[科普中国]-环境效应

基本简介

环境效应（environmental effect）是指自然过程或者人类的生产和生活活动会对环境造成污染和破坏，从而导致环境系统的结构和功能发生变化的过程。有正效应，也有负效应。按形成原因，分自然环境效应、环境化学效应和环境物理效应。多为综合效应，如大量工业废水直接排入江河、湖泊和海洋 可使水体的物理上化学上生物条件发生变化，导致水生生物种类、种群变化，并对人类产生影响。环境效应是指由环境变化而产生的环境效果。环境变化可以是自然过程，也可以是人为活动影响所引起环境系统结构和功能的变异。环境效应可分为环境生物效应、环境物理效应和环境化学效应。人们最熟知的温室效应是由于大气中二氧化碳的增加，导致气温升高、气候变暖的现象。城市及工业区，因大量燃烧石化燃料，放出大量的热量，加之城市建筑群及道路的热辐射，引起局地气温高于周围地区，称为热岛效应。烟尘增加在大气空间形成烟云覆盖，遮挡了阳光，致使光照减弱的现象称为阳伞效应。一些地区气候干燥、植被减少、风沙弥漫、土地沙化、沙漠地带不断扩大，称为沙漠化。植被破坏，大量水土流失，大片岩石裸露，甚至寸草不生，形成了石漠化。城市工矿区地下水的过量开采，长期得不到补给，导致局部地面下沉或塌陷。一些化学元素的减少或增加可以引起各种病变，如低氟区的龋齿、高氟区的氟骨症、缺碘引起的甲状腺肿大，甲基汞所致的水俣病，镉污染引起的骨痛病等。太阳活动、行星运行对地球环境经常产生重大影响，如诱发地震、海啸、暴雨、干旱等。环境效应越来越受到人们的关注。对其因果关系的研究，有助于防患于未然，为人类消灾造福。环境变化可以是自然过程，也可以是人为活动影响所引起环境系统结构和功能的变异。环境效应是在环境诸要素综合影响下，物质之间通过物理、化学和生物作用所产生的环境效果。1

分类简介环境效应一般可以分为自然环境效应和人为环境效应。环境效应按其产生的机理还可分为环境生物效应，环境化学效应和环境物理效应。

自然环境效应自然环境效应是以地能和太阳能为主要动力来源．环境中的物质相互作用所产生的环境效果；人为环境效应则是由于人类活动而引起的环境质量变化和生态变异的效果。这两种环境效应都伴随有物理效应、化学效应和生物效应。

环境生物效应环境生物效应是环境诸要素变化而导致生态系统变化的效果。这种效应的许多例子是大家所熟悉的，如现代大型水利工程，使鱼、虾、蟹等水生生物的繁殖受到不同程度的影响。另外，工业废水大量排入江河、湖泊和海洋．也会使鱼贝类水生生物受到严重危害。还有，对森林的滥砍滥伐，不仅会造成水土流失、增加干旱、风沙等灾害，从而使农业减产、城市受害，而且还会使鸟类的栖息场所缩减，影响鸟类繁衍，增多虫害等等。

各种环境因素变化而导致变异的效果。中生代恐龙的突然灭绝，就是当时气候变化引起的生物效应。现代大型水利工程的建设，切断了鱼、虾、蟹的回游途径，使这些水生生物的繁殖受到影响。大量排入江河、湖泊和海洋，改变了水体的物理、化学和生物条件，致使鱼类受害,数量减少,甚至灭绝。森林的砍伐，一方面引起，降低土地的肥力，产生干旱、风沙等灾害使农业减产；另一方面使鸟类的栖息场所缩减,鸟类减少,虫害增多。致畸、致癌物质的污染引起畸形者和癌症患者增多。这些都是人们熟知的环境生物效应的例证。生物效应按引起的后果有时间和程度上的差异，分为急性的环境生物效应和慢性的环境生物效应。前者如某种细菌传播引起疾病的流行。后者如日本引起的和引起的都是经过几十年才出现的。环境生物效应关系到人和生物的生存和发展，因此，人们高度重视对这种效应的机理及其反应过程的研究，如进行各种污染物的毒性、毒理、吸收、分布和积累的研究；各种污染物的拮抗作用和协同作用的研究；生物解毒酶的种类、数量以及对各种污染物的解毒作用的研究等。

环境化学效应环境化学效应是在环境条件的影响下，物质之间的化学反应所引起的环境效果。环境化学效应也有大家比较了解的例子，如环境的酸化和环境的盐碱化等。环境酸化主要是酸雨造成的地面的水体和土壤的酸度增大，使农业和渔业减产。环境盐碱化主要是由于大量的可溶性盐、碱类物质在水体和土壤中长期积累而造成的，这种效应能使农作物因生长受阻而造成减产，还会导致土壤和地下水的质量降低。

在各种环境条件的影响下，物质之间的化学反应所引起的环境效果，如环境的酸化、土壤的盐碱化、地下水硬度的升高、的发生。环境酸化主要是造成的地面水体和土壤的酸度增大。环境酸化会降低土地肥力，侵蚀石刻雕像、大理石建筑、金属屋顶、桥梁、铁路，使下降。与环境酸化相反的环境化学效应是环境碱化。环境碱化是由于大量的可溶性盐、碱类物质在水体和土壤中长期积累，或者受到海水的长期浸渍造成的。长期利用含盐碱成分的工业废水灌溉农田也会造成土壤碱化。土壤碱化使作物生长受阻，农业减产。地下水硬度升高的现象，在中国北方一些大城市如北京、西安、沈阳等地普遍存在。北京西南郊某些地区,近20年来地下水硬度升高10度左右,平均每年升高 0.5度左右。这是需氧有机物和酸、碱、盐等污染物与一定的环境条件综合作用引起的环境化学效应。土壤和第四纪沉积物中的碳酸盐矿物和大量的交换性钙、镁离子在需氧有机物的降解产物──二氧化碳、酸、碱、盐等污染物的酸解作用和盐效应的影响下，一方面促进碳酸盐矿物的溶解，另一方面某些污染物中的各种阳离子（主要是钠离子）与土壤中的钙、镁离子进行交换，从而增加了地下水的硬度。水硬度的升高增加了水处理的人力和物力消耗。光化学烟雾是大气光化学效应的产物，它会恶化大气环境，直接危害人体健康和生物的生长。2

环境物理效应环境物理效应是物理作用引起的环境效果，如噪声、振动、地面下沉等。噪声与振动主要是由工矿企业的机器和交通道路的车辆造成的。噪声与振动不仅会干扰人的思维活动和工作休息，而且还对人体健康有很大的危害。另外，地处平原的大城市，由于过量开采地下水，就会引起地面下沉。

是物理作用引起的环境效果，如热岛效应、温室效应、、等。城市和工业区因燃料的燃烧,放出大量的热量,加上建筑群和街道的辐射热量,致使城市的气温高于周围地带,产生热岛效应。大气中二氧化碳量不断增加，产生所谓温室效应。工业烟尘和风沙的增加，引起大气混浊度增大和能见度降低，进而和二氧化碳一起影响城区辐射的平衡。大气中颗粒物的大量存在增加了云雾的凝结核，致使城市降水量增加。美国对八个城市1901～1970年的气象资料进行分析，发现有六个城市暖季降水量增加了10%到20%,雷暴增加了20%到30%,冰雹增加了100%到400%。工矿区的机器和城市的交通车辆产生的噪声，影响人们的思维能力,降低工作效率,甚至危害人体健康。建在冲积平原上的大城市过量开采地下水，引起地面沉降。这些也都是环境物理效应。

主要危害人们最熟知的温室效应是由于大气中二氧化碳的增加，导致气温升高、气候变暖的现象。城市及工业区，因大量燃烧石化燃料，放出大量的热量，加之城市建筑群及道路的热辐射，引起局地气温高于周围地区，称为热岛效应。烟尘增加在大气空间形成烟云覆盖，遮挡了阳光，致使光照减弱的现象称为阳伞效应。一些地区气候干燥、植被减少、风沙弥漫、土地沙化、沙漠地带不断扩大，称为沙漠化。植被破坏，大量水土流失，大片岩石裸露，甚至寸草不生，形成了石漠化。城市工矿区地下水的过量开采，长期得不到补给，导致局部地面下沉或塌陷。一些化学元素的减少或增加可以引起各种病变，如低氟区的龋齿、高氟区的氟骨症、缺碘引起的甲状腺肿大，甲基汞所致的水俣病，镉污染引起的骨痛病等。太阳活动、行星运行对地球环境经常产生重大影响，如诱发地震、海啸、暴雨、干旱等。环境效应越来越受到人们的关注。对其因果关系的研究，有助于防患于未然，为人类消灾造福。

环境效应与人和生物的生存及发展关系密切。因此，人类应该高度重视研究这些效应的机理及其反应过程。2

全球环境问题目前，全球环境问题主要包括全球气候变化、臭氧层破坏和损耗、生物多样性减少、土地荒漠化、森林植被破坏、水资源危机和海洋环境破坏、酸雨污染等。

全球气候变化在地质历史上，地球的气候发生过显著的变化。近年来，世界各国出现了几百年来历史上最热的天气，厄尔尼诺现象也频繁发生，给各国造成了巨大经济损失。发展中国家抗灾能力弱，受害最为严重，发达国家也未能幸免于难，1995年芝加哥的热浪引起500多人死亡，1993年美国一场飓风就造成400亿美元的损失。80年代，保险业同气候有关的索赔是140亿美元，1990到1995年间就几乎达500亿美元。这些情况显示出人类对气候变化，特别是气候变暖所导致的气象灾害的适应能力是相当弱的，需要采取行动防范。按现在的一些发展趋势，科学家预测有可能出现的影响和危害有：一是海平面上升；二是影响农业和自然生态系统；三是加剧洪涝、干旱及其他气象灾害；四是影响人类健康；五是气候变化及其对我国的影响。

臭氧层破坏和损耗大气中的臭氧含量仅一亿分之一，但在离地面20至30公里的平流层中，存在着臭氧层，其中臭氧的含量占这一高度空气总量的十万分之一。臭氧层的臭氧含量虽然极其微少，却具有非常强烈的吸收紫外线的功能，可以吸收太阳光紫外线中对生物有害的部分。由于臭氧层有效地挡住了来自太阳紫外线的侵袭，才使得人类和地球上各种生命能够存在、繁衍和发展。1985年，英国科学家观测到南极上空出现臭氧层空洞，并证实其同氟利昂（CFCs）分解产生的氯原子有直接关系。这一消息震惊了全世界。到“1994年，南极上空的臭氧层破坏面积已达2400万平方公里，北半球上空的臭氧层比以往任何时候都薄，欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了10%－15%，西伯利亚上空甚至减少了35%。科学家警告说，地球上臭氧层被破坏的程度远比一般人想象的要严重得多。

臭氧层破坏的后果是很严重的。如果平流层的臭氧总量减少1%，预计到达地面的有害紫外线将增加2%。有害紫外线的增加，会产生以下一些危害：一是使皮肤癌和白内障患者增加，损坏人的免疫力，使传染病的发病率增加；二是破坏生态系统；三是引起新的环境问题。另外，臭氧层还将减少数千万人患皮肤癌和上亿人患白内障的可能性。这从另一个方面反映了臭氧层破坏的危害性。

生物多样性减少从恐龙灭绝以来，当前地球上生物多样性减少的速度比历史上任何时候都快，鸟类和哺乳动物现在的灭绝速度或许是它们在未受干扰的自然界中的100倍至1000倍。在1600－1950年间，已知的鸟类和哺乳动物的灭绝速度增加了4倍。自1600年以来，大约有113种鸟类和83种哺乳动物已经消失。在1850到1950年间，鸟类和哺乳动物的灭绝速度平均每年增加一种。据科学家估计，按照每年砍伐1700万公顷的速度，在今后30年内，物种极其丰富的热带森林可能要毁在当代人手里，大约5%－10%的热带森林物种可能面临灭绝。总体来看，大陆上66%的陆生脊椎动物已成为濒危种和渐危种。海洋和淡水生态系统中的生物多样性也在不断丧失和严重退化，其中受到最严重冲击的是处于相对封闭环境中的淡水生态系统。

当前大量物种灭绝或濒临灭绝，生物多样性不断减少的主要原因是人类各种活动造成的：一是大面积森林受到采伐、火烧和农垦，草地遭受过度放牧和垦殖，导致了生境的大量丧失，保留下来的生境也支离破碎，对野生物种造成了毁灭性影响；二是对生物物种的强度捕猎和采集等过度利用活动，使野生物种难以正常繁衍；三是工业化和城市化的发展，占用了大面积土地，破坏了大量天然植被，并造成大面积污染；四是外来物种的大量引人或侵入，大大改变了原有的生态系统，使原生的物种受到严重威胁；五是无控制的旅游，对一些尚未受到人类影响的自然生态系统受到破坏；六是土壤、水和空气污染，危害了森林，特别是对相对封闭的水生生态系统带来毁灭性影响；七是全球变暖，导致气候形态在比较短的时间内发生较大变化，使自然生态系统无法适应，可能改变生物群落的边界。尤其严重的是，各种破坏和干扰会累加起来，会对生物物种造成更为严重的影响。1

土地荒漠化荒漠化是指在干旱、半干旱和某些半湿润、湿润地区，由于气候变化和人类活动等各种因素所造成的土地退化，它使土地生物和经济生产潜力减少，甚至基本丧失。荒漠化是当今世界最严重的环境与社会经济问题。联合国环境规划署曾三次系统评估了全球荒漠化状况。从1991年底为联合国环发大会所准备报告的评估结果来看，全球荒漠化面积已从1984年的34.75亿公顷增加到1991年的35.92亿公顷，约占全球陆地面积的1/4，已影响到了全世界1/6的人口（约9亿人），100多个国家和地区。据估计，在全球35亿公顷受到荒漠化影响的土地中，水浇地有2700万公顷，旱地有1.73亿公顷，牧场有30.71亿公顷。从荒漠化的扩展速度来看，全球每年有600万公顷的土地变为荒漠，其中320万公顷是牧场，250万公顷是旱地，12.5万公顷是水浇地。另外还有2100万公顷土地因退化而不能生长谷物。

土地荒漠化是自然因素和人为活动综合作用的结果。自然因素主要是指异常的气候条件，特别是严重的干旱条件，由此造成植被退化，风蚀加快，引起荒漠化。人为因素主要指过度放牧、乱砍滥伐、开垦草地并进行连续耕作等，由此造成植被破坏，地表裸露，加快风蚀或雨蚀。就全世界而言，过度放牧和不适当的旱作农业是干旱和半干旱地区发生荒漠化的主要原因。同样，干旱和半干旱地区用水管理不善，引起大面积土地盐碱化，也是一个十分严重的问题。从亚太地区人类活动对土地退化的影响构成来看，植被破坏占37%，过度放牧占33%，不可持续农业耕种占25%，基础设施建设过度开发占5%。非洲的情况与亚洲类似，过度放牧、过度耕作和大量砍伐薪材是土地荒漠化的主要原因。

荒漠化的主要影响是土地生产力的下降和随之而来的农牧业减产，相应带来巨大的经济损失和一系列社会恶果，在极为严重的情况下，甚至会造成大量生态难民。在1984－1985年的非洲大饥荒中，至少有3000万人处于极度饥饿状态，1000万人成了难民。从各大洲损失比较来看，亚洲损失最大，其次是非洲、北美洲、大洋洲、南美洲、欧洲。从土地类型来看，放牧土地退化面积最大，损失也最大，灌溉土地和雨浇地受损失情况大致相同。从1980年和1990年所作估算的比较来看，由于世界各国防治土地荒漠化的进展甚微，在1978－1991年间，全世界的直接损失约为3000亿－6000亿美元。这尚不包括荒漠化地区以外的损失和间接经济损失。

森林植被破坏森林是陆地生态的主体，在维持全球生态平衡、调节气候、保持水土、减少洪涝等自然灾害方面，都有着极其重要的作用，各种林产品也有着广泛的经济用途。但从全球来看，森林破坏仍然是许多发展中国家所面临的严重问题，所导致的一系列环境恶果引起了人们的高度关注。

森林减少的主要原因包括砍伐林木、开垦林地、采集薪材、大规模放牧、空气污染等。一是砍伐林木。温带森林的砍伐历史很长，在工业化过程中，欧洲、北美等地的温带森林有1/3被砍伐掉了。二是开垦林地。为了满足人口增长对粮食的需求，在发展中国家开垦了大量的林地，特别是农民非法烧荒耕作，刀耕火种，造成了对森林的严重破坏。据估计，热带地区半数以上的森林采伐是烧荒开垦造成的。三是采集薪材。全世界约有一半人口用薪柴作炊事的主要燃料，每年有1亿多立方米的林木从热带森林中运出用作燃料。随着人口的增长，对薪材的需求量也相应增长，采伐林木的压力越来越大。四是大规模放牧。五是空气污染。在欧美等国，空气污染对森林退化也产生了显著影响。据1994年欧洲委员会对32个国家的调查，由于空气污染等原因，欧洲大陆有26.4%的森林有中等或严重的落叶。

森林的不断减少，将给人类和社会带来很大的危害：一是产生气候异常；二是增加二氧化碳排放；三是物种灭绝和生物多样性减少；四是加剧水土侵蚀；五是减少水源涵养，加剧洪涝灾害。

水资源危机和海洋资源破坏随着全球经济的迅速发展，人类对全球淡水资源的需求也在不断增长，对陆地水域与海洋也施加了越来越大的环境压力。淡水短缺、水生资源破坏和陆地水域与海洋污染已成为国际社会当前所关注的重大环境问题。

（1）水资源污染

由于人口增长和经济发展所导致的人均用水量的增加，在过去的三个世纪里，人类提取的淡水资源量增加了35倍，1970年达到了3500平方公里。本世纪的后半叶，淡水提取量每年增加4%－8%，其中农业灌溉和工业用水占了增长的主要部分，特别是本世纪70年代“绿色革命”期间，灌溉用水翻了一番。与淡水资源短缺相对应的是水资源的大量浪费。农业消耗了全球用水量的70%左右，但农业灌溉用水效率普遍比较低，许多灌溉系统60%以上的水在浇灌庄稼前就渗漏和蒸发掉了，并带来土壤盐渍化。水污染有三个主要来源，生活废水、工业废水和含有农业污染物的地面径流。另外，固体废物渗漏和大气污染物沉降也造成对水体的交叉污染。化肥和农药需求的日益增长和不合理使用，使农业的地表径流污染也发展成为一个比较严重的问题，成为湖泊等地表水体富营养化的一个重要来源。

（2）海洋资源破坏和环境污染

海洋生物资源过度利用。世界渔业生产由海洋捕捞、内陆捕捞和水产养殖（包括淡水和海水养殖）所组成。海洋污染。人类活动产生的大部分废物和污染物最终都进入了海洋，海洋污染越来越趋于严重。目前，每年都有数十亿吨的淤泥、污水、工业垃圾和化工废物等直接流入海洋，河流每年也将近百亿吨的淤泥和废物带人沿海水域。

酸雨污染空气污染主要是人类大量燃烧化石燃料造成的，并主要分布在污染源集中的城市地区。酸雨的长距离输送，则使酸雨污染发展成为区域环境问题和跨国污染问题。酸雨问题首先出现在欧洲和北美洲，现在已出现在亚太的部分地区和拉丁美洲的部分地区。欧洲和北美已采取了防止酸雨跨界污染的国际行动。在东亚地区，酸雨的跨界污染已成为一个敏感的外交问题。

酸雨通常指PH值低于5.6的降水，但现在泛指酸性物质以湿沉降或干沉降的形式从大气转移到地面上。酸雨中绝大部分是硫酸和硝酸，主要来源于排放的二氧化硫和氮氧化物。60、70年代以来，随着世界经济的发展和矿物燃料消耗量的逐步增加，矿物燃料燃烧中排放的二氧化硫、氮氧化物等大气污染物总量也不断增加，酸雨分布有扩大的趋势。欧洲和北美洲东部是世界上最早发生酸雨的地区，但亚洲和拉丁美洲有后来居上的趋势。酸雨污染可以发生在其排放地500－2000公里的范围内，酸雨的长距离传输会造成典型的越境污染问题。

酸雨的危害主要表现在以下几个方面：一是损害生物和自然生态系统；二是腐蚀建筑材料及金属结构。酸雨腐蚀建筑材料、金属结构、油漆等。特别是许多以大理石和石灰石为材料的历史建筑物和艺术品，耐酸性差，容易受酸雨腐蚀和变色。2