在地球上的物质与能量的转换过程中，人类是积极的参与者;在环境的变化中，人类能起到重要的作用。这些作用有的使环境变得更加适宜于人，有的则使环境恶化。从人类的历史来看，文明愈是发展，人类的能力愈强，对环境可能起到的正面或负面作用就愈大。原始人类以采集和捕猎为生，与其他生物无异，人口的增长受到有限食料和疾病等因素的天然控制，对环境的影响极微。人类建立农耕社会后，开始了第一轮对环境的大破坏，首当其冲的是森林。那些古老文明的发祥地几乎都是以毁掉天然植被为代价而发展起来的。他们砍伐森林、建筑居所、开拓农田、以薪柴为能源(图14-4)。所以，今天我国和欧洲、西亚的森林面积中，原始森林仅留存1%～2%，只有那些开发较晚或过于寒冷一直无人居住的地区，才保留得较多些。人类从农耕得到衣食，都在消耗着土地的肥力。一些地区的土地愈来愈贫瘠，甚至变成荒漠。但是直至工业革命到来以前，人类所需的物质与能量仍主要是向生物圈索取。尽管在种植和畜牧上取得成功，仍主要依靠自然的恩赐“靠天吃饭”，得到有限的衣食。前面已提到，全球人口到1500年即我国明朝中叶，估计仍不超过5亿，即不到今日中国人口的一半，此时人类对环境的破坏，仅限于部分人口密集地区，从整个地球来看，还不是很大。
18世纪工业革命的兴起，进入对环境的第二轮大破坏。工业生产的一大特点是人类直接向岩石圈、水圈、生物圈和大气圈大规模地取用物质和能量，而且随着商品经济的发展，这种现象已扩张到全球。在生产过程中，本来固定在岩石圈中的一些元素和化合物，被人快速地转移到其他圈层，一些在自然过程中要经过千年、万年，乃至百万年才能完成的物质转换过程，人类在几年、几天甚至几秒内就完成了。大气、水和土壤的化学成分因而改变，随后又加入到生态系统中去循环。
进入20世纪，工业生产又一次飞跃，那些不发达的国家也开始向工业社会转型，许多落后地区得到开发，人口加速增长，并集中到愈来愈多的城市之中。在那里，汽车排满公路，大楼密如森林。人类活动引起的环境恶化，更加彰显。
环境日益受到社会的关注，而对它了解得越多，就越感到形势的严峻。当前，人类面对的环境问题，大体可概括为以下4个方面。
1.大气环境正在恶化
主要表现为:大气成分发生不利于人的变化，二氧化碳增加，缓解紫外线辐射的臭氧层浓度降低，地球两极上空臭氧层出现空洞并且面积正在加大，还有多种有害于人类的成分也在增加。
1997年美国里奇国家实验室的报告称，大气中二氧化碳的浓度，自工业革命以来已增长了30%，甲烷增长了一倍，氮氧化物增长了15%。在广泛使用化石燃料之前，即19世纪初期，科学家推算出的结果为280×10－6。以后继续观测到大气中的二氧化碳浓度在增加，2007年达到385×10－6。历史记录表明，大气中的二氧化碳正在加速度地增长:20世纪80年代平均每年增加1.5×10－6，而2000年到2005年达到平均每年增加2×10－6(美国国家大气海洋局2008年4月23日发布)。
图14-5 全球大气中二氧化碳浓度与气温的变化曲线示意图(据联合国环境保护局(IPCC)1995年发表和美国国家海洋及大气管理局2008年4月23日发布的资料改绘)
二氧化碳、甲烷、氮氧化物都是能产生温室效应的气体，其浓度的增加导致气温升高成为全球变暖的重要原因，已为绝大多数科学家的共识。全球气候变暖，冰川消融，海平面相应升高，沿海低地受到海水淹没的威胁。出现酷热、严寒、淫雨、干旱等异常气候，灾害增多、加剧，一般也认为与全球变暖有关。
大气中二氧化碳的增多，有自然界本身的原因，火山喷发、森林大火都要把它送入大气。但是人类燃烧煤和石油等化石燃料，是使二氧化碳浓度提高更为快速的重要因素。因此今天人们把遏止全球变暖的希望，寄托在对于人为原因产生二氧化碳的控制上;也确实没有其他更有效的好办法。燃煤产生的污染物最多(表14-1)。不仅是二氧化碳，同时释放出甲烷、氮氧化物、二氧化硫及其他有害气体和粉尘，由此形成的毒雾和酸雨，成为大气污染的突出表现。大气圈的臭氧，入不敷出，浓度降低。科学家在1985年首次发现:1984年9、10月间，南极上空的臭氧层中，臭氧的浓度较20世纪70年代中期降低了40%，已不能充分阻挡过量的紫外线，造成这个保护生命的特殊圈层出现“空洞”，威胁着南极海洋中浮游植物的生存。据世界气象组织的报告:1994年发现北极地区上空平流层中的臭氧，也在减少。臭氧层为什么会出现“空洞”?许多科学家认为，是大气受到污染的结果。主要是俗称为氟利昂的氟氯烃在被作为制冷剂、喷雾剂及在其他方面使用后，其中的氯离子释放出来，进入大气后能反复破坏臭氧分子的结果。我国科学家提出，不光是氟氯烃的作用，还可能是太阳风射来的粒子流在地磁场的作用下，向地磁两极集中，破坏了臭氧层(杨学祥，1999)。在各国禁止使用氟利昂以后，虽然“空洞”的面积间或有缩小，但近年来仍时有扩大，美国科学家的一项研究表明，南极地区的臭氧空洞可能将一直持续到2068年。从这里我们可以看到，人类活动对大气环境的影响，可以很大，但又是有限的。
从表14-1我们可以看出人类对大气圈产生的负面作用的一斑。
表14-1 全球每年人为排入大气的主要污染物总量
(引自《世界资源报告》，1992～1997)
大气中已经产生危害或被人们注意到的污染物约有100种，其中影响范围较广、对人类环境威胁较大的主要有碳氢化合物、一氧化碳、二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物、硫化氢、氟化物、光化学氧化剂和微粒物质等。
酸雨(acidrain) 为pH值低于5.6的雨水，是受到污染的大气使本已含有微量碳酸的普通雨水，得到更多的二氧化硫和氮氧化物等成分的结果，这时雨水的酸性增强。其外表与普通雨水无异，但所含酸性物质进入陆地表面的土壤和水中，会给依靠这些水土生存的生物带来灾难，特别是对森林的破坏作用很大，也是侵蚀露天历史文物的重要营力。
1939年第一次作为酸雨记录下来的pH值是5.9(纯水的pH值是7)。到20世纪50年代，酸雨的pH值已降到3～5，最低还有2.1的记录，和醋酸的酸性差不多，有的甚至更强。这说明随着工业化的发展，大气受到污染的程度越来越厉害。由于含有污染物的大气是在流动的，它可以飘洋过海，日本排放的酸性气体成分可以跑到美国再形成酸雨降下，加拿大的酸雨源出美国更不足为奇。科学家测出，云集在瑞典和挪威上空的二氧化硫气体，有2/3是来自英国和德国的工业区。我国经济的高速发展，也使酸雨覆盖面积急剧扩大，已成为仅次于欧洲和北美的世界第三大酸雨区。
大气污染所带来的损害，极其广泛，许多时候并不表现为毒雾酸雨这类形式，但各种生物无不经常受其影响，对森林和农作物的损害尤为显著。经常呼吸污浊空气，对人体的健康也是有威胁的，特别是它会引发呼吸道疾病。长期生活在被严重污染的大气环境中，犹如慢性中毒。
2.水圈严重污染
水圈中最大的问题是淡水资源不足。淡水的时空分布不均匀，又成为一些国家和地区持续发展的障碍(见第十三章)，而水圈被污染已威胁着部分人类的生存。在2008年举办“世界水日”之际，联合国的专家发布，在当今的世界上，全球还有11亿人在饮用不安全的水。每年有310万人因饮用不洁水患病而死亡，虽较10年前稍有改善，但水资源的需求激增［背景资料:世界水日(新华网，2008年03月21日)，2030年全球将有近半数人口用水高度紧张(新华网2009年03月13日)］。
在我国经济建设大发展后，相当一部分河流已受到不同程度的污染。别的国家也是在工业发展的早期，造成了严重的水污染。被污染的大气经过流动扩散，可以很快稀释冲淡;被污染的水虽然也可以流动，但经常存在于相对稳定的水体之中，对附近以水为生的人和生物，影响长远而深刻。
造成水和水体的污染，固然有自然的因素，但更为重要的是工业的发展，化肥、农药以及生活中大量化学制品的使用，才使水圈中的污染发展到现今的危害程度。工业生产排出的废水、生活污水和农业退水，常成为今天的主要污染源。水中污染物包含金属、非金属物质和有机物，种类繁多，其中许多是对人体有害的甚至是剧毒(表14-2)。虽然经过人工处理可以将它净化，但现在多是仅稍作处理，甚至是未经处理就直接排入天然水体中(图14-6)经过生物食物链逐渐富集，由此产出的水产品被人食用，自然会危害人体。
表14-2 水体中各污染源的主要污染物
图14-6 水体污染的途径
不当的人工养殖，也是造成水体污染的一个重要原因。被病菌污染的水体更是传染疾病的渊薮。绝大多数河流最终都是流入海洋的，不管是有害的，还是无害的物质都随河流到海洋中;靠近工业发达地区的地中海，早已无渔业可言，很多物种已在此绝灭。我国的渤海由于周围城市的扩大和工业的兴起，也出现了这种发展趋势。河流、湖泊、海洋这些水体本来都有自净化作用，所以大自然中的水总是那样晶莹清澈，但是现在受到了严重的污染而且这种状况仍在发展，这完全是人类行为不当造成的后果。
3.森林面积锐减，土地资源正在丧失
人类文明的建立，是从砍伐原始森林开始的。随着工业革命的兴起，森林的破坏愈演愈烈。最初的冶铁炼钢不知道用煤，而是用木炭。为此，英国人几乎砍光了他们的树。整个欧洲也追随其后。不过这些工业先进的国家在富裕以后，不再砍树转而种树，森林面积基本稳定，不再缩小。但是一些过去开发不够的国家，也想要现代化，于是用森林换取经济繁荣的一幕，又重新上演。这些国家有许多位于赤道两侧，在那里有地球表面物质和能量转换最快、最多的生态系统———热带雨林。这些热带雨林在人类还未出现时就已存在了很久，人类出现后至今已减少了一半以上，而主要是在近几十年中消失的。20世纪30年代，以非洲热带雨林为外景拍出的电影《人猿泰山》，甚为鲁迅先生所赞赏，而今再拍，非洲已难以找到这样的地方，只好转移到泰国。而泰国的森林在1960～1985年间也已减少了45%，亏得这里雨水多，还能有猿猴的活动场所。森林的减少，不全是人类的砍伐，酸雨和火灾也在大规模地毁坏森林。但是，追根溯源，仍有人为因素在起作用，酸雨不用说，森林火灾也大多是人为的，如1997～1998年印度尼西亚发生多起森林大火，毁林数十万公顷;据该国环境部长透露，在东加里曼丹，65%的森林火灾是由经营林木和种植园的公司引发的。
森林是维系整个生态系统良性循环的枢纽，其他植被也有类似的作用，而以森林的效能最大。失去森林，整个生态系统将被破坏，水土将严重流失，植物将难以生长，依靠这些植物为生的动物也将随之消失，气候也会变得干旱，加之风力吹蚀和地面流水的强烈侵蚀(有时还加上盐碱化)，土地终将变成为荒漠。
全球每年有数以百亿吨计的表土流失，致使1/3以上的耕地肥力降低，超过40%的陆地处于干旱、半干旱状态。荒漠的规模已和森林不相上下。然而，森林还在缩减，荒漠却在扩展。以非洲最为严重，在过去的几十年中，撒哈拉沙漠的流沙一年要侵蚀周边的农田160×104hm2以上(彩图Ⅷ-6)。我国地势高低相差很大，水对地面的冲刷本来就很强烈，再加上人为的因素，中国是世界上水土流失最为严重的国家之一，调查表明，中国水土流失面积达356×104km2，占国土总面积的37.1%，平均每年流失土壤45×108t，每年因水土流失损失耕地约100万亩(新华网，2009年3月19日)。
对地面水不合理的处置、对地下水的过量取用、滥开矿藏、随意放置未经处理的废弃物、进行城市和交通建设时对土地不合理的占用等人类行为，都在使土地资源受到破坏，而且破坏速度有加快的趋势。一些地区为了弥补耕地的不足，毁林开荒，侵占草原湿地，破坏了生态环境，以致损失惨重，得不偿失。
4.人口膨胀，物种绝灭速度加快
人类是生物圈的一员。在处于原始状态时，人口数量增长不快，在所处的生态系统中，能够与其他生物维持平衡。但在近一二百年来，人口数量激增，而且大量向城市集中，作为生物群体对环境的影响也日益显著。在人口众多的我国，每日排放的污水中生活污水最多:未经处理的固体生活垃圾累计已达70多亿吨，侵占土地约6×108m2，约有200多座城市处于垃圾污染重围之中(新华网，2007年11月18日)。
在人类群体数量急剧增加的情况下，出现了生物物种绝灭速度的加快(图147)是不足为奇的。一个生态系统中的物质和能量有限，只能容纳一定数量的食客。何况人类还在快速破坏生态系统中的平衡。
在森林这个生态系统中，包容了地球上动植物近一半的物种;在海洋中，以珊瑚礁为基础的生态系统容纳的物种最多。现在森林正在大量消失，许多珊瑚礁也因海水的污染及人为的破坏，而萎缩或停止生命活动。显然，依赖这些生态系统而生存的物种，也落到危险的境地。
图14-7 人口增加与动物绝灭
物种本来时有绝灭，在地球历史上出现过的物种，90%以上都已绝灭了。但这种自然绝灭需要漫长的时间，一种鸟类的自然绝灭至少需200万年，一种兽类绝灭需60万年，在地球上生活了近两亿年的恐龙，其最后的绝灭速度算快的，延续的时间也以万年计。但自从人类进入工业化时代以后，自然界生灵的绝灭速度加快了一千倍乃至上万倍，确如联合国报告所总结:人类是加速物种灭绝的祸首(人民网，2006年03月29日)。
综上所述，似乎正如有的研究者所说的:社会愈来愈富了，地球却愈来愈穷了。难道人类走进文明必须要以牺牲环境为代价吗?而环境严重破坏的直接后果是反过来威胁人类社会的发展。应该说，人类正面临着严重的环境问题:恶化中的大气、污染严重的水圈、面积锐减的森林、迅速减少的土地资源、过度膨胀的人口和加速绝灭的生物物种。但这并不是说，上述严重的环境问题已经到了无法解决的地步。