环境科学概论复习资料

第一章绪论第一章绪论 环境的概念环境的概念 广义的概念 广义的概念 环境总是相对于某一中心事物而言 作为某一中心事物的对立面而存环境总是相对于某一中心事物而言 作为某一中心事物的对立面而存 在 它因中心事物的不同而不同 随中心事物的变化而变化 与某一中心事物有关的周围在 它因中心事物的不同而不同 随中心事物的变化而变化 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 事物 就是这个中心事物的环境 狭义的概念狭义的概念 中心事物是人类 以人类为主体的外部世界 即人类生存 繁衍所必须的中心事物是人类 以人类为主体的外部世界 即人类生存 繁衍所必须的 相适应的环境 或物质条件的综合体 可分为自然环境与人工环境两种 相适应的环境 或物质条件的综合体 可分为自然环境与人工环境两种 环境要素环境要素 环境要素又称环境基质 是指构成人类环境整体的各个独立的 性质不同的而又服从环境要素又称环境基质 是指构成人类环境整体的各个独立的 性质不同的而又服从 整体演化规律的基本物质组分 分自然环境要素与人工环境要素整体演化规律的基本物质组分 分自然环境要素与人工环境要素 环境要素的属性环境要素的属性 最差 小 限制律最差 小 限制律 整体环境的质量 不能由环境诸要素的平均状态决定 而是受环 整体环境的质量 不能由环境诸要素的平均状态决定 而是受环 境诸要素中那个与最优状态差距最大的要素所控制 境诸要素中那个与最优状态差距最大的要素所控制 整体性大于个体和整体性大于个体和 是指环境诸要素互相联系 互相作用产生的集体效应 是个体效 是指环境诸要素互相联系 互相作用产生的集体效应 是个体效 应基础上质的飞跃 应基础上质的飞跃 出现先后 互相联系 互相依赖出现先后 互相联系 互相依赖 是指环境诸要素在地球演化史上的出现 具有先后 是指环境诸要素在地球演化史上的出现 具有先后 之别 但它们又是相互联系 相互依赖的 之别 但它们又是相互联系 相互依赖的 环境质量环境质量 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些要素 对人群的生存和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些要素 对人群的生存和 繁衍以及社会经济发展的适宜程度 是反映人群的具体要求而形成的对环境评定的一繁衍以及社会经济发展的适宜程度 是反映人群的具体要求而形成的对环境评定的一 种概念 种概念 环境的功能特性环境的功能特性 人类环境系统是一个复杂的 有时 空 量 序变化的动态系统和开放系统 由于存人类环境系统是一个复杂的 有时 空 量 序变化的动态系统和开放系统 由于存 在连续不断的 巨大的和高速的物质 能量和信息的流动 表现出对人类活动的干扰和压在连续不断的 巨大的和高速的物质 能量和信息的流动 表现出对人类活动的干扰和压 力 力 根据环境的概念界定 各种环境要素都是人类所需要的资源 根据环境的概念界定 各种环境要素都是人类所需要的资源 环境的功能首先是为人类生存提供所需要的资源 环境的功能首先是为人类生存提供所需要的资源 环境具有调节功能 环境具有调节功能 环境具有服务功能 环境具有服务功能 环境具有文化功能 环境具有文化功能 整体性整体性 局部污染可以对其他地区造成影响和危害 局部污染可以对其他地区造成影响和危害 有限性有限性 弱小的地球弱小的地球 背景值 容量 自净背景值 容量 自净 不可逆性不可逆性 物质循环的可逆与能量流动的不可逆物质循环的可逆与能量流动的不可逆 隐显性隐显性 后果的显现需要一个过程后果的显现需要一个过程 持续反应性持续反应性 灾难隐患和遗传隐患灾难隐患和遗传隐患 灾害放大性灾害放大性 小的影响导致大的破坏小的影响导致大的破坏 环境问题环境问题 广义 由广义 由自然力或人力自然力或人力引起生态平衡破坏 最后直接或间接影响人类的生存和发展引起生态平衡破坏 最后直接或间接影响人类的生存和发展 的一切客观存在的问题 的一切客观存在的问题 狭义 使自然生态系统失去平衡 反过来影响人类生存和发展的一切问题 狭义 使自然生态系统失去平衡 反过来影响人类生存和发展的一切问题 根据环境问题的来源 可分为两类 根据环境问题的来源 可分为两类 1 由自然力引起的为 由自然力引起的为原生环境问题原生环境问题 又称第一环境问题 它主要是指地震 洪捞 干 又称第一环境问题 它主要是指地震 洪捞 干 旱 滑坡等自然灾害问题 旱 滑坡等自然灾害问题 2 由人类活动引起的为 由人类活动引起的为次生环境问题次生环境问题 也叫第二环境问题 它主要分为环境污染和生 也叫第二环境问题 它主要分为环境污染和生 态环境破坏两类 态环境破坏两类 其中 环境污染又可分为环境污染 如水污染 大气污染 土壤污染等 其中 环境污染又可分为环境污染 如水污染 大气污染 土壤污染等 和环境干扰 噪声干扰 热干扰和电磁干扰等 和环境干扰 噪声干扰 热干扰和电磁干扰等 次生环境问题主要包括两大方面的问题次生环境问题主要包括两大方面的问题 A 生态破坏生态破坏 人类活动直接作用与自然生态系统 造成生态系统的生产能力显著减少和 人类活动直接作用与自然生态系统 造成生态系统的生产能力显著减少和 结构显著改变 从而引起的环境问题 结构显著改变 从而引起的环境问题 森林植被破坏 森林植被破坏 沙漠化 沙漠化 土壤侵蚀 土壤侵蚀 环境地质问题环境地质问题 人工爆破 地下核试验 人工爆破 地下核试验 采空区塌陷等采空区塌陷等 生物物种的消灭等 生物物种的消灭等 B 环境污染环境污染 人类活动的副产品和废弃物进入物理环境后 对生态系统产生的一系列扰 人类活动的副产品和废弃物进入物理环境后 对生态系统产生的一系列扰 乱和侵害 特别是当由此引起的环境质量恶化反过来又影响人类自己的生活质量 乱和侵害 特别是当由此引起的环境质量恶化反过来又影响人类自己的生活质量 大气区域性污染 大气区域性污染 水源与江河水污染 水源与江河水污染 噪声污染 噪声污染 土地污染土地污染 废弃物废弃物 全球全球 性污染等性污染等 搞清全球环境问题搞清全球环境问题 第二章第二章 大气环境大气环境 干洁空气干洁空气 除去水汽和杂质的空气称为干洁空气除去水汽和杂质的空气称为干洁空气 大气的组成大气的组成 稳定组分和可变的不稳定组分稳定组分和可变的不稳定组分 稳定组分稳定组分 氮 氧 氩 氖 氦 氪 氙 氮 氧 氩 氖 氦 氪 氙 不稳定组分不稳定组分 二氧化碳 臭氧 水汽 烟尘等 二氧化碳 臭氧 水汽 烟尘等 大气成分中有些是大气成分中有些是可变的成分可变的成分 主要包括 主要包括 CO2 O3 水汽和杂质 这些可变成分如含量正 水汽和杂质 这些可变成分如含量正 常 则对环境和生命有机体是有益而无害的 但含量变化后常 则对环境和生命有机体是有益而无害的 但含量变化后 过多或缺乏过多或缺乏 都会造成不良影都会造成不良影 响及危害 响及危害 大气的垂直分层大气的垂直分层 1 对流层 对流层 气温随高度增加而降低 空气具有强烈的对流运动 气温随高度增加而降低 空气具有强烈的对流运动 大气密度大 占总质量的大气密度大 占总质量的 3 4 以上 以上 2 平流层 平流层 温度先是随高度增加变化很小 到温度先是随高度增加变化很小 到 30 35 公里温度约为公里温度约为 55 再向上温度则随高 再向上温度则随高 度升高而上升 度升高而上升 这一层空气比较干燥 几乎没有水汽和尘埃 性质非常稳定 不存在雨 雪等大这一层空气比较干燥 几乎没有水汽和尘埃 性质非常稳定 不存在雨 雪等大 气现象 气现象 3 中间层 中间层 气温随高度的增加而迅速降低 气温随高度的增加而迅速降低 再次出现较强的垂直对流运动 再次出现较强的垂直对流运动 4 热成层 电离层 热成层 电离层 带电粒子密度较高 带电粒子密度较高 气温随高度的增加而增加 气温随高度的增加而增加 电离层能反射无线电波 对全球的无线电通讯具有重大意义 电离层能反射无线电波 对全球的无线电通讯具有重大意义 5 散逸层 散逸层 气温随高度增加而升高 气温随高度增加而升高 大气极为稀薄 大气极为稀薄 分子运动速度快 分子运动速度快 大气污染的定义大气污染的定义 大气污染是指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气 呈现出足够的浓大气污染是指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气 呈现出足够的浓 度 达到了足够的时间 并因此危害了人体的舒适 健康和人们的福利 甚至危害了生态度 达到了足够的时间 并因此危害了人体的舒适 健康和人们的福利 甚至危害了生态 环境 环境 大气污染的分类 局部地区污染 地区性污染 广域性污染和全球性污染 大气污染的分类 局部地区污染 地区性污染 广域性污染和全球性污染 2 分类 分类 1 按污染物形成的方式分 一次污染物和二次污染物 按污染物形成的方式分 一次污染物和二次污染物 一次污染物一次污染物 又称原发性污染物 是指从污染源直接排出且进入大气后其 又称原发性污染物 是指从污染源直接排出且进入大气后其 性状没有发生变化的污染物 性状没有发生变化的污染物 二次污染物二次污染物 又称续发性污染物 是指不稳定的一次污染物与大气中原有 又称续发性污染物 是指不稳定的一次污染物与大气中原有 的物质发生反应 或者污染物之间相互反应而生成的新的污染物 生成的与一次污的物质发生反应 或者污染物之间相互反应而生成的新的污染物 生成的与一次污 染物性质不同的新污染物质 染物性质不同的新污染物质 颗粒物颗粒物 指固体粒子 液体粒子或他们在气体介质中的悬物体 指固体粒子 液体粒子或他们在气体介质中的悬物体 几个重要的指标几个重要的指标 a 总悬浮颗粒物 总悬浮颗粒物 TSP Total Suspended Particulate 悬浮于空中 空气动力学当 悬浮于空中 空气动力学当 量粒径小于等于量粒径小于等于 100 微米的所有颗粒物 微米的所有颗粒物 b 可吸入颗粒物 可吸入颗粒物 PM10 悬浮于空中 空气动力学当量粒径小于等于 悬浮于空中 空气动力学当量粒径小于等于 10 微米的颗微米的颗 粒物 粒物 c PM2 5 悬浮于空中 空气动力学当量粒径小于等于 悬浮于空中 空气动力学当量粒径小于等于 2 5 微米的颗粒物 微米的颗粒物 大气污染类型大气污染类型 一 一 还原型还原型 煤烟型煤烟型 主要污染物 主要污染物 SO2 NOx CO 和颗粒物 在低温 高湿和颗粒物 在低温 高湿 阴天 小风 逆温情况下 在当地地形条件的影响下 被封盖在城市上空 造成对阴天 小风 逆温情况下 在当地地形条件的影响下 被封盖在城市上空 造成对 人体健康极大的危害 致使上千人死亡人体健康极大的危害 致使上千人死亡 二 二 氧化型氧化型 交通型交通型 污染物主要来自于机动车和机动船 主要的一次污染物是 污染物主要来自于机动车和机动船 主要的一次污染物是 CO NOx 碳氢化合物等 碳氢化合物等 这些污染物在太阳光的照射下能够引起光化学反应 这些污染物在太阳光的照射下能够引起光化学反应 生成二次污染物生成二次污染物 O3 醛类 醛类 PAN 等物质 这类物质具有极强的氧化性 对人的等物质 这类物质具有极强的氧化性 对人的 眼睛等粘膜有强刺激作用 洛杉矶光化学烟雾就属此型污染 最典型的当属眼睛等粘膜有强刺激作用 洛杉矶光化学烟雾就属此型污染 最典型的当属 1965 年前后的洛杉矶光化学烟雾 年前后的洛杉矶光化学烟雾 光化学烟雾光化学烟雾是由汽车 工厂等污染源排入大气的碳氢化合物 是由汽车 工厂等污染源排入大气的碳氢化合物 HC 和氮氧化物 和氮氧化物 NOx 等一次污染物 在强烈的阳光紫外线照射下 会吸收太阳光所具有的能量 等一次污染物 在强烈的阳光紫外线照射下 会吸收太阳光所具有的能量 这些物质的分子在吸收了太阳光的能量后 会变得不稳定起来 原有的化学链遭到这些物质的分子在吸收了太阳光的能量后 会变得不稳定起来 原有的化学链遭到 破坏 形成新的物质 生成臭氧破坏 形成新的物质 生成臭氧 O3 醛 酮 酸 过氧乙酰硝酸酯 醛 酮 酸 过氧乙酰硝酸酯 PAN 等二 等二 次污染物 参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的含剧次污染物 参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的含剧 毒的烟雾污染现象叫做光化学烟雾 毒的烟雾污染现象叫做光化学烟雾 主要成分主要成分 臭氧 臭氧 O3 过氧乙酸硝酸酯 过氧乙酸硝酸酯 PAN 酮类 醛类等 酮类 醛类等 光化学烟雾的危害光化学烟雾的危害 光化学烟雾的成分非常复杂 但是对动物 植物和材料有害的是光化学烟雾的成分非常复杂 但是对动物 植物和材料有害的是臭氧臭氧 过氧乙酰硝过氧乙酰硝 酸酯酸酯 PAN 和 和丙烯醛丙烯醛 甲醛甲醛等二次污染物 人和动物受到主要伤害是眼睛和粘膜等二次污染物 人和动物受到主要伤害是眼睛和粘膜 受刺激 头痛 呼吸障碍 慢性呼吸道疾病恶化 儿童肺功能异常等 受刺激 头痛 呼吸障碍 慢性呼吸道疾病恶化 儿童肺功能异常等 植物受到臭氧的损害 开始时表皮褪色 呈蜡质状 经过一段时间后色素发生植物受到臭氧的损害 开始时表皮褪色 呈蜡质状 经过一段时间后色素发生 变化 叶片上出现红褐色斑点 变化 叶片上出现红褐色斑点 PAN 使叶子背面呈银灰色或古铜色 影响植物的使叶子背面呈银灰色或古铜色 影响植物的 生长 降低植物对病虫害的抵抗力 生长 降低植物对病虫害的抵抗力 臭氧 臭氧 PAN 等还能造成橡胶制品的老化 脆裂 使染料褪色 并损害油漆涂等还能造成橡胶制品的老化 脆裂 使染料褪色 并损害油漆涂 料 纺织纤维和塑料制品等 料 纺织纤维和塑料制品等 大气污染物的扩散与气象因子的关系大气污染物的扩散与气象因子的关系 大气湍流大气湍流 风的风向和速度常常变化 在主导方向的上下左右无规则的摆动 这种无规则 风的风向和速度常常变化 在主导方向的上下左右无规则的摆动 这种无规则 的阵发性摆动叫大气的湍流 的阵发性摆动叫大气的湍流 大气湍流对空气污染的影响大气湍流对空气污染的影响 当湍流的尺度比烟团小时 烟团向下风向移动 并进行缓慢的扩散烟团向下风向移动 并进行缓慢的扩散 当湍流的尺度比烟团大时 烟团被大尺度的大气湍流夹带 其本身截面尺度变化不大烟团被大尺度的大气湍流夹带 其本身截面尺度变化不大 当湍流的尺度和烟团相同时 烟团容易被湍流拉开 撕裂 使烟团很快扩散 烟团容易被湍流拉开 撕裂 使烟团很快扩散 温度层结温度层结 是指地球表面上方大气在垂直于地表方向上的温度分布 气温随高度的增加而递减 有利于污染物的扩散 有利于污染物的扩散 0 正常 递减 层结 1 中性层结 1 气温不随高度变化 为等温层结 等温层结 0 气温随高度增加而增加 称为逆温 不利于大气污染物的扩散 不利于大气污染物的扩散 0 气温沿垂直高度的分布可用曲线表示 称为温度层结曲线 气温随高度的变化通常称为气温垂直递减率 表示 它表示在垂直于地表方向上 每升高表示 它表示在垂直于地表方向上 每升高 100m 气温的减小值 气温的减小值 逆温逆温 定义 气温随高度增加而增加的现象称为逆温 气温随高度增加而增加的现象称为逆温 分类 根据逆温的生成过程 分为五类 分类 根据逆温的生成过程 分为五类 辐射逆温 因地面强烈辐射而形成的逆温称为辐射逆温辐射逆温 因地面强烈辐射而形成的逆温称为辐射逆温 锋面逆温 锋面是冷暖气团之间狭窄的过渡带 暖气团位于锋面之上 冷气团在下 锋面逆温 锋面是冷暖气团之间狭窄的过渡带 暖气团位于锋面之上 冷气团在下 在冷暖气团之间的过渡带上 便形成逆温 在冷暖气团之间的过渡带上 便形成逆温 下沉逆温下沉逆温 因整层空气下沉而形成的逆温称为下沉逆温 因整层空气下沉而形成的逆温称为下沉逆温 湍流逆温 因低层空气的湍流混合作用而形成的逆温称为湍流逆温湍流逆温 因低层空气的湍流混合作用而形成的逆温称为湍流逆温 平流逆温 由于暖空气流到冷的地面上而形成的逆温称为平流逆温 平流逆温 由于暖空气流到冷的地面上而形成的逆温称为平流逆温 干绝热递减率干绝热递减率 d 干绝热递减率 干空气块或未饱和的湿空气块在绝热条件下 每升高单位高度所造成的干绝热递减率 干空气块或未饱和的湿空气块在绝热条件下 每升高单位高度所造成的 温度下降数值 通常取温度下降数值 通常取 100 米表示 米表示 rd 0 98 K 100m 一般取 一般取 rd 1 100m 大气稳定度大气稳定度 概念 垂直方向大气的稳定程度 即是否易于发生对流 概念 垂直方向大气的稳定程度 即是否易于发生对流 大气稳定度与气温垂直递减率和干绝热递减率的关系大气稳定度与气温垂直递减率和干绝热递减率的关系 当当 d 时 时 a 0 大气处于不稳定状态 大气处于不稳定状态 当当 d 时 时 a 0 大气处于中性平衡状态 大气处于中性平衡状态 当当 0 而且而且 r rd a 0 不稳定状态不稳定状态 锥型 锥型 r rd a 0 中性状态 中性状态 平展型 平展型 r0 r rd 下层下层 r 0 r rd 漫烟型 上层漫烟型 上层 r 0 r0 r rd 城市热岛环流城市热岛环流 由城乡温度差引起的局地风 由城乡温度差引起的局地风 城市热岛效应城市热岛效应是指城市平均气温比周围乡村高的现象 造成的原因有 城市能耗高 城市是指城市平均气温比周围乡村高的现象 造成的原因有 城市能耗高 城市 覆盖物热容量大 城市上空笼罩一层烟雾和二氧化碳等 覆盖物热容量大 城市上空笼罩一层烟雾和二氧化碳等 海陆界面海陆界面 海风和陆风 海风和陆风 晚上 白天 山区地形山区地形 山风和谷风山风和谷风 酸雨 acid rain 概念 pH 低于低于 5 6 的降水 包括雨 雪 霜 雾雹与露等各种降水形式 的降水 包括雨 雪 霜 雾雹与露等各种降水形式 酸雨的来源 1 天然排放的硫化合物和氮化合物 2 人为排放的硫化合物和氮化合物 酸雨的危害 1 对水生生态系统的影响 对水生生态系统的影响 a 使水体 pH 值降低 导致鱼类死亡 b 浸渍了土壤 侵蚀了矿物 使 Al 等金属元素进入水体 c 由于磷酸盐与 Al 等金属化合 使磷酸盐营养价值降低 影响水生生物的初级生产力 2 对陆生生态系统的影响 对陆生生态系统的影响 导致森林大面积死亡 3 损毁材料 损毁材料 4 间接影响人体健康 使本来固定在土壤矿化物中的有害重金属 间接影响人体健康 使本来固定在土壤矿化物中的有害重金属 如汞 镉 铅等如汞 镉 铅等 再溶再溶 出出 继而为粮食 蔬菜吸收和富集继而为粮食 蔬菜吸收和富集 人类摄取后人类摄取后 中毒中毒 得病 得病 氯氟烃氯氟烃 CFCs 类物质是臭氧层破坏的一个主要原因 类物质是臭氧层破坏的一个主要原因 臭氧层的变化对人类的影响臭氧层的变化对人类的影响 1 对人类健康的影响 对人类健康的影响 增加皮肤癌和白内障的发病率 增加皮肤癌和白内障的发病率 2 对植物的影响 对植物的影响 使农作物减产 使农作物减产 3 对水生系统的影响 对水生系统的影响 减少浮游生物的产量 减少浮游生物的产量 4 对城市大气质量和建筑材料的影响 对城市大气质量和建筑材料的影响 易发生光化学反应 产生光化学烟雾 加速建筑材料的老化 易发生光化学反应 产生光化学烟雾 加速建筑材料的老化 应对措施应对措施 1 提高利用效率 降低操作损失 提高利用效率 降低操作损失 2 回收和再循环 回收和再循环 3 改进 改进 CFCs 产品 产品 4 非 非 CFCs 产品的替代品 产品的替代品 全球变暖概念和原因全球变暖概念和原因 指全球的平均气温逐渐升高的现象指全球的平均气温逐渐升高的现象 1 近百年来的全球气候 近百年来的全球气候 1 全球气温上升趋势明显 平均大约上升 全球气温上升趋势明显 平均大约上升 0 6 摄氏度 摄氏度 2 全球气温的变化不呈直进式 而是呈现冷暖交替的波动 全球气温的变化不呈直进式 而是呈现冷暖交替的波动 导致全球变暖的原因是多方面的 主要原因就是是人类在近一个世纪以来的工业化大量使导致全球变暖的原因是多方面的 主要原因就是是人类在近一个世纪以来的工业化大量使 用矿物燃料 如煤 石油等 用矿物燃料 如煤 石油等 排放出大量的 排放出大量的 CO2 等多种温室气体 由于这些温室气体对等多种温室气体 由于这些温室气体对 来自太阳辐射的短波具有高度的透过性 而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性 来自太阳辐射的短波具有高度的透过性 而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性 也就是常说的温室效应也就是常说的温室效应 导致全球气候变暖 导致全球气候变暖 另外还有一些其他方面的因素另外还有一些其他方面的因素 1 人口剧增因素人口剧增因素 2 土地遭侵蚀 沙化等破坏因素土地遭侵蚀 沙化等破坏因素 森林资源锐减因素森林资源锐减因素 3 地球周期性公转轨迹的变动地球周期性公转轨迹的变动 全球变暖对人类的影响全球变暖对人类的影响 1 气候的灾难性变化 气候的灾难性变化 2 沿海地区的海岸线变化 沿海地区的海岸线变化 海平面上升 海平面上升 3 气候带移动 气候带移动 温度带北移和降水带的移动温度带北移和降水带的移动 4 传染性疾病的传播 传染性疾病的传播 5 引起臭氧层消耗 引起臭氧层消耗 对中国的影响 对中国的影响 a 使中国农业不稳定性增大 使中国农业不稳定性增大 b 海水平面上升使沿海经济发展受到 海水平面上升使沿海经济发展受到 威胁 威胁 c 对生物多样化产生影响 对生物多样化产生影响 大气污染控制与管理大气污染控制与管理 1 合理布局工业 合理布局工业 2 区域采暖和集中供热 区域采暖和集中供热 3 用高价烟囱和集合式烟冲排放 用高价烟囱和集合式烟冲排放 4 改变燃料构成 改变燃料构成 5 改革生产工艺 综合利用废弃 改革生产工艺 综合利用废弃 6 进行技术更新 改善燃烧过程 进行技术更新 改善燃烧过程 7 开发新能源 开发新能源 第三章水环境第三章水环境 1 水的自然循环水的自然循环 水循环的基本动力是太阳辐射和重力作用 水循环的基本动力是太阳辐射和重力作用 地球的水循环可视为闭合系统 而局部地区的水循环则通常是即有水输入又有水输地球的水循环可视为闭合系统 而局部地区的水循环则通常是即有水输入又有水输 出的开放系统出的开放系统 水是一种可再生资源 但更替的周期有很大的差异 水是一种可再生资源 但更替的周期有很大的差异 2 水体 水体 指河流 湖泊 池塘 水库 沼泽 海洋以及地下水等水的聚集体 指河流 湖泊 池塘 水库 沼泽 海洋以及地下水等水的聚集体 3 水体污染水体污染 排入水体的污染物质使水和水体底泥的物理 化学性质或生物群落组成发生 排入水体的污染物质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 变化 从而降低了水体的使用价值 4 悬浮固体悬浮固体 SS Suspended solid 指指 1L 水中不能通过特定滤膜的 非溶解性固体物重量 单位为水中不能通过特定滤膜的 非溶解性固体物重量 单位为 mg L 悬浮物的多少是与水体的浑浊度直接相关的 悬浮物的多少是与水体的浑浊度直接相关的 5 耗氧有机物指标耗氧有机物指标 1 化学需氧量 化学需氧量 COD Chemical Oxygen Demand 定义 指用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量定义 指用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量 mg L 氧化剂 氧化剂 重铬酸钾 重铬酸钾 K2Cr2O7 在酸性条件下能将有机物转化为 在酸性条件下能将有机物转化为 H2O 和和 CO2 测出 测出 CODCr 高锰酸钾 高锰酸钾 KMnO4 测出测出 CODMn 特点 能比较准确的表示有机物的含量 时间短 不受水质限制 是重要的工业废水污特点 能比较准确的表示有机物的含量 时间短 不受水质限制 是重要的工业废水污 染指标之一 染指标之一 2 生化需氧量 生化需氧量 BOD Bio Chemical Oxygen Demand 定义 指在好气条件下 微生物分解水中有机物质的生物化学过程中所需溶解氧定义 指在好气条件下 微生物分解水中有机物质的生物化学过程中所需溶解氧 的量 是反映水体中有机污染程度的综合指标之一 的量 是反映水体中有机污染程度的综合指标之一 mg L 反映水中可生物降解的含碳有机物的含量的指标 反映水中可生物降解的含碳有机物的含量的指标 3 溶解氧溶解氧 DO Dissolved Oxygen 溶解于水中的分子氧 一般以每升所含氧的毫克数表示溶解于水中的分子氧 一般以每升所含氧的毫克数表示 mg L 水体中的溶解氧的含量大气压强 水温以及水中的含盐量有关 水体中的溶解氧的含量大气压强 水温以及水中的含盐量有关 4 总需氧量 总需氧量 TOD total oxygen demand 指水中的还原性物质 主要是有机物质在燃烧中变成稳定的氧化物所需要的氧量 指水中的还原性物质 主要是有机物质在燃烧中变成稳定的氧化物所需要的氧量 以以 O2 的的 mg L 计计 5 总有机碳 总有机碳 TOC Total organic carbon 水中溶解性和悬浮性有机物中存在的全部 水中溶解性和悬浮性有机物中存在的全部 碳量 碳量 TOC 的测定是通过化学燃烧氧化反应 测定结果以以碳的含量表示 的测定是通过化学燃烧氧化反应 测定结果以以碳的含量表示 6 植物营养物 植物营养物 氮 磷化合物 氮 磷化合物 7 水体富营养化水体富营养化 由于氮 磷等植物营养物质含量过多而引起的水质污染现象称为水体富营由于氮 磷等植物营养物质含量过多而引起的水质污染现象称为水体富营 养化养化 天然富营养化 湖泊演变的自然过程 湖泊形成的幼年时期 均处于贫营养状态 随着天然富营养化 湖泊演变的自然过程 湖泊形成的幼年时期 均处于贫营养状态 随着 时间的推移和环境的变化 逐渐使湖水中营养物质的浓度增加 其来源 为天然因素 时间的推移和环境的变化 逐渐使湖水中营养物质的浓度增加 其来源 为天然因素 人为富营养化 由于工农业生产的迅速发展 使营养物质大量进入湖泊水体 加速了湖人为富营养化 由于工农业生产的迅速发展 使营养物质大量进入湖泊水体 加速了湖 泊演化的过程 其泊演化的过程 其来源来源 8 水体富营养化的机理水体富营养化的机理 在地表淡水系统中 磷酸盐通常是植物生长的限制因素 而在海水系统中往往是氨在地表淡水系统中 磷酸盐通常是植物生长的限制因素 而在海水系统中往往是氨 氮和硝酸盐限制植物的生长以及总的生产量 在正常的淡水系统中磷含量通常是有氮和硝酸盐限制植物的生长以及总的生产量 在正常的淡水系统中磷含量通常是有 限的 而在海水系统中氮含量却是有限的 限的 而在海水系统中氮含量却是有限的 天然水体接纳这些废水后 水中营养物质增多 促使自养型生物旺盛生长 特别是天然水体接纳这些废水后 水中营养物质增多 促使自养型生物旺盛生长 特别是 蓝藻和红藻的个体数量迅速增加 而其他藻类的种类则逐渐减少 蓝藻和红藻的个体数量迅速增加 而其他藻类的种类则逐渐减少 藻类繁殖迅速 生长周期短 藻类及其他浮游生物死亡后被需氧微生物分解 不断藻类繁殖迅速 生长周期短 藻类及其他浮游生物死亡后被需氧微生物分解 不断 消耗水中的溶解氧 或被厌氧微生物分解 不断产生硫化氢等气体 从两个方面使消耗水中的溶解氧 或被厌氧微生物分解 不断产生硫化氢等气体 从两个方面使 水质恶化 造成鱼类和其他水生生物大量死亡 水质恶化 造成鱼类和其他水生生物大量死亡 藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中 又把大量的氮 磷等营养物质释放入水中 藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中 又把大量的氮 磷等营养物质释放入水中 供新的一代藻类等生物利用 因此 富营养化了的水体 即使切断外界营养物质的供新的一代藻类等生物利用 因此 富营养化了的水体 即使切断外界营养物质的 来源 水体也很难自净和恢复到正常状态 来源 水体也很难自净和恢复到正常状态 9 水体富营养化的危害水体富营养化的危害 营养化会影响水体的水质 会造成水的透明度降低 使得阳光难以穿透水层 从而营养化会影响水体的水质 会造成水的透明度降低 使得阳光难以穿透水层 从而 影响水中植物的光合作用 可能造成溶解氧的过饱和状态 影响水中植物的光合作用 可能造成溶解氧的过饱和状态 在形成在形成 绿色浮渣绿色浮渣 后 水下的藻类会因照射不到阳光而呼吸水内氧气 溶解氧量降后 水下的藻类会因照射不到阳光而呼吸水内氧气 溶解氧量降 低 低 溶解氧的过饱和以及水中溶解氧少 都对水生动物有害 造成鱼类大量死亡 溶解氧的过饱和以及水中溶解氧少 都对水生动物有害 造成鱼类大量死亡 绿绿 色浮渣色浮渣 在厌氧条件分解产生的有害气体和一些浮游生物产生的生物毒素也会伤害在厌氧条件分解产生的有害气体和一些浮游生物产生的生物毒素也会伤害 鱼类 鱼类 危害水源 硝酸盐 亚硝酸盐对人 畜都有害 水中含有硝酸盐和亚硝酸盐 人畜危害水源 硝酸盐 亚硝酸盐对人 畜都有害 水中含有硝酸盐和亚硝酸盐 人畜 长期饮用这些物质含量超过一定标准的水 也会中毒致病 长期饮用这些物质含量超过一定标准的水 也会中毒致病 加快湖泊老化的进程 加快湖泊老化的进程 10 富营养化的防治对策富营养化的防治对策 控制外源性营养物质输入控制外源性营养物质输入 减少内源性营养物质负荷 主要的方法有 减少内源性营养物质负荷 主要的方法有 工程性措施 包括挖掘底泥沉积物 进行水体深层曝气 注水冲稀以及在底泥表面敷工程性措施 包括挖掘底泥沉积物 进行水体深层曝气 注水冲稀以及在底泥表面敷 设塑料等 设塑料等 化学方法 这是一类包括凝聚沉降和用化学药剂杀藻的方法化学方法 这是一类包括凝聚沉降和用化学药剂杀藻的方法 生物性措施 利用水生生物吸收利用氮 磷元素进行代谢活动以去除水体中氮 磷营生物性措施 利用水生生物吸收利用氮 磷元素进行代谢活动以去除水体中氮 磷营 养物质的方法 养物质的方法 11 点源与面源的区别点源与面源的区别 点污染源 集中在一点或者一个可当作一点的小范围内 多由管道收集后集中排放 点污染源 集中在一点或者一个可当作一点的小范围内 多由管道收集后集中排放 面污染源 污染物排放一般分散在一个较大的区域范围 主要指雨水的地表径流 面污染源 污染物排放一般分散在一个较大的区域范围 主要指雨水的地表径流 含有农药化肥的农田排水 养殖废水 水土流失等 含有农药化肥的农田排水 养殖废水 水土流失等 12 水污染特征水污染特征 一 地表水污染特征 地表水污染特征 1 河流污染河流污染 污染程度随径流量的变化 在排污量相同的情况下 河流的径流量越大 河流污染污染程度随径流量的变化 在排污量相同的情况下 河流的径流量越大 河流污染 程度越轻 程度越轻 污染扩散快 上游污染会很快影响到下游污染 污染扩散快 上游污染会很快影响到下游污染 污染影响大 可通过饮用水危害人类 污染影响大 可通过饮用水危害人类 2 湖泊污染 湖泊污染 污染来源广 外源和内源 污染来源广 外源和内源 途径多 种类复杂 工业废水 生活污水 面源污水 途径多 种类复杂 工业废水 生活污水 面源污水 底泥污染等 底泥污染等 污染稀释和搬运能力弱 湖泊水面宽广 流速缓慢 水力停留时间较长 污染物进污染稀释和搬运能力弱 湖泊水面宽广 流速缓慢 水力停留时间较长 污染物进 入湖泊后不易被湖水稀释 也难以通过湖流的搬运作用 因此常会出现湖泊水质分入湖泊后不易被湖水稀释 也难以通过湖流的搬运作用 因此常会出现湖泊水质分 布不均 以及污染物向湖底沉降的现象 布不均 以及污染物向湖底沉降的现象 生物降解和积累能力强 藻类 细菌 底栖动物能将有机污染物降解为二氧化碳和生物降解和积累能力强 藻类 细菌 底栖动物能将有机污染物降解为二氧化碳和 水 但是 湖中生物对某些污染物还具有积累作用 如将无机汞转化为甲基汞 水 但是 湖中生物对某些污染物还具有积累作用 如将无机汞转化为甲基汞 二 地下水污染特征 二 地下水污染特征 污染来源广泛 工业废水 生活污水 农业废水污染来源广泛 工业废水 生活污水 农业废水 污染难以治理 地下水在无光和缺氧的条件下 生物作用微弱 水质动态变化小 污染难以治理 地下水在无光和缺氧的条件下 生物作用微弱 水质动态变化小 化学成分稳定 但如果受到污染 则难以在恢复其原来的状态 加上污染溶液入渗化学成分稳定 但如果受到污染 则难以在恢复其原来的状态 加上污染溶液入渗 所经过的地层还能起二次污染源的作用 即使彻底消除人为的地下水污染源 一般所经过的地层还能起二次污染源的作用 即使彻底消除人为的地下水污染源 一般 也需要十几年 甚至几十年才能使水质得到完全净化 也需要十几年 甚至几十年才能使水质得到完全净化 污染危害严重 地下水是世界上许多干旱 半干旱地区 以及地表水污染严重地区污染危害严重 地下水是世界上许多干旱 半干旱地区 以及地表水污染严重地区 的重要饮用水和生产水源 地下水作为供水水源的城市占的重要饮用水和生产水源 地下水作为供水水源的城市占 60 以上以上 三 海洋污染特征 三 海洋污染特征 污染源多而复杂 海上船舶 油井 沿海地区污染物 河流 大气污染等 污染源多而复杂 海上船舶 油井 沿海地区污染物 河流 大气污染等 污染持续性强 海洋是地球各地污染物的最终归宿之一 海洋环境中的污染物很难污染持续性强 海洋是地球各地污染物的最终归宿之一 海洋环境中的污染物很难 在转移出去 在转移出去 DDT 进入海洋后 进入海洋后 10 50 年才能分解掉年才能分解掉 50 污染扩散范围大 海洋中的污染物可通过表流 潮汐 重力流等作用与海水很好混污染扩散范围大 海洋中的污染物可通过表流 潮汐 重力流等作用与海水很好混 合 将污染物带到更远 更深的海域 海洋动物也受到危害 合 将污染物带到更远 更深的海域 海洋动物也受到危害 13 水环境质量标准分两类 一类是国家正式颁布的统一规定水环境质量标准分两类 一类是国家正式颁布的统一规定 另一类是各用水部门或设计 研究单位为进行各项工程建设或工艺生产操纵 根据另一类是各用水部门或设计 研究单位为进行各项工程建设或工艺生产操纵 根据 必要的实验研究或一定的经验所确定的各种水质要求 不具法律性 必要的实验研究或一定的经验所确定的各种水质要求 不具法律性 14 氧垂曲线 在河流受到大量有机物污染时 由于有机物这种氧化分解作用 水体溶解氧氧垂曲线 在河流受到大量有机物污染时 由于有机物这种氧化分解作用 水体溶解氧 发生变化 随着污染源到河流下游一定距离内 溶解氧由高到低 再到原来溶解氧水平 发生变化 随着污染源到河流下游一定距离内 溶解氧由高到低 再到原来溶解氧水平 可绘制成一条溶解氧下降曲线 称之为氧垂曲线 可绘制成一条溶解氧下降曲线 称之为氧垂曲线 15 水体自净特征 水体自净特征 污染物浓度逐渐下降污染物浓度逐渐下降 污染物毒性降低污染物毒性降低 重金属 溶解态重金属 溶解态 被吸附被吸附 不溶性化合物不溶性化合物 底泥底泥 复杂有机物复杂有机物 简单有机物简单有机物 不稳化合物不稳化合物 稳定化合物稳定化合物 溶解氧经急剧下降溶解氧经急剧下降 最低点最低点 缓缓上升缓缓上升 生物种群趋于正常分布生物种群趋于正常分布 16 水环境容量 一定的水体在规定的环境目标下所能容纳污染物质的最大负荷量 水环境容量 一定的水体在规定的环境目标下所能容纳污染物质的最大负荷量 17 污水的人工处理污水的人工处理 1 物理法 沉淀 过滤 气浮 离心分离物理法 沉淀 过滤 气浮 离心分离 2 化学法 化学沉淀化学法 化学沉淀 混凝 中和 化学氧化 混凝 中和 化学氧化 3 生物法 好氧生物处理生物法 好氧生物处理 厌氧生物处理 厌氧生物处理 土地处理系统 土地处理系统 生物稳定塘生物稳定塘 污水人工处理的分级 污水人工处理的分级 1 污水一级处理 初级 主要去除固体悬浮物 污水一级处理 初级 主要去除固体悬浮物 SS 通过机械 通过机械 过滤 筛滤等 沉淀的固体颗粒 过滤 筛滤等 沉淀的固体颗粒 2 污水二级处理 为生化处理 主要去除有机物 污水二级处理 为生化处理 主要去除有机物 BOD5 3 污水三级处理 深度 主要去除难降解物质 污水三级处理 深度 主要去除难降解物质 N P 第四章第四章 土壤环境土壤环境 1 风化作用有哪些 物理风化风化作用有哪些 物理风化 化学风化化学风化 生物风化生物风化 2 成土过程成土过程 地质大循环 岩石地质大循环 岩石 风化产物风化产物 岩石岩石 生物小循环 无机养分生物小循环 无机养分 生物生物 无机养分无机养分 3 成土过程的主要影响因素成土过程的主要影响因素 母质母质 构成土壤矿物质的基本材料构成土壤矿物质的基本材料 提供植物必需的养料元素提供植物必需的养料元素 气候气候 影响土壤中的物理 化学 生物作用的方向影响土壤中的物理 化学 生物作用的方向 与进程与进程 生物生物 只有在母质的基础上出现了生物之后 土壤才能形成只有在母质的基础上出现了生物之后 土壤才能形成 地形地形 影响热量及水的重新分配 影响母质的分配影响热量及水的重新分配 影响母质的分配 时间时间 土壤年龄 时间越长 土壤性质的变化越大土壤年龄 时间越长 土壤性质的变化越大 人类活动 双重新人类活动 双重新 4 土壤的分层土壤的分层 土壤从上到下通常分为土壤从上到下通常分为 A B C D 四层 四层 A 层 淋溶层 厚度在层 淋溶层 厚度在 10 厘米左右 含有丰富的有机物和腐殖质 厘米左右 含有丰富的有机物和腐殖质 B 层 淀积层 由上层土淋滤出来的有机物 盐类 以及粘土颗粒组成 层 淀积层 由上层土淋滤出来的有机物 盐类 以及粘土颗粒组成 C 层 母质层 风化的成土母岩组成 层 母质层 风化的成土母岩组成 D 层 原始层 为未风化的基岩 层 原始层 为未风化的基岩 5 土壤酸碱性土壤酸碱性 是反映土壤溶液中氢离子浓度和土壤胶体上交换性氢 铝离子数量状况的一是反映土壤溶液中氢离子浓度和土壤胶体上交换性氢 铝离子数量状况的一 种化学性质 又称为土壤酸度 种化学性质 又称为土壤酸度 6 土壤缓冲性土壤缓冲性 是指土壤抵抗是指土壤抵抗 PH 改变的能力 或土壤抵抗土壤溶液中离子浓度改变的一改变的能力 或土壤抵抗土壤溶液中离子浓度改变的一 种特性 作用原因 由于土壤胶体对离子的吸附 种特性 作用原因 由于土壤胶体对离子的吸附 7 土壤氧化还原性土壤氧化还原性 土壤中有许多有机和无机的的氧化性物质 因此具有氧化还原性 土壤中有许多有机和无机的的氧化性物质 因此具有氧化还原性 8 土壤污染的特点土壤污染的特点 隐藏性或潜伏性隐藏性或潜伏性 不可逆性和长期性不可逆性和长期性 后果的严重性后果的严重性 9 土壤中污染物的主要发生途径土壤中污染物的主要发生途径 水体污染型水体污染型 工业废水和城市生活污水未经处理或不实行清污分流 直接排放造成的 工业废水和城市生活污水未经处理或不实行清污分流 直接排放造成的 大气污染型大气污染型 来源于被污染的大气 主要污染物为二氧化硫 氮氧化物和颗粒物等 来源于被污染的大气 主要污染物为二氧化硫 氮氧化物和颗粒物等 3 固体废物污染型 固体废物污染型 污染物为工矿企业排出的尾矿废渣 污泥和城市垃圾 污染物为工矿企业排出的尾矿废渣 污泥和城市垃圾 4 农业污染型农业污染型 污染物主要来自施入土壤的化学农药和化肥 污染物主要来自施入土壤的化学农药和化肥 第五章第五章 固体废物和环境固体废物和环境 1 固废的概念 固体废弃物 固废的概念 固体废弃物 solid waste 是指在社会的生产 流通 消费等一系列活动 是指在社会的生产 流通 消费等一系列活动 中产生的一般不再具有原使用价值而被丢弃的以固态和半固态存在的物质 中产生的一般不再具有原使用价值而被丢弃的以固态和半固态存在的物质 2 分类 生活垃圾 分类 生活垃圾 工业固体废弃物工业固体废弃物 农业固体废弃物农业固体废弃物 有害固体废弃物有害固体废弃物 3 污染途径 污染途径 4 危害 污染土壤和地下水 危害 污染土壤和地下水 堆存垃圾渗滤液会污染土壤和地下水 堆存垃圾渗滤液会污染土壤和地下水 污染水体 许多人将垃圾倾入水体 造成水体污染 污染水体 许多人将垃圾倾入水体 造成水体污染 污染大气 尾矿粉煤灰 污泥和垃圾颗粒随风飞扬 固体废物的焚烧产生有害气体和粉尘污染大气 尾矿粉煤灰 污泥和垃圾颗粒随风飞扬 固体废物的焚烧产生有害气体和粉尘 等 等 影响环境卫生 生活垃圾堆放在城市的一些死角 严重影响环境卫生 影响环境卫生 生活垃圾堆放在城市的一些死角 严重影响环境卫生 5 三化三化 原则 减量化原则原则 减量化原则 无害化原则无害化原则 资源化原则资源化原则 6 三化原则的概念 三化原则的概念 减量化原则 是指在对资源的利用过程中最大限度地利用 尽可能地减少固体废物的产生减量化原则 是指在对资源的利用过程中最大限度地利用 尽可能地减少固体废物的产生 量和排放量 这实际上是要从来及源头减少垃圾的产生和排放 量和排放量 这实际上是要从来及源头减少垃圾的产生和排放 资源化原则 是指对已经成为固体废物的各种物质采取回收 加工等措施 使其转化成为资源化原则 是指对已经成为固体废物的各种物质采取回收 加工等措施 使其转化成为 二次原料或能源与一再利用的过程 二次原料或能源与一再利用的过程 无害化原则 是指对于那些不能再利用 或依靠当前技术水平无法予以再利用的固体废物无害化原则 是指对于那些不能再利用 或依靠当前技术水平无法予以再利用的固体废物 进行妥善的储存或处置 使其不对环境以及人身 财产的安全造成危害 进行妥善的储存或处置 使其不对环境以及人身 财产的安全造成危害 7 全过程全过程 管理原则管理原则 源头源头 控制控制 产生产生 收集收集 运输运输 综合利用综合利用 处理处理 贮存贮存 处置实行全过程管理处置实行全过程管理 8 3c 与与 3r 的概念和区别 的概念和区别 3c 目前在世界范围内针对控制废弃物取得基本共识的基本对策是 目前在世界范围内针对控制废弃物取得基本共识的基本对策是 3C 原则原则 循环使用循环使用 cycle 清洁生产 清洁生产 clean 妥善处理妥善处理 control 3r 对待废弃物的优先顺序是 对待废弃物的优先顺序是 避免生产 避免生产 clean 循环利用 循环利用 cycle 最终处置最终处置 control 自然资源自然资源 产品和用品产品和用品 再生资源再生资源 为循环封闭式的流程为循环封闭式的流程 在循环经济模式下的生产活动要求遵循在循环经济模式下的生产活动要求遵循 3R 原则 原则 减量化原则 减量化原则 reduce 用较少的原料和能源投入来达到既定的生产和消费目的 用较少的原料和能源投入来达到既定的生产和消费目的 从而在经济活动的源头节约资源和减少污染 从而在经济活动的源头节约资源和减少污染 再使用原则 再使用原则 reuse 制造的产品 外包装及包装容器等经过简单净化和恢复能 制造的产品 外包装及包装容器等经过简单净化和恢复能 以初始状态以同样的方法重复多次使用 以初始状态以同样的方法重复多次使用 再循环原则 再循环原则 recycle 再循环原则 再循环原则 recycle 生产出的消