环境学概论 环境保护专业学习材料 环境科学课件教案

l l环境学概论 l 主讲教师：王维奇 l 环境学概论的学习目标是培养学生的环 境学基础理论和基础知识，了解环境问题的 复杂性及环境科学的总体轮廓，包括环境科 学的研究对象、任务、分科、发展与特点。 l 特别是重点了解大气环境、水环境和土 壤环境的特点，了解人类活动引起的以上环 境要素的污染特征，包括主要污染源和污染 物，掌握污染物在各环境要素中的转化规律 。同时了解全球当前主要的热点环境问题， 初步掌握环境质量评价的基本内容。 复习范围 l1、环境科学的研究对象、任务、分科、发展与特点。 l2、大气环境及其污染问题。 l3、水环境及其污染问题。 l4、土壤环境及其污染问题。 l5、固体废弃物与环境。 l6、全球环境问题。 l7、环境评价。 l8、环境管理与规划。 试卷题型 l1、名词解释。 l2、简答。 l3、论述题。 l1、 环境法中环境的定义 l l 环境法所称环境，是指影响人类生存和 发展的各种天然的和经过人工改造的自然因 素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿 藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、人 文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和 乡村等。 一、 绪论 l2、 环境科学的形成、发展与分科 l l 环境科学，或叫环境研究（ Environmental Study）是一个新兴的、以 人类-环境系统为研究对象的学科领域或研 究领域，现阶段其学科体系尚不定型。这里 以环境科学的发展为线索，介绍环境科学的 形成和分科。 （1 1）第一阶段或叫第一类环境学科分支）第一阶段或叫第一类环境学科分支 l 从已有的传统学科中分化出来，以专门研 究环境问题的某一个侧面为目的的学科分支。 l 20世纪50年代，许多西方发达国家遭受到 了严重的环境污染问题，因而明确提出了 environmental pollution和环境公害的新概念， 用以概括和反映人类与环境关系的失调，并将 其作为专门的研究领域加以研究，以试图解决 环境污染问题。首先出现的必然是在已有的传 统学科中，分别从本学科的角度出发，运用本 学科的知识和方法，从不同的侧面去研究不同 的环境问题或同一环境问题的不同侧面. l 环境地学 l 环境生物学 l 环境化学 l 环境物理学 l 环境医学 l 环境工程学 l 环境法学 l 环境经济学 l 环境哲学 l 环境伦理学 l等学科，这些学科既说是各自传统学科的分支学科 ，又被看作是新形成的环境科学体系的一员。 （2 2）第二阶段或叫第二类环境学科分支）第二阶段或叫第二类环境学科分支 l 以整个“人类环境系统”为研究对象，强 调综合，形成了不属于旧的传统学科，仅为环 境科学、环境研究所特有的学科研究领域。 l 这些新的研究领域虽然也同样应用了传统 学科的一些手段和方法，但是，它们已明显不 同于以上那些直接从传统学科中分化出来的学 科分支，而是以解决某一环境问题，以评价、 规划和管理人类环境系统的最佳方案为目的 发展起来的。例如环境质量评价学、环境系统 分析、环境规划管理等。它们已不再属于某一 传统学科，而具有很强的综合性。 3 3、环境科学的特点、环境科学的特点 lA 综合性和交叉性 l 综合性和交叉性是环境科学的最大特征。 l 涉及到自然科学、社会科学和工程科学，是一个 由多学科到跨学科的庞大科学体系。它的建立是从传 统学科中经过分化、重组、综合和创新分化、重组、综合和创新的过程形成的 ，具有很强的综合性。 l B 学科的新兴性和不定型性 l 一般认为环境科学从诞生至今也就是50年的历史 ，因此，对于环境科学的学科体系给以明确的回答还 有一定的困难，环境科学还属于一个年轻、蓬勃发展 的学科和研究领域。 4 4、 环境科学的任务环境科学的任务 l 环境科学的任务在于揭示人类与 环境相互作用的基本规律。人类与环境 构成了一对矛盾，环科的任务就是揭示 这对矛盾的实质，研究二者之间的辩证 关系，掌握其发展规律，调控二者之间 物质、能量与信息的交换过程，寻求解 决矛盾的途径和方法，以求人类-环境 系统的协调和可持续发展。 l1、 大气垂直结构 l 根据大气在垂直方向上温度和化学成分的变化 ，可将大气圈分五层: l 对流层：是大气的最低层，其厚度随纬度和季节 而变化, 该层的特点： lA 温度随高度升高而递减，大约每上升100米，温 度降低0.6度; lB 由于近地面空气受地面辐射的影响而增温膨胀 上升，上层冷空气下降，所以在垂直方向上形成强 烈对流； lC 密度大，占大气总质量的3/4； lD 主要的天气现象均发生在该层。 二、 大气及其污染问题 l 在对流层中，因受地表的影响不同 ，又可分为两层。 l（1）摩擦层或边界层：1-2 km以下，受 地表机械、热力作用强烈。排入大气的 污染物绝大部分活动在该层。因此是环 境科学重点研究的气层。 l（2）自由大气层：在1-2km以上，受地 表影响变小，主要的天气过程如雨、雪 的形成均出现在此层。 l 对流层是与人类关系最为密切的大 气气层。 l平流层 l 对流层顶到约50km的大气层。 （1）同温层：在平流层下层，30-35 km以下， ，温度随高度降低变化较小，气温趋于稳定 。 （2）臭氧层：在30-35 km以上，温度随高度升 高而升高。这是因为在该范围内，有厚约20 公里的臭氧。臭氧吸收太阳紫外线，使该层 温度升高。 l 平流层特点： l(1) 大气平流运动显著； l(2) 空气比下层稀薄，水气、尘埃少，大 l 气透明度好。 l中间层 l 平流层顶到80km高度。温度随高度 增加而下降。该层有强烈的垂直对流运 动，又称高空对流层。 l热层（暖层，电离层） l 80km到800 km。温度随高度升高而 迅速上升。 l逃逸层（逸散层） l 热层以上的大气层。由于空气受地 心引力极小，气体及微粒可以从这层飞 出地球重力场而进入太空逸散。 l2、 大气污染（atmospheric pollution） l 指由于自然或人为的过程，使得大 气中的一些物质的含量达到有害的程度 ，以至影响到生态系统的平衡，严重威 胁着人类健康和经济发展，这种现象称 为大气污染。 l (1)大气污染物的定义 由于人类活动或自然过程排入大气，并 对人体、生物或环境产生有害影响的物质。 l 按其存在状态可概括为两大类： l A 气溶胶状态污染物 l B 气体状态污染物。 l 按照污染物形成的过程分为： l A 一次污染物、 l B 二次污染物 l 一次污染物 直接从污染源排放出来的污染物质，如 二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、颗粒物等 。 l 二次污染物 l 一次污染物在大气中相互作用，经化学 反应或光化学反应形成的与一次污染物的物 理、化学性质完全不同的新的大气污染物， 其毒性比一次污染物更强。常见的有：硫酸 及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶、臭 氧等。 l（2） 大气污染物的来源 lA 天然污染源 l 排放火山灰、二氧化硫、硫化氢等的活 火山，自然溢出煤气和天然气的煤田和油田 ，放出有害气体的腐烂的动植物、森林火灾 、沙尘暴等（天然污染源造成的大气污染， 目前还不能较好地控制）。 l B 人为污染源 l 燃料（能源）的燃烧、向大气释放出污 染物的工业生产过程、交通运输过程和农业 活动。 3 3、城市热岛环流、城市热岛环流 l（1）定义：由于城市温度经常比农村高(特别是夜间) 气压比乡村低，所以可以形成一种从周围农村吹向城 市市区的特殊的局地风，称为城市热岛环流或城市（ 郊）风。 l 这种风在市区汇合就会产生上升气流。因此，若 城市周围有较多产生大气污染物的工厂，就会使污染 物在夜间向市中心输送，造成严重污染，特别是夜间 城市上空有逆温层存在。 l (2) 产生城乡温度差异的主要原因： A 城市人口密集、工业集中，能耗水平高 B 城市覆盖物(如建筑、水泥路面等)热容量大，白天 吸收太阳辐射热，夜间放热缓慢，使低层空气变 暖； C 城市上空笼笼罩一层层烟雾雾和CO2，吸收地面长波辐辐射。 城市热岛环流 l4、环境标准 l(1）环境标准的定义 l 环境标准是有关控制污染、保护环境的各种标 准的总称。它是国家为了保护人民身体健康，促进 生态的良性循环，根据环境政策和法规，在综合分 析自然环境特征、生物学毒理实验，污染控制的经 济能力和技术可行性的基础上，对环境中污染物的 允许含量及污染源排放污染物的数量和浓度所作出 的规定。 l 环境标准是进行环境监督、环境监测和实施环 境管理的重要依据。 l （2）环境标准体系 l 按照环境要素分：大气、水、噪声、土壤 、环境质量标准。 l 按照用途分：环境质量标准、污染物排放 标准、污染物控制技术标准、污染警报标准等 。 l 我国环境标准分类 lA 环境质量标准 lB 污染物排放标准 lC 环境监测、分析和统计方法标准 lD 环境监测样品标准 lE 环境保护基础标准 l1、水体与水体污染 l（1）水体：相对稳定的以陆地为边界的天 然水域，包括河流、湖泊、沼泽、水库和海 洋等。水体不仅包括水，还包括水中的悬浮 物质、溶解物质、底泥及水生生物等完整的 生态系统，它是地表被水覆盖的自然综合体 。 l（2）水体污染：指主要是由于人类活动排 放的污染物进入水体中，使水和水体底泥的 物理、化学性质或生物群落组成发生变化， 从而降低了水体的使用价值，这种现象称为 水体污染。 三、三、 水体环境及水体污染水体环境及水体污染 （3 3） 水体污染物质的来源水体污染物质的来源 l水体污染来源一般分点源和面源两种形式。 l点源主要指工业污染源和生活污染源，其变 化规律服从工业生产废水和城镇生活污水的 排放规律，即季节性和随机性。 l面源主要是农村污水和灌溉水，农田施用化 肥和农药，灌溉后排出的水经径流中含有化 肥和农药，对水生生态系统影响较大，如富 营养化和农药污染等。 A 工业废水：工业企业在生产过程中排出的废水， 包括工艺过程用水、机械设备冷却水、烟气洗涤水 、设备和场地清洗水及生产废液等。 不同类型的废水含有不同的污染物，会造成不 同的污染效应，如采矿、选矿及金属冶炼废水会造 成重金属污染；而造纸废水排放的造纸黑液（在生 产中最后排出原料中的非纤维素部分）有机污染。 B 生活污水：人们日常生活中产生的各种污水的混 合液。 C 农业退水：农作物栽培、牲畜饲养、食品加工等 过程中排出的污水和液态废物、农药和化肥。 (4) (4) 水体水质污染指标水体水质污染指标 表征水体污染指标项目较多，可分为三大类： l第一类：物理性水质指标 lA感官物理性状指标：如温度、色度、嗅味、浊度 、透明度等。 lB 其它物理性状指标。如悬浮固体、电导率等。 l第二类：化学性水质指标 l A一般的：pH、碱度、各种阴阳离子等。 l B有毒污染物浓度：重金属、氰化物、多环芳烃。 l C耗氧有机物含量指标：COD、BOD、TOC 等。 l 第三类：生物学水质指标 l 细菌总数、总大肠杆菌数、各种病原细菌和病毒。 l（5）水体的自净作用：所谓水环境的自净 作用是指受污染的各种水体在物理、化学和 生物等作用的影响下，污染物浓度或总量自 然降低的过程。 2 2 水体富营养化水体富营养化（EutrophicationEutrophication）（）（ NaturificationNaturification） l (1) 水体富营养化定义 l 在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养 物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起 藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降 ，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。 l 富营养化是水体衰老的一种表现，也是湖泊分 类与演化的一个指标。在自然条件下，湖泊也会从 贫营养状态过渡到富营养状态，沉积物不断增多， 先变为沼泽，再变为陆地。不过这种自然过程非常 缓慢，需几千年甚至上万年。而人为排放含营养物 质的工业废水或生活污水所引起的富营养化现象， 可在短时期内出现。 l 水体出现富营养化现象时，浮游生物大 量繁殖，因占优势的浮游生物的颜色不同， 水面往往呈蓝色、红色、棕色、乳白色等， 这种现象在江河湖泊中称为“水华”，在海中 则称为“赤潮”。 赤潮赤潮 （red tidered tide）水 水 华华( ( algal bloom) algal bloom) 又 又 称称“绿潮” l(2) 富营养化形成的条件 l 大量排入的营养元素。天然水体中磷和 氮的含量在一定程度上是浮游生物数量的控 制因素。生活污水和化肥、食品等工业的废 水以及农田排水中都含有大量的氮、磷以及 其他无机盐类。 l 多数研究者认为，氮磷等营养元素浓度 升高是藻类大量繁殖的原因，其中又以磷为 关键因素。在富营养化水体中磷含量的高低 决定着藻类繁殖速度和富营养化程度。 l(3) 营养元素氮在水体中的转化 l 水体中的含氮化合物包括有机氮和无机氮两大 类。含氮有机物包括蛋白质、氨基酸和尿素等，主 要来自农业废弃物和城市生活污水。无机氮包括氨 氮、硝态氮和亚硝态氮，其一部分来自农田退水和 工业废水，一部分是有机氮经微生物分解而成。 l 含氮有机物在水中的降解主要包括氨化过程和 硝化过程。氨化的产物是NH3和NH4+，硝化过程的 产物是硝酸盐，他们都可以被植物吸收。 l 在缺氧的情况下，一些厌氧细菌可以把NO3-转化 成气体的N2O和N2，又回到大气中，即反硝化作用 。 l(4) 富营养化判别指标和标准 l 目前一般采用的指标（判断标准）是：当水体 中磷含量大于0.010.02 mg/L，BOD大于10 mg/L， 表征藻类数量的叶绿素-a含量大于10微克/升时，湖 泊为富营养化。 l 美国的吉克斯塔特提出的水体富营养判别指标和 富营养等级。 l l 参数项目 单位贫营养化 中营养化 富营养化 总磷浓度 mg/L0.02 叶绿素a浓度 g /L 微克/升 10 透明度 m3.72.03.780108010 3 3、污水处理方法与技术、污水处理方法与技术 l 污水处理的目的就是将污水中的污染物 质以某种方式从污水中分离出来，或将其分 解转化为稳定无污染物质，或被植物体所吸 收，脱离水环境。 l 污水处理方法主要有三大类： l （1）物理方法 l （2）化学方法 l （3）生物方法 l 物理方法：物理方法： 利用包括沉淀、蒸发和浮选等物理方 法，处理、分离和回收污水中的污染物质 。 化学方法化学方法： 利用化学或物理化学反应处理污水。 如（1）利用中和法处理酸性或碱性污水 ；（2）根据一些可溶性污染物在固液两 相中不同的溶解度，采用萃取法回收重金 属和酚类污染物等。 l生物方法： l 主要包括两种途径： lA 利用微生物的生物化学作用，把污水中 的有机污染物分解为无污染的无机物，以 达到处理污水的目的。可进一步分为好氧 生物处理法和厌氧生物处理法。 lB 利用一些植物可以吸收大量有机和无机 污染物（包括重金属物质）的特点，通过 建造人工湿地去除水体污染。 实施污染物排放总量控制是保实施污染物排放总量控制是保 护和恢复我国流域水环境质量的根护和恢复我国流域水环境质量的根 本措施之一。我国水环境管理将从本措施之一。我国水环境管理将从 目标总量控制向容量总量控制转变目标总量控制向容量总量控制转变 ，还需要在总量控制理论与技术方，还需要在总量控制理论与技术方 法方面进行规范和完善，确保污染法方面进行规范和完善，确保污染 物总量控制制度在流域水环境管理物总量控制制度在流域水环境管理 中的科学实施。中的科学实施。 l l 1、土壤污染（Soil pollution）的定义 l 人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定 程度、超过土壤自净能力时，引起土壤质量恶化的 现象。土壤质量恶化表现为土壤物理、化学及生物 进程被破坏,土壤肥力下降，土壤正常功能丧失，甚 至毒性增强，进而对土壤生物甚至人类生存产生直 接或潜在的危害。 l 土壤地球物理化学的自然形成过程极其缓慢， 一般每百年以0.52cm厚度的速率进行，这就意味 着土壤资源一旦遭到污染或人为干扰后将很难在短 期内得以恢复。 四四 土壤环境污染问题土壤环境污染问题 l 土壤自净作用 l 土壤自净作用是指土壤通过吸附、分解、迁移和 转化，使土壤中的污染物浓度降低并消失的过程，最 终可使土壤恢复到原有的结构与功能的过程。 土壤 自净能力是有限的。 土壤具有净化功能的原因： l（1）污染物在土壤中可通过扩散和分解作用，逐步 l 降低污染物浓度。 l（2）经沉淀、胶体吸附等作用可使污染物发生形态 l 变化，变为难以被植物利用的形态存在于土体 l 中，暂时退出生物小循环，脱离食物链。 l（3）通过生物和化学降解，污染物变为毒性较小或 l 无毒性的物质。 l（4）有些污染物在土壤环境中发生被分解气化，迁 l 移至大气环境中。 土壤污染类型土壤污染类型 l 根据污染物进入土壤的方式将土壤污染分为5类： l1）水污染型：工业及城市污水进行农田灌溉或直接排 放时，污染物在土壤中积累并超过土壤自净能力时便 产生土壤污染。 l2）大气污染型：大气污染物通过各种沉降方式进入土 壤后，改变土壤的物理化学性质，使土壤受到污染。- -酸雨 l3）生物污染型：未经消毒灭菌的生活污水、医院污水 、粪便等直接排到土壤中，会使土壤受到有害微生物 的污染，成为某些病原菌的栖息繁殖地。 l4） 固体废物污染型：各类金属矿场开采的尾矿废 弃物、重金属冶炼厂的矿渣以及“白色垃圾“（废塑 料包装物及废农膜）堆放在露天, 经过长时间的雨水 淋溶作用，污染物质进入土壤。 l5） 农业生产污染型：农业生产中由于农药的大量 使用，使得一些具毒、难降解污染物迁移积累到土 壤系统中，使土壤受到一定程度的污染。 l l 土壤污染物类型 l 土壤污染物笼统的可分为无机和有机两大类。 l 无机污染物主要有重金属，非金属中的砷、氟 、过量的氮、磷和硫等元素，以及放射性元素等. l 有机物有酚类化合物、农药、原油、持久性有 机污染物以及部分矿物油等， 此外还有致病微生物 。 l（1） 土壤重金属污染特征 lA 重金属元素在土壤中一般不易随水相移动 ，不能为微生物分解，易在土壤中累积。 lB 同在水环境中一样，一些重金属元素（如汞 ）能在土壤环境中转化成毒性更强的化合物( 如甲基汞)，并通过植物吸收在植物体内富集 转化，通过食物链最后进入人体，对人类带来 危害。 lC 重金属在土壤中的累积初期，不易被人们 觉察和关注，具有一定的潜伏期。 2、 重金属对土壤的污染 l(2) 土壤条件与土壤重金属的迁移转化 l l 重金属在土壤中的迁移转化主要受到几个 物理、化学作用的影响，包括：A 溶解-沉淀 作用；B 氧化还原作用；C 络合作用；D 吸附 -解吸作用。 l 另外，土壤酸碱度、胶体含量组成、土壤 水分、土壤温度、土壤有机质含量及土壤微生 物活性等特征都影响到重金属在土壤中的形态 ，进而影响到重金属在土壤中的迁移转化。 l l 举例： 镉在土壤中的迁移转化 l 土壤中镉的存在形态分为水溶性和非水 溶性镉。离子态CdCl2、Cd(NO2)2、CdCO3 和络合态的如Cd(OH)2呈水溶性的，在土壤 中易迁移，可被植物吸收，而难溶性镉的化 合物如镉沉淀物、胶体吸附态镉等为难溶性 镉，不易迁移和被植物吸收。两种形态在一 定条件下可相互转化。 l 旱地土壤中多以CdCO3和Cd(OH)2形态 存在，其中以CdCO3为主，尤其是在pH大于 7的石灰性土壤中明显。 淹水土壤（如沼泽土和水稻土）, 当土 壤表层以上积水时，在水层下形成还原环境 ，有机物不能完全分解而产生硫化氢，在含 硫化氢的还原性土壤中，镉多以CdS的形式存 在，CdS为难溶性物质，所以，在沼泽土和水 稻土中往往会积累CdS 。 l 植物对镉的吸收：（1）随土壤pH值的增 大而降低；（2）土壤中的有机质能与镉螯合 成螯合物，会降低镉的有效性；（3）氧化 还原电位也影响植物对镉的吸收，Eh值低， 会形成难溶性的硫化镉，植物越不易吸收。 l（3） 重金属污染的危害 l A、 对土壤生物的危害 l 土壤中生活着大量的土壤微生物和土壤动 物。重金属元素进入土壤将直接影响土壤生物 的生长繁殖以及新陈代谢过程。 l 另外，还影响土壤的酶活性，重金属对土 壤中的氧化还原酶、蛋白酶等土壤酶类都有不 同程度的抑制作用。 l 这种抑制作用一方面可能是重金属对土壤 酶活性产生直接作用，使酶类活性基团受到破 坏；另一方面重金属能抑制土壤微生物的生长 繁殖，减少微生物体内酶的合成和分泌量，最 终导致土壤酶活性降低。 l B、对植物生长的影响 l 植物对各种重金属的需求有很大差别,有 些重金属是植物生长发育中不需要的元素，且 对人体健康危害明显，如Hg、Cd、Pb等；有 些元素则是植物正常生长发育必需的微量元素 ，包括Fe、Mn、Zn、Cu等，但土壤中含量过 高时，也会发生污染危害。 l 当然，重金属元素之间存在着复杂的相互 关系。例如铁与铜、锰、镉之间之间存在着拮 抗作用，在一定程度上可减弱重金属对土壤污 染影响。 l l 不同重金属污染对作物生长产生危害并 不相同。 l 过量的Cu可妨碍植物正常生长发育。土 壤中受铜污染后，可使植物生长不良，过量 铜被植物根系吸收后形成稳定的络合物，破 坏根系正常生长代谢功能，引起植物生物量 的降低。 l 受镉、汞、铅等元素污染，一般不引起 植物生长发育障碍，但在植物体内累积。 l 镉可在水稻体内累积形成“镉米”,日本富 山镉米事件。 五、固体废物与环境污染五、固体废物与环境污染 1、 固体废物危害及防治 （1） 固体废物的定义和分类 固体废物 (Waste) 通常是指在生产和生活中被 丢弃的固体和泥状物质，来源于生产、分配、流通 和消费各个环节。 废物是相对在某一过程或在某一方面没有使用价 值，而并非在一切过程或一切方面都没有使用价值 。某一过程的废物往往是另一过程的原料，所以废 物又有“放在错误地点的原料”之称。 为了便于管理，按来源固体废物分：矿业固体废 物、工业固体废物、城市垃圾废物和放射性固体废 物四类。按危害程度分一般性和危险性废物两类。 （2） 固体废物对环境的危害 固体废物在一定条件下可能发生物理、化 学或生物的变化，如果处理或处置不当，将通 过水、土壤、大气或食物链危害人群健康和环 境。 A 对水体的污染：通过渗滤和地表径流进 入地下水和地表水。 B 对大气的污染：细小颗粒物在自然或人 为作用下漂浮到大气中；长期堆放或焚烧中散 发出的臭气和毒气（环境中的二恶英是在塑料 燃烧中产生的）。 C 对土壤的污染：固体废物随意堆放或简 单填埋处理，被雨水浸淋，渗出液中一些污 染的成分会使土壤重金属富集, 改变了土壤结 构，影响土壤微生物的活动，破坏土壤的自 净能力，妨碍植物根系的生长。 D 对环境卫生的影响：一些城市垃圾及其 他固体废物的清运能力低，清洁处理率低， 很大一部分固体废物堆放在城市的一些死角 ，严重影响城市环境卫生的同时，对城市居 民的健康也构成潜在的威胁。 (3) 危险废物的定义和危害 危险废物又称有害废物，泛指除放射性 废物外，具有毒性、易燃性、反应性、腐蚀 性、爆炸性、传染性因而可能对人类及其环 境产生危害的废物。 1984年UNEP把危险废物污染危害列为全 球性环境问题之一。国内外不乏因危险废物 处理处置不当，祸及居民的污染事件。 70年代锦州铬渣露天堆放污染井水事件 ；70年代末美国纽约州尼亚拉加废物填埋场 渗漏造成严重拉夫运河河谷土壤污染. 2、固体废物的无害化焚烧处理处置 （1）焚烧法定义：利用高温分解和深度氧化的 过程，使可燃性固体废物氧化分解，达到减少容 积、去除毒性、回收能量和副产品的目的。 焚烧技术是一种可同时实现废物无害化、减 量化和资源化的技术。可处理城市垃圾、一般工 业废物和有害废物。但焚烧过程中会产生一系列 新污染物，有可能造成二次污染，所以，应对焚 烧设施排放的大气污染物进行控制。 主要控制项目包括：有害气体（SO2、HCl、 CO、HF、NOX等）、烟尘、重金属、有机污染 物（如二恶英）等4个方面。如美国已指定“废物 焚烧的法定处理效果标准”。 （2） 焚烧法优点 A 大幅度减少固体废物容积，最大可减少原体积 的90%以上； B 杀死病原菌，达到解毒的功效； C 产生新热能，用来供热和发电。 (3) 焚烧法缺点 A 可能产生未完全燃烧的有机组分和酸性气体， 如直接排入大气中，会造成二次污染 B 建设投资、运行和管理费用高 如对于城市垃圾，欧洲国家的焚烧率已达 2025%，美国为10%，我国还没有开展。 3、固体废物管理的发展趋势 固体废物的管理包括对固体废物的产生 、收集、运输、储存和最终处置的全过程的 管理。固体废物的污染控制与管理是当今世 界面临的一个主要环境问题，已引起各国政 府和环境学家的广泛重视。 美国的资源保护和回收法（1984） 和全面环境责任承担赔偿和义务法（ 1986）是目前世界上较为全面的关于固体废 物管理的法规。 （1） 固体废物的综合处理与利用 4R原则 对固体废物污染的控制，关键在于解决好废物产 生的源头以及综合利用问题。首先需要从污染源开 始，改进或采用更新的清洁生产工艺，尽量少排或 不排废物。这是控制固体废物的根本措施；其次， 需要强化对有害废物污染的控制，实行从产生到最 终无害化处置全过程严格的管理。 综合处理与利用所采用的基本原则是： 减量化（reduce）原则 资源化原则: 再循环（recycle）, 再利用 （reuse）, 再回收（ recover） 无害化原则 l再循环：指物料在生产过程中所产生的“ 废物”，在本工厂内部再加以利用，或经 过一定的处理，恢复部分功能，如发电 厂中冷却水的再循环。 l再利用：指“废物”还具有其它功能可以 加以利用， 如粉煤灰用做生产水泥的原 料。 l再回收：指对“废物”可以回收其中有用 的成分，如从碱法制浆废水中回收碱。 （2）固体废物减量化对策与措施 对于生活垃圾 A 逐步改变燃料结构：我国一些城市垃 圾中，过去大约有40%50%是煤灰，要 逐步提高民用煤气的比例。 B 避免过度包装和减少一次性商品的使 用：少使用塑料包装物，多使用易于回 收利用和无害化处理处置的材料 。 C 推行垃圾分类收集： 城市垃圾收集方式分为混合收集和分类收 集两大类。 混合收集：通常指对不同产生源的垃圾 不作任何处理或管理的简单收集方式。 分类收集:按垃圾的组分进行收集。不仅 有利于废物回收与利用，还可减少垃圾处理 量。分类收集过程中通常可把垃圾分为易腐 物、可回收物和不可回收物几大类，其中可 回收物又可按纸、塑料、玻璃、金属等几类 分别回收。如日本（分7类回收）、美国、德 国、加拿大、荷兰、法国等发达国家都大规 模开展了分类回收. （3）固体废物土地填埋处理方法 安全土地填埋法是一种最终处置固体废物的方 法，包括场址的选择、填埋场的设计、施工填埋操 作、填埋场环境监测，场地的再利用等方面。在西 方发达国家已得到较普遍的应用，我国一些大城市 也已开始应用。 土地填埋法的优点：经济可靠，适合于处理大 量的固体废物；填埋后的场地还可以重新用做停车 场、高尔夫球场等。 土地填埋法的缺点：填埋场可能因沉降需要不 断地维护；填埋的废物可能通过分解产生易燃、或 具毒性的气体，需加以监测和控制。 4、清洁生产 l（1）清洁生产的定义 清洁生产是一种对生产过程和产品 实施综合防治的战略，目的是减少对人 类和环境的风险。对生产过程来说，包 括节约原材料和能源，革除有毒材料， 减少所有排放物的排放量和毒性；对产 品来说，则要减少从原材料到最终产品 处理的整个生命周期对人类健康和环境 的不利影响。 （2）清洁生产的三个主要方面 A 清洁的能源：包括常规能源的清洁利用；可再生能源的利 用；新能源的开发；各种节能技术等。 B 清洁的生产过程：包括尽量少用、不用有毒有害的原料； 保证中间产品的无毒、无害；减少生产过程中的各种危险性 因素，如高温、高压、低温、低压、易燃、易爆、强噪音等 。 C 清洁的产品：清洁产品指节约原料和能源，少用昂贵和稀 缺的原料的产品；利用二次资源做原料的产品；产品在使用 过程中以及使用后不致危害人体健康和环境；易于回收和再 生的产品；合理包装的产品；具有合理使用功能(以及具有节 能、节水、降低噪声的功能)和合理使用寿命的产品；报废后 易处置、易降解等产品。 （3）清洁生产的环境评价方法 清洁生产可从技术、经济和环境三个方面进行 评价。环境科学角度评价的方法。 A 基本指标 基本指标指可描述产出单位产值或产量的产品( 服务)所伴随的主要物质消耗和污染物排放水平。 主要原材料的消耗指标； 各种形式的能耗，如电、油、煤、天然气等 ，统一用标煤表示； 水消耗指标，包括总用水量、新鲜用水量、 回用水用量等； 各类废水、废气和废渣的生成量和排放量； “三废”中主要污染物的生成量和排放量。 B 特殊指标 特殊指标用以判断基本指标未能顾 及的一些特殊方面，例如，有毒有害原 料的用量、去处，有毒有害中间产物的 生成量；易燃、易爆物质的用量；稀缺 资源的使用量(如各稀有元素、铂族元素 等贵金属)；使用二次资源的种类和数量 。 C 延伸指标 延伸指标主要指不包括在生产阶段之内的 产品生命周期的一些特征，包括： 主要原材料和包装材料的环境性能(是否是 高能耗、重污染物料，是否来自天然森林的砍伐 ，是否是受保护的动植物等)； 产品的使用寿命、耐久性； 产品的可回收性、复用性以及可再循环性； 产品在环境中的可降解性。 l 1、全球气候变化 l l 温室效应：大气层中的CO2、CH4、N2O、O3、 氟氯烃等气体能够反射和吸收从地面反射的长波光（ 4100m），阻挡地面的热量向宇宙扩散，相当于地 球和外层空间之间的一个绝热层。大气中以上气体对 地球长波辐射的反射和吸收作用使近地面热量得以保 持，从而导致全球气温保持在一定的温度范围的现象 被称为“温室效应”. l 这些气体被称为温室气体。如果没有温室效应， 现在地球上平均温度将降低40，即从现在的零上 15降至零下25。 六、 全球环境问题 l 温室效应加剧现已成为一个受到普遍关 注的全球性环境问题，主要原因为： l （1）人类工业化过程中对于能源的大量 使用，造成大气中温室气体的浓度以极快的 速度增长，使得温室效应不断强化。 l （2）人类对于森林大面积砍伐，造成全 球森林面积锐减， 特别是热带雨林大面积地 被破坏，使得地球上的最大的吸收CO2的“汇 ”（sink）的功能大大减弱。 l 以上2个原因叠加在一起，促使了温室 效应加剧以及随之而来的全球气候变化。 l 温室气体的种类和贡献率 l 主要有CO2、CH4、N2O、O3 、氟氯烃类。 据估测，全球每年排出的 CO2约60亿吨，对气候变暖的贡献率为54% CH4排放量5.5亿吨，贡献率为15% l N2O排放量为3000万吨，贡献率为7% l 氟氯烃类排放量为50万吨，贡献率为24% l 温室气体增加的速度非常快。根据极地 冰心气泡中二氧化碳浓度的测量：CO2浓度 在工业革命前为280mg/kg，1958年为315 mg/kg，1990年为353 mg/kg，1993年增加至 357 mg/kg。目前正以每年0.5%的速度递增 。估计到2030年可达到450 mg/kg，到21世 纪后期可达560 mg/kg。其他温室气体也有 增加的趋势。 l 温室气体的主要来源 l1）CO2：主要是矿物燃料燃烧和森林大面积的砍伐 形成多余的碳。 l2）甲烷：大气中含量最高的有机气体，其增长与世 界人口的增长有非常密切的关系。主要来源是沼泽 、稻田、牲畜反刍。稻田是甲烷的重要来源，世界 上90%的稻田在亚洲。 l3）N2O：是大气中占第三位的温室气体。由于人类 活动导致N2O一直呈增加状态。主要来自土壤，需氧 土壤反硝化作用是向大气排放N2O的主要来源，其次 ，废弃物燃烧和污水处理过程中会形成N2O。 l4）氟氯烃类：其中最重要的是一氟三氯甲烷（CFC- 11）和二氟二氯甲烷（CFC-12）。无自然源，全是 人为源。 l l 全球变暖带来的环境危害 l 全球变暖将引起降水量的变化、暴风雨频率和 强度的加大、生态系统受到的压力与物种消失将增 加、淡水供应减少、海平面上升等。 l1）海平面上升：海洋上层海水升温膨胀和极地冰 川融化。沿海低地居住着人口受淹、加快海岸线和 滩涂的侵蚀、沿海肥沃耕地将消失等。 l2）气候带移动：包括温度带的移动和降水带的移 动。气候带在下一个50年内可能向极地移动数百公 里，那么地球1/3的森林生态系统将发生变化，如果 全球变暖的速度太快以至于植物无法及时适应的话 ，森林将遭到严重破坏，使物种灭绝问题更加恶化 。 l3）对农业生产的影响： l 有利影响：全年生长期延长，热带、亚 热带的经济作物将北移，有利于一年多熟制 ，并且C3植物受益大于C4植物。 l 不利影响：虽然CO2浓度增加，能提高作 物光合作用效率、降低呼吸作用、减少水分 消耗等，使作物产量增加，但作物质量（蛋 白质含量）下降； 温度升高还会加剧干旱、 病虫发育周期缩短，繁殖速度加快。 l4）对人类健康的影响：全球变暖会使流行于 潮湿炎热地区的疾病扩散加剧。 2 2、臭氧层破坏、臭氧层破坏 l 臭氧是大气中微量气体之一，主要浓集在平流 层30-55km的高空，该层大气称臭氧层。 l 如果在摄氏零度的温度下，沿着垂直于地表的 方向将大气中的臭氧全部压缩到一个标准大气压， 那么臭氧层的总厚度只有3mm左右。 l 臭氧层能吸收90%太阳辐射的紫外线，为地球提 供了一个防止紫外线有害辐射效应的屏障，是地表 生物的“保护伞”.紫外线大量辐射到地球表面，会导 致人类皮肤癌、白内障等疾病，并降低人体免疫能 力；紫外线还能破坏植物生长和生态环境。 l （1）臭氧层破坏的含义 l 准确的说是“臭氧层减薄”，是指臭氧的 浓度较臭氧洞发生前减少超过30的区域。 l 臭氧空洞可以用一个三维的结构来描述， 即臭氧洞的面积、深度以及延续的时间。 l 1984年英国南极考察站科学家首先在南 极上空观察到臭氧层中臭氧总量减少，其后 19841986年又发现北极冬季前后出现直径 1000km的臭氧空洞。最近20年，在欧洲、北 美、北非臭氧层中的臭氧减少3%，北极也出 现减少趋势。 l l 平流层中臭氧的减少，则紫外线辐 射到地面的强度相应增强。 l 根据19811989年在瑞士阿尔卑斯山 的测量，紫外线辐射9年增加了1%。 l 目前，荷兰皇家气象研究所利用欧 洲航天局ERS-2卫星上的全球O3监测实 测仪器，通过对卫星监测资料的高速运 算，在数小时内就可得出全球臭氧分布 图。 l 臭氧层耗损物质（Ozone-depletion substances, ODS）：破坏臭氧层的物质。 l ODS主要有： l 氟氯烃类（chlorofluorocarbon, CFCs）( 氟氯烃类共有20多种，是卤族和碳化合物形 成的一系列物质的总称，1930年在美国杜邦 公司问世，并大量用于制冷业)、 l 哈龙（halon） l N2O l 四氯化碳（Carbon tetrachloride） l 溴代甲烷（Methly bromide） l l （2）臭氧层的保护 l 防止臭氧层破坏的最根本途径是完全禁止生产 和使用CFCs，研制和生产无公害的CFCs代用品。 目前主要集中在氢氟氯烃（HCFC）和氢氟烃（ HFC）方面。 l 臭氧层的破坏引起国际社会的高度重视，在国 际社会的努力下，1985年制定了保护臭氧层维也 纳公约，1987年9月又制定了关于消耗臭氧层物 质的蒙特利尔议定书。议定书确立了全球保 护臭氧层国际合作框架，对破坏臭氧层的化学物质 提出了削减生产和使用的时间限制。事实证明以上 两个议定书履行是非常成功的，对臭氧层的保护起 了积极的作用。 3、 生物多样性锐减 l （1）生物多样性的定义 l 生物多样性是指地球上所有生物， 包括动物、植物和微生物及其所构成的 综合体。通常包括3个层次： l 生态系统多样性 l 物种多样性 l 遗传基因多样性 l （2）生物多样性丧失的原因 l A 人口的过度膨胀 l B 对自然资源的过度开发 l C 物种赖以生存的生境受破坏，如热带 l 雨林受威胁和破坏 D 生境片断化、生境退化与环境污染 E 外来种引入和外来病害的入侵和传播 l (3) 生物多样性减少评价指标 l 常用的表征生物多样性减少问题的指标为： l 濒危物种占已知物种数比例 l 濒危物种指的是如果致危因素继续起作用，将 不太可能生存下去的物种，包括那些数量已经减少 至危急水平或生境急剧减少至注定立刻处于灭绝边 缘的物种。 l 濒危物种意味着该物种就要失去其生育和繁殖 后代的能力，虽然还可能在其分布区内继续生存下 去几代，但由于使其种群保持生命力的生境、食物 来源或繁殖条件受到人类活动的威胁而逐渐减少， 因此，除非以上因素能得到很大的改善，否则该物 种注定要灭绝。 l 对于该指标，最好还能说明在濒危物种中 ，有多少是特有种（即只分布在一个国家或地 区的物种）。 l 如果是特有种，在一个国家的灭绝，就意 味着在全球水平的灭绝，而非特有种则不然。 从理论上讲，濒危物种中含特有种比例高的国 家，在维持全球物种多样性的努力中责任更大 。 l 当然不论濒危物种是否是特有种，都应该 加以保护，因为从国家的角度看，生物多样性 的减少，不论是从经济、文化、娱乐还是从物 种自身存在的价值考虑，都将影响到该国的实 际利益。 l (4) 我国生物多样性的现状 l 我国生物多样性既丰富又独具特色。其主要特 点是：生态系统多样性类型多样：陆地生态系统共 计27大类460个类型，其中森林16大类，185个类型 ；草地4大类，56个类型；荒漠7大类，79个类型； 湿地和温水水域5大类。 l 生物种类繁多，且具特有成分，高等植物32800 种，种子植物数居世界第3位。动物种类10.45万种 ，而特有高等脊椎动物种约662种（特有种居世界第 8位）。驯化物种及野生亲缘种多。世界上有237种 栽培植物起源于我国。 我国生物多样性面临的主要问题 生态系统遭受不同程度的破坏，原始林 每年减少0.5万km2 。草原退化面积已达87万 km2，国土受水、风力侵蚀面积已达367 km2 。 物种受威胁，灭绝较严重。我国动植物 种类中已有1520%受到灭绝威胁，高于世 界1015%的水平。世界分布的濒危野生动 植物种共640个，其中我国占156个。 遗传种质资源受威胁，外来种入侵，古 老土著种受排挤。 七、环境评价七、环境评价 l 1、 环境质量的定义 l 环境质量是指在一个具体的环境内，环境的总体 或环境的某个要素，对人群的生存以及社会经济发展 的适宜程度，是反映人类的具体要求而形成的对环境 评定的一个概念。一般认为环境质量是对于环境状态 品质优劣的表示。 l 对环境质量的变化，无论是从空间上或是从时间 上的研究，都是以环境中污染物（主要是由于人类活 动所产生的）各种环境效应来衡量。充分认识环境质 量的目的在于了解其变化趋势，为控制和改善环境质 量提供依据。 l 2、环境质量评价的定义 l 环境质量评价是认识和研究环境的一种科学途径 ，它按照一定的评价方法和评价标准对一定区域范围 内的环境质量进行预测与评定。 l 通过研究环境质量变化规律，对环境要素或区域环 境质量进行定量描述，可为改善和提高环境质量提供 科学依据。环境质量评价的核心问题是研究环境质量 的好坏。 l 环境质量评价的目的是为开展环境管理提供依据 ；制定城市环境规划、进行环境综合整治、制定区域 环境污染物控制法规提供依据，同时也是可以使公众 对所在地区环境污染状况有所了解,也可为比较各地区 所受污染的程度和变化趋势提供信息。 l 3、环境质量评价的类型 lA 按时间来划分：环境质量评价可以分成环 境回顾性评价、现状评价及影响评价3种类型 。 l 环境回顾评价：是指对区域历史时期的环 境质量，根据历史资料进行回顾性的评价。 通过回顾评价可以揭示区域环境污染的发展 变化过程。 l 环境现状评价：一般是根据近两、三年的 环境监测资料对某地区的环境质量进行评价 。通过现状评价，可以阐明环境的污染现状 ，为区域环境污染综合防治，区域规划提供 科学依据。 l 环境影响评价：是指对各种人类活动(如 工厂、发电站、水坝的建设、输油管线的铺 设、植树造林工程以及各种环境污染事件等) 给环境质量带来的影响进行评价。 l 不仅要研究开发项目在开发、建设和生 产过程中对自然环境的影响，也要研究对社 会和经济的影响。既要研究污染物对大气、 水体、土壤等环境要素的污染，也要研究项 目实施后对于生态景观的影响和破坏,从而制 订有效的防治对策，减少对环境和植被的不 利影响，为社会经济与环境保护协调发展提 供保证。 lB 按照环境要素划分： l 可以分为： l 大气环境质量评价 l 水环境质量评价 l 土壤环境质量评价 l 声环境质量评价 l 生态质量评价（包括植被、水土流失、 l 景观等） l 就某一环境要素进行评价称为单要素评 价，对多要素同时进行评价称为环境质量综 合评价。 l l 4、环境质量评价的方法 l l 环境质量指数评价方法 l 环境质量生物学评价方法 l 环境质量景观生态学评价方法 l l 其中，在大气环境质量评价，水环境质量评价 中，环境质量指数评价方法应用的较普遍。在生态 评价中，要用到景观生态学评价方法。在土壤环境 、水环境评价中可用生物学评价的方法。 l 八、环境管理与规划八、环境管理与规划 l 1、 环境管理 l