下载掌阅APP，畅读海量书库
立即打开
本节介绍在生态环境中影响生物（动物、植物、人类）生存状态，包括生物新陈代谢、生长发育、繁殖、行为和生理健康的一些生态参数。控制好这些参数，有利于生物的繁殖、发育、生长和健康；反之，则对生物的繁殖、发育、生长和健康有害。
产品毒性指的是存在于空气、水、土壤和食品中的产品对生物的有害影响。衡量产品毒性的主要参数指标是剂量，即每公斤生物体含有毒产品的量。根据所含有毒产品剂量的大小，产品的毒性分为3类。第一类为半致死剂量（LD50），即在实验中，动物摄取后，导致50%的动物死亡的剂量。LD50是衡量药物的急性毒性大小与效应力强弱的重要指标，是评价药物优劣的重要参数。LD50越大表示毒性越小。第二类为半有效剂量（ED50），即在实验中，动物摄取后，使50%的动物表现出具体效果的剂量。药物的ED50越小，LD50越大说明药物越安全。第三类为可接受的日常摄入量（ADI），即日常摄入后，不会导致任何不良效果的剂量，以相当于人或动物千克体重的毫克数表示，单位一般是mg/kg体重。在此剂量下，终生摄入该化学物质不会对其健康造成任何可测量出的危害。ADI值越高，说明该化学物质的毒性越低，但是在这种情况下存在的潜在危害，在短期内很难显现出来。有毒产品剂量的单位通常用“mg/kg体重”来表示。产品中的毒性常用浓度（kg/m 3 ）和有效作用时间（8小时/天，5天/月）来表示。表1-1中，按照有毒产品的摄取方式，即皮肤接触、口腔摄入、呼吸摄取，列举出了不同国家或组织机构的LD50数据，以供参考。
表1-1 不同国家或组织机构的LD50产品量对照表
一般来说，固体材料是非毒性材料，只有被溶解后才会显示出毒性，毒性的大小取决于它在水中的溶解度和表面复合物的溶解度。一些气体的毒性非常强，像氯乙烯（PVC单体）、二氧化硫（存在于汽车尾气中和发电厂排放的废气中，通过燃烧硫化物产生的）、一氧化碳（煤和汽油等不完全燃烧产生的）和苯乙烯气体（苯乙烯单体）等。因此，这些气体在空气中的许可含量非常低。有毒的液体一般为有机物。除酒精外，有毒的有机物在水中的溶解性非常差。空气中的雾是由小液滴构成的，蒸发的气体在空气中遇冷凝结成雾（如发电厂冷却塔中的水蒸气）。这些小液滴在水清洗剂的作用下，以稳定的乳状液形式存在的小液滴的尺寸大小会影响物质的毒性。
产品毒性对生物的影响还和生物体的温度及自身条件有关。温度会影响物质的溶解性和化学活性，温度与它们的关系不是线性关系，而是指数关系，其形式为 e 1 / T ， T 为绝对温度。地球上生命的温度范围为–20～40℃，在这个范围内，温度对物质毒性产生的影响很小，可以忽略。
温度是一种重要的生态参数，它影响生物的新陈代谢、生长发育、繁殖、行为和分布等，温度的变化对生物的活动起着特殊的限制作用。温度还通过影响其他环境因素，如湿度、土壤肥力和空气流动等，从而对生物产生间接作用。植物的生理活动与温度变化密切相关。大多数植物光合作用最适宜的温度为10～30℃，在5～40℃才能正常生长和繁殖。多数植物在0～30℃的温度范围内，随温度升高，生长加快。动物也有其生长发育的最适宜的温度。在这一温度下，生物能以最小的能量消耗取得最好的生育效果。例如，所有家禽的最适宜的孵化温度约15℃，当温度低于7℃或高于29℃时，产量就会下降。
生化需氧量（BOD）是一种环境监测指标，主要用于监测水体中有机物的污染状况。BOD指在有氧条件下，微生物分解1L水中所含的有机物时所需的溶解氧量。生化需氧量是衡量目前水质有机污染程度常用的重要指标之一，是水质监测的重要参数。BOD用“mg/L”来表示，可以用来测量水生生物环境中生物可降解有机成分的量。为了使检测资料有可比性，一般规定一个时间周期，在这段时间内，在一定温度下用水样培养微生物，并测定水中溶解氧消耗情况，一般采用五天时间，五日生化需氧量，记做BOD 5 。数值越大证明水中含有的有机物越多，因此污染也越严重。
水体极易被易于氧化的有机物污染，水中所含溶解氧减少，当氧化作用进行得很快，而水源又不能从空气中吸收充足的氧时，水中的溶解氧量不断减少，甚至接近于零，危及高等需氧生物，而此时厌氧菌繁殖活跃，有机物发生腐败使水体变臭。
对生物而言，水或土壤中的酸性物质或其基本成分也是主要的生态参数之一。空气中的一些废气，如氯化氢（HCl）和二氧化硫（SO 2 ），溶于水后可以形成酸（盐酸、硫酸等），最终流入河流使水质受到污染或渗入地下污染土壤。与温度对生物的影响一样，生物也只能在一定的酸性（pH值）范围内才能够生存，生物可以生存的pH值范围为4.5～9.5。水的pH值在6.5～7.0时为中性，如果超出这个范围，组成生物体的蛋白质和酶的结构将发生改变，这将会危及生物体的生命安全。因此，废水pH值的控制对环境的保护也是相当重要的。在包装材料的生产过程中，经常会使用各种酸以及会通过反应而产生酸性物质，如硫酸、硝酸、碳酸氢钠、碳酸氢钙等，如果将它们直接排放出来，会影响生物的生存环境。因此，应先对包装过程中产生的废弃物进行净化处理，之后才能排放。
渗透作用和渗透压与生物的生产过程和生命活动有密切的关系，如水分和矿物质在植物中的吸收和移动、有机物在生物体内的运输、血容量的平衡以及维持细胞张力及弹性等。渗透是溶液通过半透膜由低浓度区域进入高浓度区域的现象。渗透能够发生，是因为溶液中的溶质对溶剂具有吸引力。渗透作用发生时，在高浓度溶液上所施加的恰好能够阻止溶剂进入该溶液的压力就是渗透压。溶液的浓度越大，溶液的渗透压就越大。在植物中，一般盐生植物、旱生植物细胞内的渗透压较高，水生植物的渗透压较低。渗透压可由范特霍夫方程得出的波义耳定律和盖-吕萨克气体方程求得：
式中， π 为渗透压； R 为气体常数； C 为溶液的摩尔浓度； T 为绝对温度。
渗透非常重要，因为生物的细胞壁是一层薄膜，水分子比其他溶解物质更容易通过。当细胞壁两边的渗透压相等时，渗透效果就不显著，这种现象叫“等渗”。“等渗”溶解提供了一种溶剂的交换方式，并且这种溶剂的交换方式在两个方向上是相同的。在较低的渗透压环境下，细胞会膨胀而破裂。相反，在较高的渗透压环境下，细胞会收缩。生物生存需要水分，这些水分取决于它们所处环境的渗透压。很显然，生物生存环境渗透压的变化会直接影响生物的生命。
电磁波在空间传播的速度接近光速，每秒30万千米。波长越短，电子能量越大，穿透力越强。电磁波谱中，波长最短的γ射线、X射线和波长100nm以下的极短波紫外线，其电子能量在12.4eV以上，能引起生物组织的电离作用，称为电离辐射；波长较长的可见光、红外线、微波等，其波长均大于100nm，电子能量较小，约在6eV以下，对生物组织产生热效应和光化学反应，称为非电离辐射。
天然电离辐射遍布于环境中，并对所有人产生照射。这种照射有四种主要成分：宇宙射线、陆地γ射线辐射、食入或吸入半衰期长的放射性核素和吸入氡同位素。人工辐射源包括X射线装置、粒子加速器和核反应堆等。
电离辐射对生物体的危害按其表现性分为躯体效应和遗传效应两种。躯体效应是指电离辐射效应表现在受照射的生物体上时，该生物体细胞损坏，缩短生物体的寿命以致死亡。遗传效应是指电离辐射效应表现在受照生物体的后代身上，包括先天性畸形和遗传性疾病等。
电离辐射也可以造福人类：电离辐射用于工业上，如射线探伤技术、辐射加工技术等；用于农业上，如辐射突变育种技术、食品辐射保藏技术等；用在医学上，如临床诊断和治疗等；用于环境保护方面，如电离辐射治理三废等。当然，利用电离辐射消毒和透过包装对食物进行处理时，会造成一些包装材料结构的改变，对于塑料包装更是如此。通过电离辐射产生的复合物被称为“外来添加剂”，也就是非有意添加剂。这些“外来添加剂”同“有意添加剂”一样，它们通过迁移可以进入食物，它有可能对人体产生危害。
各种不同频率和强度的声波无规律的杂乱组合，波形呈无规则变化的声音称噪声。目前学界普遍认为，凡是不需要的、使人厌烦的、起干扰作用的声音统称噪声。如汽车的喇叭声、机器的轰鸣声、尖叫声、机械的撞击声、集市的喧闹声和各种音响设备的刺激干扰等都被称为噪声。噪声是以波的形式传播的听觉公害，它具有局限性、分散性和瞬时性的特点。目前，国际上普遍采用A声级来评价噪声的强弱，单位是dB（A）。如听不见为0dB（A），播音时播音室为20dB（A），一般说话为60dB（A），收音机大声量为80dB（A），怠速状态载重汽车旁为100dB（A），怠速状态柴油机旁为120dB（A），启动状态喷气机口为140dB（A）。
噪声源主要来自工业噪声、交通运输工具噪声和公共活动噪声。噪声的危害及对人体健康的影响虽不像水和空气的污染那样直接危及人们的生命安全，但噪声的危害却具有普遍性。长期接触噪声或在噪声很强的环境中生活和工作，对生理健康和心理健康均有不同程度的影响。因此，应采取积极措施，控制噪声的发展，减轻噪声的危害。
噪声可以影响人们的生理健康。影响听觉器官，使听觉器官敏感性下降，听力减退，直至丧失听力。影响神经系统，使人们的中枢神经系统兴奋，引起头痛、头晕、记忆力衰退，甚至引起神经错乱。影响心血管系统，使人们的收缩压出现异常。影响消化系统，使人们的肠胃消化功能发生紊乱。噪声也可以影响人们的心理健康。它可以使人们注意力分散、记忆力下降，干扰人们的情绪，甚至会对人的个性的形成和社会心理产生严重的影响。