环境科学概论复习资料.docx

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环境科学概论复习资料

第一章绪论

环境的概念:

广义的概念：

环境总是相对于某一中心事物而言，作为某一中心事物的对立面而存在。

它因中心事物的不同而不同，随中心事物的变化而变化。

与某一中心事物有关的周围事物，就是这个中心事物的环境。

狭义的概念中心事物是人类，以人类为主体的外部世界，即人类生存、繁衍所必须的相适应的环境，或物质条件的综合体，可分为自然环境与人工环境两种。

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基本物质组分。

分自然环境要素与人工环境要素

环境要素的属性

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。

整体性大于个体和：

是指环境诸要素互相联系、互相作用产生的集体效应，是个体效应基础上质的飞跃。

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。

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发展的适宜程度，是反映人群的具体要求而形成的对环境评定的一种概念。

环境的功能特性

人类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。

.根据环境的概念界定，各种环境要素都是人类所需要的资源。

☐环境的功能首先是为人类生存提供所需要的资源。

☐环境具有调节功能。

☐环境具有服务功能。

☐环境具有文化功能。

整体性:

局部污染可以对其他地区造成影响和危害。

有限性:

弱小的地球（背景值、容量、自净）

不可逆性:

物质循环的可逆与能量流动的不可逆

隐显性:

后果的显现需要一个过程

持续反应性:

灾难隐患和遗传隐患

灾害放大性:

小的影响导致大的破坏

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发展的一切客观存在的问题。

狭义：

使自然生态系统失去平衡，反过来影响人类生存和发展的一切问题。

根据环境问题的来源，可分为两类。

（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，它主要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）。

次生环境问题主要包括两大方面的问题：

A生态破坏：

人类活动直接作用与自然生态系统，造成生态系统的生产能力显著减少和结构显著改变，从而引起的环境问题。

①森林植被破坏；②沙漠化；③土壤侵蚀；④环境地质问题（人工爆破、地下核试验、采空区塌陷等）；⑤生物物种的消灭等。

B环境污染：

人类活动的副产品和废弃物进入物理环境后，对生态系统产生的一系列扰乱和侵害，特别是当由此引起的环境质量恶化反过来又影响人类自己的生活质量。

①大气区域性污染；②水源与江河水污染；③噪声污染；④土地污染（废弃物）；⑤全球性污染等

搞清全球环境问题

第二章大气环境

干洁空气

除去水汽和杂质的空气称为干洁空气

大气的组成

稳定组分和可变的不稳定组分。

稳定组分：

氮、氧、氩、氖、氦、氪、氙；

不稳定组分：

二氧化碳、臭氧、水汽、烟尘等

大气成分中有些是可变的成分，主要包括CO2、O3、水汽和杂质。

这些可变成分如含量正常，则对环境和生命有机体是有益而无害的，但含量变化后（过多或缺乏）都会造成不良影响及危害。

大气的垂直分层：

1、对流层

►气温随高度增加而降低，空气具有强烈的对流运动。

►大气密度大，占总质量的3/4以上。

2、平流层

►温度先是随高度增加变化很小，到30-35公里温度约为-55℃，再向上温度则随高度升高而上升。

►这一层空气比较干燥，几乎没有水汽和尘埃，性质非常稳定，不存在雨、雪等大气现象。

3、中间层

►气温随高度的增加而迅速降低；

►再次出现较强的垂直对流运动。

4、热成层（电离层）

►带电粒子密度较高；

►气温随高度的增加而增加。

►电离层能反射无线电波，对全球的无线电通讯具有重大意义。

5、散逸层

►气温随高度增加而升高；

►大气极为稀薄；

►分子运动速度快。

大气污染的定义

大气污染是指由于人类活动或自然过程使得某些物质进入大气，呈现出足够的浓度，达到了足够的时间，并因此危害了人体的舒适、健康和人们的福利，甚至危害了生态环境。

大气污染的分类：

局部地区污染、地区性污染、广域性污染和全球性污染。

2、分类

（1）按污染物形成的方式分：

一次污染物和二次污染物

►一次污染物：

又称原发性污染物，是指从污染源直接排出且进入大气后其性状没有发生变化的污染物。

►二次污染物：

又称续发性污染物，是指不稳定的一次污染物与大气中原有的物质发生反应，或者污染物之间相互反应而生成的新的污染物。

生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。

颗粒物：

指固体粒子、液体粒子或他们在气体介质中的悬物体。

几个重要的指标

（a）总悬浮颗粒物（TSP，TotalSuspendedParticulate）：

悬浮于空中，空气动力学当量粒径小于等于100微米的所有颗粒物；

（b）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；

（c）PM2.5：

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；

大气污染类型

►

（一）还原型（煤烟型）：

主要污染物：

SO2、NOx、CO和颗粒物，在低温、高湿阴天、小风、逆温情况下，在当地地形条件的影响下，被封盖在城市上空，造成对人体健康极大的危害，致使上千人死亡

►

（二）氧化型（交通型）：

污染物主要来自于机动车和机动船。

主要的一次污染物是CO、NOx、碳氢化合物等。

这些污染物在太阳光的照射下能够引起光化学反应，生成二次污染物O3、醛类，PAN等物质。

这类物质具有极强的氧化性，对人的眼睛等粘膜有强刺激作用。

洛杉矶光化学烟雾就属此型污染。

最典型的当属1965年前后的洛杉矶光化学烟雾。

►光化学烟雾是由汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）等一次污染物，在强烈的阳光紫外线照射下，会吸收太阳光所具有的能量。

这些物质的分子在吸收了太阳光的能量后，会变得不稳定起来，原有的化学链遭到破坏，形成新的物质，生成臭氧（O3）、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的含剧毒的烟雾污染现象叫做光化学烟雾。

►主要成分：

臭氧（O3）、过氧乙酸硝酸酯（PAN）、酮类、醛类等。

光化学烟雾的危害

►光化学烟雾的成分非常复杂，但是对动物、植物和材料有害的是臭氧、过氧乙酰硝酸酯（PAN）和丙烯醛、甲醛等二次污染物。

人和动物受到主要伤害是眼睛和粘膜受刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。

►

　　植物受到臭氧的损害，开始时表皮褪色，呈蜡质状，经过一段时间后色素发生变化，叶片上出现红褐色斑点。

PAN使叶子背面呈银灰色或古铜色，影响植物的生长，降低植物对病虫害的抵抗力。

►

　　臭氧、PAN等还能造成橡胶制品的老化、脆裂，使染料褪色，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等。

大气污染物的扩散与气象因子的关系

大气湍流：

风的风向和速度常常变化，在主导方向的上下左右无规则的摆动，这种无规则的阵发性摆动叫大气的湍流。

✓大气湍流对空气污染的影响

►当湍流的尺度比烟团小时

烟团向下风向移动，并进行缓慢的扩散。

►当湍流的尺度比烟团大时

烟团被大尺度的大气湍流夹带，其本身截面尺度变化不大。

►当湍流的尺度和烟团相同时

烟团容易被湍流拉开、撕裂，使烟团很快扩散。

温度层结：

是指地球表面上方大气在垂直于地表方向上的温度分布。

①②气温随高度的增加而递减，有利于污染物的扩散。

γ＞0

（正常（递减）层结γ>1；中性层结γ=1；）

③气温不随高度变化，为等温层结。

γ＝0

④气温随高度增加而增加，称为逆温，不利于大气污染物的扩散。

γ＜0

气温沿垂直高度的分布可用曲线表示，称为温度层结曲线

气温随高度的变化通常称为气温垂直递减率γ表示，它表示在垂直于地表方向上，每升高100m气温的减小值。

逆温

►①定义：

气温随高度增加而增加的现象称为逆温；

►②分类：

根据逆温的生成过程，分为五类：

►辐射逆温：

因地面强烈辐射而形成的逆温称为辐射逆温

●锋面逆温：

锋面是冷暖气团之间狭窄的过渡带，暖气团位于锋面之上，冷气团在下。

在冷暖气团之间的过渡带上，便形成逆温。

●下沉逆温因整层空气下沉而形成的逆温称为下沉逆温。

●湍流逆温：

因低层空气的湍流混合作用而形成的逆温称为湍流逆温。

●平流逆温：

由于暖空气流到冷的地面上而形成的逆温称为平流逆温。

干绝热递减率γd

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=0.98K/100m，一般取rd=1℃/100m

大气稳定度

概念：

垂直方向大气的稳定程度。

即是否易于发生对流。

大气稳定度与气温垂直递减率和干绝热递减率的关系

►当γ>γd时，a＞0,大气处于不稳定状态；

►当γ=γd时，a=0大气处于中性平衡状态；

►当γ<γd时，a＜0大气处于稳定平衡状态。

不同温度层结下的烟

下面哪种烟型容易形成烟雾事件？

•波浪形：

r>0而且r>rd（a＞0不稳定状态）

•锥型：

r=rd（a=0中性状态）

•平展型：

r

•爬升型：

上层r>0、r>rd，下层r<0、r

•漫烟型：

上层r<0、r0、r>rd

城市热岛环流：

由城乡温度差引起的局地风

城市热岛效应是指城市平均气温比周围乡村高的现象，造成的原因有：

城市能耗高、城市覆盖物热容量大、城市上空笼罩一层烟雾和二氧化碳等。

⏹海陆界面

——海风和陆风；

晚上

白天

山区地形

——山风和谷风

酸雨（acidrain）

Ø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。

酸雨的来源

（1）天然排放的硫化合物和氮化合物

（2）人为排放的硫化合物和氮化合物

酸雨的危害

1）对水生生态系统的影响

（a）使水体pH值降低，导致鱼类死亡；

（b）浸渍了土壤，侵蚀了矿物，使Al等金属元素进入水体；

（c）由于磷酸盐与Al等金属化合，使磷酸盐营养价值降低，影响水生生物的初级生产力。

（2）对陆生生态系统的影响

——导致森林大面积死亡

（3）损毁材料

（4）间接影响人体健康：

使本来固定在土壤矿化物中的有害重金属,如汞、镉、铅等,再溶出,继而为粮食，蔬菜吸收和富集,人类摄取后,中毒,得病。

氯氟烃（CFCs）类物质是臭氧层破坏的一个主要原因

臭氧层的变化对人类的影响

1）对人类健康的影响

——增加皮肤癌和白内障的发病率；

（2）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）对城市大气质量和建筑材料的影响

——易发生光化学反应、产生光化学烟雾；加速建筑材料的老化。

应对措施

1）提高利用效率，降低操作损失；

（2）回收和再循环；

（3）改进CFCs产品；

（4）非CFCs产品的替代品。

全球变暖概念和原因

►指全球的平均气温逐渐升高的现象

►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