多介质环境污染
Pollutants in A Multimedia
Environment
多介质环境污染
多介质环境污染研究的意义
多介质环境概念
多介质环境污染研究遵从的基本原理和研究情况简介
污染物在多介质环境中的转化过程
多介质环境与污染控制一、多介质环境污染研究的意义
1,环境污染问题不可能离开多介质
2,环境化学研究的重点领域
3.,多介质环境,的概念提出引起科学界的密切关注二、多介质环境概念
环境,
环境一般是指围绕人群的空间及其中可以直接或间接影响人类生存和发展的各种因素的总体，是一个非常复杂的系统。
环境介质,
具体的环境单元世界，应当看作是由物质、
能量和信息三部分。将其中的物质部分称之为环境介质，将能量和信息部分称之为环境因素。
见图 2
环境介质的属性
物质的属性
容量的属性
动态演化的属性多介质环境：
具有两个以上单介质的体系称为多介质环境。通常，在水中会含有一定量的空气和固体悬浮物，
在大气中有一定量的水和固体颗粒物，即使在土壤和密实的岩石中也会存在一定量的水分和气体物质。但从宏观上看，我们还是把大气、水体、
土壤、岩石和生物分别作为单介质来处理。
多介质环境的特殊性质：
跨介质迁移：污染在多介质中的分布是通过跨介质迁移来实现
界面效应：多介质环境的界面不仅是污染物跨介质迁移的通道，而且也是污染物或微小生物的高富集区。跨介质迁移涉及到介质与介质间的界面效应，除此之外，界面效应还往往表现出污染物在界面附近的转化与在单介质环境内部的转化不同的性质。
非线性作用：通过界面传输污染物时，污染物通过界面时传输，相对于它原来所在的介质中的传输有可能加快或减慢，这就是非线性特征。
协同效应三、多介质环境污染研究遵从的基本原理和研究情况简介
1.原理
经典力学原理
统计热力学原理
动力学原理
系统学原理
不确定性原理
2,研究情况简介
<1> 水－气介质中物质的传输
污染物从水中挥发 ——双膜理论双膜理论的基础时假定污染物通过液相边界层的物质通量和通过水－气界面的通量相等。根据费克（ Fick）定律，污染物从水中挥发出来的质量 通量可表达为
N=kΔC
N质量通量 ［ g/cm2.s］
k一级交换常数［ cm/.s］
ΔC化学物跨过膜的浓度差［ g/cm3］
N＝ kg(Cg –Csg)=kL (CsL-CL)
kg气膜中的交换系数［ cm/s］
kL液膜中的交换系数［ cm/s］
Cg化学物在气膜外边界气相中的浓度［ g/cm3］
Csg化学物在气膜内边界气相中的浓度［ g/cm3］
CL化学物在液膜内边界液相中的浓度［ g/cm3］
CsL化学物在液膜外边界液相中的浓度［ g/cm3］
引入亨利定律常数 H和 H’（有量纲和无量纲）可推导出；
gL
v
Hk
RT
kL
k
11
kv:挥发速率常数 [m/h]
L:水深 [cm]
R:气体常数 [为 8.2× 10-5 ]
T：绝对温度 [k]
H：亨利定律常数 [atm·m3 /mol]
H=Pvp/s
Pvp:化学物的蒸汽压 [atm]
S：溶解度 [mol/m3 ]
同时
cm/h
cm/h
在上述中：
V：河水流速 [m/s]
V1：风速 [m/s]
M：化合物分子量
ML
V
k L
32
)(51.23
6 7 3.0
9 6 9.0
M
VVk g
18
)(5.1 1 3 7 1
这时可求出质量通量
kL：液相中质量迁移系数
cm/h
H
P
CkN wL
Lg
Lg
L
kkH
kkH
k
'
'
Cw,污染物在水中的浓度
P：化学物分压如果污染物在水中向大气的挥发是一级动力学过程
RV,挥发速度
kv,P,H,Cw 同上,t是时间（ h）
H
PCk
dt
CdR
wv
w
V
如果污染物在大气中的浓度很低，上式可写成解上述微分方程有
CW0,污染物在水中的初始浓度；可以利用测定初始浓度和各不同时刻 CW来求出 kv
wv
w
v Ckdt
CdR
tk
ww
veCC
0
< 2 > 大气复氧氧气由大气进入水体的过程称之为大气复氧过程,
是水－气界面物质迁移的过程大气复氧速率
R0 = f (Cs—C)A
R0,大气复氧速率 [g/h]
Cs,O2在水中的饱和浓度 [g/h]
C：水中 O2 的浓度 [g/h]
A：水体表面积 [m2]
f,O2在水－气界面的交换系数 [m/h]
实践中,f 的值用经验公式比如
u,水体平均流速 [m/h]
H：水体平均深度 [m]
在应用时，风的影响，水温，二次环流和水体污染对 f 都有影响，应注意校正 。
6 7 3.19 6 9.02 3 5.0 HUf
< 3 > 水体表面微层污染物的行为水体表面微层是水体与大气相互作用的重要界面，其厚度一般认为是几十到几百微米。它对大气与水体之间通过水体界面进行的物质，能量和信息交换产生明显的影响。
关于水体表面微层的研究，主要集中在表面微层化学物的富集、生物的毒性效应、光化学反应以及各种过程的动力学模型，对于水体表面微层的结构和作用机理的研究还不够。
南开大学进行表面微层的研究较早，我们曾设计了表面微层采样器,1994年在,环境化学,上发表了
,水体表面微层的环境化学研究,,还研究了 在湖水表面微层中的富集现象（ 1994年中国环境科学,11
（ 1）发表）。还研究了邻苯二甲酸二丁酯（ DBP）,
邻苯二甲酸二异辛醇（ DEHP） 和阴离子表面活性剂在表面微层中的富集，富集系数在 1－ 11之间，也研究了酞酸酯在表面微层中的光降解。结果发表在：,环境化学,99年,18（ 2），水体表面微层中酞酸酯的光降解研究,,环境科学,99.20（ 4），有机污染物在水体表面微层的富集行为。
〈 4〉 土壤－大气界面的物质传输物质从土壤的挥发是污染物从土壤直接转移到大气的一种常见过程，是污染物在多介质环境中跨介质循环的主要环节之一。
比如土壤中的农药。
由于土壤含有一定的水分和空气，化学物在土壤中存在着复杂的平衡过程，从土壤中挥发的过程机理要比从水体的挥发复杂很多。
影响因素：
土壤性质：土壤类型,团粒结构,孔隙度及有机质含量等
污染物性质：蒸汽压,水溶度和辛醇 /水分配系数等
环境条件：温度,大气流速和地形特征等总之影响污染物从土壤挥发的主要因素有：
吸附
化学物的蒸汽密度,（ 最大浓度称该化学物在空气中的饱和蒸汽压 ）
土壤水的含量,土壤水越高时,污染物极性越大,
挥发越小,污染物极性越小,越容易挥发
温度,温度增加,增大挥发速率
空气流动,土壤表面上部空气流速越大,越有利于挥发挥发速率测定方法：
为了简单起见，这里我们只介绍如下图所示的一种关于污染物从土壤挥发速率测定的装置
（ Burkhard et al.,1981）。在该图中,A为控温箱； B为含有蒸馏水的洗气瓶，使进入挥发箱的空气预先含有一定的水分（一般应达到饱和程度）； C为挥发箱，内装含有实验污染物的土壤；
D为装有吸收剂的气体洗涤瓶，用来吸收已挥发的污染物； E为气体流量计，用来测定所通气体的流量 ； F为针型阀，用来控制调节所通气体的流量假定污染物从土壤的挥发过程遵守一级动力学规律，
则有解上述微分方程，有
lnC=Kt +m (m是积分常数 )
当 时 从而有
lnC=lnC0+Kt
KC
dt
dC?
t 0CC?
式中,C是在时间 t时污染物挥发的累积浓度
（ g/hm2）； C0是时间为无限大时，污染物挥发的总浓度（ g/hm2）； K是污染物挥发速率的一级动力学常数（ d-1）。我们可以通过实验测定的数据，进行回归分析，获得 K和 C0的数据。这里,C0
的数值表示在系统中，最初放入的实验污染物，
除了其它途径损失所剩下的量，而挥发损失最大不能超过这个量除此还有大气向土壤中的传输，比如大气中气体污染物的雨水淋洗大气中束缚在颗粒物上的污染物的雨水淋洗，干沉降大气污染物到地面的迁移；污染物在水－沉降物界面的行为是热点课题之一，有代表性的研究方法和成果可参考：
ES&T,1986,20(7),717-725,Sorption Kinetics
of Hydrophobic Organic Compounds to Nature
Sediments and Soils
环境化学,1993,12（ 2）,155－ 159，有机物在沉积物上吸附与解吸动力学常数的计算与测定。
污染物在水生生物链的迁移与归趋是多介质环境物质迁移的重要途径之一，其主要要了解
BAF(Bioaccumulation Factor) 生物积累因子，
BCF(Bioconcentration Factor) 生物浓缩因子以及食物链的生物放大作用（指元素和难分解化合物在生物机体中的浓度随营养级的提高而逐级增高的现象）。
四、介质环境中的转化过程上面介绍了污染物在多介质环境中跨介质迁移，
实际上污染物在各个介质中还进行着转化过程，
这些转化过程对污染物在多介质环境中的跨介质迁移会产生重要的影响。
转化分为两大类，一类非生物转化过程，包括水解、光解、氧化还原等反应，另一类生物转化过程，包括微生物好氧、厌氧反应以及其它生物对污染物的体内代谢反应等过程。
环境介质大气水体沉积物水生物光解反应水解反应生物降解反应氧化还原反应转化过程五、多介质环境与污染控制从多介质环境的观点来考察传统的污染控制措施，
我们会发现许多困扰和难以解决的问题。如我们目前所见的污染控制设施本身就可能成为环境污染物的重要来源，特别是将污染物从环境的某一介质驱赶到另一个介质的方法，这种现象表现尤为突出。
我们几乎可以到处看到污染物控制的跨介质问题，
一般的城市污水二级生物处理 厂中，由于曝气而使挥发性有机污染物从水体转移到土地中，从而引起土壤和地下水的污染。应用麻石水膜除尘技术来处理烟道气中的灰尘时，会将污染物从气相转移到水相，当这些水排出之后又会导致地表水的污染 。
上面列举的这些问题并不是说所有的污染控制措施都是无效的，它们至少可以使局部环境得到改善，但这种改善常常是以牺牲其它部分的环境质量为代价的。到目前为止，人们所能想出的污染控制的最好方法是在生产工艺过程中减少污染物的 产生或循环利用物料，在考虑到污染物的跨介质迁移、转化和降解前提下，可以获得处理污染物的最小风险的途径，但绝对不是消灭污染的方法 。
从多介质环境的整体效应出发，需要对目前的污染控制技术从思路到具体方法进行重新认识。
考查一个污染控制技术是否有效，不仅要看污染控制过程本身是否会成为新的污染源，而且还应该考虑在制造污染控制设施以及生产这些设施所需的材料是否已经对环境造成了污染。遗憾的是传统的环境污染控制技术都未考虑后一种情况，
因而尽管人们已经投入了大量的精力进行污染控制，但就全球的环境改善而言，其成效甚微。有人对通过回收利用废纸和废塑料的工艺进行了分析，认为这种回收工艺直接或者间接造成的环境污染比新生产同样数量的纸和塑料时所造成的影响还要大。这些事实启发我们，必须以全新的思路来寻求环境污染控制的途径和方法。
为了比较人类的各种活动对环境产生的影响，
首先需要有一种能衡量这种影响的统一尺度。这种尺度应当适用于宇宙所有物质和人类的所有活动。
包括污染物对环境的影响在内，自然界的一切物质变化和人类社会的所有活动，都伴随着能量的转化与流动。根据耗散结构理论，环境的污染实质是由于环境系统的总熵增加、无序性变高、信息量减少的结果。所以说环境污染本身是一种能量的行为过程 。
鉴于上述认识，我们提出了一种新的概念。在这个概念中，把一切可能进入环境的污染物和人为的活动都折算成可以比较的物质量（即以熵表示的能量），然后根据每种物质的危害性来比较它们对环境造成的影响。我们将这个概念称之为
,活动的能量强度,。该概念说明，其能量强度大的活动对环境的影响大。这就有可能为我们在考虑选择那些对环境影响相对小的活动进行物质文明生产和污染控制提供一个有用的工具。这个概念的定量化应用还需要进行大量的理论推导和实际工程的调查研究工作。
人类的一切活动都是为了满足自身的物质和文化生活的需要。人们衣、食、住、行所有的一切东西归根结底都是由自然界底的各种生物和非生物的原料经过若干次加工而获得的。根据能量转化效率的原理，物质经过加工（即能量转化）的环节越多（或者说转化的路径越长），能量的有效利用效率越低，进入环境的能量就越多，对环境造成的危害也就越大。因此，从理论上讲，减少物质的加工环节，缩短转化的路径，可以减轻人类活动对环境的影响。
从上面的分析不难看出，不论采用多么先进的技术手段，想从根本上消除人类活动给环境带来的影响是不可能的，只能将污染效应在时空上分散而已。解决生态环境问题的根本办法是将人类的自身数量和活动强度控制在环境自我调节能力的范围之内，将人类活动对环境的影响减少到尽可能小的程度。这里特别要强调的是，虽然在经济和科技高度发达的国家和地区，其污染得到治理，环境质量得到了改善，但这种改善却是以生产初级产品和原料的发展中国家和地区的环境恶化为代价的。因此，要想改善全球环境质量，发达国家应该承担更多的责任 。
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多介质环境污染
多介质环境污染研究的意义
多介质环境概念
多介质环境污染研究遵从的基本原理和研究情况简介
污染物在多介质环境中的转化过程
多介质环境与污染控制一、多介质环境污染研究的意义
1,环境污染问题不可能离开多介质
2,环境化学研究的重点领域
3.,多介质环境,的概念提出引起科学界的密切关注二、多介质环境概念
环境,
环境一般是指围绕人群的空间及其中可以直接或间接影响人类生存和发展的各种因素的总体，是一个非常复杂的系统。
环境介质,
具体的环境单元世界，应当看作是由物质、
能量和信息三部分。将其中的物质部分称之为环境介质，将能量和信息部分称之为环境因素。
见图 2
环境介质的属性
物质的属性
容量的属性
动态演化的属性多介质环境：
具有两个以上单介质的体系称为多介质环境。通常，在水中会含有一定量的空气和固体悬浮物，
在大气中有一定量的水和固体颗粒物，即使在土壤和密实的岩石中也会存在一定量的水分和气体物质。但从宏观上看，我们还是把大气、水体、
土壤、岩石和生物分别作为单介质来处理。
多介质环境的特殊性质：
跨介质迁移：污染在多介质中的分布是通过跨介质迁移来实现
界面效应：多介质环境的界面不仅是污染物跨介质迁移的通道，而且也是污染物或微小生物的高富集区。跨介质迁移涉及到介质与介质间的界面效应，除此之外，界面效应还往往表现出污染物在界面附近的转化与在单介质环境内部的转化不同的性质。
非线性作用：通过界面传输污染物时，污染物通过界面时传输，相对于它原来所在的介质中的传输有可能加快或减慢，这就是非线性特征。
协同效应三、多介质环境污染研究遵从的基本原理和研究情况简介
1.原理
经典力学原理
统计热力学原理
动力学原理
系统学原理
不确定性原理
2,研究情况简介
<1> 水－气介质中物质的传输
污染物从水中挥发 ——双膜理论双膜理论的基础时假定污染物通过液相边界层的物质通量和通过水－气界面的通量相等。根据费克（ Fick）定律，污染物从水中挥发出来的质量 通量可表达为
N=kΔC
N质量通量 ［ g/cm2.s］
k一级交换常数［ cm/.s］
ΔC化学物跨过膜的浓度差［ g/cm3］
N＝ kg(Cg –Csg)=kL (CsL-CL)
kg气膜中的交换系数［ cm/s］
kL液膜中的交换系数［ cm/s］
Cg化学物在气膜外边界气相中的浓度［ g/cm3］
Csg化学物在气膜内边界气相中的浓度［ g/cm3］
CL化学物在液膜内边界液相中的浓度［ g/cm3］
CsL化学物在液膜外边界液相中的浓度［ g/cm3］
引入亨利定律常数 H和 H’（有量纲和无量纲）可推导出；
gL
v
Hk
RT
kL
k
11
kv:挥发速率常数 [m/h]
L:水深 [cm]
R:气体常数 [为 8.2× 10-5 ]
T：绝对温度 [k]
H：亨利定律常数 [atm·m3 /mol]
H=Pvp/s
Pvp:化学物的蒸汽压 [atm]
S：溶解度 [mol/m3 ]
同时
cm/h
cm/h
在上述中：
V：河水流速 [m/s]
V1：风速 [m/s]
M：化合物分子量
ML
V
k L
32
)(51.23
6 7 3.0
9 6 9.0
M
VVk g
18
)(5.1 1 3 7 1
这时可求出质量通量
kL：液相中质量迁移系数
cm/h
H
P
CkN wL
Lg
Lg
L
kkH
kkH
k
'
'
Cw,污染物在水中的浓度
P：化学物分压如果污染物在水中向大气的挥发是一级动力学过程
RV,挥发速度
kv,P,H,Cw 同上,t是时间（ h）
H
PCk
dt
CdR
wv
w
V
如果污染物在大气中的浓度很低，上式可写成解上述微分方程有
CW0,污染物在水中的初始浓度；可以利用测定初始浓度和各不同时刻 CW来求出 kv
wv
w
v Ckdt
CdR
tk
ww
veCC
0
< 2 > 大气复氧氧气由大气进入水体的过程称之为大气复氧过程,
是水－气界面物质迁移的过程大气复氧速率
R0 = f (Cs—C)A
R0,大气复氧速率 [g/h]
Cs,O2在水中的饱和浓度 [g/h]
C：水中 O2 的浓度 [g/h]
A：水体表面积 [m2]
f,O2在水－气界面的交换系数 [m/h]
实践中,f 的值用经验公式比如
u,水体平均流速 [m/h]
H：水体平均深度 [m]
在应用时，风的影响，水温，二次环流和水体污染对 f 都有影响，应注意校正 。
6 7 3.19 6 9.02 3 5.0 HUf
< 3 > 水体表面微层污染物的行为水体表面微层是水体与大气相互作用的重要界面，其厚度一般认为是几十到几百微米。它对大气与水体之间通过水体界面进行的物质，能量和信息交换产生明显的影响。
关于水体表面微层的研究，主要集中在表面微层化学物的富集、生物的毒性效应、光化学反应以及各种过程的动力学模型，对于水体表面微层的结构和作用机理的研究还不够。
南开大学进行表面微层的研究较早，我们曾设计了表面微层采样器,1994年在,环境化学,上发表了
,水体表面微层的环境化学研究,,还研究了 在湖水表面微层中的富集现象（ 1994年中国环境科学,11
（ 1）发表）。还研究了邻苯二甲酸二丁酯（ DBP）,
邻苯二甲酸二异辛醇（ DEHP） 和阴离子表面活性剂在表面微层中的富集，富集系数在 1－ 11之间，也研究了酞酸酯在表面微层中的光降解。结果发表在：,环境化学,99年,18（ 2），水体表面微层中酞酸酯的光降解研究,,环境科学,99.20（ 4），有机污染物在水体表面微层的富集行为。
〈 4〉 土壤－大气界面的物质传输物质从土壤的挥发是污染物从土壤直接转移到大气的一种常见过程，是污染物在多介质环境中跨介质循环的主要环节之一。
比如土壤中的农药。
由于土壤含有一定的水分和空气，化学物在土壤中存在着复杂的平衡过程，从土壤中挥发的过程机理要比从水体的挥发复杂很多。
影响因素：
土壤性质：土壤类型,团粒结构,孔隙度及有机质含量等
污染物性质：蒸汽压,水溶度和辛醇 /水分配系数等
环境条件：温度,大气流速和地形特征等总之影响污染物从土壤挥发的主要因素有：
吸附
化学物的蒸汽密度,（ 最大浓度称该化学物在空气中的饱和蒸汽压 ）
土壤水的含量,土壤水越高时,污染物极性越大,
挥发越小,污染物极性越小,越容易挥发
温度,温度增加,增大挥发速率
空气流动,土壤表面上部空气流速越大,越有利于挥发挥发速率测定方法：
为了简单起见，这里我们只介绍如下图所示的一种关于污染物从土壤挥发速率测定的装置
（ Burkhard et al.,1981）。在该图中,A为控温箱； B为含有蒸馏水的洗气瓶，使进入挥发箱的空气预先含有一定的水分（一般应达到饱和程度）； C为挥发箱，内装含有实验污染物的土壤；
D为装有吸收剂的气体洗涤瓶，用来吸收已挥发的污染物； E为气体流量计，用来测定所通气体的流量 ； F为针型阀，用来控制调节所通气体的流量假定污染物从土壤的挥发过程遵守一级动力学规律，
则有解上述微分方程，有
lnC=Kt +m (m是积分常数 )
当 时 从而有
lnC=lnC0+Kt
KC
dt
dC?
t 0CC?
式中,C是在时间 t时污染物挥发的累积浓度
（ g/hm2）； C0是时间为无限大时，污染物挥发的总浓度（ g/hm2）； K是污染物挥发速率的一级动力学常数（ d-1）。我们可以通过实验测定的数据，进行回归分析，获得 K和 C0的数据。这里,C0
的数值表示在系统中，最初放入的实验污染物，
除了其它途径损失所剩下的量，而挥发损失最大不能超过这个量除此还有大气向土壤中的传输，比如大气中气体污染物的雨水淋洗大气中束缚在颗粒物上的污染物的雨水淋洗，干沉降大气污染物到地面的迁移；污染物在水－沉降物界面的行为是热点课题之一，有代表性的研究方法和成果可参考：
ES&T,1986,20(7),717-725,Sorption Kinetics
of Hydrophobic Organic Compounds to Nature
Sediments and Soils
环境化学,1993,12（ 2）,155－ 159，有机物在沉积物上吸附与解吸动力学常数的计算与测定。
污染物在水生生物链的迁移与归趋是多介质环境物质迁移的重要途径之一，其主要要了解
BAF(Bioaccumulation Factor) 生物积累因子，
BCF(Bioconcentration Factor) 生物浓缩因子以及食物链的生物放大作用（指元素和难分解化合物在生物机体中的浓度随营养级的提高而逐级增高的现象）。
四、介质环境中的转化过程上面介绍了污染物在多介质环境中跨介质迁移，
实际上污染物在各个介质中还进行着转化过程，
这些转化过程对污染物在多介质环境中的跨介质迁移会产生重要的影响。
转化分为两大类，一类非生物转化过程，包括水解、光解、氧化还原等反应，另一类生物转化过程，包括微生物好氧、厌氧反应以及其它生物对污染物的体内代谢反应等过程。
环境介质大气水体沉积物水生物光解反应水解反应生物降解反应氧化还原反应转化过程五、多介质环境与污染控制从多介质环境的观点来考察传统的污染控制措施，
我们会发现许多困扰和难以解决的问题。如我们目前所见的污染控制设施本身就可能成为环境污染物的重要来源，特别是将污染物从环境的某一介质驱赶到另一个介质的方法，这种现象表现尤为突出。
我们几乎可以到处看到污染物控制的跨介质问题，
一般的城市污水二级生物处理 厂中，由于曝气而使挥发性有机污染物从水体转移到土地中，从而引起土壤和地下水的污染。应用麻石水膜除尘技术来处理烟道气中的灰尘时，会将污染物从气相转移到水相，当这些水排出之后又会导致地表水的污染 。
上面列举的这些问题并不是说所有的污染控制措施都是无效的，它们至少可以使局部环境得到改善，但这种改善常常是以牺牲其它部分的环境质量为代价的。到目前为止，人们所能想出的污染控制的最好方法是在生产工艺过程中减少污染物的 产生或循环利用物料，在考虑到污染物的跨介质迁移、转化和降解前提下，可以获得处理污染物的最小风险的途径，但绝对不是消灭污染的方法 。
从多介质环境的整体效应出发，需要对目前的污染控制技术从思路到具体方法进行重新认识。
考查一个污染控制技术是否有效，不仅要看污染控制过程本身是否会成为新的污染源，而且还应该考虑在制造污染控制设施以及生产这些设施所需的材料是否已经对环境造成了污染。遗憾的是传统的环境污染控制技术都未考虑后一种情况，
因而尽管人们已经投入了大量的精力进行污染控制，但就全球的环境改善而言，其成效甚微。有人对通过回收利用废纸和废塑料的工艺进行了分析，认为这种回收工艺直接或者间接造成的环境污染比新生产同样数量的纸和塑料时所造成的影响还要大。这些事实启发我们，必须以全新的思路来寻求环境污染控制的途径和方法。
为了比较人类的各种活动对环境产生的影响，
首先需要有一种能衡量这种影响的统一尺度。这种尺度应当适用于宇宙所有物质和人类的所有活动。
包括污染物对环境的影响在内，自然界的一切物质变化和人类社会的所有活动，都伴随着能量的转化与流动。根据耗散结构理论，环境的污染实质是由于环境系统的总熵增加、无序性变高、信息量减少的结果。所以说环境污染本身是一种能量的行为过程 。
鉴于上述认识，我们提出了一种新的概念。在这个概念中，把一切可能进入环境的污染物和人为的活动都折算成可以比较的物质量（即以熵表示的能量），然后根据每种物质的危害性来比较它们对环境造成的影响。我们将这个概念称之为
,活动的能量强度,。该概念说明，其能量强度大的活动对环境的影响大。这就有可能为我们在考虑选择那些对环境影响相对小的活动进行物质文明生产和污染控制提供一个有用的工具。这个概念的定量化应用还需要进行大量的理论推导和实际工程的调查研究工作。
人类的一切活动都是为了满足自身的物质和文化生活的需要。人们衣、食、住、行所有的一切东西归根结底都是由自然界底的各种生物和非生物的原料经过若干次加工而获得的。根据能量转化效率的原理，物质经过加工（即能量转化）的环节越多（或者说转化的路径越长），能量的有效利用效率越低，进入环境的能量就越多，对环境造成的危害也就越大。因此，从理论上讲，减少物质的加工环节，缩短转化的路径，可以减轻人类活动对环境的影响。
从上面的分析不难看出，不论采用多么先进的技术手段，想从根本上消除人类活动给环境带来的影响是不可能的，只能将污染效应在时空上分散而已。解决生态环境问题的根本办法是将人类的自身数量和活动强度控制在环境自我调节能力的范围之内，将人类活动对环境的影响减少到尽可能小的程度。这里特别要强调的是，虽然在经济和科技高度发达的国家和地区，其污染得到治理，环境质量得到了改善，但这种改善却是以生产初级产品和原料的发展中国家和地区的环境恶化为代价的。因此，要想改善全球环境质量，发达国家应该承担更多的责任 。
