14.环境、环境问题

环境是一个非常复杂的体系，本章所涉及的主要是人类的生存环境。人类生存的环境分为自然环境和社会环境。自然环境是指非人类创造的物质所构成的地理空间。阳光、空气、水、土壤、野生动植物等自然物质与一定的地理条件结合，就形成了一定的自然环境。社会环境是指人类通过生产活动所建造的人为环境，如城市、农村、工矿区等。

研究环境问题涉及地学、化学、生物学、物理学、医学、工程学、哲学、社会学、经济学、美学、伦理学等多种学科。化学与环境有密切的关系，在某些情况下，环境污染主要是由化学污染物造成的，但是我们更应该看到，很多环境问题的解决，要依靠化学的方法。

生存与发展是人类社会最基本的主题。千百年来，在人类与环境不断地相互影响和作用中，环境问题一直是伴随着人类的活动而产生的。

我们通常所说的环境问题，一般可以分为两大类，一类是由于人类不合理地开发和利用自然资源而造成的生态环境的破坏；另一类则是工农业生产的发展和人类的活动造成的污染，也就是环境污染问题。

人类的生产活动是围绕着资源的开发和利用而进行的，矿藏的开采，各种金属的冶炼，都是取其中一部分加以利用，其余部分作为废物抛弃。在过去的几千年里，由于世界人口数量不多，生产规模不大，人类抛向自然界的废物毕竟数量较少，大自然有足够的时间和容量将其分解、稀释、净化。那时人类活动对环境的影响并不太大，在环境自净能力范围之内，即使发生污染问题也是局部性的。

但是，自工业革命以来，特别是近几十年来，由于科学技术飞跃进步，工农业生产迅猛发展，人类每年都有数以几十亿吨计的废物抛弃到环境中，日积月累，终于达到大自然再也消化吸收不了的程度。全世界每年消耗掉的化石燃料，20世纪初不足15亿吨，到70年代已增至70～80亿吨。人类每年都在实验室制造出成千上万种新化学品，并投入工业生产、使用。这些化学品中，有毒化学物质年产已达400万吨，它们进入环境后，在环境中扩散、迁移、积累和转化。南极大陆冰原覆盖，但从生息在那里的企鹅体内也检测出滴滴涕；在北极附近格陵兰的冰盖层中，近几十年来，铅和汞的含量不断上升。因此可以说，污染无所不在，世界上几无净土。

由于原生环境的消失、人类的捕杀和环境污染，世界上的植物和动物遗传资源急剧减少，成千上万的物种已经灭绝或濒临灭绝的危险。在长期进化中形成的物种一旦灭绝，将无法再生，无法弥补。

近些年，震惊世界的严重污染事件屡屡发生。如1984年12月，美国联合碳化物公司设在印度博帕尔市的农药厂的毒气泄漏事件，造成2 000人死亡，受害人数达10 余万人，其中一些人双目失明，终身残废。1986年4月，乌克兰基辅北部的切尔诺贝利核电站的4号反应堆爆炸起火，放射性物质大量外泄，造成31人死亡，237人受放射性伤害，13万居民紧急疏散。

从20世纪80年xx始，酸雨、臭氧层损耗和气候变暖这三大全球环境问题，使人类面临着新的严峻挑战，并严重威胁着人类的生存。

环境问题既是在人类社会发展的进程中产生的，也必将在同一进程中得到解决。随着社会和经济的发展，老的环境问题解决了，新的环境问题又会出现。人类与环境的矛盾，处于不断运动和变化之中，永无止境。

我国十分重视环境保护工作，制订了一系列保护环境、防治污染的法律、法规。并从计划生育、保护资源、合理规划建设、治理污染、加强科学研究、开展宣传教育等各方面做了大量的工作。我们相信，在现代化建设蓬勃发展的同时，我们一定会把环境问题解决好，以实现经济与环境的协调发展，使我国人民的生活水平和生活环境质量同时提高。

15.生态系统和生态平衡

人类的生存环境又可以分为非生物环境（如空气、水、土壤、光、热等）和生物环境（如植物、动物、微生物等），二者不是孤立存在的。自然界某一范围内，由相互依存的一定种类的动物、植物、微生物等组成了生物群落。生物群落同其生存环境之间，以及生物群落内不同种群生物之间不断进行着物质交换和能量交换，构成了大小不一、多种多样的生态系统。

生态系统发展到成熟阶段，它的生物种类的组成，各个种群的数量及比率以及能量和物质的输入、输出等，都处于相对稳定的状态，这种状态叫做生态平衡。

生态系统能自动调节并维持自己的正常功能。但是，这种自动调节能力和代替补偿功能是有一定限度的。当干扰因素的影响超过其调节能力时，就会破坏生态平衡，造成生态失调。影响生态平衡的因素有自然因素和人为因素。自然因素包括火山喷发、地震、海啸、泥石流、雷击火灾等。自然因素对生态系统的破坏在地域上说是有一定局限性的，而且出现频率一般不高。而人为因素对生态平衡的破坏却是大量的、长期的，甚至是多方面的。

人体从环境中摄取空气、水和食物，经过消化、吸收、合成，组成人体的细胞和组织的各种成分，并产生能量，维持着人体的生命活动。同时，人体内的不需要的代谢产物通过各种途径排出体外，进入环境。环境和人之间不断地进行着物质与能量的交换。

食物链是人类同周围环境进行物质与能量交换的重要途径。和人类有关的食物链主要有两条：一条是陆生生物食物链；另一条是水生生物食物链。因此，如果大气、水或土壤受到某种污染，那么污染物均有可能沿食物链逐级传递，最终影响到居于食物链顶端的人类。应引起高度重视的问题是污染物能沿食物链富集，使本来浓度很低的污染物富集到危险的高浓度水平。如有机氯农药滴滴涕在水中浓度很低，但从水到鱼类、鸟类的富集可达几千万倍。由此引起的有机氯农药在人体内的蓄积是世界性的问题，这与食物链有密切关系。为此，我国和其他许多国家已停止生产像滴滴涕这类农用药品。

16.环境的污染

人类的活动不断向环境排放污染物质，但由于大气、水、土壤等的扩散、稀释、氧化还原、生物降解等的作用，污染物质的毒性和浓度会自然降低，这种现象叫做环境自净。如果排放的物质超过了环境的自净能力，环境质量就发生不良变化，危害了人类健康和生存，这就是发生了环境污染。

严重的环境污染会导致生态破坏。人类的有些开发活动，尽管不排放污染物质，也可能产生不良的生态影响，甚至引起生态破坏，如沙漠化、森林破坏、草场退化等。这种变化也不利于人及其他生物的生存，并浪费、恶化自然资源，这种潜在性的危害也常被称为环境污染。

环境污染有各种类型：

按环境要素：分大气污染、水体污染、土壤污染

按人类活动分：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染

按造成污染的性质、来源分：化学污染、生物污染、物理污染（噪声、放射性、热、电磁波等）、固体废物污染、能源污染

17.土壤的污染及防治

长期以来，人们把大地看作处理废弃物的场所，如城市垃圾、工矿企业固体废弃物向土壤倾倒和堆放。城市污水、工业废水、大气沉降物也会进入土壤，土壤污染物按其来源主要有以下几种：

（1）城市污水、工业废水的污染及危害

城市污水、工业废水中含有氮、磷、钾及其他植物的营养成分，不少地区用污水灌溉农田，可使农作物增产。通过污水灌溉，氮、磷及生物能降解的有机物可去除90%以上，一些有毒、有害物质也可以被氧化分解。因此，合理适度的污水灌溉可节约农业用水，充分利用污水中的营养元素，是一种经济的、节省能源的污水处理方法。

但是，城市污水和工业废水中也含有汞、铅、镉、砷、酚、氰化物、三氯乙醛、苯并芘等有害污染物，有些污染物不能降解，会在土壤中积累，造成严重后果。土壤污染使农作物产量和质量下降，土壤盐碱化、环境卫生恶化等。因此，利用污水灌溉，特别是用工业废水灌溉时，必须要做预处理，以除去其中的有毒、有害物质。

（2）垃圾及工矿企业固体废弃物的污染及危害

随着生产的发展和消费的增加，堆放垃圾和工矿企业固体废弃物占用了大量土地。这些废弃物不仅占用土地，损伤地表，而且会污染土壤、水体、大气。固体废弃物经日晒雨淋，它们的渗出液中所含有毒物质渗入土壤后，会改变土壤结构，影响土壤中微生物的活动，妨碍植物根系生长或在植物机体内积累。垃圾堆放地往往也是蚊、蝇孳生地和老鼠猖狂活动地区，这与很多传染病的发生有关。

（3）化肥、农药的污染及危害

农田所施用的任何化肥都不可能全部被植物吸收利用，流失的化肥会随土壤水分向下渗透，被转移到植物根系以下或冲入江河湖泊，造成污染。磷矿石中含有镉、铅等杂质，也会造成土壤污染。

农药也会造成土壤污染。目前农药污染主要是有机氯、有机磷和有机氮农药。有机氮农药在土壤中残留时间不长，但有些有致癌、致畸作用。有机磷农药容易降解。农药污染危害人体健康，主要是通过食用含有农药的动、植物食品造成的。此外，大气沉降物、牲畜排泄物、生物残体也是土壤的重要污染源。

土壤污染的防治要与综合利用相结合，目前主要有以下一些方法。

工矿企业固体废弃物中含有各种资源，主要利用途径为：

（1）利用矿物废料作建筑材料、道路工程材料、填垫材料及冶金、化工、轻工等工业原料。

（2）利用含碳、油类或其他有机物质的废物，从中回收燃料。

（3）利用含有土壤、植物所需元素的废物，作土壤改良剂和肥料。

由于城市规模不断扩大，人口迅速向城市集中，使得垃圾排出的数量剧增。城市垃圾成分主要有煤灰、建筑渣土、果皮、菜叶、纸张、塑料、金属、玻璃等。处理城市垃圾，应首先回收其中可利用的废旧物资，如废纸、废金属、旧织物、玻璃等，然后再进行以下处理：

（1）垃圾填埋 利用坑洼地填埋垃圾，是一种既可处置废弃物又可复土造地的保护环境措施。但应防止垃圾液渗出对土壤、水源的污染。

（2）垃圾焚化 垃圾在现代焚化炉内燃烧后，剩余物的体积比原体积大大缩小，便于填埋。同时消灭了各种病原体，把一些有毒、有害物质转化为无害物质。通过燃烧还可以回收热能，可供热水和发电等。

（3）垃圾压缩处理 垃圾经压缩可以减小体积，便于运输和填埋。近年来，日本采用高压压缩垃圾，制成垃圾块，用作填海造地材料。

防止土壤污染还应包括土壤保护、植树造林等生物措施以及对已污染土壤的治理等。

18.水污染及防治

水的污染有两类。一类是自然因素造成的，如地下水流动把地层中某些矿物溶解，使某些地区水中盐分、某些元素含量偏高或因动植物腐烂产生的毒物而影响了当地的水质等。另一类是人为因素造成的，主要是工业排放的废水。此外，还包括生活污水、农田排水、降雨淋洗大气中的污染物以及堆积在大地上的垃圾经降雨淋洗流入水体的污染物。

水体污染物种类繁多，依据污染物质所造成的环境问题，主要有以下类型：

（1）酸、碱、盐等无机物污染及危害

水体中酸、碱、盐等无机物的污染，主要来自冶金、化学纤维、造纸、印染、炼油、农药等工业废水及酸雨。水体的pH小于6.5或大于8.5时，都会使水生生物受到不良影响，严重时造成鱼虾绝迹。水体含盐量增高，影响工农业及生活用水的水质，用其灌溉农田会使土地盐碱化。

（2）重金属污染及危害

污染水体的重金属有汞、镉、铅、铬、钒、钴、钡等。其中汞的毒性{zd0}，镉、铅、铬也有较大危害，砷由于毒性与重金属相似，经常与重金属列在一起。重金属在工厂、矿山生产过程中随废水排出，进入水体后不能被微生物降解，经食物链的富集作用，能逐级在较高级生物体内千百倍地增加含量，最终进入人体。例如，20世纪50年代发生在日本的水俣（音yǔ）病，就是因水俣市一家化工厂排出的废水中含有甲基汞，废水排入港湾，经食物链富集到鱼、贝体中，人吃了鱼、贝而中毒。水俣病患者语言不清，走路不稳，四肢麻木，严重的眼睛失明，吞咽困难，甚至死亡。

（3）耗氧物质污染及危害

生活污水、食品加工和造纸等工业废水，含有碳水化合物、蛋白质、油脂、木质素等有机物质。这些物质悬浮或溶解于污水中，经微生物的生物化学作用而分解。在分解过程中要消耗氧气，因而被称为耗氧污染物。这类污染物造成水中溶解氧减少，影响鱼类和其他水生生物的生长。水中溶解氧耗尽后，有机物将进行厌氧分解，产生H2S、NH3和一些有难闻气味的有机物，使水质进一步恶化。

（4）植物营养物质污染及危害

生活污水和某些工业废水中，经常含有一定量的氮和磷等植物营养物质；施用磷肥、氮肥的农田水中，常含有磷和氮；含洗涤剂的污水中也有不少的磷。水体中过量的磷和氮，成为水中微生物和藻类的营养，使得蓝绿藻和红藻迅速生长，它们的繁殖、生长、腐败，引起水中氧气大量减少，导致鱼虾等水生生物死亡，使水质恶化。这种由于水体中植物营养物质过多蓄积而引起的污染，叫做水体的“富营养化”。这种现象在海湾出现叫做“赤潮”。我国南方的一些湖泊已经出现了富营养化的趋势。

合成洗涤剂由表面活性剂、增净剂等组成。表面活性剂在环境中存留时间较长，消耗水体中的溶解氧，对水生生物有毒性，能造成鱼类畸形。增净剂如磷酸盐，可使水体富营养化。洗涤剂污水有大量泡沫，给污水处理厂的运转带来困难。

（5）石油污染及危害

在石油的开采、贮运、炼制及使用过程中，由于原油和各种石油制品进入环境而造成污染。当前，石油对海洋的污染，已成为世界性的严重问题。近年来，一般每年排入海洋的石油及其制品高达1 000万吨左右。

石油污染会带来严重后果。因为石油的各种成分都有一定毒性，同时它还会破坏生物的正常生活环境，造成生物机能障碍。石油在海水中形成油膜，影响海洋绿色植物的光合作用，使海兽、海鸟失去游泳和飞行的能力。黏度大的石油能堵塞水生动物的呼吸和进水系统，使之窒息死亡。石油污染还会破坏海滨风景区和海滨浴场。

（6）难降解有机物污染及危害

随着石油化学工业的发展，生产出很多自然界没有的、难分解和有毒的有机化合物。污染水体的主要是有机氯农药、多环有机化合物、有机氮化合物、有机重金属化合物、合成洗涤剂等。

此外，对水体造成污染的还有氰化物、酚等无机、有机污染物。其他类型的还有病原体污染、放射性污染、悬浮固体物污染、热污染等。

19.大气污染的危害

人必须依靠呼吸新鲜空气来维持生命，一个成年人，平均每天呼吸20 000次，平均吸入15 kg空气，其质量大约相当于每天所需食物及饮水质量的10倍。有报道指出，人可以几天不喝水，不吃东西，但不能几分钟不呼吸。

大气污染物主要通过呼吸道进入人体，也有少量通过接触和刺激体表进入人体。人体吸入的空气经过鼻腔、咽部、喉头、气管、支气管后进入肺泡，并在肺泡上进xx体交换。当血液通过肺泡毛细管时，放出二氧化碳，吸收氧气。含氧的血液被输送到人体各部分，供人体组织和细胞新陈代谢用。如果生活在烟雾迷漫的环境中，空气中的有毒、有害污染物就会溶于体液或沉积在肺泡上，轻者会使上呼吸道受到刺激而有不适感，重者会引起疾病，使呼吸道和肺功能损害，引起病变。

大气污染对人体健康的危害大致可分为急性中毒、慢性中毒和致畸致癌作用等三种。

急性中毒发生在某些特殊条件下。例如，工厂在生产过程中发生事故，造成大量有害气体泄漏；外界气候条件突然变化等，都会引起人群的急性中毒。例如，震惊世界的伦敦烟雾事件、美国联合碳化物公司印度博帕尔市农药厂剧毒气体泄漏事件等。

慢性中毒主要表现在人体长期连续地吸入低浓度的污染物导致患病率上升。二氧化硫、飘尘、氮氧化物等即使浓度很低也能刺激呼吸系统，诱发呼吸道的各种炎症。日本“四日市xx病”是慢性中毒的典型例子。

致畸致癌作用指的是随着空气污染的加剧，空气中致畸致癌物质的含量日益增多，造成婴儿畸形和癌症的发病率增高。城市中肺癌发病率、死亡率往往高于农村，就是一个典型的例子。

除硫氧化物、氮氧化物、飘尘等对人体健康有很大危害外，氟化物、有毒重金属如铅、镉、锌、钛、锰、钒、钡、汞等，以及砷等，都可能引起人体慢性中毒，有的可引起癌症。

20.酸雨及其危害

目前，一般把pH小于5.6的雨水称为酸雨，它包括雨、雪、雾、雹等降水过程。

一般地说，xx降水都偏酸性，pH约在6左右。这是由于大气中的CO2溶解在洁净的雨水里形成碳酸的缘故，降水的微弱酸性可以促进土壤里养分的溶解，便于植物吸收，因此是有益的。但是，当降水的酸度增大，pH小于5.6时，对生态就会产生不良影响。

酸雨的危害大致有以下几个方面：

（1）对人体健康的直接危害，硫酸雾和硫酸盐雾的毒性比二氧化硫大得多，可以侵入肺的深部组织，引起肺水肿等疾病而使人致死。

（2）引起河流、湖泊的水体酸化，严重影响水生动植物的生长。

（3）破坏土壤、植被、森林。

（4）腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品及建筑材料等。

（5）渗入地下，可能引起地下水酸化，酸化的水中铝、铜、锌、镉的含量比中性地下水中高很多倍。

酸雨是怎样形成的呢？

分析表明，酸雨中的酸度主要是由硫酸和硝酸造成的，它们占总酸度的90%以上，其余为一些弱酸。从我国的情况来看，酸雨中含硫酸一般比硝酸多，主要是硫酸型酸雨。酸雨的形成是一种复杂的大气化学和大气物理过程，目前世界各国对酸雨的形成机理还不很清楚。一般认为，酸雨是由于人为排放的二氧化硫等酸性气体进入大气后，造成局部地区大气中的二氧化硫富集，在水凝结过程中溶解于水形成亚硫酸，然后经某些污染物的催化作用及氧化剂的氧化作用生成硫酸，随雨水降下形成酸雨。形成酸雨还要有一定的环境气候条件，如湿度高、雨量大、无风，以及一定的地理因素等。

煤和石油中往往含有硫，在燃烧时，绝大部分硫转变成二氧化硫随烟气排到空中，在一定条件下形成酸雨。

我国的酸雨问题有以下特点：

（1）酸雨分布面广，据23个省、市、自治区调查情况表明，有20个出现酸雨。

（2）酸雨分布存在着明显的区域性，主要集中在西南、中南和华东地区，并且有从北到南逐渐加重的趋势。

（3）不少地区的酸雨已相当严重，而且逐年加重。

（4）酸雨的发展速度很快。

（5）酸雨主要是由硫酸及硫酸盐引起的。

如何防治酸雨呢？

要防治酸雨的污染，最根本的途径是减少人为的污染物排放。人为排放的二氧化硫主要是由于燃烧高硫煤（煤中一般含硫的质量分数为0.3%～5%）造成的，因此，研究煤炭中硫资源的综合开发与利用，是防治酸雨的有效途径。具体做法是大力进行煤炭洗选加工，综合开发煤、硫资源；对于高硫煤和低硫煤实行分产分运，合理使用；在煤炭燃烧过程中，采取排烟脱硫技术，回收二氧化硫，生产硫酸；发展脱硫煤、成型煤供民用；有计划地进行城市煤气化等。

摘自人民教育出版社教师用书