当代资源与环境问题

•资源短缺•环境污染•生态破坏•全球环境问题第二篇当代资源与环境问题资源短缺•水资源•土地资源•能源•矿产资源水的重要作用•生物体组成的基础物质(占2/3w/w）•新陈代谢的主要介质•工农业生产对水的需求量大•是极其重要的环境要素，可调节气候，推动地貌形成，形成土壤全球水循环有限水资源水储总量达到13.86亿km3，但其中97.5%是咸水，而在其余的2.5%的淡水中，湖泊、河流、土壤中人类可以利用的地表淡水量仅有40000km3,只占水储量的0.33%，这就是维系生命循环与代谢的地球总水量。20世纪，人类用水增加了5倍。与可利用的水资源储量不相符。世界上12亿人用水短缺，30亿人缺乏用水卫生设施，每年有300万到400万人死于和水有关的疾病。到2025年，水危机将蔓延到48个国家，35亿人为水所困。世界若干富水国和贫水国的水资源富水国贫水国排名国家总水量km3/a人均量103km3/a排名国家总水量km3/a人均量103km3/a1加拿大3122121.931马耳他0.0250.072巴拿马14466.062利比亚0.7000.193尼加拉瓜17553.483巴巴多斯0.0530.204巴西519038.284阿曼0.6600.5411印度尼西亚253015.3411秘鲁40.002.0312奥地利9012.0212印度18502.4313美国247810.4313中国26802.52世界逾半数大河受到污染“工业化国家和发展中国家过度使用或滥用土地和水资源是造成河流状况严重恶化的主要原因。”目前世界上只有两条大河可被归入健康河流之列。这两条河流是南美洲的亚马逊河和位于非洲撒哈拉南部的刚果河。水资源短缺•人口的膨胀，必将带来水资源的紧缺•许多城市过量地开采地下水，造成地面下沉的严重后果•由于缺水，一些国家的江河干涸，农作物枯萎，牲畜断水，火灾频繁，甚至在一些国家和地区间爆发了“水战”。水资源将成为21世纪人类大规模战争的主要导火索中东地区冲突尼罗河与北非争端恒河印度河与印孟巴交往中国水资源形势分析•人均占有量少•时间分布不均匀•空间分布不均匀•水污染日趋严重•河道功能退化，湖泊面积缩小•地下水位下降，沿海海水入侵造成北京水资源严重紧缺的主要因素：•用水需求超出区域水资源的承载能力•降水丰枯交替不均匀•地下水严重超采等•官厅水库，目前由于严重污染，已不能作为生活饮用水源。北京面临严重供水危机土地资源无冰雪覆盖土地1.33×108km21900年16亿人口人均10hm21987年50亿3hm22000年60亿2.5hm2面积：质量：适居地30%岩石裸露10%陡坡地20%干旱区20%极地和高寒地区20%人均0.75hm2可耕地占60-70％人均耕地为0.45-0.53hm2世界耕地需要的未来趋势中国耕地资源内陆土地面积960×104km2，世界第三位耕地占世界总耕地的7％耕地特点：•人均耕地面积小•分布不均匀•自然条件差一次能源常规能源新能源可再生能源不可再生能源水能煤炭石油天然气不可再生能源核燃料可再生能源太阳能风能地热能海洋能潮汐能能源分类二次能源水电火电煤气焦炭汽油能源基础能源：煤、石油、天然气天然气：CH4、乙烷、丙烷、丁烷、N2、H2、CO、H2SCO2、H2O组成：C(82~87%)、H(12~14%)、O、S、N产油国：中东、非洲、墨西哥、俄罗斯、美国、中国等主要用途：燃油发动机、化工原料、塑料主要排放物：CO2、NOx石油C、H少量O、N、S、PCCO2SSO2煤世界能源消耗特点•主要来自一次不可再生能源•消耗水平差异甚大•世界能耗在继续增长0200040006000800010000120001970198019901995世界美国中国世界、美国和中国人均能耗中国能源问题•人均能源资源和人均消费量不足•能源资源分布不均•能源构成以煤为主，污染严重•工业部门消耗能源占有很大比重•农村能源短缺，以生物质能为主能源利用对环境的影响•城市大气污染•增加了CO2的积累•酸雨•核废料问题解决我国能源问题的对策•煤的综合利用和燃烧技术的改进•保护农村生态平衡的能源政策•开发多种能源•节约能源保护环境的其他技术措施矿产资源特点：•不可再生性和可耗竭性•区域分布不平衡性•动态性矿产资源供需矛盾•不可再生性•需求不断增长中国矿产资源•资源总量大，但人均占有量少•富矿少，贫矿多，共生矿多，独立矿少•地区分布不平衡•规模小，生产效率低环境污染•水污染•大气污染•土壤污染•固体废物及化学品危害•噪声与其他物理性污染世界环境问题的特点50-70年代环境污染特点：工业污染→城市、农业污染点源→面源局部→区域性、全球性80年代-现在环境污染特点：全球变暖、臭氧层破坏、酸雨（酸沉降）、淡水资源短缺、植被破坏、物种灭绝、海洋污染、危险废弃物转移世界主要国家和地区环保投资占国民生产总值（GNP)的比重国别时期占GNP(%)全世界平均1970～19800.5～2发达国家1970～19801～2发展中国家1970～19800.5～1东欧19800.67非洲19800.2大洋洲19800.7美国1970～19792英国1970～19792.4奥地利、法国1970～19791.4日本197219751.82.9原联邦德国1975～19792.1比利时、瑞典19741981～19881.00.65中国19900.7水污染水体因某种物质的介入而导致其物理、化学、生物或者放射性等方面特性的改变，影响水的有效利用，危害人体健康或破坏生态环境，造成水质恶化的现象。主要水体污染物•悬浮物（SS）•耗氧有机物•植物性营养物•重金属•酸碱污染•石油类•难降解有机物•放射性物质•热污染•病原体水污染主要来源•点污染源•面污染源对面污染源的控制要比对点污染难得多地表水环境质量标准（GB3838-2002）•把地表水按水域和功能分为五类•当水质下降到三类标准以下不能作为饮用水源中国地表水污染•有机污染•富营养化•重金属污染•复合性污染地下水污染特征•全国多数城市地下水受到一定程度的点状或面状污染，主要指标为硬度和硝酸盐含量增加•北方城市污染程度重于南方城市，以华北地区污染较突出触目惊心的污染现状•86%的城市河段水质普遍超标。•全国7亿人饮用大肠杆菌超标水，1.64亿人饮用有机污染严重的水，3500万人饮用硝酸盐超标水。•渤海=“死海”？•海河是一条受污染最严重的河流。•滇池特产银鱼大幅度减产，鱼群种类减少，名贵鱼种基本绝迹。大气污染•天然源－自然界向大气排放污染物质的场所如：火山活动•人为源－人类生产和生活活动所形成的污染源如：汽车的尾气、工厂排烟按污染源存在的形式•固定污染源：–位置固定，如工厂的排烟和排气•移动源污染：–位置移动，如汽车的尾气大气污染物按来源•一次污染物－碳氢化合物(HC)、CO、CO2、NO、SO2•二次污染物－SO3、硫酸盐、硝酸盐、NO2、酮类、PAN按存在状态气态污染物气溶胶态污染物(颗粒物)总悬浮颗粒物：100um(TSP)飘尘：10um降尘：30um几种典型的大气污染•煤烟型污染•酸沉降•光化学烟雾煤烟型污染SO2重金属氧化物SO3硫酸雾硫酸盐气溶胶•硫酸雾：损伤植物组织，刺激人上呼吸道－日本四日市气喘病•SO2＋烟尘协同作用－伦敦烟雾、马斯河谷事件多发生在冬季、气温较低，相对湿度较高，无风或静风条件，清晨最严重，可持续数日酸沉降酸雨现象及其发展酸雨的来源与形成酸雨的危害防治酸雨1852年英国化学家R.A.Smith首次在曼切斯特发现60年代在德国、法国、英国、挪威等相继出现80年代扩散到整个中欧和东欧美国、加拿大也深受其害我国酸雨区占国土面积的30％酸雨现象及其发展大气中形成酸雨的物质含硫化合物：SO2、SO3、H2S、(CH3)2S、硫酸盐、硫酸等含氮化合物：NO、NO2、N2O、硝酸盐、HNO3含氯化合物：HCl含碳化合物：CO2、H2CO3酸雨的来源天然排放的硫化合物海浪溅沫、火山喷发、生物降解人为排放的硫化合物化石燃料燃烧酸雨的危害酸雨对水生生态的影响pH值降低，导致鱼类死亡影响水生生物生长酸雨对陆生生态的影响导致森林死亡•酸雨对各种材料的影响加速建筑物、设备的腐蚀•酸雨对人体的影响地下水中铝、铜、锌、镉的浓度上升。防治酸雨的综合对策使用低硫燃料改进燃烧装置烟道气脱硫脱氮控制汽车尾气排放使用其它清洁能源光化学烟雾主要污染源：机动车尾气HC、CO、NOx条件：强日光、低风速、低湿度反应物：HC、NOx成分：HC、NOxO3(85％)、PAN(10%)、高活性自由基醛类、酮类、有机酸类光化学烟雾的危害发生：1940年，洛杉矶地区首先发现日本、英国、德国1986年夏天北京市引起呼吸道疾病损害有机物质对植物系统造成破坏硫酸与光化学烟雾的比较项目硫酸烟雾光化学烟雾污染物颗粒物SO2硫酸雾等HCNOxO3PAN醛类等燃料煤汽油石油煤气气象条件季节冬夏气温低(4°C以下)高(24°C以上)湿度高低日光弱强O3浓度低高出现时间白天夜间持续白天土壤污染土壤组成多相疏松体系固相：土壤矿物质(90％)土壤有机质(1-10％)液相：水分及水溶物气相：土壤污染源•工业（城市）废水和固体废物•农药和化肥•牲畜排出物和生物残体•大气沉降物土壤污染物•有机污染物•重金属•放射性元素•病原微生物土壤污染的特点•隐藏性或潜伏性•不可逆性和长期性•后果严重性土壤污染的影响和危害•对植物的影响•在植物体内残留•对人体健康的影响和危害固体废物及化学品危害固废：放错地点的原料固废问题的独特性：•最难得到处置•最具综合性•最晚得到重视•最贴近的环境问题种类：城市固体废物工业固废有害固废农业固体废物固废特点：资源和废物的相对性富集终态和污染源头的双重作用危害具有潜在性、长期性和灾难性固体废物的环境问题•产生量与日剧增•占用大量土地资源•对环境造成危害污染途径对大气、水、土壤、土壤、环境卫生的污染控制固废污染基本对策(末端治理阶段）•减量化•资源化•无害化美国资源回收的经济潜力废物料年产生量106t/a可实际回收量106t/a二次物料价格$/a年总受益106$纸40.032.022.1705黑色金属10.28.1638.6316铝0.910.732205160玻璃12.49.987.7277有色金属0.360.29132.338总收益1296循环经济和3R原则•减量化（reduce）•再使用（reuse）•再循环（recycle）传统经济：自然资源→产品用品→废物排放循环经济：自然资源→产品用品→再生资源噪声与其他物理性污染噪声：噪声污染区别：来源：•交通运输噪声•工业生产噪声•建筑施工噪声•生活噪声我国噪声污染现状道路交通噪声污染城市区域噪声污染噪声危害•噪声病•噪声对生产的影响噪声控制•吸声降噪•隔声降噪•消声降噪•隔振降噪•电磁污染•光污染•热污染