环境学概论复习资料

第一章第一章 环境 环境科学与环境学环境 环境科学与环境学 1 如何理解环境的含义 如何理解环境的含义 从哲学上讲 环境总是相对于某一中心事物而言 与某一中心事物有关的周围事物 就是这个中心事物的环境 环境因中心事物不同而不同 随中心事物变化而变化 环境科学所研究的 环境 其中心事物是人类 与人类有关的周围事物 即人类生存 繁衍和发展所必须的各 种自然因素和社会因素的总和 2 环境要素的含义及其特点 环境要素的含义及其特点 又称环境基质 又称环境基质 指构成人类环境整体中各个独立的 性质不同的 但又服从整体演化规律的基本物质组分 即环 境组成的最小单位 特点特点 最差 小 限制律 等值性 环境的整体性大于环境诸要素之和 环境诸要素出现有先后 但互相联系 互相依赖 3 环境的功能特性有哪些 环境的功能特性有哪些 一 整体性 二 有限性 三 不可逆性 四 隐显性 五 持续反应性 六 灾害放大性 七 可塑性 4 何谓环境本底值 环境容量与环境自净能力 何谓环境本底值 环境容量与环境自净能力 1 环境的本底值 环境在未受污染影响时 环境中化学元素的含量和分布的正常值 称为环境的本底值 2 环境容量 在人类生存和自然环境不致受害的前提下 环境可容纳污染物的最大负荷量 称为环境容量 3 环境的自净能力 污染物或污染因素进入环境后 由于环境对污染物的物理 化学和生物的作用而逐步被转化为无害物质 此 种作用称为环境的自净能力 5 举例说明环境的隐显性 持续反应性和灾害放大性 举例说明环境的隐显性 持续反应性和灾害放大性 隐显性隐显性 环境受到污染与破坏 其危害的后果往往要过一段时间才显露出来 这便是环境的隐显性 除了某些重大的环境 污染与破坏事故事件 森林大火 农药厂事故等 可直观其后果外 其它的环境污染与破坏对人类的影响 其后果 的显现 要有一个过程 需要经过一段时间 例如例如 日本汞污染引起的水俣病 需要经过 20 年的时间才显现出来 又如 DDT 农药 目前各国均已停止使用 但已进入生物圈和人体中的还要经过几十年 才能从生物中彻底排除 持续反应性持续反应性 环境的持续反应性 表现为环境的污染与破坏不止危害一次 往往多次危害 例如例如 有些污染物 污染因素侵犯人体或其它生物体 不仅危害受害者本身而且会产生遗传变异 造成对 一代乃至后世几代的危害 目前中国每年出生缺陷婴儿 300 多万 这可能与环境污染有关 再如再如中国黄河流域 在几千年前把生态平衡破坏了 至今仍给炎黄子孙带来无尽的水旱灾害 灾害放大性灾害放大性 环境受到污染与破坏 有些情况开始时 危害不大 但这种污染与破坏 经过环境的放大作用 其危害程 度会明显地加大 这便是环境的灾害放大性 例如例如 某河流的上游小片森林被毁坏 则可能造成下游地区的水 旱灾害 化石燃烧燃料 释放出 SO2 和 CO2 终于酿成了酸雨和温室效应 使用氯氟烃 氟里昂 导致臭氧耗损 可见环境的灾害放大性是何等的严重 环境的持续反应性环境的持续反应性和环境的灾害放大性环境的灾害放大性也可入并入环境的隐显性隐显性中 是隐显性的两个特例特例 6 环境的有限性包括哪些 环境的有限性包括哪些 有限性有限性 1 环境的本底值 2 环境容量 3 环境的自净能力 7 如何理解环境质量的含义 如何理解环境质量的含义 环境质量环境质量 指在一个具体的环境内 环境的总体或环境的某些要素 对人类的生存和繁衍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环境评定的一种概念 人类常用 环境质量 的好坏来表示环境遭受污染或破坏的程度 显然 环境质量环境质量是对环境状况环境状况的一种描述 环境质量环境质量包括大气环境质量 水环境质量 土壤环境质量 城市环境质量 生产环境质量和文化环境质量大气环境质量 水环境质量 土壤环境质量 城市环境质量 生产环境质量和文化环境质量等 第二章第二章 当代世界环境问题当代世界环境问题 1 什么叫环境问题 什么叫环境污染 什么叫环境问题 什么叫环境污染 过去 人们把环境污染等同于环境问题 而把地震 水 旱 风灾等认为属于自然灾害 事实上 有许多自然 灾害是由于人类的经济活动和其他活动所引起的 也属于环境问题的范畴 1 广义的环境问题 广义的环境问题 由自然力或人力引起的环境破坏和环境质量变化 最后直接或间接影响到人类生存和发展的一切客观存在的问 题 2 狭义的环境问题 狭义的环境问题 由于人类的生产和生活活动引起的环境破坏和环境质量变化 最后直接或间接影响到人类生存和发展的一切客 观存在的问题 环境污染环境污染 指有害物质或因子进入环境 使环境的化学组成或物理状态化学组成或物理状态发生了变化 造成环境质量恶化环境质量恶化 从而对人类和生 物的生存和发展生存和发展产生不利影响不利影响的现象 2 环境问题的分类 环境问题的分类 从引起环境问题的根源考虑 可将环境问题分为两类从引起环境问题的根源考虑 可将环境问题分为两类 1 原生环境问题原生环境问题 是由自然力引起的环境问题 第一环境问题 主要指地震 洪涝 干旱 滑坡等自然灾害问题 对于这类 环境问题 目前人类的抵御能力还很薄弱 2 次生环境问题 次生环境问题 是由于人类活动所引起的环境问题 第二环境问题 它可分为环境污染和生态环境破坏两类 而环境污染 还可以进一步分为物质污染和物理污染 次生环境问题次生环境问题 又可分为环境污染环境污染和生态环境破坏生态环境破坏两类 而环境污染还可以进一步分为物质污染物质污染和物理污染物理污染 原生环境问题原生环境问题 物质污染物质污染 环境问题环境问题 环境污染环境污染 物理污染物理污染 次生环境问题次生环境问题 生态环境破坏生态环境破坏 3 何谓全球环境问题 当前世界关注的全球环境问题有哪些 何谓全球环境问题 当前世界关注的全球环境问题有哪些 1 全球环境问题 全球环境问题 是指引起全球范围内生存环境退化的问题 2 全球环境问题有哪些 全球环境问题有哪些 包括 人口问题 城市化问题 淡水资源短缺问题 物种灭绝问题 海洋污染问题 危险废弃物越境转移问题 人口问题 城市化问题 淡水资源短缺问题 物种灭绝问题 海洋污染问题 危险废弃物越境转移问题 全球变暖 臭氧层破坏 酸沉降 酸雨 以及食品安全问题 全球变暖 臭氧层破坏 酸沉降 酸雨 以及食品安全问题 人口问题人口问题是产生一切环境问题一切环境问题的根源根源 4 全球性的大气环境问题有哪些 全球性的大气环境问题有哪些 全球变暖全球变暖 臭氧层破坏臭氧层破坏 和和 酸沉降 酸雨 酸沉降 酸雨 三大全球性大气环境问题 三大全球性大气环境问题 5 物理污染与物质污染的特点 物理污染与物质污染的特点 1 物质污染 物质污染 特点 污染源停止排出污染物以后 污染并不马上消失 还会存在较长的时间 2 物理污染物理污染 特点 污染源停止排出能量以后 污染立即或很快消失 第三章第三章 生态学基础生态学基础 1 何谓生态系统 生态系统如何组成 它具有那些特征 结构与功能特性 何谓生态系统 生态系统如何组成 它具有那些特征 结构与功能特性 生态系统 生态系统 ecosystem 由生物群落与生存环境之间构成的具有一定功能的综合体就是生态系统 特征特征 开放性 运动性 自我调节性 相关性 演化性开放性 运动性 自我调节性 相关性 演化性 结构结构 生态系统的各个基本组分不是简单的组合在一起 而是具有一定的形态结构和营养结构 一 生态系统的形态结构一 生态系统的形态结构 生态系统的生物种类 种群数量 种的空间配置生物种类 种群数量 种的空间配置 水平分布 垂直分布 种的时间变化种的时间变化 发育 季相 等 构成了生态系统的形态结构形态结构 例如 一个森林生态系统中动物 植物和微生物的种类和数量基本上是稳定的 1 在空间分布上在空间分布上 自上而下具有明显的分层现象 自上而下具有明显的分层现象 植物 植物 地上有乔木 灌木 草本 苔藓 地下有浅根系 深根系及其根际微生物 动物 动物 鸟类在树上建巢 兽类在地面筑窝 鼠类在地下掘洞 2 水平分布上 水平分布上 森林内部 森林边缘的植物 动物的分布也明显不同 森林内部 森林边缘的植物 动物的分布也明显不同 植物的种类 数量及其空间位置是生态系统的骨架 是整个生态系统形态结构的主要标志 二 生态系统的营养结构 二 生态系统的营养结构 指生态系统中各组成部分之间建 立起来的营养关系 其营养结构的模式可用图 3 4 表示 由于各生态系统的环境 生产者 消费者和还原 者的不同 就构成了各自的营养结构 营养结构营养结构是生态系统中能量流动和 物质循环的基础物质循环的基础 是生态系统各种结构中最重要的结构最重要的结构 1 食物链 食物链 所谓食物链 所谓食物链 就是生态系统中 一种生物以另一种生物为食 彼此形成一个以食物联结起来的链锁关系 食物链是营养结构的主要形式 按照生物间的相互关系 一般可把食物链分成四类 按照生物间的相互关系 一般可把食物链分成四类 1 捕食性食物链捕食性食物链 又称放牧式食物链 它以植物为基础 其构成形式是 植物 小动物 大动物 后者可以捕食 前者 如在草原上 青草 野兔 狐狸 狼 在湖泊中 藻类 甲壳类 小鱼 大鱼 能量金字塔与生物量金字塔能量金字塔与生物量金字塔 2 碎食性食物链 碎食性食物链 它以碎食物为基础 碎食物是由高等植物叶 子的碎片经细菌和真菌的作用 再加入微小的藻类构成 这种食物链的构成形式是 碎食物 碎食物消费者 小食 肉动物 大食肉动物 如在某些湖泊或沿海 树叶碎片及小藻类 虾 蟹 鱼 食鱼的鸟类 3 寄生性食物链 寄生性食物链 它以大型生物为基础 由小型生物寄生到大型生物身上构成 例如老鼠 跳蚤 细菌 病毒 4 腐生性食物链 腐生性食物链 它以腐烂的动植物遗体为基础 如植物残体 蚯蚓 节肢动物 2 食物网 食物网 在生态系统中 一种消费者可以吃多种食物 而同一种食物又可能被不同的消费者所食 因此各食物链之间又 可以相互交错相联 形成复杂的网状食物关系 称其为食物网 3 营养级 营养级 1 概念 概念 食物链每一个环节上的物种 就是一个营养级 它既从前一个营养级得到能量 又向下一个营养级提 供能量 初级生产营养级 绿色植物 1 食草动物营养级 2 小型食肉动物营养级 3 大型食肉动物营养级 4 营养 级通常为 4 5 级 为什么 每一级为下一级每一级为下一级提供的能量大约只相当固有能量的 10 左右 左右 即通常所说的 十分之一法则十分之一法则 这种梯阶递减状态 好像一个金字塔 所以生态学上称其为能量金字塔以及生物量金字塔 生物数目金字塔等能量金字塔以及生物量金字塔 生物数目金字塔等 2 何谓食物链 它分几类 何谓食物链的营养级 何谓食物链 它分几类 何谓食物链的营养级 所谓食物链 就是生态系统中 一种生物以另一种生物为食 彼此形成一个以食物联结起来的链锁关系 食物 链是营养结构的主要形式 按照生物间的相互关系 一般可把食物链分成四类 碎食性食物链 碎食性食物链 寄生性食物链碎食性食物链 碎食性食物链 寄生性食物链 腐生性食物链 腐生性食物链 4 何谓 何谓 十分之一法则十分之一法则 生态系统中的能量在沿各个营养级顺序向前传递时 由于各个环节上物种的自身消耗而急剧地递减 每一级为下一级提供的能量大约只相当固有能量的 10 左右 即通常所说的 十分之一法则 5 为什么食物链 或营养级 层次不可能太多 一般仅四五级为什么食物链 或营养级 层次不可能太多 一般仅四五级 绿色植物对太阳能的利用率很低 只有 1 2 能量只能沿一个方向流动 3 能量在流动过程中 逐渐减少 4 各级消费者之间能量利用不高 后一个营养级的能量总小于前一营养级的能量 前后两级营养级之间能量利各级消费者之间能量利用不高 后一个营养级的能量总小于前一营养级的能量 前后两级营养级之间能量利 用平均为 用平均为 何谓生态平衡 破坏生态平衡的认为因素有哪些 试列举你熟知的破坏生态平衡的例子 何谓生态平衡 破坏生态平衡的认为因素有哪些 试列举你熟知的破坏生态平衡的例子 在一定时期内 生态系统中的生产者 消费者和还原者之间都保持着一种动态的平衡 这种平衡状态就叫 生态平衡 1 自然原因 2 人为因素 物种改变引起平衡的破坏 举例 举例 澳大利亚兔子 中国保护野猪 大象 引进水葫芦等 环境因素改变引起平衡的破坏 例如例如水污染引起水中生物灭绝而造成水生生态系统的平衡破坏 信息系统的破坏引起平衡的破坏 例如例如某些动物在生殖时期 雌性个体会排出一种性信息素 靠这种 性信息素引诱雄性个体来繁殖后代 如果人们排放到环境中的某些污染物与某一种动物排放的性信息素作用相 同 就会破坏这种动物的繁殖 改变生物种群的组成结构 使生态平衡受到影响 第四章第四章 大气环境污染与控制大气环境污染与控制 1 你对空气污染和大气污染有何认识 你对空气污染和大气污染有何认识 2 详细叙述大气污染源 污染物分类 详细叙述大气污染源 污染物分类 按污染物质的来源污染物质的来源可分为天然污染源和人为污染源天然污染源和人为污染源两类 1 按污染源存在的形式划分 按污染源存在的形式划分 固定污染源固定污染源 移动污染源移动污染源 2 按污染物排放的时间划分 按污染物排放的时间划分 连续源连续源 间断源间断源 瞬时源瞬时源 大气污染物分类大气污染物分类 1 按污染物存在的形式划分 按污染物存在的形式划分 气态污染物气态污染物 颗粒污染物颗粒污染物 2 按污染物形成过程划分 按污染物形成过程划分 可以分为一次污染物和二次污染物 一次污染物可以分为一次污染物和二次污染物 一次污染物又可分为反应性污染物反应性污染物和非反应性污染物 非反应性污染物 3 试分析空气急性效应与慢性中毒的区别 试分析空气急性效应与慢性中毒的区别 4 试指出大气是由哪些组分组成的 试指出大气是由哪些组分组成的 大气是多种气体的混合物 它的组成可以分为恒定组份 可变组份恒定组份 可变组份和不定组份不定组份三种 5 试述大气圈的结构特点 试述大气圈的结构特点 根据大气在垂直方向上温度 化学成分 电荷等物理性质的差异 同时考虑大气的垂直运动状态 可将大气 圈分为五层 对流层 平流层 中间层 热成层 逸散层 对流层 平流层 中间层 热成层 逸散层 整层气流比较稳定 没有强烈的对流运动 以水平运动为主 平流层由此得名 一般没有像对流层中那样复杂的天气现象 飞机一般在平流层中飞行比较安全 3 中间层 中间层 3 按污染物排放的方式划分 按污染物排放的方式划分 点源 高架源 点源 高架源 线源线源 面源面源 4 按污染物产生的类型划分 按污染物产生的类型划分 工业污染源工业污染源 农业污染源农业污染源 交通运输污染源交通运输污染源 生活污染源生活污染源 1 对流层 对流层 是大气圈的最低层 其下界与地面接触 上 界则随纬度和季节而变化 由低纬度向高纬度 厚 度变小 低 17 18Km 中 10 12Km 高 8 9Km 平均厚度 12km 夏季的厚度大于冬季的厚度 对 流层是受地表影响最剧烈的一层 主要特点有 主要特点有 气温随高度的增加而降低 平均每增高 100m 气温降低 0 65 原因是地面的长波辐射增 热 山越高 气温越低 空气对流运动强烈 大气污染也多发生在这 一层 原因是地面的长波辐射增热 天气现象 如雨 雪 寒潮 台风 雷暴等 多发生在此层 密度大 大气总质量的 3 4 集中在此层 2 平流层 平流层 自对流层顶到约 55km 的大气层 该层的特特 点点是 起初气温随高度增加几乎不变化 同温 层 但大约到 30km 以后 温度随高度增加而升高 逆温层 在 25km 以上 臭氧大量聚集 形成臭氧层 臭氧层会吸收绝大部分紫外线 使平流层加热 它是自平流层顶到高度约 85km 的大气层 特点 气温随高度迅速下降 这与臭氧层强烈吸收太阳辐射有关 有强烈的对流运动 称为高空对流层 4 热成层 暖层 热成层 暖层 它自中间层顶到 800km 的大气层 特点 温度随高度增高而迅速上升 原因下部为氮原子不吸收紫外线 上部为氧原子吸收紫外线 空气稀薄 难以传声 层内空气处于高度电离状态 故称为电离层 电离层能反射电磁波 对地球上的无线电通讯具有 重要意义 4 热成层 暖层 热成层 暖层 它自中间层顶到 800km 的大气层 特点 温度随高度增高而迅速上升 原因下部为氮原子不吸收紫外线 上部为氧原子吸收紫外线 空气稀薄 难以传声 层内空气处于高度电离状态 故称为电离层 电离层能反射电磁波 对地球上的无线电通讯具有 重要意义 5 逸散层 逸散层 它是热成层顶以上的大气层 也称外大气层 特点 层内空气处于高度电离状态 温度很高 可达数千度 空气极其稀薄 由于地球引力减弱 一些高速运动的空气质点不断向星际空间逃逸 因此称为 逸 散层 重点掌握对流层与平流层的特点 重点掌握对流层与平流层的特点 6 人们是如何判别大气的稳定性及其与排烟类型的关系 人们是如何判别大气的稳定性及其与排烟类型的关系 大气稳定性与烟型的关系大气稳定性与烟型的关系 风和大气稳定度对烟囱的排烟型式影响很大 因而可以借助烟形的变化来判断大气污染的趋势 归纳起来风和大气稳定度对烟囱的排烟型式影响很大 因而可以借助烟形的变化来判断大气污染的趋势 归纳起来 有以下几种类型 有以下几种类型 波浪型 翻卷型 波浪型 翻卷型 d 0 表示大气处于不稳定状态 所以烟形摆动大 扩散快 一般不易发生污染事件 锥型锥型 d 表示大气处于中性状态 且高空的风速较大时 就会出现水平扩散大于垂直扩散 因而烟形呈圆锥 型 扇型 平展型 扇型 平展型 d 0 大气处于稳定状态 般风速微弱 烟气在逆温层内只能在水平方向呈扇型 平展型 逐渐散开 扩散极慢 这种烟形可传递到很远的地方 如遇山丘或高建筑物则发生下沉作用 以致对该地区造成严重污染 以上三种情况表示的是烟囱周围大气稳定性只有一种情况 以上三种情况表示的是烟囱周围大气稳定性只有一种情况 熏烟型 漫烟型 熏烟型 漫烟型 大气层在烟囱顶部以上处于稳定状态 d 0 好像烟囱 上面有一个 锅盖 使烟气不能向上扩散 而只能大量下沉 在下风处地 面造成严重污染 许多污染事件是在此条 件下形成的 屋脊型 上升型 屋脊型 上升型 其成因与熏烟型的大气状况正好相反 大气层在烟囱顶部以上处于不稳定状 d 0 在烟囱高度以下 处于稳定状态 d 0 烟气不向下扩散 只向上部扩散 呈屋脊型 这种烟型这种烟型 如不与山丘或建筑物相遇 不会造成严重污染 如不与山丘或建筑物相遇 不会造成严重污染 这五种烟型可以作为判断大气稳定度的一种依据 这五种烟型可以作为判断大气稳定度的一种依据 7 试分别说明臭氧层耗损 光化学烟雾和酸雨的形成机制 试分别说明臭氧层耗损 光化学烟雾和酸雨的形成机制 光化学烟雾形成机理光化学烟雾形成机理 空气中的空气中的 NO2 吸收紫外线后 发生光化学反应 产生活泼的氧原子 吸收紫外线后 发生光化学反应 产生活泼的氧原子 NO2 h NO O h 表示每个分子正好吸收一个光子 表示光子的频率 活泼的氧原子与碳氢化合物 活泼的氧原子与碳氢化合物 HR NO O2 反应 生成一系列中间产物或最终产物 反应 生成一系列中间产物或最终产物 O NO M NO2 M O O2 M O3 M O HR R RCO R 为 CH3 代号 式中 M 是其他可能参与反应的物质 R 和 RCO 均是含有未配对电子的游离基 具有高的反应活性 臭氧分子与碳氢化合物 臭氧分子与碳氢化合物 HR 反应 生成酰类游离基和醛 酮 反应 生成酰类游离基和醛 酮 O3 HR RCO2 RCHO 醛类 或 R2CO 酮类 酰类游离基被酰类游离基被 NO 还原 再被氧分子氧化成过氧化酰类游离基 还原 再被氧分子氧化成过氧化酰类游离基 RCO2 NO NO2 RCO RCO O2 RCO3 过氧化酰类游离基与过氧化酰类游离基与 NO2 反应 生成过氧化酰硝酸酯 例如反应 生成过氧化酰硝酸酯 例如 PAN 过氧化乙酰硝酸酯 过氧化乙酰硝酸酯 RCO3 NO2 RCO3NO2 PAN 酸雨形成机理酸雨形成机理 SO2 氧化途径氧化途径 1 催化氧化作用 催化氧化作用 SO2 在催化剂的作用下通过气相反应或液相反应而生成硫酸 在催化剂的作用下通过气相反应或液相反应而生成硫酸 气相反应 2SO2 O2 尘埃中的 Mn Fe 2SO3 SO3 H2O H2SO4 液相反应 SO2 H2O H2SO3 2H2SO3 O2 尘埃中的 Mn Fe 2H2SO4 总反应式 2SO2 2 H2O O2 尘埃中的 Mn Fe 2H2SO4 催化氧化是 SO2 转化为硫酸的主要途径 2 光化学氧化作用 光化学氧化作用 直接光氧化 直接光氧化 SO2 在大气中直接通过光化学氧化而转变为 SO3 继而生成 H2SO4 SO2 h SO2 2SO2 O2 2SO3 SO3 H2O H2SO4 间接光氧化 间接光氧化 如果大气中含有 NOx 和碳氢化合物 在阳光照射下 这些污染物相互作用产生强氧化的自由基 SO2 被自由基氧化 而生成 H2SO4 SO2 OH HOSO2 HOSO2 OH H2SO4 NOx 氧化途径氧化途径 在大气中 在大气中 NOx NO 和和 NO2 转化为硝酸包含以下几个过程类型 转化为硝酸包含以下几个过程类型 1 慢过程 慢过程 2NO O2 2NO2 3 NO2 H2O 2NO3 NO 十 2H 2 快过程 快过程 O3 或其它自由基参与反应 NO O3 NO2 O2 3 NO2 H2O 2NO3 NO 十 2H 3 NO 直接氧化成亚硝酸和硝酸直接氧化成亚硝酸和硝酸 NO OH HONO NO HO2 HNO3 上述三个反应式表示上述三个反应式表示 NO 氧化形成硝酸与亚硝酸 是氧化形成硝酸与亚硝酸 是 NOx 氧化的主要途径 氧化的主要途径 4 NO2 直接氧化成硝酸 直接氧化成硝酸 NO2 OH HNO3 5 NO2 和和 O3 达到较高浓度时 出现达到较高浓度时 出现 N2O5 条件下 条件下 2NO2 O3 N2O5 O2 N2O5 H2O 2NO3 十 2H 6 NO2 在雾和水滴中 在铁 锰金属或在雾和水滴中 在铁 锰金属或 SO2 作催化剂条件下 作催化剂条件下 4 NO2 2 H2O O2 催化剂 4NO3 十 4H 臭氧层耗损臭氧层耗损 机理机理 1 导致大气中臭氧减少和耗竭的物质主要是平流层内超音速飞机排放的大量 NOx 以及人类大量生产与使用 的氯氟烃化合物 氟利昂 代号 CFCs 氟利昂主要用于制冷剂 发泡剂和溶剂等 2 氟利昂在对流层内性质稳定 基本不会发生分解 如 CFC 11 在大气中的寿命为 75 年 CFC 12 的寿命为 110 年 所以它们能够在大气中到达臭氧层 3 NOx 和氟利昂进入臭氧层后 易与臭氧发生反应而消耗臭氧 以致降低臭氧层中 O3 浓度 4 有关反应式有关反应式 NOx 的催化作用 NO O3 NO2 O2 净效应 O O3 O2 O2 NO2 O NO O2 氟利昂的光解作用 氯氟烃 氟利昂 光解产生的活性氯自由基 Cl 氯氧自由基 ClO 与 O3 发生反应 C1 O3 ClO O2 净效应 O O3 O2 O2 ClO O C1 O2 8 试指出 试指出 1 温室气体温室气体 是哪些 是哪些 2 引起臭氧层耗损的物质有哪些 引起臭氧层耗损的物质有哪些 3 酸雨的其本成分是什么 酸雨的其本成分是什么 1 主要包括 CO2 CH4 O3 N2O 和氯氟烃 氟利昂 等 其中以 CO2 的温室作用最明显 2 主要是平流层内超音速飞机排放的大量 NOx 以及人类大量生产与使用的氯氟烃化合物 氟利昂 代号 CFCs 3 酸雨中的酸 除了由二氧化碳所产生碳酸之外 主要是硫酸 占 60 70 和硝酸 30 它们分别由大气中 污染物 SO2 和 NOx 转化而来 9 分别说明 分别说明 全球变暖全球变暖 臭氧层耗损臭氧层耗损 光化烟雾和酸雨对环境有哪些危害 光化烟雾和酸雨对环境有哪些危害 10 何谓拉波特效应 冷却效应 温室效应和热岛效应 何谓拉波特效应 冷却效应 温室效应和热岛效应 1 人们把工业城市下风方向区域降水量偏高的这一现象 称做 拉波特效应 2 由于大气浑浊度增加 使其对阳光的反射率增加 从而导致全世界气温下降的现象 称做 冷却效应 3 温室效应 大气中温室气体含量增加 而引起地球表面平均气温上升的现象 4 所谓热岛效应 即把城市区域看成是温热的岛屿 其大气温度比周围高 0 5 2 11 何谓方向频率 污染系数 何谓方向频率 污染系数 污染系数 表示污染系数 表示风向 风速联合作用对大气污染物的扩散影响 其值可以由下式计算 污染系数 风向频率 该风向的平均风速 风向频率风向频率 指某方向的风占全年各风向总和的百分率 12 气温垂直递减率与干绝热递减率有何区别 气温垂直递减率与干绝热递减率有何区别 1 大气温度垂直 降温 递减率 大气温度垂直 降温 递减率 指大气温度沿垂直方向 每升高 100 米气温的变化值 用 表示 在整个对流层中 0 65 100 米 下层 0 3 0 4 100 米 中层 0 5 0 6 100 米 上层 0 65 0 75 100 米 2 气温的干绝热 降温 递减率 气温的干绝热 降温 递减率 d 空气团块在绝热条件下上升时 因周围压力下降而膨胀 消耗了内能 从而使气块的温度下降 我们把干空气块或饱和的湿空气块在绝热条件下每升高 100 米所造成的温度下降值称为干绝热递减率 以 d 表示 理论计算和实际测定值 d 0 98 100 米 一般取 d 1 100 米 这里必须注意 d 与 是两个完全不同的概念 可以有不同的数值 而 d 则是一个常数 13 试述山谷风和海陆风的形成机制 试述山谷风和海陆风的形成机制 1 山谷风山谷风 山谷风是山风与谷风的总称 它发生在山区 是以 24 小时为周期的局地环流 山谷风在山区最为常见 主要 是由于山坡和谷地受热不均产生的 2 海陆风 水陆风 海陆风 水陆风 海陆风是海风与陆风的总称 它发生在海陆交界地带 是以海陆风是海风与陆风的总称 它发生在海陆交界地带 是以 24 小时为周期的一种大气局地环流小时为周期的一种大气局地环流 14 叙述主要的大气污染防治技术方法与原理 叙述主要的大气污染防治技术方法与原理 1 颗粒污染物治理技术 颗粒污染物治理技术 1 机械式除尘器除尘 机械式除尘器除尘 重力沉降室除重力沉降室除尘 使含尘气体中的粉尘粒子借助重力作用而达到除尘的一种装置 旋风除尘器旋风除尘器 利用旋转气流产生的离心力使尘粒从气流中分离的装置 惯性除尘装置惯性除尘装置 使含尘气流与挡板相撞 或使气流急剧地改变方向 借助其中粉尘粒子的惯性力使粒子分离 并捕集的一种装置 2 湿式除尘器除尘 湿式除尘器除尘 湿式除尘器是使含尘气体与液体 一般为水 密切接触 利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其他作用捕集尘粒或 使粒径增大的装置 它也能脱除气态污染物 目前国内常用的有喷淋塔 文丘里洗涤器 冲击式除尘器和水膜除尘器等 3 过滤式除尘器除尘 过滤式除尘器除尘 过滤式除尘器是利用多孔过滤材料分离捕集气体中固体或液体粒子的净化装置 过滤材料 砂 砾 焦炭 纤 维织物等 4 电除尘器除尘 电除尘器除尘 电除尘器是含尘气体 通过高压电场 使浮游在气体中的粉尘颗粒带电 在电场的驱动下作定向运动 从气体 中被分离出来 2 气态污染物治理技术 气态污染物治理技术 1 吸收法 吸收法 吸收法是利用气体混合物中不同组分在吸收剂中溶解度的不同 或者与吸收剂发生选择性化学反应 从而将有 害组分从气流中分离出来的过程 吸收法用于治理气态污染物 技术上比较成熟 操作经验比较丰富 适用性强 各种气态污染物如 S02 H2S HF NOx 等一般都可选择适宜的吸收剂和设备进行处理 并可回收有用产品 因此 该法在气态污染物 治理方面得到广泛应用 2 吸附法 吸附法 气体混合物与适当的多孔性固体接触 利用固体表面存在的未平衡的分子引力或化学键力 把混合物中某一组 分或某些组分吸留在固体表面上 这种分离气体混合物的过程称为气体吸附 在大气污染控制中 吸附法可用于中低浓度废气净化 例如用吸附法回收或净化废气中有机污染物 治理含低 浓度二氧化硫 烟气 以及废气中氮氧化物等 3 催化法 催化法 催化法是利用催化剂的催化作用 将废气中的有害气体物质转变为无害物质或转化为易于去除的物质的一种废 气治理技术 催化法与吸收法 吸附法不同 应用催化法治理污染物过程中 无需将污染物与主气流分离 可直接将有害物 转变为无害物 可避免产生二次污染 简化操作过程 例如利用催化法使废气中的碳氢化合物转化为 CO2和 H2O NOx 转化成氮 SO2转化成 SO3后加以回收利用等 4 燃烧法 燃烧法 燃烧法是通过热氧化作用将废气中的可燃有害成分转化为无害物质的方法 例如含烃废气在燃烧中被氧化成无 害的 CO2和 H2O 燃烧法已广泛用于石油化工 有机化工 食品工业 等主要含有机污染物的废气治理 该法工艺简单 操作方 便 可回收含烃废气的热能 但处理可燃组分含量低的废气时 需预热耗能 应注意热能回收 5 冷凝法 冷凝法 冷凝法是利用物质在不同温度下具有不同饱和蒸气压这一性质 采用降低系统温度或提高系统压力 使处于蒸 气状态的污染物冷凝并从废气中分离出来的过程 该法特别适用于处理高浓度 污染物浓度在 10000ppm 以上 的有机废气 而不适宜处理低浓度的废气 常作 为吸附 燃烧等净化高浓度废气的前处理 以便减轻这些方法的负荷 如炼油厂 油毡厂的氧化沥青生产中的尾气 先用冷凝法回收 然后送去燃烧净化 6 生物法 生物法 生物法是利用微生物的生命活动过程把废气中的气态污染物转化成少害甚至无害的物质 生物法与其它净化法相比 其处理设备简单 费用也低 并可以达到无害化目的 因此生物处理技术广泛地被应 用于废气治理工程中 特别是有机废气的净化 如屠宰厂 肉类加工厂的臭气处理 该法的局限性在于不能回收污染物质 只适用于污染物浓度很低的情况 7 膜分离法 膜分离法 混合气体在压力梯度作用下 透过特定薄膜时 不同气体具有不同的透过速度 从而使气体混合物中的不同组 分达到分离的效果 根据构成膜物质的不同 分离膜有固体膜和液体膜两种 液膜技术是近一二十年发展起来的 它可以分离废气 中的 SO2 NOx H2S 及 CO2等 该法已用于石油化工 合成氨气中回收氢 天然气净化 空气中氧的富集 以及 CO2的去除与回收等 14 叙述主要的大气污染防治技术方法与原理 叙述主要的大气污染防治技术方法与原理 具体途径 具体途径 1 利用环境 利用环境 2 源头治理 源头治理 3 末端治理 末端治理 合理工业布局 合理工业布局 2 选择有利于污染物扩散的排放方式 选择有利于污染物扩散的排放方式 3 发展绿色植物 发展绿色植物 控制或减少污染物排放的技术途径 源头 控制或减少污染物排放的技术途径 源头 1 改革能源结构 改革能源结构 1 发展城市燃气 发展城市燃气 2 采用无污染或少污染能源 采用无污染或少污染能源 2 集中供热 集中供热 3 燃料的预处理 燃料的预处理 4 改革工艺设备 改善燃烧过程 改革工艺设备 改善燃烧过程 第五章第五章 水环境污染与控制水环境污染与控制 1 什么叫水体 什么叫水体污染 什么叫水体 什么叫水体污染 1 水体 水体 一般是指河流 湖泊 池塘 水库 地下水 沼泽及海洋等水的总称 即指水的本身 在环境科学领域中 水体不仅包括水本身 还包括了水中的悬浮物 溶解物质 胶体物质 底泥和水生生物悬浮物 溶解物质 胶体物质 底泥和水生生物等 应把水体看作完整的生态系统来看 2 水体污染 水体污染 指排入水体的污染物 其含量超过了水体的本底含量和水体的自净能力 使水体的水质 底质和生物 质发生变化 从而降低了水体的使用价值和使用功能的现象 2 用哪些指标表示污水的水质 用哪些指标表示污水的水质 为了反映水体被污染的程度 要用污水的水质指标来表示 污水的水质指标水质指标主要有下列几项 1 悬浮物 悬浮物 2 废水中的有机物浓度 废水中的有机物浓度 1 生化需氧量 BOD 2 化学需氧量 COD 3 总有机碳 TOC 4 总需氧量 TOD 3 pH 值值 4 污水的细菌指标 污水的细菌指标 5 污水中有毒物质指标 污水中有毒物质指标 1 无机有毒物质 重金属 氰化物 氟化物等 2 有机有毒物质 酚类化合物 有机农药 多环芳烃 PAH 多氯联本 PCB 洗涤剂等 以上五个指标是表示水体污染情况的重要指标 此外还有温度 颜色 放射性物质浓度温度 颜色 放射性物质浓度等也是反映水体污染情况 的指标 3 表示废水中有机物浓度的指标有哪些 表示废水中有机物浓度的指标有哪些 1 BOD 五日生化需氧量 表示在有氧条件下 好氧微生物氧化分解单位体积水中有机物所 消耗的游离氧的数量 2 COD 化学需氧量 是表示在一定的条件下 用强氧化剂处理水样时所消耗的氧化剂量 以氧的毫克 升表示 它反映了水中受还原性物质污染的程度 3 TOC 总有机碳 表示污水中有机物的总含碳量 4 总需氧量 TOD 指水中能被氧化的物质 主要是有机物质在燃烧中变成稳定的氧化物时所需要 的氧量 结果以 O2 的 mg L 表示 TOD 值能反映几乎全部有机物质经燃烧后变成 CO2 H2O NO SO2 所需要的氧量 它比 BOD COD 和高锰酸盐指数更接近于理论需氧量值 5 水体污染源和污染物的含义及其分类 水体污染源和污染物的含义及其分类 1 水体污染源的含义与分类 水体污染源的含义与分类 1 含义 含义 指向水体环境排放有害物质或对水体产生有害影响的场所 设备和装置等一切发生源 2 分类 分类 按污染物的来源 水体污染源可分为天然污染源天然污染源和人为污染源人为污染源两大类 1 按人类活动方式 按人类活动方式 可分为工业 农业 交通 生活等污染源 2 按排放污染物种类不同 按排放污染物种类不同 可分为有机 无机 放射性 重金属 病源体有机 无机 放射性 重金属 病源体等污染源 以及同时排放多种污染物的混合污染源混合污染源 3 按污染物排放的空间分布方式 按污染物排放的空间分布方式 可以分为点源点源和非点源 面源 非点源 面源 1 水体污染物的概念 水体污染物的概念 造成水体的水质 底质 生物质等质量恶化的各种物质称为水体污染物 2 水体污染物的分类 水体污染物的分类 由于水体污染物的种类繁多 因此可以用不同方法 标准或从不同的角度将其分成不同的类型 如按水体污染物的化学性质化学性质 可分为有机污染物有机污染物和无机污染物无机污染物 如按污染物的毒性 毒性 可分为有毒污染物有毒污染物和无毒污染物 无毒污染物 7 影响水中溶解氧的因素有哪些 影响水中溶解氧的因素有哪些 溶解氧溶解氧 DO 2 影响水中 影响水中 DO 的因素的因素 呼吸作用 呼吸作用 水中各种生物和微生物的呼吸作用 要消耗氧 使 DO 下降 光合作用 光合作用 水中植物在光的作用下 进行光合作用 放出氧 使 DO 升高 复氧作用 复氧作用 空气中的氧与水面接触 溶进水中 称之为复氧 或称 再充气 此过程使 DO 增加 温度作用 温度作用 温度升高 溶解氧的饱和浓度降低 复氧的推动力复氧的推动力 水中实际 DO 与饱和 DO 之差称为复氧推动力 复氧推动力越大 复氧速度越快 有利于 DO 得提高 有机污染物的氧化作用有机污染物的氧化作用 各种有机污染物在降解过程中 消耗大量氧 使 DO 下降 10 用氧垂曲线说明水体对需氧有机污染物的天然自净化过程 用氧垂曲线说明水体对需氧有机污染物的天然自净化过程 氧垂曲线 氧垂曲线 Oxygen Sag Burve 可以说明水体对需氧有机污染物的天然自净化过程 1 当有机污染物排入水体 由于细菌的氧化分解作用使水中的 DO 下降 同时有机污染物也减少了 2 由于 DO 越来越低于氧在水中的饱和溶解度 再充气过程也越来越快 使更多的氧进入水体 当这两种相反的 作用达到平衡时 DO 消耗和再充气的速度相等 曲线就不再下垂 3 由于有机污染物越来越少 曲线反而开始上升 直到 DO 恢复正常为止 11 什么叫植物营养物和水体的富营养化 什么叫植物营养物和水体的富营养化 植物营养物植物营养物 指植物生长所需要的氮 磷 钾 硫及其合化物 水体富营养化 水体富营养化 指一种植物营养物质过多积蓄而引起的水质污染现象 富营养化 也是水体衰老的一种表现 12 什么叫赤潮或水华 什么叫赤潮或水华 水华水华 与与 赤潮赤潮 由 由于水体富营养化引起藻类急剧繁殖 因占优势的藻类的颜色不同 使水面往往呈红色 棕色 蓝色等现象 这种现象在江河湖泊江河湖泊中称为 水华水华 在海洋海洋则称为 赤潮赤潮 13 重金属 重金属 五毒元素五毒元素 指什么 指什么 指汞 镉 铅 铬汞 镉 铅 铬以及类金属砷砷等生物毒性显著的重元素 其中以汞的毒性最大 镉次之 铅 铬 砷也有相 当毒性 所以人们称之为 五毒元素 14 重金属在水体迁移中的主要是物理化学作用有哪些 重金属在水体迁移中的主要是物理化学作用有哪些 重金属在水体中的迁移主要是物理化学作用 重金属在水体中的迁移主要是物理化学作用 1 沉淀作用 2 吸附作用 3 络合作用 4 氧化还原作用 15 重金属污染特点 重金属污染特点 1 在天然水中只要有微量浓度的重金属 即可产生毒性效应 2 通过食物链的生物放大作用加重危害 3 水体中的某些金属可在微生物的作用下转化为毒性更强的金属化合物 17 有机农药的类型 有机农药的类型 包括有机氯农药 有机磷农药有机氯农药 有机磷农药以及有机硫农药 有机硫农药 其中以有机氯有机氯和有机磷有机磷两种为主 19 水体自净的含义及其分类 水体自净的含义及其分类 1 概念 概念 指受污染的各种水体在物理 化学和生物化学等作用下 水中污染物浓度自然降低的过程 2 分类 按作用机理 分类 按作用机理 水体自净过程可分为物理自净 化学自净和生物自净三类 2 按其发生场所 按其发生场所 水中的自净作用 水与大气间的自净作用 水与底质间的自净作用 底质中的自净作用 20 碳水化合物 蛋白质和脂肪生物降解步骤和最终产物 碳水化合物 蛋白质和脂肪生物降解步骤和最终产物 碳水化合物 碳水化合物 氧化过程氧化过程 1 有 O2 H2O CO2 2 无 O2 有机酸 醇 酮 发酵过程 最后 丙酮酸在有氧条件下 完全氧化为水和二氧化碳 在无氧条件下 生成各种有机酸 醇 酮 对水环 境影响较大的就是这部分产物 蛋白质 蛋白质 脱氨基 羧基脱氨基 羧基 脱氨基脱氨基 氨指氨指 氮气氮气 丙酮酸 糖解过程 或无有 单糖 酶 内细包外 二糖 酶 细包外 多糖 22OO 硝酸亚硝酸 硝化细菌 亚硝化细菌 氨 无 有 氨基酸 酶 蛋白质 2 2 O O 氨化作用氨化作用 硝化作用硝化作用 最后氨在有氧条件 通过硝化作用形成亚硝酸和硝酸 在无氧条件 通过反硝化作用形成氮气 脂肪 脂肪 脂肪 氧化过程 有 氧化过程 有 O2 H2O CO2 甘甘 油油丙酮酸丙酮酸 发酵过程发酵过程 无无 O2 有机酸有机酸 氧化过程 有 氧化过程 有 O2 H2O CO2 脂肪酸脂肪酸醋醋 酸酸 发酵过程发酵过程 无无 O2 有机酸有机酸 最后在有氧条件下 丙酮酸和醋酸完全氧化 生成水和二氧化碳 在无氧条件下 完成发酵过程 生成各种有机酸 21 水污染控制模式 水污染控制模式 按水污染控制的工作程序 污水处理的程度 水污染控制可概括为 三级控制三级控制 模式 一级控制一级控制 源头污染控制源头污染控制 上游段上游段 二级控制二级控制 污水集中处理污水集中处理 中游段中游段 三级控制三级控制 尾水最终处理尾水最终处理 下游段下游段 环境水体或回用环境水体或回用 22 污水人工处理的方法及其原理 污水人工处理的方法及其原理 1 物理处理法物理处理法 通过物理作用 分离去除污水中不溶解的 呈悬浮状态不溶解的 呈悬浮状态的污染物的处理方法 物理处理法主要的工艺有沉淀 浮选 或气浮 沉淀 浮选 或气浮 筛滤截留 反渗透 离心分离 旋流分离 筛滤截留 反渗透 离心分离 旋流分离等 2 化学处理法化学处理法 通过化学反应作用分离 回收分离 回收污水中呈溶解或胶体状态的污染物溶解或胶体状态的污染物 或将其转化为无害物质的处理方法 化学处理法主要的工艺有中和 混凝 化学沉淀 氧化还原 吸附 离子交换 膜分离 吹脱 萃取 电渗中和 混凝 化学沉淀 氧化还原 吸附 离子交换 膜分离 吹脱 萃取 电渗等 3 生物处理法 生物处理法 利用微生物的生化作用 使污水中呈溶解或胶体状态的有机污染物被降解并转化为无害物质的处理方法 根据微生物作用的不同 生物处理法又可分为好氧生物处理和厌氧生物处理好氧生物处理和厌氧生物处理两种类型 好氧生物处理好氧生物处理是利用好氧微生物 在有氧的环境下 将污水中可生物降解的有机物分解成二氧化碳和水 其 工艺主要有活性污泥法 生物滤池 生物转盘 生物接触氧化等 厌氧生物处理厌氧生物处理是利用厌氧菌 在无氧条件下降解有机污染物 最终产物为甲烷和二氧化碳等 其主要工艺有 厌氧污泥床 厌氧流化床和厌氧滤池等 生物处理法处理效率高 目前使用最为广泛 以上各种方法都有其适用范围 必须取长补短 互为补短 往往很难用一种方法就能达到良好的治理效果 要根以上各种方法都有其适用范围 必须取长补短 互为补短 往往很难用一种方法就能达到良好的治理效果 要根 据实际情况进行组合 据实际情况进行组合 23 污水人工处理的分级 污水人工处理的分级 及其处理的主要污染物 及其处理的主要污染物 1 一级处理 一级处理 任务 任务 是去除污水中粗大的漂浮物 比重大的无机砂粒及呈悬浮状态的固体污染物 以保护后续处理设施正常运 行 并减轻污染负荷 方法和效果 方法和效果 多采用物理处理方法 经一级处理后 悬浮物去除率为 60 70 有机物去除率 20 40 左右 废水的净化程度不高 一般达不到排放标准 因此一级处理多属二级处理的前处理 2 二级处理 二级处理 任务 任务 是大幅度去除污水中呈胶体和溶解状态的有机污染物 方法和效果 方法和效果 多采用生物处理方法 经二级处理后 有机物去除率可达 70 90 包括一级处理 处理后出水 的 BOD5可达到 20 30mg L 常规指标达到国家目前规定的污水排放标准 因此 通常要求城市污水处理厂达到 污水的二级处理水平 3 三级处理 三级处理 任务 任务 进一步去除残留在污水中的污染物质 其中包括微生物未能降解的有机物 氮 磷及其他有毒有害物质 以满足更严格的污水排放或回用要求 方法和效果 方法和效果 常采用物理化学方法 其中有生物除氮脱磷法 混凝沉淀法 过滤法 吸附法 离子交换法以及 电渗析法 出水的 BOD5能够从 20 30mg L 降至 5mg L 以下 水解 细包外 脂肪 水解 内细包外 水解 内细包外 三级处理也可实现尾水的深度处理 但由于代价高昂 一般难以大规模推广 三级处理也可实现尾水的深度处理 但由于代价高昂 一般难以大规模推广 24 污水的一级 二级 三级处理与水污染的 污水的一级 二级 三级处理与水污染的 三级控制三级控