环境科学导论全解

4 环境科学研究对象和内容
研究对象是人类环境的质量结构与演变，在微观上研 究污染物在环境境中的迁移转化，从宏观上研究人类同 环境之间的对立统一关系，掌握人类社会活动与环境变 化的发展规律。
第二章 大气环境
本章主要包括四个方面内容：
一 大气污染源与大气污染物
二 大气污染物的化学转化 三 影响大气污染物扩散的气象条件 四 大气污染控制技术
四
大气污染控制技术
1 能源措施 能源结构优化、节能措施和集中供热 2 除尘措施(脱硫效果)
机械除尘（利用重力，简单，价廉）、湿式除尘（采用喷 水法，能耗高，存在污水问题） 、袋式除尘（过滤式，效 率高，维修费高，不耐高温高湿气流）和静电除尘（效率 最高，投资费用高，技术要求高）\旋风除尘
3 脱硫措施 干脱硫与湿脱硫 4 汽车尾气 催化法
3 其他污染物 酚、重金属、氰化物、油类、病原体和热污染
水体富营养化的指标有：总磷、总氮、湖水透明度 其中，通常把磷作为控制湖泊富营养化污染的污染物
三 水体自净
进入水体的污染物，通过物理、化学和生物等方 面的作用，使污染物的浓度逐渐降低，经过一段时间 后，水体将恢复到受污染之前的状态，这一现象就称 为水体的自净作用。狭义的自净是指水体的微生物氧 化分解有机污染物而使水质净化的作用。
1 影响水体自净的要素 影响水体自净能力的因素有：河流、湖泊、海洋的地 形和水文条件；水中微生物的种类和数量；水温和复氧状 况；污染物的性质和浓度等。 2 自净的类型 物理净化、化学与物理化学净化、生物化学净化
（去除有机物）
如何理解氧垂曲线
图中a为有机物分解的耗氧曲 线，b为水体复氧曲线，c为氧垂 曲线，最低点Cp为最大缺氧点。 若Cp点的溶解氧量大于有关规定 的量，从溶解氧的角度看，说明 污水的排放未超过水体的自净能 力。 若排入有机污染物过多，超 过水体的自净能力，则Cp点低于 规定的最低溶解氧含量，甚至在 排放点下的某一段会出现无氧状 态，此时氧垂曲线中断，说明水 体已经污染。在无氧情况下，水 中有机物因厌氧微生物作用进行 厌氧分解，产生硫化氢、甲烷等 ，水质变坏，腐化发臭。
点源污染包括工业废水、城市生活污水等。
2.非点源污染
非点源污染则是指污染物质来源于集水面积的地面上 （或地下），如农田施用化肥和农药，灌排后常含有 农药和化肥的成分，城市、矿山在雨季，雨水冲刷地 面污物形成的地面径流等。非点源污染的排放是以扩 散方式进行的，时断时续，并与气象因素有联系。
非点源污染包括农田退水、农村养殖污水、城市雨水 形成的地表径流等。
② 锥 型
③扇型 (长 带型 )
多出现于弱晴朗 的夜晚和早 晨
④屋 脊 型( 上 扬 型)
排出口上方：γ ＞0,γ＞ γd,大气处 于不稳定状 态。排出口 下方：γ＜ 0,γ＜γd, 大气处于稳 定状态
多出现于日落后， 如烟囱高度处于不稳定 年因地面有辐射 层时，烟气中污染物 逆温，大气稳定 不向下扩散，只向上 。高空受冷空气 扩散，这种烟型对地 影响大气不稳定 面污染较小
四
水污染控制技术
1 节水措施（工业、生活和农业） 2 污水的处理
一级、二级（生化处理）和深度处理
夏季发生光化学烟雾的可能性比冬天大 一天当中，尤其是夏天中午前后，光线最强时，出现 光化学烟雾的可能性较大。 此外，在晴朗、高温、低湿和有逆温而风力不大时， 有利于污染物的积聚，易于产生光化学烟雾。 因此，在副热带高压控制低纬地区的夏季和早秋季节 ，常成为光化学烟雾发生的有利时节。
光化学烟雾的形成
环境 环境 资源开发 产品生产 产品使用与服务 废弃 环境
废弃物 处理
环境
（2）环境问题分类 A 原生环境问题 B 次生环境问题 a. 环境破坏 b. 环境污染与干扰 （3）八大公害事件 产生的原因及主要危害
环境问题的分类
环境问题 原生环境问题 次 生 环 境 问 题 环境破环 环境污 环境污染 染与干 环境干扰 扰 内容 火山、地震、台风等 水土流失、沙漠化、盐渍化、物种灭 绝等 水污染、大气污染、土壤污染等 噪声、核辐射、电磁波、热干扰等
酸雨是指pH值小于5.6的酸性降水。酸雨主要是人为的向 大气中排放大量酸性物质造成的。我国的酸雨主要是因大 量燃烧含硫量高的煤而形成的，多为硫酸雨，少硝酸雨， 此外，各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。
2 臭氧层破坏 臭氧层分布特征和臭氧层破坏机制
3 生物多样性 生物多样性包括生态系统多样性、物种多样性和遗 传多样性三个层次 4 全球变暖 温室气体主要有CO2、CH4、O3、氯氟烃（CFCS）等。
一 大气污染源与大气污染物
1 大气污染源 包括工业源、交通源、生活源和其他
2 大气污染物
一次污染物和二次污染物，颗粒物、SOX、NOX、 HC和COX等。
大气中气体污染分类
类别 含硫化合物 一次污染物 SO2、H2S 二次污染物 SO3、H2SO4、MSO4
含氮化合物
碳氢化合物 碳的氧化物
NO、NH3
光化学烟雾的形成，在某种程度上与交通流量 随时间变化有关，与大气中NO2、CO、碳氢化 合物等污染物存在分不开，汽车排放的尾气主 要是碳氢化合物， NO2与O3并非是直接由污染 源排放出的一次污染物，而是在大气中光化学 反应的产物。
3. 氧化型（汽车尾气型）与还原型（煤炭型） 烟雾比较
项 目 主要污染源 还原型（煤炭型） 工厂、家庭取暖、燃烧煤 炭排放，主要有SO2、NO、 HC 一次和二次污染物混合体， 如SO2、CO2、颗粒物及硫 酸雾 氧化型（汽车尾气型） 汽车排气为主，主要有 NO、HC 以二次污染物为主，如 臭氧、过氧乙酰硝酸酯 （PAN）、RCHO
环境科学导论期末复习
2016.06
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《环境科学导论》主要环境科学学科的基础课 程，对环境和环境问题的内涵、环境科学的主要 概念和理念、主要环境要素（水、土、气）的特 征及污染机制与防治对策和环境质量评价等内容。 本课程总共包括8个章节。 单选 25*2’ 简答 3*10’ 论述 1*20’
第一章 绪论 第二章 大气环境 第三章 水环境 第四章 土壤环境 第五章 环境噪声及其控制 第六章 城市生态与环境 第七章 农村生态与环境
C-C5H化合物 CO、CO2
NO2、HNO3、MNO3
醛、酮、臭氧、过 氧乙酰硝酸脂等 无
卤素化合物
HF、HCl
无
二 大气污染物的化学转化
1 硫酸烟雾 酸雨pH＜5.6 触媒氧化和光氧化作用的机制(条件)
硫酸烟雾是二氧化硫ຫໍສະໝຸດ Baidu空气中通过触媒氧化作用形 成的。
2 光化学烟雾
形成机制
光化学烟雾发生条件
⑤漫 烟 型( 熏 烟 型)
排出口上方：γ ＜0,γ＜ γd,大气处 日出后，地面低层 于稳定状态 空气被日照加热 。排出口下 ，使逆温自下而 方：γ＞ 上逐渐破坏，但 0,γ＞γd, 上部仍保持逆温 大气处于不 稳定状态
当烟囱高度不能超过上 部稳定气层时，烟云 就好像被盖子盖住， ，烟云只能向下部扩 散，像烟熏一样直扑 地面。在靠近污染源 附近污染物的浓度很 高，地面污染严重
2 富营养化污染 污染来源、污染机制和特征、污染危害、污染控制策略和 湖泊成层作用 成层作用 在富营养湖中，由于来自农业径流、城市污水的营养 物质和有机质流入湖中，造成藻类异常繁茂的生长。当藻 类死亡后，会沉入贫光层，贫光层得不到光照而不能发生 光合作用，这样就完全断绝了氧的来源。贫光层中可能存 在的溶解氧，若在有机质分解过程中消耗殆尽，很快会形 成厌气条件，厌气分解的结果是产生有毒的恶臭的代谢产 物，由于缺氧致使需要贫光层冷水条件的鱼种无法生存。 而在春秋两季，由于湖水的对流作用，使湖水可以均 匀混合，使溶解氧可以从富光层扩散到贫光层。在冬季， 即使出现成层现象，对溶解氧的影响也不大。只有当湖水 结冰，断绝了由曝气和光合作用所提供的氧，才可能发生 冬季死鱼的问题。
第八章 环境质量评价
第一章 绪论
本章包括三方面内容：
一 环境与环境问题
二 全球环境问题 三 环境科学的发展
一
环境与环境问题
1 环境的概念
环境是指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。
注意：环境与生态、生态环境、生态系统概念 的关系。
2 环境问题
(1)环境问题全面理解
八大公害事件
马斯河谷烟雾事件：烟尘及SO2 多诺拉烟雾事件：烟尘及SO2 伦敦烟雾事件：烟尘及SO2 洛杉矶化学烟雾事件：光化学烟雾 水俣事件：甲基汞 富山事件（骨痛病）：镉 四日市事件： SO2、煤尘重金属粉尘 米糠油事件：多氯联苯
二 全球环境问题
1 酸沉降
了解酸干湿沉降的组成及形成机制，酸雨分布的特征及 其驱动因素，酸雨控制区和二氧化硫控制区的特点。
主要污染物 发生地区 发生地区使用的主要原料 反应类型 天气 温度（℃） 状况 湿度（％） 一天中发生的时间 发生季节 对人体的影响
湿度较大温带、亚热带地 光照强烈的热带、亚热 区 带地区 以煤为主，辅以石油燃料 石油燃料 热反应 光化学反应及热反应 －1℃~4℃ ~ 85%以上 70%以下 早晨 中午或午后阳光最强时 12月~1月（冬季） 8~9月（早秋） 刺激呼吸系统，使患呼吸 道疾病者加速死亡 刺激眼粘膜等
氧垂曲线上，[DO]变化规律反映河段对有机污染的自净 过程。有机物进行生物净化的过程中,复氧与耗氧同时进行, 水中溶解氧含量即为耗氧与复氧两过程相互作用的结果。氧 垂曲线反映了DO的变化： 在未污染前，河水中的氧一般是饱和的。污染之后，先 是河水的耗氧速率大于复氧速率，溶解氧不断下降。随着有 机物的减少，耗氧速率逐渐下降；而随着氧饱和不足量的增 大,复氧速率逐渐上升。当两个速率相等时,溶解氧到达最低 值。随后，复氧速率大于耗氧速率，溶解氧不断回升，最后 又出现饱和状态，污染河段完成自净过程。
三 环境科学的发展
1 《寂静的春天》和《增长的极限》 2 斯德哥尔摩人类环境会议和里约热内卢环境与发 展大会（2009年12月7－18日丹麦哥本哈根世界气候大会； 2010年11月29日-12月10日墨西哥坎昆世界气候大会； 2011年11月28日-12月9日南非德班会议） 3 我国环境保护的发展和战略
二 水污染物
1 有机污染物 COD:在一定严格条件，用化学氧化剂，氧化水中有 机污染物时所需的氧量。
BOD:在有氧的情况下，由于微生物的活动，可降解 有机物稳定化所需的氧量。
（分析值最小）
BOD5：在20℃温度下培养5天检查溶解氧的损失。
TOC:水体中所有有机污染物的含碳量。 TOD:在高温下燃烧化合物所耗去的氧量。
三 影响大气污染物扩散的气象条件
1 风和湍流 输移、稀释，扩散、稀释
2 温度层结
逆温和大气稳定度的定义，温度层结和大气污染物扩 散的关系，烟羽形态和发生机制。
3 云、雾、雨和气压
4 空气污染日和污染指数
高架源烟羽发生条件、大气稳定度和地面污 染状况对污染物扩散的影响
烟型 ① 翻 卷型 大气状况 γ＞0 γ＞γd 大气处于不 稳定状态， 对流强烈 γ＞0 γ=γd 大气处于中 性或稳定状 态 γ＜0 γ＜γd 出现逆温层 ，大气处于 稳定状态 发生条件 多出现于太阳光 较强的晴朗 中午 多出现于多云或 阴天的白天 ，强风的夜 晚或冬季夜 间 地面污染状况 由于扩散速度快，靠近污染 源地区污染物落地浓度高 ，对附近居民有害，一般 不会造成烟雾事件 扩散速度比翻卷型低，落地 浓度也比翻卷型低，污染 物输送得较远 污染物可传送到较远的地方 ，遇山或高大建筑物阻挡 时，污染物不易扩散稀释 ，在逆温层下的污染物浓 度较大
第三章 水环境
本章主要包括四方面内容：
一 水污染源（点源与非点源）
二 水污染物（有机污染与富营养化污染） 三 水体自净 四 水污染控制技术
一 水污染源
1 按来源 工业源、生活源、农业源和其他
2 按特征 点源和非点源
点源污染与非点源污染 1.点源污染
点源污染是指污染物质从集中的地点（如工业废水及 生活污水的排放口门）排入水体。它的特点是排污经 常，其变化规律服从工业生产废水和城市生活污水的 排放规律，它的量可以直接测定或者定量化，其影响 可以直接评价。