环境科学概论复习

环境科学概论第一章绪论1环境：环境是以人类为主体的外部世界，主要是地球表面与人类发生相互作用的自然要素及其总体。2环境要素：环境要素是指构成人类环境整体的各个相对独立的、性质不同而又服从整体演化规律的基本物质组分，也称环境基质。3环境质量;环境质量是环境素质好坏的表征，是用定性和定量的方法对具体的环境要素所处的状态的描述。4环境容量:是在人类生存和自然生态系统不致受害的前提下，某一环境所能容纳的污染物的最大负荷量。5环境污染:环境污染是指人类活动产生的有害物质或因子进入环境，引起环境系统的结构与功能发生变化，危害人体健康和生物的生命活动的现象。环境污染的特点：时间分布性空间分布性污染物含量的复杂性污染因素作用的综合性二环境的组成自然环境非生物环境物质：空气、水、土壤、能量：阳光、引力、地磁力、地热气候：光照、温度、降水、风等物质代谢的原料：氧气、二氧化碳、有机质等生物环境人工环境工程环境交通社会环境经济关系道德观念文化风俗意识形态工业农业建筑通讯工程三、环境的特性1.环境的整体性环境各要素之间相互联系、相互制约局部环境与整体环境相互影响、依存环境中物质和能量的循环与转化跨界(省市、地区、国家)环境的影响2.环境的区域性纬度地带性干湿度地带性垂直地带性3.环境的综合性环境问题是多因素综合作用的结果解决环境问题需要多学科的综合4.环境的有限性资源的有限性环境容量的有限性5.环境的相对稳定性环境中物流、能流和信息流不断变化，环境本身具有一定的抗干扰自我调节能力，在一定的干扰强度范围内，环境的结构和功能基本不变。6.环境变化的滞后性环境受到外界影响后，环境发生变化的时间要滞后于外界干扰的时间。例如：臭氧层空洞的形成第二节环境问题一、环境问题及其分类环境问题是指由于人类活动或自然原因引起环境质量恶化或生态系统失调，对人类的生活和生产带来不利的影响或灾害，甚至对人体健康带来有害影响的现象。环境问题有两大类：一类是自然演变和自然灾害引起的原生环境问题，也叫第一环境问题。如地震、洪涝、干旱、台风、崩塌、滑坡、泥石流等。一类是人类活动引起的次生环境问题，也叫第二环境问题和“公害”。次生环境问题一般又分为环境污染和环境破坏两大类。二、环境问题的由来与发展１人类发展初期的环境问题人类发展初期的环境问题是因过度的采集和狩猎，消灭了居住区周围的许多物种，破坏人们的食物来源，使其生存受到威胁。因而这一时期，人类总是在迁徒。2第一次浪潮的环境问题（土地破坏）–森林破坏水土流失洪水泛滥土壤盐渍化与沙漠化–“诺亚方舟”、黄河的水土流失中美洲的玛雅文化是世界文明史上的奇葩，它是拉美三大古代文化中绽开最早的一枝。它大约起始于公元前后，兴盛于公元三世纪，到公元十世纪，又不知何故中断了。但玛雅人在农业、文字、天文、数学和建筑等方面的辉煌成就是永远磨灭不了的。他们培育的玉米、土豆、西红柿等，后来传遍整个世界。3第二次浪潮的环境问题（环境污染）“八大公害”：马斯河谷、多诺拉烟雾、洛杉矶光化学烟雾、伦敦烟雾、四日市哮喘、水俣病、痛痛病、米糠油事件4第三次浪潮的环境问题特点：以环境污染扩大化生态破坏突发性的环境污染事件发达国家发展新兴产业，把技术落后、环境污染严重的传统产业转移到发展中国家来，即污染转嫁。三环境问题的实质：人与自然的关系问题，是人们不适当的开发利用环境资源引起的特点：全球化综合化高技术化政治化和社会化启示：1调整人类与自然地关系，走可持续发展道路2要认识环境对发展的限制作用，协调两者的关系，既要发展经济满足人类日益增长的基本需要，又不能超出环境的容许权限。3广泛的，彻底的研究环境质量的变化过程，依靠科技进步解决环境问题。第二章大气环境第一节大气的结构和组成大气的结构：1、对流层①厚度：下界－地面上界因纬度和季节而异，其平均厚度一般是低纬17-18公里，中纬10-12公里，高纬8-9公里，冬季厚度小，夏季厚度大（季节变化中纬度地区最明显）。②特点：气温随高度增加而降低；空气具有强烈的对流运动。存在着极其复杂的气象条件,形成云、雾、雨、雪、雹、霜、露等一系列天气现象2、平流层厚度：对流层顶－50公里特点：平流层内的空气主要作水平运动，对流十分微弱，几乎没有水蒸气和尘埃，所以大气透明度好，极少狂风暴雨等现象，是超音速飞机飞行的理想场所。h↑，T↑；污染物停留时间长。大气污染物进入平流层后，一般难以消除，会较长时间地存在。3、中间层气温随高度的增加而迅速降低；再次出现较强的垂直对流运动。4、热成层（电离层）带电粒子密度较高；气温随高度的增加而增加。电离层能反射无线电波，对全球的无线电通讯具有重大意义。5、散逸层气温随高度增加而升高；大气极为稀薄；分子运动速度快。大气的组成：二氧化碳水蒸气悬浮颗粒第二节、大气污染和污染物1大气污染：由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中,呈现出足够的浓度,达到了足够的时间并因此而危害了人体的舒适、健康和福利或危害了环境的现象.大气污染源及其分类污天然源：自然界自行向大气环境排放污染物的污染源染源人为源：人类的生产活动和生活活动所形成的污染源按污染源的存在形式分为固定源、移动源按污染物的排放方式分为点源、线源、面源按污染源距地面的距离分为高架源、地面源按污染物排放时间分为连续源、间断源、瞬时源按污染发生类型分为工业污染源、农业污染源生活污染源、交通污染源2.大气污染物的产生a燃料燃烧b工业生产过程c农业生产过程d交通运输3大气污染物及其分类概念：由于人类活动或自然过程排入大气，并对人和环境产生有害影响的物质。1、按形成过程分为一次污染物和二次污染物2按物理状态，分为气溶胶污染物和气态污染物气溶胶形式污染物：任何固态和液态物质当以小的颗粒物形式分散在气流中都叫气溶胶②尘：一般指粒径＞10μm的粉尘。②飘尘：指的是粒径小于10μm的烟气、煤烟及雾在内的颗粒状物质。③总悬浮颗粒物（TSP）:飘浮在空气中各种不同粒径的液体或固体微粒的总量。几种主要大气污染物的性质和危害（1）大气颗粒物（2）含硫化学物（3）一氧化碳（4）氮氧化物（5）光化学氧化剂（6）有毒重金属微粒（7）氟和氟的化合物第三节几种典型的大气污染类型一、煤烟型污染主要污染源是燃煤。主要污染物是SO2、CO和微粒物质，它们遇上低温、高湿的阴天，且风速很小并伴有逆温存在的情况时，一次污染物扩散受阻，易在低空聚积，生成煤烟型烟雾Eg：伦敦烟雾事件马斯河谷事件马诺拉等烟雾事件二、交通型污染源主要是机动车和机动船。主要污染物是在相对湿度较低的夏季晴天，交通污染严重的地区可能会出现典型的二次污染——光化学烟雾。光化学烟雾：是在一定条件下（如强日光，低风速和低湿度），氮氧化物碳氧化合物化学转化形成的高氧化性的混合气团。(1)污染源条件光化学烟雾形成和大气中NO2、CO、碳氢化合物等污染物存在分不开，所以，在以石油为动力燃料的工厂、汽车排气等污染源的存在是光化学烟雾形成的前提条件。(2)地理条件纬度的高低，季节变化，天气变化都影响光化学烟雾的形成。第四节污染物在大气中的迁移与扩散影响一个区域大气污染程度的因素:–内因:污染物源参数–外因:•气象条件–气象动力学因子：风、大气湍流–气象热力学因子:逆温、大气稳定度•下垫面状况–地形地物的影响–山谷风–海陆风–城市热岛效应1风和湍流（1）（风）•风对空气污染的影响包括风向和风速的大小两个方面。•风向影响着污染物的扩散方向。污染物总是分布在污染源的下风向。风速的大小决定着污染物的扩散和稀释状况。通常污染物在大气中的浓度与平均风速成反比（2）湍流大气湍流：大气的无规则、三维小尺度的运动。风和湍流是决定污染物在大气中扩散状况的直接的因子2.温度层结气温垂直递减率：气温在单位高度上递减的数量。含义：在垂直地球表面方向上，高度每增加100m的气温变化值。大气稳定下的烟型：下垫面因素1山谷风：2、海陆风：3，城市热岛环流：大气污染物的扩散模式在大气环境影响评价的实际工作中，大气扩散计算通常以高斯大气扩散公式为主。高斯模式是一类简单实用的大气扩散模式。在均匀、定常的湍流大气中污染物浓度满足正态分布，由此可导出一系列高斯型扩散公式。右手坐标系（食指—x轴；中指—y轴；拇指—z轴），原点：为无界点源或地面源的排放点，或者高架源排放点在地面上的投影点；x为主风向；y为横风向；z为垂直向2.高斯模式的四点假设•a．污染物浓度在y、z风向上分布为正态分布•b．全部高度风速均匀稳定•c．源强是连续均匀稳定的•d．扩散中污染物是守恒的（不考虑转化）第五节：大气污染控制与管理1.综合利用区域环境自净能力，减少大气污染的控制成本（1）科学规划，合理布局污染（2）选择有利污染物扩散的排放方式2.改变燃料构成，开发新能源3.改革生产工艺，综合利用废气4.集中供热供暖，集中废气的末端治理大气污染治理技术：1.颗粒污染物治理技术几种常见的除尘装置：重力除尘装置旋风除尘器湿式除尘装置：使含尘气体与液体密切接触，利用水滴和尘粒的惯性碰撞及其他作用捕集尘粒或使粒径增大袋式除尘装置：使含尘气流通过过滤材料，将粉尘分离捕集电除尘装置：含尘气体在通过高压电场进行电离的过程中，使尘粒荷电，并在电场力的作用下使尘粒沉积在集尘板上，将尘粒从含尘气体中分离出来。第三章水体环境第一节水体环境概述天然水的化学组成是多种多样的,它没有统一的化学组成.不同水体及不同的环境条件下形成的天然水其化学组成和含量的差别是很大的。①溶解气体：进一步划分为主要气体和微量气体②溶解性物质：再细分为主要离子/微量元素/生源物质③胶体物质：又分为无机胶体和有机胶体④悬浮物质：根据物质性质分细菌/藻类及原生动物/泥沙/粘土和其他不溶物质.各类天然水的水质特点：１.大气降水杂质较少矿化度很低的软水.2、河水（1）河水的矿化度普遍低（一般小于500mg/L）（2）河水中各种离子的含量差异很大八大离子含量顺序：HCO3-＞SO42-＞Cl-＞NO3-；Ca2+＞Na+＞Mg2+＞K+（3）河水化学组成的空间分布有差异性（4）河水化学组成的时间变化明显3、湖水(1)湖水的矿化度差异大(2)湖中生物作用强烈(3)湖水交替缓慢，深水湖心分层性4、地下水的化学性质（1）地壳中所有元素，地下水中都有（2）水的矿化度变化程度大，从淡水直到盐水。（3）地下水的化学成分的时间变化极为缓慢，常需以地质年代衡量。天然水的性质碳酸平衡碱度与酸度缓冲能力当前主要的水环境问题水资源短缺水污染用水的极大浪费地下水过量开采水体：一般是指河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰川、海洋等地表贮水体中的水本身及水体中的悬浮物、溶解物质、底泥,甚至还包括水生生物等水体污染：是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致水体的物理特征，化学特征和生物特征发生不良变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能及其在经济发展和人民生活中的作用。水体自净：水体有消纳一定量污染物质，使自身质量保持洁净的能力。水质指标：是指水与其所含杂质共同表现出来的物理学，化学，和生物学的综合特性。水体自净过程十分复杂，包括物理过程，如稀释、扩散、挥发沉淀等；化学和物理化学过程，如氧化、还原、吸附、凝聚、中和等；生物和生物化学过程，如微生物对有机物分解代谢，不同生物群体相互作用等。物理性水质指标感官物理性状指标：温度、色度、嗅和味、混浊度、透明度等其他物理性状指标：总固体、悬浮固体、溶解固体、电导率等化学性水质指标一般的化学性水质指标：pH、硬度、各种阴阳离子、总含盐量等有毒的化学性水质指标：重金属、氰化物、多环芳烃、各种农药等。有关氧平衡的水质指标：DO、BOD、COD、TOC等生物性水质指标：细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌、病毒等。常用的有机物污染指标a.化学需氧量(简称COD)是指用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量。测量方法：重铬酸钾作为氧化剂和高锰酸钾作为氧化剂b.生化需氧量(简称BOD)表示水中有机污染物全部经微生物分解所需的氧量。（以毫克/升为单位）c.总有机碳(简称TOC)包括水体中所有有机污染物的含碳量.将水样在高温下