环境科学导论全解.ppt
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1、环境科学导论期末复习2016.06,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
2、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。,资源开发,产品生产,废弃物处理,产品使用与服务,废弃,环境,环境,环境,环境,2 环境问题(1)环境问题全面理解,(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,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
3、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。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。,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71
4、8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,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
5、污染物,颗粒物、SOX、NOX、HC和COX等。,大气中气体污染分类,二 大气污染物的化学转化1 硫酸烟雾 酸雨pH5.6 触媒氧化和光氧化作用的机制(条件)硫酸烟雾是二氧化硫在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,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,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,
6、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,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,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
7、)、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,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,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
8、量化,其影响可以直接评价。点源污染包括工业废水、城市生活污水等。,点源污染与非点源污染,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。,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。BOD5:在20温度下培养5天检查
9、溶解氧的损失。(分析值最小)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。,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
10、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。,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
11、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。
12、,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。,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3 污水排口设置4 尾水
13、的回用,补充:太湖、巢湖、滇池水污染原因分析,太湖太湖:湖泊表现为富营养化,河网水体污染严重,水污染造成的经济损失逐年增大,湖泊面积萎缩,自净能力和蓄洪抗灾能力衰减,生物多样性减弱 污染原因:(1)工业化、城市化和现代化发展,流域用水量和废污水排放量相应增加,但污废水治理能力严重不足;(2)城市化进程加快,土地利用方式与农业生产方式变化,对水环境产生深远影响;(3)水污染治理进展缓慢;(4)现行水质、水资源的管理体制不合理,巢湖,巢湖:大量工业废水、生活污水的排放,农田大量农药、化肥的施用,水土流失严重 巢湖污染的原因:(1)大量工业废水未经处理直接排入巢湖;(2)大部分生活污水都是未经处理直
14、接排入巢湖;(3)沿湖农田大量施用化肥、农药,经地面径流带入巢湖,形成面源污染;(4)水土流失、湖岸崩塌带入大量泥沙,每年约沉积100余吨,增加了入湖氮、磷。由于泥沙淤积,湖容积逐渐减小;(5)巢湖水封闭性大,湖水更新循环较慢,导致大量营养性污染物滞留湖内,生态环境失调,加速了其富营养化进程。,滇池,滇池:生态用水被挤占并严重短缺,进入湖体污水量增加和污染负荷的加重,滇池已经全湖富营养化,污染严重。存在问题:(1)流域经济快速增长,生产、生活污染排放超过环境容量,水环境压力不断加大;(2)环境基础设施建设滞后,城市排水管网不完善,入湖河流成为纳污河道;(3)缺乏雨季行洪污水治理技术和措施;(4
15、)蓝藻水华持续爆发,严重影响滇池水环境功能;(5)湖泊自净能力所剩无几,外海南北水质和水生态差异非常显著。,第四章 土壤环境,本章主要包括四方面内容:一 土壤特征和环境条件二 土壤污染与土壤自净三 土壤污染的防治四 固体废物污染防治,一 土壤特征与环境条件1 土壤环境的特征2 土壤酸碱度对重金属迁移转化的影响3 土壤氧化还原条件对重金属迁移转化的影响4 土壤胶体与离子交换作用,土壤中重金属的沉淀和溶解,重金属的沉淀和溶解作用是土壤中重金属迁移的重要形式,可以根据溶度积的一般原理,结合环境条件(如pH、Eh等)了解其变化规律。pH值更是影响土壤中重金属迁移转化的重要因素。例如,土壤中重金属铜、铅
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