环境保护概论教案.docx

1、环境保护概论教案第一章 绪论第一节 环境概述一、环境的概念：环境指的是作用于人类这一客体的所有外界事物，即对人类来说，环境就是人类的生存环境。人类的生存环境的分类：分为聚落环境、地理环境、地质环境和星际环境。二、城市化对环境的影响：（一）城市化对大气环境的影响（1） 城市化改变了下垫面的组成和性质（2） 城市化改变了大气的热量状况（3） 城市化大量排放各种气体和颗粒污染物，这些污染物会改变城市大气环境的组成（二）城市化对水环境的影响（1）对水量的影响（2）对水质的影响（三）城市化对生物环境的影响城市化严重地破坏了生物环境，改变了生物环境的组成和结构，使生产者有机体与消费者有机体的比例不协调。三

2、、地理环境的概念：地理环境是指与人类生产和生活密切相关的，直接影响到人类生活的水、土、气、生物等环境因素组成的，具有一定结构的多级自然系统。地质环境的概念：地质环境主要指的是自地表而下的坚硬地壳层，即岩石圈。环境问题的概念：所谓环境问题是指由于人类活动作用于人们周围的环境所引起的环境质量变化，以及这种变化反过来对人类的生产、生活和健康的影响问题。第二节 环境问题一、当前人类面临全球性和广域性的环境问题主要有三类： 一是全球性、广域性的环境污染，如：全球性气候变暖、臭氧层耗竭、大面积的酸雨污染、淡水资源的枯竭及污染； 二是大面积的生态破坏，如：生物多样性锐减、土壤退化及荒漠化正在加速、森林面积锐

3、减等； 三是突发性的严重污染事件和化学品的污染及越境转移。二、两次环境问题高潮的对比：前后两次高潮有很大的不同，有明显的阶段性。 其一，影响范围不同。第一次高潮主要出现在工业发达国家，重点是局部性、小范围的环境污染问题，如城市、河流、农田等；第二次高潮则是大范围、乃至全球性的环境污染和大面积生态破坏。 其二，就危害后果而言，前次高潮人们关心的是环境污染对人体健康的影响，环境污染虽已对经济造成危害，但问题还不突出。第二次高潮不但明显危害健康，没分钟因环境污染而死亡的人数全世界平均达到28人，而且全球性的环境污染和生态破坏已威胁到全人类的生存与发展，阻碍经济的持续发展。 其三，就污染而言，第一次高

4、潮的污染来源尚不太复杂，较易通过污染源调查弄清产生问题的来龙去脉。第二次高潮出现的环境问题，污染源和破坏源众多，不但分布广、而且来源复杂。 其四，前次高潮的“公害事件”与第二次高潮的突发性严重污染事件也不相同，一是带有突发性，二是事故污染范围大、危害严重，经济损失巨大。三、环境科学的概念：环境科学是以“人类-环境”系统为其特定的研究对象。它是研究“人类-环境”系统的发生、发展和调控的科学。 环境科学的基本任务：通过系统分析与综合，规划设计出高效的“人类-环境”系统，并随时把它调控到最优化的运行状态。 “许多重大环境污染事件，大部分发生在聚落环境之中”。 可持续发展的定义：既能满足当代人的需求，

5、又不对后代人满足其需求的能力构成危害的发展。1987年，世界环境与发展委员会在我们共同的未来中提出“可持续发展”的原则。可持续发展的基础是环境保护。可持续发展有三个方面的主要指标，即经济的、环境的和社会的。可持续发展的内涵：第一，强调公平性原则，包括本代人的公平、代际间的公平以及公平分配有限资源；第二，强调持续性原则，其核心是指人类的经济和社会发展不能超越资源与环境的承载能力；第三，强调共同性原则，即可持续发展作为全球发展的总目标，其所体现的公平性和持续性原则是共同的，而实现这一目标，也必须是全球人民的共同行动。可持续发展的特征：1.可持续发展鼓励经济增长，提倡传统的经济增长模式逐步向可持续发

6、展模式过渡。2.可持续发展要以保护自然为基础，与资源和环境承载能力相协调。3.可持续发展应以改善和提高人们的生活质量为目的，与社会进步相适应。第三节 环境污染与人体健康一、环境污染物的概念：人们在生产生活过程中，排入大气、水、土壤中，并引起环境污染或导致环境破坏的物质，叫做环境污染物。当前主要的环境污染物有：（1） 生产性污染物（2） 生活性污染物（3） 放射性污染物“空气、水、土壤与食物是环境中的四大要素”。二、影响人体健康的环境污染物种类繁多，大致可分为三类：化学性因素、物理性因素及生物性因素。其中以化学性因素最为重要。三、环境污染一般具有以下一些特征：（1） 影响范围大（2） 作用时间长

7、（3） 污染情况复杂（4） 污染治理难四、化学污染物在人体中的转归可概括如下：（1）毒物的侵入和吸收（2）毒物的分布和蓄积（3）毒物的生物转化（4）毒物的排泄疾病的发生发展一般分为潜伏期、前驱期、临床症状明显期、转归期。五、在评价环境污染对人体健康的影响时，必须从以下几个方面来考虑：（1）是否引起急性中毒（2）是否引起慢性中毒（3）有无致癌、致畸及致突变作用（4）是否引起寿命的缩短（5）是否引起生理、生化的变化六、机体对毒物的反应，大致有四个阶段：（1）机能失调的初期阶段；（2）生理性适应阶段；（3）有代偿机能的亚临床变化阶段；（4）丧失代偿机能的病态阶段。七、影响环境污染对人体的危害性质和程

8、度的因素：（1）剂量（2）作用时间（3）多种因素的联合作用（4）个体敏感性八、环境污染对人体健康的危害：（1）急性危害（2）慢性危害（3）远期危害 “三致”问题指，致癌、致突变、致畸。 “污染物在体内的蓄积是受摄入量、污染物的生物半衰期和作用时间三个因素影响的”。第二章 环境生态学基础知识第一节 生态系统一、生态学的概念：研究生物与环境之间相互关系及其作用机理的科学。生态学不是孤立地研究生物，也不是孤立的研究环境，而是研究生物与其生存环境之间的相互关系。二、种群的概念：种群是在一定的空间和时间内同种个体的组合，是具有一定组成、结构和机能，并通过种内关系组成的一个有机的统一体。三、生态系统的概念

9、：生态系统是生命系统与环境系统在特定空间的组合。对自然生态系统而言生命系统就是生物群落；对社会生态系统、城市生态系统、工业生态系统而言，生命系统就是人类。 “生态系统具有一定的组成、结构和功能，是自然界的基本结构单元”。四、生态系统的组成可分为两大类：一类是生物成分，一类是非生物成分。（一）生物成分生物成分可分为生产者、消费者和分解者。（二）非生物成分非生物成分是指各种环境要素，包括温度、光照、大气、水、土壤、气候、各种矿物质和非生物成分的有机质等。 生产者除了绿色植物以外，还有利用太阳能或化学能把无机物转化为有机物的光能自养微生物和化能自养微生物。 消费者在生态系统中的作用之一，是实现物质与

10、能量的传递，消费者的另一个作用是实现物质的再生产。分解者主要指“细菌”和“真菌”等微生物。分解者的作用可分为三个阶段，（1） 物理的或生物的作用阶段，分解者把动植物残体分解成颗粒状的碎屑（2） 腐生生物的作用阶段，分解者将碎屑再分解成腐植酸或其他可溶性的有机酸（3） 腐植酸的矿化作用阶段 非生物成分在生态系统中的作用，一方面是为各种生物提供必要的生存环境，另一方面是为各种生物提供必要的营养元素。 对生态系统结构的研究，目前多着眼于“形态结构”和“营养结构”。生态系统的结构：形态结构和营养结构。生态系统的生物种类、种群数量、种的空间配置和时间变化等，构成了生态系统的形态结构。生态系统各组成部分之

11、间，通过营养联系构成了生态系统的营养结构。1123页生态系统的类型：按环境中的水体状况，可把地球上的生态系统划分为水生生态系统和陆地生态系统两大类群。水生生态系统又可分为淡水生态系统和海洋生态系统。陆生生态系统分为荒漠生态系统，草原生态系统，稀树干草原生态系统和森林生态系统等。按人为干预的程度划分，又可以分为自然生态系统，半自然生态系统和人工生态系统。1224页生态系统的功能主要体现在生态系统具有一定的能量流动、物质循环和信息联系，食物链（网）和营养级是实现这些功能的保证。食物链的概念：食物链是各种生物以食物为联系建立起来的链索。食物链可分为：（1）捕食性食物链（2）腐食性食物链（3）寄生性食

12、物链食物链在各个生态系统中都不是固定不变的。食物链往往具有暂时性。食物链上某一环节的变化，往往会引起整个食物链的变化，甚至影响生态系统的结构。食物网的概念：食物链交织在一起，成为网状，即形成了食物网。营养级的概念：食物链上的各个环节叫营养级。生产者为第一营养级，一级消费者为第二营养级。食物链的加长不是无限制的，营养级一般只有45级。各营养级的生物不会只有一种，凡在同一层次上的生物都属于同一营养级。由于食物关系的复杂性，同一生物也可能隶属于不同的营养级。低位营养级是高位营养级的营养及能量的供应者，但低位营养级的能量仅有10%左右能被上一营养级利用。为了保证生态系统中能量的流通，自然界就形成了生物

13、数量金字塔、生物量金字塔和生产力金字塔等。在寄生性食物链上，生物数量往往呈倒金字塔形。在海洋中的浮游植物与浮游动物之间，其生物量也往往呈倒金字塔形。1324页“森林生态系统”等以腐食链为主。14 25页生态系统的能量流动： 绿色植物体内贮存的能量，通过食物链，在传递营养物质的同时，依次传递给食草动物和食肉动物。动植物的残体被分解者分解时，又把能量传给了分解者。此外，生产者、消费者和分解者的呼吸作用都会消耗一部分能量，消耗的能量被释放到环境中去。这就是能量在生态系统中的流动。1526页物质在库与库之间的转移，就是物质流动，这种物质流动构成的循环，即称为物质循环。参与生命活动的各种元素的循环，可在

14、三个水平上进行：第一级水平是在个体水平上进行的；第二级水平是在生态系统中进行的，即在生产者、消费者、分解者及环境之间进行的物质循环，这种循环也称为营养循环或生物循环；第三级水平是在生物圈中进行的。16生物地球化学循环的概念：生物圈范围内的各个层圈中进行的物质循环称为生物地球化学循环。根据储库性质的不同，地球化学循环又可分为三种类型即水循环、气态型循环和沉积型循环。碳、氮的循环属于气态型循环。气态型循环的主要贮库是大气，元素在大气中以气态出现。磷的循环属于沉积型循环。沉积型循环的主要贮库是土壤、岩石和地壳，元素以固态出现。17碳循环：碳存在于生物有机体和无机环境中。绿色植物在碳循环中起着重要作用

15、。大气中CO2被生物利用的唯一途径是绿色植物的光合作用。被绿色植物固定的碳以有机物的形式供消费者利用。生产者和消费者通过呼吸作用又把CO2释放到大气中。生产者和消费者的尸体被分解者分解，把蛋白质、脂肪和碳水化合物分解成CO2、水和无机盐，CO2重新返回大气。在地质年代，动植物尸体长期埋藏在地层中，形成各种化石燃料，人们燃烧这些化石燃料时，燃料中的碳氧化成二氧化碳被释放到大气中。另外，海洋中的碳酸钙沉积在海底，形成新的岩石，使一部分碳较长时间贮藏在地层中。相反，在火山爆发时，又可使地层中的一部分碳回到大气层。氮循环：氮循环主要是在大气、生物、土壤和海洋之间进行。大气中的氮进入生物有机体主要有四种

16、途径：一是生物固氮、二是工业固氮、三是岩浆固氮、四是大气固氮。土壤中的氨或铵盐，经硝化细菌的硝化作用，形成亚硝酸盐或硝酸盐，被植物利用。氨在植物体内与复杂的含碳分子结合，形成各种氨基酸，由氨基酸构成蛋白质、核酸等的主要成分。动物直接或间接从植物中摄取植物性蛋白，作为自己蛋白质组成的来源，并在新城代谢过程中将一部分蛋白质分解成氨、尿素、和尿酸等排除体外，渗入土壤。动植物残体在土壤微生物的作用下，分解成NH3、CO2和H2O，这些氨也进入土壤。土壤中的氨形成硝酸盐后，一部分为植物利用，另一部分在反硝化细菌的作用下，分解成游离氮，进入大气，完成氮的循环。硫循环：硫循环兼有气态型循环和沉积型循环的双重

17、特性。SO2和H2S是硫循环中的重要组成部分，属气态型循环；硫酸盐被长期束缚在有机或无机沉积物中，释放十分缓慢，属于沉积型。大气中的SO2主要来自含硫矿物的冶炼、化石燃料的燃烧以及动植物废物及其残体的燃烧，进入大气的H2S也可以很快转化为SO2。大气中的SO2及H2S经雨水的淋洗，进入土壤，形成硫酸盐；动植物残体经微生物分解，也形成硫酸盐。土壤中的硫酸盐一部分供植物直接吸收利用，另一部分则沉积海底，形成岩石。 光化学烟雾：氮氧化物在大气中与碳氢化物等经光化学反应，形成光化学烟雾。 生态系统中的信息形式主要有营养信息、化学信息、物理信息和行为信息。 “食物链可视为一个营养信息系统”。“化学信息”

18、对集群活动的整体性和集群整体性的维持，具有极重要的作用。第二节 生态平衡一、生态平衡的概念：某生态系统各组成成分在较长时间内保持相对协调，物质和能量的输入和输出接近相等，结构与功能长期处于稳定状态，在外来干扰下，能通过自我调节恢复到最初的稳定状态，则这种状态可称为生态平衡。生态平衡包括三个方面：结构上的平衡、功能上的平衡、以及输入和输出物质数量上的平衡。生态平衡是相对地平衡。生态平衡是动态平衡，不是静态平衡。二、生态系统的自动调节能力，与下列因素有关：（一）结构的多样性，生态系统的结构越复杂，自动调节能力越强；结构越简单，自动调节能力越弱。（二）功能的完整性三、破坏生态平衡的因素：（一）自然因

19、素（二）人为因素。人为因素是引起生态平衡失调的主要原因。表现在以下三个方面：（1）使环境因素发生改变（2）使生物种类发生改变（3）信息系统的破坏四、生态阈值的概念：任何一个生态系统的调节能力都是有限的，外部冲击或内部变化超过了这个限度，生态系统就可能遭到破坏，这个限度称为生态阈值。五、第一环境问题：由自然因素，如：水灾、旱灾、地震、台风、山崩、海啸等引起生态平衡的破坏，称为第一环境问题。第二环境问题：由人为因素引起的生态平衡破坏，称为第二环境问题。 生态平衡失调的标志：（一）结构上的标志：包括一级结构缺损和二级结构变化。（二）功能上的标志：包括能量流动受阻和物质循环中断。 生物对污染物的反应，

20、包括个体反应、种群反应和群落反应。 生物评价也称为生物学评价，是指用生物学方法按一定标准对一定范围内的环境质量进行评定和预测。通常采用的方法有指示生物法、生物指数法和种类多样性指数法等。六、生物监测和生物评价具有以下特点：（1）综合性和真实性（2）长期性（3）灵敏性（4）简单易行 “多级氧化塘、土地处理系统、植物-土地处理系统等生态工程以及生态农场、生态村的建立等，为生态平衡的恢复与再建，展现了广阔的前景”。 “凡对污染物敏感的生物种类，都可作为监测生物” 。 比如说“自然界的一切生物都可作为监测生物”是错误的。 生态规划：是按生态学原理，对某一地区的社会、经济、技术和环境制定的综合规划，目的

21、在于科学地利用资源，促进生态系统的良性循环，使社会经济持续发展。生态农业：是利用生态学原理，依据生态系统内物质循环和能量转化的基本规律建立的一种农业生产方式。第三节 生态学在环境保护中的应用一、生态学在环境保护中的应用：（1）对环境质量的生物监测与生物评价（2）对污染环境的生物净化（3）制定生态规划方案（4）发展生态农业二、水体污染的生物净化：是利用生态学原理，协调水生生物与水体环境之间的关系，充分利用水生生物的净化作用，使水体环境得到净化。第3章 大气污染及其防治第一节 概述一、大气圈的结构：对流层、平流层、中间层、暖层、外层。均质层分为对流层、平流层和中间层，非均质层又分为暖层和散逸层。大

22、气污染主要发生在“对流层”。二、大气污染的概念：自然界中局部的质能转换和人类所从事种类繁多的生活、生产活动，向大气排放出各种污染物，当污染物超过环境所能允许的极限时，大气质量发生恶化，使人们的生活、工作、健康、精神状态、设备财产以及生态环境等遭受到恶劣影响和破坏，此类现象称为大气污染。三、环境空气质量标准中规定了总悬浮颗粒物、可吸入颗粒物、SO2、NOX、NO2、CO、O3、Pb、苯并芘及氟化物10种污染物的浓度限值及监测采样和分析方法。四、人为因素造成大气污染的污染源，可按如下几种方法分类：（一）污染物发生的类型（1）生活污染源（2）工业污染源（3）交通污染源（4）农业污染源（二）污染源位置

23、的分布（1）点源（2）线源（3）面源此外，按污染物在大气中发生的二次反应，又可将大气污染分为煤烟型污染和光化学烟雾污染。第二节 大气中主要污染物的来源及危害一、在我国大气环境中，具有普遍影响的污染物，最主要的来源是燃料燃烧。影响较大的污染物有总悬浮颗粒、飘尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳和总氧化剂六种。飘尘的概念：小于10um的粒子，能长期漂浮于大气，称为飘尘。总悬浮微粒（TSP）：总悬浮微粒系指大气中粒径小于100um的所有固体颗粒。、一次气态污染物主要有以二氧化硫为主的含硫化合物、一氧化氮和二氧化氮为主的含氮化合物、碳的化合物、碳氢化合物及卤素化合物等。CO是一次污染物。城市大气中CO主要

24、来源是燃料燃烧，一氧化碳天然来源有甲烷的转化、海水中一氧化碳的释放、植物排放、烃类氧化生成的一氧化碳及植物叶绿素光解。大气中CO既来源于人为污染源，也来源于天然污染源，是排放量最大的污染物之一。人为污染源排放的CO，主要是由于燃料燃烧不完全所产生的。向大气释放CO的天然源有：（1）甲烷的转化：有机体分解出的甲烷经OH自由基氧化形成的CO。（2）海水中CO的释放：由于海洋生物代谢，可不间断地向大气释放CO，其量很大，海洋也是大气CO的主要释放源。（3）萜烯反应：植物释放出的萜烯类物质在大气中被自由基氧化生成CO。（4）植物叶绿素的光分解：由植物叶绿素光分解产生的CO量稍高于萜烯反应生成的量。大气

25、中的碳氢化合物通常是指C1C8可挥发的所有碳氢化合物，属于有机烃类。硫酸烟雾：是大气中SO2在相对湿度比较高，气温比较低，并有颗粒气溶胶存在时而发生的。光化学烟雾：是大气中NOx、HC及CO等污染物，在强太阳光作用下，发生光化学反应而形成的。硫酸烟雾形成的机理，光化学烟雾形成的机理，用方程式表示。飘尘：大气中10um以下悬浮的颗粒物。第三节 大气中主要污染物对人体健康的影响 大气污染可看作是由污染源所排放出的污染物、对污染物起着扩散稀释作用的大气、以及承受污染的物体三者相互关联所产生的一种效应。第四节 气象条件对污染物运移的影响一、影响大气扩散稀释能力的主要因素有气象的动力因子和气象的热力因子

26、。气象的动力因子主要是指风和湍流，风和湍流对污染物在大气中的扩散和稀释起着决定性作用。气象的热力因子主要是指大气的温度层结及大气稳定度等。大气湍流：指大气以不同的尺度作无规则运动的流体状态。逆温：当气温垂直递减率小于零时，大气层的温度分布与标准大气情况下气温分布相反时称为温度逆增，简称逆温。逆温可分为：辐射性逆温、湍流性逆温、沉降性逆温、锋面逆温和地形逆温5种。除尘装置的性能通常是以其处理量、效率、阻力降三个主要技术指标来表示。多级除尘效率的计算，记住公式。除尘装置的类型：重力除尘装置、惯性力除尘装置、离心力除尘装置、洗涤式除尘装置、过滤式除尘装置、电除尘装置、声波除尘装置。二、主要气体污染物

27、的处理技术：（一）从排烟中去除SO2的技术：（1）湿法排烟脱硫（2）干法排烟脱硫（二）从排烟中去除NOx的技术（1）非选择性催化还原法（2）选择性催化还原法（3）吸收法第五节 大气污染的防治 大气污染综合防治技术：（一）加强规划管理（二）提高能源和原材料的利用率（三）提倡清洁生产（四）使用清洁能源第4章 水污染及其防治第一节 概述一、水质：即水的品质，是指水与其中所含杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性。 水中所含的杂质，按其在水中的存在状态可分为三类：悬浮物质、溶解物质和胶体物质。 水质指标分为三大类： 第一类，物理性水质指标，包括：a) 感官物理性状指标。如温度、色度、嗅和味、

28、浑浊度、透明度等。b) 其他物理性状指标。如总固体、悬浮固体、溶解固体、电导率等。 第二类，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、离子、各种阴离子、总含盐量、一般有机物质等。（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。如溶解氧、化学需氧量、生化需氧量、总需氧量等。 第三类，生物学水质指标。包括细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒等。 在水污染防治中，一般采用化学需氧量和生化需氧量这两个综合性的间接地指标来衡量水中有机污染物的量。 生化需氧量（BOD）：表示在有氧条件下，当温度为20时，由于微生物的活

29、动，使可降解的有机物氧化达到稳定状态时所需的氧量。由于温度对微生物的活动有很大影响，BOD测定时规定了20为标准温度。在有氧的情况下，废水中有机物的分解一般分两个阶段进行，第一阶段称为碳化阶段，主要是有机物转化为二氧化碳、水和氨；第二阶段称为硝化阶段，主要是氨进一步氧化为亚硝酸盐和硝酸盐。因为氨已是无机物，BOD一般指包括第一阶段即碳化的需氧量。对一般有机物，BOD5约为BOD20的70%。 化学需氧量（COD）：是指在一定条件下，水中各种有机物与外加的强氧化剂作用时所消耗的氧化剂量，以氧量（mg/l）计。常用的氧化剂是重铬酸钾。由于重铬酸钾的强氧化作用，水中绝大部分的有机物质均能被氧化，因此

30、化学需氧量可以近似的反映水中有机物的总量。但废水中无机性还原物质也会消耗强氧化剂，使COD值增高。二、地面水环境质量标准依据地面水域使用目的和保护目标将其划分为五类：（1）主要适用于源头水、国家自然保护区。（2）主要适用于集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场等。（3）主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区及游泳区。（4）主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区。（5）主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。同一水域兼有多类功能的，按最高功能划分类别。三、污水综合排放标准根据污染物的毒性及其对人体、动植物和水环境的影响，将工矿企业和事业单位

31、排放的污染物分为两类：类污染物系指能在环境或动植物体内蓄积，对人体健康产生长远不良影响者。对此类污染物，不分其排放的方式和方向，也部分受纳水体的功能级别，一律执行严格的标准值，并规定含此类污染物的废水一律在车间或车间处理设施的排放口取样检测。类污染物系指其长远影响小于类的污染物质，其允许排放浓度可略宽，并按其排放水域的使用功能以及企业性质分为一级标准值、二级标准值和三级标准值，还规定含此类污染物的废水在工厂企业或其处理设施排出口取样检测。四、制定生活饮用水水质标准的主要原则是：（1）卫生上安全可靠（2）化学成分应对人体无害（3）使用时不致造成其他不良影响 水污染的概念：水体因接受过多的杂质而导致其物理、化学及生物学特性的改变和水质的恶化，从而影响水的有效利用，危害人体健康的现象，就是人们常说的水污染。根据污染物质及其形成污染的性质，可以将水污染分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三类。 富营养化：生活污水和某些工业废水中常含有一定数量的氮、磷等营养物质，农田径