環境效應

環境效應（environmental effect）是指自然過程或者人類的生產和生活活動會對環境造成污染和破壞，從而導致環境系統的結構和功能發生變化的過程。有正效應，也有負效應。按形成原因，分自然環境效應、環境化學效應和環境物理效應。多為綜合效應，如大量工業廢水直接排入江河、湖泊和海洋 可使水體的物理上化學上生物條件發生變化，導致水生生物種類、種羣變化，並對人類產生影響。環境效應是指由環境變化而產生的環境效果。環境變化可以是自然過程，也可以是人為活動影響所引起環境系統結構和功能的變異。環境效應可分為環境生物效應、環境物理效應和環境化學效應。人們最熟知的温室效應是由於大氣中二氧化碳的增加，導致氣温升高、氣候變暖的現象。城市及工業區，因大量燃燒石化燃料，放出大量的熱量，加之城市建築羣及道路的熱輻射，引起局地氣温高於周圍地區，稱為熱島效應。煙塵增加在大氣空間形成煙雲覆蓋，遮擋了陽光，致使光照減弱的現象稱為陽傘效應。一些地區氣候乾燥、植被減少、風沙彌漫、土地沙化、沙漠地帶不斷擴大，稱為沙漠化。植被破壞，大量水土流失，大片岩石裸露，甚至寸草不生，形成了石漠化。城市工礦區地下水的過量開採，長期得不到補給，導致局部地面下沉或塌陷。一些化學元素的減少或增加可以引起各種病變，如低氟區的齲齒、高氟區的氟骨症、缺碘引起的甲狀腺腫大，甲基汞所致的水俁病，鎘污染引起的骨痛病等。太陽活動、行星運行對地球環境經常產生重大影響，如誘發地震、海嘯、暴雨、乾旱等。環境效應越來越受到人們的關注。對其因果關係的研究，有助於防患於未然，為人類消災造福。環境變化可以是自然過程，也可以是人為活動影響所引起環境系統結構和功能的變異。環境效應是在環境諸要素綜合影響下，物質之間通過物理、化學和生物作用所產生的環境效果。 ^[1] 

環境效應一般可以分為自然環境效應和人為環境效應。環境效應按其產生的機理還可分為環境生物效應，環境化學效應和環境物理效應。

自然環境效應是以地能和太陽能為主要動力來源．環境中的物質相互作用所產生的環境效果；人為環境效應則是由於人類活動而引起的環境質量變化和生態變異的效果。這兩種環境效應都伴隨有物理效應、化學效應和生物效應。

環境生物效應是環境諸要素變化而導致生態系統變化的效果。這種效應的許多例子是大家所熟悉的，如現代大型水利工程，使魚、蝦、蟹等水生生物的繁殖受到不同程度的影響。另外，工業廢水大量排入江河、湖泊和海洋．也會使魚貝類水生生物受到嚴重危害。還有，對森林的濫砍濫伐，不僅會造成水土流失、增加乾旱、風沙等災害，從而使農業減產、城市受害，而且還會使鳥類的棲息場所縮減，影響鳥類繁衍，增多蟲害等等。

各種環境因素變化而導致變異的效果。中生代恐龍的突然滅絕，就是當時氣候變化引起的生物效應。現代大型水利工程的建設，切斷了魚、蝦、蟹的迴游途徑，使這些水生生物的繁殖受到影響。大量排入江河、湖泊和海洋，改變了水體的物理、化學和生物條件，致使魚類受害,數量減少,甚至滅絕。森林的砍伐，一方面引起，降低土地的肥力，產生乾旱、風沙等災害使農業減產；另一方面使鳥類的棲息場所縮減,鳥類減少,蟲害增多。致畸、致癌物質的污染引起畸形者和癌症患者增多。這些都是人們熟知的環境生物效應的例證。生物效應按引起的後果有時間和程度上的差異，分為急性的環境生物效應和慢性的環境生物效應。前者如某種細菌傳播引起疾病的流行。後者如日本引起的和引起的都是經過幾十年才出現的。環境生物效應關係到人和生物的生存和發展，因此，人們高度重視對這種效應的機理及其反應過程的研究，如進行各種污染物的毒性、毒理、吸收、分佈和積累的研究；各種污染物的拮抗作用和協同作用的研究；生物解毒酶的種類、數量以及對各種污染物的解毒作用的研究等。

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的水體和土壤的酸度增大，使農業和漁業減產。環境鹽鹼化主要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而造成的，這種效應能使農作物因生長受阻而造成減產，還會導致土壤和地下水的質量降低。

在各種環境條件的影響下，物質之間的化學反應所引起的環境效果，如環境的酸化、土壤的鹽鹼化、地下水硬度的升高、的發生。環境酸化主要是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，侵蝕石刻雕像、大理石建築、金屬屋頂、橋樑、鐵路，使下降。與環境酸化相反的環境化學效應是環境鹼化。環境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。 ^[2] 

環境物理效應是物理作用引起的環境效果，如噪聲、振動、地面下沉等。噪聲與振動主要是由工礦企業的機器和交通道路的車輛造成的。噪聲與振動不僅會干擾人的思維活動和工作休息，而且還對人體健康有很大的危害。另外，地處平原的大城市，由於過量開採地下水，就會引起地面下沉。

環境物理效應是物理作用引起的環境效果，如熱島效應、温室效應等。城市和工業區因燃料的燃燒,放出大量的熱量,加上建築羣和街道的輻射熱量,致使城市的氣温高於周圍地帶,產生熱島效應。大氣中二氧化碳量不斷增加，產生所謂温室效應。工業煙塵和風沙的增加，引起大氣混濁度增大和能見度降低，進而和二氧化碳一起影響城區輻射的平衡。大氣中顆粒物的大量存在增加了雲霧的凝結核，致使城市降水量增加。美國對八個城市1901～1970年的氣象資料進行分析，發現有六個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%。工礦區的機器和城市的交通車輛產生的噪聲，影響人們的思維能力,降低工作效率,甚至危害人體健康。建在沖積平原上的大城市過量開採地下水，引起地面沉降。這些也都是環境物理效應。

人們最熟知的温室效應是由於大氣中二氧化碳的增加，導致氣温升高、氣候變暖的現象。城市及工業區，因大量燃燒石化燃料，放出大量的熱量，加之城市建築羣及道路的熱輻射，引起局地氣温高於周圍地區，稱為熱島效應。煙塵增加在大氣空間形成煙雲覆蓋，遮擋了陽光，致使光照減弱的現象稱為陽傘效應。一些地區氣候乾燥、植被減少、風沙彌漫、土地沙化、沙漠地帶不斷擴大，稱為沙漠化。植被破壞，大量水土流失，大片岩石裸露，甚至寸草不生，形成了石漠化。城市工礦區地下水的過量開採，長期得不到補給，導致局部地面下沉或塌陷。一些化學元素的減少或增加可以引起各種病變，如低氟區的齲齒、高氟區的氟骨症、缺碘引起的甲狀腺腫大，甲基汞所致的水俁病，鎘污染引起的骨痛病等。太陽活動、行星運行對地球環境經常產生重大影響，如誘發地震、海嘯、暴雨、乾旱等。環境效應越來越受到人們的關注。對其因果關係的研究，有助於防患於未然，為人類消災造福。

環境效應與人和生物的生存及發展關係密切。因此，人類應該高度重視研究這些效應的機理及其反應過程。 ^[2] 

目前，全球環境問題主要包括全球氣候變化、臭氧層破壞和損耗、生物多樣性減少、土地荒漠化、森林植被破壞、水資源危機和海洋環境破壞、酸雨污染等。

在地質歷史上，地球的氣候發生過顯著的變化。近年來，世界各國出現了幾百年來歷史上最熱的天氣，厄爾尼諾現象也頻繁發生，給各國造成了巨大經濟損失。發展中國家抗災能力弱，受害最為嚴重，發達國家也未能倖免於難，1995年芝加哥的熱浪引起500多人死亡，1993年美國一場颶風就造成400億美元的損失。80年代，保險業同氣候有關的索賠是140億美元，1990到1995年間就幾乎達500億美元。這些情況顯示出人類對氣候變化，特別是氣候變暖所導致的氣象災害的適應能力是相當弱的，需要採取行動防範。按現在的一些發展趨勢，科學家預測有可能出現的影響和危害有：一是海平面上升；二是影響農業和自然生態系統；三是加劇洪澇、乾旱及其他氣象災害；四是影響人類健康；五是氣候變化及其對我國的影響。

大氣中的臭氧含量僅一億分之一，但在離地面20至30公里的平流層中，存在着臭氧層，其中臭氧的含量佔這一高度空氣總量的十萬分之一。臭氧層的臭氧含量雖然極其微少，卻具有非常強烈的吸收紫外線的功能，可以吸收太陽光紫外線中對生物有害的部分。由於臭氧層有效地擋住了來自太陽紫外線的侵襲，才使得人類和地球上各種生命能夠存在、繁衍和發展。1985年，英國科學家觀測到南極上空出現臭氧層空洞，並證實其同氟利昂（CFCs）分解產生的氯原子有直接關係。這一消息震驚了全世界。到“1994年，南極上空的臭氧層破壞面積已達2400萬平方公里，北半球上空的臭氧層比以往任何時候都薄，歐洲和北美上空的臭氧層平均減少了10%－15%，西伯利亞上空甚至減少了35%。科學家警告説，地球上臭氧層被破壞的程度遠比一般人想象的要嚴重得多。

臭氧層破壞的後果是很嚴重的。如果平流層的臭氧總量減少1%，預計到達地面的有害紫外線將增加2%。有害紫外線的增加，會產生以下一些危害：一是使皮膚癌和白內障患者增加，損壞人的免疫力，使傳染病的發病率增加；二是破壞生態系統；三是引起新的環境問題。另外，臭氧層還將減少數千萬人患皮膚癌和上億人患白內障的可能性。這從另一個方面反映了臭氧層破壞的危害性。

從恐龍滅絕以來，當前地球上生物多樣性減少的速度比歷史上任何時候都快，鳥類和哺乳動物現在的滅絕速度或許是它們在未受干擾的自然界中的100倍至1000倍。在1600－1950年間，已知的鳥類和哺乳動物的滅絕速度增加了4倍。自1600年以來，大約有113種鳥類和83種哺乳動物已經消失。在1850到1950年間，鳥類和哺乳動物的滅絕速度平均每年增加一種。據科學家估計，按照每年砍伐1700萬公頃的速度，在今後30年內，物種極其豐富的熱帶森林可能要毀在當代人手裏，大約5%－10%的熱帶森林物種可能面臨滅絕。總體來看，大陸上66%的陸生脊椎動物已成為瀕危種和漸危種。海洋和淡水生態系統中的生物多樣性也在不斷喪失和嚴重退化，其中受到最嚴重衝擊的是處於相對封閉環境中的淡水生態系統。

當前大量物種滅絕或瀕臨滅絕，生物多樣性不斷減少的主要原因是人類各種活動造成的：一是大面積森林受到採伐、火燒和農墾，草地遭受過度放牧和墾殖，導致了生境的大量喪失，保留下來的生境也支離破碎，對野生物種造成了毀滅性影響；二是對生物物種的強度捕獵和採集等過度利用活動，使野生物種難以正常繁衍；三是工業化和城市化的發展，佔用了大面積土地，破壞了大量天然植被，並造成大面積污染；四是外來物種的大量引人或侵入，大大改變了原有的生態系統，使原生的物種受到嚴重威脅；五是無控制的旅遊，對一些尚未受到人類影響的自然生態系統受到破壞；六是土壤、水和空氣污染，危害了森林，特別是對相對封閉的水生生態系統帶來毀滅性影響；七是全球變暖，導致氣候形態在比較短的時間內發生較大變化，使自然生態系統無法適應，可能改變生物羣落的邊界。尤其嚴重的是，各種破壞和干擾會累加起來，會對生物物種造成更為嚴重的影響。 ^[1] 

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。

（1）水資源污染

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。

（2）海洋資源破壞和環境污染

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。目前，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。

空氣污染主要是人類大量燃燒化石燃料造成的，並主要分佈在污染源集中的城市地區。酸雨的長距離輸送，則使酸雨污染髮展成為區域環境問題和跨國污染問題。酸雨問題首先出現在歐洲和北美洲，現在已出現在亞太的部分地區和拉丁美洲的部分地區。歐洲和北美已採取了防止酸雨跨界污染的國際行動。在東亞地區，酸雨的跨界污染已成為一個敏感的外交問題。

酸雨通常指PH值低於5.6的降水，但現在泛指酸性物質以濕沉降或幹沉降的形式從大氣轉移到地面上。酸雨中絕大部分是硫酸和硝酸，主要來源於排放的二氧化硫和氮氧化物。60、70年代以來，隨着世界經濟的發展和礦物燃料消耗量的逐步增加，礦物燃料燃燒中排放的二氧化硫、氮氧化物等大氣污染物總量也不斷增加，酸雨分佈有擴大的趨勢。歐洲和北美洲東部是世界上最早發生酸雨的地區，但亞洲和拉丁美洲有後來居上的趨勢。酸雨污染可以發生在其排放地500－2000公里的範圍內，酸雨的長距離傳輸會造成典型的越境污染問題。

酸雨的危害主要表現在以下幾個方面：一是損害生物和自然生態系統；二是腐蝕建築材料及金屬結構。酸雨腐蝕建築材料、金屬結構、油漆等。特別是許多以大理石和石灰石為材料的歷史建築物和藝術品，耐酸性差，容易受酸雨腐蝕和變色。 ^[2]