1、第第 4 4 章章环境与环境污染环境与环境污染 人类赖以生存的环境由自然环境和社会环境组成人类赖以生存的环境由自然环境和社会环境组成自然环境自然环境 是人类生活和生产所必需的自然条件和自然资源是人类生活和生产所必需的自然条件和自然资源的总称，即阳光、温度、气候、地磁、空气、水、岩石、土的总称，即阳光、温度、气候、地磁、空气、水、岩石、土壤、动植物、微生物以及地壳的稳定性等自然因素的总和。壤、动植物、微生物以及地壳的稳定性等自然因素的总和。社会环境社会环境 是人类在自然环境的基础上，为不断提高物质和是人类在自然环境的基础上，为不断提高物质和精神生活水平，通过长期有计划、有目的地发展，逐步创造精神
2、生活水平，通过长期有计划、有目的地发展，逐步创造和建立起来的一种人工环境。和建立起来的一种人工环境。4.1 4.1 环境与生态平衡环境与生态平衡4.1 4.1 环境与生态平衡环境与生态平衡环境环境 植物、动物、微生物等各种生物群落组成了生物环植物、动物、微生物等各种生物群落组成了生物环境。空气、水、土壤等则是生物赖以生存的环境，也叫自境。空气、水、土壤等则是生物赖以生存的环境，也叫自然环境、非生物环境。然环境、非生物环境。生态系统生态系统 生物群落和其生存环境之间以及生物群落内不生物群落和其生存环境之间以及生物群落内不同种群生物之间不停地进行物质交换和能量交换，构成了同种群生物之间不停地进行物
3、质交换和能量交换，构成了多种多样的生态系统。多种多样的生态系统。例如，一片森林，一带沙漠，一片海洋，一个村例如，一片森林，一带沙漠，一片海洋，一个村落，一座城市都可视为一个生态系统。它的主要功能落，一座城市都可视为一个生态系统。它的主要功能是不断进行物质循环和能量交换。生态系统的群落可是不断进行物质循环和能量交换。生态系统的群落可以分为：生产者、消费者和分解者。以分为：生产者、消费者和分解者。生态系统的组成生态系统的组成生态系统非生物环境生产者绿色植物生物群落生物群落消费者各种动物分解者指微生物无生命物质和能量生产者生产者：主要指绿色植物，它们能够利用阳光，通过光主要指绿色植物，它们能够利用阳
4、光，通过光合作用，把无机物制造成有机物，把光能转变成储合作用，把无机物制造成有机物，把光能转变成储存在有机物中的化学能。太阳能通过生产者源源不存在有机物中的化学能。太阳能通过生产者源源不断地输入生态系统，成为消费者和分解者的能源，断地输入生态系统，成为消费者和分解者的能源，所以生产者是生态系统中的主要组成部分。所以生产者是生态系统中的主要组成部分。消费者消费者：包括各种动物，它们直接或间接地依赖绿包括各种动物，它们直接或间接地依赖绿色植物制造出的有机物生存。根据它们的食物，色植物制造出的有机物生存。根据它们的食物，将直接以植物为食的动物称为将直接以植物为食的动物称为草食动物草食动物，而将，而将
5、以草食动物或小型动物为食的动物称为以草食动物或小型动物为食的动物称为肉食动物肉食动物。（1）动物中直接以植物为食的草食动物叫一级消费）动物中直接以植物为食的草食动物叫一级消费者或初级消费者。者或初级消费者。（2）以草食动物为食的肉食动物叫二级消费者或次）以草食动物为食的肉食动物叫二级消费者或次级消费者。级消费者。（3）以小型动物为食的肉食动物叫三级消费者。）以小型动物为食的肉食动物叫三级消费者。生产者生产者生产者生产者二级消费者二级消费者二二级级消消费费者者一级一级消费者消费者一级一级消费者消费者三级三级消费者消费者四级消费者四级消费者分解者分解者：主要指细菌和真菌等营腐生生活的微生物，它主要
6、指细菌和真菌等营腐生生活的微生物，它们能将动植物的尸体、排泄物和残落物等所含复杂们能将动植物的尸体、排泄物和残落物等所含复杂的有机物分解成简单的无机物，归还到环境之中，的有机物分解成简单的无机物，归还到环境之中，再供生产者使用。分解者在生态系统中起着非常重再供生产者使用。分解者在生态系统中起着非常重要的作用，没有它们，物质循环将会受阻，生态系要的作用，没有它们，物质循环将会受阻，生态系统会受到破坏，生产者就不能长期生存下去。统会受到破坏，生产者就不能长期生存下去。非生命物质：非生命物质：包括阳光、空气、温度、水分、矿包括阳光、空气、温度、水分、矿物质等物质等。生态平衡生态平衡 生态系统发展到一
7、定阶段，它的生物种类的组成，各个种生态系统发展到一定阶段，它的生物种类的组成，各个种群的数量比率及能量和物质的输入、输出等，都处于相对稳定群的数量比率及能量和物质的输入、输出等，都处于相对稳定状态，这种状态称为生态平衡，这是一种动态平衡。生态系统状态，这种状态称为生态平衡，这是一种动态平衡。生态系统能自动调节并维持自身稳定结构和正常功能，但自动调节能力能自动调节并维持自身稳定结构和正常功能，但自动调节能力是有一定的限度，当超过这个限度，就会破坏生态平衡，造成是有一定的限度，当超过这个限度，就会破坏生态平衡，造成生态失调。生态失调。环境污染环境污染 破坏生态平衡的因素有自然因素也有人为因素。自然
8、因素破坏生态平衡的因素有自然因素也有人为因素。自然因素主要指火山爆发、地震、台风、旱涝灾等自然灾害，它们对主要指火山爆发、地震、台风、旱涝灾等自然灾害，它们对生态系统的破坏很严重，地域常有一定的局限性，且出现的生态系统的破坏很严重，地域常有一定的局限性，且出现的频率一般不高。而人为因素是指人类生产和生活活动引起的频率一般不高。而人为因素是指人类生产和生活活动引起的对生态平衡的破坏，这是大量的、长期的、甚至是多方面的。对生态平衡的破坏，这是大量的、长期的、甚至是多方面的。这种人为因素会使环境质量不断恶化，从而干扰了人类的正这种人为因素会使环境质量不断恶化，从而干扰了人类的正常生活，对人体键康产生
9、直接或间接，甚至是潜在的不利影常生活，对人体键康产生直接或间接，甚至是潜在的不利影响，这就称为环境污染。响，这就称为环境污染。环境污染的人为因素环境污染的人为因素 造成环境污染的人为因素主要可分为物理的造成环境污染的人为因素主要可分为物理的（噪声、振动、热、光、辐射及放射性）、生（噪声、振动、热、光、辐射及放射性）、生物的（如微生物、寄生虫等）和化学的（有毒物的（如微生物、寄生虫等）和化学的（有毒的无机物和有机物）三个方面。的无机物和有机物）三个方面。4.24.2 自然环境中化学自然环境中化学物质的循环物质的循环 自然环境可分为四个圈层：生物圈、大气圈、自然环境可分为四个圈层：生物圈、大气圈、
10、水圈和岩石圈，总称生态圈，这是经过漫长的演水圈和岩石圈，总称生态圈，这是经过漫长的演化而形成的。各圈层之间有着复杂的物质交换和化而形成的。各圈层之间有着复杂的物质交换和能量交换，如图能量交换，如图41 所示。所示。根据放射性同位素方法推算，地球的年龄约为根据放射性同位素方法推算，地球的年龄约为46 亿年，自然环境发展历史可划分为地球的形成、亿年，自然环境发展历史可划分为地球的形成、生物的形成和人类的出现三个阶段。生物的形成和人类的出现三个阶段。地球的形成地球的形成 地壳内部大量放射性元素的裂变和衰变所释放地壳内部大量放射性元素的裂变和衰变所释放出的能量的积聚和迸发，陨星对地表的频繁撞击出的能量
11、的积聚和迸发，陨星对地表的频繁撞击等，导致了地球火山的强烈活动，使地球温度升等，导致了地球火山的强烈活动，使地球温度升高到出现局部熔融，重元素沉入地心，轻物质浮高到出现局部熔融，重元素沉入地心，轻物质浮升到地表，逐渐形成地壳（岩石圈）、地幔和地升到地表，逐渐形成地壳（岩石圈）、地幔和地核等层次。与此同时，被禁锢在地球内部的气体核等层次。与此同时，被禁锢在地球内部的气体不断迸发出来，形成原始大气圈，其主要成分为不断迸发出来，形成原始大气圈，其主要成分为H2O，CO，CO2，CH4 和和N2等。当时不含有氧气，等。当时不含有氧气，这是一个还原性大气圈。这是一个还原性大气圈。水气凝结后在低凹处汇聚成
12、海洋水），水气凝结后在低凹处汇聚成海洋水），地表水呈酸性。上述过程历时约地表水呈酸性。上述过程历时约1015 亿亿年。显然，早期地表环境的显著特征是缺年。显然，早期地表环境的显著特征是缺氧，也没有臭氧层，太阳辐射中的高能紫氧，也没有臭氧层，太阳辐射中的高能紫外线可直接射到地面上。外线可直接射到地面上。地球环境的演变地球环境的演变 生物的形成生物的形成 在太阳能和地热能的作用下，简单无机化合物和在太阳能和地热能的作用下，简单无机化合物和甲烷等化合形成了简单有机化合物（如氨基酸、单糖甲烷等化合形成了简单有机化合物（如氨基酸、单糖等），并逐步演化为生物大分子（如蛋白质、多糖等），并逐步演化为生物大分
13、子（如蛋白质、多糖等），为生命的产生创造了条件。大气中等），为生命的产生创造了条件。大气中O2 的积累的积累主要是依赖于生物的光合作用。原始海洋中的蛋白质、主要是依赖于生物的光合作用。原始海洋中的蛋白质、氨基酸首先形成无氧呼吸的细菌（原生物），并逐步氨基酸首先形成无氧呼吸的细菌（原生物），并逐步演化为含有叶绿素的藻类，在水体中进行光合作用放演化为含有叶绿素的藻类，在水体中进行光合作用放出游离氧。经历了出游离氧。经历了20 多亿年的进化，终于在多亿年的进化，终于在6 亿年前亿年前出现了海洋的生物群，出现了海洋的生物群，4 亿年前形成了水陆生物和藻亿年前形成了水陆生物和藻类的生命系统，逐渐形成了生
14、物圈。类的生命系统，逐渐形成了生物圈。游离氧的出现促进了生命的进化，并使地球在游离氧的出现促进了生命的进化，并使地球在4 亿年前出现了能屏蔽太阳强烈紫外线辐射的臭氧层，亿年前出现了能屏蔽太阳强烈紫外线辐射的臭氧层，保护了陆地植物的生长。陆地植物的生长和微生物的保护了陆地植物的生长。陆地植物的生长和微生物的作用，产生了土壤层。土壤是岩石与植物相互作用下作用，产生了土壤层。土壤是岩石与植物相互作用下的产物。土壤层的形成，又使易于流失的养分在地表的产物。土壤层的形成，又使易于流失的养分在地表上富集起来，从而促使陆地植物更加繁盛，保证了生上富集起来，从而促使陆地植物更加繁盛，保证了生物圈的发展与繁荣。
15、物圈的发展与繁荣。植物的演化植物的演化无维管束植物種子維管束植物無種子維管束植物蕨類蘇鐵裸子植物顯花植物 人类的出现人类的出现 人类出现距工业革命约人类出现距工业革命约300 万年。在这万年。在这300 万年万年中人类活动对环境的化学演化的影响并不明显。中人类活动对环境的化学演化的影响并不明显。而工业革命至今不过而工业革命至今不过200 年，特别是近几十年，年，特别是近几十年，自然资源和能源的开发速度和规模都是惊人的，自然资源和能源的开发速度和规模都是惊人的，不仅将地下矿藏大量移至地表，把本来固定在岩不仅将地下矿藏大量移至地表，把本来固定在岩石中的元素变成了可进入生态环境和人体。石中的元素变成
16、了可进入生态环境和人体。脊椎脊椎动动物的演化物的演化魚類魚類兩生類兩生類爬蟲類爬蟲類鳥類鳥類哺乳類哺乳類總鰭魚類總鰭魚類始祖鳥始祖鳥 4.2.1 水循环水循环 所有生物机体组成中都含有水，自然界中绝所有生物机体组成中都含有水，自然界中绝大多数生物及非生物的变化多在水中进行。没有水大多数生物及非生物的变化多在水中进行。没有水参与循环，就没有生态系统的功能，生命就不能维参与循环，就没有生态系统的功能，生命就不能维持。水约占地球表面的持。水约占地球表面的70，水为物质间的反应提，水为物质间的反应提供了适宜的场所，成为物质传递介质。水参加的植供了适宜的场所，成为物质传递介质。水参加的植物的光合作用，既
17、制造了维持生命的必需营养物，物的光合作用，既制造了维持生命的必需营养物，同时又为生命提供了必需的氧气。同时又为生命提供了必需的氧气。地球上的海洋、河流等水体不断蒸发，生成的水地球上的海洋、河流等水体不断蒸发，生成的水气进入大气，遇冷凝结成雨、雪等返回地表，其中气进入大气，遇冷凝结成雨、雪等返回地表，其中一部分汇集在江、湖，重新流入海洋，另一部分渗一部分汇集在江、湖，重新流入海洋，另一部分渗入土壤或松散岩层，有些成为地下水，有些被植物入土壤或松散岩层，有些成为地下水，有些被植物吸收。被植物吸收的部分，除少量结合在植物体内吸收。被植物吸收的部分，除少量结合在植物体内外，大部分通过液面蒸发返回大气。
18、图外，大部分通过液面蒸发返回大气。图42 为水循为水循环示意图。由此可见，水的自然循环是依靠其气、环示意图。由此可见，水的自然循环是依靠其气、液、固三态易于转化的特性，借太阳辐射和重力作液、固三态易于转化的特性，借太阳辐射和重力作用提供转化和运动能量来实现的。用提供转化和运动能量来实现的。4.2.2 氮循环氮循环 氮是蛋白质的基本组成元素之一。所有生物体均氮是蛋白质的基本组成元素之一。所有生物体均含有蛋白质，所以氮的循环涉及到生物圈的全部领含有蛋白质，所以氮的循环涉及到生物圈的全部领域。氮是地球上极为丰富的一种元素，在大气中约域。氮是地球上极为丰富的一种元素，在大气中约占占79。氮在空气中含量
19、虽高，却不能为多数生物。氮在空气中含量虽高，却不能为多数生物体所直接利用，必须通过固氮作用。固氮作用的两体所直接利用，必须通过固氮作用。固氮作用的两条主要途径，一是通过闪电等高能固氮，形成的氨条主要途径，一是通过闪电等高能固氮，形成的氨和硝酸盐，随降水落到地面；二是生物固氮，如豆和硝酸盐，随降水落到地面；二是生物固氮，如豆科植物根部的根瘤油菌可使氨气转变为硝酸盐等。科植物根部的根瘤油菌可使氨气转变为硝酸盐等。植物从土壤中吸收铵离子（铵肥）和硝酸盐，并植物从土壤中吸收铵离子（铵肥）和硝酸盐，并经复杂的生物转化形成各种氨基酸，然后由氨基酸经复杂的生物转化形成各种氨基酸，然后由氨基酸合成蛋白质。动物
20、以植物为食而获得氮并转化为动合成蛋白质。动物以植物为食而获得氮并转化为动物蛋白质。动植物死亡后的遗骸中的蛋白质被微生物蛋白质。动植物死亡后的遗骸中的蛋白质被微生物分解成铵离子（物分解成铵离子（NH4+）、硝酸根离子（）、硝酸根离子（NO3-）和）和氨（氨（NH3）又回到土壤和水体中，被植物再次吸收利）又回到土壤和水体中，被植物再次吸收利用。图用。图43 为氮循环示意图。为氮循环示意图。4.2.3 碳循环碳循环 碳是构成生物体的最基本元素之一，也是构成地碳是构成生物体的最基本元素之一，也是构成地壳岩石和矿物燃料（煤、石油、天然气）的主要元壳岩石和矿物燃料（煤、石油、天然气）的主要元素。碳的循环主
21、要是通过素。碳的循环主要是通过CO2 来进行的。它可分为来进行的。它可分为三种形式：第一种形式是植物经光合作用将大气中三种形式：第一种形式是植物经光合作用将大气中的的CO2 和和H2O 化合生成碳水化合物（糖类），在植化合生成碳水化合物（糖类），在植物呼吸中又以物呼吸中又以CO2 返回大气中被植物再度利用；返回大气中被植物再度利用；第二种形式是植物被动物采食后，糖类被动物吸收，第二种形式是植物被动物采食后，糖类被动物吸收，在体内氧化生成在体内氧化生成CO2，并通过动物呼吸释放回大气中，并通过动物呼吸释放回大气中又可被植物利用；第三种形式是煤、石油和天然气等又可被植物利用；第三种形式是煤、石油和
22、天然气等矿物燃料燃烧时，生成矿物燃料燃烧时，生成CO2，CO2 返回大气中后重新返回大气中后重新进入生态系统的碳循环。图进入生态系统的碳循环。图44 为碳循环示意图。为碳循环示意图。4.2.4 氧循环氧循环 由于氧在自然界中含量丰富，分布广泛，而且由于氧在自然界中含量丰富，分布广泛，而且性质活泼，环境中处处有氧（游离态或化合），性质活泼，环境中处处有氧（游离态或化合），所以氧在自然界中的循环最复杂。上述的几种循所以氧在自然界中的循环最复杂。上述的几种循环中都包含了一部分氧循环。实际上各种物质的环中都包含了一部分氧循环。实际上各种物质的循环都是相互关联的，分别叙述仅仅是为了突出循环都是相互关联的
23、，分别叙述仅仅是为了突出主导线索以利讨论。图主导线索以利讨论。图45 是氧在自然界中的主是氧在自然界中的主要循环途径及有关反应。要循环途径及有关反应。总之，自然界中各种物质的循环都按一定的过总之，自然界中各种物质的循环都按一定的过程进行，而且由此形成自然界中物质的平衡。生程进行，而且由此形成自然界中物质的平衡。生物体则参与所处环境的物质循环，成为平衡着的物体则参与所处环境的物质循环，成为平衡着的自然环境整体中的一个组成部分，而且是一个主自然环境整体中的一个组成部分，而且是一个主导部分。导部分。4.3 大气污染大气污染 大气圈包围在地球之外，它是由空气、少量水气、大气圈包围在地球之外，它是由空气
24、、少量水气、粉尘和其他微量杂质组成的混合物。粉尘和其他微量杂质组成的混合物。空气的主要成分空气的主要成分:氮氮 78.09 氧氧 20.95 氩氩 0.93 CO2 0.03还有稀有气体氦、氖、氪、氙和甲烷、氮的氧化物、还有稀有气体氦、氖、氪、氙和甲烷、氮的氧化物、硫的氧化物、氨、臭氧等共占硫的氧化物、氨、臭氧等共占0.1。大气污染物大气污染物分类分类 成分成分颗粒物颗粒物 碳粒，飞灰，碳粒，飞灰，CaCO3，ZnO，PbO2，各种重金属尘粒，各种重金属尘粒含硫化合物含硫化合物 SO2，SO3，H2SO4，H2S，硫醇等，硫醇等含氮化合物含氮化合物 NO，NO2，NH3 等等氧化物氧化物 O3
25、，CO，CO2，过氧化物等，过氧化物等卤化物卤化物 氯气，氯气，HF，HCl 等等有机化合物有机化合物 烃类，甲醛，有机酸，焦油，有机卤化物，酮类，稠环烃类，甲醛，有机酸，焦油，有机卤化物，酮类，稠环 燃料的燃烧是造成大气污染的主要原因。人类生燃料的燃烧是造成大气污染的主要原因。人类生活和工业、科学技术的现代化，使燃料用量大幅度活和工业、科学技术的现代化，使燃料用量大幅度上升，从而造成大气的污染日趋严重。随着交通上升，从而造成大气的污染日趋严重。随着交通运输业的发展，大都市中大量汽车的排气也对环境运输业的发展，大都市中大量汽车的排气也对环境造成了严重污染。另外，大气中还有来自工业生产造成了严重
26、污染。另外，大气中还有来自工业生产的其他污染物，石油工业和化学工业大规模地发展的其他污染物，石油工业和化学工业大规模地发展也增加了空气中污染物的种类和数量。也增加了空气中污染物的种类和数量。在农业方面，由于各种农药的喷洒而造成的大气在农业方面，由于各种农药的喷洒而造成的大气污染也是不可忽视的问题。大气污染对建筑、树木、污染也是不可忽视的问题。大气污染对建筑、树木、道路、桥梁和工业设备等都有极大危害。对人体健道路、桥梁和工业设备等都有极大危害。对人体健康的危害也日益明显，更大的威胁是通过呼吸道疾康的危害也日益明显，更大的威胁是通过呼吸道疾病削弱人的体质，会进一步引起心脏及其他器官的病削弱人的体质
27、，会进一步引起心脏及其他器官的机能障碍而导致疾病甚至死亡。机能障碍而导致疾病甚至死亡。水泥厂重度污染水泥厂重度污染4.3.1 汽车尾气汽车尾气 汽车尾气中的有害成分主要汽车尾气中的有害成分主要:CO，NOX，SO2，HC，颗粒物和臭氧等。，颗粒物和臭氧等。CO:是汽油燃烧不完全的产物，其数量占尾气成分的首是汽油燃烧不完全的产物，其数量占尾气成分的首位。位。CO 无色、无臭、无味，当被吸入人体后，极易无色、无臭、无味，当被吸入人体后，极易与血红蛋白结合，（其亲合力比与血红蛋白结合，（其亲合力比O2 约大约大200300 倍），使血红蛋白失去携氧能力。倍），使血红蛋白失去携氧能力。CO 浓度低时会
28、使浓度低时会使人慢性中毒，浓度高时则会导致窒息死亡。人慢性中毒，浓度高时则会导致窒息死亡。颗粒物颗粒物:汽车尾气中的颗粒物包括铅化合物、碳颗粒和油雾等。铅是汽车尾气中的颗粒物包括铅化合物、碳颗粒和油雾等。铅是大气的重金属污染物中毒性较大的一种，铅尘来自于汽油的大气的重金属污染物中毒性较大的一种，铅尘来自于汽油的抗爆添加剂，这是一种含铅的有机化合物四乙基铅抗爆添加剂，这是一种含铅的有机化合物四乙基铅（C2H5）4Pb。四乙基铅的毒性比无机铅化合物约大百倍，且铅尘随。四乙基铅的毒性比无机铅化合物约大百倍，且铅尘随行车和风力扩散。它是引起急性精神性病症的剧毒物质，它行车和风力扩散。它是引起急性精神性
29、病症的剧毒物质，它可以在人体中不断积累，当血液中铅含量超过可以在人体中不断积累，当血液中铅含量超过0.1mg 时，可时，可造成贫血等中毒症状。造成贫血等中毒症状。SO2:硫的氧化物是由燃料所含的硫经燃烧而形成的。低硫的氧化物是由燃料所含的硫经燃烧而形成的。低浓度的浓度的SO2（10LL-1）的危害主要是刺激上呼吸道，）的危害主要是刺激上呼吸道，浓度较高（浓度较高（100LL-1以上）时会引起深部组织障碍，以上）时会引起深部组织障碍，浓度更高（浓度更高（400LL-1 以上）时会致人呼吸困难和死以上）时会致人呼吸困难和死亡。特别是大气尘粒与亡。特别是大气尘粒与SO2 的协同作用对人体健康的协同作
30、用对人体健康的危害就更大。的危害就更大。4.3.2 光化学烟雾光化学烟雾 大气中的大气中的HC 和和NOX 等为一次污染物，在太阳等为一次污染物，在太阳光中紫外线照射下能发生化学反应，衍生种种二光中紫外线照射下能发生化学反应，衍生种种二次污染物。由一次污染物和二次污染物的混合物次污染物。由一次污染物和二次污染物的混合物（气体和颗粒物）所形成的烟雾污染现象，称为（气体和颗粒物）所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。光化学烟雾。NO，HC 的氧化，的氧化，NO2 的分解，的分解，O3 和和PAN 等的等的生成，是光化学烟雾形成过程的基本化学特征，其生成，是光化学烟雾形成过程的基本化学特征，其反应机
31、理极为复杂，至今还在研究之中。它对大气反应机理极为复杂，至今还在研究之中。它对大气造成的严重污染不能轻视。造成的严重污染不能轻视。O3，PAN，醛类对动植，醛类对动植物和建筑物伤害很大，对人和动物的伤害主要是刺物和建筑物伤害很大，对人和动物的伤害主要是刺激眼睛和粘膜，及气管、肺等器官，引起眼红流泪、激眼睛和粘膜，及气管、肺等器官，引起眼红流泪、头痛、气喘咳嗽等症状，严重者也有死亡的危险。头痛、气喘咳嗽等症状，严重者也有死亡的危险。4.3.3 酸雨酸雨 大气中的化学物质随降雨到达地面后会对地表的物大气中的化学物质随降雨到达地面后会对地表的物质平衡产生各种影响。降雨的酸化程度通常用质平衡产生各种影
32、响。降雨的酸化程度通常用pH 值值表示，表示，pH 值就是氢离子浓度的负对数，即值就是氢离子浓度的负对数，即 pH=lgH+正常雨水偏酸性，正常雨水偏酸性，pH 值约为值约为67，这是由于大气，这是由于大气中的中的CO2 溶于雨水中，形成部分电离的碳酸。而水的溶于雨水中，形成部分电离的碳酸。而水的微弱酸性可使土壤的养分溶解，供生物吸收，这是有微弱酸性可使土壤的养分溶解，供生物吸收，这是有利于人类环境的。利于人类环境的。酸雨通常是指酸雨通常是指pH 小于小于5.6 的降水，是大气污染现的降水，是大气污染现象之一。酸雨的形成是一个复杂的大气化学和大气物象之一。酸雨的形成是一个复杂的大气化学和大气物
33、理过程，主要是由废气中的理过程，主要是由废气中的SOx 和和NOx 造成的。汽造成的。汽油和柴油都有含硫化合物，燃烧时排放出油和柴油都有含硫化合物，燃烧时排放出SO2，金属，金属硫化物矿在冶炼过程也要释放出大量硫化物矿在冶炼过程也要释放出大量SO2。这些。这些SO2 通过气相或液相的氧化反应产生硫酸。通过气相或液相的氧化反应产生硫酸。酸雨对环境有多方面的危害：使水域和土壤酸化，酸雨对环境有多方面的危害：使水域和土壤酸化，损害农作物和林木生长，危害渔业生产（损害农作物和林木生长，危害渔业生产（pH 值小于值小于4.8 时，鱼类就会消失）；腐蚀建筑物、工厂设备和时，鱼类就会消失）；腐蚀建筑物、工厂
34、设备和文化古迹也危害人类键康。因此酸雨会破坏生态平衡，文化古迹也危害人类键康。因此酸雨会破坏生态平衡，造成很大经济损失。此外，酸雨可随风飘移而降落到造成很大经济损失。此外，酸雨可随风飘移而降落到几千里外，导致大范围的公害。因此，酸雨已被公认几千里外，导致大范围的公害。因此，酸雨已被公认为全球性的重大环境问题之一。为全球性的重大环境问题之一。4.3.4 温室效应加剧温室效应加剧 燃料在燃烧过程一定会产生燃料在燃烧过程一定会产生CO2 和和H2O，产生的，产生的CO2 可溶解在雨水、江河、湖泊和海洋里，也可以被可溶解在雨水、江河、湖泊和海洋里，也可以被植物吸收进行光合作用等。产生的和去除的植物吸收
35、进行光合作用等。产生的和去除的CO2 之间之间达到平衡，使大气中达到平衡，使大气中CO2 的浓度保持在一定范围内。的浓度保持在一定范围内。地球大气层中的地球大气层中的CO2 和水蒸气等允许部分太阳辐和水蒸气等允许部分太阳辐射（短波辐射）透过并到达地面，使地球表面温度升射（短波辐射）透过并到达地面，使地球表面温度升高；同时，大气又能吸收太阳和地球表面发出的长波高；同时，大气又能吸收太阳和地球表面发出的长波辐射，仅让很少的一部分热辐射散失到宇宙空间。由辐射，仅让很少的一部分热辐射散失到宇宙空间。由于大气吸收的辐射热量多于散失的，最终导致地球保于大气吸收的辐射热量多于散失的，最终导致地球保持相对稳定
36、的气温，这种现象称为温室效应。温室效持相对稳定的气温，这种现象称为温室效应。温室效应是地球上生命赖以生存的必要条件。应是地球上生命赖以生存的必要条件。但是由于人口激增、人类活动频繁，化石燃料的燃但是由于人口激增、人类活动频繁，化石燃料的燃烧量猛增，加上森林面积因滥砍滥伐而急剧减少，导烧量猛增，加上森林面积因滥砍滥伐而急剧减少，导致了大气中致了大气中CO2 和各种气体微粒含量不断增加，致使和各种气体微粒含量不断增加，致使CO2吸收及反射回地面的长波辐射能增多，引起地球吸收及反射回地面的长波辐射能增多，引起地球表面气温上升，造成了温室效应加剧，气候变暖。因表面气温上升，造成了温室效应加剧，气候变暖
37、。因此此CO2 量的增加，被认为是大气污染物对全球气候量的增加，被认为是大气污染物对全球气候产生影响的主要原因。产生影响的主要原因。温室效应的加剧导致全球变暖，会对气候、生态环温室效应的加剧导致全球变暖，会对气候、生态环境及人类健康等多方面带来影响。地球表面温度升高境及人类健康等多方面带来影响。地球表面温度升高会使更多的冰雪融化，反射回宇宙的阳光减少，极地会使更多的冰雪融化，反射回宇宙的阳光减少，极地更加变暖，海平面慢慢上升，降雨量也会增加。降水更加变暖，海平面慢慢上升，降雨量也会增加。降水量的增加会使草原以及对水敏感的物种出现变化，很量的增加会使草原以及对水敏感的物种出现变化，很多植物将会在
38、与以往不同时期内播种、开花与结果；多植物将会在与以往不同时期内播种、开花与结果；植物的生长周期会缩短，甚至使植物品种打乱；变暖、植物的生长周期会缩短，甚至使植物品种打乱；变暖、变湿的气候条件会促进病菌、霉菌和有毒物质的生长，变湿的气候条件会促进病菌、霉菌和有毒物质的生长，导致食物受污染或变质。因此，气候变暖将引起全球导致食物受污染或变质。因此，气候变暖将引起全球疾病的流行，严重威胁人类健康。疾病的流行，严重威胁人类健康。4.3.3 臭氧层空洞臭氧层空洞 在高层大气中（高度范围约离地面在高层大气中（高度范围约离地面 1524km），由氧吸收太阳紫外线辐射而生成可），由氧吸收太阳紫外线辐射而生成可
39、观量的臭氧（观量的臭氧（O3）。光子首先将氧分子分解）。光子首先将氧分子分解成氧原子，氧原子与氧分子反应生成臭氧。成氧原子，氧原子与氧分子反应生成臭氧。O3 和和O2 属于同素异形体，在通常的温度和压力属于同素异形体，在通常的温度和压力条件下，两者都是气体。当条件下，两者都是气体。当O3 的浓度在大气中达到的浓度在大气中达到最大值时，就形成厚度约最大值时，就形成厚度约20km 的臭氧层。臭氧能吸的臭氧层。臭氧能吸收波长在收波长在220330nm 范围内的紫外光，从而防止这范围内的紫外光，从而防止这种高能紫外线对地球上生物的伤害。种高能紫外线对地球上生物的伤害。过去人类的活动尚未达到平流层（海拔
40、约过去人类的活动尚未达到平流层（海拔约0km）的高度，而臭氧层主要分布在距地面的高度，而臭氧层主要分布在距地面2025km 的大的大气层中，所以未受到重视。近年来不断测量的结果气层中，所以未受到重视。近年来不断测量的结果已证实臭氧层已经开始变薄，乃至出现空洞。已证实臭氧层已经开始变薄，乃至出现空洞。1985 年，发现南极上方出现了面积与美国大陆相近的臭年，发现南极上方出现了面积与美国大陆相近的臭氧层空洞，氧层空洞，1989 年又发现北极上空正在形成的另一年又发现北极上空正在形成的另一个臭氧层空洞。此后发现空洞并非固定在一个区域个臭氧层空洞。此后发现空洞并非固定在一个区域内，而是每年在移动，且面
41、积不断扩大。内，而是每年在移动，且面积不断扩大。臭氧空洞臭氧空洞 臭氧层变薄和出现空洞，就意味着有更多的紫外臭氧层变薄和出现空洞，就意味着有更多的紫外辐射线到达地面。紫外线对生物具有破坏性，对人辐射线到达地面。紫外线对生物具有破坏性，对人的皮肤、眼睛，甚至免疫系统都会造成伤害，强烈的皮肤、眼睛，甚至免疫系统都会造成伤害，强烈的紫外线还会影响鱼虾类和其他水生生物的正常生的紫外线还会影响鱼虾类和其他水生生物的正常生存，乃至造成某些生物灭绝，会严重阻碍各种农作存，乃至造成某些生物灭绝，会严重阻碍各种农作物和树木的正常生长，又会使由物和树木的正常生长，又会使由CO2量增加而导致量增加而导致的温室效应加
42、剧。的温室效应加剧。臭氧层破坏将给人类等产生诸多负面影响臭氧层破坏将给人类等产生诸多负面影响 引起臭氧层被破坏的原因有多种解释，其中公认引起臭氧层被破坏的原因有多种解释，其中公认的原因之一是氟里昂（氟氯甲烷类化合物）的大量的原因之一是氟里昂（氟氯甲烷类化合物）的大量使用。氟里昂被广泛应用于制冷系统、发泡剂、洗使用。氟里昂被广泛应用于制冷系统、发泡剂、洗净剂、杀虫剂、除臭剂、头发喷雾剂等。氟里昂化净剂、杀虫剂、除臭剂、头发喷雾剂等。氟里昂化学性质稳定，易挥发，不溶于水。但进入大气平流学性质稳定，易挥发，不溶于水。但进入大气平流层后，受紫外线辐射而分解产生层后，受紫外线辐射而分解产生Cl原子，原子
43、，Cl 原子则原子则可引发破坏可引发破坏O3 循环的反应。循环的反应。4.4 水体污染水体污染 地球表面上水的覆盖面积约占四分之三。水是宝贵地球表面上水的覆盖面积约占四分之三。水是宝贵的自然资源，是人类生活、动植物生长和工农业生产的自然资源，是人类生活、动植物生长和工农业生产不可缺少的物质。水是一切生命机体的组成不可缺少的物质。水是一切生命机体的组成物质，是生命发生、发育和繁衍的源泉。水是生物体物质，是生命发生、发育和繁衍的源泉。水是生物体新陈代谢的一种介质，水参与了一系列的生理生化反新陈代谢的一种介质，水参与了一系列的生理生化反应，维持着生命的活力。水是人体（以及各种生物体）应，维持着生命的
44、活力。水是人体（以及各种生物体）中含量最多的一种物质，约占体重的三分之二。每人中含量最多的一种物质，约占体重的三分之二。每人每天约需每天约需5L 水，没有水就没有生命。水，没有水就没有生命。水是宝贵的自然资源水是宝贵的自然资源生命活动离不开水生命活动离不开水工农业生产和日常生活离不开水工农业生产和日常生活离不开水水的物理、化学性质水的物理、化学性质 水的化学式为水的化学式为H2O。纯水是一种无味无色的液体。纯水是一种无味无色的液体。天然水多呈浅蓝绿色。水的生成热很高，所以其热稳天然水多呈浅蓝绿色。水的生成热很高，所以其热稳定性很大，在定性很大，在2000K 的高温下离解度不足百分之一。的高温下
45、离解度不足百分之一。水的冰点为水的冰点为0（273 15K），沸点为），沸点为0373.15K），），所以在常温下，水为液态。所以在常温下，水为液态。水体污染水体污染 主要指由于人类的各种活动排放的污染物进入河主要指由于人类的各种活动排放的污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体中，使水和水体的物流、湖泊、海洋或地下水等水体中，使水和水体的物理、化学性质发生变化而降低了水体的使用价值。水理、化学性质发生变化而降低了水体的使用价值。水体污染会严重危害人体健康，据世界卫生组织报导，体污染会严重危害人体健康，据世界卫生组织报导，全世界全世界75左右的疾病与水有关。常见的伤寒、霍左右的疾病与水有关。常
46、见的伤寒、霍乱、胃炎、痢疾和传染性肝炎等疾病的发生与传播都乱、胃炎、痢疾和传染性肝炎等疾病的发生与传播都和直接饮用污染水有关。和直接饮用污染水有关。水体污染有两类水体污染有两类：一类是自然污染，另一类是一类是自然污染，另一类是人为污染，而后者是主要的。人为污染，而后者是主要的。自然污染自然污染 主要是自然因素所造成，如特殊地质主要是自然因素所造成，如特殊地质条件使某些地区有某些或某种化学元素的大量富集，条件使某些地区有某些或某种化学元素的大量富集，天然植物在腐烂过程中产生某种毒物，以及降雨淋洗天然植物在腐烂过程中产生某种毒物，以及降雨淋洗大气和地面后挟带各种物质流入水体，都会影响该地大气和地面
47、后挟带各种物质流入水体，都会影响该地区的水质。区的水质。人为污染人为污染 是人类生活和生产活动中产生的废污是人类生活和生产活动中产生的废污水对水体的污染，包括生活污水、工业废水、农田排水对水体的污染，包括生活污水、工业废水、农田排水和矿山排水等。此外，废渣和垃圾倾倒在水中或岸水和矿山排水等。此外，废渣和垃圾倾倒在水中或岸边，或堆积在土地上，经降雨淋洗流入水体，都能造边，或堆积在土地上，经降雨淋洗流入水体，都能造成污染。成污染。排入水体的污染物种类繁多，分类方法各异。一排入水体的污染物种类繁多，分类方法各异。一般可按污染物组成分为无机污染物、有机污染物和农般可按污染物组成分为无机污染物、有机污染
48、物和农药污染物等。药污染物等。有毒无机污染物有毒无机污染物 主要是指汞（主要是指汞（Hg）、镉（）、镉（Cd）、铅（）、铅（Pb）等）等重金属和砷（重金属和砷（As）的化合物以及氰根离子（）的化合物以及氰根离子（CN-）、亚硝酸根离子（）、亚硝酸根离子（NO2-）等。它们对人类及生）等。它们对人类及生态系统可产生直接的损害或长期积累性损害。态系统可产生直接的损害或长期积累性损害。重金属化合物重金属化合物 污染的特点是因其某些化合物的生产与应用的广污染的特点是因其某些化合物的生产与应用的广泛，在局部地区可能出现高浓度污染。另外，重金属泛，在局部地区可能出现高浓度污染。另外，重金属污染物一般具有潜
49、在危害性。它们与有机污染物不同，污染物一般具有潜在危害性。它们与有机污染物不同，水中的微生物难于使之分解消除（可称为降解作用），水中的微生物难于使之分解消除（可称为降解作用），经过经过“虾吃浮游生物，小鱼吃虾，大鱼吃小鱼虾吃浮游生物，小鱼吃虾，大鱼吃小鱼”的水的水中食物链被富集，浓度逐级加大。而人正处于食物链中食物链被富集，浓度逐级加大。而人正处于食物链的终端，通过食物或饮水，将有毒物摄入人体。的终端，通过食物或饮水，将有毒物摄入人体。若这些有毒物不易排泄，将会在人体内积蓄，引起若这些有毒物不易排泄，将会在人体内积蓄，引起慢性中毒。在生物体内的某些重金属又可被微生物转慢性中毒。在生物体内的某些
50、重金属又可被微生物转化为毒性更大的有机化合物（如无机汞可转化为有机化为毒性更大的有机化合物（如无机汞可转化为有机汞）。例如众所周知的汞）。例如众所周知的水俣病水俣病就是由所食鱼中含有氯就是由所食鱼中含有氯化甲基汞引起的，化甲基汞引起的，骨痛病骨痛病则由镉污染引起的。这些震则由镉污染引起的。这些震惊世界的公害事件都是工厂排放的污水中含有这些重惊世界的公害事件都是工厂排放的污水中含有这些重金属所致。金属所致。水俣病事件 1953年年-1968年，发生在日本熊本县的水俣镇。水俣镇年，发生在日本熊本县的水俣镇。水俣镇一家氮肥公司在生产氯乙稀和醋酸乙稀时，采取了低成一家氮肥公司在生产氯乙稀和醋酸乙稀时，
