是人類面臨的主要自然災(zāi)害。即使在科學(xué)技術(shù)如此發(fā)達(dá)的今天，它們造成的災(zāi)難性后果仍然比比皆是。自古以來，洪澇災(zāi)害一直是困擾人類社會發(fā)展的自然災(zāi)害。我國有文字記載的第一頁就是勞動人民和洪水斗爭的光輝畫卷——大禹治水的故事。時至今日，洪澇依然是對人類影響最大的災(zāi)害。我國長江連年洪災(zāi)給中下游地區(qū)帶來的極大損失，嚴(yán)重?fù)p害了社會經(jīng)濟(jì)的健康發(fā)展。這些自然災(zāi)害有的是在自然規(guī)律的作用下發(fā)生的，有的則和人類對環(huán)境破壞之間又有著復(fù)雜的相互聯(lián)系。例如洪災(zāi)、旱災(zāi)土地沙漠化以及泥石流與人類對植被的破壞有直接關(guān)系，森林和植被的破壞導(dǎo)致水土流失、蓄水能力減弱等是重要原因。地震、海嘯、火山爆發(fā)、臺風(fēng)等自然災(zāi)害的發(fā)生是有規(guī)律可循的，可以通過科學(xué)儀器預(yù)測的，準(zhǔn)確的預(yù)報可以大大減少損失。人們要從科學(xué)的意義上認(rèn)識與了解這些災(zāi)害的發(fā)生、發(fā)展以及盡可能減小它們所造成的危害。二.化學(xué)物質(zhì)污染大氣污染對環(huán)境污染最嚴(yán)重的算是大氣污染。大氣（由混合氣體、水汽氣和雜質(zhì)組成）除去水汽和雜質(zhì)，其主要成分是氮?dú)猓ㄕ?8.09%）、氧氣（占20.94%）、氬氣（占0.93%）及其它各種含量不到0.1%的微量氣體(如氖、氦、二氧化碳、氪等)。一個人可以7天不吃東西，5天不喝水，但若斷絕空氣5分鐘就會死亡。在干潔的大氣中，微量氣體的組成也許微不足道，但在一定范圍的大氣中，出現(xiàn)了原來沒有的微量物質(zhì)時，就可能對人、動物、植物產(chǎn)生不利影響和危害。大氣中一些物質(zhì)的濃度達(dá)到一定程度時，就會破壞生態(tài)系統(tǒng)、危害人類正常生存和發(fā)展，這種情況叫做大氣污染。造成大氣污染的原因，主要是工業(yè)廢氣、燃燒、汽車尾氣和核爆炸等。大氣污染的主要污染物是煙塵和有害氣體，可以分為天然污染物和人為污染物兩類，主要來源于燃料燃燒（包括交通污染源）和大規(guī)模的工礦企業(yè)的廢氣排放包括：顆粒物，指大氣中液體、固體狀物質(zhì)，又稱粉塵；硫氧化物，是硫的氧化物的總稱，主要有二氧化硫、三氧化硫、三氧化二硫、一氧化硫等；碳的氧化物，主要包括二氧化碳和一氧化碳；氮氧化物，是氮的氧化物的總稱，包括氧化亞氮、一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮等；碳?xì)浠衔铮翘荚睾蜌湓匦纬傻幕衔?，如甲烷、乙烷等烴類氣體；其它有害物質(zhì)，如重金屬類、含氟氣體、含氯氣體等。現(xiàn)在我國城市垃圾產(chǎn)生量已接近每年1.4億噸，處理率僅54.2％，無害化處理率更低。工業(yè)危險廢物產(chǎn)生量每年約1000萬噸，1/3沒得到安全處置。這些垃圾和廢物也會散發(fā)和產(chǎn)生有害物質(zhì)進(jìn)入大氣。對大氣污染起主要作用的顆粒狀污染物質(zhì)，其顆粒大小在0.001~100μm之間。由化工廠、冶煉廠等排放出來的顆粒狀污染物質(zhì)(氯化銨、氧化鋅、氯化鎂、二氧化硫霧滴、油狀煙霧及碳黑等)的粒度，大多數(shù)在1μm以下。粒度在0.3~0.6μm之間的各種浮游物，它們能吸收光線并引起光散射，成為污染區(qū)域內(nèi)視程惡化的主要原因，使得生活在大城市的人們很難看到蔚藍(lán)的天空。大氣中的污染物對局部地區(qū)和全球氣候都會產(chǎn)生一定影響，尤其對全球氣候的影響。燃料中含有各種復(fù)雜的成分，在燃燒后產(chǎn)生各種有害物質(zhì)，即使不含雜質(zhì)的燃料達(dá)到完全燃燒，也要產(chǎn)生水和二氧化碳。正因為燃料燃燒使大氣中二氧化碳濃度不斷增加，破壞了自然界二氧化碳的平衡，以至引發(fā)“溫室效應(yīng)”（“溫室效應(yīng)”在后面有專門的闡述），使地球氣溫上升。污染物質(zhì)進(jìn)入人體，會破壞人體的平衡機(jī)制，引起各種疾病。大氣被污染后，大氣中的有害物質(zhì)主要通過下述三個途徑侵入人體：(1)通過直接呼吸而進(jìn)入人體；(2)附著在食物上或溶于水中，隨飲食而侵入人體；(3)通過接觸或刺激皮膚而進(jìn)入到人體。其中通過呼吸進(jìn)入人體是主要的途徑，危害也最大。中國與美國的一項聯(lián)合研究證明，我國一些城市的大氣污染已影響到兒童的肺功能。世界銀行在上世紀(jì)末一項研究表明，我國主要城市中，每年約有１７.８萬人因大氣污染危害而過早死亡，由于大氣污染致病而造成的工作日損失達(dá)每年７４０萬人次。我國大氣環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分三級，一級標(biāo)準(zhǔn)空氣質(zhì)量最好，超過三級標(biāo)準(zhǔn)的大氣，身體會受到傷害。2003年國家掌握監(jiān)測數(shù)據(jù)的340個城市中達(dá)到空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)二級以上的城市有142個，占41.7％；超過三級標(biāo)準(zhǔn)的城市91個，占26.8％?？梢姶髿馕廴疽训搅朔侵尾豢傻臅r候。2.水體污染水是生命之源。現(xiàn)估計地球上水的總量為13.6億立方千米，其中97.3%是不能直接飲用或工業(yè)用的海洋咸水，淡水只占2.7%。淡水資源中冰山、冰冠中的水占77.2%，地下水和土壤中水占22.4%，湖泊、沼澤水占0.35%，河水占0.01%，大氣中的水占0.04%，便于取用的水只是河水、淡水湖泊的水和淺層地下水，僅占地球總水量的0.2%左右。為數(shù)不多的水量的時空分布及水質(zhì)的優(yōu)劣，直接制約著萬物興衰，影響著人類的生存和發(fā)展。而人們在水的使用方面往往有浪費(fèi)。尤其是大量廢水、廢棄物未經(jīng)適當(dāng)處理，就直接排入水體中，造成了許多水源的污染，降低了水質(zhì)，減少了水源的利用價值。由于一定量的污水、廢水、各種廢棄物等污染物質(zhì)排入水域而超出這些水體的自凈能力時，水質(zhì)就會變壞，稱為水體污染。常見的水體污染物有：（1）病原性微生物，如傷寒桿菌、痢疾桿菌、霍亂弧菌等，將引起傳染病的流行傳播；（2）植物營養(yǎng)物，如氮、磷、鉀等引起水質(zhì)富營養(yǎng)化，惡化水質(zhì)；(3)無機(jī)化合物，如酸、堿、鹽等，進(jìn)入人體引起疾病，也影響農(nóng)用水質(zhì)，導(dǎo)致作物品質(zhì)退化；（4）各種油類物質(zhì)，阻礙水體復(fù)氧能力，破壞水的自凈作用；（5）有毒化學(xué)物質(zhì)，主要是重金屬和難溶于水的有機(jī)物；（6）原子能反應(yīng)堆排出的放射性物質(zhì)。常見的水污染途徑有：工業(yè)生產(chǎn)廢水排放；城市生活污水排放；農(nóng)用污水灌溉；固體廢物或廢物垃圾經(jīng)水溶解或隨雨水流入水體；工業(yè)煙塵直接降落被雨水淋洗流入水體；天然污染源使水體污染本底含量高，等等。隨著工業(yè)化進(jìn)程的不斷加快，人類排入水中的污染物的種類和數(shù)量在急劇增加。全球每年向海里傾倒的垃圾多達(dá)200億噸，其中包括塑料、工業(yè)廢料、放射性廢物以及各種生活垃圾。海水的污染破壞了海洋生態(tài)系統(tǒng)，世界漁業(yè)為此遭受巨大損失，沿海居民的健康受到嚴(yán)重威脅。五百多年前，人們就認(rèn)為飲用流經(jīng)大城市的河水是危險的。排水系統(tǒng)的鋪設(shè)和清潔劑的使用，使水道和湖泊中的磷酸鹽含量日益增多，導(dǎo)致藻類迅猛繁殖，從而消耗了水中的氧，導(dǎo)致魚類死亡，惡化生態(tài)系統(tǒng)。此外，由于工業(yè)廢水未經(jīng)妥善處理即排放出來，其中所含的汞化合物和其它重金屬也造成嚴(yán)重的水污染。汞通過食物鏈的進(jìn)程逐漸集中，最后對吃魚的鳥或人類造成嚴(yán)重的神經(jīng)損壞。

與地表水一樣，地下水也受到了污染的威脅，這主要來自于地表或土壤水的下滲。農(nóng)用氮肥及垃圾中的油、酚污染著地下水。氮肥中的硝酸鹽一旦進(jìn)入地下，便轉(zhuǎn)變?yōu)閬喯跛猁}，它在人體中能夠轉(zhuǎn)變成致癌物質(zhì)。有些地方，地面植被的破壞和濕地的排水減少了地表水的滲透，從而降低了潛水面；由于城市和工業(yè)的過度需要，淡水不斷被抽出作為生活和工業(yè)用水，然后作為地表污水重新排放，因而還會導(dǎo)致潛水面的進(jìn)一步下降。在干旱地區(qū)，被水滲透的土地由于異常的蒸發(fā)作用，引起地下水中鹽類的沉淀，遲早會變成不毛之地。在1997年召開的第一屆世界水資源會議上，就有專家指出：水資源正在減少，而且97%的水資源已被污染，現(xiàn)在世界上已有20%的人口難以得到清潔水，50%的人口難以得到衛(wèi)生水。水危機(jī)已成為本世紀(jì)城市里“最容易引起爭端的問題”。2005年哈爾濱水污染事件，由于我國政府處理得當(dāng)，才不至引起中、俄兩國爭端。雖然我國是水資源大國，但人均水資源只相當(dāng)世界人均水資源的1/4，在世界各國中排名第110位，被列為全球13個人均水資源貧乏的國家之一。與此同時，我們的江河湖庫水域普遍受到污染。我國地面水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)分五類，一類水最好，源頭沒有任何污染，三類以上的可作飲用水源，最差的五類水可用于農(nóng)業(yè)灌溉。2003年七大水系407個監(jiān)測斷面中，一至三類的水僅占38.1％，劣五類的水占29.7％，接近1/3的水用于農(nóng)業(yè)灌溉都不合格，可見其污染之重。減少水污染，提高水資源利用率已經(jīng)刻不容緩。3.土壤污染

土壤是陸地表面能夠生長植物的疏松表層，是生命活動中不可或缺的重要物質(zhì)。土壤由礦物質(zhì)、有機(jī)物質(zhì)、水和空氣組成，因此土壤是十分復(fù)雜的系統(tǒng)。在自然狀態(tài)下，土壤中進(jìn)行著與環(huán)境條件相適應(yīng)的地質(zhì)淋溶過程和生物累積過程。從環(huán)境科學(xué)的觀點(diǎn)出發(fā)，土壤圈在環(huán)境中起著如下幾個方面的作用：（1）土壤中生活著各種各樣的微生物和土壤動物，對從外界進(jìn)入土壤中的各種物質(zhì)可以進(jìn)行分解、轉(zhuǎn)化和改造。因此可以說土壤是一個凈化系統(tǒng)，或者說土壤具有自凈功能。（2）土壤中存在著一個較復(fù)雜的膠體系，通過吸附、代換等過程，對環(huán)境中的分子態(tài)和離子態(tài)物質(zhì)起著蓄積的作用。土壤又是一個多孔體，對外來物質(zhì)起著“過濾”的作用，使之存留于土壤之中。（3）土壤中的污染物可能通過植物吸收而轉(zhuǎn)移到植物體內(nèi)，再作為食物傳遞給人體。

工業(yè)和生活中的大量廢物、廢水、廢渣，農(nóng)用化肥、農(nóng)藥品種和數(shù)量的增加，會使土質(zhì)改變，影響土壤物質(zhì)循環(huán)。當(dāng)某些污染物質(zhì)在土壤中累積到一定程度，超出了土壤的自凈能力時，就會破壞原來的生態(tài)平衡，土壤質(zhì)量變壞，稱為土壤污染。它表現(xiàn)為污染物在土壤中大量累積，直接或間接危害植物的生長，使某些有害物質(zhì)在植物中累積而影響其經(jīng)濟(jì)價值和造成對人體的危害。例如，日本的富山冶煉廠排出的含鎘廢水和廢氣污染了附近的農(nóng)田，使稻田土壤含鎘量達(dá)，由這種土壤長出的稻米含鎘良平均為

，該地區(qū)的居民長期食用這樣含鎘量高的稻米，以致產(chǎn)生“骨痛病”，這就是舉世聞名的因土壤污染造成的公害病。

土壤聯(lián)系著有機(jī)界和無機(jī)界。土壤質(zhì)量的好壞將會直接或間接影響到植物生長及其質(zhì)量，并通過食物鏈而影響到人體的健康。因此，研究土壤污染問題具有環(huán)境效益、經(jīng)濟(jì)效益和社會效益。此外，土壤是自然環(huán)境的一個重要因素，土壤污染對地面水、地下水、生物、大氣等環(huán)境要素有直接或間接的影響。研究土壤污染問題必須考慮與這些諸要素之間的聯(lián)系。土壤是綠色植物的生長基地，綠色植物對凈化人類生存環(huán)境是極為重要的。綠色植物在環(huán)境保護(hù)中能凈化空氣，降低有害氣體濃度，減少空氣中的細(xì)菌和灰塵，凈化污水，保持水土，涵養(yǎng)水源，調(diào)節(jié)氣候，防風(fēng)固沙，保持農(nóng)田等。例如，細(xì)流通過30~40米寬的林帶能使其含氨量減少到原來的（50~67）%，混濁的有顏色的水流經(jīng)寬闊的林帶后會變得清澈、透明，細(xì)菌含量減少90%，一畝松林的葉表面一個夏季向空氣中輸送1.42×105kg的水，周圍200~300米范圍內(nèi)氣溫下降3~4度；空氣中氧氣的60%來源與綠色植物。一些科學(xué)家經(jīng)過認(rèn)真的研究認(rèn)為，假如世界上沒有森林，陸地上生物產(chǎn)量的91%將消失，450萬個生物物種將滅絕；全世界70%的淡水將白白流入大海，人類將會出現(xiàn)水危機(jī)；許多地區(qū)將發(fā)生洪水災(zāi)害；大批農(nóng)田、城市將被洪水淹沒；空氣污染、太陽輻射將增加，人類將無法生存。總之沒有森林就沒有人類。

近十幾年來，世界森林資源遭到了嚴(yán)重的破壞。據(jù)估計從1950年到1975年，世界森林覆蓋面積已由50億公頃減至26億公頃，縮小了近一半，而且仍以每年2000萬公頃的速度被破壞。由于濫伐森林，濫墾草原和氣候變化等因素，土壤植被遭嚴(yán)重破壞，水土大量流失，在干旱和半干旱地區(qū)，使大片大片的土地沙漠化?，F(xiàn)在沙漠化威脅著全球三分之一的陸地面積。在近半個世紀(jì)里，非洲的撒哈拉大沙漠向南擴(kuò)大了65萬平方公里，全世界每年有500萬～700萬公頃耕地變成沙漠，有64個國家面臨沙漠化威脅。沙漠化已是當(dāng)今世界上最嚴(yán)重的社會、經(jīng)濟(jì)和生態(tài)環(huán)境問題之一，日漸成為人們關(guān)注的焦點(diǎn)。我國的情況甚為嚴(yán)重，由于濫伐森林和墾荒種田等原因，大量植被遭破壞。我國本來是世界上生物多樣性最豐富的國家之一，但目前破壞很嚴(yán)重，珍稀物種處于瀕危狀態(tài)，有些已經(jīng)絕跡，品種資源銳減，野生種源大量流失，外來物種危害加劇。近十年來，我國國有森林面積減少了23.1%，森林蓄水量下降了22%。水土流失嚴(yán)重，黃河下游河床每年抬高10cm，嚴(yán)重威脅到下游地區(qū)的安全。更可怕的是，長江也有可能變成第二條“黃河”。全國200多個貧困縣都屬于水土流失嚴(yán)重地區(qū)。至1998年底，我國荒漠化土地總面積已經(jīng)達(dá)到262.2萬平方公里，占國土陸地總面積的27.3%?；哪瘜夂蛞伯a(chǎn)生了嚴(yán)重影響，地表由于缺少植被覆蓋，沃土被風(fēng)刮走，致使西北、華北等地區(qū)頻繁發(fā)生沙塵暴天氣，僅2000年春天的幾個月中就達(dá)到了十多次，嚴(yán)重影響了人們的生活及工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的發(fā)展。沙漠化使土地肥力持續(xù)下降，每年因沙漠化災(zāi)害使糧食減產(chǎn)達(dá)200多億公斤。全國每年因沙漠化造成的直接經(jīng)濟(jì)損失達(dá)540多億元。4.臭氧層的破壞大氣臭氧層的破壞被認(rèn)為是人類當(dāng)前面臨的最嚴(yán)重的全球環(huán)境問題之一。臭氧是地球大氣中的一種微量氣體組分，是一種淡藍(lán)色具有特殊臭味的氣體，其總量只占大氣的百萬分之幾。它是氧氣的同素異形體，化學(xué)式為O3，大部分臭氧出現(xiàn)在離地面10~50km處，而最集中是在離地面20~30km的大氣平流層中，被稱為大氣臭氧層。臭氧起著凈化大氣和殺菌的作用，并可以過濾掉大部分有害的紫外線，減少對地球生態(tài)系統(tǒng)和人體的傷害，因而臭氧是地球生命的“保護(hù)神”。

平流層的臭氧層是臭氧不斷產(chǎn)生又不斷被破壞分解兩個過程平衡的結(jié)果。1985年，英國國家環(huán)境研究委員會南極考察隊的科學(xué)家喬·福曼等人首次向世界報導(dǎo)，1980—1984年間，南極上空出現(xiàn)了臭氧洞。所謂南極臭氧洞是指南極地區(qū)上空大氣臭氧總含量季節(jié)性大幅度下降的一種現(xiàn)象，井非真正出現(xiàn)了洞。為了給臭氧洞一個相對明確的定量化概念，世界氣象組織（WMO）建議將臭氧總量下降至200個臭氧單位以下的區(qū)域稱為臭氧洞。更令人們擔(dān)心的是，1987年科學(xué)家又發(fā)現(xiàn)在北極的上空也出現(xiàn)了臭氧洞，科學(xué)觀測表明北極臭氧層有高達(dá)2／3的部分已經(jīng)受損。我國科學(xué)家通過衛(wèi)星資料和實(shí)地考察，于1999年發(fā)現(xiàn)青藏高原上空夏季有一個“臭氧低谷”的存在，這一重大的科學(xué)發(fā)現(xiàn)首次揭示出在地球中低緯度上空大氣臭氧損耗的現(xiàn)象。2000年9月3日南極臭氧洞面積達(dá)到2830萬平方千米，相當(dāng)于美國領(lǐng)土面積的3倍，是迄今為止觀測到的最大的臭氧洞。預(yù)計在今后的20年內(nèi)，臭氧層將處于最脆弱的狀態(tài)。是誰破壞了臭氧層？圍繞著臭氧洞形成的原因曾爭論不一，眾說紛紜，先后提出過多種假說?；诖罅垦芯拷Y(jié)果，科學(xué)家們已清楚地認(rèn)識到破壞臭氧層的罪魁禍?zhǔn)撞皇亲匀唤绫旧?，而是人類自己?？茖W(xué)研究證實(shí)，現(xiàn)代工業(yè)向大氣中釋放的大量氟氯烴(CFCs)和含溴鹵化烷烴哈龍(Halon)是引起臭氧減少的主要原因。氟氯烴(chlorofluorocarbon，縮寫為CFCs)，即氟利昂，是1930年由美國杜邦公司生產(chǎn)的一種化學(xué)性質(zhì)較穩(wěn)定的化工產(chǎn)品，這種物質(zhì)在大氣中無味，在使用時對機(jī)器裝置無腐蝕作用，對人體也無毒性，所以是一種頗受歡迎的產(chǎn)品。氟氯烴正常情況下為氣體，高壓下可變成液體。這種化學(xué)產(chǎn)品最初的用途是作為致冷劑，用在致冷的冰箱和空調(diào)的裝置中。后來，人們又發(fā)現(xiàn)了氟氯烴可以用來壓縮氣體導(dǎo)致噴射，用作噴霧劑，還利用其抗冷與熱的性能制成了軟橡膠。以后隨著工業(yè)的發(fā)展，性質(zhì)穩(wěn)定、不易燃燒、價格便宜的氟氯烴物質(zhì)以及性質(zhì)相似的鹵族化合物，不僅大量應(yīng)用于各種致冷空調(diào)設(shè)備中，而且廣泛應(yīng)用于滅火器、泡沫塑料及電子工業(yè)中，并且還幫助了計算機(jī)的革新。氟氯烴物質(zhì)的出現(xiàn)，給工業(yè)生產(chǎn)和商業(yè)都帶來了很大的生機(jī)，但直到1973年，一些科學(xué)家才開始想到一個問題，那就是這些化學(xué)性質(zhì)很穩(wěn)定而且被認(rèn)為是無毒性的氣體分子飄到那里去了?經(jīng)研究證明：當(dāng)氟氯烴升至大氣平流層后，在太陽光紫外線的催化作用下，釋放出大量的氯原子。一個氯原子自由基以驚人的破壞力可以分解10萬個臭氧分子，而且其壽命長達(dá)75~100年，而由含溴鹵化烷烴哈龍（Halon）釋放的溴原子自由基對臭氧的破壞能力是氯原子的30~60倍，并且氯原子自由基和溴原子自由基的協(xié)同破壞力遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于兩者單獨(dú)的破壞能力。此外，CCL4、CHCl3和氮氧化物(超音速飛機(jī)的尾氣和農(nóng)業(yè)氮肥的施用)以及大氣中的核爆炸產(chǎn)物也能破壞臭氧層。紫外線的波長范圍為40-400μm，其中40-290μm為UV-C（紫外C）；290--320μm為UV-B（紫外B）；320--400μm為UV-A（紫外A）。波長越短能量越大，臭氧層能夠吸收UV-C和部分UV-B。研究表明，如果大氣中臭氧含量減少1％，達(dá)到地面的紫外線UV-B就要增加2％~3％。而UV—B可以嚴(yán)重地?fù)p傷地球上的生命。過量紫外線的危害如下：一是危害人類和動物的生命健康。適量的UV-B是人類健康所必需的，它可以提高人體的免疫力，增強(qiáng)人體抵抗環(huán)境污染的能力。然而當(dāng)人體接受了超過其需要的UV-B劑量時，將導(dǎo)致白內(nèi)障發(fā)病率增加，降低機(jī)體對傳染病和腫瘤的抵抗能力，降低疫苗的應(yīng)答效果，導(dǎo)致皮膚癌發(fā)病率爆發(fā)。大氣中臭氧含量每減少1％，皮膚癌發(fā)病率將會增加1％~2％。二是改變植物的生物活性和生物化學(xué)過程，抑制植物的光合作用，降低其抵抗病菌和昆蟲襲擊的能力，降低農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量。三是危害水生生態(tài)系統(tǒng)。UV-B輻射能夠穿透水面至水下10—15m的區(qū)域，過量的UV-B會殺死水中的微生物，削弱吸收地球上產(chǎn)生的CO2的50％的海洋生物的機(jī)能，降低水體自凈能力，減少海洋經(jīng)濟(jì)產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量。四是降低空氣質(zhì)量。EPA指出，當(dāng)大氣中臭氧含量減少25％時，城市光化學(xué)煙霧的發(fā)生率將增加30％。五是降低聚合材料的物理和機(jī)械性能，減少聚合和生物材料(木材、紙張、羊毛、棉織品和塑料等)的使用壽命。六是改變大氣輻射平衡，引起平流層下部氣溫變冷大氣環(huán)流的紊亂，破壞地球的輻射收支平衡。電磁污染19世紀(jì)60年代，麥克斯韋預(yù)言了電磁波的存在，20年后由德國物理學(xué)家赫茲首先實(shí)現(xiàn)了電磁波的傳播，人類從此步入信息時代。今天，無處不在的無線通訊、衛(wèi)星通訊、廣播、電視、雷達(dá)等的廣泛使用，對促進(jìn)社會進(jìn)步與豐富人類物質(zhì)文化生活帶來了極大的便利。目前與人們?nèi)粘Ｉ蠲芮邢嚓P(guān)的手機(jī)、對講機(jī)、家用電腦、微波爐等家用電器相繼進(jìn)入千家萬戶，給人們的學(xué)習(xí)、經(jīng)濟(jì)生活帶來了極大的方便。當(dāng)你在欣賞精彩的電視節(jié)目、駕馭計算機(jī)遨游網(wǎng)絡(luò)世界時，或許你根本不會想到，那些充滿整個空間的看不見也摸不著、無色無味、穿透三.物理性污染力強(qiáng)的電磁波正悄悄地侵蝕你的身體，影響你的健康，引發(fā)各種社會文明病。電磁污染是指天然的和人為的各種電磁波干擾，以及對人體有害的電磁輻射。天然電磁污染是某些自然現(xiàn)象引起的。最常見的是雷電，所輻射的頻帶分布極寬，雷電除了可能對電氣設(shè)備、飛機(jī)、建筑物等直接造成危害外，還會在廣大地區(qū)產(chǎn)生嚴(yán)重的電磁干擾。此外，火山噴發(fā)、地震和太陽黑子活動引起的磁暴等都會產(chǎn)生電磁干擾。天然輻射的強(qiáng)度一般對人類影響不大，雷電的瞬時沖擊可致人、畜傷亡，但概率極小?？梢哉J(rèn)為自然輻射對人類并不構(gòu)成嚴(yán)重的危害。人工電磁污染產(chǎn)生于人工制造的若干系統(tǒng)、電子設(shè)備與電器裝置。人工電磁污染源主要有三種：（1）脈沖放電，如切斷大電流電路時產(chǎn)生的火花放電。（2）工頻交變電磁場，如大功率電機(jī)、變壓器及輸電線等附近的電磁場。（3）射頻電磁輻射，如廣播、電視、微波通訊等。目前，射頻電磁輻射已成為電磁污染的主要因素。電磁輻射尤其是微波對人體健康有不利影響，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：（1）電磁輻射的致癌作用部分實(shí)驗動物經(jīng)微波作用后，可以使癌的發(fā)生率上升。調(diào)查表明，在2MGs以上電磁場中，人群患白血病為正常的2.95倍，患肌肉腫瘤的為正常的3.26倍。實(shí)驗證明，電磁輻射使某些人體組織出現(xiàn)病理性增生，使正常細(xì)胞變?yōu)榘┘?xì)胞。瑞士的研究資料表明周圍有高壓線經(jīng)過的住戶居民，患乳腺癌的概率比常人高7.4倍。美國得克薩斯州醫(yī)療基金會針對一些遭受電磁輻射損傷的病人所做的抽樣化驗結(jié)果表明,在高壓線附近工作的工人，其癌細(xì)胞生長速度比一般人要快24倍。（2）對視覺系統(tǒng)的影響眼組織含有大量的水分，易吸收電磁輻射功率而產(chǎn)生白內(nèi)障。強(qiáng)度更高的微波，則會使視力完全喪失。（3）對生殖系統(tǒng)和遺傳的影響長期接觸超短波發(fā)生器，男性可出現(xiàn)性機(jī)能下降，陽痿；女性出現(xiàn)月經(jīng)周期紊亂。電磁輻射可能抑制精子生成或破壞排卵過程，影響男性或女性生育能力。高強(qiáng)度的電磁輻射可以產(chǎn)生遺傳效應(yīng)，使睪丸染色體出現(xiàn)畸變和有絲分裂異常。懷孕婦女在早期或懷孕前，如果接受短波透熱療法，或從事計算機(jī)、電視機(jī)終端視頻操作，嬰兒可能出現(xiàn)先天性畸形。（4）對血液系統(tǒng)的影響在電磁輻射的作用下，人體可出現(xiàn)白血球不穩(wěn)定，主要是下降傾向，紅血球的生成受到抑制，出現(xiàn)網(wǎng)狀紅血球減少。操縱雷達(dá)的人多數(shù)出現(xiàn)白血球降低。（5）對機(jī)體免疫功能的危害電磁輻射的作用使機(jī)體免疫功能降低，抵抗力下降。調(diào)查表明，受電磁輻射長期作用的人，其抗體形成受到明顯抑制。（6）引起心血管疾病長期受電磁輻射作用的人，常發(fā)生血液動力學(xué)失調(diào)，血管通透性和張力降低，其心血管疾病會更易更早發(fā)生。（7）對中樞神經(jīng)的危害神經(jīng)系統(tǒng)對電磁輻射的作用很敏感，受其低強(qiáng)度反復(fù)作用后，中樞神經(jīng)系統(tǒng)機(jī)能發(fā)生改變，出現(xiàn)神經(jīng)衰弱癥候群。瑞典研究發(fā)現(xiàn)，只要職場工作環(huán)境電磁波強(qiáng)度大于2MGs，得老年前期癡呆的機(jī)會比一般人高出四倍。（8）可以導(dǎo)致兒童智力殘缺世界衛(wèi)生組織認(rèn)為，計算機(jī)、電視機(jī)、移動電話等產(chǎn)生的電磁輻射對胎兒有不良影響。如果在胚胎形成期受到電磁輻射，有可能導(dǎo)致流產(chǎn)；如果在胎兒發(fā)育期受到輻射，也可能損傷胎兒中樞神經(jīng)系統(tǒng)，導(dǎo)致其出生后智力下降。據(jù)最新調(diào)查顯示，我國每年出生的2000萬兒童中，有35萬為缺陷兒，其中25萬為智力殘缺，有專家認(rèn)為電磁波輻射就是影響因素之一?，F(xiàn)代人幾乎人手一部移動電話，它的電磁波其實(shí)是很強(qiáng)的。在電腦前撥通移動電話，大家往往會發(fā)現(xiàn)電腦屏幕閃爍不斷；在打開的收音機(jī)前撥通移動電話，收音機(jī)也受到很大的干擾。移動電話的影響和危害不但體現(xiàn)在對飛機(jī)、汽車等交通工具的危害上，而且對人體也有嚴(yán)重影響。

1991年英國勞達(dá)航空公司的那次觸目驚心的空難導(dǎo)致223人死亡，事后據(jù)有關(guān)部門分析，可能是機(jī)上有人使用了筆記本電腦或移動電話等便攜式電子設(shè)備，它釋放的頻率信號啟動了飛機(jī)的反向推動器，致使機(jī)毀人亡。1996年10月巴西TAM航空公司的一架“霍克-100”飛機(jī)也莫名其妙地墜毀了，機(jī)上人員全部遇難，甚至地面上的市民也有數(shù)名慘遭不幸，這是巴西歷史上第二大空難事件。專家們調(diào)查事故原因后認(rèn)為，機(jī)上有乘客使用移動電話極有可能是造成飛機(jī)墜毀的元兇。近來有越來越多的證據(jù)表明，手機(jī)所使用的無線電波，被人體吸收后產(chǎn)生熱效應(yīng)，會使局部組織的溫度升高，若一次通話時間過久，而且姿勢保持不變，也會使局部組織溫度升高，造成病變。另外也有研究發(fā)現(xiàn)，經(jīng)常使用手機(jī)，會有頭痛、記憶力減退等癥狀，這是因為手機(jī)無線電波所形成的非熱效應(yīng)所造成。長期使用手機(jī)會誘發(fā)腦癌，這種報道已不時見諸報端。2.光污染沒有光線就沒有色彩。對于人類來說，光和空氣、水、食物一樣，是不可缺少的。眼睛是人體最重要的感覺器官，人靠眼睛獲得2/3以上的外界信息。雖然眼睛對光的適應(yīng)能力較強(qiáng)，瞳孔可隨環(huán)境的明暗進(jìn)行調(diào)節(jié)，如日光和月光的強(qiáng)度相差10000倍，人眼都能適應(yīng)。但是人長期地處于強(qiáng)光和弱光的條件下，視力就會受到損傷。現(xiàn)代的光源與照明給人類帶來光文化，但是光源使用不當(dāng)或者燈具配光欠佳都會對環(huán)境造成污染，對人類的生活和生產(chǎn)環(huán)境產(chǎn)生不良的影響。光污染是指各種光源（日光、燈光、各種反折射光及紅外和紫外線等過量的輻射）對周圍環(huán)境和人類生活和生產(chǎn)環(huán)境造成不良影響的現(xiàn)象。國際上一般將光污染分成3類，即白亮污染、人工白晝和彩光污染。（1）白亮污染陽光照射強(qiáng)烈時，城市里建筑物的玻璃幕墻、釉面磚墻、磨光大理石和各種涂料等裝飾反射光線，明晃光亮、眩眼奪目。有研究發(fā)現(xiàn)，長時間在白色光亮環(huán)境下工作和生活的人，視網(wǎng)膜和虹膜都會受到不同程度的的損害，視力急劇下降，白內(nèi)障的發(fā)病率高達(dá)45%。還使人頭昏心煩，甚至發(fā)生失眠、食欲下降、情緒低落、身體乏力等類似神經(jīng)衰弱的癥狀。夏天，玻璃幕墻強(qiáng)烈的反射光進(jìn)入樓房內(nèi)，增加室內(nèi)溫度，影響正常的生活。有些玻璃幕墻是半圓形的，反射光匯聚還容易引起火災(zāi)。烈日下駕車行駛的司機(jī)會出其不意地遭到玻璃幕墻的反射光的突然襲擊，眼睛受到強(qiáng)烈刺激，很容易誘發(fā)車禍。（2）人工白晝夜幕降臨后，商場、酒店上的廣告燈、霓虹燈閃爍奪目，令人眼花繚亂。有些強(qiáng)光束甚至直沖云霄，使得夜晚如同白天一樣，即所謂人工白晝。在這樣的“不夜城”里，夜晚難以入睡，擾亂人體正常的生物鐘，導(dǎo)致白天工作效率低下。人工白晝還會傷害鳥類和昆蟲，強(qiáng)光可能破壞昆蟲在夜間的正常繁殖過程。（3）彩光污染舞廳、夜總會安裝的黑光燈、旋轉(zhuǎn)燈、熒光燈以及閃爍的彩色光源構(gòu)成了彩光污染。據(jù)測定，黑光所產(chǎn)生的紫外線強(qiáng)度大大高于太陽光中的紫外線，而且對人體有害影響持續(xù)時間長。人如果長期接受這種照射，可誘發(fā)流鼻血、掉牙、白內(nèi)障，甚至導(dǎo)致白血病和其他癌變。彩色光源讓人眼花繚亂，不僅對眼睛不利，而且干擾大腦中樞神經(jīng)，使人感到頭暈?zāi)垦?，出現(xiàn)惡心嘔吐、失眠等癥狀?？茖W(xué)家最新研究表明。彩光污染不僅有損人的生理功能，還會影響心理健康。3.放射性污染電離輻射也是一種嚴(yán)重威脅人類健康和生存的環(huán)境污染。我們知道，很多元素具有放射性，它們能自發(fā)地放射出α射線，β射線或γ射線，這是一種自然現(xiàn)象。實(shí)驗證明，由放射性物質(zhì)內(nèi)部所放射出的α、β及γ粒子對生物的細(xì)胞具有極大的破壞性，當(dāng)它們穿過生物體時，由于這些粒子具有極高的能量，能使生物體內(nèi)的一些細(xì)胞分子發(fā)生電離，使電子從細(xì)胞內(nèi)逃逸出來。由于它能破壞生物體內(nèi)的細(xì)胞組織，所以對人體具有很大的危害性。通常把能使生物細(xì)胞產(chǎn)生電離的α、β及γ射線稱為電離輻射。盡管X射線不是由物質(zhì)的原子核內(nèi)部發(fā)射出來的，但是因為X射線也具有足夠的能量可能電離生物元素，所以把X射線也包括在電離輻射中。在1896年貝克勒爾最早發(fā)現(xiàn)放射性時，由于當(dāng)時對放射性的危害性毫無認(rèn)識，貝克勒爾在毫無防護(hù)的條件下長期從事放射性物質(zhì)的研究工作，致使健康受到嚴(yán)重?fù)p害而過早地離開了人間。貝克勒爾是第一位被電離輻射奪去生命的科學(xué)家。

1986年發(fā)生在前蘇聯(lián)的烏克蘭切爾諾利核電廠事故是至今為止最為嚴(yán)重的核事故。其放射性云團(tuán)直達(dá)西歐，20萬人離鄉(xiāng)背井，8000人死亡，最近的評估認(rèn)為死亡人數(shù)遠(yuǎn)不止這些。前蘇聯(lián)曾先后在位于薩克斯坦共和國境內(nèi)的塞米帕拉金斯實(shí)驗基地進(jìn)行過470次秘密核試驗，其中包括10次地面核爆炸試驗。該試驗場附近的居民患有種種怪病，距離基地下風(fēng)向200km外的許多居民也成了核試驗的間接受害者。其造成的影響大約相當(dāng)于投到廣島的原子彈的1000倍。在1987年，巴西有人將塊狀的銫-137當(dāng)作稀奇的紀(jì)念品送人。結(jié)果是這塊含有放射性的石頭導(dǎo)致4人死亡，有103人患病，而且在這個100萬人口的城市中還有其它未知數(shù)量的人生病或死亡。事情發(fā)生在一個夏季悶熱的下午，當(dāng)時一些收廢棄物的人在一個被廢棄的癌診所發(fā)現(xiàn)了一臺曾用來做放射性治療的機(jī)器，在里面找到了一個密封的鉛罐，用榔頭打開，發(fā)現(xiàn)了一塊閃閃發(fā)光的石頭。很多人都來看這塊神奇的石頭，一個叫法比艾洛的人拿了一小塊石塊，用手帕包起來，放在口袋里，到附近的酒店向朋友炫耀。一個小時后，回到家，與他的家人一起研究這塊神奇的神石是否有魔力。一個星期后，他被送到里約醫(yī)院，頭昏眼花，嘔吐，大腿有一紅腫的水泡，外科醫(yī)生只能將這些已壞死的肉挖掉。還有其他看過這塊奇怪石頭的人也患了病，幾天后，其中的4人死亡，逐漸地，有上千接觸到這塊奇石的人也開始生病。導(dǎo)致輻射疾病是電離輻射對人體生物破壞的一種主要類型，主要是對形成骨髓的細(xì)胞和排列在血管內(nèi)壁上細(xì)胞的破壞，導(dǎo)致血液的改變。電離輻射對人體生物性的破壞程度取決于人體內(nèi)受到破壞的細(xì)胞的數(shù)量。人體內(nèi)受到破壞的細(xì)胞數(shù)量是通過測量人體受到的電離輻射量來確定的。這種測量所采用的計量單位為rem(雷姆)，當(dāng)人體受到電離輻射時，人體接收到的電離輻射的雷姆數(shù)，即是人體內(nèi)受損害的細(xì)胞數(shù)的直接測量。當(dāng)人體突然聚集25~l00rems時，會導(dǎo)致短期內(nèi)血液的改變，也許這還不會引起人們的注意。若電離輻射達(dá)100~300rems，對血液和細(xì)胞的影響會產(chǎn)生的一些典型輻射病癥狀：紅血球遭破壞，白血球減少，發(fā)燒，頭發(fā)減少，血管出血等。若達(dá)到500rems，就會是致命的，會導(dǎo)致50%的死亡率。若達(dá)到1000rems，會在30日內(nèi)死亡，若達(dá)到10000rems，幾小時內(nèi)就會死亡。放射性元素產(chǎn)生的電離輻射能夠殺死生物體的細(xì)胞，妨礙正常的細(xì)胞分裂和再生，并且引起細(xì)胞內(nèi)遺傳信息的突變。受輻射的人在數(shù)年或數(shù)十年后，可能出現(xiàn)白血病、惡性腫瘤、白內(nèi)障、生長發(fā)育遲緩、生育力降低等遠(yuǎn)期軀體效應(yīng)；還可能出現(xiàn)胎兒性別比例變化、先天性畸形、流產(chǎn)、死產(chǎn)等遺傳效應(yīng)。我國國內(nèi)已有６萬多枚各類放射源，每年還以１５％的速度增加，尚有上萬枚廢棄源未得到合理收藏，幾乎每月都發(fā)生放射源被盜事件，威脅公眾安全。4.噪聲污染20世紀(jì)最后30年，隨著城市化和交通的發(fā)展，噪聲引起的問題在世界范圍內(nèi)越來越突出。根據(jù)《中國環(huán)境狀況公報》（2001年）顯示，2001年我國對273個城市進(jìn)行了道路交通噪聲檢監(jiān)測，其中9.5%的城市污染嚴(yán)重，16.5%的城市屬于中度污染，48.7%的城市屬于輕度污染，這表明全國有近三分之二的城市居民在噪聲超標(biāo)的環(huán)境中生活和工作。噪聲污染已成為當(dāng)今世界性的問題，噪聲以被公認(rèn)為近次于大氣污染和水污染的第三大公害。噪聲的危害如下：（1）噪聲對聽力的影響噪聲對人體的危害最直接的是聽力。損害人耳暴露在噪聲環(huán)境前后的聽覺靈敏度變化稱為聽力損失，即指人耳在各頻率的聽閾升移，簡稱閾移。短暫的較強(qiáng)烈的噪聲刺激可使人耳發(fā)生暫時性聽閾偏移，亦稱聽覺疲勞。如果人們長期在強(qiáng)烈的噪聲環(huán)境下工作，日積月累，內(nèi)耳器官不斷受噪聲刺激，便可發(fā)生器質(zhì)性病變，成為永久性聽閾偏移，這就是永久性耳聾。（2）噪聲對睡眠的干擾睡眠是人們生存必不可少的。人們在安靜的環(huán)境下睡眠，它能使人的大腦得到休息，從而消除疲勞和恢復(fù)體力。噪聲會影響人的睡眠質(zhì)量，強(qiáng)烈的噪聲甚至使人無法入睡，心煩意亂。（3）噪聲對人體的生理影響許多證據(jù)表明，大量心臟病的發(fā)展和惡化與噪聲有著密切的聯(lián)系，實(shí)驗證明噪聲會引起人體緊張的反應(yīng)，使腎上腺素增加，因而引起心率和血壓升高。噪聲能明顯影響消化功能，并使?jié)儾〉陌l(fā)病率大大增加。在神經(jīng)系統(tǒng)方面，神經(jīng)衰弱是最明顯的癥狀，噪聲能引起失眠、疲勞、頭暈、頭痛、記憶力減退等癥狀。噪聲不僅影響聽力，還影響視力。長時間處于噪聲環(huán)境中的人很容易發(fā)生眼疲勞、眼痛、眼花和視物流淚等眼損害現(xiàn)象，同時噪聲還會使色覺、視野發(fā)生異常。（4）噪聲對人體的心理影響噪聲引起的心理影響主要是煩惱，使人激動、易怒、甚至失去理智，因噪聲引起的民事糾紛是常見的。噪聲也容易使人疲勞，因此往往會影響精力集中和工作效率，尤其是對一些做非重復(fù)性動作的勞動者，影響更為明顯。另外，由于噪聲有掩蔽效應(yīng)，往往使人不易察覺一些危險信號，從而容易造成工傷事故。（5）噪聲對孕婦、胎兒和兒童的影響國內(nèi)外的醫(yī)學(xué)研究證明，強(qiáng)烈的噪聲對孕婦和胎兒都會產(chǎn)生諸多不良后果。接觸強(qiáng)烈噪聲的婦女，其妊娠嘔吐和妊娠高血壓綜合癥的發(fā)生率更高，而且由于噪聲使母體產(chǎn)生緊張反應(yīng)，引起子宮血管收縮，以致影響供給胎兒發(fā)育所必需的養(yǎng)料和氧氣，導(dǎo)致新生兒體重偏輕。由于兒童發(fā)育尚未成熟，各組織器官都十分脆弱，更容易被噪聲損傷聽覺器官，使聽力減退或喪失。長期暴露于噪聲中的兒童比安靜環(huán)境中兒童血壓要高，智力發(fā)育略微遲緩，而且容易出現(xiàn)激動、缺乏耐受性、睡眠不足、注意力不集中等表現(xiàn)（6）噪聲對交談、通訊、思考的干擾噪聲環(huán)境妨礙人們之間的交談、通訊是常見的。因為人們思考也是語言思維活動，其受噪聲干擾的影響與交談是一致的。（7）噪聲對動物的影響噪聲對動物的影響十分廣泛，這些影響包括聽覺器官、內(nèi)臟器官和中樞神經(jīng)系統(tǒng)的病理性改變的損傷。（8）噪聲對物質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響根據(jù)實(shí)驗，一塊0.6mm的鋁板，在168dB的無規(guī)則噪聲作用下，只要15min就會斷裂。150dB以上的強(qiáng)噪聲，可使墻震列、瓦震落、門窗破壞、甚至使煙窗和老建筑物倒塌，鋼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生“聲疲勞”而損壞。強(qiáng)烈的噪聲使自動化、高精密度的儀表失靈，當(dāng)火箭發(fā)射的低頻率噪聲引起空氣振動時，會使導(dǎo)彈和飛船產(chǎn)生大幅度的偏離，導(dǎo)致發(fā)射失敗。5.熱污染1.溫室效應(yīng)

大氣中的CO2同水蒸氣一樣能使太陽輻射透過，但是CO2能吸收從地面輻射的紅外線，使得大氣升溫。吸收了熱量的CO2層還能將其熱量再次通過長波輻射到地球表面，從而使得近地層溫度升高，并能夠在近地層大氣中建立與外界不同的小氣候。這些氣體的影響作用類似于農(nóng)業(yè)上用的溫室的保溫作用，因此稱它們?yōu)闇厥覛怏w，它們的影響則被稱之為溫室效應(yīng)。地表由于吸收短波輻射被加熱而升溫，再以長波向外輻射，大氣中的水蒸氣和二氧化碳吸收而使大氣溫度升高。大氣也以長波輻射向地表和太空輻射，使很大一部分輻射又返回地表。大部分長波輻射被阻留在地表與大氣下層，就使地表和大氣下層的溫度升高。如果地球沒有大氣層的保護(hù)，在太陽輻射能量的平衡狀態(tài)下，地球表面的平均溫度為﹣19℃，比目前地表的全球平均氣溫14℃低了許多。大氣的存在使地表氣溫上升了約33℃，溫室效應(yīng)是造成此結(jié)果的主要原因。大氣層中的許多氣體幾乎不吸收可見光，但對地球放射出去的長波輻射卻具有極好的吸收作用。這些氣體，允許約50％的太陽輻射穿越大氣被地表吸收，但卻攔截幾乎所有地表及大氣輻射出去的能量，減少了能量的損失。然后再將能量釋放出來，使得地表及對流層溫度升高。大氣放射出的輻射不但使地表升溫，而且在夜晚繼續(xù)輻射，使地表不致因缺乏太陽輻射而變得太冷。月球由于沒有大氣層，因而無法產(chǎn)生溫室效應(yīng)，導(dǎo)致月球上日夜溫差達(dá)數(shù)十度。金星及火星大氣的主要成分為二氧化碳，也可發(fā)生溫室效應(yīng)，金星大氣的溫室效應(yīng)高達(dá)523℃，火星則因其大氣太薄，其溫室效應(yīng)只有10℃。地球大氣的溫室效應(yīng)創(chuàng)造了適宜于生命存在的熱環(huán)境。如果沒有大氣層的存在，地球也將是一個寂靜的世界。除CO2外，能夠產(chǎn)生溫室效應(yīng)的氣體還有水蒸氣、甲烷、氧化亞氮(N2O)及臭氧、SO2、CO以及非自然過程產(chǎn)生的氟氯烴(CFCs)、氫氟化碳(HFCs)、過氟化碳(PFCs)等。每一種溫室氣體對溫室效應(yīng)的貢獻(xiàn)不同：HFCs與PFCs吸熱能力最大，甲烷的吸熱能力超過二氧化碳21倍，而N2O的吸熱能力比CO2的吸熱能力高270倍。由于空氣中水蒸氣的含量比CO2和其他溫室氣體的總和還要高出很多，大氣溫室效應(yīng)的保溫效果主要還是由水蒸氣產(chǎn)生的。但是有部分波長的紅外線是水蒸氣所不能吸收的，二氧化碳所吸收的紅外線波長則剛好填補(bǔ)了這個空隙波長。水蒸氣在大氣中的含量相對穩(wěn)定，而CO2的濃度卻不能確定。自從歐洲工業(yè)革命以來，大氣中CO2的濃度持續(xù)攀升，主要原因是化石類礦物燃料燃燒排放的CO2，全球由于此種原因產(chǎn)生的溫室氣體達(dá)到6000多萬噸／天，這是“溫室效應(yīng)”加劇的主要原因。其次森林大火、火山爆發(fā)、發(fā)電廠、汽機(jī)車排出的尾氣等也是促使大氣中CO2濃度持續(xù)攀升的因素。在歐洲工業(yè)革命之前的—千年，大氣中CO2的濃度一直維持在約(即一百萬單位體積的大氣氣體中含有280單位體積的二氧化碳)。工業(yè)革命之后，大氣中CO2含量迅速增加，1950年之后，增加的速率更快，到1995年大氣中CO2濃度已達(dá)到。自18世紀(jì)以來，大氣中的CO2含量已經(jīng)增加30％，達(dá)到150年以來的最高峰，而且還以每年0.5％的速度繼續(xù)增加。隨著大氣中CO2濃度的不斷提高，更多的能量被保存到地球上，加劇了地球升溫。近年來除大氣中CO2濃度升高引起地球變暖外，其他溫室氣體的作用也是一個重要因素，之所以在談到溫室效應(yīng)時，常常僅談及CO2，是因為其中CO2的影響性較大而已(它在大氣中的濃度是不斷上升的)。盡管其他溫室氣體在大氣中的濃度比CO2低很多，但它們對紅外線的吸收效果要遠(yuǎn)好于CO2，所以它們潛在的影響力也是不可低估的。溫室氣體在大氣中的停留時間(即生命期)都很長。CO2的生命期為50～200年，甲烷為12～17年，氧化亞氮為120年，氟氯碳化物為102年。這些氣體一旦進(jìn)入大氣，幾乎無法進(jìn)行回收，只有依靠自然分解過程讓它們逐漸消失，因此溫室效應(yīng)氣體的影響是長久的、全球性的。從地球任何一個角落排放至大氣中的溫室效應(yīng)氣體，在它的生命期中，都有可能到達(dá)世界各地，從而對全球氣候產(chǎn)生影響。即使現(xiàn)在人類立即停止所有人造溫室氣體的產(chǎn)生、排放，但從工業(yè)革命以來，累積下來的溫室氣體仍將繼續(xù)發(fā)揮它們的溫室效應(yīng)，影響全球氣候達(dá)百年之久。由于動力、熱力的種種原因，大氣一直處在不停的運(yùn)動中。一方面以CO2為代表的溫室氣體有一定的增溫作用，另一