隨著科學技術的發展，人類生產食物的效率越來越高，生活在鄉郊的農民比例不斷下降，越來越多人移居到城鎮、都市。城市的規模越來越大，這個過程稱為都市化。

工業革命發生於 18 世紀的英國，然後迅速在歐洲各國發生。隨著「蒸汽機的改良」和其他科技發展，社會和經濟結構出現劇烈的變化，這個過程稱為工業化。以往多數人在農場及小工場工作，工業化後大量大型工廠出現，大量人口遷移到城市，在工廠中工作。

都市化和工業化是人類文明進步的象徵之一，大量廉價的工業製品大大提高了人類的生活質素，但都市化和工業化會導致嚴重的環境問題。在本課，我們會研討這些環境問題。

都市化和工業化的現象使人口急劇增加，越來越多人移居到城市。人類需要興建房屋和大型工廠，對土地的需求大大提升。天然平地已經不能滿足發展的需要，因而需要改造地形。闢地和填海工程應運而生。

闢地就是移除天然的植被（如樹林）、甚至是地形（如移山），以獲得足夠的平地作為城市發展之用。

闢地的過程會產生嚴重的環境破壞：

1. 破壞自然生境：移除天然植被和地形皆會破壞原有的自然生境和生態系統。
2. 生境分割：城市建設需要修築大量的道路網和鐵道網，這會把自然生境分割為許多細小的區域。分裂和細小的生境區域不利大型動物（如大型貓科類動物）的生存，令牠們漸漸從生境消失。

除了闢地，另一個地形改造的方法就是填海。

填海就是把泥土（或其他物質）填進沿岸的海域，以創造新的陸地作建設。以香港為例，由於地少人多，不少市區和新市鎮土地都是藉填海而得，其中位於赤鱲角的香港國際機場更是主要由填海而成！

填海的過程會嚴重破壞環境：

1. 破壞自然生境：沿岸海域有不少高生態價值的自然生境，例如紅樹林是不少魚類幼兒長大的棲境，填海會令這些生境完全消失。
2. 水污染：填海的過程中，大量懸浮粒子飄浮在水中，危害水中動植物的生存；而泥漿中的毒素（如重金屬）有機會釋放到海水中，毒害整個食物網的生物。

工業化導致人口急劇上升，人類得以享用更多能源和物資以改善生活；而都市化導致人口越來越集中在城市。兩者結合起來，導致各類的污染問題越來越嚴重。

其中一種嚴重的污染，就是空氣污染。空氣污染的源頭主要是燃燒化石燃料（如發電廠、汽車、工廠）或是其他物質（如焚燒垃圾），所釋放的污染物包括碳微粒、一氧化碳 (\(\text{CO}\))、二氧化硫 (\(\text{SO}_{2}\))、氮氧化物 (\(\text{NO}_{\text{X}}\))、有機化合物、氯氟碳 (\(\text{CFCs}\))、臭氧 (\(\text{O}_{3}\)) 等。

1. 健康問題：不少污染物皆對人類健康造成影響，例如碳微粒、二氧化硫、氧化氮等能引起呼吸疾病（如支氣管炎、哮喘），一氧化碳、煙霧（由煙和霧積聚而成）、臭氧等均有毒素，濃度太高甚至有機會致命。
2. 酸雨：正常的雨水因著空氣中的二氧化碳溶解而略呈酸性，\(\text{pH}\) 約為 \(5.6\)，但當污染物（如二氧化硫、氧化氮等）與雨水混合，就會使酸度提升。酸雨影響水生態和泥土，礦物質大量流失，使其中的動植物的生存受到威脅，生物多樣性下降。此外，酸雨亦會侵蝕人類的建築物，如鐵橋和石造的歷史建築。

空氣污染衍生出的一個世界性問題，就是全球暖化的問題。

地球的大氣層具有溫室效應的功能，多種溫室氣體（如二氧化碳、水氣、氯氟碳等）能把部份照射到地球的太陽能保存，使地球表面能保持溫暖。若沒有溫室效應，溫度將會下降至約零下 \(17 ^\circ \text{C}\)，大部份生物將會死亡。工業化導致大量溫室氣體（如二氧化碳、氯氟碳等）產生，過量的溫室氣體令更多太陽能保留在太氣層內，全球溫度不斷上升。據估計，到 \(2100\) 年，全球氣溫將比現在上升 \(1.4 - 5.8 ^\circ \text{C}\)！

全球暖化對人類，以至整個地球的生態和自然環境都產生影響：

1. 海平面上升：全球暖化導致極地的冰溶化，使海平面不斷上升。據估計，到了 \(2100\) 年，全球平均水平線將上升半米，低窪地區如荷蘭、孟加拉、馬爾代夫等將面臨嚴重水浸，部份海邊的自然生境也將消失，其中的生物將會受到威脅（例如生活在極地浮冰上的北極熊）。
2. 氣候改變：地球溫度提升，大氣中能量的增加會帶來更多暴風、雨水等等，固有的氣候系統將會出現改變，極端天氣（如暴雨、冰雹等）會帶來各種破壞和損失。
3. 生態影響：一些生態系統的物種不能適應溫度的提升和氣候的改變，有可能繼而滅絕。同時，傳染病（如霍亂、瘧疾）得以由熱帶地區傳播到溫帶地區。

都市化和工業化也會導致嚴重的水污染。大量住宅和工業廢水流到水系統（如河流、湖泊、大海），造成嚴重的環境問題：

1. 毒素流出：各種毒素（如農業用的殺蟲劑、工業程序的重金屬廢水等）流入水系統中，造成污染。由於有毒物質會沿著食物鏈產生濃縮效應，食物鏈頂層的生物尤其受到毒害，其生存因而受到威脅。
2. 藻類過度繁殖：排到水系統的污水若含有各種無機養份（如磷酸鹽、氨等），可能會導致水中的藻類過度繁殖。藻類耗盡水中的氧氣，使水生生物窒息死亡，而藻類釋放的毒素也會威脅水中生物的生存。
3. 疾病傳播：污水可能含有各種細菌、寄生蟲。人類飲用受污染的水，或是進食受污染的食物過後，就有機會生病。