环境科学导论期末复习

环境科学导论重点整理

第一章绪论

1、环境的基本概念

环境科学中，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，包括自然环境和社会环境。

2、环境问题及其与社会经济发展的关系

3、八大公害事件及其主要污染物

①马斯河谷烟雾事件：硫氧化物—2和3烟雾的混合物，空气中的金属氧化颗粒

2、3金属元素即硫酸盐类气溶胶

③伦敦烟雾事件：2在金属颗粒物催化作用下生成3及硫酸和硫酸盐气溶胶

④洛杉矶光化学烟雾事件：及碳氢化合物在紫外线作用下的二次污染

⑤水俣事件：甲基汞

⑥富山事件（骨痛病）：镉

⑦四日哮喘事件：2、煤尘重金属粉尘

⑧米糠油事件：多氯联苯

4、全球性三大污染问题：全球变暖、酸雨沉降、臭氧层空洞

第三章大气环境

1、大气的结构：对流层、平流层、中间层、热成层(暖层、电离层)、逸散层

2、大气的组成：大气是一个由多种气体组成的混合物，由干洁空气、水汽和杂质三部分组成。根据组成的稳定性可以分为恒定的、可变的和不定的三种组分。

恒定组分：氮78.09％、氧20.95％、氩0.93％；

可变的组分：二氧化碳含量为0.02～0.04％，水蒸气含量为

0-4％以下

不定组分：尘埃、硫、硫化氢、硫氧化物、氮氧化物、盐类及恶臭气体

3、大气各成分的作用

4、环境本底值——环境要素在未受污染情况下化学元素的正常含量，以及环境中能量分布的正常值。

大气环境本底值——未受人类影响下的大气中各组成成分的含量。

5、大气污染——指由于人类活动或自然过程使大气中一些物质的含量达到有害的程度(一般指有害物质，如2、、、O3、飘尘等超过国家质量标准)，以至破坏人和生态系统的正常生存和发展，对人体、生态和材料造成危害的现象。

6、大气污染源：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。包括天然污染源和人为污染源。

7、大气污染物：是指由于人类活动或自然过程排入大气的并对

环境或人产生有害影响的那些物质。按形成过程分类则可分为一

次污染物和二次污染物

直接从污染源排放的污染物质，如二氧化硫、

一氧化氮、一氧化碳、颗粒物等。

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,其毒性一般比一次污染物还强。如硫酸及硫酸盐

气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶、臭氧、光化学氧化剂，以及许多

不同寿命的活性中间物（又称自由基），如2、等。

7、主要大气污染物分类及粒径

（1）气溶胶状态污染物：空气中分散的液态或固态物质, 其直径

约为0.002～100μm 。（尘粒、烟尘、雾尘、煤尘、气溶胶）

总悬浮颗粒物（）：用标准大容量颗粒采样器（流量在1.1～1.7

m3）在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量，通常称为总悬浮颗粒

物。其粒径大小，绝大多数在100 μm 以下，其中多数在10 μ

m以下。

飘尘（可吸入粒子）（）：能在大气中长期飘浮的悬浮物质称为飘尘。粒径主要是小于10 μm的微粒。

降尘：是指用降尘罐采集到的大气颗粒物。在总悬浮颗粒物中一般直径大于10 μm的粒子，由于其自身的重力作用会很快沉降下来，所以将这部分的微粒称为降尘。

（2）碳氧化合物：和2

（3）氮的氧化物（）：主要是指和2

（4）碳氢化物：有机烃类化合物，由碳和氢两种元素组成，如烷烃、烯烃和芳烃等

（5）硫氧化合物（）：氧化硫 (2) 和三氧化硫(3)和硫化氢（H2S）。（6）光化学烟雾：含有氮氧化物和烃类的大气，在阳光中紫外线照射下发生反应所产生的产物及反应物的混合物

①最早发生的城市是：美国洛杉矶

②最早研究并提出相关理论的是：美国加州大学生物有机化学教授哈根-施密特

③形成条件：

?地理条件：

地区：天顶角小于60的地区

季节：夏、秋

天气条件：晴朗、高温、低湿、有逆温、风力小

?污染源条件：以石油为燃料的工厂、汽车的尾气排放

④主要污染物：、碳氢化合物

⑤主要特征：

?光化学烟雾的特征是烟雾呈蓝色，具有强氧化性，能使橡胶开裂，剌激人的眼睛，伤害植物叶子，并使大气能见度降低；其刺激物浓度的高峰在中午或午后；污染区域往往在污染的下风向几十至几百公里处。

?是一种循环过程，白天生成，傍晚消失。

?是区域性的污染问题，一些乡村地区也有光化学烟雾污染的现象。

⑥日变化：（详见课本P33）

?说明 2和O3并非一次污染物，而是日

光照射下光化学作用产生的二次污染物。

?光化学烟雾是一种循环过程，白天生成，

傍晚消失。

图光化学烟雾的日变化曲线

?被氧化为2，的氧化消耗，

2的分解，O3、醛类、等的生成。

图 C3H6空气混合物在紫外线照射下的浓度变化

⑦最终产物：醛类、O3、等二次污染物

⑧形成过程（详见课本P35）:

光化学烟雾形成的示意图

向2转化是产生“烟雾”的关键转化是产生“烟雾”的主要成分.?在大气中一旦2出现，在光化学作用下，2会直接分解出O3和O2作用结果产生2，而低层大气中O3主要由2的光解产生。因

此，大气中2、O3和之间的反应形成了循环。但是大气中仅仅发生氮氧化物的光化学反应，尚不致产生光化学烟雾。

?当被污染的大气中出现了碳氢化合物时，氮氧化物光分解的均衡就被破坏了。因生产的氧原子O、O3、和2均可与碳氢化合物反应，使得污染大气中的能快速地向2转化，随即O3的浓度大大增加，进而形成一系列的带有氧化性、刺激性的中间和最终产物，从而导致光化学烟雾的生产。

?简化机制：有一系列复杂的链式反应组成，是以2光解生产O 的反应为引导，到质量臭氧的生产。由于碳氢化合物的存在，促使向2的快速转化，在此转化中自由基（特别是·基）起了重要的作用。只是不需要消耗臭氧而能使大气中的转化为2，2又继续光解产生臭氧。同时转化过程中产生的自由基又继续与碳氢化合物反应生成更多的自由基，如此继续不断地进行链式反应，知道或碳氢化合物消失为止。所产生的醛类、O2、等二次污染物是最终产物。

10、大气中污染物的扩散

一个区域的大气污染程度取决于该区域内排放污染物的源参数、气象条件和近地层下垫面的状况。源参数包括排放污染物的数量、组成、排放方式等。

11、大气稳定度：是指在垂直方向上大气稳定的程度。污染物在大气中的扩散与大气稳定度有密切的关系。大气的稳定程度直接影响湍流活动的强弱，影响空气污染物的扩散。

可能发生的三种情况：

(1) 气块加速上升或下降，称这种大气是不稳定的；(2) 气块逐渐减速并有返回原来高度的趋势，称这种大气是稳定的；(3)气

块做等速直线运动，称这种大气是中性的。 判定近地面层稳定度的条件：用气温的垂直递减率r 与 干绝热

递减率可以比较方便地判断气层的稳定度。

12、不同稳定层结下的烟型及其对应的大气层结：

稳定 r< 中性的 不稳定的 r>

当大气层处于不稳定层结时，会促使湍流运动的发展，使大气扩散稀释能力加强；反之则对湍流起抑制作用，减弱大气的扩散能力。

大气越不稳定，污染物的扩散速率就越快；反之，则越慢。

①翻卷型（波浪型）：出现在温度层结不稳定情况下(阳光较强的白天，中午前后), r－＞0;

②锥形：发生在中中性条件下，即 r－≈0，烟气扩散向前推动良好，比翻卷型好。会对下风向的地区产生污染。

③平展型：发生在烟囱出口处于逆温层中，即r－＜－1; 烟囱很高时，近处地面不会造成污染，在远方会造成污染；烟囱很低时，会造成近地面严重污染。

④上升型（屋脊型）：下部稳定，r－＜0 ，上部不稳定，r －＞0; 一般在日落前后出现，持续时间较短，对近地面污染较小。

⑤熏蒸型（漫烟形）：常出现在日出后，，一般为上午8-10时，持续时间短。烟流下部r－＞0，上部r－＜－1。

13、影响大气污染物扩散的因素：

（1）气象因素：

?风的影响：

①风向：影响大气中污染物输送的方向

②风速：影响大气中污染物和空气混合速度，决定污染物浓度的高低

?温度层结：大气稳定度

①不稳定型：有利于污染物质的稀释、扩散，不易发生大气污染事件

②中性型：不利于污染物的稀释和扩散

③稳定型：容易出现大气污染事件

（2）地理因素：

?动力效应：地形地物

?热力效应：山谷风、海陆风

?城市热岛效应

（3）、其他因素：

?污染物的性质和成分

?污染源的几何形状和排放方式、解决措施

14、大气中污染物的扩散模式及其来源：

点源：工厂

线源：交通——变改汽车燃料的空燃比（空气和燃料的比值）

面源：

15、烟气除尘技术——除尘设备的效果

机械除尘器——包括沉降室和旋风除尘器，作用直径大于40微米。其中的干式旋风除尘器对5微米以下的尘粒去除效果达50%

湿式除尘器——有喷水塔式、填料塔式、离心洗涤器、文丘里洗涤器等多种。作用直径大于10微米，去除率可达90%，缺点是耗能高，污水需处理。

过滤式除尘器——对直径在1微米颗粒去除率接近100%，适用于含尘浓度低的气体，其缺点是维修费高，不耐高温

静电除尘器——对粒径很小的尘粒具有较高的去除效率，不受含尘浓度和气流影响，但设备投资高，技术要求高

第四章水体环境

1、水体与水质的区别：

水质:水相的质量或性质。通过水体的物理、化学和生物的特征及组成状况，反映水体环境自然演化过程和人类活动影响的程度。

水体:包括水质、水生生物、河床底泥和水中悬浮物。

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。

水体污染与否，看其用途或功能是否发生变化

水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致了谁踢得物理特征、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们生活中的作用。水体能够在其环境容量的范围以内，通过物理、化学、生物的作用，使排入的污染物质的浓度和毒性随着时间的推移在向下游流动的过程中自然降低，称为水体的自净作用。排入水体的污染物质一旦超过了水体的自净能力，使水体恶化，达到了影响水体原有用途的程度就可以说水被污染了。

3、水体污染物测定指标

（1）物理指标：透明、浊度、温度、悬浮物、放射性等。（2）化学指标：值、硬度、有机物、有机毒物、无机毒物等

耗氧有机物测定指标：

化学需氧量()：在一定严格条件下，用化学氧化剂（重铬酸钾、高锰酸钾），氧化水中有机污染物时消耗氧化剂的量。

生化需氧量()：在有氧的情况下，微生物（主要是细菌）分解水中的有机物质的生物化学过程中所需溶解氧的量。生化需氧量愈高，表示水中需氧有机物愈多。生化需氧量的反应速度在很大程度上取决于微生物的种类、数量及温度。

溶解氧()：溶解于水中的分子氧，一般以每升所含氧的毫克数表示()。水体中溶解氧的含量与植物的光合作用和大气曝气作用（大气复氧）有关。

（3）微生物学指标：反映水体受生物性污染的过程及饮用水的卫生安全程度，指标包括：

细菌总数：100个 (饮用水卫生标准)

大肠菌群：3个 (饮用水卫生标准)

2000个 (地面水标准中Ⅱ类水体标准)

5、污染物在水体中的扩散三种运动形式

（1）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，不能降低污染物的浓度。

（2）分散作用：假定污染物质点的动力学特性和水质点是一致的，分为三种

※分子扩散：由质点的随机运动引起的质点分散现象，其过程服从费克第一定律。

※湍流扩散：河流水体的湍流场中质点的各种状态（流速、压力、浓度等）的瞬时值相对于平均值的随机脉动而导致的分散现象。

※弥散作用：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所产生的分散现象。

（3）污染物的衰减和转化

保守物质——进入水体后，随水流运动不断变换所处的空间位置，由于分散作用不断向空间扩散而降低其初始速度，但不改变总量。

非保守物质——不断扩散降低浓度；污染物自身衰减而加速浓度降低。

两种衰减的方式：由自身的运动变化规律决定；在水环境因素的

作用下，因化学或生物的反应而不断衰减。

总结（如图所示）：

推流迁移：总量不变、分布不变

推流迁移+分散：总量不变、分布改变

推流迁移+分散+衰减：总量改变、分布改变

6、河流水体中污染物扩散的稳态解——三种模型

一维模型:小河流——有一定长度，河不是很宽，河水较浅；

二维模型:中等河流—有一定河长，河宽较大，河水较浅;

三维模型（模型）:大型河流—河流较长，河宽较大，河水较深7、水体富营养化

定义：由于氮、磷等植物营养物质含量过多而引起的水质污染现象称为水体富营养化，是湖泊演化过程中的一个概念。一般发生在湖泊、河口、水库、沼泽、海湾等缓流水体中。

类型：天然富营养化、人为富营养化

过程：（课本P89-90)

危害：①降低，使鱼类难以生存；

②藻类种类减少，危及鱼类生存。因有些藻类有胶质膜，有的甚至有毒，不能成为良好的饵料；

③危害水源，硝酸盐、亚硝酸盐对人、畜都有害；

④加快湖泊老化的进程。

防治途径：最小值定律：植物的生长决定于外界供给它所需养分中数量最小的那一种。

控制富营养化的速度可以从限制藻类所需任何一种养分着手。不同藻类的限制因子不一样，根据藻类本身的组成、生长阶段和环境中营养元素提供的数量。

以太湖为例：①人畜粪便取代化肥，一来减缓土地板结的趋势，二来减少流入河道的污染量。

②重视富营养化带来的经济效益与副产品，包括从污泥消化中获得低成本的能源(沼气)；将污泥做成肥料；灌溉施肥。

特征：①浮游生物大量繁殖，水中溶解氧含量降低；

②水体中藻类的种类减少，个体迅速增加；

③因占优势的浮游藻类颜色不同，水面往往呈现蓝、红、棕、乳白等颜色，海水中出现叫“赤潮”、淡水中称“水华”。

8、重金属元素在水体中的迁移转化

（1

①对离子键化合物来说，溶解度随着离子半径的增大和电价的减少而增加。

②相互结合的离子的半径差别愈小，其离子化合物愈牢固，即越难溶解。

③重金属的所有氯化物与硫酸盐都是易溶的，其碳酸盐、氢氧化物和硫化物是难溶的。

(2)

重金属元素在水环境中存在的价态不同，其溶解度不同，迁移转化的能力不同，危害程度不同，铜、钒在氧化环境中迁移能力强，铁、锰化合物在还原环境表现出较强的迁移能力。

（3

在水环境中存在着多种多样的天然和人工合成的配位体，它们能与重金属离子形成稳定度不同的络合物或螯合物，对重金属元素在水环境中的迁移在很大影响。

重金属离子的水解过程实际上是它们与羟基（）的络合过程。

（4

胶体的吸附作用是使重金属从不饱和的溶液中转入固相的主要途径。

水环境中胶体的吸附机制：水体中胶体微粒的凝聚：

A.离子交换吸附重金属化合物被吸附在有机胶体、无机胶

B.溶液中水解，而后吸附体和矿物微粒上以后，就随它们在水体中

C.吸附、并在表面上水解运动。

D.腐殖质微粒对重金属离子的吸附

某些重金属的甲基化作用：

甲基汞脂溶性强，可以通过食物链在生物体内逐渐浓缩，最后进入人体。

9、城市污水的处理

（1）一级污水处理

方法：通过机械过滤、筛滤等，去除废水中呈悬浮物状况的污染物，排放前再进行氯化消毒。

效果：可除掉35%的和60%的，为初级处理。

处理后的水只适合向自净能力非常强的水体排放

（2）二级污水处理

方法：为生化处理。主要去除耗氧有机物（5）。可大幅度去除污水中呈胶态和溶解态的有机物。

效果：去除75% ~90%的，90%的悬浮物质，25%的N，1030%的P。

除去污水中的耗氧有机物，保护，但不能控制水体富营养化。

（3）三级污水处理

方法：主要去除难降解物质（N、P）。又称污水的高级处理或深度处理，主要采用物理化学法、生物法实现。

效果：去除N、P等污染物。去除99%的、，5095%的N，94%的P。

基本上去处了N、P等植物性营养物质，防止水体富营养化。三级处理后

的水可再次作为生活用水。

第五章土壤环境

1、土壤：是环境中特有的组成部分，是位于陆地表面呈连续分布，具有肥力并能生长植物的疏松层，它是一个复杂的物质体系。

2、土壤污染

定义：是指人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度，引起土壤质量恶化，并影响到植物的生长发育以及产量和质量的下降的现象。

特点：隐蔽性和潜伏性、持续性和积累性、不可逆性和恢复的长期性、毒性的缓效性

3、土壤净化与土壤污染的关系

土壤净化是指土壤本身通过吸附、分解、迁移、转化，而使土壤污染的浓度降低而消失的过程。土壤发挥自净功能的三个作用分

别为：①挥发、扩散；②沉淀、胶体吸附；③生物和化学降解。只要土壤污染物浓度减小或不能进入生物循环就可称为土壤净化。

4、背景值

定义：在各区域正常地质地理条件和地球化学条件下元素在各类自然体（岩石、风化产物、土壤、沉积物、天然水、近地大气等）中的正常含量。

土壤环境中重金属的背景值：指一定区域内自然状态下未受人为污染影响的土壤中重金属元素的正常含量。

土壤中重金属元素背景值的检验方法：

（1）平均值加标准差法

（2）差异检验法（上下层比较法）

（3）4D法（有计算题）

（4）富集系数法

（5）元素相关分析法

5、重金属元素迁移转化的影响因素：

（1）土壤的氧化还原条件

铁、锰和砷属于氧化难溶性重金属，镉、铬、铜、钒等属于还原难溶性物质。

以水稻田土壤中的为例：灌溉期，形成还原性环境，镉主要以形式存在，抑制2+的迁移，难以被植物所吸收。

落干期，造成氧化淋溶环境， S2-氧化成42-，引起降低，镉溶