環境化學效應

環境化學效應是在環境條件的影響下，物質之間的化學反應所引起的環境效果。環境化學效應也有大家比較瞭解的例子，如環境的酸化和環境的鹽鹼化等。

環境酸化主要是酸雨造成的地面水體和土壤的酸度增大。環境酸化會降低土地肥力，使農業和漁業減產。侵蝕石刻雕像、大理石建築、金屬屋頂、橋樑、鐵路，使環境質量下降。與環境酸化相反的環境化學效應是環境鹼化。環境鹽鹼化是由於大量的可溶性鹽、鹼類物質在水體和土壤中長期積累，或者受到海水的長期浸漬造成的。長期利用含鹽鹼成分的工業廢水灌溉農田也會造成土壤鹼化。土壤鹼化使作物生長受阻，農業減產。地下水硬度升高的現象，在中國北方一些大城市如北京、西安、瀋陽等地普遍存在。北京西南郊某些地區,近20年來地下水硬度升高10度左右，平均每年升高 0.5度左右。這是需氧有機物和酸、鹼、鹽等污染物與一定的環境條件綜合作用引起的環境化學效應。土壤和第四紀沉積物中的碳酸鹽礦物和大量的交換性鈣、鎂離子在需氧有機物的降解產物──二氧化碳、酸、鹼、鹽等污染物的酸解作用和鹽效應的影響下，一方面促進碳酸鹽礦物的溶解，另一方面某些污染物中的各種陽離子（主要是鈉離子）與土壤中的鈣、鎂離子進行交換，從而增加了地下水的硬度。水硬度的升高增加了水處理的人力和物力消耗。光化學煙霧是大氣光化學效應的產物，它會惡化大氣環境，直接危害人體健康和生物的生長。

酸雨的成因是一種複雜的大氣化學和大氣物理的現象。酸雨中含有多種無機酸和有機酸，絕大部分是硫酸和硝酸。工業生產、民用生活燃燒煤炭排放出來的二氧化硫，燃燒石油以及汽車尾氣排放出來的氮氧化物，經過“雲內成雨過程”，即水氣凝結在硫酸根、硝酸根等凝結核上，發生液相氧化反應，形成硫酸雨滴和硝酸雨滴；又經過“雲下衝刷過程”，即含酸雨滴在下降過程中不斷合併吸附、沖刷其他含酸雨滴和含酸氣體，形成較大雨滴，最後降落在地面上，形成了酸雨。我國的酸雨是硫酸型酸雨。硫和氮是營養元素。弱酸性降水可溶解地面中礦物質，供植物吸收。如酸度過高，pH值降到5.6以下時，就會產生嚴重危害。它可以直接使大片森林死亡，農作物枯萎；也會抑制土壤中有機物的分解和氮的固定，淋洗與土壤離子結合的鈣、鎂、鉀等營養元素，使土壤貧瘠化；還可使湖泊、河流酸化，並溶解土壤和水體底泥中的重金屬進入水中，毒害魚類；加速建築物和文物古蹟的腐蝕和風化過程；可能危及人體健康。　酸性雨水的影響在歐洲和美國東北部最明顯，而且被大力宣傳，但受威脅的地區還包括加拿大，也許還有加利福尼亞州塞拉地區、洛基山脈和中國。在某些地方，偶爾觀察到降下的雨水像醋那樣酸。酸雨影響的程度是一個爭論不休的主題。對湖泊和河流中水生物的危害是最初人們注意力的焦點，但已認識到，對建築物、橋樑和設備的危害是酸雨的另一些代價高昂的後果。污染空氣對人體健康的影響是最難以定量確定的。

受到最大危害的是那些緩衝能力很差的湖泊。當有天然鹼性緩衝劑存在時，酸雨中的酸性化合物(主要是硫酸、硝酸和少量有機酸)就會被中和。然而，處於花崗岩(酸性)地層上的湖泊容易受到直接危害，因為雨水中的酸能溶解鋁和錳這些金屬離子。這能引起植物和藻類生長量的減少，而且在某些湖泊中，還會引起魚類種羣的衰敗或消失。由這種污染形式引起的對植物的危害範圍，包括從對葉片的有害影響直到細根系的破壞。

在美國東北部地區，減少污染物的主要考慮對象是那些燃燒高含硫量的煤發電廠。能防止污染物排放的化學洗氣器是可能的補救辦法之一。化學洗氣器是一種用來處理廢氣、或溶解、或沉澱、或消除污染物的設備。催化劑能使固定源和移動源的氮氧化物排放量減少，又是化學在改善空氣質量方面能起作用的另一個實例。

土壤鹽鹼化是指土壤含鹽量太高（超過0.3%），而使農作物低產或不能生長。

形成鹽鹼土要有兩個條件：一是氣候乾旱和地下水位高（高於臨界水位）；另一是地勢低窪，沒有排水出路。 地下水都含有一定的鹽份，如其水面接近地面，而該地 區又比較乾旱，由於毛細作用上升到地表的水蒸發後，便留下鹽分：日積月累，土壤含鹽量逐漸增加，形成鹽鹼土；如是窪地，且沒有排水出路，則窪地水份蒸發後，即留下鹽份，也形成鹽鹼地。

危害：

1、土壤板結與肥力下降。 2、不利於農作物吸收養分，阻礙作物生長。使農作物減產甚至絕收。因為土壤中的鹽分過多，不利於農作物根系吸收水分，從而造成農作物脱水，甚至死亡。

氮氧化物(NOx)主要是指NO和NO2。NO和NO2都是對人體有害的氣體。氮氧化物和碳氫化合物(HC)在大氣環境中受強烈的太陽紫外線照射後發生光化學反應而產生二次污染物，這種又一次污染物和二次污染物的混合物所形成的煙霧現象，稱為光化學煙霧。

經過研究表明,在60°N(北緯)～60°S(南緯)之間的一些大城市,都可能發生光化學煙霧。光化學煙霧主要發生在陽光強烈的夏、秋季節。隨着光化學反應的不斷進行,反應生成物不斷蓄積,光化學煙霧的濃度不斷升高,約3 h～4 h後達到最大值。這種光化學煙霧可隨氣流飄移數百公里,使遠離城市的農村莊稼也受到損害。1943年,美國洛杉磯市發生了世界上最早的光化學煙霧事件,此後,在北美、日 本、澳大利亞和歐洲部分地區也先後出現這種煙霧。經過反覆的調查研究,直到1958年才發現,這一事件是由於洛杉磯市擁有的250萬輛汽車排氣污染造成的,這些汽車每天消耗約1600 t汽油,向大氣排放1000多噸碳氫化合物和400多噸氮氧化物,這些氣體受陽光作用,釀成了危害人類的光化學煙霧事件。

1970年,美國加利福尼亞州發生光化學煙霧事件,農作物損失達2500多萬美元。

1971年,日本東京發生了較嚴重的光化學煙霧事件,使一些學生中毒昏倒。同一天,日本的其他城市也有類似的事件發生。此後,日本一些大城市連續不斷出現光化學煙霧。日本環保部門經對東京幾個主要污染源排放的主要污染物進行調查後發現,汽車排放的CO、NOx、HC三種污染物約佔總排放量的80%。

荒漠化是指在乾旱、半乾旱和某些半濕潤、濕潤地區，由於氣候變化和人類活動等各種因素所造成的土地退化，它使土地生物和經濟生產潛力減少，甚至基本喪失。荒漠化是當今世界最嚴重的環境與社會經濟問題。聯合國環境規劃署曾三次系統評估了全球荒漠化狀況。從1991年底為聯合國環發大會所準備報告的評估結果來看，全球荒漠化面積已從1984年的34.75億公頃增加到1991年的35.92億公頃，約佔全球陸地面積的1/4，已影響到了全世界1/6的人口（約9億人），100多個國家和地區。據估計，在全球35億公頃受到荒漠化影響的土地中，水澆地有2700萬公頃，旱地有1.73億公頃，牧場有30.71億公頃。從荒漠化的擴展速度來看，全球每年有600萬公頃的土地變為荒漠，其中320萬公頃是牧場，250萬公頃是旱地，12.5萬公頃是水澆地。另外還有2100萬公頃土地因退化而不能生長谷物。 土地荒漠化是自然因素和人為活動綜合作用的結果。自然因素主要是指異常的氣候條件，特別是嚴重的乾旱條件，由此造成植被退化，風蝕加快，引起荒漠化。人為因素主要指過度放牧、亂砍濫伐、開墾草地並進行連續耕作等，由此造成植被破壞，地表裸露，加快風蝕或雨蝕。就全世界而言，過度放牧和不適當的旱作農業是乾旱和半乾旱地區發生荒漠化的主要原因。同樣，乾旱和半乾旱地區用水管理不善，引起大面積土地鹽鹼化，也是一個十分嚴重的問題。從亞太地區人類活動對土地退化的影響構成來看，植被破壞佔37%，過度放牧佔33%，不可持續農業耕種佔25%，基礎設施建設過度開發佔5%。非洲的情況與亞洲類似，過度放牧、過度耕作和大量砍伐薪材是土地荒漠化的主要原因。

荒漠化的主要影響是土地生產力的下降和隨之而來的農牧業減產，相應帶來巨大的經濟損失和一系列社會惡果，在極為嚴重的情況下，甚至會造成大量生態難民。在1984－1985年的非洲大饑荒中，至少有3000萬人處於極度飢餓狀態，1000萬人成了難民。從各大洲損失比較來看，亞洲損失最大，其次是非洲、北美洲、大洋洲、南美洲、歐洲。從土地類型來看，放牧土地退化面積最大，損失也最大，灌溉土地和雨澆地受損失情況大致相同。從1980年和1990年所作估算的比較來看，由於世界各國防治土地荒漠化的進展甚微，在1978－1991年間，全世界的直接損失約為3000億－6000億美元。這尚不包括荒漠化地區以外的損失和間接經濟損失。

森林是陸地生態的主體，在維持全球生態平衡、調節氣候、保持水土、減少洪澇等自然災害方面，都有着極其重要的作用，各種林產品也有着廣泛的經濟用途。但從全球來看，森林破壞仍然是許多發展中國家所面臨的嚴重問題，所導致的一系列環境惡果引起了人們的高度關注。 森林減少的主要原因包括砍伐林木、開墾林地、採集薪材、大規模放牧、空氣污染等。一是砍伐林木。温帶森林的砍伐歷史很長，在工業化過程中，歐洲、北美等地的温帶森林有1/3被砍伐掉了。二是開墾林地。為了滿足人口增長對糧食的需求，在發展中國家開墾了大量的林地，特別是農民非法燒荒耕作，刀耕火種，造成了對森林的嚴重破壞。據估計，熱帶地區半數以上的森林採伐是燒荒開墾造成的。三是採集薪材。全世界約有一半人口用薪柴作炊事的主要燃料，每年有1億多立方米的林木從熱帶森林中運出用作燃料。隨着人口的增長，對薪材的需求量也相應增長，採伐林木的壓力越來越大。四是大規模放牧。五是空氣污染。在歐美等國，空氣污染對森林退化也產生了顯著影響。據1994年歐洲委員會對32個國家的調查，由於空氣污染等原因，歐洲大陸有26.4%的森林有中等或嚴重的落葉。

森林的不斷減少，將給人類和社會帶來很大的危害：一是產生氣候異常；二是增加二氧化碳排放；三是物種滅絕和生物多樣性減少；四是加劇水土侵蝕；五是減少水源涵養，加劇洪澇災害。

隨着全球經濟的迅速發展，人類對全球淡水資源的需求也在不斷增長，對陸地水域與海洋也施加了越來越大的環境壓力。淡水短缺、水生資源破壞和陸地水域與海洋污染已成為國際社會當前所關注的重大環境問題。

由於人口增長和經濟發展所導致的人均用水量的增加，在過去的三個世紀裏，人類提取的淡水資源量增加了35倍，1970年達到了3500平方公里。本世紀的後半葉，淡水提取量每年增加4%－8%，其中農業灌溉和工業用水佔了增長的主要部分，特別是本世紀70年代“綠色革命”期間，灌溉用水翻了一番。與淡水資源短缺相對應的是水資源的大量浪費。農業消耗了全球用水量的70%左右，但農業灌溉用水效率普遍比較低，許多灌溉系統60%以上的水在澆灌莊稼前就滲漏和蒸發掉了，並帶來土壤鹽漬化。水污染有三個主要來源，生活廢水、工業廢水和含有農業污染物的地面徑流。另外，固體廢物滲漏和大氣污染物沉降也造成對水體的交叉污染。化肥和農藥需求的日益增長和不合理使用，使農業的地表徑流污染也發展成為一個比

較嚴重的問題，成為湖泊等地表水體富營養化的一個重要來源。

海洋生物資源過度利用。世界漁業生產由海洋捕撈、內陸捕撈和水產養殖（包括淡水和海水養殖）所組成。海洋污染。人類活動產生的大部分廢物和污染物最終都進入了海洋，海洋污染越來越趨於嚴重。每年都有數十億噸的淤泥、污水、工業垃圾和化工廢物等直接流入海洋，河流每年也將近百億噸的淤泥和廢物帶人沿海水域。

城市生態系統是一個以人為中心的複合人工生態系統。由於城市消費者對能量和物質的消耗量以及廢棄物的排放量遠大於城市自然生態系統的產出量及淨化能力，城市生態環境非常脆弱。“生態足跡”分析方法可以定量反映大城市的生態承載力及其發展對自然生態環境產生的壓力和影響程度。以中國最大的三個城市上海、北京、廣州為例， 2003年上海人均生態足跡為3.36ha/人，生態承載力為0.46ha/人，生態足跡是生態承載力的7.3倍；2002年北京人均生態足跡為2.91ha/人，生態承載力為0.12ha/人，生態足跡是生態承載力的24倍；2000年廣州市生態足跡為2.5ha/人，生態承載力為0.2ha/人，生態足跡是生態承載力的12.5倍[3][4]。顯然，我國大城市存在很高的生態赤字，隨着城市化進程快速推進，生態失衡問題將進一步加劇。

面對着失衡的城市生態問題，人類開始反思並否定傳統的城市發展模式，轉而關注城市生態的修復和重建，以及生態城市的創建。城市生態化發展的主要途徑，除了適度控制城市人口規模、加強產業生態化和提高公眾生態意識外，更重要的是城市綠地系統建設，包括城市園林綠地建設、城郊森林斑塊建設和城市綠色廊道(綠色隔離帶)建設。

城市園林綠地被稱為“城市的腎臟”，在維持城市人居環境的生態平衡，樹立城市良好形象，滿足居民休閒、遊憩生活的需要方面發揮着重要作用。此外，它能通過物理化學反應達到淨化水質、空氣，吸附粉塵，防風固沙的功能。

城郊森林斑塊一般是在城市外圍建設的面積較大的綠色斑塊，如防護林、森林公園、自然山林保護區等。除了淨化空氣，它一方面可以為野生動植物提供良好的棲息環境，有利於生物種類的遷徙與生存繁殖；另一方面可作為城市園林物種的種源，是增加城市生物多樣性的良性生態庫。

城市綠色廊道可以將孤立園林綠色斑塊、城郊森林綠色斑塊，提高物種、羣落和生態過程的連續性。綠色廊道建設還起到了通風引道的作用，將城郊綠地系統形成的新鮮空氣輸入城市，改善市區環境質量。

綠地系統建設在提高人居環境水平，改善城市生態環境質量方面起了非常積極的作用，但在建設過程中也存在一些問題。一些大城市對綠地的規劃和建設缺乏從系統、生態角度進行綜合考慮，過於突出綠化對城市的裝飾美化作用，片面追求視覺景觀效果。如在城市中心建立大面積單物種的草坪或花卉圖案、以城市幾何形態而不是以環境價值為依據建設綠化隔離帶。類似這樣的綠化建設不但對減少城市環境污染、提高城市自然生態承載能力的效果不明顯，反而導致土地低密度開發而使房價上漲，以及城市蛙跳式蔓延而增加交通出行距離與時間。