环境科学概论

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。

中华人民共和国环境保护法：本法所称环境，是指影响人类生存和发展的各种天然的和人工改造的自然因素的总体2.环境的分类聚落环境(院落环境、村落环境、城市环境)区域环境(森林环境、草原环境、海洋环境、湖泊环境 城市环境、农村环境、开发区环境) 地球环境(地理环境、地质环境)宇宙环境3.八大公害事件的致污因子烟尘，SO2，光化学烟雾，甲基汞，镉，煤尘重金属粉尘4.当今全球性的三大环境问题全球变暖，酸雨沉降，臭氧层空洞5.环境问题引发的第一第二次高潮第一次：八大公害事件第二次：全球性\广域性环境问题，大面积的生态破坏，突发性的严重污染事件\化学品的污 染及越境转移6.标志环境科学产生的书籍《寂静的春天》、《增长的极限》第二章 生态学基础1.种群数量变动规律种群增长的“J ”型曲线产生条件：理想状态——食物充足，空间不限，气候适宜，没有天敌等；增长特点：种群数量每年以一定的倍数增长，第二年是第一年的λ倍。

计算公式：t 年后种群的数量为（N0为起始数量， t 为时间，Nt 表示t 年后该种群的数量，λ为年均增长率。

）此方程画出的曲线开始时呈指数增长趋势，后来增长趋势逐渐缓慢，最后（在接近环境容纳量K 时）达到比较稳定的停滞水平，呈现“S ”形，所以又叫做种群增长的“S ”型曲线。

种群数量由0→K/2值时，种群增长率增大种群数量在 K/2值时，种群增长率最大种群数量K/2 →K 值时，种群增长率不断降低种群数量达到K 值时，种群增长率为零,但种群数量达到最大，且种内斗争最剧烈。

2.群落概念：同一时间内，一定区域中不同生物种群有规律的组合在一起形成的一个集合体 N t =N 0λt结构：垂直结构：大多数群落的内部都有垂直分化现象，即成层现象。

水平结构：不同种群在水平方向上的分区现象。

演替：（1）原生演替概念：在从未有过生物生长或虽有过生物生长但已被彻底消灭了的原生裸地上发生的生物演替，又称为初生演替。

过程：裸岩→地衣→苔藓→草本→灌木→乔木→森林例子：沙丘、火山岩、冰川泥等。

（2）次生演替概念：开始于次生裸地或次生芜原（不存在植被，但在土壤或基质中保留有植物繁殖体的裸地上的群落演替。

过程：一年生杂草→多年生杂草→灌木→乔木林例子：火灾过后的草原、过量砍伐的森林、弃耕的农田等。

3.生态系统能量流动规律十分之一定律第三章大气环境1.大气的结构对流层（对流运动显著，四是大气现象复杂多变）平流层（臭氧层, 平流层中空气无对流，适于空中飞行）中间层热成层(暖层、电离层)；逸散层2.一次污染物、二次污染物概念（1）一次污染物：是指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。

它们又可分为反应物和非反应物，前者不稳定，在大气环境中常与其它物质发生化学反应，或者作催化剂促进其它污染物之间的反应，后者则不发生反应或反应速度缓慢。

（2）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。

最常见的二次污染物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Ox，以及许多不同寿命的活性中间物（又称自由基），如HO2、HO等。

3.大气污染物的作用和危害4.空气污染指数API计算基本计算式：设I为某污染物的污染指数，C为该污染物的浓度。

C大与C小：在API分级限值表中最贴近C值的两个值，C大为大于C的限值，C小为小于C的限值。

I大与I小：在API分级限值表中最贴近I值的两个值，I大为大于I的值，I小为小于I的值。

5.室内大气污染杀手五大杀手：氡、放射性、甲醛、苯、氨三大杀手：甲醛、苯系物、氡及其气体6.大气污染的类型还原型(煤炭型)；氧化型(汽车尾气型)根据燃料的性质和大气污染物的组成划分：煤炭型、石油型、混合型、特殊型7.硫氧化物和氮氧化物的化学转化和光化学转化8.光化学烟雾形成过程：1）CmHn转化是产生“烟雾”的主要成分a.NO2和CmHn反应生成OHb. NO与OH反应生成NO2c. O3的含量不断增加d. CmHn和OH反应生成醛e. NO2和醛反应生成PAN（过氧乙酰硝酸脂）形成条件：（1）光化学烟雾形成的地理条件地区：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（2）污染源条件：以石油为燃料的工厂、汽车的尾气排放危害：9.影响大气污染物扩散的因素（1）气象因素①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②温度层结大气稳定度：在垂直方向上大气稳定的程度。

三种类型: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③不同温度层结下的烟型:1.翻卷型(波浪型)2.锥形3.平展型4.上升型（屋脊型）5.熏蒸型（漫烟型）（2）地理因素：1. 动力效应：地形地物2. 热力效应：山谷风、海陆风3. 城市热岛效应（3）其他因素：1.污染物的性质和成分2. 污染源的几何形状和排放方式10.五种烟型对于污染扩散有利、不利见书P4011.大气污染扩散模式高斯扩散模式—有界条件下的大气扩散模式无界空间连续点源扩散模式高架连续点源扩散模式第四章水体环境1.水体、水质的概念、区别、联系水体的概念：地表水圈的重要组成部分，指的是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、江河和相对静止的堰塘、水库、湖泊、沼泽，以及受潮汐影响的三角洲和海洋。

水质的概念：水相的质量或性质。

水质的概念通过水体的物理、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。

联系：水体包括水质、水生生物、河床底泥和水中悬浮物。

2.水体污染源自然污染源，人为污染源按人类活动方式：工业、农业、生活污染源；按排放污染物空间分布方式:点源、面源。

3.水体污染物化学污染物：无机无毒物质、无机有毒物质、有机无毒（耗氧）物质、有机有毒物质生物污染物：细菌、病毒、原生动物、原生蠕虫放射性物质：人工放射性物质：核武器试验、核工业排放热污染：天然水体接受热流出物使收纳水体水温升高的现象。

4.水体污染物测定指标物理指标：透明、浊度、温度、悬浮物、放射性等。

化学指标：p H值、硬度、有机物、有机毒物、无机毒物等。

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/M L（饮用水卫生标准）大肠菌群：3个/M（饮用水卫生标准）2000个/L（地面水标准中二类水体标准）耗氧有机物测定指标：（1）化学需氧量(C O D)：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。

（2）生化需氧量(B O D)：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，水中需氧有机物愈多。

（3）溶解氧(D O)：溶解于水中的分子氧，一般以每升所含氧的毫克数表示(m g/L)。

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。

5.污染物在水体中的运动特征（1）推流迁移：指污染物在水流作用下产生的迁移作用。

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：是由分子的随机运动引起的指点分散现象。

假定污染物质点的动力学特性和水质点是一致的（分子扩散、湍流扩散、弥散作用）（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。

如：重金属、高分子有机化合物。

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。

综上所述：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.水体富营养化概念：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。

过程：类型：天然富营养化、人为富营养化特征：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”。

危害：①DO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，不能成为良好饲料；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。

防止途径：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。

7.重金属在水体中的迁移转化污染特征：①在自然界中的分布：分布广、含量低、危害明显。

②属于过渡性元素：化学性质由电子层结构决定，价态变化较多，配位络合能力强。

③在水环境中的迁移转化：机械迁移、物理化学迁移、生物迁移。

④毒性效应：易于蛋白质和酶等高分子物质结合，产生不可逆的变性，导致生理或代谢过程的障碍，或与脱氧核糖核酸等相互作用而致突变。

迁移转化：①重金属化合物的沉淀-溶解作用②重金属的氧化还原转化③重金属的络合作用④重金属的胶体化学吸附迁移转化⑤某些重金属的甲基化作用8.水体污染防治对策建立生态观念，保护水环境,；减少耗水量；调整工业布局9.城市污水处理（1）一级污水处理：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BOD和60%的SS，为初级处理。

优点：设备简单，费用低缺点：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：为生化处理。

主要去除耗氧有机物（BOD5）。

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BOD，90%的悬浮物质，25%的N，10%-30%的P。

条件：提供氧气——曝气池优点：除去污水中的耗氧有机物，保护DO缺点：不能控制水体富营养化（3）三级污水处理：深度，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SS、BOD，50%-95%的N，94%的P。

优点：基本上去处了N、P等植物性营养物质，防止水体富营养化缺点：处理费用较高，一般是二级处理的2倍，一级处理的4倍第五章土壤环境1.土壤的概念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。