环境学课程复习提纲Word文件下载.docx

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3气溶胶：

系指固体和液体粒子或它们在气体介质中的悬浮体，直径为0.002－100µ

m。

按粒径大小，又可将气溶胶态污染物细分为总悬浮颗粒物、飘尘和降尘三类。

4飘尘：

指能在大气中长期飘浮的悬浮物质。

粒径（Dr）＜10µ

m；

能被人直接吸入呼吸道造成危害；

能长距离迁移，造成大范围污染；

可为化学反应提供载体。

5降尘：

指可用降尘罐采集到的大气颗粒物，直径（Dr）＞10µ

6光化学反应：

大气分子、原子、自由基或离子在太阳光的作用下发生的化学反应称为光化学反应，细分为初级反应和次级反应两个过程。

初级过程是化学物质（A）吸收光量子形成激发态物质（A*）。

次级过程是初级过程中的反应物与生成物之间进一步发生的反应。

7酸雨：

pH值小于5.6的降水为酸雨。

酸雨是大气酸性湿沉降的俗称。

pH5.6是蒸馏水与大气CO2达到溶解平衡时的酸度。

8重金属：

一般把比重大于5以上（部分学者定义比重4.5以上）的金属叫重金属。

在美国提出的优先污染物中，所列出的重金属为砷、镉、铬、铅、汞、铜、镍、锌、硒等，其中砷和硒等并不是金属，而是类金属。

9土壤酸化：

由于土壤本身的化学、生物学过程或者由于外部化学成分的输入使土壤pH降低，或者土壤交换性酸增多的现象称为土壤酸化。

土壤酸化的本质是土壤酸中和能力下降。

1、大气环境的五个主要圈层及其主要特点

（1）对流层：

垂直方向对流强烈；

密度大，占大气总质量的3/4；

气温随高度升高而递减（-0.6°

C/100m）。

又可细分为边界层和自由大气层两个亚层。

边界层是大气污染物集中分布层；

自由大气层是雨、雪、雹形成层。

（2）平流层：

平流运动占显著优势，无对流运动；

空气稀薄，水汽、尘埃含量少，大气透明度高。

又可细分为同温层和变温层两个亚层。

同温层在平流层下层（30－50km以下），温度随高度升高变化小。

变温层在30－35km以上，温度随高度升高而升高。

（3）中间层：

有强烈垂直对流运动；

气温随高度增加而降低，顶温可低至-83－-113°

C。

（4）热成层：

下部基本上是由分子氮组成，上部由原子氧组成。

原子氧层吸收太阳紫外线，导致该层气温随高度增加而迅速升高。

在太阳和宇宙射线作用下，大部分空气分子发生电离，带电离子密度大，故称为电离层。

电离层能将电磁波发射回地球，对无线电通讯有重要意义。

（5）逸散层：

大部分空气分子发生电离，质子含量大大超过中性氢原子含量。

空气极为稀薄，且受地心引力极小，气体和微粒可以从此层被碰撞出地球重力场而进入太空逸散。

2、光化学烟雾

光化学烟雾是在一定的条件下（如强日光、低风速和低湿度等），氮氧化物和碳氢化合物发生化学转化形成的高氧化性的混合气团。

从化学的观点，光化学烟雾污染实际上就是碳氢化合物在氮氧化物和日光作用下缓慢的氧化过程，并同时形成一定量的臭氧。

光化学烟雾的形成必需具备三个方面的条件：

一是有引起光化学反应的紫外线；

二是有烃类特别是烯烃的存在；

三是有NOx参加。

3、我国酸雨区的划分标准

非酸雨区：

年均降水pH值高于5.65,酸雨率在0－20%以内;

轻酸雨区：

降水pH值在5.30－5.60之间,酸雨率在10－40%之间;

中度酸雨区：

降水pH值在5.00－5.30之间,酸雨率在30-60%之间;

较重酸雨区：

降水pH值在4.70－5.00之间,酸雨率在50－80%之间;

重酸雨区：

降水pH值小于4.70,酸雨率为70-100%。

重点内容简述

SO2在大气环境中的转化过程

SO2是燃料燃烧排放到大气中的主要污染物之一，在清洁大气无光条件下，SO2和O2的反应可忽略不计。

但在污染大气中（含水雾、重金属飘尘和NOX）SO2可通过光化学氧化和催化氧化生成硫酸或硫酸盐气溶胶。

（1）光化学氧化，又称气相氧化，包括直接光氧化和间接光氧化两种形式：

直接光氧化：

发生在低层大气中，主要过程是形成激发态SO2分子。

SO2吸收阳光中的两个大于290nm的吸收光谱后形成2种激发态：

SO2+hv（290-340nm）1SO2（单重态）；

SO2+hv（240-400nm）3SO2（三重态）

1SO2分子的能量较高，稳定性较差，可按以下过程跃迁到能量较低的3SO2或基态：

1SO2+MSO2+M；

1SO2+M3SO2+M

在大气环境中，激发态二氧化硫主要以三重态形式存在。

三重态二氧化硫在空气中进一步氧化为SO3，其主要机制是：

3SO2+O2SO4SO3+O或

SO4+SO22SO3

间接光氧化：

又称自由基氧化。

是气态SO2在大气中被强氧化性自由基（如OH基、HO2基、RO基、RO2等）氧化。

如：

SO2+OH（+O2+H2O）H2SO4+HO2

（2）催化氧化，又称液相氧化。

在非均相条件下，SO2被气溶胶中的水滴吸着，再氧化为SO42-。

在有金属盐存在时SO2能很快地被溶解氧化成硫酸。

2SO2+2H2O+O22H2SO4

SO2被氧化成硫酸后可通过物理和化学成核过程进一步形成硫酸气溶胶。

水体环境部分

1BOD的概念：

BOD系指水中有机污染物经微生物分解所需的氧量（mg/L）。

生化需氧量越高，表示水中耗氧有机污染物愈多。

2水体的富营养化：

是一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质变化（污染）现象。

水体富营养化过程是水体自养型生物在水体中形成优势的过程。

湖沼学中将水体富营养化现象当作湖泊演化过程中逐渐衰亡的一种标志。

1、水体自净的主要机制

污染物进入水体后，随着水的迁移运动、污染物的分散运动，以及污染物质的衰减转化运动，使污染物在水体中得到稀释和扩散，从而降低了污染物在水体中的浓度，起着重要的自净作用。

迁移运动主要是推流迁移，即污染物在水流作用下产生的迁移运动。

推流迁移只改变水流中污染物的位置，并不能降低污染物的浓度。

分散运动包括三种形式：

一是分子扩散，二是湍流扩散，三是弥散。

衰减转化主要指非保守性物质的降解过程。

进入水环境的污染物分为保守物质（重金属、惰性高分子有机化合物等）和非保守物质（能进行生化降解的有机物等）。

保守物质随水流运动不断变换所处的空间位置，并通过分散作用不断向周围扩散而降低其初始浓度，但其总量不会改变。

非保守性物质除了随水流流动而改变位置和不断扩散而降低浓度外，还因污染物自身的衰减而加速浓度的下降。

综上所叙，水体自净的机制有三种，一是物理净化，二是化学和物理化学净化，三是生物化学净化。

耗氧有机物在水体环境中的降解包括化学氧化、光化学氧化和生化氧化过程，其中生化氧化过程最为重要。

生物化学氧化又分为水解反应和氧化反应。

重金属在水体中的迁移转化包括沉淀－溶解作用、氧化－还原作用、络合作用和胶体化学吸附作用。

对离子键化合物而言，溶解度随离子半径的增大和电价减少而增加，溶解度小于0.01g/100g水的物质叫做“难溶性物质”。

氧化－还原作用主要改变重金属离子的价态，价态改变之后毒性会随之改变。

络合作用包括OH-和Cl-的络合作用。

胶体化学吸附作用是将重金属从不饱和溶液中转入固相的主要机制。

2、富营养化对农业水体生态系统的主要影响

主要有三个方面的影响：

（1）改变水生生物种类。

贫营养水体水生植物和藻类的生物量低，鱼产量宜低；

适度培肥水体可提高藻类生物量，增加鱼产量和养鱼经济效应；

过度富营养化水体会使蓝藻成为优势种，一些不吃蓝藻的名贵鱼种（如鳟鱼和鲑鱼等）将无法生长，进而影响水体的综合养殖能力和经济效应。

（2）改变水的化学性质。

富营养化水体藻类光合作用消耗CO2，可使白天水体的pH值升高1－3个单位。

此外，水藻的光合作用会使水体上层溶解氧浓度大大增加，达到过饱和水平。

而夜间藻类的呼吸作用，又可使溶解氧大大降低。

水生植物残体的分解可加剧溶解氧的变化。

春夏季节一些鱼塘在凌晨出现大量死鱼的主要原因就是富营养化环境下水体严重缺氧所致。

蓝藻过量繁殖可使水质变浊，透明度降低。

有些藻类（如鱼腥藻等）还会发出腥味异臭，影响观光休闲农业效应。

（3）产生有毒物质。

在富营养化水体中，不定腔球藻和微囊藻等可能成为优势种群，这些藻类能分泌有毒的藻青蛋白，导致鱼类死亡和家畜肠胃消化系统中毒。

3、水质评价的意义及其评价指标体系

水质评价系指根据已制定出的适合于不同水体特性、不同使用目的的水环境标准进行测试与评价的行为。

水质评价为水资源管理和合理利用提供科学依据。

指标体系：

由三类水质指标确定：

物理性水质指标，包括：

（1）感官物理性状指标，如温度、色度、嗅和味、混浊度、透明度等；

（2）其他物理性状指标，如总固体、悬浮固体、可见固体、电导率等。

化学性水质指标，包括：

（1）一般的化学性水质指标，如pH、碱度、硬度、各种阳离子、各种阴离子、总含盐量、—般有机物质等；

（2）有毒的化学性水质指标，如重金属、氰化物、多环芳烃、各种农药等；

（3）有关氧平衡的水质指标，如DO、COD、BOD、TOD等。

生物学水质指标，包括：

细菌总数、总大肠菌群数、各种病原菌、病毒等。

土壤环境部分

1等电点：

土壤从酸性到碱性，胶体电荷由正变到负，在这一变化过程中，出现两性胶体呈电中性，胶体失去电性，这时就称为胶体的等电点。

2活性酸：

由土壤溶液游离H+所引起。

土壤溶液pH随盐基度而变，盐基饱和度高，pH值大。

3潜在酸：

由胶体吸附H+及Al3＋水解所产生的酸。

4土壤环境背景值：

系指未受或少受人类活动（特别是人为污染）影响的土壤环境本身的化学元素组成及其含量。

土壤环境背景值是诸多成土因素综合作用下成土过程的产物，其实质是各自然成土因素（包括时间因素）的函数。

5土壤环境容量：

系指土壤环境单元所能容许承纳污染物质的最大数量或负荷量。

它实际上是土壤污染起始值与最大负荷值之间的差值。

若以土壤环境标准做为土壤环境容量的最大允许极限值，则该土壤的环境容量的计算值便是土壤环境标准值减去土壤背景值。

当缺乏土壤环境标准时，可通过生态效应试验，拟定土壤环境基准含量，土壤环境基准减去土壤背景值为土壤环境的静容量，相当于土壤环境的基本容量。

6生物修复：

利用植物或微生物对污染土壤、水体等进行净化、植被恢复或安全利用的污染治理技术。

7土壤环境缓冲功能：

土壤环境的缓冲功能是从土壤环境化学角度出发，将过去土壤对酸碱反应的缓冲性的狭义概念延伸为土壤对污染的缓冲性的广义概念。

土壤环境对污染的缓冲性定义为，土壤因水分、温度、时间等外界因素的变化，抵御其组分浓（活）度变化的性质。

土壤缓冲容量是定量化描述土壤缓冲性能的指标，系指向土壤投入和减少某种组分时，土壤抵御其溶液中该组分浓（活）度变化的能力，即“进入土壤环境的单位数量污染物所引起的土壤溶液中该污染物浓（活）度的变化量”。

广义土壤缓冲性的主要机理是土壤的吸附与解吸、沉淀与溶解。

8确定超富集植物的标准：

对环境重金属具有超常吸收能力的植物称为超富集植物，一般以植物叶片（或地上部分）的金属含量（干重）作为判断超富集植物的标准。

镉超富集植物的标准为植物叶片（或地上部分）Cd含量≥100mg/kg；

镍、钴、铜和铅超富集植物标准为1000mg/kg；

锌和锰超富集植物的标准为10000mg/kg。

1、土壤胶体的概念及其基本特性

概念：

土壤胶体系指指土壤中颗粒直径小于2um的具有胶体性质的微粒。

土壤胶体包括有机胶体、无机胶体和有机－无机复合胶体。

土壤胶体具有以下基本性质：

（1）胶体具有巨大的比表面和表面能。

表面能是胶体表面分子由于受到不均衡的分子引力而产生的剩余能量。

（2）胶体的电荷性质决定于其表面固定离子的性质。

（3）具有凝聚性。

胶体微粒能相互凝聚呈无定形的凝胶体。

阳离子对土壤负胶体的凝聚能力随离子价数增高、半径增大而增大。

一般二价阳离子的凝聚能力比一价阳离子大25倍，而三价阳离子又比二价阳离子大10倍。

（4）具有分散性。

胶体微粒可在水中分散形成胶体溶液，即溶胶。

2、土壤重金属污染的基本特征

（1）容易积累：

重金属在土壤中不易随水移动、不能为微生物降解，容易在表土层积累。

（2）隐蔽性强：

多数重金属在低浓度时对植物的生物毒性较低，毒害症状不明显，污染前期不容易引起警觉。

（3）某些重金属可转化为毒性更强的污染物：

如元素汞转化为甲基汞、镉在氧化环境下转化为硫酸镉、高价砷在还原环境下转化为低价砷等。

（4）食物链污染：

重金属可以通过植物吸收而在植物体内富集，人和动物导食用了这些重金属含量高的污染植物（食物）后可造成累积性污染危害，即食物链污染危害。

（5）治理难度大：

到目前为之还缺乏适宜的土壤净化技术，因此土壤受到重金属污染之后不易被清除。

3、土壤酸碱性分级

一般根据活性酸测定值将土壤酸碱性分为五级，即强酸性、酸性、中性、碱性和强碱性土壤。

强酸性：

pH<

5.0；

酸性：

pH5.0-6.5；

中性：

pH6.5-7.5；

碱性：

pH7.5-8.5；

强碱性：

pH>

8.5。

1、影响土壤环境缓冲性能的主要因素

影响土壤环境缓冲性能的主要因素有：

（1）土壤质地：

质地越细，缓冲能力越强；

（2）土壤中的粘土矿物构成：

以蒙脱石等2:

1型粘土矿物为主的土壤一般具有较强的缓冲能力，而以高岭土等1:

1型粘土矿物为主的土壤缓冲能力较弱；

（3）土壤中的铁铝氧化物含量：

铁铝氧化物具有两性胶体的性质，其对土壤缓冲能力的影响与pH和Eh有关；

（4）土壤中的碳酸钙含量：

一般来说，碳酸钙含量较高的土壤具有较强的缓冲功能；

（5）土壤有机质含量（SOM）：

土壤有机质含量越高，缓冲功能越强；

（6）土壤阳离子交换量（CEC）：

阳离子交换量越大的土壤缓冲能力越强；

（7）土壤反应（pH）：

一般而言，土壤对污染物的缓冲能力随pH值升高而增强；

（8）土壤氧化还原性（Eh）：

主要通过改变土壤生物学和化学性质来影响土壤的缓冲能力；

（9）土壤水分状况：

主要通过影响土壤的生物学和化学性质改变缓冲能力；

（10）土壤温度状况：

主要通过影响土壤的生物学和化学性质改变缓冲能力。

2、施用石灰治理土壤镉污染的主要机理

土壤镉污染危害与镉的生物有效性或溶液中离子态镉（Cd2+）浓度密切相关，活性Cd2+浓度越高，迁移性越强，就越容易被植物吸收，毒性也就越强。

而溶液中镉离子浓度又主要决定于土壤的pH环境。

施用石灰改良之所以能降低镉污染危害，是因为：

（1）施石灰可以增加酸性土壤（为可变电荷土壤）表面的负电性，提高土壤阳离子代换量（CEC），增强土壤对离子态镉的吸附能力，从而降低土壤镉的活性；

（2）施石灰能促进形成强结合态羟基镉络合物，降低镉的移动性和生物有效性；

（3）施石灰能促进形成氢氧化镉沉淀，降低土壤镉的活性；

（4）施石灰中和土壤酸性，促进微生物生长和对镉的生物固定，从而降低植物对镉的吸收。

3、土壤环境背景值的主要应用领域

（1）在制定土壤环境质量标准时的应用。

在制定土壤环境质量标准时，首先要提出土壤环境质量的基准值。

环境质量基准是由污染物同特定对象之间的剂量－反应关系确定的。

环境标准则以环境质量基准为依据，并考虑社会、经济和技术等因素，经过综合分析制定，由国家有关部门颁布，具有法律的强制性。

原则上，土壤环境质量标准规定的污染物容许剂量或浓度应小于或等于相应的基准值。

基准值通常需要由生物和环境效应试验，或环境地球化学分析方法获得，也可以背景值为依据，提出基准的暂时替代办法，并作为土壤环境标准的基础。

（2）在农业上的应用。

可利用土壤背景值预测土壤有效态元素的含量。

（3）利用土壤环境背景值诊断预防地方病。

低硒背景：

克山病、大骨节病、白肌病（动物）；

低碘背景：

地方性甲状腺肥大病；

低锌背景：

人体矮小病（埃及）；

高钼背景：

痛风病（亚美尼亚）；

高硒背景：

贫血、泛力、脱甲、关节损害（日本、英国）；

高铜、铬、铅背景：

高癌症发病率（马里兰）。

（4）利用土壤环境背景值找矿。

一些吸附型的稀土元素，可在岩石风化过程中在风化壳中逐渐富集，导致土壤化学元素背景值异常。

这种异常的背景值可以为区域找矿提供参考。

4、影响土壤重金属迁移转化的主要反应过程

影响土壤重金属迁移转化的主要反应过程有：

（1）氧化还原反应：

O2-H2O体系（脱水氧化、根圈氧化）和S体系（：

S2-SO42-）

（2）酸碱反应：

土壤pH与重金属盐的溶解度直接相关，对于多数重金属盐类化合物而言，溶解度随pH升高而降低。

（3）络合－螯合反应:

重金属与有机配位体上的羟基、Cl-络合；

与氨基、亚氨基、酮基、羟基、羧基和巯基等基团螯合。

土壤中有机－金属螯合物的稳定性顺序为：

Pb>

Cu>

Ni>

Co>

Zn>

Mn>

Mg>

Ba>

Ca>

Hg>

Cd

（4）吸附反应:

包括物理吸附、化学吸附、交换吸附、同晶替代和微生物吸附等。

粘土胶体吸附金属离子的顺序是：

Cu2+>

Pb2+>

Ni2+>

Co2+>

Zn2+>

Ba2+>

Rb2+>

Sr2+>

Ca2+>

Mg2+>

Na+>

Li+

5、土壤自净的机制

土壤自净是指在自然因素作用下，通过土壤自身的作用，使污染物在土壤环境中的数量、浓度和形态发生变化，活性和毒性降低的过程。

土壤自净的机制包括物理自净（机械阻留）、物理化学和化学自净（沉淀溶解、吸附解吸）及生物自净（生物萃取、降解）三种机制。

综合评述

1、对施用有机肥治理土壤重金属污染的技术进行评述

可围绕以下几个方面进行评述：

（1）施用有机肥通过增加土壤阳离子吸附位点（增加土壤CEC）增加对重金属离子的吸附，降低金属离子的活性，进而减少植物对重金属的吸收和毒害，这种作用在CEC较低的土壤上将尤为突出；

（2）有机肥中的高分子有机物可以通过鳌合（或络合）作用，降低金属离子的移动性和生物活性；

（3）有机肥中的活性基团与金属离子形成金属有机复合体，金属有机复合体的分子量较大，不易被植物根系吸收；

（4）施用有机肥可以提高酸性土壤（主要是可变电荷土壤）的pH值，多数重金属离子的活性和生物有效性都与土壤pH值呈负相关性，即pH值越高，金属离子的溶解度和活性越低，对植物的毒害性越弱；

（5）施用有机肥可增加土壤微生物生物量和微生物活性，使微生物对重金属的生物固定量增加，进而减少植物对重金属的吸收；

（6）施入土壤的有机肥会逐步矿化分解，失去其原有性质和功能，对重金属污染土壤的改良效应也会随之消失，能促进有机质矿化的各种自然和人为因素都会加速有机肥改良作用的丧失；

（7）有机肥在分解矿化过程中的某些中间产物，如低分子量有机酸，可能将土壤中难溶性重金属溶解出来，进而对植物造成污染毒害；

（8）施用有机肥提高土壤肥力之后，植物健康水平提高，生长量增加，虽然可以增强其抵抗重金属生理毒害的能力，保持产量不受影响，但也可能增加其对重金属元素的吸收量，一些重金属对人类的影响主要是食物链污染毒害问题（如镉、汞等），而不是减产问题；

（9）当今重金属的污染具有面源化趋势，在一个较大的污染区域内，寻找清洁有机肥源改良污染土壤可能存在实际困难，如果用已经受到污染的有机肥来改良污染土壤无异于是促进重金属的内循环过程，进而造成循环污染问题；

（10）关于有机肥改良重金属污染的问题在学术上有两种观点，一种学说为保护性假说，其主要观点是赞成通过施用有机肥来改良土壤重金属污染，并认为这种措施具有保护植物免受土壤重金属污染危害的效应；

另一种学说称为定时炸弹假说，其主要观点是反对用有机肥来改良重金属污染土壤，认为从长远来看，施用有机肥不仅不能消除重金属污染危害，还有可能导致土壤重金属污染危害像定时炸弹一样在一定时间后集中爆发出来，造成难以控制的结果。

2、对土壤重金属污染治理的主要策略与技术进行评述

可从以下几个方面进行评述：

关于土壤重金属污染治理的策略主要有三种，即净化策略、钝化策略和避害策略。

在每种策略中又可能有不同的技术措施（或方法）。

净化策略是将重金属从土壤中清除出来，恢复土壤清洁性的治理策略。

主要技术措施有化学淋洗法、电化学分离法、换土与客土技术和植物萃取技术。

化学淋洗是采用酸性化学溶剂或化学螯合剂淋洗污染土壤，将土壤中的重金属溶解分离出来的技术，改技术在萃取土壤重金属元素的同时也会将其它土壤元素淋洗出来，并可能破坏土壤的物理、化学和生物学特性。

电化学分离是用化学溶剂将土壤重金属溶解之后，在置于电场环境下，将溶液中的阴、阳离子分离、收集，达到净化土壤污染物的目的。

对土壤性质的影响与化学淋洗法类似。

换土和客土是将污染表土移走，或用未污染的清洁土壤覆盖，或两者并用，达到耕层土壤无重金属污染的目的。

改技术对消除土壤污染危害的效果较好，缺陷是工程成本较大，破坏土壤肥力（客土的肥力水平低），可能造成重金属的异地污染问题（污染土壤运输过程和堆放点的污染问题）。

植物萃取是利用超富集植物强大的吸收功能将土壤中的重金属萃取出来，然后将含重金属的超富集植物作为生物矿资源利用。

该技术从20