环境监测概论讲义222

袁思平环境监测概论讲义2020-5-24第1页共49页1环境问题与环境监测1.1环境1.1.1环境环境是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。——《中华人民共和国环境保护法》第一章第二条。环保法所说的环境有两层含义：第一，自然因素的总体：一是包括各种天然的和经过人工改造的；二是并不泛指人类周围的自然因素，而是对人类生存和发展有明显影响的自然因素的总体。第二，随着人类社会的发展，环境的概念也在发展。月球引力对海水的潮汐有影响的事实，提出视月球为人类生存的环境，现在没有一个国家的环保法这样认定。但随着宇航技术的发展人类在月球、火星建立基地，或移民外星球，那时月球、火星将成为人类生存的组成部分。其他定义：是指围绕着人类的外部世界,是人类赖以生存和发展的物质条件的综合体。环境是人类进行生产和生活的场所，是人类生存和发展的物质基础。环境总是对于中心事物而言，它已随着中心事物的不同而袁思平环境监测概论讲义2020-5-24第2页共49页不同，随着中心事物的变化而变化。例如1：某养殖场臭气与大气环境。例如2：某城市生活污水与水环境。1.1.3环境系统的组成人类的生存环境已经形成一个复杂庞大、多层次多单元的环境系统。根据其与人类生活的密切关系和人类对自然环境的改造加工的程度，由近及原、由小及大可分为聚落环境、地理环境、地质环境和星际环境。（1）聚落环境聚落是指人类聚居的中心，活动的场所。聚落环境是人类有目的、有计划地利用和改造自然环境而创造出来的生存环境，是与人类的生产和生活关系最密切、最直接的工作和生活环境。聚落环境根据性质、功能和规模可分为：院落环境、村落环境和城市环境,聚落环境中的人工环境因素占主导地位，也是社会环境的一种类型。人类的聚落环境，从自然界中的穴居和散居，直到形成密集栖息地乡村和城市。显然，随着聚居环境的变迁和发展，为人类提供了安全清洁和舒适方便的生存环境。但是，聚落环境乃至周围的生态环境由于人口的过度集中、人类缺乏节制的频繁活动、以及对自然界的资源和能源超负荷索取同时受到巨大的压力，造成局部、区域、以至全球性的环境污染。因此，聚落环境袁思平环境监测概论讲义2020-5-24第3页共49页历来都引起人们的重视和关注，也是环境科学的重要和优先研究领域。（2）地理环境地理学上所指的地理环境位于地球表层，处于岩石圈、水圈、大气圈、土壤圈和生物圈相互制约、相互渗透、相互转化的交融带上。它下起岩石圈的表层，上至大气圈下部的对流层顶，厚约10～20km，包括了全部的土壤圈，其范围大致与水圈和生物圈相当。概括地说，地理环境是由与人类生存与发展密切相关的，直接影响到人类衣、食、住、行的非生物和生物等因子构成的复杂的对立统一体，是具有一定结构的多级自然系统，水、土、气、生物圈都是它的子系统。每个子系统在整个系统中有着各自特定的地位和作用，非生物环境都是生物（植物、动物和微生物）赖以生存的主要环境要素，它们与生物种群共同组成生物的生存环境。这里是来自地球内部的内能和来自太阳辐射的外能的交融地带，有着适合人类生存的物理条件、化学条件和生物条件，因而构成了人类活动的基础。（3）地质环境地质环境主要指地表以下的坚硬地壳层，也就是岩石圈部分。它是由岩石及其风化产物—浮土两个部分组成。岩石是地球表面的固体部分，平均厚度30Km左右；浮土是包括土壤和岩石碎屑组成的松散覆盖层，厚度范围一般为几十米至几公里。实质上，地理环境是在地质环境的基础上，在星际环境的影响下发生和发袁思平环境监测概论讲义2020-5-24第4页共49页展起来的，在地理环境、地质环境和星际环境之间，经常不断地进行着物质和能量的交换和循环。例如，岩石在太阳辐射的作用下，在风化过程中使固结在岩石中的物质释放出来，参加到地理环境中去，再经过复杂的转化过程又回到地质环境或星际环境中。如果说地理环境为人类提供了大量的生活资料，即可再生的资源，那么地质环境则为人类提供了大量的生产资料，特别是丰富的矿产资源，即难以再生的资源，它对人类社会发展的影响将与日俱增。（4）星际环境宇宙环境，又称为星际环境，是指地球大气圈以外的宇宙空间环境，由广漠的空间、各种天体、弥漫物质、以及各类飞行器组成。它是人类活动进入地球邻近的天体和大气层以外的空间的过程中提出的概念，是人类生存环境的最外层部分。太阳辐射能为地球的人类生存提供主要的能量。太阳的辐射能量变化和对地球的引力作用会影响地球的地理环境，与地球的降水量、潮汐现象、风暴和海啸等自然灾害有明显的相关性。随着科学技术的发展，人类活动越来越多地延伸到大气层以外的空间，发射的人造卫星、运载火箭、空间探测工具等飞行器本身失效和遗弃的废物，将给宇宙环境以及相邻的地球环境带来了新的环境问题1.2环境问题1.2.1环境问题袁思平环境监测概论讲义2020-5-24第5页共49页这些由于人类活动或自然因素引起的环境质量下降、对人类及其他生物的正常生存与发展所造成种种影响和破坏的问题，统称为环境问题。环境问题分类：第一环境问题是有自然因数因素引起的第二环境问题是有人为因素引起的1.2.2人与自然人类来源于自然，最终回归于自然，一切顺应自然是明智的选择。（1）地球诞生人类生存离不开地球的自然环境，空气、水、海洋、土地、野生生物、矿藏、森林、草原等等，大自然给了人类丰厚的恩赐，但人类有时并不知道珍惜，可是人类赖以生存的自然环境的形成经历漫长的过程，大约在47亿年前，宇宙中尘埃聚集，形成了地球及其所在的太阳系的其他星球。（2）生命的迹象在地球的原始环境刚刚形成的时候，那时一片死静的世界，地球上没有生物，更没有人类，只有原子、分子。在大约35亿年以前，地球的水域中溶解的无机物，由于太阳紫外线的辐射，在地球内部能量与太阳能的共同作用下，转变为有机物，进而形成有机大分子出现了生命现象；大约在30多亿年以前出现了原核生物，经过漫长的无生物的化学进化阶段，开始进入了生物进化阶段，最初生物在水里生存，直到绿色植物的出现，大约4~2亿前空气中的氧气逐渐增加到现在的袁思平环境监测概论讲义2020-5-24第6页共49页水平，并形成了保护地球生命的臭氧层，大约2亿多年前出现了爬行动物，随后又经历了相当长的时间，出现哺乳动物，繁茂的森林、广袤的草原的逐渐形成，为古人类的诞生创造的条件。（3）人类出现现在大多数古人类学家认为，人类共同祖先的发源地在非洲，人由古猿进化而来，古猿生存在几百万年至一两千万以前。在距今大约500-800万年前，当时非洲中部大规模的火山喷发对气候造成了很大的影响，西非地区由于大西洋来的降雨云层，不断地下雨，所以继续保持着湿润的气候和茂密的森林，而东非平原则变得干旱，热带雨林不断地退化，逐渐消失，变成了一片热带的大草原；本来生息在非洲大森林的古猿这时也出现了分化，居住在西非的一支照旧优哉游哉，生活在舒适的老家，过着悠闲的森林生活，几百万年来几乎一直是老样子，这就是我们今天看到的猩猩、黑猩猩等类人猿。生活在东非的另一支，则不得不经受严酷的自然环境和艰苦生活的考验，为适应新的生存环境而斗争。由于树林里的果实越来越少，迫使它们不得不下到地面，尝试直立着去寻找草丛中可以吃的东西，以填饱辘辘饥肠。这就为人与猿分化准备了条件。经过许多万年的锤炼，东非一支古猿的前后肢终于有了进一步的分工：前肢迫使后肢支持身体走路，后肢则把前肢解放出来去做更多的事情。这样，地球上就出现了一种前所未有的动物，它们直立的姿态已经相当完备，可以不用前肢来帮忙，单靠后肢便能站立起来行走。这种手脚分工、能够直立行走的动物，已经不再是原来的古猿，而是袁思平环境监测概论讲义2020-5-24第7页共49页早在400多万年前便与所有其他的动物“划清了界限”，向着人类进化迈出了决定性的一步。第二次突破大约发生在250万至300万年前，冰河时期降临，东非平原气候更加干旱，生活条件更加严酷，生存竞争要求原始人跑到更远的地方去寻找食物，还要抵御更多猛兽的袭击并战而胜之。这时光靠自身的器官已不敷应用，必须进一步改变自然，通过“工具”的使用来使自己变得更加强大。火也是人类改造自然的一种有力工具。，火可以用来照明与取暖，于是人类从野外搬进了洞穴居住，并得以突破气候的限制，不断拓展自己的生存空间。大约在10万~30万年前出现的第三次突破，现代人的祖先开始从非洲向全世界“移民”。先是迁居到西亚、中东一带，然后四处扩展，到达东亚、东南亚、并进入澳大利亚后来有一支迁徒到欧洲，最后在亚洲的一支又还跨过白令海峡到了美洲。在当地气候、水土的影响下，他们的肤色和体型发生的变化，演化成了今天不同的人种。回望人类从绿色中走来的历程，如果把地球的诞生的历史47亿年算作一天,那吗地球上的人类诞生至今天还不到一分半钟，也就是直道这一天的23点58.5分才出现人类，尽管与地球的历史相比人类的历史是如此的短暂，但对地球的影响是如此的深远与强大，人类已把自己的家园糟蹋得千疮百孔。1.2.2环境事件（1）人类文明的进程袁思平环境监测概论讲义2020-5-24第8页共49页采猎文明人类是环境的发展的产物，人类诞生以后很长一段时间里，处于了采猎文明阶段，主要是采集自然界的果实和猎取野兽作为自己的食物，与其他动物的区别不大，有什么吃什么，存在什么野兽就猎取什么野兽，主要是利用自然环境保证自己的生存，这时人类的没有对环境产生影响与破坏，没有引起环境问题，当时人类面临的环境问题主要是自然灾害，人类只有听天有命。农业文明随着人类的发展，人口的增加，自然灾害等原因，环境中的食物减少，迫使人类逐渐学会了培植植物、驯化动物和圈养动物，人类进入了农业文明阶段，人类开始开垦和占用土地、破坏草原、砍伐森林，并根据自己的需要兴修水利、开挖运河，进而产生了水土流失、土地沙漠化，水灾、旱灾频发，致使许多古代文明古国都因环境恶化而消亡。工业文明人类不断地发展，已经不能满足于简单的农业和畜牧业产品，逐渐形成了一些农业和畜牧业的加工业，以供给人类更多的食品和用品，这样就出现了个体加工业、小作坊和联合性的作坊。在这些作坊的加工过程中，相应产生了将一些废气、废水、废渣等排放到环境中去的情况，构成了对环境的污染和影响。由于当时生产方式比较简单，生产规模不大，所以还没形成对环境的严重影响，但已发生了由人类活动而带来的环境污染问题。袁思平环境监测概论讲义2020-5-24第9页共49页随着生产力的发展，尤其大工业的出现，一方面丰富了人类的物质生活，另一方面，由于大工业生产需要的地下矿产资源被大量地开采出来，更多的森林、草原受到破坏，而工业生产过程中产生的废气、废水、废渣大量地排入到环境中去，而这些工业“三废”是生物和人类所不熟悉、难以降解、难以同化和忍受的，这就形成了以环境污染事件为主体的环境问题。（2）环境事件在工业化的过程中，国内外都出现了许多标志性的污染事件，这些事件推动了环境监测的发展。二十世纪中叶（50——80）八大公害事件：马斯河谷烟雾事件（比利时）1930年12月多诺拉烟雾事件（美国）1948年10月26-31日伦敦烟雾事件（英国）1952年12月5-8日洛杉矶光化学烟雾事件（美国）1943年5-10月水俣事件（日本）1953-1956年富山事件（日本）1955-1972年3月四日事件（日本）1955-1963年米糠油事件（日本）1968年3月二十世纪80年代重大公害事件：维索化学污染（意大利）1976年7月10日阿摩柯卡的斯油轮泄漏（法国）1978年3月三里岛核电站泄漏（美国）1979年3月28日袁思平环境监测概论讲义2020-5-24第10页共49页墨西哥油库爆炸（墨西哥）1984年11月博帕尔农药泄漏（印度）1984年12月2-3日威尔士饮水污染（英国）1985年1月切尔诺贝利核电站泄漏（前苏联）1986年4月26日莱茵河（瑞士）1986年1月莫农格希拉河污染（美国）1988年11月1日爱克森.瓦耳迪兹油轮漏油（美国）1989年11月1日二十一世纪污染事件中国