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1、电磁辐射传播不需要任何介质；电磁波可以用波长（）和频率（）表示，波速（V）为一常数，真空中为3108m/s，用 C 表示，即： C到达地表的太阳辐射，一部分被地面吸收，其余的被地面反射回大气层，而透过的量可以忽略不计。地面反射量的大小（地面反射率）与地表的性质相关。大气辐射指向地表的部分称为大气逆辐射。地面一方面通过长波辐射向大气传递热量，同时，接收大气的逆辐射。地面长波辐射与大气逆辐射被地面所吸收的部分之差称地面有效辐射。 Rln = Rlu- Rld 地表净辐射地面吸收的太阳短波辐射与地面有效辐射的差值，称地表净辐射（或地表辐射差额）。 Rn （RsbRsd）（1r）Rln影响净辐射大小的

2、主要因素为太阳短波辐射，地面有效辐射由于地温和气温的变化不大，对其影响较小，所以太阳短波辐射强弱的日变化和年变化基本上就决定了净辐射的日、年周期变化。年净辐射量随纬度的增加而减小，极圈内常为负值地面辐射平衡地面获得的平均净辐射一般都大于0，但地球并没有因此使地表温度持续上升，因为获得的能量用于了加热空气、蒸发水汽等，就总体来说，全球能量是平衡的。辐射平衡表达式： RnH+LE+G辐射平衡各因子占净辐射能的比例的高低是决定一个地方小气候的物理基础。2、 环境概念和分类、不同环境的特点。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。即是相对于中心事物而说

3、的背景。它因中心事物的不同而不同，随中心事物的变化而变化。狭义的概念： 环境指的是以人类为主体的外部世界，主要是地球表面与人类发生相互作用的自然要素及其总体。它是人类生存发展的基础，也是人类开发利用的对象。可分为自然环境与人工环境两种。不同环境的特点：自然环境：自然环境是人类出现之前就存在的，是人类目前赖以生存、生活和生产所必需的自然条件和自然资源的总称，即阳光、温度、气候、地磁、空气、水、岩石、土壤、动植物、微生物以及地壳的稳定性等等自然因素的总和；用一句话概括就是“直接或间接影响到人类的一切自然形成的物质、能量和自然现象的总体”。自然环境按自己固有的规律发生和发展，被利用和改造。人工环境：

4、人类活动的产物 社会环境：是人类在长期生存发展的社会劳动中所形成的，是人与人之间各种社会联系和联系方式的总和，包括经济关系、道德观念、文化风俗、意识形态、法律关系等。是影响人类与自然环境的决定性因素。工程环境：是在自然环境基础上，由人类的工业、农业、建筑、交通、通信等工程所构成的人工环境，它们构成一个整体技术圈。3.1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。自然环境要素通常包括：水、大气、生物、阳光、岩石、土壤等。 环境要素组成环境结构单元，环境结构单元又组成环境整体或环境系统。由水组成水体全部

5、水体总称为水圈；由大气组成大气层，整个大气层总称为大气圈；由生物体 组成生物群落，全部生物群落构成生物圈等等。 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。环境质量是对环境状况的一种描述；环境状况的形成由来自自然的原因，也有 来自人为的原因，而且从某种意义来说，人为原因是更重要的原因；人群的文化状态也影响着环境质量。3、 环境问题和环境背景值，原生环境问题、次生环境问题、环境问题产生的历史。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

6、一切客观存在的问题。狭义：由于人类的生产和生活活动，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。环境问题的性质：（1）环境问题具有不可根除和不断发展的属性，它与人的欲望、经济的发展、科技的进步同时产生、同时发展，呈现孪生关系； （2）环境问题范围广泛而全面，存在于生产、生活、政治、工业、农业、科技等全部领域中；（3）对人类的行为具有反馈作用，使人类的生产方式、生活方式、思维方式等一系列问题引起新的变化；（4）可控性，即通过教育，提高人们的环境意识，充分发挥人的智慧和创造力，借助法律的、经济的和技术的手段，总可以把环境问题控制在影响最小的范围内。环境问题的实质：是一个经济问题和社

7、会问题，是人类自然的，而且是自觉的建设人类文明的问题（a）、所谓的环境问题都是人类经济活动的直接或间接的结果，是由于盲目发展、不合理开发利用资源造成的环境质量恶化、资源浪费甚至枯竭破坏。 （b）、要对人类经济活动产生的环境污染和破坏进行治理和控制，必须要有相当的经济实力。 社会问题： 人口问题是产生一切环境问题的根源，具有相对独立的性质，所以也有专家把人口问题和环境问题并列对待。环境问题产生的原因：一是人们认识上的局限性，并由此而采取了不明智的社会经济行为引起的。二是经济水平的限制和国家政策的某些失误也是产生环境问题的重要原因。原生环境问题：是指没有受人类活动影响的原生自然环境中，由于自然界本

8、身的变异所造成的环境破坏问题。自然灾害如地震、洪涝、干旱、滑坡等。次生环境问题：是指由于人类的社会经济活动造成对自然环境的破坏，改变了原生环境的物理、化学或生物学状态。它可分为环境污染和生态破坏两类。环境问题的产生和发展大致经历了四个阶段： 1. 环境问题的产生阶段（产业革命前） 2. 环境问题的发展阶段（产业革命至20世纪50年代） 3.环境问题的局部恶化阶段（20世纪50年代至80年代） 4.全球环境问题阶段（20世纪80年代以后）环境问题的产生阶段（1）原始采集捕猎阶段 原始社会，生产力水平低下，人类被动适应和利用环境，主要依赖自然而生活，依靠采集天然植物和捕猎动物为生，还没有有意识改造

9、环境的能力。人口较少，增长速度慢，对环境的影响较小，未对自然产生太大伤害。自然生态系统的自发调节作用抵消了许多不利的环境影响。（2）农牧渔业阶段 该阶段主要以农业和畜牧业为主大量砍伐森林，开垦草原，原始植被的大量破坏，引起严重的水土流失和土地沙漠化，但仅限于局部地区；兴修水利，不合理的灌溉，引起土壤的盐渍化和沼泽化；城市人口聚集，开始出现废水、废气和废渣造成的环境污染问题。环境问题的发展阶段 产业革命，蒸汽机的发明和广泛使用，促进了生产力的提高。由于工业的发展，一些工业发达的城市和工矿区不断出现以大气污染为主的环境问题。环境背景值：环境背景值又叫环境本底值是指在自然环境未受污染的情况下，各环境

10、要素的化学元素的正常含量和环境中能量分布的正常值。研究环境背景值的意义；首先，可以确定区域环境是否存在污染；其次，可以作为历史对比的资料，评价环境质量的变化。七大水系 长江 黄河 珠江 松花江 淮河 海河 辽河 4、 环境容量、环境污染。环境容量是在人类生存和自然环境不致受害的前提下，环境可能容纳某种污染物的最大负荷量。环境容量的大小主要取决于两个因素 一是环境的自净能力； 二是人及生物有机体对污染物的耐受能力。环境污染：人类活动产生的污染物质或能量排入到环境中去，其量超过环境容量或自净能力，从而使环境的物理、化学、生物学等特性发生不利于人类或其他生物正常生存和发展变化的现象为环境污染。5、

11、全球主要环境问题。全球环境问题： 是指对全球产生直接影响的，或具有普遍性、随后又发展为对全球造成危害的环境问题，也就是引起全球范围内生态环境退化的问题。主要全球环境问题：全球气候变暖；臭氧层破坏；酸雨与空气污染；土壤遭到破坏，荒漠化程度加剧；、海洋污染和过度开发；生物多样性锐减；森林面积减少；有害废物的越境转移；淡水受到威胁；混乱的城市化。环境保护的目的 （1）运用现代环境科学的理论和方法，研究自然资源的合理开发和利用； （2）深入认识和掌握造成环境污染和破坏的根源与危害，防治环境质量的恶化，保护人体健康； （3）为人类提供一个舒适的环境，以促进经济与环境的可持续发展。环境保护的内容（1）大气

12、污染防治（2）水污染防治（3）食物污染防治（4）土壤污染防治（5）自然保护和自然保护区内容（次生环境问题）：（1）人类和环境的关系； （2）污染物在自然环境中的迁移、转化、循环和积累的过程和规律 （3）环境污染的危害； （4）环境状况的调查、评价和环境预测； （5）环境污染的控制和防治； （6）自然资源的保护和合理使用； （7）环境监测、分析技术和预报；（8）环境区域规划和环境规划；（9）环境管理。第二章 大气环境1、 大气组成：大气是由多种气体和水蒸气组成的混合物，可分为恒定的、可变的和不定的三种组分。恒定组分在地球上任何地方的体积分数几乎是不变的；N2、O2、Ar及微量的He、Ne、Kr、

13、Xe等稀有气体。 N2、O2、Ar三种组分占大气总量的99.97%。可变组分的含量往往随各地季节、天气变化和人类活动的状况而变化的； 它包括CO2及水。正常状况下，H2O（g）约占04，CO2约占0.033%。由恒定组分和可变组分所组成的大气称为洁净大气。2、 大气纵向结构及温度组成特点大气纵向结构：根据大气圈在垂直高度上的温度变化、组成及运动状态，可将大气圈划分成不同的层,由低到高分为：分为对流层、平流层、中间层、电离层、和逸散层五部分。温度组成特点：1.对流层（10-12km以内）：气温随高度递减，每上升100m，温度降低0.65。 近地高温气流膨胀上升，上部冷空气下沉，形成垂直向上的强烈

14、对流；大气现象复杂多变。密度大，该层大气质量为空气总质量的75%以上和集中了几乎全部的水蒸气、微尘杂质。2.平流层55km：该层的下部温度变化小，气温趋于稳定（-55），故称同温层。该层中上部气温随高度而增高，是一逆温层,层顶温度约-3 。 平流层无对流运动，平流运动占优势，大气扩散速度慢，空气干燥，水尘含量微，透明度高 臭氧含量高，通常将2225km处称为臭氧层。 3.中间层80km：气温随高度迅速下降，顶部温度在-83-113。空气质量仅占大气质量的1-3%。 空气的对流运动强烈，垂直方向混合明显。4.电离层800km：该层下部基本上由分子氮组成，上部由原子氧组成。气温随高度迅速上升，最高

15、可达1200 。 空气分子发生电离，能将电磁波反射回地球。5.逸散层： 空气分子大部分电离，质子含量高。大气稀薄，气体及微粒向太空逸散。 温度随高度上升。3、 大气污染和污染源、一次污染物和二次污染物的概念大气污染：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。污染源：排放大气污染物的自然源 （火山喷发、森林火灾、土壤风化等） 和人工源 （工业废气、生活燃煤、汽车尾气等） 。按污染源存在的形式分：固定污染源和移动污染物；按

16、污染物排放的方式分：点源（高架源）、面源、线源和体源；按污染物排放的时间分：连续源、间断源和瞬间源；按污染物产生的类型分：工业污染源、生活污染源、交通运输源和农业污染源大气污染物是指由于人类活动或自然过程排入大气的并对人和环境产生有害影响的那些物质。颗粒污染物（气溶胶状态污染物）和气态污染物；一次污染物：是指直接由污染源排放的污染物；可分为反应性污染物和非反应性污染物两类。主要有：碳氢化合物、一氧化碳、氮氧化合物、硫氧化合物和微粒物质等。在大气中的物理作用和化学反应气体污染物之间的化学反应空气粒状污染物对气体污染物的吸附作用或粒状污染物表面上的化学物质与气体之间的化学反应气体污染物在气溶胶中的

17、溶解气体污染物在太阳光作用下的光化学反应二次污染物：是指由一次污染物与大气中已有组分或几种一次污染物之间经过一系列化学或光化学反应生成的与一次污染物性质不同的新污染物质。 主要有：臭氧、过氧化乙酰硝酸酯（PAN）、硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶，以及一些活性中间产物如氢氧自由基、氧原子、过氧化氢自由基、过氧化氮自由基等。（3）按化学成分分： 含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物、卤代化合物、尘类颗粒物、有机化合物、放射性物质和其它有毒物质。4、 大气环境中污染物的扩散、温度层结、风型的形成、地形的影响在对流层内，气温垂直变化的总趋势是，随着高度的增加气温逐渐降低，这是因为地面是大气的主要

18、和直接热源，所以近地面层的温度比上层要高；另一方面，水汽和固体杂质的分布从低空向高空减少，它们吸收地面辐射的能力很强，也使得近地面层气温比上层要高。气温随高度的变化通常以气温垂直递减率来表示温度层结：气温沿垂直高度的分布，这种曲线称为气温沿高度分布曲线或温度层结曲线，简称温度层结。1：正常（递减）层结 0；2：中性层结=1 ；3：等温层结=0 ；4：逆温0 。翻卷型（波浪型）锥型 平展型 上升型 熏烟型根据逆温生成的过程，可将逆温分为：辐射逆温 下沉逆温 平流逆温 湍流逆温 锋面逆温在晴空无云（或少云）的夜间，当风速较小时，地面因强烈的有效辐射而很快冷却，近地面气层冷却最为强烈，较高的气层冷却

19、较慢，因而形成了自地面开始逐渐向上发展的逆温层，称为辐射逆温。风型的形成：山谷风：它发生在山区，是以为周期的局地环流。山谷风在山区最为常见，它主要是由于山坡和谷地受热不均而产生的。山风和谷风的方向是相反的，但比较稳定。在白天，太阳先照到山坡上，使山坡上大气比谷地上同高度的大气温度高，形成了由谷地吹向山坡的风，称为谷风。在高空形成了由山坡吹向山谷的反谷风。它们同山坡上升气流和谷地下降气流一起形成了山谷风局地环流。在夜间，山坡和山顶比谷地冷却得快，使山坡和山顶的冷空气顺山坡下滑到谷底，形成了山风。在高空则形成了自山谷向山顶吹的反山谷风。它们同山坡下降气流和谷地上升气流一起构成了山谷风局地环流。在山

20、风与谷风的转换期，风方向是不稳定的，山风和谷风均有机会出现时而山风，时而谷风。这时若有大量污染物排入山谷中，由于风向的摆动，污染物不易扩散，在山谷中停留时间很长，有可能造成大气污染。海陆风：它发生在海陆交界地带，是以为周期的一种大气局地环流。海陆风是由于陆地和海洋的热力性质的差异而引起的。在白天，由于太阳辐射，陆地升温比海洋快，在海陆大气之间产生了温度差、气压差，使低空大气由海洋流向陆地，形成海风；高空大气从陆地流向海洋，形成反海风，它们和陆地上的上升气流和海洋上的下降气流一起形成了海陆风局地环流。在夜晚，由于有效辐射发生了变化，陆地比海洋降温快，在海陆之间产生了与白天相反的温度差、气压差，使

21、低空大气从陆地流向海洋，形成陆风；高空大气从海洋流向陆地，形成反陆风。它们同陆地下降气流和海面上升气流一起构成了海陆风局地环流。城市热岛环流：城市热岛环流是由城乡温度差引起的局地风。产生城乡温度差异的主要原因是：（1）城市人口密集、工业集中，使得能耗水平高；（2）城市的覆盖物（如建筑、水泥路面等）热容量大，白天吸收太阳辐射热，夜间放热缓慢，使低层空气变暖；（3）城市上空笼罩着一层烟雾和CO2，使地面有效辐射减弱。地形的影响：地面是一个凹凸不平的粗糙曲面，当气流沿地面流过时，必然要同各种地形地物发生摩擦作用，使风向、风速同时发生变化，其影响因素程度与各障碍物的体积、形状、高低有密切关系。山脉的阻

22、滞作用，对风速也有很大影响，尤其是封闭的山谷盆地，因四周群山的屏障影响，往往是静风、小风频率占很大比重，不利于大气污染物的扩散。一般规律是建筑物背风区风速下降，在局部地区产生涡流，不利于气体扩散。5、 主要的大气问题酸雨：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；非生物源，如：海浪溅沫、火山喷发等； 生物源，如：细菌分解有机物。（2）人为排放的硫化合物和氮化合物 化石燃料的燃烧产生的SO2和NOx排放是产生酸雨的根本原因。危害：（1）破坏水生生态系统 使水体pH值降低，导致鱼类死亡； 浸渍了土壤，侵蚀了矿物，使Al等金属元素进入

23、水体； 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）破坏森林生态系统（3）土壤酸化和贫瘠化（4）腐蚀建筑物和艺术品（5）影响人体健康温室效应与温室气体：太阳的短波辐射可以透过大气层及其中的痕量气体照射到地面，地面升温后向大气的长波辐射被这些痕量气体吸收而引起的地球平均气温上升的情况，则称为温室效应。这类痕量气体，即叫温室气体。（1）气温升高会使极地或高山上的冰川融化，引起海平面上升，以致淹没沿海大量的城市、低地和海岛。（2）全球气候变暖也可能影响到降雨和大气或海洋环流的变化，使气候反常、易造成汗涝灾害及荒漠化（3）全球气候变暖影响农业和自然生态系统 CO2

24、浓度增加和气候变暖可能会增加植物的光合作用，延长生长季节。全球气温和降雨的迅速变化也可能使农业和自然生态系统难以适应而遭受很大破坏，造成大范围的森林植被破坏和农业灾害。（4）对人类健康造成影响。 气温的增加使某些疾病的传播可能性增大； 气候变暖可能加大疾病危险和死亡率。臭氧层的破坏：造成臭氧层破坏的主要原因：平流层内超音速飞机排放的大量，以及人类大量生产与使用的氯氟烃化合物、哈龙、四氯化碳、甲基氯仿、溴甲烷等。（1）影响人类健康 过量紫外线辐射引起细胞内DNA改变，减弱细胞自身修复能力，抑制人体免疫系统功能，使白内障发病率和皮肤癌增加（2）破坏生态系统 过量紫外线辐射使植物叶片受损，抑制其光合

25、作用导致减产；过量紫外线会杀死水中微生物，削弱浮游植物的光合作用，破环水生生态环境。（3）影响城市大气质量和材料寿命 易发生光化学反应、产生光化学烟雾；加速塑料等高分子材料的老化。燃料脱硫 燃烧脱 烟气脱硫第三章 水环境1、 水体的概念、地球上水资源概述水体：所谓水体是指河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰川和海岸等“储水体”的总称（狭义）。在环境学领域中，把水体当作包括水中的悬浮物、溶解物质、底泥相、水生生物等完整单元的生态系统或完整的综合自然体。水资源概述：全球总贮水量估计为13.9亿立方千米 其中淡水总量仅为0.36亿立方千米 除冰川和冰帽外，可利用的淡水总量不足世界总贮水量的1% 地球上

26、河水和湖水的数量很少，只有101700km3，但是由于它们直接供人类生产生活需要，与人类的关系密切，因此是水资源中最为重要的组成部分.2、 水的特异性和生命的关系水和生命的关系：水能溶解各种各样的电解质，使生命中的生物化学反应得以正常进行。水是大部分有机物质的溶剂。 水可向全身供给营养物质。把体内多余热散发出去，以防体温上升。水的特异性：1、 水的分子结构：水的分子结构特异性氢键引起的分子间缔合。2、 水的性质特异性：较高的熔点和沸点3、 体积随温度变化异常，4时密度最高4、 热容量最大:生成热（285.83kJmol），汽化热（40.67kJmol），熔化热（6.02kJmol），摩尔热容（

27、20时为75J/molK ）均很大在2000K的高温下仪解离0.588。5、 溶解和反应能力被称做“万用溶剂”。能不同程度地溶解各种物质，当然其中也包括大量的污染物质。离子型化合物溶于水时，均以离子状态存在。6、 具有很大的表面张力水的表面张力（7275 x 10-3Nm）仅次干汞表面张力是垂直地通过液体表面任一单位长度并沿着与液面相旬的方向的收缩裴面的力。因此水有明显的毛细、润湿和吸附等作用，使水能在土壤微粒间的小空隙中长期存留（也与大的蒸发热有关），土壤靠此作用可以保持水分、通过根细胞壁输送大量水分和营养。为进行光合作用。提供运输介质。不会使植物因吸收大阳能而将液体蒸发殆尽。3、 水的自然

28、循环和社会循环自然循环：水的自然循环过程，是指地球上各种形态的水在太阳辐射、地心引力等作用下，通过蒸发、水汽输送、凝结降水、下渗和径流等环节，不断地发生相态转换和周而复始运动的过程。太阳辐射和重力作用是水循环的基本动力。这种动力不消失，水循环便永恒存在。水循环路径并不是单一的，而是通过无数条路线实现循环和相变的。由于水循环的存在，使地球上的水不断地得到补充和更新，成为一种可再生资源。社会循环：人类社会为了生产和生活需要，从居住区附近的天然河流、湖泊等水体取水，供人们用于工业、农业和日常生活，用过的水又排回天然水体。由于在这一过程中人类所用的水取之于附近水体还之于附近水体，因此形成一种受人类社会活动作用的水循环，这即是水的社会循环。4、 天然水的组成：在自然界并不存在化学概念上的纯水。天然水，是在特定自然条件下形成的、含有许多溶解性物质和非溶解性物质、组成成分极其复杂的综合体。目前，在各种水体里已发现80多种元素。5、 天然水中各种物质按性质通常可分为三大类：悬浮物质粒径大于100nm（10-9m）悬浮状态、胶体物质粒径为1001nm胶体物质和溶解物质粒径小于1nm分