6.环境学原理.pdf

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1、绪论一、环境： 影响人类社会生存与发展的外部世界的总和。二、环境组成要素1、自然环境要素：水、大气、生物、土壤、岩石、阳光等。2、社会环境要素：三、环境问题分类1、原生环境问题（由自然力引起环境问题，也称第一环境问题）：火山喷发、地震、洪涝、干旱、滑坡等引起的环境问题。2、次生环境问题（由人类的生产和生活引起生态系统破坏和环境污染又危及人类自身的生存和发展得现象，第二环境问题）：生态破坏、环境污染和资源浪费等。四、环境问题的产生过程1、生态环境的早期破坏2、近代城市环境问题3、当代环境问题阶段五、现有主要问题1、中国十大环境问题：大气污染、水污染、垃圾处理、土地荒漠化和沙灾、水土流失、旱灾与水

2、灾、生物多样性破坏、WTO 与环境、三峡库区的环境、持久性有机污染2、当今世界环境问题：人口、资源、生态破坏、环境污染六、环境科学：研究人类活动与其环境质量关系的科学。环境科学研究对象：人类和环境环境科学研究方法：环境保护内容与目的（了解）七、生态平衡失调的标志（1）结构上的标志一级结构缺损（一级结构是指生态系统的各组成部分，即生产者、 消费者、 分解者和非生物成分组成的生态系统的结构。 ）森林生态系统： 毁林开荒生产者消失减少各级消费者栖息地被破坏食物来源枯竭被迫转移或消失分解者因生产者和消费者残体减少而减少，水土流失加剧被冲出原有生态系统，森林生态系统随之崩溃二级结构变化（二级结构是指生产

3、者、消费者、 分解者和非生物成分各自的组成的结构，如各种植物种类组成生产者的结构，各种动物种类组成消费者的结构等等。）（2）功能上的标志能量流动受阻物质循环中断八、保持生态平衡的因素1、结构的多样性野兔青草山羊狼鹿2 功能的完整性河流酚微生物水葱降解九、生态环境问题十、 生态破坏的原因和灾害植被破坏（一）森林破坏1、森林破坏的原因： （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）森林火灾及病虫危害损失大（4）毁林开荒和滥伐现象极其严重2、对环境的影响： （1）生态平衡失调（2）环境质量退化（二）牧场退化1、原因：（1）过度放牧（2）不合理的开垦2、危害：（1）改变草

4、原植物种类成分（2）降低草场生产力（3）破坏草场的动植物资源水土流失1、原因：（1）自然原因（2）人为原因2、危害：（1）土地退化（2）河道淤积 - 影响航运、防洪、水灾（3）破坏土地资源，影响农业生产荒漠化1、原因：（1）自然原因13% （气候异常）（ 2）人为原因87% （土地资源、植被资源、水资源利用不合理，不合理耕作和粗放管理）2、危害：（1）土地生产力下降（2）土地生产潜力下降（3）破坏环境（ 4）制约经济发展生物多样性的被损坏生物多样性：地球上所有生物及其构成的综合体。（生态系统、物种、遗传多样性）生物多样性保护途径：就地保护、迁地保护、离体保护遗传种质十一、 生态农业： 按照生态

5、学原理和经济学原理，运用现代科学技术成果和现代化管理手段以及传统农业的有效经验建立起来的能获得较高的经济效益、生态效益和社会效益的现代化农业。生态农业的影响十二、人类资源开发利用对环境的影响第三章环境污染与生态破坏第一节水污染一、水污染概念：污染物进入河流，湖泊，海洋或地下水等水体后，其含量超过了谁提的自净能力， 使水体的水质和水体底质的物理化学性质和生物群落组成发生变化，从而降低水体的使用价值和使用功能的现象。二、水体1. 概念： 指海洋、河流、湖泊、水库、冰川、沼泽及地下水、地表水的总称，还包括含有的各种物质，水中生物及底质。2. 组成：（1）水生生物（2）底质：沙，粘土，矿物质等无机物和

6、动植物残体等有机物。（3）悬浮物3. 常见的水体污染物：（1）无机物： 1无毒物： （酸，无机盐） 破坏水体的自然缓冲作用，抑制细菌及微生物生长，妨碍水体自净。2有毒物：（Hg、Pb、Al 、 Cr、氰化物、氟化物）影响鱼类、农作物、人体的健康。（2）有机物：1耗氧有机物：氨基酸、蛋白质、油脂、淀粉。2有毒物：苯、多环芳烃、酚类、有机氯农药。（3）植物营养物：K、P、 N、铵盐、磷酸盐（4）病源微生物：寄生虫，病毒，病菌（5）热污染物：含热废水（6）放射性污染物4. 水体污染的机理（1）物理作用； （ 2）化学与物理化学的作用；（3）生物与生物化学的作用三、水体自净1概念： 污染物进入水体后，

7、通过一系列物理化学和生物因素作用，使污染物浓度和毒性降低的现象。2. 机制： （1）物理净化：1稀释与扩散；2混合：污水与天然水的混合状态取决于径流状态变化。包括垂向混合，横向混合；3沉淀。（2）化学净化：1氧化还原反应：水中的溶解氧与水中的污染物发生反应。FeFe(OH)3, S2- SO42-, 氧化反应。还原反应也对水体起净化作用。2酸碱反应： 某些元素在酸性环境中会形成易溶化合物，随水流动迁移稀释，而有的在中性或碱性环境中则形成难溶的氢氧化合物沉淀而沉降而起到净化水质的作用。3吸附与凝聚（3）生物化学净化：有机无机，有毒无毒，净化量：S=KC （K，净化系数）四、水污染中污染物的迁移扩

8、散（一）扩散1扩散方程： （1）分子扩散；（2）移刘扩散； （3）紊动扩散； （4）移流离散。（二）转化1. 耗氧有机物的降解： （1）碳水化合物的降解； （2）脂肪和油类的降解； （3）含 N有机物的降解2. 植物营养物氮磷的转化： （1） 水体富营养化； （2） 富营养化的物质基础 （N.P.C.Ca.Fe.Si）及来源（点源，非点源） ； （3）水体富营养化的限制因子：N.P（80% ） ； （4）含氮化合物的转化； （5）含磷化合物的转化。3. 重金属的迁移转化形式：水解络合沉淀；氧化还原；化学吸附；甲基化作用。分解生成的有机酸，在有氧条件下完全氧化为二氧化碳和水。五、常用河流水质模型

9、1. 单纯混合模型：质量守衡， co=(c1Q+C2q)/(Q+q) ， （适用于保守性物质，用于较浅较窄的河流）2. 一维水质模型，一维稳态水质模型?C/?t+ux?C/?x=DX?2C/ ?x2 +S ?C/?t=0 ux?C/?x=DX?2C/?x2 -KC 令?C/?x=DX 2- ux -KC=0 边界条件： X=0 C=COX= C=0 CX =COexpuxx/2DX 1-(1+4kDX/ux2)1/2 忽略弥散一维稳态水质模型CX =COexp（-kX/ux) 3. 二维水质模型?C/?t+ux?C/?x+uy?C/?y= Dx?2C/ ?x2+Dy?2C/?y2 KC稳态：D

10、x?2C/?x2+Dy?2C/?y2 -ux?C/?x-uy?C/?y KC=0 C(x,y)=Q/4h(x/ux)2DxDyexp-(y-uyx/ux)2/4Dyx/uxexp(-kx/ux) C(x,y)=Q/uxh 4Dyx/uxexp(-uyy2/4Dyx)2exp(-kx/ux) （忽略 Dx ux）( )BOD-DO 模型dD/dt= KdL KaD dL/dt=-KdL ：L- 河水中的BOD 值， D- 河水中的氧亏值Kd- 河水中 BOD衰减耗氧速度常数，Ka- 河水中复氧速度常数六水污染的危害1. 严重影响人体健康； 2. 造成水生态系统的危害；3. 加剧缺水状况； 4.

11、对农作物生长的危害；5. 造成经济损失七、水污染的防治（一）水污染防治原则：防治管相结合（二）防治对策1. 节约用水减少排污； 2. 回收利用实现废水资源化；3. 因地制宜建立污水处理系统；4.调整工业布局，改革产品结构；5. 加强水资源的规划和管理；6. 统筹安排合理开发，控制浓度总量控制（三）污水处理的方法1. 方法A物理净化法：沉淀过滤离心分离结晶蒸发等B 化学净化法：中和法（调节PH ） 预处理，氧化还原反应，去除溶解性物质及色素电解法 去除悬浮物C 生物法2城市污水处理A 污水处理厂一级处理： 过滤沉淀。为了去除废水中的漂浮物、悬浮物和其他固体物，调节废水的pH值，减轻废水的腐化和后

12、续处理工艺的负荷。二级处理： 生物法（活性污泥法生物膜法）絮凝法。可以大幅度地去除废水中的悬浮物、有机污染物和部分金属污染物。三级处理： 利用活性碳吸收离子交换反渗透除去营养物，重金属。经过三级处理的水可以成为城市供水水源3. 生物氧化塘大致机理： 明渠污水 - 水泵 - 喷淋 - 沉淀 - 水葫芦塘 - 出水塘 - 出水第二节大气污染一、 大气污染的污染源：1. 按 来源 分：自然源（火山爆发、火灾、沙尘暴）；人为污染源（工矿企业排放源，家庭燃烧，取暖排放，交通运输，农业活动）2. 按 几何形状 分：点源，线源，面源3. 按 施排时间 分：瞬时源，连续源4. 按 排放高度 分：地面源，高架源

13、二、污染物的分类：1. 按 存在状态 分：（1） 气体状态污染物 （气态污染物） ： 以分子状态存在的污染物。包括一氧化碳、 二氧化硫、大气中的氮氧化物。（2）气溶胶状态污染物：固体粒子、液体粒子或它们在气体介质中的悬浮体。1按粉尘（烟尘）颗粒大小：飘尘，降尘，总悬浮微粒。2按气溶胶的来源和物理性质：粉尘，烟，飞灰，黑烟，雾。2. 按 形成过程 分：一次污染物，二次污染物三、大气中主要污染物的符号表示：GSP ：总的悬浮颗粒物 PAN：过氧酰基硝酸酯氟利昂类化合物：氟氯烃：CFC 氢氯氟烃： HCFC氢氟烃： HFC四、大气中污染物的迁移转化1. 有氧化物的转化：SO2的光化学转化；SO2间接

14、光氧化；SO2的催化反应2. 氮氧化合物的转化：NO2的光化学反应；NO2的化学反应五、影响大气中污染物扩散的因素：1. 气象因素：（1）风和湍流：风输送作用，冲淡稀释作用，湍流混合使气体分散稀释大气扩散；（ 2）温度层结：波浪型、锥型、平层型、爬升型、漫烟形；（3）天气形势。2. 地理因素（地形地物）。3. 其他因素： 污染物、污染源。六、高斯扩散模型1. 坐标系2. 高斯模式的假定： （1）污染物浓度在y、z 轴上的分布符合高斯分布；（2）在全部空间中风速是均匀的、稳定的；（ 3）源强是连续均匀的； （4）在扩散过程中污染物质量守恒。3. 适用条件： 地面平坦开阔， 性质均匀； 扩散过程中

15、污染物没有损耗，与空气没有相对运动；地面对污染物完全起反射作用。4. 高架连续点源扩散的高斯模式。七、污染物浓度大小与哪些因素有关1. 污染物的排放情况：排出量、排放高度、排放方式和排出物的特征2. 气象条件3. 地形地物八、光化学烟雾1. 概念 ：是汽车、 工厂等污染源排入大气的碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物在紫外光作用下发生光化学反应生成二次污染物，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、所形成的烟雾污染现象。2. 特点：九、大气污染的危害：1. 危害 人体 ：慢性急性中毒，致癌；2. 危害 植物 ：急性、慢性、不可见性；3. 危害 材料 ：玷污性危害、化学性危害：4. 污染

16、 室内空气 ：装修材料、日用品、微生物病菌、厨房油烟、家电、人体自身呼吸；十、 5. 影响 全球环境形成原因危害温室效应主要是人类活动造成矿物燃料燃烧，向大气中排放二氧化碳、甲烷、氯氟烃和臭氧等温室气体。全球性危害：气候灾难性变化；温度带向高纬度移动；传染性疾病传播；臭氧层消耗。对中国的危害： 1 增加中国农业生产的不稳定性，升温延长作物有效生长期，提高光合作用，增产；地表水蒸发加大，加重华北和西北的干旱沙化碱化及草原退化；东南沿海台风频率和强度可能增加，农业病虫害增加。2 海平面上升使中国沿海经济发展受到威胁；3影响中国生物多样化。臭 氧层 破坏释放氟氯烃化合物造成生物体内细胞死亡；增高皮肤

17、癌发病率；伤害眼睛，导致白内障并失明；抑制植物生长；杀死浮游植物和微生物，从而影响生态平衡和自净能力。酸雨由于煤石油天然气等的燃烧，不断向大气中排放二氧化硫和氮氧化物等酸性气体所致。水体污染；森林和草原被毁，树木枯死，农业减产；土壤污染温室效应加剧，破坏植物根系，土壤贫瘠化；腐蚀建筑材料，金属结构，油漆。十一、大气污染的防治：1. 立法：2. 制定排放标准： （1）环境空气质量功能区分类：一类区为自然保护区，风景名胜区及其他需要特殊保护的地区；二类为城镇规划中确定的居民区，商业交通居民混合区，文化区，一般农业区和农村；三类为将定工业区；（2）环境空气质量标准分类：一类区执行一类标准，二类区执行

18、二类标准，三类区执行三类标准。3. 排放控制与源头控制： （1）合理利用环境的自净技术措施，选择有利于污染物扩散的排放方式； （2）控制或减少污染物排放与技术途径；改革能源结构。4. 对于燃烧的技术防治： （1）改变燃料组成和能源结构；（2）改进燃烧装置、燃烧技术和转运条件；（3）消除烟尘，防止污染（对尘粒机械除尘，洗涤除尘，静电除尘等；对有害气体采用吸收、吸附、膜分离技术和催化转化等；） （4）采用高烟囱和集合式烟囱排放；（5）发展集中供热和区域采暖。十二、 SO2的治理方法1. 干法排烟脱硫：活性炭发湿发排烟脱硫：氨法，钠法汽车尾气的治理：第三节固体废弃物一、 固体废弃污染物的特点：“四最

19、”：1. 最难得到处置：其含有成分复杂，物理性状多样；2. 最具综合性：伴随着水污染大气污染问题；3. 最晚得到重视；4. 最贴近的环境问题：尤其是城市生活垃圾最贴近人们生活，与人类生活最息息相关。一般特点： 1. 资源与废物的相对性：2. 两重作用： 富集终态和污染源头的双重作用；3. 危害具有潜在性，长期性和灾害性二、固体废弃物的污染途径：1.通过水体 ：固体废物进入水体，不仅减少江湖面积，而且影响水生生物的生存和水资源的利用，投弃在海洋的废物会在一定海域造成生物的死区。2.通过大气 ：固体灰渣中的细粒、粉末受风吹日晒产生扬尘，污染周围大气环境；固体废物中的有害物质经长期堆放发生自燃，散发

20、出大量有害气体；多种固体废物本身或在焚烧时能散发毒气和臭味，恶化环境。3.通过土壤： 固体废物堆置或垃圾填埋处理，经雨水渗出液及沥滤中含有的有害成分会改变土质和土壤结构，影响土壤中的微生物活动，妨碍周围植物的根系生长，或在周围机体内积蓄，危害食物链。三、固体废弃物污染控制对策：控制原则： 1. “三化“原则：减量化，无害化和资源化过程控制技术（减量化）原料能源优化技术生产工艺的技术改造处理处置技术化 （无害化）分类法，固化法，投弃海洋法填埋法， 生物消化法， 焚烧法回收利用技术化 （资源化）分类回收利用法，堆肥法，沼气法焚烧发电供热法，饲料法， 其他滋养化技术2.3C 原则：清洁生产（clea

21、n ） ，循环使用 (cycle)，妥善处理 (control) 3.3R 原则：减量化（reduce ） ，再使用（ reuse ） ，再循环原则（recycle ） ，以此，我们得出对待废物的优先顺序：避免产生循环利用最终处置（3C原则）四、危害1. 侵占土地： 如不将固体废弃物加以利用，就要占用土地进行堆放。2. 污染土壤： 废弃物堆放， 其中的有害成分容易污染土壤，特别是有毒物质渗入土壤会杀害土壤中的微生物，破坏土壤腐解能力，导致草木不生；3. 污染水体： 废弃物如不经处理会随天然降水或地表径流进入各种水体，造成水体污染。4. 污染大气： 一些有机体废弃物被分解后会释放出有害气体污染空

22、气；细粒态的污染物更会随风飘散；污染物在处理时产生的有害气体和粉尘也会污染大气。5. 影响环境卫生：很多废弃物堆积直接影响市容，影响人们生活与健康。第四节噪声污染一、特点 ：局限性；分散性；暂时性二、噪声的客观度量：频率和声功率声波频率的高低，反应了声调的高低： f高声音尖锐f 低声音低沉声功率：声音在单位时间内向外辐射能量本领的物理量（瓦）声强和声强级声强：表示声波的能量以波速沿传播方向传播的情况定义：通过垂直于声波传播方向单位面积的声功率为声强度声强( )(w/m 2) 声强级： 描述声波强弱级别的物理量，声强与基准声强（ I0=10-12 w/m2）之比的对数值。IM=1 w/m2人耳的

23、痛阀 120 dB I0=10-12 w/m 2人耳的听阀 0 dB 声压与声压级声压：声波与传感器（如耳膜）作用时，与无声波情况相比较，多出的附加压强称为声波的声压。 (Pa) 帕 1Pa=1N/m2三、 噪声的控制：声源控制传播途径控制接受者的保护第五节土壤污染一、 概念：人类生产活动产生的废物进入土壤并累积到一定程度，引起土壤质量恶化的现象。二、特点： 隐藏性和潜伏性，不可逆性和长期性，后果的严重性。三、土壤污染的类型：1. 按污染途径 分： （1）水污染型（沿河流或干支渠呈支型片状分布）（2）大气污染型（以污染源为中心呈环状或带状分布）（3）农业污染型（4）固体废弃物污染型四、土壤中污

24、染物的迁移转化（1）重金属元素 的迁移转化：1机械转移；2物理化学与化学迁移：胶结吸附，络合，整合；3生物迁移：植物吸附。（2）农药 的迁移转化：1土壤的吸附2挥发3扩散4降解五、土壤污染的防治（1）控制土壤污染的途径：1控制和消除工业三废的排放；2加强土壤污染灌区的检测盒管理；3合理施用化肥和农药；4严禁滥垦滥伐，防治水土流失。（2）防治土壤污染的措施：1生物防治：羊齿类蕨属植物，连种多年可降低土壤含量；利用土壤中红酵母，蛇皮菌；蚯蚓；2施加抑制剂：淋洗转化为难溶物质；3改变耕作制度；4客土和深翻。 （注：外来土、不是绿化地的原有土、其他非原地土。）六、土壤净化： 是指通过物理、化学，以及生

25、物的作用达到降低或消除土壤中的污染物质和毒素的措施和过程。第五章一、 外部性理论1. 概念 ：指在经济活动中，生产者或消费者的活动，对其他生产者或消费者带来的非市场性的影响。2. 包括 ：外部经济性、外部不经济性。3. 消除外部不经济性的方法（内部化的方法？）：管制：对污染物的排放直接控制了生产的原料和能源投入的前端过程控制。损失赔偿：通过法律补救和纠正外部不经济性的一种法院仲裁方法。排污权的市场交易非市场性的经济手段：政府强制力量 （价格、 税收、 信贷、 收费等）、排污收费 （产品收费、使用者收费等）4. 科斯定理： P363 在交易成本为零的条件下，通过市场交易可以消除外部性。二、 环境

26、规划与管理（一）环境规划1. 概念 ： 是人们为使环境与经济协调发展而对自身的开发活动和对环境的影响所做的合理安排。 （它是国民经济和社会发展的有机组成部分，是决策在时间、空间上的具体安排，是环境预测与环境决策的产物，是环境管理的重要内容和主要手段）2. 手段 ： （原理与方法？）原理：在保证环境目标或不超过环境容量的前提下，使所有效益和损失的总和为最大。方法：线性规划法、投入- 产出方法3. 制定原则 ：经济建设和环保同步规划考虑自然环境结构和自然资源的特征应该保证城市生态系统的良性循环社会环境结构的一致性保护和改善环境质量对策的一致性（二）环境管理1. 概念 ：按照经济规律和生态规律，运用

27、行政、 经济、法律、技术、教育和新闻媒介等手段，通过全面系统的规划，对人们的社会活动进行调整与控制，达到纪要发展经济满足人类的基本需要，又不超过环境的容许条件（广义）只要指控制污染行为的各种措施（狭义）2. 手段 ：法律手段： 是一种强制手段依法管理环境，是控制并消除污染，保护自然资源合理利用，并维护生态平衡的重要措施。A.环境法 B. 环境法律体系 C. 环境法体系 D. 环境法的实施 E. 环境法律体系经济手段： 利用价值规律， 控制生产者在资源开发中的行为，促进节约和合理利用资源。A.税收：通过加税、减税刺激企业节约使用资源环境，防止污染。B.征收排污费 C.污染赔偿 D.罚款 E.信贷

28、 F.价格 G.利润行政手段：国家和地方各级管理部门根据国家行政法所赋予的组织和指挥权利对环境资源保护工作实施行政决策和管理。技术手段：借助既能提高生产效率又能把对环境污染和生态破坏控制到最小限度的技术来达到保护环境的目的。宣传教育手段：普及环境科学知识，思想动员。3. 环境管理原则：综合性原则区域性原则规划和协调（三）环境规划与管理的基本制度P374 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度：5.城市环境综合治理定量为考核制度6.排污许可证制度7.污染集中控制制度8.污染限期治理制度三、 环境质量评价1. 概念：环境质量 ：一般是指在一个具体的环境内，

29、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，是反应人类的具体要求而形成的一种概念。环境质量评价：按照一定的评价标准和评价方法确定一个区域范围内环境质量状况，对预测环境质量变化趋势和评价人类活动对环境影响的一门科学。2. 分类：A.按时间划分：回顾评价、现状评价、影响评价B.按空间划分：局地评价、区域评价、全球评价C.按环境要素划分：单要素评价、部分环境要素的联合评价、各种环境要素的综合评价3. 方法：环境质量指数法概率统计法模糊数学法生物指标法4. 污染源的评价等标污染指数： 是指所排放的某种污染物超过该种污染物的评价标准的倍数，也称污染物的超标倍数。等标污染负荷：是对环境产生影响的污染物排放总量表示。污染负荷比 ：某种污染源或某个污染源的等标污染负荷在总等标污染负荷中所占比例。四、环境宣传教育作用？五、公众参与的难度？六、 清洁生产1. 概念 ： 是关于产品的生产过程的一种新的创造性的思维方式。清洁生产意味着对生产过程、产品和服务持续运用整体预防的环境战略，以期增加生态效率并减降人类和环境的风险。2. 内容 ：清洁的能源；清洁的生产过程；清洁的产品