环境污染防治的生态对策

环境污染的生态对策第一节环境污染一、概念环境污染是指人类活动使环境要素或其状态发生变化，环境质量恶化，扰乱和破坏了生态系统的稳定及人类的正常生活条件的现象。二、污染源凡是对环境产生污染的物质称为污染物或污染因子，污染环境的物质发生源称为污染源。三、污染的类型造成环境污染的污染物种类繁多，其形态各异，因此可根据不同的目的、不同的标准、形成多种不同的分类方法和类型。按造成环境污染的原因，可以将环境污染分为天然污染物和人为污染物。污染物按照受环境污染物影响的环境要素来分，可分为大气污染物、水体污染物、土壤污染物以及生物污染物。按污染物的形态可分为气态污染物、液态污染物和固态污染物。按污染物的性质可分为化学、物理和生物污染物。四、污染的成因环境污染问题可以看成是一系列因果关系组成的系统，从生产系统到转化系统是一个连续过程。污染物来源主要有：1、自然来源自然来源的污染物，其形成现产生主要决定于自然环境状况。如火山喷发释放的SO2、尘埃等污染物，它们的产生状况、产生量均决定于地质环境条件。2、人类的生产活动主要由大规模工业生产造成的，在利用原料、能源生产产品的过程中，形成废气、废水、灰尘和各种废弃物。形成和产生取决于科学技术水平、工艺设备、生产管理以及人们的环境意识。3、人类的生活活动第二节污染的生态过程被污染的环境系统与生物系统之间的相互作用，是一个永恒的动态过程，即污染生态过程。一、生态系统中污染物的扩散—混合过程包括：大气湍流扩散过程（化学势梯度引起。有点源扩散、线源扩散和面源扩散）、海洋湍流扩散（温度、盐度、压力、垂直环流、漂流、波浪等引起）、河流湍流—混合过程和土壤污染及扩散过程。二、污染物的吸附—解吸过程吸附指化学污染物在气-固或液-固两相生态介质中，在固相中浓度升高的过程。如静电吸附、化学吸附、分配、沉淀、络合及共沉淀反应等。三、污染物的溶解—沉淀过程生态系统中最普遍、最基本的过程。四、污染物的生物降解—合成过程包括生物的降解过程、共代谢过程和生物的合成过程。生物降解过程是在微生物、酶或植物分泌物的作用下，进入水或土壤介质中的化学污染物会发生降解作用，转化为毒性不同的其他化学物质。分为一般有机物、碳氢化合物、化学农药、邻苯二甲酸酯类化合物等的生物降解过程。共代谢过程：由非专一性的酶在代谢转化一种基质的同时，还能够代谢转化另一种基质的作用。生物合成过程指在生物的作用下，将毒性小的或无毒性的化学物质转化成毒性大或有毒性的污染物。五、污染物的动植物吸收—摄取过程1、植物的吸收过程植物在生长过程中不断通过根系吸收、光合作用和呼吸作用等生命代谢过程为其提供物质和能量。植物对污染物的吸收也正是伴随着这些过程的发生而发生。2、动物的吸收-摄取过程污染物进入动物体内具有表皮吸收、呼吸作用以及摄食等途径，伴随着有机体吸收氧和营养的过程发生。六、污染物的生物积累—放大过程化学污染物被动植物吸收后，有一个不断积累和逐渐放大的过程，这是非常典型的污染生态过程。第三节污染的生态效应一、污染的生态效应人们往往把一些不利于生态系统进化的现象，统称为“生态效应”。一是指有利于生态系统中生物体生存和发展的变化，即良性或有益的生态效应。另一方面是指不利于生态系统中生物体的生存和发展的变化，即不良生态效应，包括致畸、致突变、生物产量下降、生理上的不适甚至死亡等。当污染物进入生态系统，参与生态系统的物质循环，势必对生态系统的组分、结构和功能产生某些影响，这种表现在生态系统中的响应即为污染生态效应。分三个层次：生物个体、生物群体和生态系统污染效应。二、污染生态效应的发生机制污染物进入生态系统后，污染物与污染物、污染物与环境之间相互作用，并使之成为生物的有效状态，决定其能否为生物体吸收，并随食物链流动，进而产生各种复杂的生态效应。1、物理机制污染物可以在生态系统中发生渗滤、蒸发、凝聚、吸附、解吸、扩散、沉降、放射性蜕变等物理过程，伴随着这些物理过程，生态系统的某些因子的物理性质发生改变，从而影响生态系统的稳定性，导致各种生态效应的发生。如热电厂向水体中排放冷却水造成的“热污染”所形成的生态效应。2、化学机制主要指化学污染物质与生态系统中的无机环境各要素之间发生的化学作用，导致污染物的存在形式不断发生变化，其对生物的毒性及产生的生态效应也随之不断改变。许多化合物如农药、氮氧化物、碳氢化物等在太阳光作用下发生一系列光化学反应，产生异构化、水解、置换、分解、氧化等作用。3、生物学机制生物体的累积、富集机制生物吸收、代谢、降解与转化机制4、综合机制污染物进入生态系统产生污染生态效应，往往综合了多种物理、化学和生物学的过程，并且往往是多种污染物共同作用，形成复合污染效应。协同效应：指一种污染物或者两种以上污染物的毒性效应因另一种污染物的存在而增加的现象。加和效应：指两种或多种污染物共同作用时，产生的毒性或危害为其单独作用时毒性的总和。拮抗效应：指生态系统中的污染物因另一种污染物的存在而使其对生态系统的毒性效应减小。竞争效应：指两种或多种污染物同时从外界进入生态系统，一种污染物就与另一种污染物发生竞争，而使另一种污染物进入生态系统的数量和几率减少；或者是外界来的污染物和环境中原有的污染物竞争。保护效应：指生态系统中存在的一种污染物对另一种污染物的掩盖作用，进而改变这些化学污染物的生物学毒性和对生态系统一般组分相接触的现象。抑制效应：指生态系统中的一种污染物对另一种污染物的作用，使之生物活性下降，不容易进入生态系统生命组分进行危害的现象。独立作用效应：指生态系统中的各种污染物之间不存在相互作用的现象。三、污染生态效应的生态类型1、组成变化类型污染物进入生态系统后，常常导致生态系统中的某些因子发生变化，使生态系统的组成发生变化。非生物环境组成的变化生物组成的变化生物体内成分的变化2、结构变化类型物种结构、营养结构和空间结构3、功能变化类型能流、物流、信息流等随结构的变化而变化。4、基因突变类型包括DNA分子中碱基对的增加或缺失，或错误碱基对的置换。5、个体毒害类型污染物进入生态系统后，与生物个体某些作用器官的特定部位（即受体）之间发生相互作用，产生一系列反应，生物体细胞发生变性，甚至坏死，生物个体遭受毒害。6、生理变化类型污染物对动植物的危害，往往在未出现可见症状之前就引起了生理、生化过程的变化。7、综合变化类型污染生态效应的发生往往是一个综合的过程。复合污染生态效应的研究，已经成为生态学研究的前沿领域与研究热点。第四节生态系统的污染效应一、森林生态系统的污染效应重金属大量贮存于土壤和林下枯死地被物层中。影响森林植物的生长发育和通过食物网传递。二、草原生态系统的污染效应1、污染对草本植物的影响重金属在地下部分贮量相当丰富。根部﹥叶子﹥果实﹥种子2、污染对草食动物的影响3、污染对食肉动物的影响4、污染对草原低等动物的影响5、污染对哺乳动物和鸟类的影响三、水生生态系统的污染效应1、富营养化因水体中含有大量有机物质，在降解过程中分解出大量的N、P等营养物质，从而引起水体生态系统一系列变化，导致水质恶化、水生植物包括各种藻类大量繁殖，而水生动物因缺氧而死亡。2、重金属及无机化合物的生态效应重金属污染物在水体中不能被微生物降解，面只能发生各种形态之间的相互转化，以及分散和富集。3、有毒有机污染物的生态效应酚、多氯联苯、苯并芘、农药等四、海洋生态系统的污染效应1、海洋生态系统中石油污染生态效应2、海洋生态系统中重金属污染生态效应五、农田生态系统的污染效应1、重金属污染生态效应2、农田生态系统中农药的生态效应六、城市生态系统的污染效应1、城市空气污染导致居民肺癌发病率上升2、城市大气污染导致居民呼吸系统疾病第五节水体污染与废水处理的生物对策环境污染的防治主要是解决从污染产生、发展，直至消除的全过程中存在的有关问题和采取防治的种种措施，其最终目的是保护和改善人类生存的生态环境。一、水体污染与水体自净（一）水体污染由于人类活动而排放的污染物进入水体，使水体和水体底泥的物理、化学性质或生物化学性质发生变化，从而降低了水体的使用价值，这种现象称为水体污染。水污染源分类1、以排放方式分类点源：产生的源点或进入环境的位置固定。面源：产生的源点或进入环境的位置不固定。2、按污染物性质持久性污染物：进入环境不易降解的污染物（如重金属等）。非持久性污染物：进入环境易降解的污染物（如有机物）。酸碱度；热效应3、按种类和性质划分1）、无机无毒物：主要指氮、磷、无机酸、无机碱及一般无机盐。2）、无机有毒物：主要有非金属的氰化物、砷化物及重金属中的汞、镉、铬、铅等。3）、有机无毒物：多属于碳水化合物、蛋白质、脂肪等自然生成的有机物。易于生物降解，向稳定的无机物转化。4）、有机有毒物：多属于人工合成的有机物，如有机氯农药、合成洗涤剂、合成染料等。5）、其他污染物：放射线物质、生物污染物质（细菌、病菌、寄生虫等）、热污染（二）水体自净水体自净是指受污染的水体由于物理、化学、生物等方面的作用，使污染物浓度逐渐降低，经过一段时间后恢复到受污染前的状态。水体自净包括沉淀、稀释、混合等物理过程，氧化还原、分解化合、吸附凝聚等化学和物理化学以及生物化学过程。水体自净能力除与水体本身因素有关外，还与有机污染物的数量和性质有关，一般生活污水和食品工业废水中的蛋白质、脂肪和糖类等极易被分解，但多数污染物分解较慢，甚至难以分解，并且有毒性。二、废水处理的基本方法废水处理的基本任务是采用各种手段把废水中的污染物质分离出来，或使其转化为无害的物质，从而使废水得到净化。一级处理：主要是去除废水中呈悬浮状态的固体污染物质，基本上采用的是物理方法。二级处理：主要是去除废水中呈胶体和溶解状态的有机性污染物，BOD的去除率可达80%以上，常用生物化学法。三级处理：用于去除不能降解的有机物，以及氮、磷等可溶性无机物。方法有混凝沉淀、砂滤、活性碳过滤、离子交换、电渗析、生物脱氮等。废水处理的主要方法1、物理法：主要通过物理作用来分离或回收废水中的悬浮物质。常用的方法有筛选、沉淀、气浮、过滤、离心分离、蒸发、结晶等。2、化学法：主要是借助于化学反应的作用来回收或去除废水中的溶解性物质或胶体物质。方法有化学沉淀法、混凝法、中和法、氧化还原法等。3、物理化学法：从废水中回收有用成分，分离溶解物质，以及使废水循环利用等。方法有吸附法、离子交换法、萃取法、汽提法、吹脱法、电渗析法、反渗透法等。4、生物法：利用微生物的作用，使废水中溶解性和胶体性有机污染物降解，转化为简单物质，将有毒转化为无害物质。分好氧与厌氧两大类。好氧微生物降解有机物示意图（一）活性污泥法1、机理利用人工培养和驯化的微生物群体去分解废水中可供生物降解的有机物，通过生物化学反应，改变这些有机物的性质，再把它们从废水中分离出来，从而使废水得到净化的方法。微生物以细菌为主，包括真菌、藻类、原生动物等。有机物在有氧条件下，通过好氧微生物的代谢作用被分解氧化，最终生成CO2和H2O。2、活性污泥法的基本流程（二）生物膜法微生物附着在介质（滤料或载体）表面上，废水在与滤料流动接触过程中，其中的有机物被微生物同化并在滤料的表面上逐渐形成生物膜。生物膜首先吸附着水层中的有机物，然后由生物膜外侧的好氧菌将其分解。（三）厌氧生物处理法厌氧生物处理法是利用兼性厌氧菌和专性厌氧菌来降解有机物的，大分子的有机物首先被水解成低分子化合物，然后被转化成甲烷和二氧化碳等。主要用于处理城市污水厂污泥。厌氧生物法主要有厌氧接触法、厌氧污泥床、厌氧生物膜法、两相厌氧处理法等。厌氧污泥床和厌氧生物膜法两相厌氧生物处理法（四）污水处理塘—生物塘污水处理塘是一些适宜的自然池塘，经人工改造的自然池塘，或是人工修建的池塘。这些池塘通过厌氧、好氧、兼性生物处理、水生生物净化、