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环境学概论总论

环境学概论总论
环境学概论总论

第一章总论

结构

第一节环境及其组成

1.环境的定义

2.环境要素和环境质量

3.环境结构和环境系统

4.环境分类

5.环境的功能和特性

第二节环境科学

1.环境科学的研究内容和任务

2.环境科学的分科

第三节环境问题和保护

1.环境问题

2.当代的环境问题

3.环境保护

第四节可持续发展

1.概述

1).什么是发展

2).发展的含义

3).发展应解决的问题

4).限制发展的因素

2.可持续发展的定义

3.可持续发展基本原则

4.可持续发展基本思想

第五节清洁生产

1.概述

2.清洁生产定义

3.清洁生产与可持续性发展

4.实施清洁生产主要途径

5.产品的生命周期

第一节环境的定义

一、环境的定义:指影响人类社会生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素总体,包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然古迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。”

人工环境:是指由于人类的活动而形成的环境要素,它包括由人工形成的物质、能量和精神产品,以及人类活动中所形成的人与人之间的关系或称上层建筑。

地球环境由岩石圈、水圈、土圈、大气圈和生物圈组成。

二、环境要素和环境质量

环境要素:又称环境基质,是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。分自然环境要素和人工环境要素。

环境质量是环境系统客观存在的一种本质属性,并能用定性和定量的方法加以描述的环境系统所处的状态。

环境质量是由环境中已有的和进入环境中的污染物的性质、种类和数量决定的。环境质量包括自然环境质量和社会环境质量。自然环境质量包括物理环境质量、化学环境质量和生物环境质量。社会环境质量包括社会中的经济、文化、美学等状况等。

环境结构:环境要素的配置关系。

三、环境结构和环境系统

环境结构的特点:圈层性,地带性、节律性、等级性、稳定性和变异性。

环境系统的特性:1)最差(小)限制律2)等值性3)整体性大于各个体之和4)出现先后,互相联系,互相依赖。

四、环境分类

分类原则:即按照环境范围的大小、环境的主体、环境的要素、人类对环境的作用、以及环境的功能来分类。

1.按照环境主体以人为主体称为环境科学。以生物为主体称为生态学。

2.按照环境的范围分类可分为区域环境、全球环境、大气环境、水环境、生态环境

3.按照环境要素分为土壤环境、地质环境

五、环境的功能与特性

第二节环境科学

第三节环境问题和环境保护

一、环境问题

环境问题可以分为两类即:原生环境问题和次生环境问题。

原生环境问题一第一类环境问题,自然力不平衡引起的,如地震、洪涝、干旱、滑坡等

次生环境问题一第二类环境问题,由人类活动引起的环境问题,如环境污染等

第三类环境问题:社会环境问题。

第四类环境问题:全球环境问题。

十大环境问题:

1)全球气候变暖;2)臭氧层耗损与破坏;(3)生物多样性减少;(4) 大气污染与酸雨蔓延;(5)水资源短缺与水污染严重;(6)资源衰竭;(7)人口膨胀;(8)噪声污染严重;(9)固体废物和有毒有害化学品污染;(10)土地荒漠化与沙漠化。

二、环境保护

环境保护:人类为解决现实的和潜在的环境问题,维持自身的存在和发展而进行的各种具体实践活动的总称。

第四节可持续性发展

可持续发展的定义:即满足当代人的需求,又不对后代人满足其自身需求的能力构成威害得发展。

可持续发展的原则:1)公平性原则2)持续性原则3)共同性原则

可持续性发展思想内容:

1)可持续发展鼓励经济增长,它强调经济增长必要性,必须通过经济增长提高当代人福利水平,增强国家实力和社会财富。但可持续发展不仅要重视经济增长数量,更要追求经济增长质量

2)可持续发展的标志是资源的永续利用和良好生态环境。

3)可持续发展目标是谋求社会的全面进步。

第五节清洁生产

清洁生产定义:

清洁生产是将综合性、预防性的环境战略持续地应用于生产过程、产品和服务中,以提高效率和降低对人类和环境的危害。对生产过程来讲,清洁生产指节约能源和原材料,淘汰有害原材料,减少污染物和废物的排放和它们的有害性。

对产品来说,清洁生产指降低产品整个产品生命周期(包括从原材料的生产到生命终结的处置)对环境的有害影响。对服务来说,清洁生产指将预防性的战略结合到服务的设计和提供活动中”。

清洁生产的目标:

1提高资源的利用效率,即通过资源的综合利用、短缺资源的代用、二次资源的利用以及节能、省料、节水,以减缓资源的耗竭;

2 减少废料和污染物的生成和排放,促进工业产品的生产和消费过程与环境相容,降低整个工业活动对人类和环境的风险。

清洁生产包括:1.清洁的能源2.清洁的生产过程3.清洁的产品

产品的生命周期

取自环境

第二章生态学基础

结构

第一节生态学基础

1.概述

1).生态研究简史

2).系统一般属性

3).生态学系统

4).生态学基本概念

a.生态学定义(生态学、个体生态学、种群生态学、群落生态学)

b.生态学研究对象(根据对象的组织水平、分类学类群、生境类别以及研究性

质划分)

第二节生态系统的结构

1.生态系统的基本成分(生命成分:生产者、消费者、分解者;非生命成分:能源、

物质因子等)

2.生态系统网络结构(食物链、食物网)

3.生态系统中的生产和分解过程

第三节生态系统中的能量流动

1.能量流动与热力学定律

2.生产力的概念

1).初级生产

2).次级生产量

3).生态效率

4).生态金字塔(生态锥体)

第四节生态系统中的物质流动

特征

1.地质作用

2.主要物质的循环

1).水的循环

2).碳循环

3).氮循环

4).磷循环

5).有毒有害物质循环

3.循环速率与循环指数

1).影响物质循环的因素

2).流通率

3).循环指数

第五节生态系统中的信息联系

1.营养信息

2.化学信息

3.物理信息

4.行为信息

第六节生态平衡

1.概述

2.生态平衡失调和重建

1)生态平衡失调

2).生态平衡失调的原因

3).重建生态平衡的对策

3.恢复生态学理论

1).生态因子原理

2).最小因子定律

3).种间关系原理

4).群落演替理论

可能会考到的定义:

1、生态学:是研究生物与其生存环境之间相互关系的科学

2、个体:生物存在的形式,是种群的基本组成单位,具有新陈代谢、自我复制繁殖、生长

发育、遗传变异、感应性和适应性等生命现象。

种群:是指一定时间、一定区域内同种个体的组合。

3、群落:是指多种植物、动物和微生物群落聚集在一个特定区域内,相互联系、相互依存

而组成的一个统一整体。

4、食物链:生态系统中,由食性关系所建立的各种生物之间的营养联系,形成一系列猎物

与捕食者的锁链。

5、什么是生态系统?

任何一个生态系统都是由生物系统和环境系统共同组成的。生物系统包括有生产者、消费者和分解者(还原者)。环境系统包括有太阳辐射以及各种有机及无机的成分。组成生态系统的成分,通过能流、物流和信息流,彼此联系起来,形成一个功能体系(单位)生态系统。

6、生态系统的基本成分?

生态系统的基本成分包括生命成分和非生命成分。

生命成分包括:1、生产者:主要是绿色植物,还包括进行光能和化能自养的某些细菌。组成生态系统中自养成分,它们能进行光合作用,固定太阳能,以简单的无机物质为原料制造各种有机物质,不仅供自身生长发育的需要,也是其他生物类群以及人类食物和能量的来源,决定着生态系统初级生产力的高低。生产者在生态系统中处于最重要的地位

2、消费者:消费者由各类动物组成,它们不能利用太阳能生产有机物,只能(直接或间接)从植物所制造的现成有机物质中获得营养和能量。

3、分解者:分解者又称还原者,主要是细菌、真菌和某些营腐生生活的原生动物以及其它小型有机体。它们具有把动物、植物产品的复杂有机分子分解还原为较简单的化合物和元素,释放归还到环境中去,供生产者再利用的能力。

非生命成分:即物理环境的能源和各种物质因子,如太阳辐射、无机物质(如H2O、CO2、O2,以及各种矿质元素)和有机物质。

7、简述食物链的类型。

(1)捕食食物链(放牧食物链)。这种食物链以生产者为基础,继之以植食性动物和肉食性动物。后者与前者是捕食性关系。其构成方式是:植物+植食性动物+肉食性动物.这种动物链既存在于水域,也存在于陆地环境。

(2)碎食食物链。这种食物链是以碎食为基础。所谓碎食是由高等植物的枯枝落叶等形式,被其他生物所利用,分解成碎屑,然后再为多种动物所食构成。其构成方式:碎食物、碎食物消费者、小型肉食性动物、大型肉食性动物。在森林中,有90%的净生产是以食物碎食方式被消耗的。

(3)寄生性食物链。这种食物链是由宿生和寄生物构成的,它以大型动物为基础,继之以小型动物、微型动物、细菌和病毒。后者与前者是寄生性关系。

(4)腐生性食物链。这种食物链以动、植物的遗体为基础,腐烂的动、植物遗体被土壤或水体中的微生物分解利用,后者与前者是腐生性的关系。

8、简述微生物的营养类型

(1)光能自养型:以CO2为主要碳源,能源为光能,供氢体是无机物,代表种:着色细菌(2)光能自养型:以有机物为主要碳源,能源为光能,供氢体是有机物,代表种:红螺细菌。

(3)光能异养型:以有机物为主要碳源,能源为无机能,供氢体是无机体,代表种:硫化细菌。

(4)化能异养型:以有机物为主要碳源,能源为有机能,供氢体是有机物,代表种:大肠杆菌。

9、什么是初级生产?

由于绿色植物的光合作用产量是能量储存的最初和最基本的形式,所以绿色植物的生产量叫第—性或初级生产量。

地表单位面积、单位时间内光合作用生产有机物质的数量叫总第一性生产量。它以g/m2a或kJ/m2·a表示。呼吸之后余下的有机物质的数量,叫净第一性(初级)生产量。公式表示如下:Np=Cp—R式中,Np为净第一生产量,Cp为总第一生产量,R为呼吸量。净第一性生产量随时间过程积累形成植物生物量,净生产量被植食性动物所消耗,部分(枯枝落叶)供分解者以能量,余下的叫现存量。

10、什么是次级生产量?

次级生产量是指除了初级生产者之外的其他有机体的生产,即消费者、还原者(分解者)利用初级生产量进行的同化作用,表现为动物和真菌、细菌等微生物的生长、繁殖等营养物的贮藏。

11、林德曼效率:某营养级位对上一个营养级位的能量利用效率,即营养级位N的同化量与营养级位N-1的同化量之比。

12、生态平衡是生态系统在一定时间内结构与功能的相对稳定状态,其物质和能量的输入、输出接近相等,在外来干扰下,能通过自我调节(或人为控制)恢复到原初稳定状态。

第三章环境污染对人体和植物的影响及危害

结构

第一节环境污染和污染源

1.概述

2.污染源

3.环境污染

1).环境污染定义

2).环境污染分类

4.环境污染原因

1).工业布局不合理

2).多数工业企业工艺技术落后,能源浪费严重

3).企业管理不善,污染物排放控制不严

4).环境监督管理不力

5.污染源分类

第二节生物与环境的辩证关系

1.生物分类系统

2.概述

3.环境化学因素与生物的关系

4.环境物理因素与生物的关系

5.环境生物因素与其他生物的关系

第三节环境污染及其对人体的作用

1.环境污染物及其来源

2.环境污染物进入人体途径

3.生物膜构造及性质

4.外援化学物在体内的动态过程

5.人体对污染物吸收

1).皮肤吸收

2).呼吸道吸收

3).消化道吸收

4).影响污染物吸收的因素

6.污染物在人体内运输和分布

7.污染物在体内代谢转化及排泄

第四节环境污染物对人体的毒性及其对人体的作用

1.几个基本概念(毒性、急性毒性、亚急性毒性、慢性毒性、“三致”性、剂量、效

应、“剂量-效应”关系、反应、剂量-反应关系)

2.环境污染物对人体的危害

1).急性危害

2).慢性危害

3).积累作用(远期危害)

3.环境污染对机体危害的特点

1).影响范围大

2).作用人体时间长

3).危害持续时间长

4.污染物的“三致”(致癌、致畸、致突变作用)

5.影响污染物毒性的因素

1).环境污染物的特性

a.污染物结构与毒性关系

b.污染物的物理性质与毒性关系(溶解度、挥发度、分散度、纯度)

2).人体的特性

3).染毒方式

4).环境因素(气温、气湿、季节变化)

第五节污染物对植物的影响

1.种类(按大气污染物对植物产生危害的机制)

2.大气污染物毒性

1).对作物直接起破坏作用的大气污染物

2). 非直接起作用的大气污染物

3.阈值

4.毒性分级

5.污染物侵入植物体的途径

6.污染与植物的关系(刺激生长、慢性危害、急性危害)

7.植物受害的表现类型

1).可见伤害

2).急性伤害

3).慢性伤害

4).不可见伤害

8.植物受害生理生化变化

1).可溶性糖、叶绿素、蛋白质等变化

2).酶的活性变化

3).细胞膜通透性变化

4).光合作用变化

【复习要点】:

1、了解污染源、毒性、急性毒性、慢性毒性、“三致”等名词的含义

2、能够叙述出环境污染的原因

3、了解环境污染对人体的作用(包括进入人体的方式,生物膜系统及人体对污染物的吸收

等方面)

4、知道历史上重大环境污染事件

【内容总结】:

一、名词解释

1.污染源:污染源指的是造成环境污染的污染物的发生源,通常指向环境排放有害物

质或对环境产生有害影响的场所、设备和装置。所以,凡是产生物理的(声、光、热、振动、电磁辐射、放射性等),化学的(无机的、有机的),生物的(霉素、病菌、病毒)有害物质和因素的设备、装置、场所系统都称为污染源。

2.毒性:指化学的、生物性的物质或物理因素对生物机体的损伤能力,即引起有害生物

学变化的能力。

3.急性毒性:环境污染物在一次或24小时内多次作用于生物机体所引起的损伤能力。

4.慢性毒性:环境污染物在生物寿命的大部分时间内或整个生命期内持续作用于生物

机体所引起的损伤能力。

5.急性毒性:环境污染物在一次或24小时内多次作用于生物机体所引起的损害能力。

6.“三致”性:指污染物对生物有机体的“致癌、致畸、致突变”的能力。

二.问答

1.请简述环境污染的含义及形成原因

(1)环境污染定义

a 超过本底值

b超过自净能力

c改变了用途和功能

由于人为的因素,环境的构成和状态发生了变化,与原来的情况相比,环境素质恶化,扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活环境。具体讲是指有害物质对大气、水质、土壤和动植物的污染,并达到有害的程度。[环境污染]一般认为,由于人为的因素,环境的化学组成或物理状态发生了变化,与原来的情况相比,环境质量恶化,扰乱和破坏了生态系统和人们正常的生产和生活条件,就叫做“环境污染”。

(2)形成原因

a 工业布局不合理

b多数工业企业工艺技术落后,能源浪费严重,是造成污染严重的又一个原因

c企业管理不善,污染物排放控制不严

d 环境监督管理不利

(每点可适当展开)

2.分析环境污染对人体的作用

(1)环境污染物进入人体的途径

环境污染物要对人体发生毒性作用,必须被人体吸收即进入人体内部,然后在人体内运转,分布到不同的部位(器官),到达作用部位(靶官)。

(2)污染物穿透生物膜的方式

污染物穿透生物膜的方式主要有五种:被动扩散、主动扩散、促进扩散、离子对转运和胞饮作用。

(3)人体对污染物地吸收

接触人体的污染物通过各种途径透过生物膜进入血液的过程称为吸收。人体吸收污染物的途径主要是:皮肤、呼吸道和消化道。各种污染物侵入人体的途径是:

a大气污染物质通过呼吸道进入人体;

b水和食物中污染物直接或间接吃下去,由消化系统进入人体;

c少数由于皮肤接触,由皮肤粘膜吸收进入人体;

d有些污染物质不吸收至全身,仅对皮肤、眼、鼻、咽部粘膜产生刺激

(4)污染物在体内的运输

a溶解状态

b与血红蛋白结合

c吸附于血红蛋白表面

d与血浆蛋白结合

第四章大气科学与工程

结构

第一节大气结构与组成

1.大气结构

2.大气组成

第二节大气污染和污染物

1.大气污染的发生

2.大气污染物的来源

3.大气污染物及大气污染类型

第三节大气环境中污染物的化学转化污染

1.大气光化学特性

2.硫氧化物在大气中的化学转化

3.氮氧化物在大气中的化学转化

4.大气污染“光化学烟雾”的形成

第四节大气中污染物扩散

1.大气边界层得温度场

1).气流垂直递减率

2).大气稳定度

3).逆温(平流逆温、湍流逆温、锋面逆温)

2.大气水平运动和湍流

3.影响大气污染的地理因素

4.影响大气污染的其它因素

第五节大气中污染物扩散模式

1.主要大气污染物控制技术

2.大气污染综合防治

3.大气环境标准

概念

1.大气污染:大气污染是指人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中,呈现出足够浓度,

达到了足够时间并因而危害了人体的舒适、健康和福利或危害环境的现象、

2.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。

3.一次污染物:是指直接从污染源排放的污染物。其又可分为反应物和非反应物。

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。4.光化学反应:一个原子、分子、自由基或离子吸收一个光子所引发的反应,称为光化学反

应。

5.气流垂直递减率:干空气块或未饱和的湿空气块在绝热条件下每升高单位高度(100m)所

造成的温度下降数值称为干绝热递减率。

6.大气稳定度:指在垂直方向上大气的稳定程度。

7.逆温:正常情况下,大气温度随高度增加而降低,但在特定情况下,会出现气温随高度增

加而不变或增加的情况。这种情况称之为逆温。

逆温层:将气温随高度增加而增加的气层称为逆温层。当发生等温或逆温时,大气是稳定的大大阻碍了气流的垂直运动。故亦称阻挡层。

内容

1.大气结构

对流层、平流层、中间层、暖层、散逸层。

2.大气组成

大气是一种混合气体,其中除含有各种气体元素及化合物外,还有水滴、冰晶、尘埃和花粉等杂质。

3.污染源分类

污染源存在形式→固定、活动污染源

污染物排放形式→点源、线源、面源

污染物拍让空间→高架源、地面源

污染物排放时间→连续源、间隙源、瞬时源

污染物发生类型→工业、农业、交通、生活污染源

4.主要大气污染物

颗粒污染物(气溶胶状污染物)→总悬浮颗粒物(TSP)、飘尘、降尘、可吸入颗粒物(IP)硫氧化合物→SO2 SO3

氮氧化物→NO NO2

碳氧化物→CO CO2

碳氢化合物(HC)→甲烷、非甲烷烃(有害烃)、(挥发性有机物VOC)

含卤素化合物→卤代烃、氟化物、其他含卤化合物

5.大气污染类型

根据污染物的性质划分→还原型(煤炭型或伦敦烟雾型)、氧化性(汽车尾气型)

根据燃料性质和大气污染物的组成→煤炭型、石油型、混合型、特殊型

6.SO2的氧化作用

1)光化学氧化

直接光氧化→低层大气中,基态SO2吸收光子转化为单重态或三重态的SO2。

单重态SO2不稳定可转化为基态或三重态SO2。

空气中SO2可光氧化为SO3

间接光氧化→气态SO2在光化学反应活跃的大气中与强氧化性自由基反应而被氧化。

2)催化氧化

在清洁大气中,以均相氧化反应SO2非常缓慢地氧化为SO3

在非均相反应中, SO2被气溶胶中的水滴吸着,然后再氧化为SO42-

7.光化学烟雾的特征

烟雾呈蓝色、具有强氧化性、刺激人的眼睛、伤害植物叶子、能使橡胶开裂、使大气能见度降低

8.光化学烟雾的形成

1)形成条件

地理条件→太阳天顶角θ<60o,副高热压带控制地区更易发

污染源条件→大气中NO2 HC存在(工业废气、汽车尾气等的排放)

天气条件→逆温天气的存在,夏天发生可能性大于冬天

2)光化学烟雾的成因与机制

HC与NO2共存,紫外线作用下:

引发反应:(NO2的光解导致O3生成)

NO2+hν→NO+·O

·O+O

+M → O3+M

2

NO+ O3→ NO2+ O2

基传递反应:(有机化合物的氧化生成了活性自由基,其自由基使NO转化为NO2)RH+HO →RO2+H2O

RCHO+·OH→RC(O)O2+H2O (H2O+hν→·OH ·O+ H2O→H2O2→·OH)

RCHO+ hν →RO2+HO2+CO

HO2+NO →NO2+·OH

RO2+ NO → NO2+ RCHO +HO2

RC(O)O2+ NO→NO2+ RO2+ CO2

HO + NO2 →HNO3

终止反应:(HO2、RO2引起了NO向NO2转化,提供了生成O3的NO2源;同时形成了含氮的二次污染物)

RC(O)O2+ NO2 → RC(O)O2 NO2(PAN)

RC(O)O2 NO2 →RC(O)O2+ NO2

9.逆温类型

辐射逆温、下沉逆温(压缩逆温)、平流逆温、湍流逆温、锋面逆温

10.不同温度层结下的烟型

翻卷型(波浪型)→大气对流强烈

锥型→中性稳定状态

平展型→出现逆温层,大气处于稳定状态

上升型(屋脊型)→排出口上方大气不稳定状态;排出口下方稳定

熏蒸型(漫烟型)→排出口上方大气稳定状态;排出口下方不稳定

11.烟尘控制技术

一、改变燃料成分

二、在烟尘排放到大气之前,采用控制设备将其除掉(机械式除尘装置、袋式除尘装置、

湿式除尘装置、电除尘装置)

第五章全球环境问题

结构

第一节全球气候变暖

1.温室气体与温室效应

2.全球气候变暖状况与原因

3.全球气候变暖的影响

4.对策与措施

第二节臭氧层耗损与破坏

1.臭氧层耗损与破坏状况

2.臭氧层耗损与破坏的危害

1).危害人体健康

2).对植物的不利影响

3).对水生生态的影响

3.臭氧层耗损与破坏的原因

4.对策与措施

第三节酸雨蔓延的危害

1.酸雨及其危害

2.世界酸雨污染的发展

3.中国的酸雨与二氧化硫污染

4.酸雨污染控制对策

(生物多样性的被损害、危险性废物越境转移)

温室气体:大气中的CO2和其它微量气体如甲烷、一氧化二氮、臭氧、氯氟碳、水蒸汽等,可以让太阳的短波辐射(λ=0.5μm,如可见光、紫外线)自由通过,吸收很少,而对地球的长波辐射(λ=10.1μm)却有强烈吸收作用,有类似温室的玻璃屋顶的作用的气体。

温室效应: 地球大气温度因温室气体的作用而升高产生的效应。

全球气候变暖的原因:

自然因素包括:太阳活动、火山爆发、厄尔尼诺(Elnino)现象,以及地表反照率的变化。

人为因素有:城市化、工业化、森林砍伐、过度放牧、土地不合理利用、交通运输排放的气体等。

全球气候变暖的影响:

负面影响:1、海平面上升2、温度带和降水带北移

正面影响:延长植物有效生长期,提高农作物的光合作用,促进农业有一定的增产。

全球气候变暖有利也有弊,但弊远大于利。

臭氧层损耗机制:

氟氯烃类物质化学性质极其稳定,寿命很长,在低空中难以分解,但最终升到高空平流层,强烈的紫外线辐射下能使其分解,并释出氯原子。新生态氯原子对臭氧具有亲合作用,生成氧化氯和氧分子,从而破坏了臭氧,而氧化氯又能和大气中游离氧原子起作用,重新生成氯原子,再破坏臭氧。

氯氟烃类化合物(CFC S)及哈龙(Halons,含溴化合物) 在平流层内,太阳的强烈紫外线辐射之下分子解离,产生原子态氯(Cl)及溴(Br).反应重复循环进行,Cl、Br成为破坏O3的催化剂。反应过程如下:

1.cl-clO

F2cl2 → CF2cl + cl

cl + O

3 → clO + O

2

总反应:O + O

3→ O

2

+O

2

2.NO-NO2

NO + O3 →NO2 + O2 NO2 + O →NO + O2

总反应:O + O

3→ O

2

+O

2

3.Br – BrO

Br + O3→BrO + O2 BrO + O → Br + O2

总反应:O + O

3→ O

2

+O

2

4.OH

OH + O3 → HO2 + O2

HO

2 + O

3

→ OH + 2O

2

总反应:2O

3→ 3O

2

酸雨:二氧化硫、氮氧化物、二氧化碳等污染物质进入大气环境后,历经输送、转化、沉降等过程,溶解于降水中,从而形成酸性降雨(pH值低于5.6),最终降至地表。

酸雨的危害:

(1)使土壤酸化;(2)使土壤养分流失,肥力降低;(3)使地表水体(特别是湖、水库)酸化,水生生物受损害、死亡乃致灭绝;(4)使地下水酸化;(5)使森林、作物、花卉遭受损害,枯萎、死亡;(6)危害人体健康;(7)腐蚀建筑物、金属、名胜古迹等。

第六章水体污染及防治

结构

第一节水体环境概述

1.天然水在环境中的环境

2.天然水的水质

3.水体概念及水体污染

4.水体污染源和污染物

1).水体

2).水体污染

3).水体污染源

4).水体污染的主要污染物(物理、化学)

第二节污染物在水体中的扩散

1.污染物在水体中的运动特征

1).推流迁移

2).分散作用(分子扩散、湍流扩散、弥散)

3).污染物的衰减和转化

2.河流水体污染物扩散的稳态解(一维、二维模型)

3.河流水质模型

1).污染物与和水混合

2). 生物化学分解

3). 大气复氧

4).简单河段水质模型(氧垂曲线)

第三节污染物在水体中的转化

1.水体中耗氧有机物降解

1).有机物生物化学分解(水解反应、氧化反应)

2).水体中的微生物

(作用重要微生物细菌代谢)

3).水体中污染物的分解(好氧分解、缺氧分解、厌氧分解)

4).代表性耗氧有机物的生物降解(碳水化合物、脂肪和油类、含氮有机物)

2.水体富营养化过程

1).水体营养化类型

2). 植物营养物(N、P)在水体中的转化

3). N、P污染与水体富营养化

4).水体富营养化状态判断标准

5).水体富营养化营养物质负荷模型

3.重金属在水体中的迁移转化

1).重金属元素在水自然环境中的污染特征

a.自然界中分布:普遍存在,含量低,污染危害严重

b.属于过度元素:价态变化较多,配位络合能力强,生物毒性效应明显

c.在水环境中的迁移转化:机械迁移、物理化学迁移、生物迁移

d.毒性:重金属与蛋白质和酶等高分子物质结合,产生不可逆变性,导致生理

或代谢过程障碍;或者与脱氧核糖核酸等相互作用而致突变

2).重金属在水体中的迁移转化(沉淀-溶解作用、氧化还原转化、;络

合作用、胶体化学吸附迁移转化、某些重金属的甲基化作用)

第四节水环境污染控制及管理

1.水体污染的防治和管理

1).制定水环境质量标准(水质标准、工业废水排放标准)

2). 水环境污染防治对策

a.减少耗水量

b.建立城市污水处理系统

c.调整工业布局

d.加强水资源的规划管理

2.水处理方法

1).水处理基本方法(物理、化学、生物)

2). 城市污水的处理(一、二、三级处理方法)

6.1

1.水体:地表水圈地的重要组成部分,以相对稳定的陆地为边界的天然水域,包括有一定流速的沟渠、江河和相对静止的塘堰、水库、湖泊、沼泽,以及受潮汐影响的三角洲与海洋。

2.水体污染:当污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体后,其含量超过了水体的自然净化能力,使水体的水质和水体底质的物理、化学性质或生物群落组成发生变化,从而降低了水体的使用价值和使用功能的现象,称为水体污染。

3.水体污染的主要污染物:按释放的污染种类可将其分为物理、化学、生物等几方面。

一、物理方面:颜色、浊度、温度、悬浮固体、放射性等。

⑴颜色:可以说明所含污染物的含量;⑵浊度:主要由胶体或细小的悬浮物所引起,不仅沉积速度慢而且很难沉积;⑶温度:天然地表水的温度一年中随季节变化在0-35℃之间,地下水温度比较稳定;⑷悬浮固体:由于各种废水排入水体的胶体或细小的悬浮固体的存在而存在;⑸放射性:水中杂质所含有的放射性元素构成一种特殊的污染性,总称为放射性污染。

二、化学方面:无机有/无毒物质、有机耗氧物质、有机有毒物质

⑴无机无毒物质:指排入水体中的酸、碱及一般的无机盐类;⑵无机有毒物质:①重金属污染物排入水体环境中不易消失,通过食物链的富集进入人体,再经较长时间积累可能促进慢性疾病的发作;②氰化物是含有氰基(CN-)的化合物,有剧毒;③氟化物对许多生物有明显毒性,水体中少量的氟对人体有益,超过1mg/L 时就会对人体健康产生影响;⑶耗氧有机物:天然水中的有机物一般指天然的腐殖物质及水生生物的生命活动产物。

4.常用有机物污染指标

⑴化学耗氧量(COD ):在规定条件下,使水样中能被氧化的物质氧化所需耗用氧化剂的量,以每升水消耗氧的毫克数表示。其值课表示水中有机物的含量,用以表示水体受有机物污染的程度。

⑵生(物)化(学)需氧量(BOD ):在好气条件下,微生物分解水体中有机物质的生物化学过程中所需溶解氧的量。

⑶生物指标:大肠菌群数、大肠杆菌指数、病毒及细菌总数。(大肠菌群数是每升水样中含有的大肠菌群数目,以个/升表示,大肠菌群指数是以查出一个大肠菌群所需的最少水样的水量,以毫升表示。)

⑷总有机碳量(TOC ):水中溶解性和悬浮性有机物中存在的全部碳量。

⑸总需氧量(TOD ):将水中有机物全部氧化,即碳被氧化成二氧化碳,氢、硫、氮被氧化成水、二氧化硫和一氧化氮时所需的氧量。

6.2污染物在水体中的扩散

1.污染物在水体中的运动特征

⑴推流迁移:污染物在水流作用下产生的迁移作用。只改变水流中污染物的位置,并不能降低污染物的浓度。

⑵分散作用:分子扩散、湍流扩散和弥散。①分子扩散是由分子的随机运动引起的质点分散运动;②湍流扩散是在河流水体的湍流流场中质点的各种状态(流速、压力、浓度等)的瞬时值相对于其平均值的随机脉动而导致的分散现象;③弥散作用是由空间各点湍流流速的时平均值与流速时平均值的空间平均值的系统差别所产生的分散现象。(结合书上相应的公式去理解概念,在P77)

⑶污染物的衰减和转化基本上符合一级反应动力学规律: Kc dt

dc -=

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