11环境学基础重点知识

1环境学基础绪论▲环境要素：也称环境基质，指构成人类环境整体的各个独立的、性质不同的而又服从整体演化规律的基本物质组分。分为自然环境要素和人工环境要素。▲环境要素属性：☆最差（小）限制律：该定律指出：“整体环境的质量，不能由环境诸要素的平均状态决定，而是受环境诸要素中那个与最优状态差距最大的要素所控制”。这就是说，环境质量的好坏，取决于诸要素中处于‘最低状态’的那个要素，不能用其余的处于优良状态的环境要素去代替。因此，在改造自然和改进环境质量时，必须对环境诸要素的优劣状态进行数值分类，循着由差到优的顺序，依次改造每个要素，使之均衡地达到最佳状态。☆等值性：即各个环境要素，无论它们本身在规模上或数量上如何的不同，但要是一个独立的要素，那么对于环境质量的限制作用无质的差异。也就是说任何一个环境要素，对于环境质量的限制，只有他们处于最差状态时，才具有等值性。☆整体大于各个体之和：或说环境的整体性大于环境诸要素之和。环境诸要素的互相联系、互相作用产生的集体效应，是个体效应基础上的质的飞跃。☆出现先后，相互联系，相互依赖：从深化的意义上看，某些要素孕育着其他的要素。岩石圈的形成为大气的出现提供了条件；岩石圈的大气的存在，又为水的产生提供了条件；岩石圈、大气圈和水圈又孕育了生物圈。▲环境系统：是一个复杂的、有时、空、量、序变化的动态系统和开放系统，系统内外存在着物质和能量的交换。▲环境系统特性：1.整体性：人与地球环境是一个整体，地球的任一部分，或任一个系统，都是人类环境的组成部分。2.有限性：人类环境的稳定性有限、资源有限，容纳污染物质的能力有限，或对污染物质的自净能力有限。三个概念：（1）环境本底值：环境在未受到人类干扰的情况下，环境中化学元素及物质和能量分布的正常值；（2）环境容量:在人类生存和自然环境不致受害的前提下，环境可能容纳污染物质的最大负荷；（3）环境自净：污染物质或污染因素进入环境后，将引起一系列物理的、化学的和生物的变化，而自身逐步被清除出去，从而使环境达到自然净化的目的，环境的这种作用即环境自净。3.不可逆性：人类的环境系统在其运转过程中，存在两个过程：能量流动和物质循环，后一过程是可逆的，但前一过程不可逆，因此根据热力学理论，整个过程是不可逆的。4.隐显性：除了事故性的污染与破坏可直观其后果外，日常的环境污染与环境破坏对人们的影响，其后果的显现，要有一个过程，需要经过一段时间。5.持续反应性：环境对其遭受的污染和破坏，具有持续反应特性。6.灾害放大性：实践证明，某方面不引人注目的环境污染与破坏，经过环境的作用以后，其危害性或灾害性，无论从深度和广度，都会明显放大。▲环境学的研究内容和任务：☆环境科学是一门新兴的综合性边缘科学，是研究环境结构、环境状态及其运动变化规律，研究环境与人类社会活动间的关系，并在此基础上寻求正确解决环境问题，确保人类社会与环境之间协调演化、持续发展的具体途径的科学。※人类和环境的关系※污染物的迁移、转化、积累归趋等过程与规律※环境污染的危害※环境状况调查、评价与预测※环境污染的控制和防治※环境监测、分析技术和预报※环境规划及环境管理☆环境学的主要任务：※探索全球范围内自然环境演化的规律※探索全球范围内人与环境的相互依存关系※协调人类的生产、消费活动同生态要求之间的关系※探索区域污染综合防治的途径▲环境问题概念：环境问题广义理解，是指由自2然或人为原因所引起的生态平衡破坏，最后直接或间接影响人类生存和发展的一切客观存在的问题；狭义理解，是指由于人类生产和生活活动致使自然生态系统失去平衡，反过来影响人类生存和发展的一切问题。▲环境问题的分类：依据发生的先后和发生机制可化分为两类：原生环境问题和次生环境问题。☆原生环境问题：也叫第一环境问题，它是由自然环境自身变化引起的，没有人为因素或很少有人为因素参与。如火山、地震、台风、洪涝、干旱、滑坡等。☆次生环境问题：是指由于人类活动作用于周围环境引起的环境问题，也称第二环境问题。环境科学研究的主要对象是次生环境问题，主要是人类不合理利用资源所引起的环境衰退和工业发展所带来的环境污染等问题。次生环境问题可分成环境破坏和环境污染与干扰两种类型。环境破坏又称生态破坏。主要指人类的社会活动引起的生态退化及由此而衍生的有关环境效应，它们导致了环境结构与功能的变化，对人类的生存与发展产生了不利影响。环境化学污染是指有害物质进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统的结构与功能发生变化，对人类或其他生物的正常生存和发展产生不利影响的现象，常简称“污染”。环境干扰指的是人类活动所排出的能量进入环境，达到一定的程度，产生对人类不良的影响，这就是环境干扰。▲环境问题产生和发展的三个阶段：依据环境问题产生的先后和轻重程度、环境问题的发生和发展，可大致分为三个阶段：早期环境问题阶段此阶段包括人类出现以后直至产业革命的漫长时期。此阶段环境问题逐渐产生，主要表现在生态环境破坏。在原始社会，由于生产力水平低下，人类依赖自然环境，主要是利用环境，而很少有意识地改造环境，因此当时环境问题虽已出现，但并不突出，而且很容易被自然生态系统自身的调节能力所抵消。到了奴隶社会和封建社会时期，由于生产工具不断进步，人类利用和改造环境的力量与作用越来越大了，与此同时产生了相应的环境问题。大量砍伐森林，破坏草原，引起严重的水土流失等。近代城市环境问题阶段此阶段从产业革命到1984年发现南极臭氧空洞。主要表现在，城市环境问题突出、“公害”加剧，这一时期环境污染的特点是：由工业污染向城市污染和全球性污染发展；点源污染向面源污染发展；局部污染向区域性和全球性污染发展，构成了世界上“第一次环境问题高潮”。当代环境问题阶段这一阶段环境问题的核心，是与人类生存休戚相关的“全球变暖”，“臭氧层破坏”和“酸沉降”三大全球性大气环境问题，构成了“第二次世界环境问题高潮”。◎第一次高潮与第二次高潮有何不同？与上次环境问题高潮相比，第二次高潮有很大不同：影响范围与性质不同范围是全球性的，其性质是对人类赖以生存的整个地球环境造成危害，是致命性的，又是人人难以回避的。人们关心的重点不同本次环境问题高潮，人们不仅关心对人类健康的影响，更强调生态破坏对经济发展的威胁。重视环境问题的国家不同前次环境问题主要出现在经济发达国家，而当前出现的环境问题，即包括经济发达国家，也包括了众多的发展中国家。解决问题的难易程度不同解决这些环境问题需要众多国家，甚至全球的共同努力，增加了解决问题的难度；另一方面，就治理技术而言，需要许多新型的技术，而且迄今为止，有些环境问题还缺乏经济、高效的治理技术。第一章水环境▲水资源的概念：水资源是容易被人类利用（直接的或间接的），并逐年可更新的那部分淡水资源。▲水资源的特性：作用上的重要性水资源在维持人类生命、发展工农业生产和维护生态环境平衡等方面具有其他资源无法替代的作用。利用上的多用性即一水多用，有多功能的特点。经济部门利用水的方式各不相同，有的需消耗水量（农业灌溉、工业用水和城市供水等），有的只利用水的能量（水电站），有的则主要利用水体环境而不消耗水量（航运和渔业等），因此水资源的开发具有综合利用、可同时满足不同用水部门需3要的特点。经济上的两重性，即水资源具有水利和水害的两重性江河水流既能为生产建设和人民生活服务，也会因水量过多或太少而造成洪水、内涝、干旱等灾害，给人民生活和经济财产造成巨大损失。补给上的有限性水资源属于再生资源，但水的自然循环所保证的水资源量是有限的。时空分配上的可变性不同地区水资源的数量差别很大，同一地区不同月份、不同年份也有较大变化。▲天然水体的自净作用：污染物质进入天然水体后，通过一系列物理、化学和生物因素的共同作用，使水中污染物质的浓度降低，这种现象称为水体的自净。自净作用按净化机制分为3类：物理净化：天然水体的稀释、扩散、沉淀和挥发等作用。化学净化：天然水体的氧化还原、酸碱反应、分解、凝聚等作用。生物净化：天然水体中的生物活动过程，特别重要的是水中微生物对有机物的氧化分解作用。自净作用按发生场所可分为4类：水中的自净作用：在水中发生物理、化学、生物作用水与大气间的自净作用：气体的挥发、释放和氧气溶入水与底质间的自净作用：沉淀和吸附底质中的自净作用：微生物氧化分解▲水体污染源：向水体排放污染物的场所、设备、装置和途径统称水体污染源。类型：自然污染源：自然界自发地向环境排放有害物质，造成有害影响的污染源。人为污染源：人类社会经济活动所形成的污染源。按人类活动方式分为工业、农业、生活污染源；按照污染源空间分布方式：点源、面源点污染源：1.工业废水：污染量大；成分复杂；感官不佳；水量水质多变。2.生活污水面污染源1.农村面源2.城市径流▲不同水体污染的特点☆河流污染：■污染程度随径流量变化■染物扩散快■污染影响大☆湖泊（水库）污染：■污染来源广、途径多、种类复杂■污染稀释和搬运能力弱■生物降解和累积能力强☆地下水污染：■污染来源广泛■污染难于治理■污染危害严重☆海洋污染：■污染源多而复杂■污染的持续性强■污染扩散范围大▲主要的水污染物质1.悬浮物使水体变浑，影响水生植物的光合作用，吸附有机毒物、重金属等，形成危害更大的复合污染物沉入水底，日久形成淤积，妨碍水上交通或减少水库容量，增加挖泥负担。2.耗氧有机物排入水体后能在微生物作用下分解为简单的无机物，在分解过程中消耗氧气，使水体中的溶解氧减少。影响鱼类和水生生物的生存，造成水体变黑发臭。3.植物性营养物主要指含有氮、磷的无机、有机化合物，易引起水中藻类及其他浮游生物大量繁殖，形成富营养化，使自来水处理厂运行困难，造成饮用水的异味，严重时会使水中溶解氧下降，鱼类大量死亡，甚至会导致湖泊的干涸灭亡。4.重金属重金属是具有潜在危害的重要污染物质，从20世纪50年代前后日本出现的水俣病和骨痛病，均已查明是由于汞、镉污染引起的公害病。重金属的环境污染已受到人们极大的关注。5.难降解有机物指难以被微生物降解的有机物，能在水中长期稳定地存留，并通过食物链富集，最后进入人体。它们中的一部分化合物即使在十分低的含量下仍具有致癌、致畸和致突变的作用。6.石油类主要来源于船舶废水、工业废水、海上石油开采及大气石油烃沉降。它会阻止氧进入水中，妨碍水生植物的光合作用。同时，石油还会粘附在鱼鳃上，使之4呼吸困难直至死亡，还会抑制水鸟产卵和孵化。食用在含有石油的水中生长的鱼类等水产品，会危及人体健康。7.酸碱主要来自矿山排水及许多工业废水。它会破坏水生生态系统的平衡；影响渔业生产，腐蚀船只、桥梁及其他水上建筑。用酸化或碱化的水浇灌农田，会破坏土壤的理化性质，对工业、农业、渔业和生活用水都会产生不良的影响。8.病原体生活污水、医院污水和屠宰、制革、洗毛、生物制品等工业废水，常含有各种病原体，如病毒、病菌、寄生虫，会传播霍乱、伤寒、胃炎、肠炎、痢疾以及其他病毒传染的疾病和寄生虫病。▲水污染控制方法一、水污染的源头控制1．工业水污染■优化产业结构、调整规划布局■清洁生产和循环经济■就地处理■强化管理2、生活水污染■合理进行人口密度及分布规划■公众教育3、面源污染①农村面源■发展节水农业■减少土壤侵蚀■合理利用农药■节流农业污水■畜禽粪便处理■乡镇企业废水及村镇生活污水处理②城市径流■充分收集利用雨水■减少城市硬质地面■增加城市绿化用地二、污水的人工处理■物理处理法去除物质：不溶性的、呈悬浮状态的污染物。主要工艺：筛滤截留、重力分离、离心分离等。处理设备：格栅和筛网、沉砂池和沉淀池、气浮装置、离心机、旋流分离器等。■化学处理法去除物质：呈溶解、胶体状态的污染物。主要工艺：中和、混凝、化学沉淀、氧化还原、吸附、离子交换、膜分离等。■生物处理法微生物作用分为：好氧生物处理、厌氧生物处理第二章大气环境▲大气的分层结构：对流层、平流层、中间层、热成层、散逸层☆对流层：（位于大气层的最底层）①气温随高度递减，每上升100m，温度降低0.65℃。②近地高温气流膨胀上升，上部冷空气下沉，形成垂向上的强烈对流；③密度大，该层大气质量为空气总质量的75%以上。