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1)从哲学上来说,环境是一个相对主体而言的客体,是一个相对的概念。
2)生态学中的环境是指某一特定生物体或生物群体以外的空间,以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。
3)对于环境科学而言,环境是指以人类为主体的外部世界的总体,即人类赖以生存和发展的物质条件的综合体。
或者是指围绕着人群空间,以及其中可以直接、间接影响人类生存和发展的各种自然因素和社会因素的总体。
中心事物:
人
4)《中华人民共和国环境保护法》中的环境是指“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”
2、什么是环境问题?
举例说明环境问题分为哪几类?
1)环境问题是指全球环境或区域环境中出现的不利于人类生存和发展的各种现象。
环境问题的分类:
①第一环境问题。
也称原生环境问题,是指由自然力引起的环境问题。
分两类:
一是自然灾害:
如火山爆发、山崩、地震、海啸、台风、水旱灾害等;
二是自然界本来就存在对人类和生物有害的因素:
如某些地方水土中缺少(或过多)某些人体所需的化学元素而导致疾病的发生(地方病)。
②第二环境问题。
又称次生环境问题,由于人类的生产和生活活动作用于周围的环境,引起环境质量的恶化,以及这种恶化反过来影响人类生存和发展的问题。
分为三种类型:
a)生态环境破坏问题:
不合理开发利用自然资源,超出环境承载力,使生态环境质量恶化或自然资源枯竭的现象。
包括生物环境破坏问题和非生物环境破坏问题
b)环境污染问题:
人类活动排放的物质进入环境,达到一定的程度,使环境系统的结构与功能发生变化,对人类或其他生物的正常和发展产生不利影响的现象。
可分为水污染,大气污染,土壤污染等
c)环境干扰问题:
人类活动排出的能量进入环境,达到一定的程度,对人类产生不利影响的现象,包括噪声、电磁辐射、光污染、热污染等。
3、何为潜在的环境问题?
主要有哪几种?
潜在的环境问题是指目前尚没有从总体上认识,但在一定的时期后会对人类产生巨大影响的环境问题。
①环境诱变剂——凡是能引起生物体染色体畸变或基因突变的物质统称为诱变剂,诱变剂具有“三致”作用,即致癌、致畸、致突变。
环境中的诱变剂被称为环境诱变剂。
②物种入侵——由于外来物种的存在而使本地物种的生存安全受到威胁的现象称之为“物种入侵”或“生物入侵”
③转基因生物的风险
第二章生态学基础
现代生态学:
研究生命系统与环境系统之间相互作用的规律及机理
生态系统:
是指在自然界的一定空间内,生物与环境构成的统一整体,是生物圈能量和物质循环的一个功能单位。
食物链:
是各种生物以食物为联系建立起来的链锁。
食物网:
在一个生态系统中,食物关系往往很复杂,各种食物链相互交错,形成食物网
生物富集:
一种有害成分随着食物链的逐级传递,浓度不断增加,越是居于食物链顶端的生物体中,污染物的浓度越高,这种现象称为生物富集。
生态平衡:
生态系统发展到成熟阶段,它的结构和功能,包括生物种类的组成、各个种群的数量比例以及物质和能量的输入输出等都处于相对稳定的状态,这种状态称为生态平衡。
生态农业:
生态农业就是遵循生态学、生态经济学原理,应用系统工程的方法,把传统农业技术和现代农业技术相结合,充分利用当地自然和社会资源优势,因地制宜地规划设计和组织实施的综合农业生产体系。
生态工业:
指仿照自然界生态过程物质循环的方式来规划工业生产系统的一种工业模式
生物监测:
利用生物在污染环境中所发出的各种信息,来判断环境污染状况的一种手段。
这是一种最直接也是一种综合的方法。
1、生态系统的组成成分可分为生物成分和非生物成分,生物成分又可分为生产者、消费者、分解者。
2、生态系统的功能包括能量流动、物质循环和信息联系
3、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。
4、破坏生态平衡的因素有自然因素和人为因素,由人为因素引起的生态平衡的破坏具体表现在①使环境因素发生改变;
②使生物种类发生改变;
③信息系统的破坏三个方面。
1、生态平衡的特点及其破坏因素,维持生态平衡的意义?
生态平衡的特点:
(1)为一暂时的、相对的动态平衡:
由生态系统内部的自动调节能力所致。
(2)生态系统结构越复杂,组成越多,物质与能量的途径越多,调节能力越强,平衡易保持。
反之,调节能力越弱,平衡就不易保持。
(3)生态系统的变化与发展,是在不平衡--平衡--不平衡中的物质与能量流动中进行的。
破坏因素:
(1)自然因素:
主要是指自然界发生的异常变化,或者自然界本来就存在的对人类和生物有害的因素,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:
主要指人类对自然的不合理利用、工农业发展带来的环境污染等,是当今世界上干扰生态平衡的最严重的因素。
①使环境因素发生改变②使生物种类发生改变③信息系统的破坏
维持生态平衡的意义:
2、试述生态学的一般规律。
(一)相互依存与相互制约规律
1、普遍的依存与制约,亦称“物物相关”规律。
2、通过“食物”而相互联系与制约的协调关系,亦称为“相生相克”规律。
(二)物质循环与再生规律
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,即所谓“再生”,重新被植物所吸收,进行着不停顿的物质循环。
(三)物质输入输出的动态平衡规律
物质的输入输出平衡规律,又称为协调稳定规律,它涉及生物、环境和生态系统三个方面。
当一个自然生态系统不受人类活动干扰时,生物与环境之间的输入与输出,是相互对立的关系,生物体进行输入时,环境必然进行输出,反之亦然。
生物体一方面从环境摄取物质,另一方面又向环境排放物质,以补偿环境的损失。
对于一个稳定的生态系统,无论对生物,对环境,还是整个生态系统,物质的输入与输出总是相平衡的。
(四)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。
生物从环境吸收水和营养元素,同时生物体又以其排泄物和尸体把相当数量的水和营养素归还给环境,最后获得协同进化的结果。
如:
生物与土壤的形成。
(五)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;
当外来干扰超过这一极限时,生态系统就会被损伤、破坏、以致瓦解。
草场的退化、森林的过度采伐和过量捕鱼等。
3、以南水北调东线工程为例,说明大型人类活动对环境的影响?
1、主要有利影响
(1)解决北方地区水资源短缺问题
(2)增加了水环境容量
淮河以北地区河流在枯水季节基本维持断流或干枯的状态,特别是黄河以北和山东半岛地区基本是有河皆干,有水皆污,水环境恶化严重,许多河流基本无水环境容量可言,南水北调东线工程实施后,可将长江优质水源源不断地经输水干线进入各用水区,可长时间保持输水干线河湖及用水区河道的基本流态,恢复河道的基本功能,同时大大地增加了水环境容量和水环境的承载能力。
(3)缓解地下水超采问题
黄河以北以及胶东半岛地区地下水超采严重,漏斗面积不断增大,沿海地区地下水含水层受浅层咸水入侵面积不断扩大,不少地区出现地面沉陷、塌陷、裂缝等地质灾害。
东线工程建成后,可替换城市供水水源,减少深层地下水的开采量,加之常年输水,对补充地下水源、地面沉降等环境地质问题的缓解起到积极作用。
(4)促进节水治污根本改善调水沿线地区水环境整体质量
为实现调水水质保护目标,又必须通过污染源治理、城镇污水处理厂建设、截污导流工程等综合措施,加快了沿线的治污步伐。
调水工程实施后,治线地区的水污染负荷将大幅度削减,输水沿线水质将全面达到Ⅲ类水标准。
(5)防止调蓄湖泊富营养化,有效保护湿地生态系统良性循环
调水后,输水干线调蓄湖泊水环境得到有效改善,调蓄湖泊换水频繁,换水率将明显提高,可有效防止湖泊富营养化的发生。
同时由于调蓄湖泊的平均蓄水位抬高,水面扩大,水生浮游动植物和底栖动物的种类及数量将有上升,改善湿地鸟类的生存环境,同时对发展渔业生产十分有利,避免了湖泊干枯或死水位以下运行造成的生态灾难,有效保护湖泊生态系统的良性循环。
2主要不利影响及采取的措施
(1)对长江口盐水入侵产生一定影响
东线工程调水将会对长江口枯水期盐水入侵带来一定负面影响,特别是枯水年的枯水期。
但若通过三峡工程的合理调度,则南水北调工程对长江口盐水入侵产生的负面影响将得到缓解甚至抵消。
为防止在枯水期加重长江口地区的盐水入侵,当长江大通站流量小于10000m3/s时,有必要采取“避让”措施,减少抽江流量或暂停调引江水措施,可基本消除调水对长江口盐水入侵的影响。
当长江为枯水年或特枯水年时,宜将三峡水库蓄水期提前1个月,即从9月开始,延至10月、11月、12月,以维持枯水期天然下泄水量。
(2)对水环境影响
在满足所有假设条件的前提下,输水干线基本可以达到高锰酸盐指数和氨氮指标满足地表水III类的要求。
南水北调东线调水水质风险因素较多,如面源污染及养殖、航运等内源污染得不到有效控制,在输水干线特别是湖库内可能出现水质问题,公路、航运交通干线发生事故而导致有毒有害物质倾入等都会影响到调水的顺利进行。
全面落实南水北调东线治污规划及控制单元实施方案,加强调水沿线的水污染防治的监督管理,是保障南水北调调水水质的基础。
(3)对生态环境影响
东线工程的施工对沿线的水生生态环境和陆生生态环境造成一定的破坏。
造成一定的生物量损失,但其损失量在系统承受范围内。
而且由于受影响的动植物在周边地区分布广泛,且无国家重点保护物种,因此对动植物的影响是轻微的。
同时,工程弃土堆放会在河道和南四湖形成埝堤,对水陆生生境的能流、物流造成一定的阻隔。
(4)调水对钉螺北移扩散的影响
南水北调东线工程实施运行后,调水量增加,输水时间延长,水源区钉螺有可能通过水泵抽吸进入输水河道,以及通过运输及人畜携带的方式传播,造成钉螺的北移扩散,即存在着钉螺通过输水河道在一定范围内扩散的可能性,因此在工程建设运行中,要注意配套血防工程措施,同时要加强这些地区螺情、血吸虫病疫情的监控,并根据其具体情况,采取有效措施,及时防、控血吸虫病流行。
(5)对土壤质量的影响
对于黄河以北地区,存在局部地区土壤次生盐碱化问题,要采取渠道防渗和灌区排水等措施,减免其不利影响。
第三章大气环境
大气圈:
一般是将随地球旋转的大气层叫做大气圈,又称大气环境。
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,达到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。
大气污染物:
由于人类活动或自然过程排入大气,并对人和环境产生有害影响的物质。
一次污染物:
是从污染源直接排出原始物质,进入大气后其形态没有发生变化的污染物。
如二氧化硫、一氧化氮、一氧化碳、颗粒物等。
二次污染物:
由污染源排出的一次污染物与大气中原有成分,或几种一次污染物之间,发生了一系列的化学变化或光化学反应,形成与原污染物性质不同的新污染物。
总悬浮颗粒物:
用标准大容量颗粒采样器,在滤膜上所收集到的颗粒物,通常称为总悬浮颗粒物。
其粒径大小,绝大多数在100μm以下,其中多数在10μm以下。
它是分散在大气中的各种粒子的总称,是大气质量评价中的一个通用的重要污染指标。
光化学烟雾:
是含有氮氧化物、碳氢化物等一次污染物的大气在一定的气象条件和阳光照射下,发生光化学反应而产生的二次污染物与一次污染物的混合物。
气温垂直递减率:
指单位高差(通常取100米)气温变化速率的负值。
逆温:
气温随高度增加而增加的现象称为逆温。
1、按温度垂直变化的特点可将大气圈分为对流层、平流层、中间层、暖层(电离层)、散逸层。
2、依照污染物存在的形态,大气污染物可分为颗粒污染物与气态污染物。
颗粒物污染物按其粒径大小,又可分为:
①降尘、②飘尘,飘尘又称可吸入粒子(IP)。
3、煤烟型污染的主要污染物有:
SO2、NOx、CO和颗粒物。
20世纪50年代有名的公害事件——伦敦烟雾事件、马斯河谷事件和多诺拉等烟雾事件,便是这种类型的污染所致。
4、光化学烟雾污染的主要一次污染物:
CO、NOx、HC,光化学烟雾污染是典型的二次污染,一般出现在相对湿度较低的夏季晴天。
5、大气中SO2的转化分为:
阴天时,相对湿度高,颗粒物浓度大的条件下,SO2的转化途径以催化氧化为主;
在睛天,相对湿度低,大气中同时含有氮氧化物和HC时,尤其是颗粒物含量少时,SO2的转化途径则以光化学氧化为主。
SO2氧化后,立即与H2O反应生成H2SO4,如果大气中存在NH3,则生成(NH4)2SO4,所以大气中的SO2经过一系列的化学转化后,最终形成硫酸或硫酸盐,以干、湿沉降方式降落到地球表面上。
6、一个地区的大气污染程度与下列因素有关:
源参数、气象条件、下垫面状况。
7、气温垂直递减率、大气稳定度与污染物的扩散的关系:
大气温度的垂直递减率(γ)越大于干绝热递减率(γd),大气越不稳定,这种情况下越有利于大气中污染物的扩散和稀释;
相反,γ越小,大气越稳定,如果r很小,甚至等于零,或为负值(r<0)时,大气非常稳定,它严重地阻碍地面气流的上升运动,使大气污染物停滞积聚在近地面空气中,从而加速大气污染的程度。
8、污染系数是选厂址时最重要的依据。
厂址应设在污染系数最小方位的上侧。
9、风和湍流是决定污染物在大气中扩散稀释的最直接最本质的因素,其他一切气象因素都是通过风和湍流的作用来影响扩散稀释的。
10、净化颗粒污染物通常采用除尘装置。
11、低浓度SO2废气的治理有湿法排烟脱硫和干法排烟脱硫两种,湿法主要有氨法、钠碱法和钙碱法等。
干法主要有活性碳吸附法、催化氧化法。
12、汽车尾气的主要成分包括CO、NOx、碳氢化合物、醛、有机铅化合物、苯并(a)芘等有害物质。
13、汽车尾气的主要治理方式有机内净化和机外净化,机外净化主要采用催化净化法。
1、大气污染的主要来源有哪些?
(1)天然污染源:
自然界中某些自然现象向环境排放有害物质或造成有害影响的场所。
包括:
火山喷发、森林火灾、自然尘、森林植物释放、海浪飞沫
(2)人为污染源:
人类的生产活动和生活活动所形成的污染源。
交通运输过程、燃料燃烧、工业生产过程、农业活动排放:
农药、化肥
2、主要的大气污染物有哪些?
(1)颗粒污染物:
颗粒物有固体的粉尘、烟尘、飞灰、烟雾以及液体的云雾和雾滴,粒径范围一般在0.01~100μm之间。
降尘、飘尘、雾、烟、烟雾。
(2)气态污染物:
硫氧化合物、氮氧化合物、碳氧化合物、碳氢化合物、卤素化合物。
3、大气污染有何危害?
1、对人体健康的危害——引起呼吸系统疾病
(1)突然的高浓度作用下可造成急性中毒、死亡。
(2)长期接触低浓度污染物,会引起慢性气管炎、支气管哮喘、肺气肿和肺癌等病症。
2、大气污染对植物的危害
(1)损害植物酶的功能组织;
(2)影响植物新陈代谢的功能;
(3)破坏原生质的完整性和细胞膜。
(4)还会损害根系生长及其功能;
减弱输送作用与导致生物产量减少。
大气污染物对植物的危害程度取决于污染物剂量、污染物组成等因素。
3、大气污染对材料的危害
大气污染可使建筑物、桥梁、文物古迹和暴露在空气中的金属制品及皮革、纺织等物品发生性质的变化,造成直接和间接的经济损失。
4、对大气环境的影响
(1)影响能见度
(2)大气污染会导致降水规律的改变
大气污染影响凝聚作用与降水形成,有可能导致降水的增加或减少,它对降水化学的影响表现在酸性化合物的输入,即出现酸雨。
(3)大气污染还会产生全球性的影响
大气中CO2等温室气体浓度增加导致的全球变暖、人们大量生产氟氯烃化合物等导致的臭氧层耗竭等。
4、大气污染对人体健康的危害有哪些?
对人体健康的危害——引起呼吸系统疾病
①大气颗粒物
职业病:
“尘肺”病——煤肺、矽肺、石棉肺等。
②二氧化硫:
(1)在浓度低时,主要影响刺激人的呼吸道,出现咳嗽、打喷嚏症状,造成呼吸道管腔缩小,引起呼吸困难;
(2)浓度较高时,诱发支气管炎、哮喘病,严重的可引起肺气肿,甚至致人死亡。
(3)慢性中毒后,抑制机体免疫机能。
③一氧化碳:
CO是无色、无臭的有毒气体。
CO和血液中血红蛋白的亲和力是氧的210倍左右,严重阻碍血液输氧,引起缺氧中毒。
(1)当人体暴露在600-700mL/m3的CO环境中,1小时后出现头痛、耳鸣和呕吐等症状;
(2)当人体暴露在1500mL/m3的CO环境中,1小时便有生命危险。
(3)长期吸入低浓度CO可发生头痛、头晕、记忆力减退、注意力不集中,对声、光等微小改变的识别力降低,心悸等现象。
④NO2:
对呼吸器官有刺激性,可引起肺水肿、慢性支气管炎等疾病,若与SO2共存,则危害更重。
⑤光化学氧化剂
(1)刺激眼睛,鼻子、咽喉。
(2)臭氧会引起胸部压缩、头痛、咳嗽、疲倦等症状。
⑥铅:
是生物体酶的抑制剂,进入人体中的铅随血液分布到软组织和骨骼中。
慢性铅中毒可分为轻度、中度和重度。
(1)轻度铅中毒的症状有神经衰弱综合症、消化不良;
(2)中度中毒出现腹绞痛、贫血及多发性神经病;
(3)重度中毒出现肢体麻痹和中毒性脑病。
(4)儿童铅中毒可推迟大脑发育或感染急性病症。
5、室内空气污染物的种类、来源与危害?
(1)污染物种类:
1)颗粒物:
可吸入颗粒物
2)化学污染物:
甲醛、苯、甲苯、二甲苯、氨气、二氧化硫、二氧化氮、一氧化碳、二氧化碳
3)生物污染物:
生物过敏源(螨类,蟑螂,猫狗等)、细菌和病毒
4)放射性污染:
氡气及其衰变子体、地板等释放的γ射线;
5)物理污染:
噪音、灯光照明不足或过亮、温湿度过高或过低所引起的相关问题等
(2)室内污染物的主要来源:
建筑材料、装饰材料、人的活动、室外污染物
(3)室内空气污染的危害
1)慢性疾病:
建筑相关疾病(BRI)、化学物质过敏症、病态建筑综合症(SBS)
2)急性中毒:
功能破坏和免疫系统异常以及中毒死亡
3)“三致”作用:
癌变、突变、畸形
6、室内空气污染防治方法
(1)减少室内污染源:
在建筑装修材料的选择上,要选择那些合乎标准的建筑装修材料,避免有害的化学溶剂、粘胶剂向室内释放。
改掉不良生活习惯
(2)增加通风:
保持一定的新风量是最重要的措施。
要能做到每人每小时有30立方米的新风量。
(3)采取适当的治理措施:
物理吸附技术、光催化技术、化学中和技术
(4)辅助方法:
植物吸附
7、大气污染综合防治措施有哪些?
(你认为最有效地防治大气污染的方法有哪些?
)
1、全面规划、合理布局
(1)制订大气污染综合防治规划
是指从区域(或城市)大气环境整体出发,针对该区域内的大气污染问题(如污染类型、程度、范围等),再根据对大气环境质量的要求,以改善大气环境质量为目标,抓住主要问题,综合运用各种措施,组合、优化确定大气污染综合整治方案。
(2)调整工业结构、合理布局
调整工业结构,淘汰落后工艺,关闭污染严重企业;
积极发展少污染的高新技术产业
2、调整能源消费结构,提高能源利用效率
a)在我国能源消费结构比中,提高优质能源油、气及二次能源电的比例,以油代煤,以气代煤,以电代煤,逐步替代直接用原煤的工艺。
燃用低硫煤,发展和推广工业型煤。
b)提高能源利用效率措施:
①改进锅炉燃烧设备和燃烧技术;
②实行集中供暖、供热,
③研发和推广节能新工艺、新设备和新材料等。
3、开发清洁能源和可再生能源
开发利用太阳能、地热能、风能、水能、生物质能、核能、潮汐能、海洋能等清洁能源是解决大气污染问题的根本途径之一。
4、综合防治汽车尾气及扬尘污染
(1)综合防治汽车尾气
①加强立法和管理
◇建立、健全机动车污染防治的法规体系,制定更加严格的排放标准
◇应完善相应的配套管理措施
健全车辆淘汰报废制度;
制定税收政策,引导有利于污染控制的机动车生产和消费;
制定有利于防治汽车排气污染的交通管理政策等措施来控制机动车排放污染。
◇落实汽油无铅化工作,推广使用清洁燃料汽车
(2)扬尘污染的防治
①减少裸露土地
应做到“黄土不露天”,通过绿化、保湿等固土方式,达到既美化环境又减少扬尘的目的。
②施工防护
如及时清运渣土,作业现场喷水降尘.
③城市整体的防风、防尘
尽量减少含尘气体排放,通过城市整体规划的防风绿化措施减少由其他地方吹来的灰尘数量。
5、完善城市绿化系统
(1)应使各类绿地保持合理的比例
(2)应改善城市植物群落的结构和组成
(3)应制定并实施改善绿化系统的规划
第四章水污染及其防治
水体:
水体又称水域,一般是指河流、湖泊、沼泽、水库