环境科学概论.docx

1、环境科学概论八大公害事件之一比利时马斯河谷烟雾事件事件美国洛杉矶光化学烟雾事件美国多诺拉烟雾事件英国伦敦烟雾事件痛痛病事件四日市哮喘事件米糠油事件水俣病事件按污染类型分类，水污染事件65起，大气污染事件66起，土壤污染事件4起，海洋污染事件10起，噪声污染事件1起，未造成污染事件10起。 1979年9月，五届人大常委会第十一次会议原则通过中华人民共和国环境保护法（试行），并予以颁布。标志着我国环境保护工作开始走上法制的轨道。 在1983年全国第二次环境保护会议上，保护环境被确立为我国的一项基本国策。 环境保护 大气污染防治水污染防治食物污染防治土壤污染防治自然保护和自然保护区海洋污染与防治矿产

2、、森林资源的开发与保护大气圈空气是地球自然物质组成中最轻的物质，它包围着固体地球，成为地球最外面的一个圈层，称为大气圈。 大气圈没有明显的上界，在赤道上方高42000千米和两极上方高28000千米的高空仍有大气存在的痕迹。臭氧是氧的同素异形体，有特殊臭味的蓝色气体臭氧吸收对短波紫外线，防止其到达地球臭氧是城市光化学烟雾的一种组分，有毒害作用 氯氟烃类物质由于性质稳定、不易燃烧、易于储存、价格便宜而被广泛用作致冷剂、喷雾剂、发泡剂及清洗剂等化学稳定，寿命长，不易在对流层分解，扩散入臭氧层，受到短波紫外线的辐射，分解出氯原子自由基，消耗臭氧。 哈龙溴化物(消防灭火剂，薰土剂，干洗衣服)释放溴原子对

3、臭氧破坏力是氯原子30-60倍，也是臭氧损耗的“罪魁氯原子自由基作为催化剂与臭氧反应，就象一辆辆“运”臭氧的车子，不断地来回搬运臭氧，臭氧在不断减少，而氯原子却不见消耗。一个氯原子自由基能够消耗十万个臭氧分子。 微量的含氯化合物进入平流层，都会造成臭氧层的巨大损耗 大气圈强烈的垂直对流运动，气温随高度增加而下降，又称为高空对流层或上对流层。 暖层 气体温度随高度增加而迅速上升； 具有较高密度的带电粒子，故称为电离层。 同温层：在平流层下层，温度随高度降低变化较小，气温趋于稳定； 臭氧层：温度随高度升高而升高。 大气的组成1 水汽2固体杂质和大气污染物：烟粒、尘埃、盐粒； 灰尘煤烟、水泥、金属粉

4、尘、SO2、CO等有害气体。 水圈多年平均的大洋水量平衡方程为：蒸发量=降水量+径流量；多年平均的陆地水量平衡方程是：降水量=径流量+蒸发量。 蒸发、降水和径流是水循环过程的三个最主要环节，这三者构成的水循环途径决定着全球的水量平衡，也决定着一个地区的水资源总量。土圈土壤有机质含量与土壤肥力水平密切相关 有机质是植物营养的主要来源之一 促进植物生长发育 改善土壤的物理性质 促进微生物和土壤动物的活动 提高土壤的保肥性和缓冲性 有机质具有活化磷的作用土壤溶液是土壤水分及其所含的气体、溶解物质和悬浮物质的总称。土壤具有一定的抵抗土壤溶液中H+和OH-浓度改变的能力，称为土壤的缓冲性能生物圈的概念：

5、地球上所有生命与其生存环境的整体生物圈的范围大气圈(平流层) 水圈和土壤圈 地下十几千米 同时具备了生命存在的四个条件 阳光 水 适宜的温度 营养成分 遗传(基因)多样性 物种多样性 生态系统多样性物圈号实验失败原因总结：生物圈号除了二氧化碳多、氧气少、水循环失调等原因以外，生物种类关系的失调也是重要的原因。 引进生却主要是生产者，动物、真菌和细菌的种类和数量较少。传粉的昆虫死了，有些植物只开花不结果；动物的种类和适量少，植物很少被动物取食，加之缺少细菌和真菌的分解，导致枯枝落叶大量堆积，物质循环不能正常进行。 比例不对。真实生物圈中每人所对应的大气,水,植物等不同于二号生物圈，环境资源与人的

6、比例严重偏小,不足于保证一个人生活，何况是几个人. 二氧化碳多、氧气少是结果而非原因, 因为植物太少,不足以将人和植物产生的二氧化碳转化并释放氧气.导致氧气的消耗速度高于产生速度,而二氧化碳的产生高于消耗.年来遭受公众非议，主客观两方面的原因： 商业投资造成游人络驿不绝，缺少科学严肃性的印象； 遇到阴雨天气和病虫害，造成欠收，曾出现大气泄漏； 人们对他们的科学试验活动了解不多； 理论和实践经验不足； 行政管理不善，导致可以做的而没有去做。生物圈2号-实验评价生物圈2号计划实验给人类上了很好的一课： 大自然并非我们想象得那样简单，复杂巨大的系统关联中，可能每一缕轻风都是于生命所不可或缺的； 人不

7、是万能的，人类要依赖地球存活； 人类要懂得顺应自然，要珍爱大自然的一切；才能与地球万物持续发展。生态系统的概念及其组成生态系统 = 生物群落 + 生物群落的环境生态系统 = 生命系统 + 环境系统 共性具有能量流动、物质循环和信息传递三大功能； 具有自我调节的能力 动态系统 信息传递营养信息化学信息物理信息 行为信息 生态系统的平衡相对的、动态的 生态系统平衡的原因 自动调节能力1结构的多样性2生态系统的组成与结构越复杂，自动调节能力越强3功能的完整性 4运转越合理，自动调节能力就越强。生态失衡的主要体现1. 土壤退化 (荒漠化频率加快、盐碱化蔓延、湿地破坏加剧、水土流失日趋严重)2. 生物多

8、样性面临威胁 (生物物种消失和生存环境减少)3. 森林锐减 4. 草场严重退化5. 大气环境污染 6. 水体环境污染人口在时空上的发展和演变过程，它大致包括人口自然变动人口的出生和死亡，变动的结果是人口数量的增加和减少；人口机械变动人口在空间上的变化，即人口的迁入和迁出，变化的结果是人口数量在空间上发生人口分布和人口密度的改变；人口社会变动人口社会结构的改变。反映人口过程的自然变动指标是人口出生率、死亡率和自然增长率：自然增长率出生率-死亡率 世界人口数量的发展 1.高出生率，高死亡率，低增长率阶段（人类诞生-工业革命以前）2.高出生率，低死亡率，高增长率阶段（工业革命以后-）3.低出生率，低

9、死亡率，低增长率阶段在世界人口发展历程中，农业革命和工业革命是两个转折点。中国人口发展的基本特点 人口基数庞大，总量增长迅速； 人口增长率波动，变化幅度剧烈； 年龄结构属年轻型，但已出现老年化趋势； 农村人口比重大，但城市化发展迅速； 人口分布不均匀，东西部差异很大； 男女性别比偏高； 人口素质有所好转，但整体水平不高人口环境容量人口容量或人口承载量，一般理解为在一定的生态环境条件下，全球或者地区生态系统所能维持的最高人口数，所以有时又称之为人口最大抚养能力或最大负荷能力。人口控制的意义 1 促进经济发展2有利于提高人口素质水平3增加就业4改善人民生活5有利于环境保护控制人口，保护环境1控制人

10、口增长，“计划生育” 2有计划的迁移人口3提高人口环境意识4正确引导人口消费，保护资源和环境 资源与环境 自然资源-通常包括矿物资源、土地资源、水资源、气候资源与生物资源等。 自然资源:1原生性自然资源(续发性资源、非耗竭性资源，又称无限资源，恒定性资源) 2次生性自然资源 (非续发性自然资源、耗竭性资源，又称有限资源) 次生性自然资源:1不可再生自然资源(不可更新的自然资源) 2可再生自然资源 (可更新自然资源) 我国自然资源的特点 -1资源总量多，人均占有量少2各类资源总体组合较好，但也存在一些薄弱环节3我国资源空间分布不平衡，资源质量差别悬殊我国土地资源的基本情况我国土地总面积达960万

11、km2，占世界陆地面积的7.2%，居世界第三位。 1土地资源绝对数量多，人均占地量少；2土地类型多样；3山地面积大；4农用土地资源比重小；5后备耕地资源不足 土地资源开发利用中的问题-1耕地整体素质下降，后备资源不足；2土地资源退化和破坏严重，农业生产空间日趋萎缩。原因：1道路交通占用耕地2城镇扩大占用耕地3城市扩张占用耕地4工业化加剧土地减少 土地退化：1、水土流失面积仍在增加2、土地沙漠化有扩大趋势3、土次生盐渍化、潜育化严重4、土地污染在加剧 我国陆地水资源的基本情况-1水资源总量多，人均占地量少；2地区分配不均，水土资源不平衡；3年内季节分配不均，年际变化很大。 我国陆地水资源面临的主

12、要问题 -1局部地区缺水矛盾尖锐；2水污染日益严重；3水资源管理混乱、浪费严重；4地下水开采过量；5水土流失严重，河流含沙量大。6水体富营养化 我国陆地水资源保护对策1加强对水资源的调查和科学管理；2跨流域调水及增建水库；3 节约用水；4防止水污染。森林资源利用中的问题1集中过伐，消耗量大于生长量；2 计划外采伐量大，难以控制；3森林火灾及病虫害损失很大；4毁林开荒和滥伐现象极其严重。 我国森林资源的保护 : 1加强森林资源管理；2合理利用天然林区；3分期分地区提高森林覆盖率；4开展林业科学研究；5控制环境污染对森林的影响。 物种资源和生物多样性受威胁的原因1生境交替2过度收捕3化学污染4气候

13、变化5物种的引进6人口增长我国能源利用现状能1源丰富而人均量少，且浪费现象严重； 2 能源构成以煤为主；3工业部门消耗能源占有很大的比重；4农村能源短缺，以生物质能为主；5燃煤严重污染环境。 未来的能源利用-1控制人口，减少能源消耗；2太阳能是重要的能源；3多渠道解决能源平衡；4充分利用能源并减少浪费。我国矿产资源概况 1 矿产品种齐全，目前世界上已知矿产在我国均有发现2探明矿产储量丰富3单位国土面积矿产资源丰度高4优势矿种探明储量在世界相应矿产总储量中占有较大比重5一些矿产的探明储量明显不足6我国大宗矿产的基本特点是贫矿多、富矿少7中型矿和小矿偏多矿产资源开发利用中存在的主要问题-1矿产资源

14、利用不可合理；2生产布局不合理；3给周围环境造成污染和破坏。-1水土污染2地面裂缝3大气污染4土地破坏海洋开发存在的主要问题-1沿海水域开发利用不合理；2 海洋生物资源遭到严重破坏；3 近海遭到不同程度的污染4岛屿生态环境恶化。 海洋资源与环境的保护 : 1海洋的开发要统筹规划和管理；2加强海洋环境及资源的调查研究；3大力发展沿海水产养殖业，保护近海渔业资源，逐步发展外海和远洋渔业；4加强海洋环境保护，防止海洋污染；5大力加强海洋科技工作。中国湿地的基本情况6类型多1分布广2 面积大3 区域差异显著4 拥有特有的青藏高原湿地5生物多样性丰富 中国湿地的退化情况 -1-过度和不合理的水资源利用使

15、得湿地供水能力受到严重影响； 2盲目围垦和过度开发造成天然湿地面积削减、功能下降； 3近几十年来，中国沼泽面积急剧减少； 72%的天然红树林已经丧失；5湿地地区上游水土流失，导致河床、湖底淤积严重 可持续发展既满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。 包含三层含义：1公平性，包括代内公平与代际公平2可持续性 3 环境资源与发展的一致性 自然资源可持续利用的原则1经济效益与生态效益相统一原则2对可再生资源实行合理规范、持续利用原则3 对不可再生资源实行节约、限制和综合利用原则4 对恒定性资源实行鼓励、支持利用原则化学污染1大气污染2水体污染3土壤污染v 主要大气污染物及其来

16、源=1颗粒物2硫化物3碳氧化物4氮氧化物5碳氢化合物常见大气污染排放源=1工厂、矿山等排放的烟雾、气体和粉尘；2、道路、城市建设产生的粉尘；3、交通工具排放的尾气和奔跑的轮胎产生的粉尘；4、餐馆和家庭厨房排出的油烟；5、垃圾焚烧产生的烟气；6、城乡裸露土地和荒漠化地区的扬尘；7、农垦烧荒的烟尘；8、森林失火的烟尘 大气污染 1对人体健康的危害=1空气中的污染物进入人体后，首先与呼吸道粘膜接触，引起鼻粘膜肿胀、支气管发炎、哮喘、呼吸机能障碍，并使高血压患者病情加重。某些重金属过量吸入人体，导致机体急性中毒。病毒性污染物进入人体后，直接诱发各种疾病，甚至诱发各种癌变和遗传基因突变。人体和动物的癌病

17、变中，70%-80%是由环境因子诱发的。 2对动植物的危害=大气受到严重的污染时,动物往往由于食用积累了大气污染物的植物和水,发生中毒或死亡.大气污染物浓度超过植物的忍耐限度,会使植物的细胞和组织器官受到伤害,生理功能和生长发育受阻,产量下降,产品品质变坏,群落组成发生变化,甚至造成植物个体死亡,种群消失. 3对材料的危害 3对材料的危害=如对纺织衣物、皮革、金属制品、建筑材料、文化艺术品等，造成化学性损害和玷污损害。 4对大气的影响:a对气候产生影响，如二氧化碳等温室气体的增多会导致地球大气增暧，导致全球天气灾害增多，又如烟尘等气溶胶粒子增多，使大气混浊度增加，减弱太阳辐射，影响地球长波辐射

18、，可能导致天气气候异常。 b造成酸性降雨，对农业、林业、淡水养殖业等产生不利影响。 c破坏高空臭氧层，形成臭氧空洞，对人类和生物的生存环境产生危害。 颗粒污染物控制技术1重力沉降2旋风除尘3湿式除尘器除尘4过滤式除尘器除尘5电除尘器除尘 气态污染控制技术有吸收法、吸附法、催化法、燃烧法、冷凝法、生物法、膜分离法、电子束法等 水质指标的分类1物理性水质指标：2化学性水质指标3：生物学水质指标：4放射性指标：水污染物的分类=1好氧有机物2致病污染物3合成有机物4植物营养物5无机物及矿物质6沉积物7放射性物质8热污染 水体富营养化具有3个基本特征：（1）富含氮、磷等营养的物质源源不断地在水体中富集；

19、（2）在水体的水生生物群落中，生产者远远超过消费者和分解者时，就会造成生态系统的明显的不平衡。（3）营养物质不断向水体底层富集，形成一个富含营养物质的沉积层。 水污染预防措施= （1）恢复城市的水生生态系统（2）减少和延缓径流（3）教育公众（4）就地处理（5）源控制和废物减量水污染处理技术=1物理处理法2化学处理法3物理化学法：4生物处理法：自然生态处理系统：以土壤生态处理系统、水生植物生态系统处理方式：慢速处理、快速渗滤、表面径流、人造湿地、浮水生植物系统 1. 土壤污染的特点：（1）隐蔽性和潜伏性（2）不可逆性和长期性2. 土壤污染的类型： 按土壤污染源和污染途径分：（1）水质污染型；（2

20、）大气污染型；（3）固体废物污染型（4）农业污染型（5）综合污染型。 按土壤污染物的属性分：1）化学型（有机污染、无机污染）；（2）放射性污染型；（3）生物污染型。 常用的污染土壤的修复技术： 1. 物理改良措施； 2. 生物改良措施；3. 化学改良措施。对土壤重金属污染的防治方法： 1. 防治土壤污染，严格控制土壤的污染源； 2. 改良土壤； 3. 更换作物和土地。对土壤农药污染的防治方法： 1. 禁止或限制使用剧毒、高残留的农药，发展高效、低毒、低残留农药，发展生物农药； 2. 制定农药的容许残留量（最大允许剂量），并严格执行食品中农药残留量管理； 3. 合理施用农药，制定施用农药的安全间

21、隔时间。 4. 采用综合性防治措施，达到既高效又经济地把农药对环境和人体健康地影响限制到最低范围内。 从污染物属于以上哪种物质类型，可以把环境污染分为：1. 污染物为实物形式：化学污染、生物污染等2. 污染物为能量形式：物理污染 物理类污染包括1.噪声污染2.电磁污染3.光污染4.热污染5.放射性污染噪声源的主要类型=1）按功能分1工业噪声2交通噪声3建筑施工噪声5社会生活噪声2）按发生机理分1机械噪声2气流噪声3电磁噪声 噪声治理的主要方法=吸声：室内噪声的治理，摩擦将振动能量转变成热能隔声：交通道路两侧，发射、折射而损耗消声：管道或气流出口，抗性消声器，截面积突变发射、折射声能；阻性消声器

22、，部分吸收声能变为热能 电磁污染=环境电磁污染(广义)：一切由电磁辐射而产生的对环境的影响。电磁波谱范围：无线电波(长、中、短、超短波)、红外、远红外、可见光、紫外、X射线、 射线等 电磁污染的定义和污染源=定义：天然的和人为的各种电磁波干扰，以及对人体有害的电磁辐射。污染源分类：（1）自然界的：火山喷发、地震和太阳黑子等（2）人为的：工频、射频 ,脉冲放电 2.3 电磁污染的危害=1对仪器的干扰影响; 2对人体健康的影响. =1热效应影响被吸收的微波辐射能量可使人体组织内的分子的电介质的偶极子产生射频振动,而介质的磨擦把动能转化为热能,引起人体组织的局部升温,从而对人体产生危害。2非热效应影

23、响 在电磁辐射的作用下,人体组织的微观结构,如细胞膜的电特性发生改变,细胞中的有些带电的离子和生物分子产生位移和形变,可引起人体组织局部功能的变化甚至病变 电磁辐射的防护=传播途径：空间直接辐射借助电磁耦合由线路传导 防护手段：在传播途径中安置电磁屏蔽装置降低电磁场强度。电磁屏蔽：有源场屏蔽、无源场屏蔽装置：屏蔽罩、屏蔽室、屏蔽衣光污染：逾量的光辐射对人类生活和生产环境造成的不良影响，包括可见光、红外线、紫外线等引起的污染 光污染的分类1）白亮污染2）人工白昼3）彩光污染危害1）影响人体健康的2）其他(如行车安全和对动物的影响等3.2.2防治1）室内装饰尽量避免使用发射系数大的装饰材料2）光源

24、宜采用黄绿、蓝绿等色的外壳3）利用发射规律确定灯的位置热污染的形成 （1）改变了大气的组成，从而改变了太阳辐射和地球辐射的透过率（2）改变了地表状态与反射率，从而改变了地表和大气间的热交换过程（3）直接向环境放热、向大气放热 热污染的危害（1）大范围的干旱（2）全球变暖（3）热污染对水体产生不利影响（4）热污染全面降低了人体的正常免疫功能京都议定书 放射性污染 定义：放射性污染指的是由于人类活动而排放的放射性物质对环境造成的污染和对人体造成的危害。 放射性物质：天然辐射源和人工辐射源 防治措施1、放射性废水的处理(1) 将放射性废水排入水域，通过稀释和扩散达到无害水平。主要适用于极低水平的放射

25、性废水的排放。(2) 将放射性废水及其浓缩产物与人类的生活环境长期隔离，任其自然衰变。适用于高、中、低水平放射性废水。2、放射性固体废物的处理和处置（1）去污（2）压缩（3）焚烧（4）埋藏可持续发展定义 ：既满足当代人的需求又不对后代人满足其自身需求的能力构成危害的发展可持续发展内涵1强调发展主题2坚持公平性原则3持续性原则4社会全面进步5环境与发展整体性 实施可持续发展途径-1-转变传统的增长模式2适度消费3实现清洁生产 4完善环境保护法律、政策 5提高全社会环境意识 中国实施可持续发展重大举措=1编制全球第一个国家级“21世纪议程” 2注重可持续发展战略的理论和实践研究3成立21世纪议程管

26、理中心4编制承担国际环境协定、公约的方案5主要污染物总量控制计划6中国跨世纪绿色工程计划 绿色意识：包括生态意识和绿色需求意识 生产有生态意识，消费应该适度 绿色技术 ：应用绿色技术、生产绿色产品 绿色市场：绿色贸易、绿色标志产品 清洁生产概念 将整体预防的环境策略 持续应用于生产过程、产品和服务中，以增加生态效益，以便减少对人类和环境的风险性。 本质上讲，对生产过程与产品采取整体预防的环境策略，减少或者消除它们对人类及环境的可能危害，同时充分满足人类需要，使社会经济效益最大化的一种生产模式。 -联合国环境署（1996）清洁生产的内容-=1清洁的能源 2清洁的生产过程3清洁的产品 实施清洁生产

27、的主要途径 =1工业生态学2清洁生产审计 环境保护产业兴起 具体分为： 环境保护产品：防治污染、保护生态环境的设备、药剂材料、环境监测仪器 洁净产品生产：低毒低害产品、低排放产品、可降解产品、低噪声产品、有机食品 环境保护服务：环境技术服务、环境咨询服务、环保设施运营管理、废旧资 源回收处置、环境贸易与金融服务、环境功能服务 废物循环利用：工业废物再利用和资源化。 自然生态保护：自然保护区建设、生态示范区建设、生态恢复与治理中国环保产业特征 初步形成了“一带一轴”的总体分布特征 以环渤海、长三角、珠三角三大核心区域聚集发展的环保产业“沿海发展带”和东起上海沿长江至四川等中部省份的环保产业“沿江

28、发展轴”。 聚集东部沿海地区，中西部地区形成差异化发展模式 1. 长三角地区基础最为良好，是环保产业最为聚集的地区，初步形成以宜兴、常州、苏州、南京、上海等环保产业集群。 2. 环渤海地区在人力资源、技术开发转化方面优势明显。北京、天津分别为我国北方环保技术开发转化中心和国家北方环保科技产业基地；山东、辽宁环保产业基础雄厚，资源综合利用、环保装备和技术方面优势开始逐渐显现出来。 3. 珠三角地区的佛山，中西部地区的武汉、西安、重庆，东北地区的哈尔滨等城市纷纷依托本地发展优势，打造当地环保产业园区，形成了本地区的环保产业差异化发展模式。 中国环保产业空间演变趋势 区域经济不平衡引导环保产业差异化

29、发展，产业布局及经济发展状况的不同，造成污染类型的差异，能源结构、产业结构及布局也是环境污染的重要因素，发展水平及关注点的不同，导致环保事业发展的差异性。 环保产业聚集区将自东向西逐步扩散 ，具有土地资源和劳动力成本等方面的优势 环保热点区域走向强强联合 重点富营养化：是指水体在外界条件的影响下，由于营养盐类不断积聚，引起水体内部物理、化学性状不断改变，水生生态系统发生相应的演替，并由生物生产力低的状态逐步向生物生产力高的状态过渡的现象。发展到一定阶段，表现为浮游藻类的异常增殖，形成“赤潮”。影响富营养化的主要因子有： 营养因子：N、P的含量 环境因子 何为酸雨：一般认为Ph 值水平低于5.6

30、的雨,雪,霜,雹,霰等各种形式的大气降水称之为酸雨 物理污染，从字面上理解指的就是和化学物质无关的污染，包括光线、噪音、电磁波等等方面。比如说，陈设、家具、照明、色彩等等。都可能造成对环境的污染。 清洁生产-历史必然性 控制排污口(末端控制)、达标排放，起到一定的作用，不能从根本上解决工业污染问题。其原因在于： 第一，污染物种类检繁多，排放标准严格，污染治理与控制要求高，提高治理费用；既使如此，一些要求还难以达到。 第二，污染治理技术有限，很难彻底消除污染。一般是先预处理，再生化处理后排放。有些污染物是不能生物降解的污染物，只能稀释排放，可能造成二次污染；有些仅是将污染物转移，废气变废水，废水变废渣，废渣堆放填埋，污染土壤和地下水，形成恶性循环，破坏生态环境。 第三，末端处理需要经济投资，可回收的资源(包含未反应的原料)不能回收利用，增加企业成本，降低企业治理污染的积极性和主动性。 第四，实践证明：预防优于治理。 环保产业的概念和意义 指国民经济结构中为环境污染防治、生态保护与恢复、有效利用资源、满足人民环境需求、为社会、经济可持续发展提供产品与服务支持的产业 污染控制与减排，污染清理及废物处理等方面提供产品与技术服务的内涵，涉及产品生命周期过程中洁净技术与洁净产品、节能