环境科学概论.docx

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环境科学概论

2009级环境科学概论

1、环境问题：

由于人类活动和自然作用使环境条件发生变化并对人类和其他生物的生存和发展产生影响和破坏的问题。

2、环境问题类型：

主要包括环境污染问题（大气污染、水污染、土壤污染）环境破坏问题（水土流失、土地沙漠化、森林面积锐减）

主要环境问题：

生物多样化减少、空气污染、水污染、食品供应问题、固体生产

3、环境科学任务概述：

1）探求全球范围内演替规律；2）揭示人类活动同自然生态之间的关系；3）探索环境变化与人类生存影响；4）研究区域环境污染防治技术和管理措施。

4、大气垂直分层：

1）对流层（温度随着高度的升高而减低；大气对流运动强烈一般情况下，温度随高度增加而递减，平均上升100m降温0.65℃（即气温直减率）受地面状况和人为活动影响最为显著，大气的温度、湿度等气象要素水平分布差异大,从而形成不同的大气环境和产生各种大气污染现象。

）

2）平流层（随着温度升高而降低；多为平流运动；温度先随高度升高缓慢升高,从30－35km起,温度随高度增加升温迅速；水汽和尘埃的含量很少，云也很少。

在对流层顶以上臭氧量开始增加，至22－25km附近臭氧浓度达极大值，然后减少，到50km处臭氧量就极微了，因此主要的臭氧带包含在平流层内。

）

3）中间层（温度随着高度升高而降低，再次出现对流运动）

4）热成层（气温随着高度的升高而急剧增加）

5）逸散层（它是大气向星际空间的过渡带。

此层空气极其稀薄，气温很高，并随高度增加而继续升高。

地球引力作用小，空气质点经常散逸至星际空间。

）

5、大气污染源及污染物：

大气污染源：

由于自然或人为的过程，使得大气中的一些物质的含量达到有害的程度，以致影响到生态系统的平衡，严重威胁人类健康和经济发展

分类：

分类：

a.根据大气污染影响所及的范围可分为四类：

局部性污染、地区性污染、广域性污染和全球性污染；

b.根据能源性质和大气污染的组成和反应分：

煤炭型、石油型、混合型和特殊型污染；

c.根据污染物的化学性质及其存在的大气状况分：

还原型和氧化型污染。

污染物：

由于自然过程或人类活动排入大气、生物或环境产生有害影响的物质。

分类：

按其状态可分为：

气溶胶状态、气体污染物状态；按照形成过程：

一次污染物或二次污染物；

6、二次污染物：

由一次污染物在大气中相互作用或大气原有成分作用，经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物的物理化学性质完全不同的新的大气污染物。

7、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气块自身温度下降数值，是一个气象常熟γd=0.98K/100m。

8、逆温：

在大气边界层内，由于气象和地形等条件的影响，有时会出现气温随高度的增加而升高的现象。

分类：

1）辐射逆温（在大陆上冬季常见，风速较小的晴空无云的夜间，它与大气污染关系最为密切）2）下沉逆温3）平流逆温4）湍流逆温5）锋面逆温

9、大气扩散形式及对污染的影响：

1）高架连续点源高斯扩散模式：

2）线源模型和面源模型：

影响：

（1）大气污染对人体的影响：

分急性和慢性两方面。

（2）大气污染对植物的影响：

a高浓度污染物产生急性危害；低浓度污染物产生慢性危害，即植物外表不出现受害症状,但生理机能受到影响，造成植物生长减弱，降低对病虫害的抵抗能力。

b两种或多种污染物所造成的危害称复合危害。

某些污染物共同作用时,有所谓增效或协同作用。

3）大气污染对器物的损害：

a.玷污性损害是尘、烟等粒子落在器物表面造成的,有的可以通过清扫冲洗除去,有的很难除去。

b.化学性损害是由于污染物的化学作用,使器物腐蚀变质，降低其保护效能等。

（4）大气污染对全球大气环境的影响:

　　大气污染对全球大气环境的影响目前已明显表现在3个方面:

臭氧层破坏、酸雨及全球变暖。

这些问题如不及时控制,将对整个地球造成灾难性的危害。

10、城市热岛环流：

由城乡温度差引起的局地风。

由于城市气温经常比周围郊区高，这样，城市上空暖而轻的空气上升，周围郊区的冷空气向城市流动，形成城市热岛环流。

11、水质指标：

表示水中杂质的种类、成分、数量，是判断水质的具体衡量标准。

12、生化需氧量（BOD）：

表示水中有机物经微生物分解时所需的氧量，用用单位体积的污水所消耗的氧量表示（mg/L）

13、TOC：

水中所以有机污染物质中的碳含量，耗氧过程是高温燃烧氧化过程。

14、水体污染及其污染物：

1）水体污染：

当污染物进入河流、湖泊、海洋、地下水等水体后，其含量超过水体自净能力，使水体的水质和水体底质的物理、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及使用功能的现象。

2）水体污染物：

造成水体水质、水中生物群落以及水体底泥质量恶化的各种有害物质（或能量）都可叫做水体污染物。

水体污染物从化学角度四大类：

1、无机无毒物：

酸、碱、一般无机盐、氮、磷等植物营养物质；

2、无机有毒物：

重金属、砷、氰化物、氟化物等；

3、有机无毒物：

碳水化合物、脂肪、蛋白质等；

4、有机有毒物：

苯酚、多环芳烃、PCB、有机氯农药等。

15：

水体自净：

污染物随污水排入水体后，经物理、化学、和生物化学作用，使得污染物浓度降低或总量减少，受污染的水体部分或完全地恢复原状的现象。

分类（按其作用机制不同）

（1）物理自净

（2）化学自净（3）生物自净

16、水环境容量及影响因素：

1）水环境容量：

一定水体所能容纳污染物的最大负荷量。

2）影响因素：

A、水体所处的自净条件；B、水体的生物组成；C、污染物本身性质；D、水体的用途和性能

17、污染物在水体中的扩散：

1）推流扩散（污染物在水流作用下产生的迁移作用。

特点：

只改变污染物位置，而不降低其浓度。

）

2）扩散运动（①分子扩散：

由分子随机运动引起的质点分散现象。

②湍流扩散：

由湍流物质点状态瞬时值相对平均值的随机脉动引起。

③弥散：

由横断面流速不均引起，即由湍流时平均值与时均值的空间平均值的系统差列所产生的分散现象。

）

3）污染物的衰减和转化（进入水体污染物有两大类：

保守物质和非保守物质

保守物质：

随水流运动而不断变换所处的空间位置，不断向周围扩散而降低其初始浓度，但不改变总量。

重金属，高分子有机化合物

非保守物质：

不断扩散而降低浓度外，因污染物自身衰减而加速浓度的下降。

衰减：

自身运动变化规律决定的，在水环境里由于化学的或生物的反应不断衰减。

有机物在水体微生物作用下的氧化分解过程。

）

18、水体富营养化概念、形成机理、危害：

1）水体富营养化：

是指在人类活动的影响下，生物所需氮、磷等营养元素大量增加大于正常含量导致原有生态系统的破坏，使藻类和某些菌类的数量增加，其他物种种类减少。

2）形成机理：

3）危害：

A、使水体色变浊、影响景观（内陆湖：

水华，海洋：

赤潮）；B、水体散发不良气味；C、溶解氧下降。

分解有机物及藻类残体造成细菌繁殖；D、水生物大量死亡，破坏水产资源；E、产生毒素影响人和其他生物的生命安全。

F、加速湖泊老化的过程。

19、水体污染特征：

1）河流污染：

污染程度随径流量变化，污染扩散快，污染影响大。

2）湖泊污染：

污染来源广、途径多、种类复杂，污染稀释搬运能力弱，生物降解和累计能力强。

3）地下水污染：

污染来源广，污染治理难，危害严重

4）海洋污染：

污染来源多而复杂，污染持续性强，扩散范围广。

20、设计水体污染防治的方法：

1）物理处理法：

重力分离法，离心分离法，蒸发结晶法，气浮法

2）化学处理法：

化学沉淀法、混凝法、中和法、氧氧化还原法

3）物理化学处理法：

萃取（液-液）法，吸附法，离子交换法，电渗析法，反渗析法，超过滤法

4）生物处理法：

好氧生物处理法，厌氧生物处理法

（废水处理技术概述

1.物理法

（1）截留通过格栅、筛网回收废水中悬浮物

（2）沉淀重力沉降，包括沉砂池、沉淀池

沉砂池平流式、竖流式、曝气式

沉淀池平流式、竖流式、辐流式

（3）过滤通过多孔介质（滤布、滤网、微孔）截流水中细小悬浮物。

构筑物为滤池。

种类：

①滤料类型单层、双层、多层②作用动力重力、压力③构造特征普通快滤池、虹吸滤池、无阀滤池

（4）气浮（浮上分选）用小气泡作为载体，吸附废水中细小悬浮物。

分类：

加压溶气气浮、叶轮气浮

（5）离心分离通过高速旋转利用离心力分离水中悬浮物，使污染物和水从不同出口排出。

（6）膜分离对于过滤性膜具有选择透过性，对水中杂质进行分离。

根据膜孔隙大小分微过滤、超过滤、纳米过滤等。

2.化学法

（1）混凝：

投加化学混凝剂使细小固体或胶体变成较大的絮状颗粒进行去除。

常用混凝剂：

硫酸铝、聚合氯化铝、硫酸亚铁等

（2）中和当废水中酸碱浓度较高时使用该法。

对酸性废水可用碱性废水作中和剂，反之亦然。

或可投加药剂中和。

（3）氧化还原：

氧化：

向水中投加氧化剂O2、O3等还原：

向水中投加还原剂FeSO4、SO2等

（4）电解

3.生物法利用微生物作用使污水得到净化。

（１）根据微生物呼吸特性分为好氧生物法和厌氧生物法；

（２）根据微生物生长状态分为活性污泥法和生物膜法。

（1）活性污泥法活性污泥：

由大量繁殖，絮凝状态的微生物组成。

在有氧条件下（充气），微生物能将废水中有机物分解，同时不断生长繁殖；停止曝气时，活性污泥沉淀与水分离。

（2）生物膜法微生物生长于载体表面，形成一定厚度的生物膜，污水与膜接触，水中有机物被膜吸收降解，污水得到净化。

根据载体种类不同分生物滤池法、生物接触氧化池法、生物转盘等。

（3）厌氧生物处理技术在无氧条件下，利用厌氧微生物处理废水有机物的方法。

一般分为三个阶段：

①产酸阶段：

有机物被水解，被产酸细菌分解

②产氢产乙酸阶段：

产氢产乙酸菌将有机物转化为乙酸、H2、CO2

③产气阶段：

乙酸、H2、CO2——CH4

（三）污泥的处置和利用

1.污泥的一般特性：

（1）含水率高

（2）含大量细菌、微生物、病毒等（3）有毒物质更加集中

2.污泥的处置：

（1）脱水干化法：

天然、机械干化

（2）污泥消化法：

人工控制下，通过微生物代谢使有机物更稳定

3.污泥的利用

（1）用做农肥

（2）制作沼气（3）用做建材掺入黏土熔烧后使用（4）回收物料

（四）废水处理流程：

一级处理：

去除悬浮物，调节PH二级处理：

去除有机物深度处理：

生物过滤，O3氧化）

21、土壤污染及其主要污染物、特征、污染源：

1）土壤污染：

人类活动产生的污染物进入土壤，产生土壤环境质量现存的或潜在的恶化，对生物、水体、空气和人体健康产生危害或可能有危害的现象。

2）特点：

隐蔽性、长期性、间接危害性

3）污染物：

有机类（化学农药、除草剂），重金属污染物，放射性物质，致病微生物

4）污染源：

工业污染源（废水、废气、废渣）、农业污染源、生物污染源

22、土壤重金属污染治理措施：

重金属污染土壤的治理措施：

（1）通过农田的水分调控，调节水田土壤Eh值来控制土壤重金属的毒性

（2）施用石灰、有机物质等改良剂：

重金属的毒性与土壤pH关系密切。

（3）客土、换土法（4）生物修复（biologicalreserve）

23、土壤环境背景值：

没有或很少受到人类活动影响的土壤环境本身的化学元素组成及其含量。

24、土壤持久性有机污染物及其种类：

1）土壤持久性有机污染物：

具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性，能够通过各种环境介质长距离迁移并对人类健康和环境造成严重危害的天然或人工合成的有机化合物。

2）种类：

A、杀虫剂（艾氏剂、氯丹、DDT、异狄氏剂、狄氏剂、七氯、HCB、灭蚁灵、毒杀芬）B、工业化学品（PCBs、HCB）C、生产中的副产品（二噁英、呋喃）

25、固体废物特征、处理原则：

1）特征：

有用与无用的相对性、具有资源与环境的双重价值

2）原则：

1固体废弃物的处理通常是指物理、化学、生物、物化及生化方法把固体废物转化为适于运输、贮存、利用或处置的过程，固体废弃物处理的目标是无害化、减量化、资源化。

2控制工厂原料的消耗，定额提高产品的使用寿命，提高废品的回收率等；

3开展综合利用，把固体废物作为资源和能源，首先考虑利用。

其次是考虑无毒处理成为终态固体废物，然后再填埋和沉海。

方法包括压实、破碎、分选、固化、焚烧、生物处理等。

26、固体废物主要技术手段：

处理处置管理是指在固体废物有空堆放、卫生填埋、安全填埋、深层填埋、深海投弃、焚烧、生化解毒和物化解毒等过程对于废物污染的控制（非标准）

主要技术手段

1破碎技术2分选技术3固化处理技术4焚烧和热解技术5生物处理技术

（三）处理方法

（1）海洋处置

海洋处置主要分海洋倾倒与远洋焚烧两种方法。

近年来，随着人们对保护环境生态重要性认识的加深和总体环境意识的提高，海洋处置已受到越来越多的限制。

（2）土地填埋处置：

它是从传统的堆放和填埋处置发展起来的一项最终处置技术。

因其工艺简单、成本较低、适于处置多种类型的废物，目前已成为一种处置固体废物的主要方法。

卫生土地填埋适于处置一般固体废物。

用卫生填埋来处置城市垃圾，不仅操作简单，施工方便，费用低廉。

在进行卫生填埋场地选择、设计、建造、操作和封场过程中，应着重考虑防止浸出液的渗漏、降解气体的释出控制、臭味和病原菌的消除、场地的开发利用等几个主要问题。

（3）深井灌注处置：

这是指把液体注入到地下与饮用水和矿脉层隔开的可渗性岩层内。

一般废物和有害废物可采用深井灌注方法处置。

但主要还是用来处置那些实践证明难于破坏、难于转化、不能采用其它方法处理或采用其它方法费用昂贵的废物。

深井灌注处置前，需使废物液化，形成真溶液或乳浊液。

深井灌注处置系统的规划、设计、建造与操作主要分废物的预处理、场地的选择、井的钻探于施工。

以及环境监测等几个阶段。

（4）焚烧法是固体废物高温分解和深度氧化的综合处理过程，好处是大量有害的废料分解而变成无害的物质。

由于固体废弃物中可燃物的比例逐渐增加，采用焚烧方法处理固体的废弃物，利用其热能已成为必然的发展趋势，此种处理方法，固体废弃物占地少，处理量大，并设有能量回收系统。

（四）固体废弃物的回收利用价值

固体废物资源化途径主要有3种：

1、废物回收利用：

包括分类收集、分选和回收。

2、废物转换利用：

即通过一定技术，利用废物中的某些组分制取新形态的物质。

3、废物转化能源：

即通过化学或生物转换，释放废物中蕴藏的能量，并加以回收利用。

如垃圾焚烧发电或填埋气体发电等。

27、噪声污染特征及防治：

1）特点：

噪声污染界定的特殊性（除了声音本身的物理性质外，还与判断者的心理和生理上的因素有关，）噪声污染的局限性（在空气中传播时衰减的很快）噪声污染的暂时性

2）防治：

噪声源的控制：

选用内阻尼大、内摩擦大的低噪声材料；采用低噪声结构；提高零部件的加工精度和配准精度；抑制结构共振

传播途径控制：

合理布局；充分利用噪声随举例衰减的规律；利用屏障阻止噪声传播；利用声源指向性特点减低环境噪声；采用局部降噪技术措施

接收者的保护

噪声控制技术：

吸声技术、隔声技术、消声技术

28、放射性污染特征：

放射性污染具有完全的物理化学稳定性；放射性污染对人体危害具有累积性；放射性污染具有公众无感知性

29、热污染概念：

大量热能排放水体，使得水体温度升高，水中溶解氧下降，造成水生生物生存条件恶化的现象。

30、环境监测目的、分类、过程、原则：

1）目的：

准确、及时、全面地反映环境质量现状及发展趋势，为环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依据。

具体归纳为：

1、根据环境质量标准评价环境质量；

2、根据污染分布情况，追踪寻找污染源，为实现监督管理、控制污染提供依据；

3、收集本底数据，积累长期监测资料，为研究环境容量、实施总量控制和目标管理、预测预报环境质量提供数据；

4、为保护人类健康、保护环境，合理使用自然资源，制订环境法规、标准、规划等服务。

揭示新的环境问题，为环境研究指明方向。

2）分类：

1、按监测目的或监测任务划分

（1）监视性监测（例行监测、常规监测）

包括对污染源的监测和环境质量监测，以确定环境质量及污染源状况，评价控制措施的效果、衡量环境标准实施情况和环境保护工作的进展。

（2）特定目的监测（特例监测、应急监测）

①污染事故监测②纠纷仲裁监测③考核验证监测④咨询服务监测

（3）研究性监测（科研监测）

2、按监测介质或对象分类

可分为水质监测、空气监测、土壤监测、固体废物监测、生物监测、噪声和振动监测、电磁辐射监测、放射性监测、热监测、光监测、卫生（病原体、病毒、寄生虫等）监测等。

3）原则：

1、环境优先污染物（PriorityPollutants）：

在环境监测中，优先选择的污染物称为环境优先污染物。

优先污染物特点：

难以降解、在环境中有一定残留水平、出现频率较高、具有生物积累性、毒性较大或潜在危害性较大以及现代已有检出方法的。

2、优先监测：

对优先污染物进行的监测。

美国最早开展优先监测：

水体中129种，空气中43种。

前苏联：

水体中664种，空气中1122种

中国环境优先污染物黑名单¡±包括：

14种化学类别共68种有毒化学物质，其中有机物占58种。

4）过程：

现场调查-布点-样品采集-样品运送、保存及处理-分析测试-数据处理-质量保证与综合评价等一系列过程。

31、环境遥感监测技术特征及其作用：

遥感监测就是对一段距离以外的目标物或现象进行观测，是一种不直接接触目标物或现象而能收集信息，对其进行识别、分析、判断的更高自动化的监测手段。

对环境污染进行遥感监测的主要方法有摄影、红外扫描、相关光谱和激光雷达探测。

1）大尺度同步观测2）获取时间快,数据的实时性好，测图周期大大缩短

3）周期性（动态监测）4）综合性：

三维空间便于全面深入地观察和分析问题。

32、环境评价概念及分类：

1）概念：

按照一定的评价标准和评价方法，对一定区域范围内的环境质量进行客观的定性和定量调查分析、评价和预测，从保护环境的角度对一切可能引起环境发生变化的人类社会行为进行定性和定量的评价。

2）分类：

按评价时间：

环境质量回顾性评价；环境质量现状评价、环境影响评价

按评价的环境要素：

大气环境质量评价、水环境质量评价、声环境质量评价、土壤环境质量评价、生态环境质量评价

按评价区域类型：

行政区域评价和自然地理区域评价

按所选择的评价系数：

卫生学评价、生态学评价、污染物评价、物理学评价

33、重要的环境质量现状评价指数：

1）白勃考大气污染综合指数：

PINDEX=PM（颗粒物质）+SO2（硫化物）+Nox（氮氧化物）+CO+O3（氧化剂）适用于比较各大城市总体污染程度；也适用分析污染源排放的气体状况。

2）橡树岭大气质量指数：

选取SO2、Nox、CO、飘尘和氧化剂五项污染指数

3）布朗水质指数：

4）尼梅罗水质指数：

5）罗斯水质指数：

34、环境影响评价概念、内容：

1）概念：

对规划和建设项目实施后可能对环境造成的影响进行分析、预测和评估，提出预防或者减少不良环境影响的对策和措施，以及跟踪监测的方法与制度。

2）内容：

建设项目概况；建设项目周围环境状况；建设项目对环境可能造成的影响分析和预测；环境保护措施及其技术经济论证；环境影响经济损益分析；对建设项目实施环境监测的建议。

35、我国环境管理制度、发展趋势：

1）环境管理制度

我国环境管理的制度措施主要有八项，即：

（1）环境影响评价制度；

（2）“三同时”制度；（3）排污收费制度；（4）环境保护目标责任制；

（5）城市环境综合整治定量考核制度；（6）排污许可证制度；

（7）污染集中控制制度；（8）污染源限期治理制度。

2）我国环境管理的发展趋势

（1）由未端环境管理转向全过程环境管理

（2）由污染排放总量控制转向对人类经济活动实行总量控制（经济发展总量指标的控制—人口密度、建筑密度等）。

（3）建立相应的环境管理运行机制①环境成本的核算②排污交易市场

（4）建立与可持续发展相适应的法规体系

36、全球环境变化的概念、背景、危害、基本原则：

1）全球变化：

全球变化学是研究地球系统整体行为的一门科学。

它把地球的各个层圈（如大气圈、水圈、岩石圈和生物圈）作为一个整体，研究地球系统过去、现在和未来的变化规律和控制这些变化的原因和机制，从而建立全球变化预测的科学基础，并为地球系统的管理提供科学依据。

2）解决全球环境问题的基本原则

（1）正确处理环境保护与发展的关系。

（2）明确国际环境问题主要责任。

（3）维护各国资源主权，应遵循不干涉他国内政的原则。

（4）发展中国家的广泛参与是非常必要的。

（5）应充分考虑发展中国家的特殊情况和需要。

37、可持续发展的概念：

1）概念：

“既能满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。

”

2）可持续发展的基本原则：

公平性原则、可持续性原则、和谐性原则、需求性原则、高效性原则、阶跃性原则　

3）可持续发展的意义

（1）实施可持续发展战略,有利于促进生态效益、经济效益和社会效益的统一。

（2）有利于促进经济增长方式由粗放型向集约型转变，使经济发展与人口、资源、环境相协调。

（3）有利于国民经济持续、稳定、健康发展，提高人民的生活水平和质量。

（4）从注重眼前利益、局部利益的发展转向长期利益、整体利益的发展，从物质资源推动型的发展转向非物质资源或信息资源（科技与知识）推动型的发展。

（5）可持续发展倡导控制人口、节约资源、保护环境，才能实现社会和经济的良性循环，使各方面的发展能够持续有后劲。