23环境科学概论资料

1环境学概论第一章1、什么是环境？它的基本特征是什么？P1答：环境是以人类为主体的外部世界，即人类年赖于生存和发展的物质条件的整体。包括自然环境和社会环境。环境具有三个最基本的特性：整体性、区域性、变动性。（1）整体性――指环境的各个组成部分和要素之间构成了一个有机的整体。（2）环境的区域性――在于各个不同层次或不同空间的地域，其结构方式、组成程序、能量物质流动规模和途径、稳定程度等都具有相对的特殊性，从而显示出区域的特征。（3）环境的变动性――是指在自然和人类社会行为的共同作用下，环境的内部结构和外在状态始终处于不断变化的过程中。（4）开放性——指环境是一个开放系统，有物质和能量的输入和输出。（5）有限性——环境为人类发展提供的资源都不是用之不竭的；环境对污染的容纳量野不是无限的。（6）综合性——自然环境已不是纯粹的天然环境，而是综合了一定的社会因素。（7）可调节性——自然环境是高度复杂的系统，当人类作用引起的环境结构与状态改变部超过一定限度时，环境系统的调节功能可以使这些改变逐渐消失，使其结构和功能恢复原貌。2、什么是环境问题？其按性质如何分类？P3答：环境问题是指由于人类活动引起的环境质量恶化或生态系统失调，以及这些变化对人类的生产、生活以至健康造成有害影响的现象。环境问题按性质一般可分为生态破坏和环境污染两大类。（1）生态破坏类环境问题――指不合理地开发、利用自然资源所造成的环境破坏和资源浪费。（2）污染类环境问题――指城市化和工农业高速发展而引起的“三废”污染、噪声、放射性和农药污染等环境问题。3、环境保护的概念和内容是什么？答：环境保护――指人类为解决现实的潜在的环境问题，维持自生的生存和发展而进行的各种具体实践活动的总称。环境保护的内容：在不同的历史时期有着差异，在同一时期不同国家和地区也不完全一样。不过、概括起来，大体上包括两个方面的内容。（1）一是保护环境中的各种资源，包括土地资源、水资源，矿藏资源、森林资源、牧草资源、野生动植物源。（2）是防治环境污染和其他公害，即积极防治人类生产、生活活动过程中产生的废气、废水、废渣、粉尘、垃圾、放射性物质，以及农药等有害物质和噪声、振动、恶臭等对环境的污染和危害，保障人体健慷，促进社会现代化事业的发展。4、何谓环境科学？它的研究对象和内容是什么？P7答：环境科学可定义为“是一门研究人类社会发展活动与环境演化规律之间相互作用关2系，寻求人类社会与环境协同演化、持续发展途径与方法的科学”，是研究“人类—环境”系统的发生和发展、调节和控制以及改造和利用的科学。环境科学的研究对象是“人类和环境”这对矛盾之间的关系，其目的是要通过调整人类的社会行为，保护、发展和建设环境，从而使环境永远为人类社会持续、协调、稳定的发展提供良好的支持和保证。环境科学的具体研究内容包括：a.人类社会经济行为引起的环境污染和生态破坏，环境系统在人类活动影响下的变化规律；b.确定环境质量恶化的程度及其与人类社会活动的关系；c.寻求人类社会与环境协调持续发展的途径和方法，以争取人类社会与自然界的和谐。5、环境科学的主要任务有哪些？P2答：⑴探索全球范围内环境演化的规律，了解人类环境变化的过程、环境的基本特性、环境结构和演化机理等；⑵揭示人类活动同自然生态之间的关系；⑶探索环境变化对人类生存的影响；⑷研究区域环境污染综合防治的技术措施和管理措施。第二章1、什么是大气污染？P16答：大气污染—－大气中一些物质的含量达到对人类有害的程度，以至破坏人和生态系统的正常生存和发展，对人体、生态和材料造成危害的现象。2、什么是污染源？与人类活动密切相关的大气污染源的分类及特征。P17-18答：大气污染源――是指向大气环境排放有害物质或对大气环境产生有害影响的场所、设备和装置。按污染物质的来源可分为天然污染源和人为污染源。人类生产和生活是大气污染的主要来源。通常所说的大气污染是指由人类活动向大气输送污染物的发生源。与人类活动密切相关的大气污染源大气（人为大气污染源）可分为：（1）燃料燃烧：燃料（煤、石油、天然气等）的燃烧过程是向大气输送污染物的重要发生源。煤的主要成分是碳，并含有氢、氧、硫及金属化合物。燃烧时除产生大量烟尘外，还会形成一氧化碳、二氧化碳、二氧化硫、氮氧化物、有机化合物及烟尘等有害物质。火力发电厂、钢铁厂、焦化厂、石油化工厂、有大型锅炉的工厂、工矿企业，跟进工业企业的性质、规模的不同，污染程度也不同；家庭日常生活用的炉灶，由于居住区分布广泛、密度大，排放高度又很低，再加上无任处理，所排出的各种污染物的量往往不比大锅炉低。（2）工业生产过程中的排放：工业生产过程中排放到大气中的污染物种类多，数量大，是城市或工业区大气的主要污染源。（3）交通运输过程中的排放：现代交通运输工业如汽车、飞机、船舶等排放的尾气造成大气污染的主要来源。由于交通工具数量庞大，来往频繁，故排放污染物的量也非常客观。（4）农业活动排放：农药及化肥的使用，对提高农业产量起着重大的作用，但也给环境带来了不利影响，致使施用农药和化肥的农业活动成为大气的重要污染源。3、什么是一次污染物？最主要的一次污染物有哪些？P19答：一次污染物――指直接从污染源排放的污染物质。最主要的一次污染物有SO2、NO、CO、颗粒物等（H2S、NH3、CO2、C1-C5Hn化合3物、HF、HCl、重金属元素、多环芳烃）。4、什么是二次污染物？其有什么特征？P19答：二次污染物――是指由一次污染物在大气中互相作用经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物的物理、化学性质完全不同的新的大气污染物。其毒性比一次污染物还强。5、降尘和飘尘的特点是什么？答：降尘――是指用降尘罐采集到的大气颗粒物。在总悬浮颗粒物中一般直径大于30um的粒子，由于其自身的重力作用会很快沉降下来。飘尘——能在大气中长期飘浮的悬浮物质。粒径主要是小于10um的微粒。能被人直接吸入呼吸道内造成危害；又由于它能在大气中长期飘浮，易将污染物带到很远的地方，导致污染范围扩大，同时在大气中还可为化学反应提供反应床。6、大气中的污染物主要有哪些类型？P25（常发生地区、主要污染物、发生条件）答：（1）按其存在的物理状态可概况为：气体状态污染物和固体颗粒状态污染物（2）按其形成过程可分为一次污染物和二次污染物：一次污染物是指直接从污染排放的污染物质；二次污染物是指由一次污染物在大气中互相作用经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物的物理、化学性质完全不同的新的大气污染物。（3）按污染物的物质划分：还原型（煤炭型）、氧化型（汽车尾气型）P26对比表还原型（煤炭型）：常发生在以使用煤炭和石油为燃料的地区。主要污染物是SO2、CO和颗粒物。在低温、高湿度的阴天，风速很小，并伴有逆温存在的情况下，一次性污染物在低空聚积，生成还原性烟雾。如伦敦烟雾。氧化型（汽车尾气型）：这种类型大多发生在以使用石油为燃料的地区。污染物的主要来源是汽车排气、燃油锅炉以及化工生产。主要的一次性污染物是CO、氮氧化物和碳氢化合物。这些大气污染物在阳光照射下能引起光化学反应，并生成二次性污染物(臭氧、醛类等物质)。由于它们具有强氧化性质，对人眼睛等粘膜能引起强烈刺激。如洛杉矶的光化学烟雾。（4）按燃料性质和污染物组成成分：煤炭型、石油型、混合型、特殊型煤炭型：代表性污染物是由煤炭燃烧时放出的烟气、粉尘、二氧化硫等所构成的二次污染物，以及由这些污染物发生化学反应而生成的硫酸、硫酸盐类气溶胶等二次污染物。主要污染源为工业企业烟气排放。其次，家庭炉灶的排放物也起重要作用。石油型：主要污染物来自汽车排气、石油冶炼及石油化工厂的排放。主要污染物是氮氧化物、烯烃等碳氢化合物，它们在大气中形成臭氧，各种自由基及其反应生成的一系列中间产物与最终产物。混合型：包括以煤为燃料的污染源排出的污染物；以石油为燃料的污染物排出的污染物；从工厂企业排出的各种化学物质等。特殊型：指有关工业企业生产排放的特殊气体所造成的局部小范围的污染，如生存磷肥的工厂造成周围大气的氟污染等。7、什么是大气污染物的化学转化？P26答：污染物进入大气后，受其自身物理化学性质的影响和大气环境（温、湿度）的影响在不同污染物之间以污染物和空气组分之间进行的化学反应而生成的二次污染物，这一现象称为大气污染物的化学转化。它包括光化学过程和热化学过程，其中有发生在气相的均向4反应和发生在液相的均相反应，也有发生在气固、液固和气液界面上的非均向反应。8、当前受到关注的大气污染化学问题有哪些？P26答：气体硫化物（主要是SO2）污染，氮的氧化物污染，光化学烟雾、酸雨及臭氧层的变化问题。9、阐述SO2在大气中的转化物质及途径。P28答：SO2是燃料排放的主要大气污染物之一,在大气中比较稳定。它从排放源排出后会在烟雨和污染大气中氧化成硫酸或硫酸盐气溶胶。SO2在大气中的氧化作用主要通过光化学氧化和催化氧化两种途径。SO2的光化学氧化又分直接光氧化和间接光氧化。在低层大气中，SO2主要是进行直接光氧化,形成激发态SO2分子，不直接解离;SO2的间接光氧化是指气态SO2在光化学反应活跃的大气中能与强氧化型自由基(如OH基，HO2基，RO基，RO2基等)反应而被氧化,称SO2的自由基氧化，主要形成SO3和H2SO4。SO2的催化氧化是指在清洁大气中，以均相氧化反应SO2非常缓慢地氧化为SO3，但在非均相反应的一种方式是SO2被气溶胶中的水滴吸着，在催化剂作用下很快再氧化成硫酸离子。催化剂包括某些金属盐如锰和铁的硫酸盐和氯化物，它们常作为悬浮物质存在于空中。SO2的催化氧化再碱性或中型溶液中被加速,而在酸性溶液中则被抑制。10、什么是光化学烟雾？其形成过程是什么？P32-36答：大气中的NOX（氮氧化物)和HC化合物(烃类化合物)在阳光中紫外线照射下发生光化学反应所形成的产物以及反应物的混合称为光化学烟雾。光化学烟雾的形成过程是由一系列复杂的链式反应组成的,是以二氧化氮光解成氧原子（O）的反应引发，导致臭氧的生成。由于碳氢化合物（产生“光化学烟雾”的主要成分）的存在，促使一氧化氮向二氧化氮的快速转化，在此转化中自由基（特别是HO•基）起了重要的作用。致使不需要消耗臭氧而能使大气中的一氧化氮转化成二氧化氮（产生“烟雾”的关键），二氧化氮又继续光解产生臭氧。同时转化过程中产生的自由基又继续与碳氢化合物反应生成更多的自由基，如此继续不断地进行链式反应，直到一氧化氮或碳氢化合物消失为止醛类、臭氧、PAN等二次污染物是这一反应的最终产物。光化学反应形成的关键反应是：①NO2光解导致O3生成;②HC化合物的氧化生成了自由基，尤其是HO2、RO2等;③HO2、RO引起NO向NO2转化进一步生成O3的NO2源，同时形成二次污染物PAN、HNO3等。11、大气中的温度层结有哪些类型？P37答：气温沿垂直高度的分布曲线称为温度层结曲线，简称温度层结。温度层结曲线基本类型有4种：①气温随高度递减，r＞0，称正常分布层结或递减层结;②气温直减率等于或近似等于干绝热直减率,即r=rd，称为中性层结;③r=0，气温不随高度变化，称等温层结;④r＜0,气温随高度增加而增加，称逆温层结。一般将气温随高度增加而增加的气层称为逆温层。它的存在阻碍了气流的垂直运动，所以也叫阻挡层。由于上升的污染气流不能穿透逆温层而积聚在它的下面，则会造成严重的大气污5染现象。12、如何判断大气稳定度?P37答：大气稳定度是指在垂直方向上大气稳定的程度。判别大气是否稳定,可用气块法来说明。假如一空气块由于某种原因受到外力的作用,产生上升或下降的运动后可能发生的三种情况：当外力除后,（1）气块就减速并有返回原来高度的趋势（r－rd＜0，a＜0）称这种大气是稳定的。（2）气块加速上升或下降（r－rd＞0，a＞0）,称这种大气是不稳定的。(3)气块被外力推到那里就停在那里或作等速运动（r－rd=0，a=0）,称这种大气是中性的.在现实生活中,我们可以通过观察烟囱烟型来判断大气稳定度.当烟囱的烟呈波浪型或漫烟型,我们可以判断此时大气不稳定;烟是锥型时,大气处于中性稳定状态;烟