环境学导论复习重点

第一节环境一、环境的概念1．环境的一般概念：环境是指相对于某一中心事物而存在的所有周围事物的总称。2．环境科学中的概念：环境是指以人为中心的所有周围事物的总称。3．?中华人民共和国环境保护法?中的概念本法所称环境,是影响人类生存和开展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总称。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。特别要注意的二点：1.环境是相对于人类为中心并作用于人类这一客体的所有外界事物。所以，人类的生存环境有其时间的相对性。2.人类与环境之间的相互关系不同于任何生物，人类是以自己的劳动来改造环境，并不断把自然环境转变为新的生存环境。所以，人类的生存环境又有其空间存在的相对性。二、环境的分类①按环境的主体划分：人类环境和生物环境②按环境的范围大小划分：空间环境、劳动环境、生活区环境、城市环境、区域环境、全球环境和星际环境等。③按环境要素划分：大气环境、水环境、土壤环境、地质环境及生物环境等。④按环境要素的属性划分：自然环境和社会环境1、自然环境自然环境是人类出现之前就存在的，是人类目前赖以生存、生活和生产所必需的自然条件和自然资源的总称，即阳光、温度、气候、地磁、空气、水、岩石、土壤、动植物、微生物以及地壳的稳定性等等自然因素的总和；用一句话概括就是“直接或间接影响到人类的一切自然形成的物质、能量和自然现象的总体〞2、社会环境社会环境：是指由于人类的活动而形成的环境要素，它包括由人工形成的物质、能量和精神产品，以及人类活动中所形成的人与人之间的关系或称为上层建筑。社会环境：人类活动的产物三、环境要素和环境质量1、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整体演化规律的根本物质组分。分自然环境要素与社会环境要素。自然环境要素通常包括：水、大气、生物、阳光、岩石、土壤等。〔注：自然环境要素与环境要素不相同，如阳光〕环境要素组成环境结构单元，环境结构单元又组成环境整体或环境系统。例如：由水组成水体．全部水体总称为水圈；由大气组成大气层，整个大气层总称为大气圈；由生物体组成生物群落，全部生物群落构成生物圈等等。2、环境要素的属性〔特点〕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，而是受环境诸要素中那个与最优状态差距最大的要素所控制。等值性：是指各个环境要素，无论它们本身在规模上或数量上如何的不相同，但只要是一个独立的要素，那么对于环境质量的限制作用并无质的差异。整体性大于个体之和：是指环境诸要素互相联系、互相作用产生的集体效应，是个体效应根底上质的飞跃。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，具有先后之别，但它们又是相互联系，相互依赖的。3、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，对人群的生存和繁衍以及社会经济开展的适宜程度，是反映人群的具体要求而形成的对环境评定的一种概念。环境质量是对环境状况的一种描述；环境状况的形成有来自自然的原因，也有来自人为的原因，而且从某种意义来说，人为原因是更重要的原因；人群的文化状态也影响着环境质量。四、环境的功能特性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力，具有不容无视的特性。环境有以下特性：〔1〕整体性：人与地球环境是一个整体，地球的任一局部或任一个系统，都是人类环境的组成局部。〔2〕有限性：意味着人类环境的稳定性有限，资源有限，容纳污染物质的能力有限，或对污染物的自净能力有限。〔3〕不可逆性：人类的环境系统在其运转过程中，存在两个过程：能量流动和物质循环。〔4〕隐显性：日常的环境污染与环境破坏对人们的影响，其后果的显现，要有一个过程，经过一段时间。〔5〕持续反响性：环境污染不但影响当代人的健康，而且还会造成世世代代的遗传隐患。〔6〕灾害放大性：某方面不引人注目的环境污染与破坏，经过环境的作用以后，其危害性或灾害性，无论从深度和广度，都会明显放大。第二节环境问题一、环境问题及其与社会经济开展的关系1、什么是环境问题？广义：由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开展的一切客观存在的问题。狭义：由于人类的生产和生活活动，使自然生态系统失去平衡，反过来影响人类生存和开展的一切问题。2、环境问题的分类根据环境属性划分，可分为自然环境问题和社会环境问题。a、自然环境问题①由自然力引起的为原生环境问题，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；②由人类活动引起的为次生环境问题，也叫第二环境问题，它又分为环境污染和生态环境破坏两类。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〕和环境干扰〔噪声干扰、热干扰和电磁干扰等〕。b.社会环境问题：它是指由人口增长、城市化、工业化等引起的社会结构与社会生活方面的变换。按环境范围划分，可分为区域环境问题和全球环境问题a.区域环境问题：是指在一定的区域范围内所出现的环境问题。b.全球环境问题：是指在全球范围内出现的环境质量问题，这些问题是超越国界的国际性生态环境问题。环境污染：由于人为的因素，环境的化学组成或物理状态发生了变化，与原来的情况相比，环境质量恶化，扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生产和生活条件，就叫“环境污染〞。〔环境污染指又有害的物质，主要是工业“三废〞对大气、水体、土壤和生物的污染。例如:大气污染、水体污染、土壤污染、生物污染、噪音污染、放射污染等等。〕生态环境破坏：严重的环境污染或主要是对生物体的危害叫做“环境生态破坏〞。环境生态破坏那么是由人类活动直接作用于自然界引起的，比方乱砍乱伐、过度放牧等。3、环境问题的发生和开展根据环境问题发生的先后和轻重程度，可大致分为三个阶段：〔1〕环境问题的产生与生态环境早期破坏。包括人类出现以后直至产业革命的漫长时期，又称早期环境问题。〔2〕城市环境问题突出和“公害〞加剧。从产业革命到1984年发现南极臭氧空洞止，又称近代城市环境问题阶段。〔3〕全球性大气环境问题，即当代环境问题阶段。它始于1984年英国科学家发现，1985年美国科学家证实南极上空出现“臭氧空洞〞。这一阶段的核心是“全球变暖〞、“臭氧层破坏〞和“酸沉降〞三大全球性大气环境问题。三阶段的核心问题：1.“第一次浪潮〞的环境问题：土地人口的大量增加；原始植被的大量破坏2.“第二次浪潮〞的环境问题：环境污染五十年代前后出现的“八大公害事件〞〔马斯河谷烟雾事件、多诺拉烟雾事件、伦敦烟雾事件、洛杉矶光化学烟雾事件、水俣事件、富山事件、四日事件、米糠油事件〕近年来六大公害事件〔意大利塞维索化学厂二恶英扩散事件、美国三里岛核电厂泄漏事件、墨西哥城液化气罐爆炸事件、印度博帕市农药厂化学品泄漏、苏联切尔诺贝利核电站泄漏、瑞士巴塞士桑多斯化学公司火灾〕3.“第三次浪潮〞的环境问题：转移为全球环境问题第二次与第一次的不同点：1、人们关心的重点不同；2、影响的范围与性质不同；3、重视环境问题的国家不同；4、解决问题的难易程度不同二、全球环境问题1、全球环境问题是指对全球产生直接影响的，或具有普遍性、随后又开展为对全球造成危害的环境问题，也就是引起全球范围内生态环境退化的问题。主要包括人口问题、城市化问题、淡水资源缺乏问题、植被破坏-物种灭绝〔即生物多样性〕问题、海洋污染问题、危险废弃物越境转移问题、以及全球变暖、臭氧层破坏、酸沉降等全球性大气环境问题。第三节环境保护一、环境保护的开展历程1、限制阶段〔20世纪60年代以前〕〔无控制〕在此阶段人们主要是通过法律、行政手段限制污染物的排放，但还没有环境保护的概念。2、“三废〞治理阶段〔20世纪50年代末至70年代初〕〔末端控制〕此阶段兴旺国家环境问题日益突出，环境保护成了举世瞩目的国际性大问题。那时，人们对环境保护有了初步认识，对“三废〞进行处理和利用，目的是消除公害，使人体健康不受损害。3、综合防治阶段〔20世纪70年代末至80年代初〕〔全程控制〕在此阶段通过了?人类环境宣言?，出版了?只有一个地球?一书，提出“环境保护从某种意义上说，是对人类总资源进行最正确利用的管理工作〞。环境保护不仅是治理污染的技术问题，保护人群健康的福利问题，更重要的是经济问题和政治问题。4、规划管理阶段〔20世纪80年代以后〕〔超前控制〕此阶段由于兴旺国家经济萧条与能源危机，各国都急需协调开展、就业与环境之间的关系，并寻求解决的方法与途径。即要求促进经济开展，又要求保护环境。二、环境保护的任务、目的和内容1、环境保护的概念采取行政的、法律的、经济的、科学技术的多方面措施，合理地利用自然资源、防止环境污染和破坏，以求保持和开展生态平衡，扩大有用自然资源的再生产，保障人类社会的开展称为环境保护2、任务：运用现代环境科学的理论和方法，在合理开发利用自然资源的同时，深入认识并掌握污染和破坏环境的根源与危害，有方案地保护环境，预防环境质量的恶化；控制环境污染破坏，保护人体健康，促进经济与环境的协调开展，造福人民，贻惠于子孙后代。3、目的：随着社会生产力的进步，在人类征服自然的能力与活动不断增加的同时，运用先进的科学技术，研究破坏生态平衡的原因，寻求防止和减轻破坏环境的途径与方法。4、内容：一是保护和改善环境质量，保护人民的身心健康，防治机体在环境污染影响下产生遗传变异和退化；二是合理开发利用自然资源，减少或消除有害物质进入环境，以及保护自然资源、加强生物多样性保护，维护生物资源的生产能力，使之得以恢复和扩大再生产。?中华人民共和国环境保护法?明确提出环境保护的根本任务：“保护和改善生活环境与生态环境，防治污染和其他公害，保障人体健康，促进社会主义现代化建设的开展〞。具体任务如下:大气污染防治、水污染防治、土壤污染防治、固体废物污染与防治、食品污染与防治、噪声及其他污染与防治、自然资源的开发利用与保护。第二章生态学根底生态学最早是有德国生物学家黑格尔〔Haeckel〕提出的。一、生态学的含义及其开展1、含义生态学是一门研究生物与其生活环境相互关系的科学，是生物学的主要分支之一。生态学是一门多学科性的自然科学，它研究生命系统与环境系统之间的相互作用及其规律。〔我国科学家马世骏于1979年提出的〕生态学的开展国外生态学思想萌芽于公元前370——285年之间，当时亚里斯多德的学生提奥夫拉斯塔随亚历山大远征，记录了从欧洲到印度洋沿途看到的各地的植物和气候土壤关系。我国生态学观点始于春秋时代。?淮南子?“草木未落，斧斤不入山林〞；贾思勰?齐民要术?“顺天时，量地利，那么用少力而成功多，任性返道，劳而无获。〞3.生态学开展的特点：①从描述、实验到定量研究②从研究个体到群落直至生态系统③协同进化论的开展④各学科相互渗透⑤生态学研究的国际协作⑥宏观和微观相结合二、生态系统的概念与组成1、生态系统〔1〕生态系统的概念种群〔Population〕：一个生物物种在一定范围内所有个体的总和。群落〔Community〕：在一定的自然区域中许多不同种的生物的总和。生态系统〔Ecosystem〕就是在一定时间和空间内，生物和非生物的成分之间，通过不断的物质循环和能量流动而互相作用，互相依存的统一整体，构成一个生态学的功能单位。二、组成①生产者：生产者属于自养生物，主要指绿色植物，包括单细胞的藻类，也包括一些光合细菌。②消费者：消费者属于异养生物，由动物组成，它们自己不能产生食物，只以其他生物或者有机物为食，即利用植物所制造的现成有机物质，从中得到能量。草食动物〔第一级消费者〕：直接以植物为食的动物，又称为初级消费者〔牛、羊、马等〕。肉食动物:一级肉食动物以草食动物为食物的动物〔鸟、蝙蝠〕，二级肉食动物以第一级肉食动物为食物的动物，又称为顶部肉食动物〔老虎、狮子〕。寄生动物：是特殊的消费者。腐食动物：以腐烂的动植物残体为食的动物。〔蛆、秃鹰等等〕杂食动物：介于草食动物和肉食动物之间。〔熊、麻雀、鲤鱼等〕③分解者：又称复原者，属于异养生物，是指各种具有分解能力的微生物。④非生物成分：各种环境要素三、生态系统的类型与特征1.按生态系统的环境性质和形态特征来划分，可把生态系统划分为水生生态系统和陆生生态系统。①水生生态系统：淡水生态系统〔江、河流动水生态系统和湖泊、水库等静水生态系统〕、海洋生态系统〔滨海生态系统和大洋生态系统〕。②陆生生态系统：荒漠生态系统、草原生态系统、稀树干生态系统、森林生态系统等。2.按生态系统形成的原动力和影响力来划分，又可分为自然生态系统、半自然生态系统和人工生态系统。①自然生态系统：指没有或根本没有受到人为干预的生态系统。〔原始森林、未经放牧的草原等〕②半自然生态系统：指受到人为干预，但其环境仍保持一定自然状态的生态系统。〔人工抚育过的森林、养殖湖泊、农田等〕③人工生态系统：指完全按照人类的意愿有目的、有方案地建立起来的生态系统。〔城市、工厂、矿山、潜艇等〕四、生态系统的结构构成生态系统的各组成局部，各种生物的种类、数量和空间配置，在一定时期内均处于相对稳定的状态，使生态系统能够各自保持一个相对稳定的结构。主要有形态结构和营养结构。〔a〕形态结构：生物的种类、种群数量、种的空间配置〔水平分布、垂直分布〕、种的时间变化。〔b〕营养结构：生态系统各组成局部之间建立起来的营养关系。是生态系统能量流动和物质循环的根底。五、生态系统的功能生态系统的功能主要表现在生态系统具有一定的能量流动、物质循环和信息传递。食物链〔网〕和营养级是实现这些功能的保证。1.食物链〔网〕和营养级①食物链和食物网所谓食物链，就是一种生物以另一种生物为食，彼此形成一个以食物连接起来的链锁关系。在一个生态系统中，食物关系往往很复杂，各种食物链互相交错，形成食物网。能量的流动、物质的迁移和转化都是通过食物链和食物网进行的。a.捕食性食物链：是以生产者为根底，其构成形式是植物→食草动物→食肉动物。青草→野兔→狐狸→狼b.腐食性食物链：以动植物遗体为根底，由微生物或某些动物，对其进行腐殖质化和矿化。植物遗体→蚯蚓→线虫类→节肢动物C.碎食性食物链：是由高等植物的碎片经细菌和真菌的作用，以及微小的藻类构成。树叶碎片→虾→鱼→食鱼的鸟d.寄生性食物链：以活的动植物有机体为根底，在寄生以寄生生物，前者为后者的寄主。牧草→黄鼠→跳蚤→鼠疫病菌。②.营养级营养级：食物链的各个环节。生产者为第一营养级，依次是第二、第三、第四营养级，一般不超过七级。低位营养级的能量仅有10％被上一个营养级利用。在数量上，第一营养级就必须大大超过第二营养级，逐渐递减，就造成了生物数目金字塔、生物量金字塔、生产率金字塔。注意：营养级之间的能量转化效率约为1／10，只是针对湖泊等水域生态系统的经验性法那么；不同生态系统的能量转化效率差异很大；森林约为5％、草地是25％左右，浮游生物占优势的群落可达50％。2.生态系统中的能量流动能量流动：通过食物链之间的相互关系，能量从一个营养级转向下一个营养级，使能量在生物间发生转移的过程，即能量从非生物环境经有机体，再到外界环境所进行的一系列转换过程，称为能量流动。生态系统中的全部生命活动所需要的能量最初均来自太阳。太阳能被生物利用，是通过绿色植物的光合作用实现的。能量流动的特点：①生产者即绿色植物对太阳能的利用率很低，只有1.2％；②能量只朝单一方向流动，符合热力学第一定律和第二定律；③流动中能量逐渐减少，每经过一个营养级都有能量以热的形式散失掉；④各级消费者之间能量的利用率也不高，在4.5％～17％之间，平均起来约为10％；⑤只有当生态系统生产的能量与消耗的能量相平衡时，生态系统的结构和功能，才能保持动态的平衡。能量流动的途径：①由绿色植物将太阳能转化为化学能，然后由一级消费者草食动物取食消化，叫做二级生产，二级生产又由二级消费者肉食动物所取食和消化，叫三级生产，还可以有四级生产等。在这个过程中能量逐级损失，最终能量全部消散归于环境，这就是能量流动的第一条途径。②第二条途径是腐化过程，死亡的生物有机体，排泄物和遗弃不能利用的局部，由腐解食物链进行分解，最后将有机物复原为二氧化碳、水和无机物质，能量随之消散。③能量流动的第三条途径是贮存过程和矿化过程。由初级生产者转化过来的生物物质和能量，在以上两条途径中，只能消耗一局部，还保存着大局部物质和能量转入贮存过程和矿化过程。3.生态系统中的物质循环物质循环就是生物地球化学循环，与能量流动系单方向进行的方式不同，它是循环的，各种无机物从环境中被生产者吸收，再进入消费者，各种有机物质最终经过分解成为无机物返回环境中，无机物被生产者重新吸收又变成有机物，周而复始，无穷无尽地再循环。根据循环的属性，可以分为三种重要的循环类型，一是液态循环，二是气态循环，三是沉积型循环。〔1〕水循环在太阳能和地球外表热能的作用下，地球上的水不断被蒸发成水蒸气，进入大气，水蒸气遇冷又凝聚成水，在重力作用下，以降水的形式落到地面，这个周而复始的过程称为水循环。水循环的主要途径，是地面与大气通过降雨与蒸发之间的相互变化。水的循环是稳定状态，因为总降雨量与总蒸发量相互平衡，但在陆地上降雨量大于蒸发量，在海洋上蒸发量大于降雨量，最终，陆地上的径流量弥补了海洋的蒸发量。〔2〕碳循环①研究碳循环的重要意义：碳是构成生物有机体的最重要元素；b.人类活动通过化石燃料的大规模使用，从而造成对于碳循环的重大影响，可能是当代气候变化的重要原因自然界碳循环的途径：①植物的光合作用②动植物死后的遗体分解③火山爆发、森林火灾、矿物的燃烧海洋碳循环的途径：空气中的二氧化碳→碳酸盐沉积海底→形成新岩石或通过水生生物的贝壳和骨骼移到陆地→碳酸盐吸收空气中的二氧化碳转化为碳酸氢盐→归于海洋。氮循环氮循环的四种途径①生物固氮②工业固氮③岩浆固氮④大气固氮〔4〕磷循环磷循环有内循环和全球性地质循环〔外循环〕两种途径。内循环：含磷的有机物经腐烂分解，成为可被植物直接吸收的磷，并再组合成为有机物质，最后通过食物链，再由细菌分解，这种循环根本上是闭合的。外循环：磷的外循环与其他循环不同，磷不能形成挥发性化合物。因此，它不能从海洋到达大气，然后返回陆地。一旦流放海中，一种是经过海鸟的食物链获得磷；另外一种就是从海洋中捕捞鱼类、贝类。〔5〕硫循环硫循环是一个复杂的元素循环，既属沉积型，也属于气体型。硫循环中二氧化硫、硫化氢是循环中的重要组成局部属于气态型；硫酸盐长期的沉积相，即束缚在有机和无机沉积中的硫，通过风化和分解而释放，以盐溶液的形式进入陆地和水体生态系统。硫从陆地进入大气的四条途径：①火山爆发释放；②化石燃料释放；③森林火灾和湿地等生态系统释放；④大气中的硫大局部以干沉降和降水形式返回陆地。4.生态系统中的信息传递生态系统中的信息形式主要有营养信息、化学信息、物理信息和行为信息。a.营养信息：通过营养交换的形式，把信息从一个种群传递给另一个种群，或从一个个体传递给另一个个体，即为营养信息。b.化学信息：生物在某些特定的条件下，或某个生长发育阶段，分泌出某些特殊的化学物质，这分泌物对生物不是提供营养，而是在生物的个体或种群之间起着某种信息的传递作用。c.物理信息：通过声音、颜色和光等物理现象传递的信息，称为物理信息。d.行为信息：动物可以通过自己的各种行为向同伴们发出识别、威吓、求偶和挑战等信息。小结①生态系统是一个主要的生态学单位，它包括生物与非生物成分；并且在土壤、水、营养物质、生产者、消费者和复原者之间具有某种结构上的相互关系，以适应能量和营养物质在生物和非生物成分之间进行物质循环和能量流动。②生态系统的功能与通过生态系统各结构成分的物质循环和能量流动相关。这种功能的单位是种群。③流经一个自然生态系统的总能量，取决于植物或生产者所固定的能量。当能量在营养级间逐一传递时，有相当大的一局部作为呼吸热而损失掉。这种情况限制了每一营养级所能维持的有机体的数量和质量。④生态系统有趋于成熟的倾向，在这过程中，生态系统由简单的状态变为较复杂的状态，这种定向性的变化称为演替。⑤在任何一个生态系统中，环境和能量都是有限的，当一个种群到达生态系统所给于的限制时，种群数量趋于稳定；或出于疾病、竞争、饥饿、低繁殖率等等原因，引起种群数量下降。⑥环境的改变和波动(如环境的开发和种间竞争)，表现为对种群的选择压力，有机体必须调整以适应这种选择压力，不能适应的有机体便会消失，这可能在一定时间内降低生态系统的成熟性。⑦生态系统有其历史的状况，现在与过去有关，而未来与现在也有关。第二节生态平衡1、生态平衡的含义〔1〕概念任何一个正常的生态系统中，能量流动和物质循环总是不断地进行着，但在一定时期内，生产者、消费者和复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。在自然生态系统中，平衡还表现为生物种类和数量的相对稳定，系统的物质循环和能量流动在较长时间里保持稳定。〔2〕生态平衡的原因①生态系统的平衡是动态的平衡，不是静止的平衡。所谓动态的平衡是指可以在平均数周围一定范围内波动，而不要求绝对等于某一数值，这个变化的范围，有一界限，称为阈值，变化超过了阈值，就会改变、伤害以致破坏生态平衡。②生态平衡内部具有自动调节的能力。这种调节能力有赖于成分的多样性和能量流动、物质循环途径的复杂性。在成分多样、能量流动和物质循环途径复杂的生态系统中，较易保持稳定，因为系统的一局部发生技能障碍，可以被不同局部的调节所补偿。③阈值的大小决定于生态系统的成熟性。系统越成熟，表示它的种类组成越多，营养结构越复杂，因而稳定性越大，对外界的压力或冲击力的抵抗也越大，即阈值越高；相反，一个简单的系统，那么阈值低。2、破坏生态平衡的因素〔1〕自然原因主要是指自然界发生的异常变化或自然界本来就存在的对人类和生物的有害因素。如火山爆发、山崩海啸、水旱灾害、地震、台风、流行病等自然灾害。〔2〕人为因素主要指人类对自然资源的不合理利用、工农业开展带来的环境污染等。主要有三种：物种变化引起平衡的破坏；环境因素改变引起平衡破坏；信息系统的破坏，引起平衡破坏。a.物种改变引起的生态破坏。人类有意或无意地使生态系统中某一种生物消失或引进某一种生物，都可能对整个生态系统造成影响。b.环境因素改变引起生态破坏。C.信息系统的破坏引起生态破坏。许多生物在生存过程中，都能放出某种信息素以驱赶天敌，排斥异种或取得直接或间接的联系以繁衍后代。但是，如果人类排放到环境中的某些污染物扰乱了某一种动物排放的性信息素的作用，影响其引诱雄性个体的功能，就会破坏动物繁衍，改变生物种群的组成结构，使生态平衡受到破坏。〔3〕生态平衡遭受破坏的主要标志有两个：一个是结构的改变，二是功能的衰退。结构的改变表现在缺损一个或几个组成局部，使平衡失调，系统崩溃。功能的衰退表现在能量流动受阻，也表现在物质循环，信息传递的中断等。3、生态平衡的调节机制生态系统平衡的调节主要是通过系统的反响机制、抵抗力和恢复力实现的。①反响机制反响可分为正反响和负反响，两者的作用是相反的。生物的生长，种群数量的增加等均属于正反响。要使系统维持稳定，只有通过负反响机制。负反响调节的意义就在于通过自身的功能减缓系统内的压力以维持系统的稳定。②抵抗力抵抗力是生态系统抵抗外干扰并维持系统结构和功能原状的能力，是维持生态平衡的重要途径之一。抵抗力与系统发育阶段状况有关，其发育越成熟，结构越复杂、抵抗外干扰的能力就越强。③恢复力恢复力是指生态系统遭受外干扰破坏后，系统恢复到原状的能力。生态系统恢复能力是由生命成分的根本属性决定的，即生物顽强的生命力和种群世代延续的根本特征所决定的。所以，恢复力越强的生态系统生物的生活世代短，结构比拟简单。4、生物多样性〔biodiversity〕：是指地球上所有生物体和生态环境的丰富性和变异性。生物多样性是生物进化的结果，是人类赖以持续生存的根底。一般认为生物多样性包括：物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性三个层次，具有多方面的价值。5、生物多样性价值：包括直接使用价值、间接使用价值和伦理价值。直接使用价值：为人类提供了食物、纤维、药物、燃料和建材等，其使用价值是人们普遍认识的。间接使用价值：对环境和生命维持系统的调节功能。伦理价值：哲学家把价值分为工具价值和内在价值，伦理价值即属于内在价值。二、生态学的一般规律1、相互依存与相互制约规律相互依存与相互制约，反映了生物间的协调关系，是构成生物群落的根底。生物间的这种协调关系，主要分两类：〔1〕普遍的依存和制约亦称“物物相关〞规律。就是系统中各种生物间相互依存、相互制约关系是普遍存在的；〔2〕通过“食物〞而相互联系与制约亦称“相生相克〞规律。就是每一种生物在食物链和食物网中，都占据一定的位置，并具有特定的作用。2、物质循环转化与再生规律生态系统中，植物、动物、微生物和非生物成分，借助能量的不停流动，一方面不断地从自然界摄取物质并合成新的物质，另一方面又随时分解为原来的简单物质，重新被植物吸收，进行着不停顿的物质循环。因此要严格防止有毒物质进入生态系统，以免有毒物质经过屡次循环后富集到危及人类的程度。至于流经自然生态系统中的能量，通常只能通过系统一次，它沿食物链转移时，每经过一个营养级，就有大局部能量转换为热散失掉，无法加以回收利用。物质输入输出的动态平衡规律这里所指的物质输入输出的平衡规律，又称协调稳定规律，它涉及生物、环境和生态系统三个方面。生物体一方面从周围环境摄取物质；另一方面又向环境排放物质，以补偿环境的损失。也就是说，对于一个稳定的生态系统，无论对生物，对环境，还是对整个生态系统，物质的输入与输出总是相平衡的。4、相互适应与补偿的协同进化规律生物与环境之间，存在着作用与反作用的过程。或者说，生物给环境以影响，反过来环境也会影响生物。5、环境资源的有效极限规律任何生态系统中作为生物赖以生存的各种环境资源，在质量、数量、空间和时间等方面，都有其一定的限度，不能无限制地供给，因而其生物生产力通常都有一个大致的上限。也因此，每一个生态系统对任何的外来干扰都有一定的忍耐极限，当外来干扰超过此极限时，生态系统就会被损伤、破坏，以致瓦解。第三节我国生态环境状况1、中国生态环境的根本状况是：总体在恶化，局部在改善，治理能力远远赶不上破坏速度，生态赤字逐渐扩大。主要表现：①水土流失严重②沙漠化迅速开展③草原退化加剧④森林资源锐减⑤地下水位下降，湖泊面积减小⑥水体污染明显加重⑦大气污染严重⑧环境污染向农村蔓延2、我国生态环境保护的四项根本原那么：①坚持生态环境保护与生态环境建设并举。在加大生态环境建设力度的同时，必须坚持保护优先、预防为主、防治结合，彻底扭转一些地区边建设边破坏的被动局面。②坚持污染防治与生态防治并重。应充分考虑区域和流域环境污染与生态环境破坏的相互影响和作用，坚持污染防治和生态环境保护统一规划，把城乡污染防治与生态环境保护有机结合起来，努力实现城乡环境保护一体化。③坚持统筹兼顾，综合决策，合理开发。正确处理资源开发与环境保护的关系，坚持在保护中开发，在开发中保护。经济开展必须遵循自然规律，做到近期与长远统一、局部与全局兼顾，绝不允许以牺牲生态环境为代价，换取眼前和局部的经济利益。④坚持谁开发谁保护，谁破坏谁恢复，谁使用谁付费制度。要明确生态环境保护的权、责、利，充分运用法律等手段保护生态平衡。我国生态环境保护的目标我国生态环境保护的目标是通过生态环境保护，遏制生态环境破坏，减轻自然环境灾害的危害；促进自然资源的合理、科学利用，实现自然生态系统良性循环；维护国家生态环境平安，确保国民经济和社会的可持续开展。近期目标：到2021年，根本遏制生态环境破坏趋势。建设一批生态功能保护区；在切实抓好现有自然保护区建设与管理的同时，抓紧建设一批新的自然保护区，使各类良好自然生态系统级重要物种得到有效保护；建立、健全生态环境保护监管体系，使生态系统保护措施得到有效执行；加强生态示范区和生态农业县建设，全国局部县根本实现秀美山川、自然生态系统良性循环。远期目标：到2030年，全面遏制生态环境恶化的趋势，使重要生态功能区、物种丰富区和重点资源开发区的生态环境得到有效保护，各大水系的一级支流源头和国家重点保护湿地的生态环境得到改善；局部重要生态系统得到重建与恢复；全国50%的县实现秀美山川、自然生态系统的良性循环，30%以上的城市到达生态城市和园林城市标准。到2050年，力争我国生态环得到全面改善，实现城乡环境清洁和自然生态系统良性循环，全国大局部地区实现秀美山川的宏伟目标。第三章大气环境大气的结构1、对流层对流层是大气圈中最接近地面的一层。对流层的厚度从赤道向两极减少，集中了大气总质量75%的空气和几乎全部水蒸气，是天气变化最复杂的层次。对流层具有如下两个特点：a.气温随高度增加而降低。对流层的大气不能直接从太阳辐射中得到热能，但能从地面反射得到热能而使大气增温，因而靠近地面的大气温度高，远离地面的空气温度低。b.空气具有强烈的对流运动近地层的空气接受地面的热辐射后温度升高，与高空冷空气发生垂直方向的对流，构成了对流层空气的强烈对流运动，一旦大气中进入污染物，那么能够得到扩散和稀释。人类活动排放的污染物主要是在对流层聚集，大气污染主要也是这一层发生。是我们研究的主要对象2、平流层对流层顶至高度约50~55km处为平流层。平流层内空气比拟枯燥，几乎没有水汽和尘埃，大气透明度好。平流层中存在着厚度为20km的臭氧层，且平流层的空气无垂直对流运动，主要是平流运动，一旦进入污染物那么难于扩散。3、中间层平流层顶至高度85km处为中间层。由于该层的臭氧稀少，其温度垂直分布的特点是气温随高度的增加迅速降低，这种温度分布下高上低的特点，使得中间层空气再次出现强烈的垂直对流运动。4、热成层热成层又称暖层，位于85~800km的高度之间。这一层空气更加稀薄，气体在宇宙射线作用下处于电离状态，因此又将其称为电离层。因此，气温是随高度的增加而增加。电离层能将地面发射的无线电波反射回地面，对全球的无线电通讯具有重要意义。5、散逸层热成层顶以上的大气统称为散逸层，也称为外层。该层大气极为稀薄，气温高，分子运动速度快。第二节大气污染及污染源一、大气污染1、大气污染的概念按照国际标准化组织〔ISO〕做出的定义:大气污染通常是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，呈现出足够的浓度，到达了足够的时间并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象。二、大气污染的分类1、根据污染范围的大小分类a.局部性大气污染：如某个工厂烟囱排气所造成的直接影响b.区域性大气污染：如工业区及其附近地区及整个城市受到大气污染c.广域性大气污染：涉及到比一个城市更广泛地区的广域污染：如西南地区的酸雨污染；d.全球性大气污染：指跨国届乃至涉及整个地球大气层的污染，如温室效应、臭氧层破坏、酸雨等。2、根据污染物的化学性质及存在状况分类a.复原型大气污染〔煤烟型〕：发生在所使用煤碳为主，同时也使用石油的地区。①污染物：SO2、CO和颗粒物。②气象条件：低温、高湿度的阴天，且风速很小，并伴有逆温存在的情况，一次污染物受阻，易在低空聚集、生成复原性烟雾。实例：“伦敦烟雾〞事件b.氧化型〔汽车尾气型〕：发生在使用石油燃料的地区，污染物的主要来源是汽车排气，燃油锅炉以及石油化工企业。①污染物：一次污染物有CO、NOx和CnHm；二次污染染物有O3，醛类、PAN等。②气象条件：光照强烈的热带、亚热带地区；温度24-32℃,湿度<70%,沉降性逆温。③实例：1943年的洛杉机的光化学烟雾事件3、根据燃料性质和污染物的组成分类a.煤炭型大气污染：主要污染物是由煤炭燃烧时放出的烟尘、二氧化硫等构成的一次污染物，以及由这些污染物发生化学反响而生成的硫酸、硫酸盐类气溶胶等二次污染物。造成这类污染的污染源主要是工业企业烟气排放，其次是家庭炉灶等取暖设备的烟气排放。b.石油型大气污染：主要污染物来自汽车排气、石油冶炼及石油化工厂的排放。主要污染物是二氧化氮、烯烃、链状烷烃、醇、羰基化合物等，以及他们在大气中形成的臭氧、各种自由基及其反响生成的一系列中间产物和最终产物。c.混合型大气污染：主要污染物来自以煤炭为燃料的污染源排放、以石油为燃料的污染源排放，以及从工矿企业排出的各种化学物质等。d.特殊型大气污染：是指有关工厂企业排放的特殊气体所造成的污染。这类污染常限于局部范围之内。三、大气污染源1、大气污染源的概念关于污染源，目前没有一个通用确实切的定义。一般理解有两个意思，第一个“污染物发生源〞，第二个“污染物来源〞，我们通常所说的污染源，其含义指的是前者。大气污染源从总体来看，分为自然源和人为源，主要是人为源。2、大气污染源分类①按污染源存在形式分a.固定污染源：排放污染物的装置、处所位置固定b.移动污染源：排放污染物的装置、处所位置移动这种分类方法适用于进行大气质量评价时满足绘制污染源分析图的需要。②按污染源的排放形式分a.点源：集中在一点或在可当作一点的小范围内排放污染物的污染源。b.线源：沿着一条线排放污染物的污染源。c.面源：在一个大范围内排放污染物的污染源。这种分类方法适用于大气扩散计算。③按污染物排放空间分a.高架源：在距地面一定高度上排放污染物的污染源b.地面源：在地面上排放污染物的污染源④按污染物排放的时间分a.连续源：连续排放污染物的污染源b.间断源：间歇排放污染物的污染源c.瞬时源：无规律地短时间排放污染物的污染源这种分类方法适用于分析污染物排放的时间规律⑤按污染物发生类型分a.工业污染源：工业用燃料燃烧排放的废气及工业生产过程的排气等b.农业污染源：农用燃料燃烧的废气、某些有机氯农药对大气的污染，施用的氮肥分解产生的NOX等c.生活污染源:民用炉灶及取暖锅炉燃煤排放污染物，燃烧城市垃圾的废气，城市垃圾在堆放过程中由于厌氧分解排放的二次污染物等d.交通污染物：交通运输工具燃烧燃料排放污染物，如一氧化碳、碳氢化合物等。四、大气中主要污染物〔一〕、颗粒物颗粒物是除气之外的包含于大气中的固体和液体物质。1、总悬浮颗粒物〔TSP〕指分散在大气中的各种颗粒物的总称，其粒径绝大多数小于100微米。是指用标准大容量颗粒采集器连续采集24小时，在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量。是目前大气质量评价中的一个重要指标。2、飘尘指粒径小于10微米，能在大气中长期漂浮的悬浮颗粒物质，包括煤烟、烟气和雾等。能被人直接吸入呼吸道内造成危害，又由于它能在大气中长期漂浮，易被带到很远的地方，导致污染范围扩大。3、降尘指粒径大于10微米，靠重力作用能在短时间内沉降到地面的颗粒物。它主要产生于固体破碎、燃烧产物的颗粒结块及研磨粉碎的细碎物质。4、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10微米的颗粒物；5、PM2.5(微尘)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；细颗粒物粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。研究说明，颗粒越小对人体健康的危害越大。细颗粒物能飘到较远的地方，因此影响范围较大。此外，细颗粒物对人体健康的危害要更大，因为直径越小，进入呼吸道的部位越深[5]。10μm直径的颗粒物通常沉积在上呼吸道，2μm以下的可深入到细支气管和肺泡。细颗粒物进入人体到肺泡后，直接影响肺的通气功能，使机体容易处在缺氧状态。而且这种细颗粒物一旦进入肺泡，吸附在肺泡上很难掉落，这种吸附是不可逆的。〔二〕、含硫化合物1、主要污染物：SO2、SO32、性质：有刺激性气味；SO2能与水反响生产亚硫酸；SO3能与水反响生成硫酸。3、主要来源：矿物燃料的燃烧；4、危害：a.对人体健康造成危害，还有促癌作用；b.会形成硫酸烟雾，危害更大；SOx与颗粒物〔主要是FeO〕的混合物，经过化学反响生成硫酸，如伦敦烟雾事件。c.对植物造成伤害，破坏叶面结构；d.腐蚀材料。(三)、碳氧化合物一氧化碳性质：无色、无味、无嗅的气体；有毒，能与氧气争夺血液中的血色素，使血液携带氧气能力大大降低，使人体缺氧而窒息。数量：是城市大气中数量最多的污染物〔约占大气污染物总量的1/3〕。主要来源：汽车尾气。(四)、氮氧化物〔NOx〕1、主要污染物：NO、NO22、性质：棕黄色、有刺激性气味；3、主要来源：燃料燃烧、汽车尾气、局部生产或使用硝酸的工厂排放的尾气；4、燃烧过程中NOx的产生情况：热力〔热解〕NOx、燃料〔燃烧〕NOx和瞬时NOx。5、危害：〔1〕毁坏棉花，尼龙等织物；〔2〕损害植物——使柑桔落叶、发生萎黄病和减产；〔3〕引起急性呼吸道病变。会导致光化学烟雾。(五)、碳氢化合物〔CxHy〕碳氢化合物包括烷烃、烯烃和芳烃等复杂多样含碳含氢化合物，大气中碳氢化合物主要是甲烷。〔1〕主要来源：自然源——生物分解；〔CH4〕人为源——石油的不完全燃烧和蒸发过程，其中汽车排放占有相当的比重。〔2〕主要危害能生成有害的光化学烟雾，其中碳氢化合物苯并芘具有明显的致癌作用，甲烷具有温室效应，比二氧化碳大20多倍。(六)、含卤素化合物1、卤化烃大气中卤代烃包括卤代脂肪烃和卤代芳烃。〔DDT、六六六、多氯联苯、氟利昂〕；2、其他含氯化合物大气中含氯的无机物主要是氯气和氯化氢。氯气主要来自由化工厂、塑料厂、自来水净化厂等产生，火山爆发也能排放一定氯气。氯化氢主要来自盐酸制造、燃烧等。氯化氢在空气中可形成盐酸雾，也构成酸雨的成分。3、含氯废气主要是指含HF和SiF4的废气。主要来自炼铝工业、钢铁工业及磷肥和氟塑料生产等化工过程。(七)、氧化剂大气中一类氧化能力特别强的氧化剂，如臭氧、过氧化物、过氧乙酰硝酸酯等统称为氧化剂，它们都是二次污染物。五、大气污染物的扩散1、气象动力因子气象的动力因子主要是指风和湍流，风和湍流对污染物在大气中的扩散和稀释起着决定性作用。a.风风不仅对污染物起着运输的作用，而且还起着扩散和稀释的作用。一般说来，污染物在大气中的浓度与污染物的总排放量成正比，而与平均风速成反比，假设风速增加一倍，那么在下风向污染物的浓度将减少一半。b.大气湍流大气的湍流是指大气以不同的尺度作无规那么运动的流体状态。风速有大有小，具有阵发性，并在主导风向上也还出现上下左右无规那么的阵发性搅动，这种无规那么阵发性搅动的气流成为大气湍流。大气污染物的扩散，主要是靠大气湍流作用。2、气象热力因子气象的热力因子主要是指大气的温度层结及大气稳定度等。a.温度层结与逆温温度层结是指在地球外表上方大气的温度随高度变化的情况，或者说是在垂直地球外表方向上的气温分布。当气温垂直递减率小于零时，大气层的温度分布于标准大气情况下气温分布相反时称为温度逆增，简称逆温。此时，上层空气密度低，下层空气密度高，空气在垂直方向上不存在任何运动，气温异常稳定，以致常常发生空气污染事故。2、气象热力因子气象的热力因子主要是指大气的温度层结及大气稳定度等。a.温度层结与逆温温度层结是指在地球外表上方大气的温度随高度变化的情况，或者说是在垂直地球外表方向上的气温分布。当气温垂直递减率小于零时，大气层的温度分布于标准大气情况下气温分布相反时称为温度逆增，简称逆温。此时，上层空气密度低，下层空气密度高，空气在垂直方向上不存在任何运动，气温异常稳定，以致常常发生空气污染事故。b.干绝热直减率rd在物理学上，假设一系统在与周围物体没有热量交换而进行状态变化时，称为绝热变化。状态变化所经历的过程称为绝热过程。在绝热过程中系统的状态变化及对外作功是靠系统的内部变化来到达的。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100米表示，rd=0.98℃/100m或一般取rd=1℃/100mc.大气稳定度概念：垂直方向大气的稳定程度。判断：假设一空气块由于某种原因受到外力的作用，产生了上升或下降运动后，可能发生三种情况：(a)当外力去除后，气块就减速并有返回原来高度的趋势，称这种大气是稳定的；(b)当外力去除后，气块加速上升或下降，称这种大气是不稳定的；(c)当外力去除后，气块静止或作等速运动，称这种大气是中性的。判据：当γ>γd时．大气处于不稳定状态；当γ=γd时，大气处于中性平衡状态；当γ<γd时，大气处于稳定平衡状态。简单判定稳定度的方法：当大气的垂直温度随高度增高而降低时，大气为不稳定状态。当大气的垂直温度随高度增加而增加时，呈现出逆温，这时大气是稳定的，温度随高度增加得愈剧烈，即大气愈稳定。当温度不随高度而变化，可认为大气是处于中性状态。六、影响大气污染物的地理因素1.地形和地物的影响地面是一个凹凸不平的粗糙曲面，当气流沿地面流过时，必然要同各种地形地物发生摩擦作用，使风向风速同时发生变化，其影响程度与各障碍物的体积、形状、上下有密切关系。2.山谷风山谷风是在山区最为常见，它主要是由于山坡和谷底受热不均而产生的。在白天，太阳先照射到山坡上，使山坡上大气比谷地上同高度的大气温度高，形成了由谷地向上坡的风，称为谷风。在夜间，山坡和山顶比谷地冷却得快，使山坡和山顶的冷空气顺山坡滑到谷底，形成了山风。3.海陆风它发生在海陆交界地带，是由于陆地和海洋的热力性质的差异而引起的。在白天，由于太阳辐射，陆地升温比海洋快，在海陆大气之间产生了温度差、气压差，使低空大气由海洋流向陆地，形成海风。在夜间，由于有效辐射发生了变化，陆地比海洋降温快，在海陆之间产生了与白天相反的温度差、气压差，使低空大气从陆地流向海洋，形成陆风。4.城市热岛环流城市热岛环流是由城乡温度差引起的局地风。产生城乡温度差异的主要原因是：a.城市人口密集、工业集中，使得能耗水平高b.城市的覆盖物热容量大，白天吸收太阳辐射热，夜间放热缓慢，使低层空气变暖c.城市上空笼罩着一层烟雾和二氧化碳，使地面有效辐射减弱。因此，使城市市区净热量收入比周围乡村多，故平均气温比周围乡村高，于是形成了所谓城市热岛。第三节全球大气环境问题一、全球变暖与防治对策1、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0.6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2、温室效应与温室气体〔1〕什么是“温室效应〞?所谓“温室〞即指“暖房〞，屋顶和四周是玻璃或透明塑料薄膜建成，由于玻璃和透明塑料薄膜可以使太阳光(短波辐射)射入室内，但室内向外的辐射(长波辐射)却不易透过玻璃或薄膜外逸，使室内温度提高，起到防寒升温、在寒冷季节也能栽种喜温作物的作用。大气中的温室气体所起的作用与玻璃温室相同，它不影响太阳光照射到地面，但却可以吸收地面向外的红外(长波)辐射，使低层大气变暖，于是人们便把这种作用称为“温室效应〞。2〕温室气体〔a〕概念能使地球大气增温的微量气体组分，成为温室气体。〔b〕种类二氧化碳〔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、全球变暖对人类的影响〔1〕海平面上升全球海平面在过去的百年里上升了14.4厘米。冰川融化可造成海平面上升，海平面上升1米，中国的珠三角洲、长江三角洲、渤海湾地区将会被淹没。〔2〕气候变化全球变暖将引起世界温度带的移动。a、大局部地区温度上升但也有例外b、全球降雨量增加，全球陆地降雨增加了1%C、沿海岸的亚热带地区会出现更潮湿的季风d、台风的强度增强e、飓风更频繁、更强大，并向高纬度地区开展。3〕、对生物多样性的影响全球气候的变化必然给生物圈造成多种冲击，生物群落的伟大分布和生物带都会有相应的变化，很可能有局部植物、高等真菌物种会处于濒临灭绝和物种变异的境地，植物的变异也必然影响到动物群落。〔4〕、对全球人类的影响a、对农业的影响b、威胁沿海城市、岛屿与平原c、传染性疾病可能扩大分布范围d、改变水资源的分布和水量4、控制全球变暖的综合对策控制全球变暖，就必须要减少大气中温室气体含量，其中关键问题是控制二氧化碳的含量。〔1〕根本控制对策a、能源对策〔1〕开展核能与氢能〔2〕开发利用新能源：太阳能和风能〔3〕开发替代能源：水力发电b、绿化对策：〔1〕植树造林、减少人口〔2〕兴旺国家负有减少温室气体的主要责任二、臭氧层破坏与防治对策1、臭氧层破坏的机理2〕当有活性催化物质存在时式中Y为活性催化物，在反响中并不消耗，有些物质可在平流层中存在数年，所以一个Y自由基可以破坏数万或数十万个臭氧分子。Y物种包括三大家族：氢家族HOx、氮家族NOx和卤家族XOx。3〕氯氟烃〔CFCs〕类物质是臭氧层破坏的一个主要原因CFCs的化学稳定性好，在对流层不易分解而进入平流层。到达平流层CFCs受到短波紫外线的照射，分解为Cl自由基，参与臭氧的消耗。常用的CFCs中一氟三氯甲烷CFC-11(CFCl3〕和二氟二氯甲烷CFC-12(CF2Cl2〕的寿命大约为50年和110年，有的CFCs的寿命可达数千年。2、臭氧层破坏造成的危害1〕对人类健康的影响〔1〕致癌作用损伤人体免疫系统对眼的损伤；对植物的影响：使农作物减产；〔3〕对水生系统的影响：减少浮游生物的产量；〔4〕其他影响臭氧层破坏对气候的影响；加剧环境污染；使材料加速破坏3、应对措施〔1〕提高利用效率，降低操作损失；〔2〕回收和在循环；〔3〕改进CFCs产品；〔4〕非CFCs产品的替代品三、酸沉降与防治措施1、酸雨(acidrain)概念：pH低于5.6的降水，包括雨、雪、霜、雾雹与露等各种降水形式。我国酸雨的特点：〔1〕以长江为界，南方酸雨多于北方。a、北方土壤多属碱性b、南方多雨，土壤经雨水长期冲刷，石灰质减少c、北方天气枯燥雨水少，沙漠地区多d、南方地区燃用的煤比北方地区含硫量高〔2〕我国酸雨属于硫酸型〔3〕降水酸度有明显的季节性，冬季PH值，夏季高。〔4〕城区的酸雨比郊区严重2、酸雨的来源〔1〕天然排放的硫化合物和氮化合物；生物源，如：海浪溅沫、火山喷发等；非生物源，如：细菌分解有机物。〔2〕人为排放的硫化合物和氮化合物化石燃料的燃烧产生的SO2和NOx排放是产生酸雨的根本原因。5、防治措施〔1〕使用低硫燃料或改进燃烧装置；〔2〕烟气脱硫脱氮；〔3〕控制汽车尾气排放第四节大气污染综合防治一、大气污染控制技术概述〔一〕颗粒污染物的治理技术从废气中将颗粒物别离出来并加以捕集、回收的过程称为除尘。实现上述过程的设备装置称为除尘器。1、除尘装置依照除尘器工作原理可将其分为机械式除尘器、过滤式除尘器、湿式除尘器、静电除尘器等四类。〔二〕气态污染物的治理技术一、SO2废气治理技术目前，在工业上已应用的脱除SO2的方法主要为湿法，即用液体吸收剂洗涤烟气，吸收所含SO2；其次为干法，即用吸附剂或催化剂脱除废气中的SO21、湿法a、氨法用氨水作吸收剂吸收废气中的SO2。由于氨易挥发，实际上此法是用氨水与SO2反响后生成亚硫酸铵水溶液作为吸收SO2的吸收剂，生成NH4HSO3；通入氨后再反响生成〔NH4)2SO3b、钠碱法用氢氧化钠或碳酸钠的水溶液作为开始吸收剂，与SO2反响生成Na2SO3,继续吸收SO2，生成NaHSO3,生成的吸收液为Na2SO3和NaHSO3的混合液。C、钙碱法

用石灰石、生石灰或消石灰的乳浊液为吸收剂吸收烟气中SO2的方法，对吸收液进行氧化可得到副产物石膏，通过控制吸收液的pH,可得到副产物半水亚硫酸钙。2、干法

a、活性炭吸附法

在有氧及水蒸气存在的条件下，用活性炭吸附SO2。由于活性炭外表具有催化作用，使吸附的SO2被烟气中的O2氧化为SO3，SO3再与水蒸气反响生成硫酸。

b、催化氧化法

在催化剂的作用下可将SO2氧化为SO3后进行净化。催化法可用来处理硫酸尾气。2、NOx废气治理技术

a、吸收法

常用的碱液有氢氧化钠、碳酸钠、氨水等b、吸附法

用吸附法吸附NOx已有工业规模的生产装置，可以采用的吸附剂为活性炭与沸石分子筛。

活性炭对低浓度NOx具有很高的吸附能力，并且经解吸后可回收高浓度的NOx，但由于温度高时，活性炭有燃烧的可能，给吸附和再生造成困难，限制了该法的使用。

丝光沸石分子筛是一种极性很强的吸附剂。当NOx废气通过时，废气中极性较强的H2O分子和NO2分子，被选择性地吸附在外表上，并进行反响生成硝酸放出NO。经过这样的反响后，废气中的NOx即可被除去。对被吸附的硝酸和NOx，可用水蒸气置换的方法将其脱附下来，吸附剂冷却后，即可重新用于使用。C、催化复原法

在催化剂的作用下，用复原剂将废气中的NOx复原为无害的N2和H2O的方法称为催化复原法。分为非选择性催化复原和选择性催化复原。

非选择性催化复原

在催化剂的作用下，复原剂不加选择的与废气中的NOx与O2同时发生反响。作为复原剂气体可用H2和CH4等。

选择性催化复原

在催化剂的作用下，复原剂只选择性地与废气中的NOx发生反响，而不与废气中的O2发生反响。常用的复原剂气体为NH3和H2S等。二、大气污染综合防治措施1、大气污染综合防治的含义所谓大气污染中的综合防治，实质上就是对多种大气污染控制技术方案的技术可行性、经济合理性、实施可能性和区域适应性等作出最优化选择和评价，从而得出最优的控制技术方案和工程措施，到达对整个区域的大气环境质量控制的目标。2、大气污染综合防治措施〔1〕、全面规划、合理布局〔2〕、严格环境管理〔3〕、控制大气污染的技术措施a、改革生产工艺，优先采用无污染或少污染的工艺，是防治环境污染的根本途径b、严格生产工艺操作，选配适宜的原材料，有利于减轻污染或对所产生的污染物进行处理。C、合理利用能源，改革能源构成，改进燃烧设备和燃烧条件，是节约能源和控制大气污染的重要途径。d、建立综合性工业基地，开展综合利用，使废水、废气、废渣资源化，减少污染物的总排放量。〔4〕控制环境污染的经济政策a、保证必要的环境保护投资b、对治理环境污染从经济上给予奖励C、贯彻谁污染谁治理的原那么，并把排污收费的制度与行政、法律制裁措施具体化。〔5〕高烟囱扩散稀释〔6〕绿化造林〔7〕安装废气净化装置〔8〕农业措施。三、我国大气污染的状况1、我国大气污染严重的原因〔1〕直接燃煤是我国大气污染严重的根本原因〔2〕能源浪费严重，燃烧方式落后，加重了大气污染：〔3〕交通污染源集中于城市，也是大气污染的原因之一。〔4〕城市布局、工业布局的不够合理，也是大气污染的原因之一。2、我国大气污染的特点〔1〕我国的主要大气污染物是降尘的总悬浮微粒〔T.S.P〕，其次是SO2，说明是以粉尘和SO2为代表的煤烟型污染；〔2〕我国北方城市大气污染水平高于南方〔尤以冬季为甚〕，冬季高于夏季，早晚高于中午，是大气污染的突出问题。〔3〕产煤区污染严重，尤以高硫煤区为甚，是大气污染的区域性问题。第四章水环境水资源概述水形成与水循环一、水形成，即水的起源30多种学说；原始星云说。、；水蒸气说；地幔说；……二、水循环概念：地球上的水从地表蒸发，凝结成云，降水到径流，积累到土中或水域，再次蒸发，周而复始的循环过程，亦称水文循环或水分循环。水循环的动力内因：水在气态、液态、固态间易于转化的特性。外因：地心引力和太阳辐射。内因使得水的交换，转移成为可能；外因为水的物理状态变化提供能量。水循环的类型：按水循环的不同途径与规模，将全球的水循环区分为大循环与小循环。1.水的自然循环：水循环的主要环节：蒸发、凝结和径流由自然力促成的水循环称为水的自然循环。自然界中的水在太阳照射和地心引力等作用下不停流动和转化，通过蒸发、降水、径流和渗透等方式循环不止。水循环的作用：1维持全球水的动态平衡，更新水资源2生命物质循环的介质3在生态系统中，传递和利用能量4塑造地表形态，维持矿质元素循环3、水资源水资源的概念：广义：地球上各种形态的可供人类直接或间接利用的，具有使用价值和经济价值的水。天然水量并不等于可利用水量，水资源那么一般仅指地球表层中可供人类利用并逐年得到更新的那局部水量资源。如大气降水，江河、湖泊、水库、土壤和含水层的淡水。水资源的特性〔1〕作用上的重要性：维护生态平衡和环境的根本要素；〔2〕利用上的多用性：工业用水，生活用水，航运，渔业等；〔3〕经济上的两重性：水资源的有用性和有害性；〔4〕补给上的有限性：是可再生能源，水的自然循环实现动态平衡，需要一个过程，需求量大时会出现缺水或水质性缺水；〔5〕时空分配上的可变性；水的数量和质量受自然地理因素和人类活动的双重影响。世界水资源的分布：全球总贮水量估计为13.7亿立方千米，其中淡水总量仅为0.36亿立方干米，≤3%。除冰川和冰帽外，可利用的淡水总量缺乏世界总贮水量的1%水资源利用中的问题〔1〕水资源短缺〔2〕水资源分布不均〔3〕水环境污染水资源数量分级〔世界水资源所〕：人均占有量<1000m3,最低水平，严重缺水；1000~5000m3,低水平，缺水；5000~10000m3，中等水平，不缺水；>10000m3，水资源丰富。UN可持续开展委员会：缺水警戒线：1750m3水资源的短缺：联合国世界淡水资源综合评价报告指出，世界约1/3人口生活在面临中度和高度水紧张的地区，水资源的短缺制约了当地经济和社会的开展，如果不采取行动，预计2025年世界人口的2/3或近55亿将有面临着这种局面的风险。我国水资源短缺的成因〔1〕水资源时空分布不均；(2)资源浪费严重；(3)水污染日益加剧；(4)管理体制混乱水资源分布不匀：地理分布不均：全球：北非、中东、中亚严重缺水；中国：81%分布在长江及其以南地区。时间分布不均：我国大局部地区冬季少雨干寒，60%~80%降雨集中在汛期。水环境容量环境容量：某一环境在自然生态结构与正常功能不受损害、人类生存环境质量不下降的前提下，能容纳的污染物的最大负荷量称为该环境的容量。水环境容量〔水域允许纳污量〕：将给定区域和水文、水力学条件、给定排污口的位置，满足水域某一水质标准的排污口最大排容量，叫做该水域在上述条件下所能容纳污染物质总质量。水环境容量计算：W＝Ｖ(Ｃs-CB)+C；其中：W：某地表水体的水环境容量；V：水体体积；Cs：污染物环境标准或水质目标；CB：污染物背景值〔本底值〕；C：水体自净能力影响水环境容量的因素：水体特征，水质目标，污染物特性及水环境利用方式有关。水环境容量的应用：〔1〕制定地区水污染物排放标准〔2〕进行水环境规划的根底工作，只有弄清了污染物的水环境容量，才能使所制订定的水环境规划真正表达出生态环境效益和经济效益，做到工业布局更加合理，污水处理设施的设计更加经济有效。〔3〕对水资源综合开发利用的前提。不仅要保证它能提供足够质量的水质合格的水，而且还应考虑它接纳污染物的能力。水环境容量大型是某地水资源是否丰富的重要标志之一2、水质指标与标准水质定义：是由水体的物质组成，水的物理、化学和生物学性质所决定的满足人类各种用水目的、或符合水域功能的适宜程度的综合表征。水质和水量作为水的资源属性。水体的概念：水体是指海洋、河流、湖泊、水库、冰川、沼泽以及底下水等的总称，是以相对稳定的陆地为边界的天然水域。环境学领域中那么把水体当作包括水中的悬浮物、溶解物质、底泥相、水生生物等完整单元的生态系统或完整的综合自然体。水体不仅指水，还包括所含的各种物质、水生生物及底质等。水质指标：水质状态需要用一系列的参数加以表征，反映和评价水体质量特征的参数，称为水质指标。水质指标：水的质量状态可以水体的物理性质、化学性质和生物学性质等多方面的特征加以反映。这些反映水质物理状态、化学状态和生物学状态的特征参数分别称为水质物理指标、化学指标和生物学指标。物理性水质指标：感官指标总固体悬浮固体溶解固体可见固体电导率化学性水质指标：一般化学性指标有毒化学性指标有关氧平衡的指标生物学水质指标：细菌总数总大肠菌群数各种病原细菌病毒污染水体：还有BOD、DO、COD、TOD、TOC污水水质指标①化学耗氧量(COD)：又称化学需氧量。在规定条件下，使水样中能被氧化的物质氧化所需耗用氧化剂的量，以每升水消耗氧的毫克数表示。其值可粗略地表示水中有机物的含量，用以反映水体受有机物污染的程度。②生化需氧量(BOD)：指在好气条件下，微生物分解水体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。③总有机碳量(TOC)：水中溶解性和悬浮性有机物中存在的全部碳量是评价水体需氧有机物的一个综合指标。④总需氧量(TOD)：水中有机物中除含有机碳外，尚含有氢、氮、硫等元素。当有机物全部被氧化时，碳被氧化为二氧化碳，而氢、氮、硫那么被氧化为水、一氧化氮和二氧化硫等。此时氧化所需的氧量称为总需氧量。目前国内外普遍采用20℃培养5d的生物化学过程需要氧的量为指标(以mg/L为单位)，记为BOD5。生化需氧量包含的内容范围同化学需氧量一样，是不含氮有机物和含氮有机物中的碳的氧化局部，也就是有机物的碳的生化需氧量。水质标准1、水质标准：国家规定的各种用水在物理性质、化学性质、和生物性质方面的要求，主要包括对水中污染物和其他物质的最大和最小容许浓度的规定。2、水质标准的构成：制定标准的目的；标准的适用对象和范围；标准中引用的其他标准；标准所规定的环境质量参数及标准值；环境质量参数的分析监测方法；标准的实施与监督等内容。我国公布的主要水质标准?地表水环境质量标准?〔GHZB3838-2002〕；?地下水环境质量标准?〔GB/T14848-1993〕；?海水水质标准?(GB3097-1997)；?渔业水质标准?(GB11609-1989)；?农业灌溉水质标准?(GB5084-2005)?生活饮用水卫生标准?(GB5749-2006)；?污水综合排放标准?〔GB8978-1996〕；以及各行业废水污染物排放标准，如?造纸工业水污染物排放标准?〔GB3544-2001〕、?钢铁工业水污染物排放标准?(GB13456-2021)等?生活饮用水卫生标准?GB5749—2006四大类指标〔具体见P88〕微生物指标；毒理指标；感官性状和一般化学指标；放射性指标；原那么上一般食品、饮料用水采用生活饮用水水质标准。水质标准的作用〔1〕制定水环境规划和方案的定量化依据；〔2〕进行水质评价的准绳；〔3〕进行水质管理的技术根底；〔4〕是提高水环境质量的重要手段。3、水体自净：污染物质进入天然水体后，通过一系列物理、化学和生物因素的共同作用，使排入的污染物质的浓度和毒性自然降低，这种现象称为水体自净。水体自净作用往往需要一定的时间、一定范围的水域以及适当的水文条件。水体的自净作用还决定于污染物的性质、浓度以及排放方式等。水体自净作用：物理净化：稀释扩散沉淀挥发化学净化:氧化复原分解凝聚中和生物净化:生物活动〔微生物、浮游生物〕物理自净〔1〕物理自净能力的强弱取决于水体的物理条件如温度、流速、流量等，〔2〕以及污染物自身的物理性质如密度、形态、粒度等。〔3〕物理自净对海洋和容量大的河段等水体的自净起着重要的作用。〔4〕影响化学自净的环境条件有酸碱度、氧化复原电势、温度、化学组分等。〔5〕污染物自身的形态和化学性质对化学自净也有很大影响。生物自净(1)影响水体生物净化作用的主要因素是水中的溶解氧含量，温度和营养物质的碳氮比例。(2)水中一些特殊的微生物种群和高等水生植物如浮萍、凤眼莲等，能吸收并浓缩水中的汞、镉等重金属元素或难降解的人工合成有机物，使水逐渐得到净化。水体自净过程的特征〔1〕污染物浓度逐渐下降；〔2〕污染物毒性降低；〔3〕重金属被固定：溶解态--被吸附--不溶性化合物-- 底泥；〔4〕复杂有机物--简单有机物；〔5〕不稳定化合物--稳定化合物；〔6〕溶解氧经急剧下降--最低点--缓慢上升；(7)生物种群趋于正常分布第三节水体污染一、水体污染的概念几种定义：1、水体受人类活动或自然因素的影响，使水的感官形状、物理化学性质、生物组成以及底泥情况等方面产生了恶化。2、排入水体的工业废水、生活污水及农业径流等的污染物质超过了水体的自净能力，引起水质的恶化。3、污染物质大量进入水体，使水体的原有用途遭到不同程度的破坏。综合定义：指水体因某种物质的介入，而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特性的改变，从而影响水的有效利用、危害人体健康、破坏生态环境，造成水质恶化的现象。二、水污染的主要来源水污染分为自然污染和人为污染，其中人为污染复杂多样，已成为水污染的主要来源。1.点污染源：造成水体污染的主要来源，包括废水〔工业冷却水〕、污水〔与产品直接接触受污染的排水〕、废液〔在生产工艺中流出的废液〕。工业废水：废水中污染物浓度大；废水成分复杂且不易净化；带有颜色或异味；废水水量和水质变化大工业废水的特点：1SS含量高，100－3000mg/L左右2需氧量高，COD可达400－1000mg/L，BOD可达200－5000mg/L3酸碱度变化大，pH在2－13之间4温度高达40℃以上可造成热污染5易燃，含低沸点的挥发性液体，易酿成水面火灾6含多种多样有毒有害成分：酚、氰、油、农药、多环芳烃、染料、重金属(Hg、Cr、Cd、As等)，放射性等。生活污水：主要来自家庭、商业、学校、旅游效劳业及其他城市公用设施，包括厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣机排水、沐浴排水及其他排水等。生活污水不同于城市污水。城市污水指排入城市污水管网的各种污水的总和，有生活污水、一定量的各种工业废水、地面的降雪、融雪水及垃圾、废物、污泥等。生活污水中99.9%是水，固体物不到0.1%过量使用洗涤剂、过量使用洗衣粉、把剩饭倒入下水道、河边洗车、生活垃圾堆于河边面污染源：也称非点源污染，具有面广、分散、难于收集、难于治理的特点。农业面源污染；城市径流污染；过量施用农药污染水体；过量施用化肥污染水体主要的水污染物资1悬浮物：使水体变浑，影响水生植物的光合作用，吸附有机毒物、重金属等，形成危害更大的复合污染物沉入水底，日久形成淤积，阻碍水上交通或减少水库容量，增加挖泥负担。2耗氧有机物：排入水体后能在微生物作用下分解为简单的无机物，在分解过程中消耗氧气，使水体中的溶解氧减少。影响鱼类和水生生物的生存，造成水体变黑发臭。植物性营养物：主要指含有氮、磷的无机、有机化合物，易引起水中藻类及其他浮游生物大量繁殖，形成富营养化，使自来水处理厂运行困难，造成饮用水的异味，严重时会使水中溶解氧下降，鱼类大量死亡，甚至会导致湖泊的干涸灭亡。3.植物性营养物：主要指含有氮、磷的无机、有机化合物，易引起水中藻类及其他浮游生物大量繁殖，形成富营养化，使自来水处理厂运行困难，造成饮用水的异味，严重时会使水中溶解氧下降，鱼类大量死亡，甚至会导致湖泊的干涸灭亡。4、有毒污染物〔重金属、有机农药等〕：重金属是具有潜在危害的重要污染物质，从20世纪50年代前后日本出现的水俣病和骨痛病，均已查明是由于汞、镉污染引起的公害病。重金属的环境污染已受到人们极大的关注。5、难降解有机物：指难以被微生物降解的有机物，能在水中长期稳定地存留，并通过食物链富集，最后进入人体。它们中的一局部化合物即使在十分低的含量下仍具有致癌、致畸和致突变的作用。6、石油类：主要来源于船舶废水、工业废水、海上石油开采及大气石油烃沉降。它会阻止氧进入水中，阻碍水生植物的光合作用。同时，石油还会粘附在鱼鳃上，使之呼吸困难直至鱼类死亡，还会抑制水鸟产卵和孵化。食用在含有石油的水中生长的鱼类等水产品，会危及人体健康。7、酸，碱，盐类：主要来自生活污水及许多工矿废水。它会破坏水生生态系统的平衡；影响