环境科学课件

第一章環境、環境問題與環境科學第一節

環境一、環境的概念

1、廣義的概念：

環境總是相對於某一中心事物而言，作為某一中心事物的對立面而存在。它因中心事物的不同而不同，隨中心事物的變化而變化。與某一中心事物有關的周圍事物，就是這個中心事物的環境。2、狹義的概念

中心事物是人類，以人類為主體的外部世界，即人類生存、繁衍所必須的相適應的環境，或物質條件的綜合體，可分為自然環境與人工環境兩種。

二、人類的環境

圖1－1人類環境的結構1、自然環境自然環境是人類出現之前就存在的，是人類目前賴以生存、生活和生產所必需的自然條件和自然資源的總稱，即陽光、溫度、氣候、地磁、空氣、水、岩石、土壤、動植物、微生物以及地殼的穩定性等等自然因素的總和；用一句話概括就是“直接或間接影響到人類的一切自然形成的物質、能量和自然現象的總體”。

按自己固有的規律發生和發展，被利用和改造。自然環境的要素構成自然環境的層次結構地球環境的圈層結構特性人工環境：人類活動的產物

社會環境：經濟、政治、文化組成。是人類活動的產物，但反過來又成為人類活動的制約條件，也是影響人類與自然環境的決定性因素。

工程環境：人類在利用和改造自然環境中創造出來的人工環境2、人工環境3、環境科學中的人類環境

是指自然環境中的生物圈和人工環境中的人工構築物、人工產品和能量以及人的關係問題。我國的“環境”概念由《中華人民共和國環境保護法》給出：“本法所稱環境是指：大氣、水、土地、礦藏、森林、草原、野生動物、野生植物、名勝古跡、風景遊覽區、溫泉、療養區、自然保護區、生活居住區等。”三、環境要素和環境品質

1、環境要素環境要素又稱環境基質，是指構成人類環境整體的各個獨立的、性質不同的而又服從整體演化規律的基本物質組分。分自然環境要素與人工環境要素。自然環境要素通常包括：水、大氣、生物、陽光、岩石、土壤等。

（注：自然環境要素與環境要素不相同，如陽光）環境要素組成環境結構單元，環境結構單元又組成環境整體或環境系統。由水組成水體．全部水體總稱為水圈；由大氣組成大氣層，整個大氣層總稱為大氣圈；由生物體組成生物群落，全部生物群落構成生物圈等等。

2、環境要素的屬性最差（小）限制律：整體環境的品質，不能由環境諸要素的平均狀態決定，而是受環境諸要素中那個與最優狀態差距最大的要素所控制。等值性：是指各個環境要素，無論它們本身在規模上或數量上如何的不相同，但只要是一個獨立的要素，那麼對於環境品質的限制作用並無質的差別。整體性大於個體和：是指環境諸要素互相聯繫、互相作用產生的集體效應，是個體效應基礎上質的飛躍。出現先後，互相聯繫，互相依賴：是指環境諸要素在地球演化史上的出現，具有先後之別，但它們又是相互聯繫，相互依賴的。3、環境品質環境品質是指在一個具體的環境內，環境的總體或環境的某些要素，對人群的生存和繁衍以及社會經濟發展的適宜程度，是反映人群的具體要求而形成的對環境評定的一種概念。

環境品質是對環境狀況的一種描述；環境狀況的形成由來自自然的原因，也有來自人為的原因，而且從某種意義來說，人為原因是更重要的原因；人群的文化狀態也影響著環境品質。

四、環境的分類人類環境是由若干規模大小不同、複雜程度有別、等級高低有序、彼此交錯重疊、彼此互相轉化變換的子系統所組成，是一個具有程式性和層次結構的網路。如按照人類環境的範圍來分：

五、環境的功能特性

人類環境系統是一個複雜的、有時、空、量、序變化的動態系統和開放系統。由於存在連續不斷的、巨大的和高速的物質、能量和資訊的流動，表現出對人類活動的干擾和壓力。環境有以下特性：（1）整體性、（2）有限性、（3）不可逆性、（4）隱顯性、（5）持續反應性、（6）災害放大性。

第二節環境問題一、環境問題及其與社會經濟發展的關係

1、什麼是環境問題？廣義：由自然力或人力引起生態平衡破壞，最後直接或間接影響人類的生存和發展的一切客觀存在的問題。狹義：由於人類的生產和生活活動，使自然生態系統失去平衡，反過來影響人類生存和發展的一切問題。

2、環境問題的分類根據環境問題的來源，可分為兩類。1、由自然力引起的為原生環境問題，又稱第一環境問題，它主要是指地震、洪撈、乾旱、滑坡等自然災害問題；2、由人類活動引起的為次生環境問題，也叫第二環境問題，它又分為環境污染和生態環境破壞兩類。其中，環境污染又可分為環境污染（如水污染、大氣污染、土壤污染等）和環境干擾（雜訊干擾、熱干擾和電磁干擾等）。3、環境問題的發生和發展根據環境問題發生的先後和輕重程度，可大致分為三個階段：（1）環境問題的產生與生態環境早期破壞。包括人類出現以後直至產業革命的漫長時期，又稱早期環境問題。（2）城市環境問題突出和“公害”加劇。從產業革命到1984年發現南極臭氧空洞止，又稱近代城市環境問題階段。（3）全球性大氣環境問題，即當代環境問題階段。它始於1984年英國科學家發現，1985年美國科學家證實南極上空出現“臭氧空洞”。這一階段的核心是“全球變暖”、“臭氧層破壞”和“酸沉降”三大全球性大氣環境問題。

三階段的核心問題：1.“第一次浪潮”的環境問題：土地人口的大量增加；原始植被的大量破壞2.“第二次浪潮”的環境問題：環境污染五十年代前後出現的“八大公害事件”（馬斯河谷煙霧事件、多諾拉煙霧事件、倫敦煙霧事件、洛杉磯光化學煙霧事件、水俁事件、富山事件、四日事件、米糠油事件）近年來六大公害事件（義大利塞維索化學廠二惡英擴散事件、美國三裏島核電廠洩漏事件、墨西哥城液化氣罐爆炸事件、印度博帕市農藥廠化學品洩漏、蘇聯切爾諾貝利核電站洩漏、瑞士巴塞士桑多斯化學公司火災）3.“第三次浪潮”的環境問題：轉移；全球環境問題4、環境問題的性質和實質性質：（1）環境問題具有不可根除和不斷發展的屬性，它與人的欲望、經濟的發展、科技的進步同時產生、同時發展，呈現孿生關係；（2）環境問題範圍廣泛而全面，存在於生產、生活、政治、工業、農業、科技等全部領域中；

（3）對人類的行為具有回饋作用，使人類的生產方式、生活方式、思維方式等一系列問題引起新的變化；

（4）可控性，即通過教育，提高人們的環境意識，充分發揮人的智慧和創造力，借助法律的、經濟的和技術的手段，總可以把環境問題控制在影響最小的範圍內。

環境問題的實質：

是一個經濟問題和社會問題，是人類自然的，而且是自覺的建設人類文明的問題。

包括兩層意思：

1、所謂的環境問題都是人類經濟活動的直接或間接的結果；

2、要對人類經濟活動產生的環境污染和破壞進行治理和控制，必須要有相當的經濟實力。二、全球環境問題1、全球環境問題是指對全球產生直接影響的，或具有普遍性、隨後又發展為對全球造成危害的環境問題，也就是引起全球範圍內生態環境退化的問題。主要包括人口問題、城市化問題、淡水資源缺乏問題、植被破壞-物種滅絕（即生物多樣性）問題、海洋污染問題、危險廢棄物越境轉移問題、以及全球變暖、臭氧層破壞、酸沉降等全球性大氣環境問題。

2、發達國家的環境狀況（1）比較好的解決了國內的環境污染問題天更藍了1973～1982年日本大氣環境監測結果水變清了日本人體健康環境水質達標情況（2）發達國家當前國內的環境問題工業廢物、生活垃圾急劇增加；雜訊問題仍很突出；氮氧化物污染仍未得到有效控制；大氣中有害物質（重金屬、致癌物質等）如故；水環境問題還未解決。3、發展中國家的環境問題主要是生態環境的破壞、環境衛生和大城市的污染問題。即發展中國家在發展社會經濟的進程中，正步著發達國家“先污染後治理”的老路。三、我國的環境問題1、生態環境問題我國的生態環境問題主要是：（1）森林生態功能較弱；（2）草原退化與減少的狀況難以根本改變；（3）水土流失、土壤沙化、耕地被占；（4）水旱災害日益嚴重；（5）水資源短缺。2、環境污染嚴重（1）大氣污染仍十分嚴重；（2）水污染狀況遠未根本解決；（3）城市雜訊污染嚴重；（4）工業固體廢棄物增加。

四、解決環境問題的根本途徑1、控制人口；2、增加環保資金投入；3、促進科技的進步和發展。第三節環境科學及其分支

一、環境科學的研究對象

1、環境科學是以“人類－環境”系統為其特定的研究對象，研究該系統的發生和發展、調節和控制，以及改造和利用的科學；

2、環境科學是一門新興的綜合性的邊緣科學。（醞釀於20世紀60年代，集成於20世紀70年代）圖1－5環境科學與三大科學領域的關係二、環境科學的研究內容和任務1、研究內容（狹義）（次生環境問題）：1）人類和環境的關係；（2）污染物在自然環境中的遷移、轉化、迴圈和積累的過程和規律（3）環境污染的危害；（4）環境狀況的調查、評價和環境預測；（5）環境污染的控制和防治；（6）自然資源的保護和合理使用；（7）環境監測、分析技術和預報；（8）環境區域規劃和環境規劃；（9）環境管理。2、任務：抓住人類與環境這一矛盾的實質，研究其間的對立統一規律，掌握其發展規律，以便能動地改造環境並積極調節其間的物質和能量的交換過程，促使環境朝著有利於人類的方向演化。改善環境品質具體化的研究任務全球範圍內環境演化規律人類活動同自然環境之間的關係環境變化對人類生存的影響區域環境污染綜合防治技術措施和管理措施三、環境科學的發生與發展分化發展階段整體發展階段1.分化發展階段：二十世紀50年代，第一次把人為活動所引起的環境問題同自然災害區分開來，並辟為專門的科學研究領域多學科發展階段片面性、局限性2.整體發展階段強調研究對象的整體性，把人類與環境系統看作是具有特定結構和功能的有機整體運用系統分析和系統組合的方法對人類與環境系統全面研究從整體觀點出發，運用普遍聯繫和發展的原則，協調各子系統之間的關係，以尋求高效能的優化結構四、環境科學的分科分為三大部分：1、環境學：環境科學的核心，研究環境科學基本理論和方法論；2、基礎環境學：環境科學發展中形成的基礎學科；（環境數學、環境物理學、環境化學等）3、應用環境學：環境科學中實踐應用的學科。（環境工程學、環境經濟學、環境管理學等）總結環境環境要素環境品質環境問題第二章生態學基礎第一節生態學研究的基本內容一、生態學的含義及其發展1、含義生態學是一門研究生物與其生活環境相互關係的科學，是生物學的主要分支之一。如果把生物看成是一個生命系統，環境看成是一個環境系統，又可以說，生態學就是研究生命系統和環境系統之間相互作用的規律和機理的一門學科。2、生態學的發展（1）研究對象：（2）與基礎科學和應用科學相結合，發展了生態學，擴大了生態學的領域。如：數學生態學、系統生態學、經濟生態學等。植物動物生物（包括人）二、生態系統的概念與功能1、生態系統（1）生態系統的概念種群（Population）：一個生物物種在一定範圍內所有個體的總和。

群落（Community）：在一定的自然區域中許多不同種的生物的總和。生態系統（Ecosystem）任何一個生物群落與其周圍非生物環境的綜合體：（2）生態系統的組成和作用生態系統的基本組成部分為：生產者、消費者、分解者和轉變者、無機營養分。生態系統組成的結構框圖（3）生態系統的類型按生態系統的環境性質和形態特徵分：（a）陸地生態系統：自然生態系統（森林生態系統、草原生態系統、荒漠生態系統等）和人工生態系統（農田、城市、工礦區等）；（b）淡水生態系統：包括湖泊、河流、水庫等；（c）海洋生態系統：包括海岸、河口、淺海、大洋、海底等。一個簡化了的陸地生態系統一個簡化了的池塘生態系統（4）生態系統的結構

構成生態系統的各組成部分，各種生物的種類、數量和空間配置，在一定時期內均處於相對穩定的狀態，使生態系統能夠各自保持一個相對穩定的結構。主要有形態結構和營養結構。（a）形態結構：生物的種類、種群數量、種的空間配置（水準分佈、垂直分佈）、種的時間變化。（b）營養結構：生態系統各組成部分之間建立起來的營養關係。是生態系統能量流動和物質迴圈的基礎。生產者（綠色植物）還原（分解）者（細菌、真菌）消費者（動物）環境（土壤、空氣、水）生態系統營養結構模式圖（5）食物鏈及營養級（a）食物鏈和食物網所謂食物鏈，就是一種生物以另一種生物為食，彼此形成一個以食物連接起來的鏈鎖關係。在一個生態系統中，食物關係往往很複雜，各種食物鏈互相交錯，形成食物網。能量的流動、物質的遷移和轉化都是通過食物鏈和食物網進行的。

一個簡化了的陸地食物網水生生物的生態系統及其物質和能量的流動示意圖（b）營養級營養級：食物鏈的各個環節。生產者為第一營養級，依次是第二、第三、第四營養級，一般不超過七級。低位營養級的能量僅有10％（水生系統）被上一個營養級利用。在數量上，第一營養級就必須大大超過第二營養級，逐漸遞減，就造成了生物數目金字塔、生物量金字塔、生產率金字塔。注意：營養級之間的能量轉化效率約為1／10，只是針對湖泊等水域生態系統的經驗性法則；不同生態系統的能量轉化效率差別很大；森林約為5％、草地是25％左右，浮游生物佔優勢的群落可達50％。（c）生物富集作用DDT在某水生食物鏈中的富集2、生態系統中的能量流動（1）照射到地球上的太陽能量（a）太陽輻射的電磁波情況（b）太陽輻射及地球吸收太陽能的情況（2）生態系統中的能量流動（a）通過各級食物鏈，組成了生態系統的能量流動，並且服從熱力學定律。（b）能量流動的實現途徑：光合作用和有機成分的輸入；呼吸的熱消耗和有機物的輸出。（c）生態系統熱力學公式：Pg＝Pn＋R其中：Pg為食物鏈某營養級的總產量或輸入的能量；Pn為淨產量；R為呼吸作用消耗的能量。（d）能量流動的特點①生產者即綠色植物對太陽能的利用率很低，只有1．2％；②能量只朝單一方向流動；③流動中能量逐漸減少，每經過一個營養級都有能量以熱的形式散失掉；④各級消費者之間能量的利用率也不高，在4．5％～17％之間，平均起來約為10％；⑤只有當生態系統生產的能量與消耗的能量相平衡時，生態系統的結構和功能，才能保持動態的平衡。3、生態系統中的物質迴圈（1）水迴圈（2）碳迴圈（3）氮迴圈（4）磷迴圈4、小結①生態系統是一個主要的生態學單位，它包括生物與非生物成分；並且在土壤、水、營養物質、生產者、消費者和還原者之間具有某種結構上的相互關係，以適應能量和營養物質在生物和非生物成分之間進行物質迴圈和能量流動。②生態系統的功能與通過生態系統各結構成分的物質迴圈和能量流動相關。這種功能的單位是種群。

③流經一個白然生態系統的總能量，取決於植物或生產者所固定的能量。當能量在營養級間逐一傳遞時，有相當大的一部分作為呼吸熱而損失掉。這種情況限制了每一營養級所能維持的有機體的數量和品質。

④生態系統有趨於成熟的傾向，在這過程中，生態系統由簡單的狀態變為較複雜的狀態，這種定向性的變化稱為演替。⑤在任何一個生態系統中，環境和能量都是有限的，當一個種群達到生態系統所給於的限制時，種群數量趨於穩定；或出於疾病、競爭、饑餓、低繁殖率等等原因，引起種群數量下降。

⑥環境的改變和波動(如環境的開發和種間競爭)，表現為對種群的選擇壓力，有機體必須調整以適應這種選擇壓力，不能適應的有機體便會消失，這可能在一定時間內降低生態系統的成熟性。⑦生態系統有其歷史的狀況，現在與過去有關，而未來與現在也有關。三、生態平衡1、生態平衡的含義（1）概念任何一個正常的生態系統中，能量流動和物質迴圈總是不斷地進行著，但在一定時期內，生產者、消費者和還原者之間都保持著一種動態的平衡，這種平衡狀態就叫生態平衡。在自然生態系統中，平衡還表現為生物種類和數量的相對穩定。（2）生態平衡的原因生態平衡內部具有自動調節的能力。生態系統的組成成分越多樣，能量流動和物質迴圈的途徑越複雜，其調節能力也越強。但是，一個生態系統的調節能力有一定限度的，超出了限度，調節就不再起作用，生態平衡就會遭到破壞。2、破壞生態平衡的因素（1）自然原因主要是指自然界發生的異常變化或自然界本來就存在的對人類和生物的有害因素。如火山爆發、山崩海嘯、水旱災害、地震、颱風、流行病等自然災害。（2）人為因素主要指人類對自然資源的不合理利用、工農業發展帶來的環境污染等。主要有三種：物種變化引起平衡的破壞；環境因素改變引起平衡破壞；資訊系統的破壞，引起平衡破壞。

四、生態學的一般規律1、相互依存與相互制約規律

——反映了生物間的協調關係（1）普遍的依存和制約——“物物相關”規律就是系統中各種生物間相互依存、相互制約關係是普遍存在的；（2）通過“食物”而相互聯繫與制約——“相生相剋”規律就是每一種生物在食物鏈和食物網中，都佔據一定的位置，並具有特定的作用。2、物質迴圈轉化與再生規律——防止有毒物質進入環境、提高能源的利用效率3、物質輸入輸出的動態平衡規律——防止輸入不足（如施肥不足）、輸入過多（如富營養化、重金屬）4、相互適應與補償的協同進化規律——生物與環境之間的作用與反作用5、環境資源的有效極限規律——生物賴以生存的環境資源在品質、數量、空間和時間等方面都有一定的限度（過度放牧、竭澤而漁、超標排放污染物等）第二節生態學在環境保護中的應用一、利用生態系統的整體觀念，全面考察人類活動對環境的影響——即人類活動對環境的影響要從時間和空間上全盤考慮，統籌兼顧，不僅要考慮現在，還要考慮將來；不僅要考慮本地區，還有考慮有關的其他地區。（建設專案必須進行環境影響評價）二、充分利用生態系統的調節能力——如大氣污染物的高煙囪排放、水體自淨、土地處理系統（污水灌溉）等。三、解決近代城市中的環境問題1、編制生態規劃（環境規劃）——是指在編制國家或地區的發展規劃時，不是單純考慮經濟因素，還有考慮地球物理因素、生態因素和社會因素。（各類規劃必須進行環境影響評價）2、進行城市生態系統的研究——利用生態學原則和系統論的方法來研究，即把城市作為特殊的人工環境系統來研究。四、綜合利用資源和能源1、生態工藝（無污染工藝）——輸入的物質和能量獲得最大限度的利用，資源和能源的浪費最少，且廢棄物完全能被自然界分解、吸收或利用。2、生態農場五、在環境保護其他方面的應用1、闡明污染物質在環境中的遷移轉化規律（食物鏈）2、環境品質和生物監測和生物評價（1）利用植物對大氣污染進行監測和評價（如菠菜監測二氧化硫等）；（2）利用水生生物監測和評價水體污染。3、為環境標準的制定提供依據4、人工生態系統及其在污染防治研究中的應用（如曝氣池中指示生物）第三章大氣污染與防治第一節大氣的污染一、大氣的組成二、大氣污染及污染源1、大氣污染的定義大氣污染是指由於人類活動或自然過程使得某些物質進入大氣，呈現出足夠的濃度，達到了足夠的時間，並因此危害了人體的舒適、健康和人們的福利，甚至危害了生態環境。大氣污染的分類：局部地區污染、地區性污染、廣域性污染和全球性污染。2、大氣污染源的分類（1）按污染源存在的形式分：固定污染源和移動污染物；（2）按污染物排放的方式分：點源（高架源）、面源、線源和體源；（3）按污染物排放的時間分：連續源、間斷源和瞬間源；（4）按污染物產生的類型分：工業污染源、生活污染源、交通運輸源和農業污染源（5）按主要污染物分類統計分：燃料燃燒、工業生產和交通運輸三、大氣污染物（一）大氣污染物的概念與分類1、定義大氣污染物是指由於人類活動或自然過程排入大氣的並對人和環境產生有害影響的那些物質。2、分類（1）按存在方式分：氣溶膠狀態污染物（顆粒物）和氣態污染物；（2）按污染物形成的方式分：一次污染物和二次污染物二次污染物是指由一次污染物與大氣中已有組分或幾種一次污染物之間經過一系列化學或光化學反應生成的與一次污染物性質不同的新污染物質。（3）按化學成分分：含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物、鹵代化合物、塵類顆粒物、有機化合物、放射性物質和其他有毒物質。（二）主要大氣污染物1、顆粒物（1）顆粒物的粒度、性質和成因（2）幾種顆粒物的區分（a）粉塵（dust）粒徑1～200微米，主要機械作用或是土壤、岩石的風化形成的，如粘土粉塵、煤粉等。（b）煙（fume）粒徑0.01～1微米，主要由冶金過程熔融物質揮發後生成的氣態物質的冷凝物，如PbO煙、ZnO煙等。（c）飛灰（flyash）燃料燃燒產生的煙氣排出的分散的較細的灰分。（d）黑煙（smoke）燃料燃燒產生的能見氣溶膠。（e）霧（fog）氣體中液滴懸浮體的總稱，如水霧、酸霧、油霧。（3）幾個重要的指標（a）總懸浮顆粒物（TSP，TotalSuspendedParticulate）：懸浮於空中，空氣動力學當量粒徑小於等於100微米的顆粒物；（b）可吸入顆粒物（PM10）：懸浮於空中，空氣動力學當量粒徑小於等於10微米的顆粒物；（c）PM2.5：懸浮於空中，空氣動力學當量粒徑小於等於2.5微米的顆粒物；（d）降塵：顆粒粒徑大於10微米的顆粒物；（e）飄塵：顆粒粒徑大於10微米的顆粒物。（4）危害①遮擋陽光，使氣溫降低，或形成冷凝核心，使雲霧和雨水增多，以致影響氣候；②使可見度降低，交通不便，航空與汽車事故增加；

③可見度差，照明耗電增加，燃料消耗隨之增多，因此空氣污染也更嚴重．形成惡性循環；④燃煤時生成的SOx，再加上微粒的作用，對呼吸系統的危害特別大；

⑤用四乙基鉛作汽油的防爆劑時，排入空氣中的鉛有97％為直徑小於0.5微米的微粒，分佈很廣，危害很大。

2、一氧化碳（CO）性質：無色、無味、無臭的氣體；有毒，能與氧氣爭奪血液中的血色素，使血液攜帶氧氣能力大大降低，使人體缺氧而窒息。數量：是城市大氣中數量最多的污染物（約占大氣污染物總量的1/3）。主要來源：汽車尾氣。3、氮氧化物（NOx）（1）主要污染物：NO、NO2（2）性質：棕黃色、有刺激性氣味（黃龍）；（3）主要來源：燃料燃燒、汽車尾氣、部分生產或使用硝酸的工廠排放的尾氣；（4）燃燒過程中NOx的產生情況：熱力（熱解）NOx、燃料（燃燒）NOx和暫態NOx。（5）危害：（a）毀壞棉花，尼龍等織物；（b）損害植物——使柑桔落葉、發生萎黃病和減產；（c）引起急性呼吸道病變。會導致光化學煙霧。4、碳氫化合物（CxHy）（1）主要來源：自然源——生物分解；（CH4）人為源——不完全燃燒和有機物的揮發。（2）主要危害能生成有害的光化學煙霧。5、硫氧化合物（SOx）（1）主要污染物：SO2、SO3（2）性質：有刺激性氣味；SO2能與水反應生產亞硫酸；SO3能與水反應生成硫酸。（2）主要來源：礦物燃料的燃燒；（3）危害：（a）對人體健康造成危害，還有促癌作用；（b）會形成硫酸煙霧，危害更大；（SOx與顆粒物（主要是FeO）的混合物，經過化學反應生成硫酸，如倫敦煙霧事件。）（c）對植物造成傷害，破壞葉面結構；（d）腐蝕材料。6、光化學煙霧——洛杉磯煙霧（1）產生：在陽光照射下，大氣中的氮氧化物、碳氫化合物和氧化劑之間發生一系列光化學反應而生成的藍色煙霧（有時帶些紫色或黃褐色）。（2）主要成分：臭氧（O3）、過氧乙酸硝酸酯（PAN）、酮類、醛類等。（3）危害（a）刺激眼睛；（b）臭氧會引起胸部壓縮、刺激粘膜、頭痛、咳嗽、疲倦等症狀；（c）臭氧能損害有機物質；（d）可能會引起哮喘病的增多，還會引起植物毀壞。四、大氣污染與人體健康1、引起空氣污染事故2、慢性健康影響——慢性氣管炎、氣喘病、肺癌第二節大氣污染氣象學一、大氣圈垂直結構——氣象要素（氣溫、氣壓、大氣密度、大氣成分等）的垂直分佈1、氣溫的垂直分佈（1）對流層（平均12km）大氣邊界層（1～2km）、近地層（50－100m）（2）平流層（對流層頂到50—55km）（3）中間層（平流層頂到85km）（4）暖層（熱層或電離層）（中間層頂到800km）（5）逸散層（外層）（暖層頂以外）2、大氣壓力的垂直分佈隨高度的升高而降低，可用氣體靜力學方程描述；3、大氣密度的垂直分佈與大氣壓力的變化規律幾乎相同；4、大氣成分的垂直分佈——取決於分子擴散和湍流擴散的強弱（1）80－85km以下，以湍流擴散為主，稱為均質層；（2）80－85km以上，以分子擴散為主，稱為非均質層；二、影響空氣污染的氣象因素1、風（1）風的概念水準方向的空氣運動稱為風，風是一個向量，具有大小和方向。風速用來表示風的大小，風向是指風的來向。風速：u＝3.02×F3/2

（km/h）式中F為風力等級，0－12級（2）風對空氣污染的影響風速的大小決定著污染物的擴散和稀釋狀況，通常污染物在大氣中的濃度與平均風速成反比；風向影響污染物的擴散方向。（3）風玫瑰圖（風向頻率玫瑰圖、風向頻率、風速聯合玫瑰圖、污染係數玫瑰圖）污染係數＝風向頻率÷該風向的平均風速風向頻率是指吹某一方向的風的次數與總觀測次數的比值。（4）風隨高度的變化——大氣邊界層風速廓線模式u2為距地面高度為Z2處10min的平均風速，m/s；u1為距地面高度為Z1處10min的平均風速，m/s；P為風速高度指數，與大氣穩定度及地形有關。2、大氣穩定度（1）幹絕熱直減率γd幹絕熱遞減率，幹空氣塊或未飽和的濕空氣塊在絕熱條件下，每升高單位高度所造成的溫度下降數值。通常取100米表示，rd=0.98℃/100m或0.98K/100m，一般取rd=1℃/100m（2）大氣的降溫率（垂直遞減率）γ（3）溫度層結——

大氣的溫度和密度在垂直方向上的分佈

溫度層結曲線1：正常（遞減）層結γ>1；2：中性層結γ=1；3：等溫層結γ=0；4：逆溫γ<0(4)大氣穩定度概念：垂直方向大氣的穩定程度。判斷：假如一空氣塊由於某種原因受到外力的作用，產生了上升或下降運動後，可能發生三種情況：

(a)當外力去除後，氣塊就減速並有返回原來高度的趨勢，稱這種大氣是穩定的；

(b)當外力去除後，氣塊加速上升或下降，稱這種大氣是不穩定的；

(c)當外力去除後，氣塊靜止或作等速運動，稱這種大氣是中性的。判據：當γ>γd時．大氣處於不穩定狀態；當γ=γd時，大氣處於中性平衡狀態；當γ<γd時，大氣處於穩定平衡狀態。

（5）不同溫度層結下的煙型翻卷型錐型平展型上升型熏煙型（5）逆溫種類及其產生原因：（a）下沉逆溫；（b）輻射逆溫；（c）平流逆溫；（d）湍流逆溫；（e）鋒面逆溫。3、降水的影響能有效地吸收、淋洗空氣中的各種污染物。4、霧的影響霧會使空氣污染狀況加劇。5、空氣污染“事故日”與污染指數事故日：連續幾天低混合高度、低風速和無雨發生事故日的條件是：持續2天混合層高度小於1500米，風速小於4m/s和無雨。污染指數Id

：Id＝sp/（vh）

Id為d方向的污染指數；s為大氣穩定度；

p為降水；v為風速；h為混合層高度。s、p、v和h的值是按實際氣象資料的數值轉換為無量綱的相對值。Id≤0.8時，為清潔大氣，即該地區不易發生空氣污染事故Id值越大，d方向下側污染越……？不適於發展……？（農業區）（越重；工業）事故日多的地區適於……？三、影響大氣污染的地理因素1、山區地形——山風和穀風；

2、海陸介面

——海風和陸風；白天晚上3、城市

——城市熱島環流：由城鄉溫度差引起的局地風。

城市熱島效應是指城市平均氣溫比周圍鄉村高的現象，造成的原因有：城市能耗高、城市覆蓋物熱容量大、城市上空籠罩一層煙霧和二氧化碳等。4.地形、地物山脈：過山氣流（背風坡、背風渦、下洗）城市高層建築（下洗）四、小結1、空氣中的污染物的積累取決於三個條件：風速、逆溫層和地形；2、廠址選擇、新建城市選址應當考慮風向、風速、溫度層結和地形的影響，應當選擇在山谷外面、遠離海岸線或“事故日”較少的地方。第三節全球性大氣環境問題的形成機制與其防治對策一、全球變暖與防治對策1、近百年來的全球氣候（1）全球氣溫上升趨勢明顯，平均大約上升0.6攝氏度；（2）全球氣溫的變化不呈直進式，而是呈現冷暖交替的波動2、溫室效應與溫室氣體（1）什麼是“溫室效應”?所謂“溫室”即指“暖房”，屋頂和四周是玻璃或透明塑膠薄膜建成，由於玻璃和透明塑膠薄膜可以使太陽光(短波輻射)射入室內，但室內向外的輻射(長波輻射)卻不易透過玻璃或薄膜外逸，使室內溫度提高，起到防寒升溫、在寒冷季節也能栽種喜溫作物的作用。大氣中的溫室氣體所起的作用與玻璃溫室相同，它不影響太陽光照射到地面，但卻可以吸收地面向外的紅外(長波)輻射，使低層大氣變暖，於是人們便把這種作用稱為“溫室效應”。

（2）溫室氣體（a）概念當在大氣中的濃度增加時，會加劇“溫室效應”，引起地區表面和大氣層下沿溫度升高的氣體。（b）種類二氧化碳（CO2）、臭氧（O3）、甲烷（CH4）、氟利昂（CFC11）、一氧化二氮（N2O）等。二氧化碳起55％的作用，甲烷和氟利昂起20％的作用。3、全球變暖對人類的影響（1）沿海地區的海岸線變化——海平面上升；（2）氣候帶移動——溫度帶北移和降水帶的移動（3）對中國的影響（a）使中國農業不穩定性增大；（b）海水平面上升使沿海經濟發展受到威脅；（c）對生物多樣化產生影響。4、控制全球變暖的綜合對策（1）調整能源戰略——提高能源利用率和向清潔能源轉化；（2）綠化對策；（3）控制人口，提供糧產，限制毀林；（4）加強環境意識教育，促進全球合作。二、臭氧層破壞與防治對策1、臭氧層破壞的機理（1）臭氧的自然平衡過程式中M為反應第三體，一般是氮分子或氧分子。（2）當有活性催化物質存在時式中Y為活性催化物，在反應中並不消耗，有些物質可在平流層中存在數年，所以一個Y自由基可以破壞數萬或數十萬個臭氧分子。Y物種包括三大家族：奇氫家族HOx、奇氮家族NOx和奇鹵家族XOx。（3）氯氟烴（CFCs）類物質是臭氧層破壞的一個主要原因

CFCs的化學穩定性好，在對流層不易分解而進入平流層。到達平流層CFCs受到短波紫外線的照射，分解為Cl自由基，參與臭氧的消耗。常用的CFCs中CFC-11(CFCl3）和CFC-12(CF2Cl2）的壽命大約為50年和110年，有的CFCs的壽命可達數千年。2、臭氧層的變化對人類的影響（1）對人類健康的影響——增加皮膚癌和白內障的發病率；（2）對植物的影響——使農作物減產；（3）對水生系統的影響——減少浮游生物的產量；（4）對城市大氣品質和建築材料的影響——易發生光化學反應、產生光化學煙霧；加速建築材料的老化。3、應對措施（1）提高利用效率，降低操作損失；（2）回收和在迴圈；（3）改進CFCs產品；（4）非CFCs產品的替代品。三、酸沉降與防治措施1、酸雨(acidrain)概念：pH低於5.6的降水，包括雨、雪、霜、霧雹與露等各種降水形式。兩控區（酸雨控制區和二氧化硫控制區）包括175個地級以上城市和地區，總面積109萬km2，其中酸雨控制區為80萬km2；二氧化硫控制區為29萬km2；兩控區內總人口占全國人口的39％，國內生產總值占全國的67％。包括四個直轄市、21個省會城市、4個經濟特區、11個沿海開放城市。2、酸雨的來源（1）天然排放的硫化合物和氮化合物；生物源，如：海浪濺沫、火山噴發等；非生物源，如：細菌分解有機物。（2）人為排放的硫化合物和氮化合物化石燃料的燃燒產生的SO2和NOx排放是產生酸雨的根本原因。3、酸雨的形成（1）SO2的氧化途徑途徑一（催化氧化）：途徑二（光化學氧化）：（2）NOx的氧化途徑（a）NO的氧化途徑途徑一（NO氧化成NO2）：途徑二（NO氧化成HONO和HNO3）（b）NO2的氧化途徑途徑一（NO2轉化成HNO3）途徑二（NO2轉化為PAN和過氧硝酸HO2NO2）3、酸雨的危害（1）對水生生態系統的影響（a）使水體pH值降低，導致魚類死亡；（b）浸漬了土壤，侵蝕了礦物，使Al等金屬元素進入水體；（c）由於磷酸鹽與Al等金屬化合，使磷酸鹽營養價值降低，影響水生生物的初級生產力。（2）對陸生生態系統的影響——導致森林大面積死亡（3）損毀材料（4）間接影響人體健康。4、防治措施（1）使用低硫燃料或改進燃燒裝置；（2）煙氣脫硫脫氮；（3）控制汽車尾氣排放第四節大氣污染的防治一、綜合防治措施1、改變能源結構；2、採用合理的工業佈局；3、採用區域集中供暖和、供熱；4、減少交通廢氣污染；5、綠化造林；6、加強對大氣污染物的治理

二、大氣污染的治理

（一）煙氣治理的基本流程（二）煙氣中顆粒物的消除1、除塵器分類（1）機械力除塵器：包括重力沉降室；慣性沉降室和旋風除塵器；（2）過濾式除塵器：包括袋式除塵器和顆粒層除塵器；（3）靜電除塵器：包括幹式靜電除塵器和濕式靜電除塵器；（4）濕式除塵器：包括噴霧塔、填料塔、文丘裏洗滌器等。2、重力沉降室（1）除塵原理：利用含塵氣體中的顆粒受重力作用而自然沉降的原理，將顆粒污染物與氣體分離的過程。（2）重力沉降室的性能與特點（a）結構簡單、造價低、耗能小、便於維護管理；（b）可以處理高溫氣體，處理最高溫度一般為350－550℃；（c）阻力一般為50－130Pa；（d）體積大，除塵效率較低，一般為80－90％，只能去除粒徑大於40－50μm的顆粒。（3）重力沉降室的分類水準氣流沉降室和豎直氣流沉降室兩種。3、旋風除塵器（1）除塵機理：使含塵氣體作旋轉運動，利用離心力作用將塵粒從氣流中分離並被捕集。（2）性能與特點（a）結構簡單、造價低、便於維護管理；（b）除塵效率一般為85％左右，高效旋風除塵器效率可達90％。（c）只能去除粒徑大於10微米的顆粒，對於粒徑小於5微米的顆粒沒有去除能力。4、袋式除塵器5、電除塵器（1）除塵機理：利用靜電力將固體或液體顆粒從氣流中分離並被捕集。（2）電除塵器的性能與特點優點：（a）除塵效率高（可達99％）；（b）能耗低（0.2－0.8kWh/1000m3煙氣）；（c）阻力小（100－300Pa）；（d）耐高溫（350℃）；（e）處理煙氣量大（105－106m3/h）；（f）可以處理0.1μm的顆粒。缺點：（a）一次性投資大、占地面積大；（b）除塵效率受顆粒比電阻等物理性質限制；（c）不適用直接處理高濃度含塵氣流。6、濕式除塵器（1）除塵機理：用水或其他液體與含塵廢氣相互接觸，從而實現分離和捕集塵粒和吸收有害氣體。（2）濕式除塵器的性能與特點優點：（a）耗能相同的情況下，除塵效率比幹式除塵器的效率高；（b）可以處理高溫、高濕、高比電阻、易燃易爆的含塵氣體；（c）除塵的同時，可以去除有害氣體污染物。缺點：（a）沉渣需處理，否則易造成二次污染；（b）用水量大；（c）淨化含腐蝕性氣態污染物時，洗滌水具有腐蝕性；（d）能耗較大。（3）濕式除塵器的分類（a）重力噴霧除塵器；（b）旋風水膜除塵器；（c）貯水式衝擊水浴除塵器；（d）板式塔除塵器；（e）填料塔除塵器；（f）文丘裏除塵器；（g）機械動力洗滌除塵器。7、除塵器的比較

（1）分級效率的比較（2）捕集顆粒的粒徑比較（3）性能比較（三）煙氣脫硫1、濕法煙氣脫硫技術目前世界上已開發的濕法煙氣脫硫技術，主要有石灰石(石灰)—石膏洗滌法、雙堿法、海水脫硫、氨吸收法、氧化鎂法等。據國際能源機構煤炭研究組織統計，濕法脫硫占世界安裝煙氣脫硫的機組總容量的85%，其中石灰石法占36.7%，其他濕法脫硫技術約占48.3%。這些裝置中，用於燃煤含硫量小於1%的裝置占23%，用於燃煤含硫量1%～2%的占28%，用於燃煤含硫量大於2%的占48%。以濕法煙氣脫硫為主的國家有日本（98%）、美國(92%)、德國(90%)等。石灰石—石膏濕法煙氣脫硫工藝過程化學化學過程總反應式2、噴霧乾燥煙氣脫硫工藝（1）工藝流程

在吸收劑噴入吸收塔後，一方面吸收劑與煙氣中的SO2發生化學反應，生成固體產物；另一方面煙氣將熱量傳遞給吸收劑，使之不斷乾燥，在塔內脫硫反應後形成的產物為乾粉，其部分在塔內分離，由錐體出口排出，另一部分隨脫硫後煙氣進入電除塵器收集，其工藝流程如圖所示。噴霧乾燥煙氣脫硫工藝流程包括：(1)吸收劑製備；(2)吸收劑漿液霧化；(3)霧粒與煙氣的接觸混合；(4)液滴蒸發與SO2吸收；(5)灰渣排出；(6)灰渣再迴圈。其中(2)～(4)在噴霧乾燥吸收塔內進行。(2)過程化學（a）化學過程反應步驟及方程式如下所示。生石灰制漿：

CaO+H2O→Ca(OH)2SO2被液滴吸收：

SO2+H2O→H2SO4

吸收劑與SO2的反應：

Ca(OH)2+H2SO3→CaSO3+2H2O

液滴中CaSO3過飽和沉澱析出：

CaSO3(aq)→CaSO3(s)

部分CaSO3(aq)被溶於液滴中的氧氣所氧化生成硫酸鈣：

CaSO3(aq)+1／2O2→CaSO4(aq)CaSO4難溶於水，便會迅速沉澱析出固態CaSO4：

CaSO4(aq)→CaSO4(s)（b）物理過程在吸收塔內SO2的吸收過程分為兩個階段進行。第一階段為恒速乾燥階段。第二乾燥階段，即降速乾燥階段。絕熱飽和溫度，此溫度與塔內暫態煙氣平均溫度之差，決定著霧粒的蒸發驅動力。3、爐內噴鈣尾部煙氣增濕活化脫硫技術（LIFAC）（1）工藝流程（2）過程化學（1）工藝流程LIFAC工藝可以分步實施，第一步通過石灰石粉噴入爐膛可得到約25％～35％的脫硫率。第二步進行煙氣增濕和脫硫灰再迴圈，使脫硫率可達到75％。（2）過程化學

LIFAC工藝的化學過程分為二個階段，第一階段是在爐膛中進行的化學反應；第二階段是在活化反應器中進行的反應。在活化器內通過噴入霧化水，使煙氣增濕，煙氣中未反應的CaO與水反應生成在低溫下有很高活性的Ca(OH)2，Ca(OH)2與煙氣中剩餘的SO2反應，生成CaSO3，接著部分被氧化成CaSO4。

CaO+H2O→Ca(OH)2Ca(OH)2＋SO2→CaSO4+H2OCaSO4+2H2O+1/2O2→CaSO4+2H2O（四）煙氣脫硝1、選擇性催化還原(SCR)煙氣脫硝技術（1）SCR工藝流程（2）過程化學SCR的化學反應機理比較複雜，但主要的反應是NH3在一定的溫度和催化劑的作用下，有選擇地把煙氣中的NOx還原為N2。

4NH3+4NO+O2→4N2+6H204NH3+2NO2+O2→3N2+6H20

通過選擇合適的催化劑，反應溫度可以降低，並且可以擴展到適合電廠實際使用的290～430℃範圍。催化劑有貴金屬催化劑和普通金屬催化劑之分。貴金屬催化劑由於它們和硫反應，並且昂貴，實際上不予採用，而普通催化劑效率不是太高，也比較貴，並且要較高的溫度(300-400℃)。最常用的金屬基含有氧化礬、氧化鈦。NH3和NOx在催化劑上的反應機理，其主要過程為：①NH3通過氣相擴散到催化劑表面；②NH3由外表面向催化劑孔內擴散；③NH3吸附在活性中心上；④NOx從氣相擴散到吸附態NH3表面；⑤NH3與NOx反應生成N2和H2O；⑥N2和H2O通過微孔擴散到催化劑表面；⑦N2和H2O擴散到氣相主體。2、選擇性非催化還原煙氣脫硝技術（SNCR)

選擇性催化還原脫除NOx的運行成本主要受催化劑壽命的影響，一種不需要催化劑的選擇性還原過程或許更加誘人，這就是選擇性非催化還原(selectivenon-catalyticreduction，SNCR)脫除NOx技術。該技術是把含有NH3基的還原劑，噴入爐膛溫度為800～1100℃的區域，該還原劑迅速熱分解成NH3並與煙氣中的NOx進行SNCR反應生成N2。(1)工藝流程

(2)過程化學

在爐膛900～1100oC這一狹窄的溫度範圍內、在無催化劑作用下，NH3或尿素等氨基還原劑可選擇性地還原煙氣中的NOx，基本上不與煙氣中的O2作用，據此發展了SNCR法。在900～l100oC範圍內，NH3或尿素還原NOx的主要反應為：

NH3為還原劑4NH3+4NO+02→4N2+6H2O

尿素為還原劑

(NH4)2CO→2NH3+CONH3+NO→N2+H2OCO+NO→N2+CO2

當溫度更高時，NH3則會被氧化為NO，即

4NH3+5O2→4NO+6H2O

實驗證明，低於900'C時，NH3的反應不完全，會造成所謂的“氨穿透”，而溫度過高，NH3氧化為NO的量增加，導致NOx排放濃度增大，所以，SNCR法的溫度控制是至關重要的。（五）稀釋法1、高斯擴散模式（無界、有界）2、高架連續點源擴散模式3、地面污染物最大濃度4、煙囪高度計算第二章水體環境第一節水環境概論第二節水體與水體污染第三節水體主要污染物及其危害第四節水體污染與自淨第五節水環境污染控制及其管理第一節水環境概論一水資源分佈二水迴圈三我國水資源特徵與利用的問題第一節水環境概論全球總貯水量估計為13.9億立方千米其中淡水總量僅為0.36億立方幹米除冰川和冰帽外，可利用的淡水總量不足世界總貯水量的1%海洋97.41%2.59%冰帽和冰河1.984%地下水0.592%生物體0.0001%冰流0.0001%大氣中的水蒸氣0.001%土壤含水0.005%一水資源分佈二水迴圈第一節水環境概論二水迴圈地球表面的水在太陽輻射能和地心引力的相互作用下，水分通過蒸發、降水、滲透及徑流，水分不斷循環往復。作用：熱量輸送、調節氣候第一節水環境概論三我國水資源特徵與利用的問題水資源：廣義：地球上各種形態的水狹義：可供人們經常取用的水量，在大陸上由大氣降水補給的各種地表水，淺層地下水的儲量和動態水量組成。第一節水環境概論三我國水資源特徵與利用的問題2.主要問題人均、畝均水量低於世界水準分佈不均：地區、時間水量變化大、可利用水少水土流失嚴重，許多河流含沙量大水資源開發中存在問題：水利對水文的影響、用水浪費、水污染第二節水體與水體污染一水體二水質三污染源第二節水體與水體污染一水體：1.兩種含義：一是指以相對穩定的陸地為邊界的天然水域，包括有一定流速的溝渠、河流和相對靜止的塘堰、湖泊、沼澤、水庫、地下水、海洋環境學領域中則把水體當作包括水中的懸浮物、溶解物質、底泥相、水生生物等完整單元的生態系統或完整的綜合自然體第二節水體與水體污染一水體：2.水體污染指水體因某種物質的介入，而導致其化學、物理、生物或者放射性等方面特性的改變，從而影響水的有效利用、危害人體健康、破壞生態環境，造成水質惡化的現象第二節水體與水體污染二水質1.天然水懸浮物質：細菌、藻類、原生動物、泥沙、粘土膠體物質：溶膠、高分子化合物、其他不溶性物質鹽類：Ca、Mg、Na、Fe、Mn氣體：O2、CO2、H2S、N2、其他第二節水體與水體污染二水質2.水質指標物理指標：溫度、色度、臭味、渾濁度、透明度、總殘渣、過濾性殘渣、非過濾性殘渣、電導率等化學指標：pH值、礦化度、總硬度、金屬離子、酸根離子生物指標：細菌總數、大腸桿菌天然水第二節水體與水體污染二水質2.水質指標污染水體：還有BOD、DO、COD、TOD、TOC

第二節水體與水體污染三污染源來源工業廢水生活污水農業退水形狀點源：面源三污染源1.工業廢水：各種企業在生產過程中排出的廢水，包括工藝過程用水、冷卻水、煙氣洗滌水、設備、場地清洗水以及生產廢液等特點：成分複雜、含量變化大、毒性強、淨化處理困難三污染源2.生活污水：日常生活中產生的各種污水混合液，包括廚房、洗滌室、浴室、集體單位公用事業排出的污水城市污水：指排出城市管網的各種污水的總和特點：含氮、磷、硫高，成分主要為纖維素、澱粉、糖、蛋白、脂肪、尿素三污染源3.農業退水：農作物栽培、牲畜飼養、食品加工過程中排出的污水和液態廢物特點：含氮、磷高，成分主要為微生物、化肥、農藥、不溶解固體和鹽分第三節水體主要污染物及其危害一物理污染二化學污染三生物污染第三節水體主要污染物及其危害一物理污染顏色：說明污染物的含量濁度：膠體或細小懸浮物溫度：地表水一年0-35℃，地下水穩定懸浮物：影響水的透明度→光合作用放射性：蓄積在人體內造成長期危害一物理污染熱污染的危害：來源冷卻水水中溶解性氣體發生顯著變化水中化學生化反應速率上升生物種群、群落變化：20℃矽藻；30℃綠藻；35℃藍藻第三節水體主要污染物及其危害二化學污染無機無毒無機有毒有機無毒有機有毒二化學污染1.無機無毒：酸、堿、無機鹽類。危害：使淡水的礦化度增高，影響用水水質富營養化二化學污染2.無機有毒：1）重金屬：汞、鉻、鎘、鉛、砷危害：富集、致癌2）氰化物：含CN-的物質，急性中毒死亡3）氟化物：氟骨症、損害腎臟二化學污染3.有機無毒：主要是需氧有機物耗氧有機物是水體中最普遍的一種污染物。生活污水和某些工業廢水中所含的碳水化合物、蛋白質、脂肪、木質素等有機物，可在微生物的作用下最終分解為簡單的無機化合物。這些化合物在分解過程中需要消耗大量的氧氣。

表示耗氧有機物指標生物化學需氧量化學需氧量總有機碳總需氧量溶解氧1）生物化學需氧量，簡稱生化需氧量（BOD）：Biochemicaloxygendemand，表示在好氣條件下，水中的有機污染物經微生物分解所需的氧量(單位體積的污水所消耗的氧量毫克／升）

表示耗氧有機物指標有機物的生物化學作用分為兩個階段完成：有機物轉化為無機物的二氧化碳、水和氨氨被轉化為亞硝酸鹽與硝酸鹽將所能分解的有機物全部分解往往需要20天以上，並與環境溫度有關。目前水質標準採用在20℃下分解5天(t＝5)所需耗用的氧量，以BOD5表示，它通常是BOD總的70%左右

表示耗氧有機物指標2.化學需氧量（COD）：Chemicaloxygendemand，在規定條件下，使水樣中能被氧化的物質氧化所需耗用化學氧化劑的量。目前常用的氧化劑主要是重鉻酸鉀或高錳酸鉀。以高錳酸鉀作氧化劑時，測得的值也稱耗氧量。與BOD5比較

表示耗氧有機物指標3.總有機碳（TOC）：Totalorganiccarbon，水中溶解性和懸浮性有機物中存在的全部碳量。4.總需氧量（TOD）：Totaloxygendemand，水中有機物除含有機碳外，尚含有氫、氮、硫等元素。當這些元素全部被氧化時所需的氧量。5.溶解氧（DO）：水質重要參數之一

表示耗氧有機物指標二化學污染4.有機有毒：主要是需氧有機物酚類化合物：煤氣、焦化、石油化工、制藥、油漆有機農藥：有機磷、有機氯多環芳烴：由石油、煤、可燃氣等不完全燃燒或高溫處理條件下產生多氯聯苯：電器絕緣和塑膠增塑劑洗滌劑：泡沫、富含磷、表面活性劑三生物污染生物污染是指城市生活污水、醫院污水或污水處理廠排水排入地表後，引起病源微生物污染病原微生物：條件允許會大量增殖四富營養化存在天然和人為兩種類型共性：水體中N、P營養物質富集，，引起藻類及其它浮游生物的迅速繁殖，水體溶解氧下降，使魚類或其他生物大量死亡、水質惡化的現象

富營養化作用引起的湖泊生態系統的變化水體富營養化四富營養化危害因優勢浮游生物的顏色不同水面往往呈現蘭色、紅色、棕色、乳白色等，主要類型有水華、赤潮限制因素：氮、磷富營養化關鍵：源源不斷流入水體中的營養物質N、P的負荷量關鍵因素：溶解氧、溫度、水體的形態第四節水體污染與自淨廢水進入水體後，立即產生兩過程？水體污染過程水體自淨過程但在某一水域或一定時間內，總是存在相對主要過程決定了水體污染的總特徵第四節水體污染與自淨一水體污染水體污染特徵水污染機制二水體自淨水體自淨過程水體自淨機制一水體污染1.水體污染特徵水體物理因素惡化污染物富集或轉化為毒性更大的物質群落結構脆弱，可能會出現單一生物區系一水體污染2.水體污染機制物理作用：改變物理性狀、空間位置化學、物理化學作用：成分間及發生化學性質、價態變化，但未參與生物作用生物作用：生物的生理生化作用及及食物鏈的傳遞作用、轉化作用和富集作用生物作用生物富集作用：bioconcengtration,又稱生物濃縮，生物或處於同一營養級的生物種群，從周圍環境中蓄積某種元素或難分解化合物，使生物體內該物質的濃度超過環境中濃度的現象生物積累：bioaccumulation，生物從周圍環境中蓄積某些元素或難分解的化合物，以致隨著生長發育，濃縮係數不斷增大的現象生物放大：biomagnification，指生態系統中，某中元素或難分解化合物在生物機體中的濃度隨營養級的提高而逐步增大的現象第四節水體污染與自淨二水體自淨受污染水體經過水中物理、化學與生物作用，使污染物濃度降低，並逐步恢復到污染前的水準

什麼時間開始？廢水一旦進入就開始，由弱到強直至穩定二水體自淨特徵：污染物濃度逐漸下降污染物毒性降低重金屬：溶解態→被吸附→不溶性化合物→底泥複雜有機物→簡單有機物不穩化合物→穩定化合物溶解氧經急劇下降→最低點→緩緩上升生物種群趨於正常分佈二水體自淨2.水體自淨機制：稀釋擴散：河流：湖泊：2）耗氧與複氧作用3）重金屬的轉化流量與廢水量之比水文條件水流方向、風向、風力、水溫溶解氧（DO）：水質重要參數之一影響因素：再充氣過程光合作用呼吸有機廢棄物的氧化作用2）耗氧與複氧作用耗氧與複氧作用耗氧與複氧作用氧垂曲線2）耗氧與複氧作用三階段：易氧化有機物被化學氧化分解生化氧化分解含氮有機物的硝化過程2）耗氧與複氧作用關鍵需要找到什麼？溶解氧濃度的最低點，即氧虧值最大點臨界點>規定值？未超過河段的淨化能力2.水體自淨機制重金屬的轉化重金屬化合物的沉澱-溶解作用：與遷移能力有關重金屬的還原氧化作用重金屬的絡合作用：羥基的絡合過程膠體化學吸附轉化：是將重金屬轉為固相的主要途徑第五節水環境污染控制及管理一水環境污染防治對策二廢水處理方法一水環境污染防治對策1.控制污染物排放量及減少污染源排放工業廢水量1）控制水環境品質標準2）減少耗水量水質標準工業廢水排放標準1）控制水環境品質標準

水質標準：為了保障人體健康、維護生態平衡、保護水資源、控制水污染，在綜合水體自然環境特徵、控制水環境污染的技術及經濟條件的基礎上，所規定的水環境中污染物的允許含量、污染源排放污染物的數量和濃度的技術規範。工業廢水排放標準有兩類能在環境中或體內蓄積，對健康不良：不分排放方式、不分收納水體，在車間排口採樣長遠影響小於以上，在排汙單位口採樣一水環境污染防治對策控制污染物排放量及減少污染源排放工業廢水量：技術改造，採取先進工藝；制定用水定額；提高水的重複利用率；水的綜合利用建立城市污水處理系統：注意有毒有害廢水調整工業佈局：充分利用水體自淨作用加強水資源規劃管理：查清水資源總量二廢水處理方法目的技術分類城市污水處理城市污水處理技術舉例二廢水處理方法目的將污染物分離出來轉化為無害穩定物質防止毒害與病菌的傳染二廢水處理方法2.技術分類物理方法：沉澱法、浮選法、蒸發法化學方法：中和、萃取、氧化還原生物方法：利用自然界微生物將有機物分解和轉化2.技術分類處理方法的特點廢水水質、水量排放水質要求廢水回收價值調查研究科學實驗廢水排放指標地區情況技術可行性方法二廢水處理方法城市污水處理一級處理：機械處理二級處理：主體工藝為生化處理三級處理：控制富營養化和重新回用4.城市污水處理技術舉例活性污泥法：活性污泥：將空氣連續鼓入曝氣池的廢水中，經過一段時間後，水中就會形成大量好氣性微生物的絮凝體向曝氣池的活性污泥和廢水混合液連續鼓入空氣，微生物將水中有機物氧化分解，同時不斷生長繁殖。停止曝氣後，活性污泥沉降與水分離而使廢水得以淨化活性污泥法初次沉澱池再生池二次沉澱池曝氣池空氣進水回流污泥剩餘污泥污泥出水復習題水體及其水體污染水體主要污染物及其指標水體污染的生物作用水體自淨及其機制城市污水處理第五章雜訊污染與防治第一節環境聲學的基本概念第二節雜訊的危害和雜訊標準第三節雜訊的來源與防治第一節環境聲學的基本概念一雜訊的定義二雜訊的物理量度三雜訊的頻譜四聲波的傳播五雜訊評價第一節環境聲學的基本概念一雜訊的定義凡是不需要的聲音，就是雜訊。過響聲；妨礙聲；不愉快聲；無影響聲其中，過響聲、不愉快聲屬於客觀的雜訊；妨礙聲和無影響聲屬於主觀的雜訊。二雜訊的物理量度（一）聲壓、聲能量、聲強和聲功率1、聲壓p當有聲波存在時，在媒質中產生的壓強的增量。單位：Pa或μbr；1Pa＝10μbr。當聲頻為1000Hz時，人耳可聽聲壓範圍為2×10-5~20Pa，其中，2×10-5Pa稱為聽閾，20Pa稱為痛閾。有效聲壓pe：一段時間內聲壓的均方根值。由於人耳無法感受聲壓的起伏，只能感受一個穩定的有效聲壓。媒質的聲阻抗率Zs＝p/u＝ρc，u為質點速度，c為聲速。（一）聲壓、聲能量、聲強和聲功率2、聲能量由於聲擾動，聲波在媒質中傳播，產生動能和形變的勢能。動能和勢能之和即為聲能量。單位：J聲場：空間中存在聲波的區域。聲能密度D：聲場中單位體積媒質所含有的聲能量，單位：J/m3。對於自由空間的平面聲波：D＝W/cS＝I/c＝p2/ρc2（一）聲壓、聲能量、聲強和聲功率3、聲強I單位時間內，通過和聲波射線垂直的單位面積內的聲能量稱為聲強，即在傳播方向上通過單位面積上的聲功率。單位：W/m2。對於自由空間的平面聲波和球面波：I＝W/S＝pu＝p2/ρc聲強與離開聲源的距離有關：對於自由空間的點聲源：I球＝W/（4πr2）對於放在具有反射的地面上的點聲源：I球＝W/（2πr2）（一）聲壓、聲能量、聲強和聲功率4、聲功率W聲功率就是指聲源在單位時間內輻射出來的總聲能量。單位：W。對於自由空間的點聲源：W球＝4πr2p2/ρc對於放在具有反射的地面上的點聲源：W半球＝2πr2p2/ρc（二）聲波的測量單位1、級的概念1個量的級是這個量與同類基準值之比的對數，用L表示。運算式：r＝10時，級的單位為貝（耳），級表示的量與功率成正比。工程上常用分貝表示級，是貝的十分之一，符號為dB。r＝e時，級的單位為奈培（Np）。1Np＝8.686dB主要聲學量的級和基準名稱定義基準值聲壓級（氣體中）Lp＝20lg（p/p0）P0＝20μPa聲壓級（液體中）Lp＝20lg（p/p0）P0＝1μPa振動加速度級La＝20lg（a/a0）P0＝1μm/s2振動速度級Lv＝20lg（v/v0）v0＝1nm/s振動位移級Ld＝20lg（d/d0）d0＝1×10－12m力級LF＝20lg（F/F0）F0＝1μN聲功率級LW＝10lg（W/W0）W0＝1×10－12W聲強級LI＝10lg（I/I0）I0＝1×10－12W/m2（二）聲波的測量單位2、聲壓級LpLp＝20lg（p/p0）Lp為聲壓級，單位dB；p為有效聲壓，Pa；基準聲壓p0＝2×10－5Pa。對於聽閾Lp＝0；對於痛閾Lp＝120dB。某些環境下的聲壓和聲壓級環境聲壓（Pa）聲壓級（dB）鍋爐排氣放空，距噴口1米200140鉚釘槍，大型羅茨風機63130汽車喇叭，距人1米，大型球磨機20120柴油機6.3110離心風扇0.6390公共汽車上0.2080城市雜訊，街道上0.06370普通說話0.02060電風扇，微電機附近0.006350安靜房間0.002040輕聲耳