全球性環(huán)境問(wèn)題多媒體課件文本

1、PAGE PAGE 61校級(jí)教研項(xiàng)目：2001xj11全球環(huán)境問(wèn)題多媒體課件環(huán)境與可持續(xù)發(fā)展課程組二三年四月目錄第一章 全球性環(huán)境問(wèn)題多媒體課件文本第一節(jié) 臭氧層破壞 酸雨 水污染第四節(jié) 荒漠化第五節(jié) 生物多樣性銳減第二章 全球性環(huán)境問(wèn)題多媒體課件制作與使用功能介紹使用環(huán)境使用說(shuō)明第三章 全球環(huán)境問(wèn)題多媒體課件技術(shù)文檔第一章 全球性環(huán)境問(wèn)題多媒體課件文本第一節(jié) 臭氧層破壞 一、臭氧層的概念 平流層中最重要的化學(xué)組分就是臭氧，它保存了大氣中90的臭氧，我們將這一層高濃度的臭氧稱(chēng)為“臭氧層”。 平流層臭氧的生成和消耗機(jī)制，在相當(dāng)長(zhǎng)的一段歷史時(shí)期內(nèi)，被認(rèn)為是Chapman于1930年提出的純氧體系的

2、光化學(xué)反應(yīng)機(jī)制。Chapman認(rèn)為，來(lái)自太陽(yáng)的高能紫外輻射可使高空中的氧氣分子分解為兩個(gè)氧原子。氧原子與大氣中的氧氣發(fā)生反應(yīng)，生成O3即臭氧。大氣中形成了一個(gè)較為穩(wěn)定的臭氧層，這個(gè)臭氧層的高度大約在距離地球表面15-25km處。生成的臭氧對(duì)太陽(yáng)的紫外輻射有很強(qiáng)的吸收作用，有效地阻擋了對(duì)地表生物有傷害作用的短波紫外線(xiàn)。因此，實(shí)際上可以說(shuō)直到臭氧層形成之后，生命才有可能在地球上生存、延續(xù)和發(fā)展，臭氧層是地表生物的“保護(hù)傘”。 二、臭氧層破壞 平流層臭氧對(duì)地球生命具有如此特殊重要的意義，但其在大氣中只是極其微少和脆弱的一層氣體。如果在攝氏零度的溫度下，沿著垂直于地表的方向?qū)⒋髿庵械某粞跞繅嚎s到一個(gè)

3、標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，那么臭氧層的總厚度只有3 mm左右。這種用從地面到高空垂直柱中臭氧的總層厚來(lái)反映大氣中臭氧含量的方法叫做柱濃度法，采用多布森單位(Dobson unit簡(jiǎn)稱(chēng)DU)來(lái)表示，正常大氣中臭氧的柱濃度約為300DU.。 近30年來(lái)，人們逐漸認(rèn)識(shí)到平流層大氣中的臭氧正在遭受著越來(lái)越嚴(yán)重的破壞。許多科學(xué)家很早就開(kāi)展了對(duì)平流層中臭氧的來(lái)源與去除過(guò)程的研究。 1985年，英國(guó)科學(xué)家Farmen等人總結(jié)他們?cè)谀蠘O哈雷灣觀(guān)測(cè)站(Halley Bay)自 1975年的觀(guān)測(cè)結(jié)果，發(fā)現(xiàn)從1975年以來(lái)，那里每年早春(南極10月份)總臭氧濃度的減少超過(guò)30，如此驚人的臭氧減弱引起了全世界極大的震動(dòng)。臭氧層破壞

4、的問(wèn)題也從此開(kāi)始受到不僅來(lái)自科學(xué)界，同時(shí)來(lái)自世界各國(guó)政府、企業(yè)和社會(huì)各界的廣泛重視。 進(jìn)一步的測(cè)量表明，在過(guò)去1015年間，每到春天南極上空的平流層臭氧都會(huì)發(fā)生急劇的大規(guī)模的耗損，極地上空臭氧層的中心地帶，近95的臭氧被破壞。從地面向上觀(guān)測(cè)，高空的臭氧層已極其稀薄，與周?chē)啾认笫切纬闪艘粋€(gè)“洞”，直徑上千公里，“臭氧洞”就是因此而得名的。衛(wèi)星觀(guān)測(cè)表明，臭氧洞的覆蓋面積有時(shí)甚至比美國(guó)的國(guó)土面積還要大。 臭氧洞被定義為臭氧的柱濃度小于200DU，即臭氧的濃度較臭氧洞發(fā)生前減少超過(guò)30的區(qū)域。臭氧洞可以用一個(gè)三維的結(jié)構(gòu)來(lái)描述，即臭氧洞的面積、深度以及延續(xù)的時(shí)間。1987年10月，南極上空的臭氧濃度降

5、到了1957 1978年間的一半，臭氧洞面積則擴(kuò)大到足以覆蓋整個(gè)歐洲大陸。1994年10月 17日觀(guān)測(cè)到的臭氧洞曾一度蔓延到了南美洲最南端的上空。近幾年臭氧洞的深度和面積等仍在繼續(xù)擴(kuò)展，1995年觀(guān)測(cè)到的臭氧洞發(fā)生期間是77d，到1996年南極平流層的臭氧幾乎全部被破壞，臭氧洞發(fā)生期間增加到80d。1997年至今，科學(xué)家進(jìn)一步觀(guān)測(cè)到臭氧洞發(fā)生的時(shí)間也在提前，連續(xù)兩年南極臭氧洞從每年的冬初即開(kāi)始，1998年臭氧洞的持續(xù)時(shí)間超過(guò)了100 d，是南極臭氧洞發(fā)現(xiàn)以來(lái)的最長(zhǎng)記錄，而且臭氧洞的面積比1997年增大約15，幾乎可以相當(dāng)于3個(gè)澳大利亞。這一切跡象表明，南極臭氧洞的損耗狀況仍在惡化之中。 進(jìn)一步

6、的研究和觀(guān)測(cè)還發(fā)現(xiàn)，臭氧層的損耗不只發(fā)生在南極，在北極上空和其它中緯度地區(qū)也都出現(xiàn)了不同程度的臭氧層損耗現(xiàn)象。實(shí)際上，盡管沒(méi)有在北極發(fā)現(xiàn)類(lèi)似南極洞的臭氧損失，但科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，北極地區(qū)在一月至二月的時(shí)間，1620 km高度的臭氧損耗約為正常濃度的10，北緯60度70度范圍的臭氧柱濃度的破壞約為58。因此，與南極的臭氧破壞相比，北極的臭氧損耗程度要輕得多，而且持續(xù)時(shí)間相對(duì)較短。 三、臭氧層破壞的原因 南極臭氧洞一經(jīng)發(fā)現(xiàn)，立即引起了科學(xué)界及整個(gè)國(guó)際社會(huì)的高度重視。最初對(duì)南極臭氧洞的出現(xiàn)有過(guò)3種不同的解釋?zhuān)环N認(rèn)為，南極臭氧洞的發(fā)生是因?yàn)閷?duì)流層中低臭氧濃度的空氣傳輸?shù)竭_(dá)平流層，稀釋了平流層臭氧的濃度；

7、第二種解釋認(rèn)為，南極臭氧洞是由于宇宙射線(xiàn)導(dǎo)致高空生成氮氧化物的結(jié)果；此外， Molina和Rowland提出，人工合成的一些含氯和含溴的物質(zhì)是造成南極臭氧洞的元兇，最典型的是氟氯碳化合物即氟里昂(CFCs)和含溴化合物哈龍(Halons)。 越來(lái)越多的科學(xué)證據(jù)否定了前兩種觀(guān)點(diǎn)，而證實(shí)氯和溴在平流層通過(guò)催化化學(xué)過(guò)程破壞臭氧是造成南極臭氧洞的根本原因。 那么，氟里昂和哈龍是怎樣進(jìn)入平流層，又是如何引起臭氧層破壞的呢? 我們知道，就重量而言，人為釋放的CFCs和Halons的分子都比空氣分子重，但這些化合物在對(duì)流層幾乎是化學(xué)惰性的，自由基對(duì)其的氧化作用也可以忽略。因此，它們?cè)趯?duì)流層十分穩(wěn)定，不能通過(guò)

8、一般的大氣化學(xué)反應(yīng)去除。經(jīng)過(guò)一兩年的時(shí)間，這些化合物會(huì)在全球范圍內(nèi)的對(duì)流層分布均勻，然后主要在熱帶地區(qū)上空被大氣環(huán)流帶入到平流層，風(fēng)又將它們從低緯度地區(qū)向高緯度地區(qū)輸送，從而在平流層內(nèi)混合均勻。在平流層內(nèi)，強(qiáng)烈的紫外線(xiàn)照射使CFCs,和Halons分子發(fā)生解離，釋放出高活性原子態(tài)的氧和溴，氧和溴原子也是自由基。氯原于自由基和溴原子自由基就是破壞臭氧層的主要物質(zhì)，它們對(duì)臭氧的破壞是以催化的方式進(jìn)行的。 據(jù)估算，一個(gè)氯原子自由基可以破壞104105個(gè)臭氧分子，而由Halon釋放的溴原子自由基對(duì)臭氧的破壞能力是氯原子的3060倍。而且，氯原子自由基和溴原子自由基之間還存在協(xié)同作用，即二者同時(shí)存在時(shí)，

9、破壞臭氧的能力要大于二者簡(jiǎn)單的加和。實(shí)際上，上述的均相化學(xué)反應(yīng)并不能解釋南極臭氧洞形成的全部過(guò)程。深入的科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)，臭氧洞的形成是有空氣動(dòng)力學(xué)過(guò)程參與的非均相催化反應(yīng)過(guò)程。當(dāng)CFCs和Hatons進(jìn)入平流層后，通常是以化學(xué)惰性的形態(tài)(ClON02和HCl)而存在，并無(wú)原予態(tài)的活性氯和溴的釋放。但南極冬天的極低溫度造成兩種非常重要的過(guò)程，一是極地的空氣受冷下沉，形成一個(gè)強(qiáng)烈的西向環(huán)流，稱(chēng)為“極地渦旋”(polar vortex)。該渦旋的重要作用是使南極空氣與大氣的其余部分隔離，從而使渦旋內(nèi)部的大氣成為一個(gè)巨大的反應(yīng)器。另外，盡管南極空氣十分干燥，極低的溫度使該地區(qū)仍有成云過(guò)程，云滴的主要成分

10、是三水合硝酸 (HN033H20)和冰晶，稱(chēng)為極地平流層云(polar stratospheric clouds)。南扳的科學(xué)考察和實(shí)驗(yàn)室研究都證明，CION02和HCI在平流層云表面會(huì)發(fā)生以下化學(xué)反應(yīng)： ClONO2十HClCl2十HNO3 CION02十H20HOCI十HNO3 生成的HN03被保留在云滴中。當(dāng)云滴成長(zhǎng)到一定的程度后將會(huì)沉降到對(duì)流層，與此同時(shí)也使HN03從平流層去除，其結(jié)果是Cl2和HOCI等組分的不斷積累。 C12和HOCI是在紫外線(xiàn)照射下極易光解的分子，但在冬天南極的紫外光極少，C12和HOCI的光解機(jī)會(huì)很小。當(dāng)春天來(lái)臨時(shí)，C12和HOCI開(kāi)始發(fā)生大量的光解，產(chǎn)生前述的

11、均相催化過(guò)程所需的大量原子氯，以致造成嚴(yán)重的臭氧損耗。氯原子的催化過(guò)程可以解釋所觀(guān)測(cè)到的南極臭氧破壞的約70，氧原子和溴原子的協(xié)同機(jī)制可以解釋大約20。當(dāng)更多的太陽(yáng)光到達(dá)南極后，南極地區(qū)的溫度上升，氣象條件發(fā)生變化，南極渦旋逐漸消失，南極地區(qū)臭氧濃度極低的空氣傳輸?shù)降厍虻钠渌呔暥群椭芯暥鹊貐^(qū)，造成全球范圍的臭氧濃度下降。 北極也發(fā)生與南極同樣的空氣動(dòng)力學(xué)和化學(xué)過(guò)程。研究發(fā)現(xiàn)，北極地區(qū)在每年的一月至二月生成北極渦旋，并發(fā)現(xiàn)有北極平流層云的存在。在渦旋內(nèi)活性氯(CIO)占氯總量的85以上，同時(shí)測(cè)到與南極渦旋內(nèi)濃度相當(dāng)?shù)幕钚凿?(BrO)的濃度。但由于北極不存在類(lèi)似南極的冰川，加上氣象條件的差異，

12、北極渦旋的溫度遠(yuǎn)較南極高，而且北極平流層的云量也比南極少得多。因此，目前北極的臭氧層破壞還沒(méi)有達(dá)到出現(xiàn)又一個(gè)臭氧洞的程度。 由上可見(jiàn)，南極臭氧洞的形成是包含大氣化學(xué)、氣象學(xué)變化的非均相的復(fù)雜過(guò)程，但其產(chǎn)生根源是地球表面人為活動(dòng)釋放的氟里昂和哈龍，曾經(jīng)是一個(gè)謎團(tuán)的臭氧洞得到了清晰的定量的科學(xué)解釋。令科學(xué)家和社會(huì)各界憂(yōu)慮的是，CFCs和Halons具有很長(zhǎng)的大氣壽命，一旦進(jìn)入大氣就很難去除，這意味著它們對(duì)臭氧層的破壞會(huì)持續(xù)一個(gè)漫長(zhǎng)的過(guò)程，臭氧層正受到來(lái)自人類(lèi)活動(dòng)的巨大威脅。為了評(píng)估各種臭氧層損耗物質(zhì)對(duì)全球臭氧破壞的相對(duì)能力，可以采用“臭氧損耗潛勢(shì)”(ozone depletion potentia

13、l，ODP)的參數(shù)。臭氧損耗潛勢(shì)是指在某種物質(zhì)的大氣壽命期間內(nèi)，該物質(zhì)造成的全球臭氧損失相對(duì)于相同質(zhì)量的CFC-11排放所造成的臭氧損失的比值。在大氣化學(xué)模式計(jì)算中，某物質(zhì)X的ODP值可以表示為：ODP=單位物質(zhì)X引起的全球臭減少/單位質(zhì)量的CFC-11引起的全球臭減少臭氧損耗物質(zhì)的大氣濃度分布及參與的大氣化學(xué)過(guò)程是影響其ODP值的主要因素。由于對(duì)這些因素的處理方式不同，不同研究者得到的臭氧損耗物質(zhì)的ODP值存在一定的差異。 各類(lèi)臭氧層損耗物質(zhì)的ODP值的次序大體一致，含氫的氟氧碳化合物的ODP值遠(yuǎn)較氟里昂低，而許多哈龍類(lèi)化合物對(duì)平流層的破壞能力大大超過(guò)氟里昂。這些研究為決策者制定臭氧層損耗物

14、質(zhì)的淘汰戰(zhàn)略和替代方案提供了有力的科學(xué)依據(jù)。但是，目前使用的許多替代產(chǎn)品(如HCFC類(lèi)化合物)具有較高的GWP值，是重要的溫室氣體。因此，還不是理想的臭氧層損耗物質(zhì)的替代物。在選擇臭氧層損耗物質(zhì)的替代產(chǎn)品時(shí)，除了必須考慮該物質(zhì)的ODP值外，還必須考慮它的GWP值，及其經(jīng)過(guò)大氣化學(xué)過(guò)程后的最終產(chǎn)物的環(huán)境效應(yīng)，在這一方面還有許多工作有待完成。 四、臭氧層破壞的后果 來(lái)自太陽(yáng)的紫外輻射根據(jù)波長(zhǎng)分為3個(gè)區(qū)，波長(zhǎng)為315-400 nm的紫外光稱(chēng)為UVA區(qū)，該區(qū)的紫外線(xiàn)不能被臭氧有效吸收，但是也不造成地表生物圈的損害；波長(zhǎng)為280315nm的紫外光稱(chēng)為UVB區(qū)，該波段的紫外輻射對(duì)人類(lèi)和地球其他生命造成危害

15、最嚴(yán)重；波長(zhǎng)為200-280nm的紫外光稱(chēng)為UVC區(qū)，該區(qū)紫外線(xiàn)波長(zhǎng)短，能量高，并能被平流層大氣完全吸收。 臭氧層的破壞，會(huì)使其吸收紫外輻射的能力大大減弱，導(dǎo)致到達(dá)地球表面 UVB區(qū)強(qiáng)度明顯增加，給人類(lèi)健康和生態(tài)環(huán)境帶來(lái)嚴(yán)重的危害。由紫外輻射增加可能導(dǎo)致的后果有以下幾方面。 (一)對(duì)人體健康的影響 陽(yáng)光紫外線(xiàn)UVB的增加對(duì)人類(lèi)健康有嚴(yán)重的危害作用。潛在的危險(xiǎn)包括引發(fā)和加劇眼部疾病、皮膚癌和傳染性疾病。對(duì)有些危險(xiǎn)如皮膚癌已有定量的評(píng)價(jià)，但其他影響如傳染病等目前仍存在很大的不確定性。 實(shí)驗(yàn)證明紫外線(xiàn)會(huì)損傷角膜和眼晶體，如引起白內(nèi)障、眼球晶體變形等。據(jù)分析，平流層臭氧減少1，全球白內(nèi)障的發(fā)病率將增加

16、06-08，全世界由于白內(nèi)障而引起失明的人數(shù)將增加10 000-15 000人；如果不對(duì)紫外線(xiàn)的增加采取措施，從現(xiàn)在到2075年，UVB輻射的增加將導(dǎo)致大約1 800萬(wàn)例白內(nèi)障病例的發(fā)生。 紫外線(xiàn)UVB段的增加能明顯地誘發(fā)人類(lèi)常患的3種皮膚疾病。這3種皮膚疾病中，巴塞爾皮膚瘤和鱗狀皮膚瘤是非惡性的。利用動(dòng)物實(shí)驗(yàn)和人類(lèi)流行病學(xué)的數(shù)據(jù)資料得到的最新的研究結(jié)果顯示，若臭氧濃度下降10，非惡性皮膚瘤的發(fā)病率將會(huì)增加26。另外的一種惡性黑瘤是非常危險(xiǎn)的皮膚病，科學(xué)研究也揭示了UVB段紫外線(xiàn)與惡性黑瘤發(fā)病率的內(nèi)在聯(lián)系，這種危害對(duì)淺膚色的人群，特別是兒童尤其嚴(yán)重。 動(dòng)物實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)紫外線(xiàn)照射會(huì)減少人體對(duì)皮膚癌、

17、傳染病及其他抗原體的免疫反應(yīng)，進(jìn)而導(dǎo)致對(duì)重復(fù)的外界刺激喪失免疫反應(yīng)。人體研究結(jié)果也表明暴露于UVB中會(huì)抑制免疫反應(yīng)，人體中這些對(duì)傳染性疾病的免疫反應(yīng)的重要性目前還不十分清楚。但在世界上一些傳染病對(duì)人體健康影響較大的地區(qū)以及免疫功能不完善的人群中，增加的UV-B輻射對(duì)免疫反應(yīng)的抑制影響相當(dāng)大。 已有研究表明，長(zhǎng)期暴露于強(qiáng)紫外線(xiàn)的輻射下，會(huì)導(dǎo)致細(xì)胞內(nèi)的DNA改變，人體免疫系統(tǒng)的機(jī)能減退，人體抵抗疾病的能力下降。這將使許多發(fā)展中國(guó)家本來(lái)就不好的健康狀況更加惡化，大量疾病的發(fā)病率和嚴(yán)重程度都會(huì)增加，尤其是包括麻疹、水痘、皰疹等病毒性疾病，瘧疾等通過(guò)皮膚傳染的寄生蟲(chóng)病，肺結(jié)核和麻風(fēng)病等細(xì)菌感染以及真菌感

18、染等疾病。 (二)對(duì)陸生植物的影響 臭氧層損耗對(duì)植物的危害的機(jī)制目前尚不如其對(duì)人體健康的影響清楚，但在已經(jīng)研究過(guò)的植物品種中，超過(guò)50的植物有來(lái)自UV-B的負(fù)影響，比如豆類(lèi)、瓜類(lèi)等作物，另外某些作物如土豆、番茄、甜菜等的質(zhì)量將會(huì)下降。 植物的生理和進(jìn)化過(guò)程都受到UV-B輻射的影響，甚至與當(dāng)前陽(yáng)光中UVB輻射的量有關(guān)。植物也具有一些緩解和修補(bǔ)這些影響的機(jī)制，在一定程度上可適應(yīng)UVB輻射的變化。當(dāng)植物長(zhǎng)期接受UVB的輻射時(shí)，可能會(huì)造成植物形態(tài)的改變，植物各部位生物質(zhì)的分配，各發(fā)育階段的時(shí)間及二級(jí)新陳代謝等。對(duì)森林和草地，可能會(huì)改變物種的組成，進(jìn)而影響不同生態(tài)系統(tǒng)的生物多樣性分布。目前，這方面的研究

19、工作尚處起步階段。 (三)對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)的影響 世界上30以上的動(dòng)物蛋白質(zhì)來(lái)自海洋，滿(mǎn)足人類(lèi)的各種需求。在許多國(guó)家，尤其是發(fā)展中國(guó)家，這一百分比往往還要高。 海洋浮游植物并非均勻分布在世界各大洋中，通常高緯度地區(qū)的密度較大，熱帶和亞熱帶地區(qū)的密度要低10到100倍。除可獲取的營(yíng)養(yǎng)物，溫度，鹽度和光外，在熱帶和亞熱帶地區(qū)普遍存在的陽(yáng)光UVB的含量過(guò)高的現(xiàn)象也在浮游植物的分布中起著重要作用。 研究人員已經(jīng)測(cè)定了南極地區(qū)UVB輻射及其穿透水體的量的增加，有足夠證據(jù)證實(shí)天然浮游植物群落與臭氧的變化直接相關(guān)。對(duì)臭氧洞范圍內(nèi)和臭氧洞以外地區(qū)的浮游植物生產(chǎn)力進(jìn)行比較的結(jié)果表明，浮游植物生產(chǎn)力下降與臭氧減少造

20、成的UVB輻射增加直接有關(guān)。一項(xiàng)研究表明在冰川邊緣地區(qū)的生產(chǎn)力下降了6一12。由于浮游生物是水生生態(tài)系統(tǒng)食物鏈的基礎(chǔ)，浮游生物種類(lèi)和數(shù)量的減少會(huì)影響?hù)~(yú)類(lèi)和貝類(lèi)生物的產(chǎn)量。據(jù)另一項(xiàng)科學(xué)研究的結(jié)果，如果平流層臭氧減少25，浮游生物的初級(jí)生產(chǎn)力將下降10，這將導(dǎo)致水面附近的生物減少35。 此外，研究發(fā)現(xiàn)UV-B輻射對(duì)魚(yú)、蝦、蟹、兩棲動(dòng)物和其他動(dòng)物的早期發(fā)育階段都有危害作用。最嚴(yán)重的影響是導(dǎo)致其繁殖力下降和幼體發(fā)育不全。即使在現(xiàn)有的水平下，UVB已是限制因子。因而，當(dāng)其照射量略有增加就會(huì)導(dǎo)致消費(fèi)者生物的顯著減少。 盡管已有確鑿的證據(jù)證明UVB輻射的增加對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)是有害的，但目前還只能對(duì)其潛在危害進(jìn)

21、行粗略的估計(jì)。 (四)對(duì)生物化學(xué)循環(huán)的影響 陽(yáng)光紫外線(xiàn)的增加會(huì)影響陸地和水體的生物地球化學(xué)循環(huán)，從而改變地球大氣系統(tǒng)中一些重要物質(zhì)在地球各圈層中的循環(huán)。例如：溫室氣體和對(duì)化學(xué) 反應(yīng)具有重要作用的其他微量氣體的排放和去除過(guò)程，包括二氧化碳(CO2)、一氧化碳(CO)、氧硫化碳(SO)及03等。這些潛在的變化將對(duì)生物圈和大氣圈之間的相互作用產(chǎn)生影響。 對(duì)陸生生態(tài)系統(tǒng)，紫外線(xiàn)增加會(huì)改變植物的生成和分解，進(jìn)而改變大氣中重要?dú)怏w的吸收和釋放。例如在強(qiáng)烈UVB照射下，地表落葉層的降解過(guò)程被加速；而當(dāng)主要作用是對(duì)生物組織的化學(xué)反應(yīng)而導(dǎo)致埋在下面的落葉層光降解過(guò)程減慢時(shí)，降解過(guò)程被阻滯。植物的初級(jí)生產(chǎn)力隨著U

22、VB輻射的增加而減少，但對(duì)不同物種和某些作物的不同栽培品種來(lái)說(shuō)影響程度是不一樣的。 UVB輻射對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)也有顯著的作用。這些作用直接造成水生生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)、氮循環(huán)和硫循環(huán)的影響。UVB對(duì)水生生態(tài)系統(tǒng)中碳循環(huán)的影響主要體現(xiàn)于UVB對(duì)初級(jí)生產(chǎn)力的抑制。在幾個(gè)地區(qū)的研究結(jié)果表明，現(xiàn)有UVB輻射的減少可使初級(jí)生產(chǎn)力增加，由南極臭氧洞的發(fā)生導(dǎo)致全球UVB輻射增加后，水生生態(tài)系統(tǒng)的初級(jí)生產(chǎn)力受到損害。除對(duì)初級(jí)生產(chǎn)力的影響外，UVB還會(huì)抑制海洋表浮游細(xì)菌的生長(zhǎng)，從而對(duì)海洋生物地球化學(xué) 循環(huán)產(chǎn)生重要的潛在影響。UVB促進(jìn)水中的溶解有機(jī)質(zhì)(DOM)的降解，同時(shí)形成溶解無(wú)機(jī)碳(DIC)、CO以及可進(jìn)一步礦化

23、或被水中微生物利用的簡(jiǎn)單有機(jī)質(zhì)等。UVB增加對(duì)水中的氮循環(huán)也有影響，它們不僅抑制硝化細(xì)菌的作 用，而且可直接光降解象硝酸鹽這樣的簡(jiǎn)單無(wú)機(jī)物種。UVB對(duì)海洋中硫循環(huán)的影響可能會(huì)改變COS和二甲基硫(DMS)的海氣釋放，這兩種氣體可分別在平流層和對(duì)流層中被降解為硫酸鹽氣溶膠。 (五)對(duì)材料的影響 UVB的增加會(huì)加速建筑、噴涂、包裝及電線(xiàn)電纜等所用材料，尤其是高分子材料的降解和老化變質(zhì)。特別是在高溫和陽(yáng)光充足的熱帶地區(qū)，這種破壞作用更為嚴(yán)重。由于這一破壞作用造成的損失估計(jì)全球每年達(dá)到數(shù)十億美元。 UV-B無(wú)論是對(duì)人工聚合物，還是天然聚合物以及其他材料都會(huì)產(chǎn)生不良影響，加速它們的光降解，從而限制了它們

24、的使用壽命。研究結(jié)果已證實(shí)UVB輻射對(duì)材料的變色和機(jī)械完整性的損失有直接的影響。 在聚合物的組成中增加現(xiàn)有光穩(wěn)定劑的用量可能緩解上述影響，但需要滿(mǎn)足下面三個(gè)條件：在陽(yáng)光的照射光譜發(fā)生了變化即UV-B輻射增加后，該光穩(wěn)定劑仍然有效；該光穩(wěn)定劑自身不會(huì)隨著UV-B輻射的增加被分解掉； 經(jīng)濟(jì)可行。目前，利用光穩(wěn)定性更好的塑料或其他材料替代現(xiàn)有材料是一個(gè)正在研究中的問(wèn)題。然而，這些方法無(wú)疑將增加產(chǎn)品的成本。而對(duì)于許多正處在用塑料替代傳統(tǒng)材料階段的發(fā)展中國(guó)家來(lái)說(shuō)，解決這一問(wèn)題更為重要和迫切。 (六)對(duì)對(duì)流層大氣組成及空氣質(zhì)量的影響 平流層臭氧的變化對(duì)對(duì)流層的影響是一個(gè)十分復(fù)雜的科學(xué)問(wèn)題。一般認(rèn)為 平流層

25、臭氧減少的一個(gè)直接結(jié)果是使到達(dá)低層大氣的UVB增加。由于UV-B的高能量，這一變化將導(dǎo)致對(duì)流層的大氣化學(xué)更加活躍。 首先，在污染地區(qū)(如工業(yè)和人口稠密的城市)，UVB的增加會(huì)促進(jìn)對(duì)流層臭氧和其他相關(guān)的氧化劑如過(guò)氧化氫(H2O2)等的生成，使得一些城市地區(qū)的 臭氧超標(biāo)率大大增加。而與這些氧化劑的直接接觸會(huì)對(duì)人體健康、陸生植物和 室外材料等產(chǎn)生各種不良影響。在那些較偏遠(yuǎn)的地區(qū)，NOx的濃度較低，臭氧的增加較少甚至還可能出現(xiàn)臭氧減少的情況。但不論是污染較嚴(yán)重的地區(qū)還是清潔地區(qū)，H202和OH自由基等氧化劑的濃度都會(huì)增加。其中H2O2濃度的變化可能會(huì)對(duì)酸沉降的地理分布帶來(lái)影響，結(jié)果是污染向郊區(qū)蔓延，清

26、潔地區(qū)的面積越平越少。 其次，對(duì)流層中一些控制著大氣化學(xué)反應(yīng)活性的重要微量氣體的光解速率將提高，其直接的結(jié)果是導(dǎo)致大氣中重要自由基濃度如OH基的增加。OH自由基濃度的增加意味著整個(gè)大氣氧化能力的增強(qiáng)。由于OH自由基濃度的增加會(huì)使甲烷和CFCs替代物如HCFCs和HFCs的濃度成比例的下降，從而對(duì)這些溫室氣體的氣候效應(yīng)產(chǎn)生影響。 此外，對(duì)流層反應(yīng)活性的增加還會(huì)導(dǎo)致顆粒物生成的變化。例如，云的凝結(jié)核，由來(lái)自人為源和天然源的硫(如氧硫化碳和二甲基硫)的氧化和凝聚形成。盡管目前對(duì)這些過(guò)程了解的還不十分清楚，但平流層臭氧的減少與對(duì)流層大氣化學(xué)及氣候變化之間復(fù)雜的相互關(guān)系正逐步被揭示。第二節(jié)酸雨 酸沉降是

27、指大氣中的酸通過(guò)降水(如雨、霧、雪)等遷移到地表，或在含酸氣團(tuán)氣流的作用下直接遷移到地表。前者即是濕沉降，后者即是干沉降。酸沉降的研究開(kāi)始于酸雨的研究。酸雨已成為當(dāng)今世界上最嚴(yán)重的區(qū)域性環(huán)境問(wèn)題之一。酸雨是指雨水的PH值小于5.6的降水。 一、世界酸雨發(fā)展?fàn)顩r 酸雨早在19世紀(jì)中葉就在英國(guó)發(fā)生過(guò)，然而酸雨真正被作為一種國(guó)際性環(huán)境問(wèn)題正式提上議事日程，則是從1972年在斯德哥爾摩召開(kāi)的聯(lián)合國(guó)人類(lèi)環(huán)境會(huì)議開(kāi)始的。瑞典政府提交給大會(huì)的研究報(bào)告(跨越國(guó)境的空氣污染：大氣和降水中的硫?qū)Νh(huán)境的影響)標(biāo)志著政府開(kāi)始關(guān)注致酸物的越境遷移。現(xiàn)在酸沉降已經(jīng)與臭氧層破壞、全球氣候變化一起成為全球性大氣環(huán)境問(wèn)題中最為

28、突出的三個(gè)熱點(diǎn)。 最早歐洲的酸雨多發(fā)生在挪威、瑞典等北歐國(guó)家，后來(lái)擴(kuò)展到東歐和中歐，直至幾乎覆蓋整個(gè)歐洲。在酸雨最嚴(yán)重的時(shí)期，挪威南部約5 000個(gè)湖泊中有 1 750個(gè)由于pH過(guò)低而使魚(yú)蝦絕跡；瑞典的9萬(wàn)個(gè)湖泊中有15已受到酸雨的侵害。據(jù)估算，在斯堪的納維亞半島，由于酸雨的影響，于20世紀(jì)80年代初就已有1萬(wàn)個(gè)湖泊完全酸化，另有1萬(wàn)個(gè)受到嚴(yán)重威脅。在中歐，被認(rèn)為是酸雨發(fā)生源的德國(guó)約有13的森林受到酸雨不同程度的危害；在巴伐利亞每4株云杉就有一株死亡；在瑞士，森林受害面積已達(dá)50以上。20世紀(jì)80年代初，整個(gè)歐洲的降水pH在4050之間，雨水中硫酸鹽含量明顯升高。 酸雨在美國(guó)東部和加拿大南部同

29、樣是棘手的環(huán)境問(wèn)題。在美國(guó)南部的15個(gè)州曾達(dá)到降水平均pH值在4245之間。美國(guó)曾報(bào)道至少有1 200個(gè)湖泊已酸化，占可能酸化地區(qū)中全部湖泊的4%，在這些湖泊中，生物無(wú)法生存；此外，還有5的湖泊酸度正在上升，雖未完全酸化，但已嚴(yán)重到威脅某些生物生存的程度；酸雨已損傷了東部約35000個(gè)歷史性建筑物和10 000座紀(jì)念碑。有人估計(jì)美國(guó)每年花費(fèi)在修茸這些文化古跡上的費(fèi)用就已達(dá)50億美元。加拿大抽樣調(diào)查的8 500個(gè)湖泊已全部酸化。 二、中國(guó)酸雨現(xiàn)狀 從20世紀(jì)80年代以采，中國(guó)的酸雨污染呈加速發(fā)展趨勢(shì)。在80年代，中國(guó)的酸雨主要發(fā)生在以重慶、貴陽(yáng)和柳州為代表的高硫煤使用地區(qū)及部分長(zhǎng)江以南地區(qū)，酸雨

30、區(qū)面積約為170 x104km2。到90年代中期，酸雨已發(fā)展到青藏高原以東及四川盆地的廣大地區(qū)，酸雨面積擴(kuò)大了100 x104km2。以長(zhǎng)沙、贛州、南昌、懷化為代表的華中酸雨區(qū)，現(xiàn)在已成為全國(guó)酸雨污染最嚴(yán)重的地區(qū)，其中心區(qū)年均降水pH低于40，酸雨頻率高于90%，已到了幾乎“逢雨必酸”的程度。北起青島、南至廈門(mén)，以南京、上海、杭州、福州和廈門(mén)為代表的華東沿海地區(qū)也成為我國(guó)主要的酸雨地區(qū)，年均降水pH低于56的區(qū)域面積已占全國(guó)面積的30左右。 除pH外，酸沉降的另一種表征量為臨界負(fù)荷。臨界負(fù)荷是指不會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能產(chǎn)生長(zhǎng)期有害影響的酸性物質(zhì)的最大量。臨界負(fù)荷的概念被用于歐洲酸雨談判中。亞

31、洲酸雨模型也采用臨界負(fù)荷來(lái)分析酸雨的影響。研究表明，我國(guó)東南部、西南和華北的硫沉降量已經(jīng)超過(guò)臨界負(fù)荷，幾乎占國(guó)土面積的14。其中長(zhǎng)江下游地區(qū)、西南重慶一帶、中原地區(qū)、山東半島和珠江三角洲的硫沉降超臨界負(fù)荷更為嚴(yán)重。 我國(guó)酸雨的化學(xué)特征是pH低、離子濃度高，硫酸根、銨和鈣離子濃度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于歐美，而硝酸根濃度則低于歐美，屬硫酸型酸雨。硫酸根與硝酸根濃度之比平均為64。 酸沉降對(duì)水體、森林和土壤具有重要影響，因酸沉降引起的經(jīng)濟(jì)損失相當(dāng)可觀(guān)。據(jù)研究估算，酸沉降對(duì)江蘇、浙江、安徽、福建、江西、湖北、湖南、廣東、廣西、四川、貴州等11個(gè)省、自治區(qū)造成的森林生態(tài)損失已達(dá)510億元年左右，造成的農(nóng)作物經(jīng)濟(jì)損失約

32、為4391億元年。酸沉降已成為制約地方經(jīng)濟(jì)發(fā)展的主要因素之一。削減SO2的排放，控制酸沉降污染的發(fā)展，已刻不容緩。為此國(guó)務(wù)院已于1998年劃定我國(guó)的“酸雨污染控制區(qū)”和“SO2排放控制區(qū)”國(guó)家兩控區(qū)規(guī)劃已經(jīng)編制完成，即將付諸實(shí)施。三、酸雨形成的機(jī)制酸雨的形成是一個(gè)復(fù)雜的問(wèn)題，包括物理，化學(xué)和物理化學(xué)過(guò)程，而這些過(guò)程又受人為和自然等諸多因素的影響。對(duì)酸雨形成機(jī)制目前還沒(méi)有完全弄清楚。一般認(rèn)為，酸雨是由SO：、NOx和氯化物等大氣污染物，在一定條件下通過(guò)化學(xué)反應(yīng)而生成H2SO4，HN03和HCI并隨雨、雪等降落到地面酸雨的主要成分是H2SO4和HNO3，它們占酸雨總酸量的90以上酸雨中H2SO4與

33、HNO3之比，與燃料的結(jié)構(gòu)和燃燒溫度有很大關(guān)系。在發(fā)達(dá)國(guó)家與地區(qū)，酸雨中H2S04與HN03之比一般為3：22：1，我國(guó)為10：1。大氣中的SO,和NOx既來(lái)自人為污染，也來(lái)自天然釋放。天然源的SO：主要來(lái)自陸地和海洋生物殘?bào)w的腐解，據(jù)1972年聯(lián)合國(guó)人類(lèi)環(huán)境會(huì)議所提供的數(shù)字，天然源排放的硫大約為每年1.5-20億噸。此外，火山爆發(fā)也釋放出大量的SO：，例如1982年墨西哥ElChicon火山爆發(fā)，把多達(dá)2000萬(wàn)噸的SO2氣溶膠煙云噴發(fā)到平流層中去。人為源的SO2主要是化石燃料的燃燒，其總量與自然釋放量相當(dāng)，并主要來(lái)自占地球總面積不到5的工業(yè)化地區(qū)，歐洲、北美東部和中國(guó)、日本。個(gè)別大型冶煉廠(chǎng)

34、的拌硫量之大是驚人的，如加拿大安大略省的Sudbury一家鋼鎳冶煉廠(chǎng)通過(guò)其400米的超高煙囪的捧硫量占全世界天然與人為排硫總量的l，相當(dāng)于全世界火山一年的排硫量。在人為因素中有的來(lái)自本國(guó)或本地區(qū)，也有的來(lái)自鄰國(guó)或地區(qū)。也就是說(shuō)，城市排放的各種污染物不僅造成局部地區(qū)的污染，而且可隨氣流輸送到很遠(yuǎn)距離，污染廣大地區(qū)。例如，美國(guó)采用高煙囪排放，將SO2輸送到加拿大，英國(guó)、德國(guó)和前蘇聯(lián)捧放的sO2有一部分降落到瑞典和芬蘭。酸雨的“越境”轉(zhuǎn)移已引起新的國(guó)際爭(zhēng)議為了解大氣污染物的擴(kuò)散、傳輸及沉降過(guò)程，科學(xué)工作者采用了多種模式進(jìn)行運(yùn)算但現(xiàn)有的各種模式都有其局限性，因?yàn)榇髿馕廴疚锏膫鬏?、沉降過(guò)程非常復(fù)雜，受很

35、多因素的影響，包括其物理、化學(xué)性質(zhì)，風(fēng)速、大氣紊流等氣象條件因此，要確切地描述污染物在不同時(shí)間、空間的濃度分布與沉降是很困難的，各種模式的計(jì)算結(jié)果只能視作一種科學(xué)預(yù)測(cè)。用于大氣污染物擴(kuò)散、傳輸和沉降的模式較多，按尺度可分為短距離模式、中距離模式和遠(yuǎn)距離模式三種。四、酸雨的危害酸雨對(duì)環(huán)境和人類(lèi)的影響是多方面的。天然降雨具弱酸性，可溶解適量的地殼礦物質(zhì)供植物吸收，這對(duì)生態(tài)環(huán)境是有利的但如果酸性過(guò)強(qiáng)，就會(huì)給生態(tài)環(huán)境帶來(lái)種種危害，其危害程度，除與降水酸度有關(guān)外，還與土壤和水體的敏感度有很大關(guān)系。敏感度高的地區(qū)，酸雨容易造成傷害。在敏感度低的地區(qū)，酸雨可能在很長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)都不顯現(xiàn)有害后果。 (1)對(duì)水生生態(tài)

36、系統(tǒng)的危害：在酸化的水體中，魚(yú)卵不能孵化或成長(zhǎng)，致使魚(yú)類(lèi)減少或絕跡另外，土壤酸化后失去了中和能力，有毒的鋁離子和其它重金屬離子從土壤和底質(zhì)中溶出，造成魚(yú)類(lèi)中毒死亡。 (2)對(duì)陸生生態(tài)系統(tǒng)的危害：主要表理在酸雨使土壤酸化，危害作物和森林生態(tài)系統(tǒng)在其酸化過(guò)程中，Ca、Mg、K等營(yíng)養(yǎng)元素被淋失，微生物固氮和分解有機(jī)質(zhì)的活動(dòng)受抑制，從而使土壤貧瘠化有毒重金屬(Al、cd等)的溶解流動(dòng)，則傷害植物根系，或者進(jìn)入江向湖泊與地下水中，引起水質(zhì)污染。酸雨對(duì)森林的危害比較明顯，一是直接傷害樹(shù)的葉子，二是使森林土壤酸化根據(jù)Ulrich的研究，酸雨對(duì)森林的危害可分為四個(gè)階段；第一階段，由于酸雨增加了硫和氮，同時(shí)使土

37、壤中營(yíng)養(yǎng)元素加速釋放，樹(shù)木生長(zhǎng)變化較為迅速，呈現(xiàn)受益的傾向。這個(gè)階段常?？稍诙唐诘难芯恐杏^(guān)察到第二階段，隨著硫和氮的長(zhǎng)期降落，土壤不斷進(jìn)行著離于交換，養(yǎng)分被淋失，致使土壤的中和能力以及養(yǎng)分的供應(yīng)能力大大減弱。第三階段，這是一個(gè)不穩(wěn)定時(shí)期。連續(xù)的酸雨活化了土壤中的鋁離子和其它重金屬離于并把它們釋放出來(lái)，由非溶態(tài)變?yōu)榭扇軕B(tài)對(duì)樹(shù)木根毛產(chǎn)生危害這個(gè)階段土壤溶液和根部的CaAl比率小于1當(dāng)其比率小于015時(shí)，所溶出的Al具有毒性，它使樹(shù)木生長(zhǎng)受到抑制。第四階段，生態(tài)系統(tǒng)失去了恢復(fù)力，樹(shù)木瀕臨死亡Bormann也作過(guò)類(lèi)似的研究，他將森林生態(tài)系統(tǒng)的衰退描述成“俯沖式森林結(jié)構(gòu)”；首先死亡的是喬木，緊接著是灌木

38、。對(duì)于森林的衰退和死亡，有的科學(xué)工作者認(rèn)為酸雨不是主要原因，如將森林死亡完全歸咎于酸雨，無(wú)助于問(wèn)題的最終解決。他們對(duì)森林的死亡原因提出以下幾點(diǎn)意見(jiàn)：第一，各種污染物和酸雨共同作用的結(jié)果。第二，干旱所造成的影響第三，其它原因的影響酸雨對(duì)農(nóng)作物的直接影響尚無(wú)定論，但可能減弱作物的光合作用和抗病蟲(chóng)害的能力。作物在某些生長(zhǎng)階段較為敏感，容易受害，使產(chǎn)品的產(chǎn)量和質(zhì)量下降。 (3)對(duì)建筑材料和古跡的危害：酸雨腐蝕建筑材料(石料、金屬)，使其風(fēng)化過(guò)程加速近十幾年來(lái)，一些古跡特別是石刻、石雕或銅塑像的損壞超過(guò)以往百年以上甚至千年以上盡管這種破壞還有來(lái)自大氣污染物和自然風(fēng)化的作用，但可以認(rèn)為，酸雨是其中一個(gè)重要

39、因素。大理石最易受酸雨的損害，這與其組成成分有關(guān)。大理石的主要成分是CaCO3，它與酸性污染物之間的反應(yīng)式為:通過(guò)上述反應(yīng)，溶解下來(lái)的CaS042H2O和Ca(NO3)2或被雨水沖走，或以結(jié)殼形式沉積于大理石表面并逐漸脫落，從而使古跡文物遭受破壞。酸雨中的H2S04和HN03可以與許多金屬發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，使其受到腐蝕而損壞。酸雨腐蝕金屬有三種途徑：一是溶解金屬生成鹽類(lèi)：二是氧化成氧化物，三是與金屬表面沉積物作用而使腐蝕加速。 (五)酸雨對(duì)人體健康的影響到目前為止還未發(fā)現(xiàn)酸雨對(duì)健康的直接影響但是，酸化湖泊的魚(yú)體中，作為飲用水源的酸化地下水、酸化土壤上生長(zhǎng)的農(nóng)作物中，有毒金屬含量較高，這是一種對(duì)人體

40、健康的潛在威脅酸化地下水對(duì)土壤與巖石中金屬元素的溶解能力增強(qiáng)，其中Al、Cu、Zn和Cd的濃度有時(shí)比正常地下水高10-100倍這種酸水進(jìn)入自來(lái)水系統(tǒng)后，還能腐蝕給水設(shè)施與管網(wǎng)，使其中的金屬溶出，進(jìn)入飲水之中，直接威脅人體健康。另外，據(jù)報(bào)道，酸雨中可能存在一些對(duì)人體有害的有機(jī)化合物。例如日本發(fā)現(xiàn)酸雨中存在甲醛、丙烯醛等有機(jī)物，這些物質(zhì)會(huì)刺激人的眼睛和皮膚第三節(jié)水污染 水污染是指天然潔凈水由于人類(lèi)活動(dòng)而被玷污的現(xiàn)象。1984年頒布的(中華人民共和國(guó)水污染防治法)中說(shuō)明，水污染即指“水體因某種物質(zhì)的介入而導(dǎo)致其物理、化學(xué)、生物或者放射性等方面特性的改變，從而影響水的有效利用，危害人體健康或破壞生態(tài)環(huán)

41、境，造成水質(zhì)惡化的現(xiàn)象”。 一、主要的水環(huán)境污染物 造成水體污染的污染源有多種，不同污染源排放的污水廢水具有不同的成分和性質(zhì)，但其所含的污染物主要有以下幾類(lèi)： (一)懸浮物 懸浮物主要指懸浮在水中的污染物質(zhì)，包括無(wú)機(jī)的泥沙、爐渣、鐵屑，以及有機(jī)的紙片、菜葉等。水力沖灰、洗煤、冶金、屠宰、化肥、化工、建筑等工業(yè)廢水和生活污水中都含有懸浮狀的污染物，排入水體后除了會(huì)使水體變得渾濁，影響水生植物的光合作用以外，還會(huì)吸附有機(jī)毒物、重金屬、農(nóng)藥等，形成危害更大的復(fù)合污染物沉入水底，日久后形成淤積，會(huì)妨礙水上交通或減少水庫(kù)容量，增加挖泥負(fù)擔(dān)。 (二)耗氧有機(jī)物 生活污水和某些工業(yè)廢水中含有糖、蛋白質(zhì)、氨基

42、酸、酯類(lèi)、纖維素等有機(jī)物質(zhì)，這些物質(zhì)以懸浮狀態(tài)或溶解狀態(tài)存在于水中，排入水體后能在微生物作用下分解為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，在分解過(guò)程中消耗氧氣，使水體中的溶解氧減少，微生物繁殖。當(dāng)水中溶解氧降至4mgL以下時(shí)，將嚴(yán)重影響?hù)~(yú)類(lèi)和水生生物的生存；當(dāng)溶解氧降至零時(shí)，水中厭氧微生物占據(jù)優(yōu)勢(shì)造成水體變黑發(fā)臭，將不能被用于作飲用水源和其他用途。耗氧有機(jī)物的污染是當(dāng)前我國(guó)最普遍的一種水污染。由于有機(jī)物成分復(fù)雜，種類(lèi)繁多，一般用綜合指標(biāo)生化需氧量(BOD)、化學(xué)需氧量(COD)或總有機(jī)碳(TOC)等表示耗氧有機(jī)物的量。清潔水體中BOD5含量應(yīng)低于3mgL，BODs超過(guò)10mg/L,則表明水體已經(jīng)受到嚴(yán)重污染。 (三)

43、植物性營(yíng)養(yǎng)物 植物性營(yíng)養(yǎng)物主要指含有氮磷等植物所需營(yíng)養(yǎng)物的無(wú)機(jī)、有機(jī)化合物，如氨氮、硝酸鹽、亞硝酸鹽、磷酸鹽和含氮和磷的有機(jī)化合物。這些污染物排入水體，特別是流動(dòng)較緩慢的湖泊、海灣，容易引起水中藻類(lèi)及其他浮游生物大量繁殖，形成富營(yíng)養(yǎng)化污染，除了會(huì)使自來(lái)水處理廠(chǎng)運(yùn)行困難，造成飲用水的異味外，嚴(yán)重時(shí)也會(huì)使水中溶解氧下降，魚(yú)類(lèi)大量死亡，甚至?xí)?dǎo)致湖泊的干涸滅亡。 (四)重金屬 很多重金屬對(duì)生物有顯著毒性，并且能被生物吸收后通過(guò)食物鏈濃縮千萬(wàn)倍，最終進(jìn)入人體造成慢性中毒或嚴(yán)重疾病。例如，著名的日本水俁病就是由于甲基汞破壞了人的神經(jīng)系統(tǒng)而引起的；骨痛病則是鎘中毒造成骨骼中鈣的減少的后果，這兩種疾病最終都

44、會(huì)導(dǎo)致人的死亡。 (五)酸堿污染 酸堿污染物排入水體會(huì)使水體pH發(fā)生變化，破壞水中自然緩沖作用。當(dāng)水體pH小于65或大于85時(shí)，水中微生物的生長(zhǎng)會(huì)受到抑制，致使水體自?xún)裟芰p弱，并影響漁業(yè)生產(chǎn)，嚴(yán)重時(shí)還會(huì)腐蝕船只、橋梁及其他水建筑。用酸化或堿化的水澆灌農(nóng)田，會(huì)破壞土壤的理化性質(zhì)，影響農(nóng)作物的生長(zhǎng)。酸堿對(duì)水體的污染，還會(huì)使水的含鹽量增加，提高水的硬度，對(duì)工業(yè)、農(nóng)業(yè)、漁業(yè)和生活用水都會(huì)產(chǎn)生不良的影響。 (六)石油類(lèi) 含有石油類(lèi)產(chǎn)品的廢水進(jìn)入水體后會(huì)漂浮在水面并迅速擴(kuò)散，形成一層油膜，阻止大氣中的氧進(jìn)入水中，妨礙水生植物的光合作用。石油在微生物作用下的降解也需要消耗氧，造成水體缺氧。同時(shí)，石油還會(huì)使

45、魚(yú)類(lèi)呼吸困難直至死亡。食用在含有石油的水中生長(zhǎng)的魚(yú)類(lèi)，還會(huì)危害人身健康。 (七)難降解有機(jī)物 難降解有機(jī)物是指那些難以被微生物降解的有機(jī)物，它們大多是人工合成的有機(jī)物。例如，有機(jī)氧化合物、有機(jī)芳香胺類(lèi)化合物、有機(jī)重金屬化合物以及多環(huán)有機(jī)物等。它們的特點(diǎn)是能在水中長(zhǎng)期穩(wěn)定地存留，并通過(guò)食物鏈富集最后進(jìn)入人體。它們中的一部分化合物具有致癌致畸和致突變的作用，對(duì)人類(lèi)的健康構(gòu)成了極大的威脅。 (八)放射性物質(zhì) 放射性物質(zhì)主要來(lái)自核工業(yè)和使用放射性物質(zhì)的工業(yè)或民用部門(mén)。放射性物質(zhì)能從水中或土壤中轉(zhuǎn)移到生物、蔬菜或其他食物中，并發(fā)生濃縮和富集進(jìn)入人體。放射性物質(zhì)釋放的射線(xiàn)會(huì)使人的健康受損，最常見(jiàn)的放射病就

46、是血癌，即白血病。 (九)熱污染廢水排放引起水體的溫度升高，被稱(chēng)為熱污染。熱污染會(huì)影響水生生物的生存及水資源的利用價(jià)值。水溫升高還會(huì)使水中溶解氧減少，同時(shí)加速微生物的代謝速率，使溶解氧的下降更快，最后導(dǎo)致水體的自?xún)裟芰档汀?(十)病原體 生活污水、醫(yī)院污水和屠宰、制革、洗毛、生物制品等工業(yè)廢水，常含有病原體，會(huì)傳播霍亂、傷寒、胃炎、腸炎、痢疾以及其他病毒傳染的疾病和寄生蟲(chóng)病。 二、水污染的主要來(lái)源 人類(lèi)活動(dòng)所捧放的各類(lèi)污水是將上述污染物帶入水體的一大類(lèi)污染源，由于這些污水、廢水多由管道收集后集中排除，因此常被稱(chēng)為點(diǎn)污染源。大面積的農(nóng)田地面徑流或雨水徑流也會(huì)對(duì)水體產(chǎn)生污染，由于其進(jìn)入水體的方式

47、是無(wú)組織的，通常被稱(chēng)為非點(diǎn)污染源，或面污染源。 (一)點(diǎn)污染源 主要的點(diǎn)污染源有生活污水和工業(yè)廢水。污水、廢水的成分和性質(zhì)有很大的差別。 1生活污水由于產(chǎn)生廢水的過(guò)程不同，這些生活污水主要來(lái)自家庭、商業(yè)、學(xué)校、旅游服務(wù)業(yè)及其他城市公用設(shè)施，包括廁所沖洗水、廚房洗滌水、洗衣機(jī)排水、沐浴排水及其他排水等。污水中主要含有懸浮態(tài)或溶解態(tài)的有機(jī)物質(zhì)(如纖維素、淀粉、糖類(lèi)、脂肪、蛋白質(zhì)等)，還含有氮、硫、磷等無(wú)機(jī)鹽類(lèi)和各種微生物。一般生活污水中懸浮固體的含量在200 400mgL,之間，由于其中有機(jī)物種類(lèi)繁多，性質(zhì)各異，常以生化需氧量(BOD5)或化學(xué)需氧量(COD)來(lái)表示其含量。一般生活污水的BOD5在

48、200-400 mgL之間。 2工業(yè)廢水 工業(yè)廢水產(chǎn)自工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程，其水量和水質(zhì)隨生產(chǎn)過(guò)程而異，根據(jù)其來(lái)源可以分為工藝廢水、原料或成品洗滌水、場(chǎng)地沖洗水以及設(shè)備冷卻水等；根據(jù)廢水中主要污染物的性質(zhì)，可分為有機(jī)廢水、無(wú)機(jī)廢水、兼有有機(jī)物和無(wú)機(jī)物的混合廢水、重金屬?gòu)U水、放射性廢水等；根據(jù)產(chǎn)生廢水的行業(yè)性質(zhì)，又可分為造紙廢水、印染廢水、焦化廢水、農(nóng)藥廢水、電鍍廢水等。 不同工業(yè)排放廢水的性質(zhì)差異很大，即使是同一種工業(yè)，由于原料工藝路線(xiàn)、設(shè)備條件、操作管理水平的差異，廢水的數(shù)量和性質(zhì)也會(huì)不同，一般講來(lái)工業(yè)廢水有以下幾個(gè)特點(diǎn)：廢水中污染物濃度大，某些工業(yè)廢水含有的懸浮固體或有機(jī)物濃度是生活污水的幾十甚至

49、幾百倍；廢水成分復(fù)雜且不易凈化，如工業(yè)廢水常呈酸性或堿性廢水中常含不同種類(lèi)的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，有的還含重金屬、氰化物、多氯聯(lián)苯、放射性物質(zhì)等；帶有顏色或異味，如刺激性的氣味，或呈現(xiàn)出令人生厭的外觀(guān)，易產(chǎn)生泡沫，含有油類(lèi)污染物等；廢水水量和水質(zhì)變化大，因?yàn)楣I(yè)生產(chǎn)一般有著分班進(jìn)行的特點(diǎn)，廢水水量和水質(zhì)常隨時(shí)間有變化，工業(yè)產(chǎn)品的調(diào)整或工業(yè)原料的變化，也會(huì)造成廢水水量和水質(zhì)的變化；某些工業(yè)廢水的水溫高，甚至有高達(dá)40以上。（二）面污染源 面污染源又稱(chēng)非點(diǎn)污染源，主要指農(nóng)村灌溉水形成的徑流，農(nóng)村中無(wú)組織排放的廢水，地表徑流及其他廢水污水。分散排放的小量污水，也可列入面污染源。農(nóng)村廢水一般含有有機(jī)物、病原

50、體、懸浮物、化肥、農(nóng)藥等污染物；畜禽養(yǎng)殖業(yè)排放的廢水，常含有很高的有機(jī)物濃度；由于過(guò)量地施加化肥，使用農(nóng)藥，農(nóng)田地面徑流中含有大量的氟、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)和有毒的農(nóng)藥。三、水污染主要危害 (一)危害人體健康 水污染直接影響飲用水源的水質(zhì)。當(dāng)飲用水源受到合成有機(jī)物污染時(shí)，原有的水處理廠(chǎng)不能保證飲用水的安全，這將導(dǎo)致如腹水、腹瀉、腸道線(xiàn)蟲(chóng)、肝炎、胃癌、肝癌等很多疾病的產(chǎn)生。與不潔的水接觸也會(huì)染上如皮膚病、沙眼、血吸蟲(chóng)、鉤蟲(chóng)病等疾病。近來(lái)很多人談?wù)摰江h(huán)境污染導(dǎo)致雌激素增加，影響到了人類(lèi)的繁殖能力；還有人指出水污染會(huì)造成自然流產(chǎn)或是先天殘疾?？傊廴疚：θ梭w健康是不容量疑的。 據(jù)世界銀行調(diào)查資料，與其他收

51、入水平相當(dāng)?shù)陌l(fā)展中國(guó)家相比，中國(guó)的安全飲用水供給水平及衛(wèi)生設(shè)施水平是比較高的。因此，與水污染有關(guān)的疾病的發(fā)病率相對(duì)較低。1990年，我國(guó)有15的總死亡率和3的總疾病率與供水及其衛(wèi)生條件相關(guān)。相比之下，與空氣污染有關(guān)的慢性障礙性呼吸道疾病卻占總死亡率的16和總疾病率的85。應(yīng)該注意，中國(guó)農(nóng)村由于化肥的廣泛使用以及農(nóng)民收入的提高，農(nóng)民收集城市糞便用作肥料的習(xí)慣已經(jīng)改變，但城鎮(zhèn)中現(xiàn)代化的污水收集和處理系統(tǒng)卻遠(yuǎn)未形成。因此，可能會(huì)引起全國(guó)范圍，特別是北方地區(qū)腸道疾病發(fā)病率的增加。水污染對(duì)于飲用水源的威脅，也必然帶來(lái)對(duì)人體健康的威脅。 對(duì)某些污水灌溉區(qū)的調(diào)查說(shuō)明，生活在污水灌溉區(qū)的農(nóng)民的發(fā)病率要明顯比非

52、污水灌溉區(qū)的發(fā)病率高。對(duì)采用不同飲用水源的人群的調(diào)查說(shuō)明，在同一個(gè)地區(qū)，飲用井水的居民癌癥發(fā)病率要比飲用池塘水的居民低得多。 (二)降低農(nóng)作物的產(chǎn)量和質(zhì)量 由于污水提供的水量和肥分，很多地區(qū)的農(nóng)民，有采用污水灌溉農(nóng)田的習(xí)慣。但慘痛的教訓(xùn)表明，含有有毒有害物質(zhì)的廢水污水污染了農(nóng)田土壤，造成作物枯萎死亡，使農(nóng)民受到極大的損失。盡管不少地區(qū)也有獲得作物豐收的現(xiàn)象，但是在作物豐收的背后，掩蓋的是作物受到污染的危機(jī)。研究表明，在一些污水灌溉區(qū)生長(zhǎng)的蔬菜或糧食作物中，可以檢出痕量有機(jī)物，包括有毒有害的農(nóng)藥等，它們必將危及消費(fèi)者的健康。 (三)影響漁業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量 漁業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量與水質(zhì)直接緊密相關(guān)

53、。淡水漁場(chǎng)由于水污染而造成魚(yú)類(lèi)大面積死亡事故，已經(jīng)不是個(gè)別事例，還有很多天然水體中的魚(yú)類(lèi)和水生物正瀕臨滅絕或已經(jīng)滅絕。海水養(yǎng)殖事業(yè)也受到了水污染的破壞和威脅。水污染除了造成魚(yú)類(lèi)死亡影響產(chǎn)量外，還會(huì)使魚(yú)類(lèi)和水生物發(fā)生變異。此外在魚(yú)類(lèi)和水生物體內(nèi)還發(fā)現(xiàn)了有害物質(zhì)的積累，使它們的食用價(jià)值大大降低： (四)制約工業(yè)的發(fā)展 由于很多工業(yè)(如食品、紡織、造紙、電鍍等)需要利用水作為原料或洗滌產(chǎn)品和直接參加產(chǎn)品的加工過(guò)程，水質(zhì)的惡化將直接影響產(chǎn)品的質(zhì)量。工業(yè)冷卻水的用量最大，水質(zhì)惡化也會(huì)造成冷卻水循環(huán)系統(tǒng)的堵塞、腐蝕和結(jié)垢問(wèn)題，水 硬度的增高還會(huì)影響鍋爐的壽命和安全。 (五)加速生態(tài)環(huán)境的退化和破壞 水污染

54、造成的水質(zhì)惡化，對(duì)于生態(tài)環(huán)境的影響更是十分嚴(yán)峻。水污染除了對(duì)水體中天然魚(yú)類(lèi)和水生物造成危害外，對(duì)水體周?chē)鷳B(tài)環(huán)境的影響也是一個(gè)重要方面。污染物在水體中形成的沉積物，對(duì)水體的生態(tài)環(huán)境也有直接的影響。 (六)造成經(jīng)濟(jì)損失 水污染對(duì)人體健康、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、漁業(yè)生產(chǎn)、工業(yè)生產(chǎn)以及生態(tài)環(huán)境的負(fù)面影響，都會(huì)表現(xiàn)為經(jīng)濟(jì)損失。例如，人體健康受到危害將減少勞動(dòng)力，降低勞動(dòng)生產(chǎn)亭，疾病多發(fā)需要支付更多醫(yī)藥費(fèi)；對(duì)工農(nóng)業(yè)漁業(yè)產(chǎn)量質(zhì)量的影響更是直接的經(jīng)濟(jì)損失；對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞意味著對(duì)污染治理和環(huán)境修復(fù)費(fèi)用的需求將大幅度增加。世界銀行曾對(duì)中國(guó)大氣污染和水污染所造成的損失作了估算，其結(jié)論是與大氣污染和水污染對(duì)人體健康的影響相當(dāng)

55、的經(jīng)濟(jì)損失是每年24228億萬(wàn)美元，占我國(guó)國(guó)民生產(chǎn)總值的35。這個(gè)數(shù)字還沒(méi)有包括水資源短缺和水環(huán)境污染對(duì)工農(nóng)業(yè)所造成的直接經(jīng)濟(jì)損失。第四節(jié) 荒漠化 一、荒漠化的概念“荒漠化”是法國(guó)植物和生態(tài)學(xué)家A，奧布雷維萊(AAubreville)針對(duì)非洲熱帶草原退化為類(lèi)似荒漠的環(huán)境變化現(xiàn)象，于1949年首次提出的。但荒漠化作為一個(gè)生態(tài)環(huán)境問(wèn)題開(kāi)始引起重視，源于20世紀(jì)60年代末70年代初發(fā)生在非洲撒哈拉地帶的連續(xù)干旱和隨之而來(lái)的饑荒。隨著人類(lèi)對(duì)自然環(huán)境的影響日益加劇，荒漠化問(wèn)題也越來(lái)越突出。從1977年世界荒漠化會(huì)議，到1990年內(nèi)羅畢舉行的荒漠化評(píng)估的特別顧問(wèn)會(huì)議，從1992年的巴西里約熱內(nèi)盧環(huán)境發(fā)展大

56、會(huì)，到1994年全球112個(gè)國(guó)家在法國(guó)巴黎簽署的(聯(lián)合國(guó)防治荒漠化公約，世界各 國(guó)對(duì)荒漠、荒漠化及其過(guò)程進(jìn)行了廣泛研究，總結(jié)了荒漠化的現(xiàn)狀和發(fā)展趨向，并把每年的6月17日定為“世界防治荒漠化和干旱日”。這表明世界各國(guó)對(duì)防治荒漠化已達(dá)成了廣泛的共識(shí)。 在國(guó)際防治荒漠化公約中明確指出：“荒漠化是包括氣候變異和人類(lèi)活動(dòng)在 內(nèi)的種種因素所造成的干旱、半干旱和亞濕潤(rùn)干旱地區(qū)的土地退化”。它包含了三層含義：一是造成荒漠化的原因，包含“氣候變異和人類(lèi)活動(dòng)在內(nèi)”的種種因 素；二是荒漠化范圍，是在“干旱、半干旱和亞濕潤(rùn)干旱地區(qū)”，即指年降水量與潛 在蒸發(fā)量之比在005-065之間的地區(qū)，但不包括極區(qū)和副極區(qū)；三

57、是表現(xiàn)形 式為“土地退化”，是指由于使用土地或由于一種營(yíng)力或數(shù)種營(yíng)力結(jié)合致使干旱、半干旱和亞濕潤(rùn)干旱地區(qū)雨澆地、水澆地或草原、牧場(chǎng)、森林和林地的生物或經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)力和復(fù)雜性下降或喪失，其中包括風(fēng)蝕和水蝕致使土壤物質(zhì)流失，土壤的 物理、化學(xué)和生物特性或經(jīng)濟(jì)特性退化及自然植被長(zhǎng)期喪失。 綜上所述，所謂荒漠化既包括非沙漠環(huán)境向沙漠環(huán)境或類(lèi)似沙漠環(huán)境的轉(zhuǎn)移，也包括沙質(zhì)環(huán)境的進(jìn)一步惡化。 二、荒漠化的現(xiàn)狀 據(jù)聯(lián)合國(guó)環(huán)境署(UNEP)1992的現(xiàn)狀調(diào)查推斷，全球23的國(guó)家和地區(qū)、世界陸地面積的13受到荒漠化的危害，約15的世界人口受到直接影響，每年約 有(5 0007 000)X104km2的耕地被沙化，其中

58、有2 100X104km2完全喪失生產(chǎn)能力，經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)423億美元。荒漠化受害面涉及到世界各大陸，最為嚴(yán)重 的是非洲大陸，其次是亞洲。由于荒漠化的影響，全球每年大約喪失(4558) x104km2的放牧地、(3540)x104km2的雨養(yǎng)農(nóng)地以及(1013)x104 km2的灌溉土地。 我國(guó)是世界上人口最多、耕地面積不足的發(fā)展中國(guó)家，同時(shí)也是受荒漠化危害最嚴(yán)重的國(guó)家之一。按國(guó)際荒漠化公約中的規(guī)定計(jì)算，我國(guó)潛在荒漠化發(fā)生 地區(qū)涉及內(nèi)蒙古、遼寧、吉林、北京、天津、河北、山西、陜西、寧夏、甘肅、青海、新 疆、西藏，以及山東、河南、四川、云南和海南共18個(gè)省、直轄市，東起黃淮海平原風(fēng)沙化土地和遼河流

59、域抄地，西至新疆塔克拉瑪干沙漠，遍及內(nèi)蒙古高原、黃土 高原、寧夏河?xùn)|、甘肅河西走廊、青海柴達(dá)木盆地、新疆準(zhǔn)葛爾盆地和塔里木盆地 的廣大地域。區(qū)域總面積達(dá)35705X104km2，占全國(guó)總面積的372，其中干 旱地區(qū)面積為14267X104km2，半干旱地區(qū)為11392X104km2，亞濕潤(rùn)干旱區(qū)為7512x104km2，極干旱區(qū)為2534x104km2。除去極干旱區(qū)域(濕潤(rùn)指數(shù)小 于005)外，中國(guó)荒漠化易發(fā)生區(qū)域總面積為33171x104km2，占國(guó)土面積的3456。我國(guó)干旱區(qū)草地總面積為186x104hm2，其中105x104hm2發(fā)生了 退化，占565；干旱區(qū)總耕地面積1 7126X10

60、4hm2其中7726X104hm2已經(jīng)退化，占401。因此，我國(guó)受荒漠化影響的土地面積約333x104km2，占國(guó) 土總面積的13，且仍以每年2 300km2的速度在推進(jìn)，近4億人口受到荒漠化 的威脅，其中有100多個(gè)貧困縣集中在荒漠化地區(qū)，直接損失達(dá)2030萬(wàn)美元。 在荒漠化中，沙質(zhì)荒漠化、土壤鹽堿化、水土流失等都十分嚴(yán)重，極大地制約了荒漠化地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和人民生活水平的提高。 三，荒漠化的成因根據(jù)荒漠化的定義，荒漠化的產(chǎn)生和發(fā)展主要可分為自然因素和人為因素. (一)自然因素 異常氣候使自然生態(tài)系統(tǒng)具有的抵抗力下降。首先，干旱多風(fēng)使原本脆弱 的生態(tài)環(huán)境受到致命的打擊。它導(dǎo)致作物欠收，引起饑荒