环境污染及对生态的影响

一、 环境污染与污染源

(一)环境的自净及容量

环境污染是指由于人类活动的干扰达到某一程度时，导致环境质量下降，产生有害于人类及其他生命体的正常生存和发展的现象。环境污染的产生有一个从量变到质变的发展过程，只有当某种污染物质的浓度或其总量超过环境自净的能力，才会产生环境污染。环境受到污染后，在物理，化学和生物的作用下，逐步消除污染物的过程称为环境的自净能力。而在人类生存和自然生态不致受害的前提下，某一环境所能容纳的污染物的最大负荷量称为环境容量。

1. 环境自净

环境自净能力按发生机理可分为三类：

(1)物理净化作用。通过稀释、扩散，吸附、沉淀、淋洗，挥发，沉降等物理过程达到净化的目的。如含有烟尘的废气，通过大气扩散，降水淋洗，重力的沉降等作用，而得到净化;混浊的污水进入江河湖海后，通过物理的吸附，沉淀和水流的稀释，扩散等作用，水体恢复到清洁的状态。土壤中挥发性污染物如酚、氰，汞等，因为挥发作用，其含量逐渐降低。

(2)化学净化作用。通过氧化、还原，化合、分解，吸附，凝聚，交换等化学反应过程达到净化的目的。如某些有机污染物经氧化还原作用最终生成水和二氧化碳等;水中铜、铅、锌、镉、汞等重金属离子与硫离子化合，生成难溶的硫化物沉淀;铁，锰、铝的水合物，粘土矿物，腐植酸等对重金属离子的化学吸附和凝聚作用。

(3)生化净化作用。通过微生物的吸收、降解以及作用中的化学反应等生物化学过程达到净化的目的。如植物能吸收土壤中的酚、氰，并在体内转化为酚糖甙和氰糖甙;球衣菌可以把酚、氰分解为二氧化碳和水;绿色植物可以吸收二氧化碳，放出氧气。

2. 环境容量

环境容量是在控制污染物浓度时提出的概念。因为尽管各个污染源排放的污染物可能达到(包括稀释排放而达到的)浓度控制的标准，但若不考虑环境自净化和容纳的能力，当某一地区由于污染源集中，污染物排放总量过大，仍会使环境受到严重污染。因此，必须考虑环境容量问题，把各个污染源排入某一环境的污染物总量限制在环境容量允许的范围之内，即总量控制法。

任何特定环境对污染物的容量是有限的。环境容量与环境空间的范围，各环境要素的特征，污染物本身的各种性质有关。环境空间越大，其对污染物的净化能力就越强，它的环境容量就越大，可接纳的污染物就越多，反之则越少;污染物的物理和化学性质越不稳定，环境对它的容量也就越大。污染物的排放，必须与环境容量相适应，否则就要采取控制排放浓度和排放量等环境保护措施。环境容量包括绝对容量和年容量两个方面：

(1)环境绝对容量Cq。绝对容量是指某一环境所能容纳某种污染物的最大负荷量，达到绝对容量与时间无关。环境绝对容量可表示为Cq=(Cs- B)，其中，Cs 为环境标准的规定值;B为环境背景特征。如某地土壤中镉的背景值为0.1ppm，农田土壤标准规定的镉的最大容许值为1ppm，该地土壤镉的绝对容量则为0.9ppm。

(2)环境年容量Ca。年容量是指某一环境在污染物的积累浓度不超过环境标准规定的最大容许值的情况下，每年所能容纳的某污染物的最大负荷量。年容量不仅与Cs值和B值有关外，还与污染物的特性和环境对污染物的净化能力有关，可表示为Ca=KCq，其中，K为某污染物在某一环境中的年净化率。如某农田对镉的绝对容量为0.9ppm，农田对镉的年净化率为20%，其年容量则为0.18ppm。按此污染负荷，该农田镉的积累浓度永远不会超过土壤标准规定的镉的最大容许值1ppm。

通常，对在环境中停留的时间很短的非积累性的污染物，用绝对容量来控制这类的污染。如许多SO2污染源各自排放的浓度都没有超过排放标准，但在某一地区集中排放量却大大超过该环境的绝对容量。在这种情况下，只有以环境绝对容量为依据控制该区域的SO2排放总量，才能保证该区的大气环境质量。而对在环境中能产生长期有害效应的积累性污染物，应使其排放与环境的净化速率保持平衡，用年容量这个参数来控制更合适。

3.环境污染的分类

环境污染有不同的类型。按污染产生的原因可分为生产污染(包括工业污染、农业污染、交通污染等)和生活污染;按污染物的形态可分为废气污染，废水污染、固体废物污染、噪声污染、辐射污染等等;按环境要素可分为大气污染，水体污染、土壤污染等;按污染物的性质可分为物理污染、化学污染和生物污染;按污染物的分布范围又可分为全球性污染，区域性污染，局部性污染等。

(二)污染源与污染物

1. 污染源

污染源是指造成环境污染的污染物发生源，一般指向环境排放有害物质或对环境产生有害影响的场所，设备和装置。污染源可分为天然污染源和人为污染源。天然污染源是指自然现象过程中向环境排放有害物质或造成有害影响的场所，如火山喷发、森林火灾等。人为污染源是指形成污染的人类各种活动场所，也是环境保护工作研究和控制的主要对象。

根据污染源的特点和解决环境问题的对象，人为污染源有多种分类方法。按人类活动的性质可分为生产污染源与生活污染源。按污染源的种类，可分为有机污染源，无机污染源，热污染源，噪声污染源，放射性污染源，病原体污染源以及多种污染物的混合污染源等。事实上，大多数污染源都属于混合污染源。例如，煤燃烧排放出的烟气中就含有CO、CO2、SO2、NOx与粉尘等污染物;化工厂排出的废气中含有H2S、NO2、HF、HCL、NH3等有害气体，这两个例子都属于向环境排放废热。按污染源污染的主要对象，还可分为大气污染源、水体污染源和土壤污染源等。按排放污染物的空间分布方式，把在一个很小范围内或某一个点排放污染物的场所称为点源(包括固定源与移动源)，在一个大面积范围排放污染物的场所称为面源，还有扩散源等。

通常是按人类社会活动功能和整个环境污染的情况，把污染源概括地分为工业污染源、农业污染源、交通运输污染源和生活污染源。

(1)工业污染源。工业企业是城市、乡镇环境的主要污染源，对环境危害最大。工业污染源来自诸如原料开采、加工生产、石化燃料的燃烧、加热冷却、成品整理等工业生产环节和过程中所使用的设备或场所。工业污染源向环境排放废气、废水、废渣和废热，污染大气、水体和土壤，还产生噪声、振动、有害辐射以及电磁污染来危害周围环境。各种工业生产过程排出的废物含有不同的污染物。例如，煤燃烧过程等气态和固态污染物;一些化工生产过程排出的废气;炼油厂排出的含油废水、硫化物、碱类等;电镀工业废水中主要含有重金属(铬、镐、镍，铜等)离子、酸和碱，氰化物和各种电镀助剂。

(2)农业污染源。农业污染源主要来自不合理施用化肥和农药，除了破坏土壤的生态系统，还破坏水体的生态系统。目前在世界范围内大量使用的化学农药约有50余种，主要污染物有有机氯类、有机磷类、氨基甲酯类、苯氧羧酸类、苯酰胺类等。残留在土壤中的化学肥料氮和磷，以及牧场、养殖场、农副产品加工厂的有机废物，通过降水所形成的径流和渗流进入水体，使水体水质恶化，有时造成河流、水库、湖泊等水体的富营养化。大量氮化合物进入水体则导致饮用水中硝酸盐含量增加，危及人体健康。

(3)交通运输污染源。交通运输污染源主要来自对周围环境造成污染的交通运输设施和设备。这类污染源排放废气和洗刷废水(包括油轮压舱水)，泄漏有害液体、发出噪声等都会污染环境。主要污染物有一氧化碳，氮氧化物、碳氢化合物，二氧化硫，铅化合物，苯并(a)芘，石油和石油制品以及有毒有害的运载物。

(4)生活污染源。生活污染源主要来自人类消费活动产生的各种废气物，其污染环境的途径有：①消耗能源排出废气造成大气污染，如城市里居民普遍使用的小炉灶在城市区域内构排放的废气;② 排出生活污水(包括粪便)造成水体污染，如生活污水中的有机物，合成洗涤剂、氯化物以及致病菌、病毒和寄生虫卵等污染物进入水体，恶化水质，并传播疾病;③ 抛弃的城市垃圾造成环境污染，如厨房废物、废塑料、废纸、金属、煤炭和碴土等。

2. 污染物

污染物是生产或使用过程中产生的有害物质。它们从污染源排放进入环境后，使环境的正常组成和性质发生变化，直接或间接危害人类或其他生物。其中，一些是已经没有利用价值进入环境的废弃物，还有一些是生产中没有充分利用的有用物质，有的甚至是生命体必需的营养元素，大量排放形成环境中的污染物。一种物质成为污染物，必须在特定的环境中达到一定的数量或浓度，并且持续一定的时间。例如，铬是人体必需的微量元素，氮和磷是植物的营养元素，如果它们较长时期在环境中的浓度较高，就会造成人体中毒，水体富营养化等有害后果。随着对环境保护工作的日益重视和科学技术的进步，原有污染物的排放量和种类会逐渐减少，但也会发现和产生更多新的污染物。

由污染源直接排入环境的，其物理和化学性质未发生变化的污染物，称为一次污染物。一次污染物可能通过一系列的环境自净作用降解成无害的物质，但也可能形成二次污染物，即在自然环境中通过理化反应或生化作用转变成新的、理化性状与一次污染物不同的污染物。如一次污染物二氧化硫在环境中氧化成的硫酸盐气溶胶;汽车废气中的氧化氮，碳氢化合物等在日光的照射下发生光化学反应，生成的臭氧、过氧乙酰硝酸酯(PAN)、甲醛和酮类等;无机汞化合物通过微生物的作用转变成的甲基汞化合物;某些农药通过微生物或光解作用生成的降解产物等。通常，二次污染物对环境和人体的危害要比一次污染物严重。环境中的污染物既可能是直接由污染源排出的一次污染物，又可能是在环境中转化而成的二次污染物，如大气中的SO3，可能是由污染源直接排出，也可能是由SO2氧化生成。

污染物也有多种分类方法。例如，按污染物污染的主对象可分为大气污染物、水体污染物，土壤污染物等。按污染物的性质可分为物理污染物(包括噪声、微波辐射、放射性污染物等)、化学污染物(包括无机污染物和有机污染物)和生物污染物(包括病原体，变应原污染物等)。也可按污染物的形态分为气体、液体和固体污染物。

(三)环境污染的控制

控制环境污染，首先要建立和健全国家的政策、法令和标准。如《中华人民共和国环境保护法》、《中华人民共和国水污染防治法》、《中华人民共和国大气污染防治法》、《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》等法令，以及《地面水环境质量标准》、《环境空气质量标准》、《污水综合排放标准》《大气污染物综合排放标准》等标准。国家制定法令对环境污染的控制与管理做了明确规定，如要求排放污染物必须遵守国家标准，超过标准的要收取排污费，对已造成环境污染的部门必须进行积极治理等。各种环境质量标准与污染物排放标准均为控制环境污染法规，分为国家、地方和地区三级。其次是通过区域建设规划和企业管理制约和控制环境污染。在制订区域建设时，从宏观上把污染源控制与工业布局、能源、交通运输以及公用设施的规划统一考虑、统筹安排，保证社会发展、经济腾飞和环境清洁的统一。

控制环境污染采取环境污染总量控制方法，即根据环境质量标准，借助调控污染源分布状况与污染物排放方式，把污染物在单位时间内排放的负荷总量控制在自然环境容量的承载能力范围之内。

污染物总量受污染源分布状况、污染物排放方式、污染物质性质、环境质量标准以及自然环境背景五个重要因素的影响和支配。其中，自然环境背景是客观因素，前三个是可以通过技术手段加以控制的人为因素，而环境质量标准是客观存在与主观愿望之间的调控因素，受到经济与技术的约束。由于允许排污总量随污染源分布状况与污染物排放方式不同而不同，所以调控污染源分布状况、改变污染物有害性质以及污染物排放方式成为总量控制的重要问题。另外，由于政策和技术原因，无法完全限制全部污染物质的排放和在限定时间内按规定的排污总量全部排出，仍可能出现超标排放而污染环境。因此，实施总量控制的同时，还须附加控制浓度的措施，才能有效地防治环境污染。

二、能源利用与环境

能源不仅是社会经济发展必要的物质基础，而且是现实的重要污染源。如煤炭的大量开发和利用，既严重破坏了开采地的生态环境，又会大面积污染消费地的大气环境;因大量燃烧化石燃料而排放CO2所引发的全球性气候变暖问题。随着经济发展水平的提高，人们对环境质量的价值越来越重视，环境问题对能源战略的影响已不容忽视，越来越严格的环境排放标准正推动着清洁能源的发展。

能源的利用过程可分为开采开发和消费应用两大过程。常规能源中的煤、石油、天然气、水能、核裂变燃料以及风能、地热能等需要开发，能源的消费以电能、热能形式为主。因此大规模的能源消费，都需要通过燃烧来释放化石燃料的化学能而转换成热能。从能源的开发到最终的消费使用，每一过程均对环境造成不同程度的危害，但以能源消费中化石燃料的燃烧过程造成的环境污染尤为严重。

(一)能源开发与环境问题

1.煤开发的环境问题

煤的地下和露天开采都会严重破坏生态环境，而且采煤是一种危险而有损健康的职业。

(1)岩层地表塌陷。岩层深处的煤采用地下开采方法。当煤层被开采挖空后，上覆岩层的应力平衡被破坏，导致上岩层的断裂塌陷，甚至地表整体下沉。塌陷下落的体积可达开采煤炭的60%～70%，如开滦矿区地面沉陷平均为6m。地表沉陷后，较浅处雨季积水、旱季泛碱，较深处则长期积水会形成湖泊;塌陷裂缝使地表和地下水流紊乱，地表水漏入矿井，还使城镇的街道、建筑物遭到破坏。治理塌陷的方法有：对于较浅的煤层，可在采煤时留下部分煤柱支撑煤层，但采煤效率很低;最有效的方法是将采空部分用碎石、砂、矸石、废油页岩等材料全部回填，但填充矿井需要付出昂贵的代价。

(2)地层表面破坏。接近地表的煤层采用露天开采方法。露天采煤时，先挖去某一狭长地段的覆盖土层，采出剥露的煤炭，形成一道地沟。然后将紧邻狭长地段的覆盖土翻入这道地沟，开采出下一地段的煤炭，依次类推。其结果，平原采煤后矿区地表形成一道道交错起伏的脊梁和洼地，形如“槎板”;丘陵采煤后出现层层“梯田”。露天煤矿开采后使植被遭到破坏，地表丧失地力，地面被污染，水土流失严重，整个生态平衡被打破。治理露天采煤造成破坏的方法有：开挖时尽量保持地表土仍覆盖在上层地面;用城市污泥或熟土回填矿区，进行复垦和再种植等。复垦的土地需要养护若干年，才能逐渐改善土壤条件，种植植物，因而代价也很昂贵。

(3)矿井酸性排水。煤炭中通常含有黄铁矿(FeS2)，与进入矿井内的地下水、地表水和生产用水等生成稀酸，使矿井的排水呈酸性。此外，矿区洗煤过程中也排出含硫、酚等有害污染物的酸性水。大量的酸性废水排入河流，致使河水污染。治理酸性排水的方法有：防止大量的水进入矿井;封闭废弃矿井入口;把废水排入不会自流排放的废井等，但同样存在经济问题。

(4)废弃物堆积。煤炭的开采和选洗过程中，产生大量的煤矸石和废石，矿区固体废物堆积数量巨大。全世界每年排矸量10～12亿t，中国目前年排矸量超过1亿t，而综合利用不到2 000万t。现已堆积煤矸石16～20亿t，占地面积约1万hm2。矸石堆积除了占用土地，还不断自燃，排放有害气体和灰尘，污染大气和水体。矸石可以设法综合利用：作为供热或发电用的劣质燃料，或作为工业原料用于建筑、修路以及化肥生产等，至少可用于矿井回填。目前，全国平均综合利用率大约只有20%左右。

(5)粉尘飞扬。煤的开采、装卸、运输过程中，难免有大量细小的煤灰、粉尘飞扬，使矿区空气中的固体颗粒悬浮浓度增大，严重危害人体健康及矿区生态环境。

(6)自燃。开采出来的煤堆或地壳煤层经常会自动地缓慢燃烧。煤的自燃不仅浪费有价值的资源，而且释放一氧化碳、硫化物等有害气体，严重污染空气。

煤炭是中国的第一能源，煤炭开采的环境保护与综合利用尤为重要。

2.铀生产的环境污染

核工业对环境的放射性污染主要来自核燃料生产和使用后燃料的处理。一般核燃料生产过程的放射性污染较轻，不构成严重危害。但它终究对人体有害，仍须予以充分注意。

核裂变燃料的基本原料是铀。铀的生产过程包括勘探、开采、选矿、水冶加工，最后精制得到的浓缩铀。在核燃料生产中，主要污染源是铀矿山和铀水冶厂，污染物均为放射性物质，随生产过程中的废气、废水和固体废物排向环境。虽然排出的废物放射性水平低，但排放量大，分布广。

铀矿区空气污染物有放射性气体氡、衰变子体和放射性粉尘，主要来自掘进、破碎、装运等过程中产生的氡和粉尘，随矿井通风系统进入大气。此外，矿岩石、矿石堆、废石堆、尾矿堆、矿坑水等都不断地析出氡气。铀矿山废水中的污染物不仅包含氡、铀及其衰变子体，而且有其他共生的有害化学物质。废水来自地下水渗入矿井后形成的矿坑水，湿法开采作业产生的废水，流经各种矿石堆的雨水等。铀矿山的固体废物主要是开采挖掘出来的废石，以及预选淘汰矿石，还有预处理产生的矿渣或尾矿。这些固体废物具有低水平的放射性，数量非常大。

水冶过程是铀生产的重要环节，其排出的废气放射性水平很低，一般不致引起环境放射性污染。水冶厂废水中的污染物有镭226、硫酸根、硝酸根、有机溶剂等。其中镭226是最危险的放射性物质，而酸性废水排人河流造成的危害往往比放射性物质更严重。水冶厂的固体废物主要是提取铀后的尾矿，还有受到污染的设备、物品等。尾矿数量大致与原矿石相等。虽然其中残留铀不及原矿石含量的10%，但原矿石总放射性的70～80%仍然保留在尾矿中，如镭放射性仍残留95%以上。

核燃料生产中对环境的污染，最主要是含有放射性污染物的废水排入河流造成水体污染，在排放口下游附近，镭含量往往超标，使鱼类和其他水生生物几难以生存。固体废物污染附近土地，或由于受到雨水冲淋，污染物随径流流入河流，往往造成一定程度的土壤污染和水体污染。铀矿山和水冶厂排出的废气，在大气自净能力的作用下，一般不会引起严重污染。

通常，铀矿山的废水用钡盐除镭或用其他方法净化后排放;矿渣采取堆放弃置或回填矿井的方法处置。水冶厂废水贮存于尾矿坑中，澄清后一部分重复使用，大部分自然蒸发、渗入地下或排入河川;尾矿砂可以回填矿井，也可以采用在尾矿砂堆表面喷涂化学药剂，或用混凝土覆盖等各种稳定方法使污染减少扩散。如果采取各种合理的预防措施，核燃料生产过程中的污染排放不会造成太大危害。核放射污染的主要危险是应用浓缩铀的核反应堆突发事故和燃料的后处理。

3.水能开发对环境的影响

水能的最主要利用是水力发电。由于水力发电本身具有无环境污染的危害，以及水力是可连续再生的自然资源等一系列优点，水电总是以清洁能源有些列入能源的开发战略。但是，水力发电也存在对生态环境的影响，它在给人类带来巨大利益的同时，也会带来一定的危害。水电工程无论是建设初期还是建成后使用，对环境的影响都是巨大的，尤其是建立拦河畜水的大坝，破坏了原有河流流域的生态平衡。因此，必须对水电工程引发的环境问题做出全面的、充分的评估，从而采取有效的对策和措施，把危害降到最低程度。水能开发对环境的影响有：

(1)对生态环境的影响。现代水电工程区域很大。由于库区大片植被遭到破坏，使该区内的野生动物丧失了栖息地和食物来源而被迫迁徙，原来的动物群落解体、消失或灭绝。

水库改变了河流环境状况，直接或间接影响鱼类与其他水生生物的生存。水库淹没了一些鱼类的产卵和栖息地，阻挡某些鱼类的回游路径。如美国的哥伦比亚河修建的大古力水坝使大鳞大马哈鱼的回游栖息和产卵地减少了70%。水库内可能出现氮、磷及有机物含量过高，使鱼类患弯体病死亡，也会造成库水富营养化而影响鱼类生存。

水库会改变该区域的气候。由于水的热容量大，使得水库和陆地上空的大气压力发生改变而形成风。在水库影响区域内，有风天数明显增加。此外，水库附近上空的湿度增加，由于水库和陆地的温度存在差异，冬季可能使降水有所增加，而夏季可能会使降水减少。还有，水库对当地气温起着明显的调节作用，能缩小最高气温和最低气温的温差。如新安江水库建库前最高气温为45℃，最低气温为-12℃，建库后则分别为41.8℃与-7.9℃。

(2)对自然环境的影响。水利发电利用水流的机械能，需要尽可能高的落差，必须建筑大坝拦河蓄水。筑坝时需要进行修建交通道路、建设房屋以及劈山采石等工作，水库蓄水将水位大幅度提高，将大量的土地、森林、村庄城镇、或名胜古迹永久淹没。这可能使自然景观永远消失，风光绮丽的崇山峻岭受到破坏。如修建黄河三门峡水电站淹没了660km2的良田，包括元代修建的道教圣地永乐宫(又称大纯阳万寿宫)。

(3)对社会环境的影响。除了自然生态环境问题，移民是水电建设的社会环境问题，也就是需要建立一个新的社会生态平衡系统。人口迁移问题远比其他生物经受的变化复杂，这对库区居民的生产和生活有着明显的影响。新建的居住区必须重视移民的风俗习惯和对当地居民的影响，避免造成和激化社会矛盾。此外，应避免移民区的地方病和流行病异地传播。

(4)泥沙沉积。含有泥沙的河水进入库区后，流速减小，泥沙逐渐沉积下来，降低了水库容水量。泥沙沉积严重影响水库的功能，甚至会使整个水电站报废。黄河三门峡水电站因泥沙沉积被迫改建四次，而发电量也只有原设计能力的10%。美国、印度、塞浦路斯等国的130座水库调查表明，每年淤积的库容量为2%～14.3%。水库内沉沙淤泥还会加剧水坝下游河流对河岸的侵蚀，使之与淤泥沿岸沉积的平衡被破坏，威胁沿岸城市和桥梁地基;淤泥减少会使下游低级微生物得不到营养大量死亡，从而导致鱼类急剧减少，引起该区域水生生态的变化。

我国江河泥沙流失严重，据不完全统计，每年流失近50亿t，尤以黄河、长江为最。对于水库泥沙淤积，首先要在流域范围内植树造林，防止水土流失;此外，筑坝建库之前需考虑泥沙沉积的影响，水库设计要完善滞洪排沙的功能

(5)诱发地震。水库畜水改变和破坏了库区岩体的应力的平衡与稳定，可能诱发地震。由于引起水库地震的相关因素很多，目前人们对它的成因认识尚不够统一。水库地震与库坝区岩石特性、地质结构和应力场、水文地质条件以及水库要素(坝高、库容、库水深度、水库面积及畜水速度)等因素有关。各类岩石中，诱震水库位于碳酸盐岩地区的比较多，我国约占72%，岩浆岩区震级较高。有洞穴、漏斗和较宽断裂的岩溶透水地区，诱发地震的概率较高，但震级较小。高坝水库(高于100m，库容大于108 m3)发震可能性较高。60年代，印度的柯伊纳、希腊的克里马斯塔、中国的新丰江，赞比亚的卡里巴，水库相继发生6级以上强震，埃及阿斯旺水库(坝高111m，库容居世界之二，1640?108 m3)地震最大一次为5.6级。

(6)对水库滑坡的影响。水库岸边岩体中的松软夹层，是制约岸坡稳定，导致滑坡主要因素。由于水库水位提高，长期浸泡使松软夹层软化，河岸岩体强度降低，容易发生滑坡或崩岩。其结果会导致库容减小，威胁过往航运船只，激起涌浪危及大坝的安全。自然界异常活动，如暴雨、洪水、地震以及人类在沿岸过度活动等，极易诱发滑坡现象。

(二)能源消费与环境污染

在人类的生产和生活中，需要将能源从初级形式转换为可以消费应用的高级形式。这种转换过程对环境产生了各方面的负面影响。

机械能(位能或动能)、热能、化学能、质量能以及光、核、电、声、磁等都是能量的基本形式，它们在自然中以各种形式出现。如太阳能是光能;化石燃料属于化学能;水能是位能;海浪和风能贮存着动能;等等。各种能量中，热能、机械能和电能消费最多，它们在不同的工业装置中完成各种转换过程。如锅炉把燃料化学能→热能，汽轮机把热能→机械能，发电机把机械能→电能，三者组成火力发电厂;汽车的内燃机将燃料化学能→热能→机械能;水电站将水的位能→动能→电能;太阳能集热器或电池分别将光能转换为热能或电能等。高品质的电能也可以转换为光、热或机械能，用于照明、取暖或做功。这些在人为干预下的能量转换过程，不仅得到了造福于人类的结果，而且产生了有害于环境的某些不良效应，即环境污染。

根据热力学定律，任何能量转换装置的效率都不能达到100%。如使用非再生性常规能源，火力发电厂将煤的化学能转化为电能的效率约40%;汽车发动机将石油化学能转化为机械能的效率约25%;核电站的效率约为33%。可见，大部分能源在消费过程中以热能的形式散失于环境，造成热污染，同时还向环境排放有害污染物，产生不良的环境效应。因此，提高能量资源利用效率，不仅可以减少能耗，节约能源，提高产品的经济性;而且减少环境污染，有利于环境保护。

常规能源中水能的利用与化石燃料相比较，其优势非常突出。水在自然河流中流动的机械能，一部分会转化为热能分散于水中。水电站将水的机械能转化为电能输送到各地，在电能消费处化为热能而散失，即水能利用的结果，只不过改变了热量的空间分布，对大环境而言，没有热量的增加。水电站在运行时，没有废热和污染物的排放，对环境几乎没有不利的影响。

多数环境污染问题与能源应用直接有关，如空气污染、水体和土壤污染、热污染、放射性污染、固体废物、噪声等。化石燃料的燃烧，排放的SO2、NQx、CO、碳氢化合物和烟尘等直接污染大气，污染物在大气中经过物理过程和光化学反应形成酸雨和光化学烟雾影响涉及更广的范围，除大气之外，还包括水体和土壤。排放的大量CO2和废热引起温室效应，造成区域性和全球性的危害。能源工业产生的大量固体废物也污染大气、水和土壤。放射性污染主要来自核电站，核武器试验也是污染源。近年来，三哩岛、切尔诺贝利等几次核电站重大事故说明，无论怎样小心防护，核电站终归是一个危险装置，其事故的发生往往是灾难性的。此外，与火力发电相比，核电站排放废热更严重，它将全部热能的2/3排向环境。

三、环境污染对生物的影响

生物的生存环境被污染后，生物体内的毒物含量会逐渐积累。当富集到一定数量后，生物就开始出现受害症状，生理、生化过程受阻，生长发育停滞，最后导致死亡。

(一)环境污染对植物的影响

污染物影响植物的生理生化作用。污染物对光合作用的影响是植物受害的主要原因。如S02抑制二磷酸核酮糖羧化酶的活性;重金属Pb2+能抑制菠菜叶绿素中光合电子传递，这都阻止光合作用中对C02的固定，使光合作用下降。S02还能使植物的总含氮量与蛋白质含氮量均下降;重金属镉能明显影响种子中氨基酸含量，从而影响植物的营养成分。污染物能破坏植物细胞膜的透性，并使植物的呼吸作用下降。

污染物能改变并降低土壤微生物和酶的活性，影响植物根系对土壤中营养元素的吸收。对重金属镉的研究表明：①镉能明显影响玉米幼苗对氮、磷、钾、钙、镁、铁、锰、锌、铜的吸收，使玉米幼苗体内氮、磷、锌的含量降低。②镉可以影响和破坏植物细胞的超微结构。如玉米用镉处理后，细胞核变形、外膜肿大、内腔扩大，核仁趋向碎裂;幼苗根的线粒体肿胀，腔内有絮状沉积物，出现受害症状;叶绿体超微结构层次减少，分布不均、混乱，发生明显变化。③用镉处理种子后，发芽率下降，抑制水生植物生长发育。随着镉浓度增大，根的增加量相应减少，断根增加，降低了根的吸收功能。加上植物叶片褪绿，光合作用减弱，最终导致生物产量的降低。

(二)环境污染对动物的影响

环境污染影响动物正常的生理功能，威胁动物的生存。污染物明显破坏动物的内脏。有些污染物，如Pb、Cd还能使鱼脊椎弯曲。有机氯农药严重影响鱼类、水鸟、哺乳动物的繁殖机能，使许多鸟类蛋壳变薄。重金属元素对鱼类的呼吸系统有严重的影响和破坏作用。这些重金属元素能粘附和积累在鱼鳃的表面，导致鳃的上皮和黏液细胞产生贫血和营养失调，而且还能降低血液中呼吸色素的浓度，使红血球减少。其结果，影响了鱼类对氧的呼吸作用和降低血液输送氧气的能力，使得鱼类呼吸器官机能衰退。对一些污染物的研究结果表明，甲基汞能使血红蛋白、血浆中的Na+和Cl-增加;Cd+能干扰肝脏对维生素B12的正常储存;用亚致死剂量镉处理鲽鱼有明显的贫血反应。

(三)环境污染对人体的影响

人体具有自身的生理调节功能以适应不断变化的环境的能力。但是，如果环境污染物导致环境的异常变化，超出人体正常的生理调节限度，则可能引起人体功能、代谢和结构发生异常的病理性变化，即环境致病。人类的环境致病有物理性因素(如噪声、放射性物质、热污染等)、化学性因素(如重金属、有害气体、化肥、农药、各种有机及无机化合物，)和生物性因素(如细菌、病菌等)。疾病的发展阶段有潜伏期、前驱期、临床症状期、转归期(恢复健康或恶化死亡)。对于微量慢性致病因素长期作用下的中毒，疾病的前两期可能相当长，但并不表明病人“健康”，而急性中毒的疾病会很快出现明显的临床症状和体征。因此，不能以人体是否出现疾病的临床症状和体征来评价有无环境污染及其严重程度。所以，在评价环境污染对人体健康的影响时，应考虑是否会引起急性中毒;慢性中毒;致癌、致畸及致突变;寿命的缩短;生理、生化的变化。

环境污染物能否对人体产生危害及其危害的程度，主要取决于污染物进入人体的“剂量”。当剂量达到一定程度，即可引起异常反应或致病。其次，随着污染物作用时间的延长，毒物在体内蓄积量达到中毒阈值时，就会产生危害。另外，多种污染物在体内同时作用于人体，存在综合影响。如锌能阻抗镉对肾小管的损害，而CO与H2S则可相互促进中毒的发展。还有，不同人的健康和生理状况、遗传因素等，均可影响人体对环境异常变化的反应强度和性质。如1952年伦敦烟雾事件死亡的4000人中，患有心肺疾患的人占到80%。

环境污染对人体健康的危害，是一个十分复杂的问题。大体上可分为急性危害、慢性危害和远期危害。

1.急性危害

环境污染造成急性危害的突出事件有烟雾、有毒化学品及核反应堆泄漏等事故。煤烟型烟雾使人从感到胸闷、咳嗽、呼吸困难，进而发烧直至死亡。死亡率最高的是支气管炎、肺炎、肺结核、心脏病等呼吸和循环系统疾病的患者。研究表明，大气污染物中粉尘浓度的危害比SO2更大。光化学烟雾主要是刺激呼吸道粘膜和眼结膜，而引起眼结膜炎、流泪、嗓子疼、胸疼，严重时会造成运动着的人突然晕倒，出现意识障碍。有机污染物中的有机磷农药，能在体内产生抑制酶的代谢产物。这种代谢产物常可引起急性神经障碍症状。

2.慢性危害

慢性危害主要有大气污染物以及重金属，如镉、铬、铅、汞、砷等中毒引起的疾病。

大气污染引发的上呼吸道慢性炎症有慢性鼻炎、慢性咽炎。同时，由于呼吸系统持续不断地受到大气污染物刺激腐蚀，使呼吸系统的各种防御功能相继遭到破坏，抵抗力逐渐下降而诱发慢性支气管炎、肺气肿等肺部疾病。随着心肺的负担不断增加，使肺泡换气功能下降，肺动脉压力上升，最终因右心功能不全而导致肺心病。

氟是环境中主要污染物之一，在氟污染地区常引起氟中毒。氟引起的疾病有斑釉齿、骨质硬化症、甲状腺肿瘤等。人体每天摄取8～lOmg以上氟就会出现骨硬化、不规则骨膜骨、骨密质增厚、密度增大等氟骨症。

铅中毒引起贫血是因为铅污染物经呼吸道或消化道侵入体内，再由血液输送到脑、骨骼及骨髓等各个器官，损害了骨髓造血系统。轻度铅中毒造成胃肠功能紊乱。铅对神经系统也将造成损害，能引起末梢神经炎，出现伸肌麻痹、触觉减弱、运动异常。铅中毒还会伤害大脑系统，尤其对未成年人的影响特别敏感。低浓度的铅能影响儿童智力发育，出现学习低能、注意力涣散等智力障碍，产生古怪异常行为。铅还具有母婴遗传特征，危害后代。

镉中毒能引起骨痛。骨痛病者大多身材矮小，伴随脊椎与胸腔变形。大多会出现末鞘神经障碍、红色素性贫血、低血压及一些肾功能方面的障碍。大气中镉浓度在50μg/m3以上时，对健康会产生不利影响，食物中含镉0.3mg/kg以上的大米就不能食用。长期饮用超标400倍的被铬污染的井水，发生口角糜烂、腹泻、腹痛和消化道机能紊乱等病症。

汞中毒是中枢神经系统受损害的中毒病症。重症临床表现为口唇周围和肢端呈现出神经麻木(感觉消失)、中心性视野狭窄、听觉和语言受障碍、运动失调。典型事件发生在1956年的日本熊本县水俣湾地区，因而称水俣病。这是在硫酸汞催化乙炔的反应过程中产生的副产品甲基汞，随废水排入水俣湾海域。甲基汞在水中被鱼类吸入体内，使鱼体含汞量达到20～30μg/g，甚至更高。居民大量食用含有甲基汞的鱼就会患此病。

急性危害和慢性危害的划分是相对的，当慢性污染物短期内大量进入人体也会出现急性危害症状。

3.远期危害

环境污染的影响在短期不能表现出来，有些甚至不是在当代表现出来的危害为远期危害。通常所指的是致癌、致突变、致畸问题。

(1)致癌。据一些研究资料分析，人类癌症患者中约90%由化学物质的作用所引起。国际癌症研究中心(1ARC)研究证明，由流行病学调查确定对人致癌的化学物质有26种，其中有8种是药物。有些是由于经常的职业接触致癌的，如联苯胺、苯、双氯甲醚、异丙油、芥子气、镍、氯乙烯、铬、氧化镉等。

砷化物随废气、废水、废渣排入环境。砷由呼吸道进入人体会致肺癌，S02有促癌作用;通过饮食或皮肤侵入体内，可使皮肤发黑，皮肤癌、肝癌等发病率升高。石棉纤有锐利的尖刺，进入人体内能刺入肺泡或胸、腹膜，使膜纤维化、并逐渐变厚形成间皮瘤或癌。在接触石棉与吸烟两种因素共同作用下，其致癌性更强。苯并[a]芘是一种强烈的致癌物质。早在1775年英国就发现清扫烟囱的工人多患阴囊癌，后来从煤焦油和煤烟中分离出苯并[a]芘和20多种多环芳烃。许多学者用苯并[a]芘进行实验，均收到致癌阳性结果。美国Carnow等认为大气中苯并[a]芘浓度每增加0.1μg/100 m3，肺癌死亡率就相应升高5%。

(2)致突变。是指生物体细胞的遗传信息和遗传物质发生突然的改变，使其产生新的遗传特征。环境污染物中的致突变物能使哺乳动物的生殖细胞发生突变，可能导致不孕或胚胎早死等;也能使体细胞发生突变，则可能形成癌肿;还能使染色体畸变，可能导致人类社会“基因库”的不良变化，造成人类社会整体素质的下降。如铬及其化合物能引起染色体畸变，其中六价铬的诱变率大于三价铬。

(3)致畸作用。物理、化学和生物学的各种不良因素可能会起到致畸作用。化学因素致畸的典型事例是20世纪60年代初孕妇服用前西德生产的一种俗称“反应停”的药物，这是一种非苯巴比妥安眠药，孕妇在妊娠反应时服用后，能引起胎儿“海豹症”畸形。研究表明，农药存在对环境的污染作用和残留在食物上的问题，且多具有胚胎毒性。具有致畸作用的农药有敌枯双、螟蛉畏、有机磷杀菌丹、灭菌丹、敌菌丹、五氯酚钠等;对人有致畸作用的污染物有能引起皮肤色素沉着的多氯联苯(PCB)，引起胎儿性水俣病的甲基汞等。物理因素如放射性物质，可引起眼白内障，小头症等畸形。生物学因素如风疹等病毒，在怀孕母体早期感染后可能引起胎儿畸形等。