环境学概论教案

word文档可自由复制I编辑word文档可自由复制I编辑word文档可自由复制I编辑环境学概论绪论第一节环境概论环境（Environment）:总是相对于某一中心事物而言，作为某一中心事物的对立面而存在。它因中心事物的不同而不同，随中心事物的变化而变化。与某一中心事物有关的周围事物，就是这个中心事物的环境。环境科学中所研究的人类环境是指自然环境，也就是自然生物圈这一层和人工环境中的人工构筑物、人工产品和能量以及人与人的关系问题。《中华人民共和国环境保护法》指出：本法所称环境是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括：大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。一、人类的环境环境科学所研究的环境，其中心事物是人类，以人类为主体的外部世界，即人类生存、繁衍所必需的、相适应的环境，或物质条件的综合体，按照其特征和功能可分为自然环境（naturalenvironment）和人工环境（manmadeenvironment）两种。1.自然环境的构成物质：空气、水、岩石、土壤、动植物、微生物能量：气温、阳光、引力地磁力自然现象：大气稳定性、地壳稳定性（地震、火山、海啸、地质构造情况）、大气力量、水循环、水土演变等多种自然因素自然环境亦可以看作有地球环境和外围空间环境两部分组成，地球环境对于人类具有特殊的重要意义。根据地球上各个区域物理学、化学和生物学的异同性，发现地球环境具有明显的圈层特性。地球环境是人类活动的重要场所，它的圈层结构特性：内核→外核→地幔→地壳→大气层2.人工环境综合生产力（包括人等）、技术进步、人工构造物、人工产品和能量、政治体制、社会行为、宗教信仰、文化与地方因素等。必须指出，自然环境对人的影响是带根本性的，人类要改善环境，必须以自然环境为其大前提，谁要是超越它，势必一事无成。二、环境要素和环境质量（一）环境要素（environmentalelement）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，分为自然环境要素和人工环境要素。（一）环境要素（environmentalelement）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，分为自然环境要素和人工环境要素。环境要素→环境结构单元→环境整体，例如水→水体→水圈环境要素具有一些十分重要的特点，它们不仅制约各环境要素间互相联系、互相作用的基本关系，而且是认识环境、评价环境、改造环境的基本依据，环境要素有其属性：1．最差(小)因子限制律在这里，最差(小)因子限制律是针对环境质量而言。它是由德国化学家J，V，李比西于1804年首先提出，20世纪初英国科学家布来克曼所发展而趋于完善。该定律指出：“整体环境的质量，不能由环境诸要素的平均状态决定，而是受环境诸要素中那个与最优状态差距最大的要素所控制。就如在“木桶原理”中，那块最短的木板决定这个木桶的装水量。这就是说，环境质量的好坏取决于诸要素中处于“最低状态”的那个要素，而不能用其余处于良好状态的环境要素去替代，去弥补。因此，在改进环境质量时，必须对环境诸要素的优劣状态进行数值分类，遵循由差到优的顺序依次改进，使之均衡地达到最佳状态。2．等值性各个环境要素，无论它们本身在规模或数量上如何不同，但只要是一个独立的要素，那么对于环境的限制作用并无质的差异，也就是说，各个环境要素对环境质量的限制，在它们处于最差状态时，具有等值性。3．整体性大于各个体之和一处环境的性质，不等于组成该环境的诸要素性质简单相加之和，而是比这个“和”丰富得多，复杂得多。就是说，环境的整体性大于环境诸要素之和。环境诸要素互相联系，互相作用产生的整体效应，是在个体效应基础上的质的飞跃。4．互相联系及互相依存环境诸要素在地球演化史上的出现，有先后之别，但它们又是相互联系、相互依存的。从演化的意义上看，某些要素孕育着其他要素。岩石圈的形成为大气圈的出现提供了条件；岩石圈和大气圈的存在，又为水圈的产生提供了条件；岩石圈、大气圈和水圈孕育了生物圈，而生物圈又会影响岩石圈、大气圈和水圈的变化。（二）环境质量（environmentalquality）环境质量，一般是指在一个具体的环境内，环境的总体或环境的某些要素，对人群的生存和繁衍以及社会经济发展的适宜程度，是反映人群的具体要求而形成的对环境评定的一种概念。环境质量除有所谓大气环境质量、水环境质量、土壤环境质量、城市环境质量之外，还有所谓生产环境质量、文化环境质量。三、环境的分类根据不同原则，人类环境有不同的分类方法，通常的分类原则主是：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。按照环境的范围由近及远进行分类：聚落环境（settlementenvironment）聚落是人类聚居的地方与活动的中心，它可分为院落环境、村落环境和城市环境。地理环境（geographicalenvironment）当今的地理环境是自然地理环境和人文地理环境的统一体。地质环境（geologicalenvironment）简单地说，它是指地理环境中去除生物圈以外的其余部分。宇宙环境（cosmicenvironment）宇宙环境有广漠的空间和存在于其中的各种天体以及弥漫物质组成，几近真空。环境的功能特性环境系统是一个复杂的、有时、空、量、序变化的动态系统和开放系统，系统内外存在着物质和能量的变化和交换。由于人类环境存在连续不断的、巨大和高速的物质、能量和信息的流动，表现出其对人类活动的干扰与压力，具有不容忽视的特性：1.整体性;人与地球环境是一个整体，地球的任一部分，或任一个系统，都是人类环境的组成部分。2.有限性：人类环境的稳定性有限、资源有限，容纳污染物质的能力有限，或对污染物质的自净能力有限性三个概念：环境本底值（environmentalbackgroundvalue）：环境在未受到人类干扰的情况下，环境中化学元素及物质和能量分布的正常值；环境容量（environmentalcapacity）:在人类生存和自然环境不致受害的前提下，环境可能容纳污染物质的最大负荷；环境自净（environmentalself-purification）：污染物质或污染因素进入环境后，将引起一系列物理的、化学的和生物的变化，而自身逐步被清除出去，从而使环境达到自然净化的目的，环境的这种作用即环境自净。3.不可逆性:人类的环境系统在其运转过程中，存在两个过程：能量流动和物质循环，后一过程是可逆的，但前一过程不可逆，因此根据热力学理论，整个过程是不可逆的。4.隐显性:除了事故性的污染与破坏可直观其后果外，日常的环境污染与环境破坏对人们的影响，其后果的显现，要有一个过程，需要经过一段时间。5.持续反应性：灾害放大性实践证明，某方面不引人注目的环境污染与破坏，经过环境的作用以后，其危害性或灾害性，无论从深度和广度，都会明显放大。环境多样性(一）自然环境多样性1.物质多样性：通常物质可分为生命物质和非生命物质两大类，都具有极为丰富的多样性。2.环境过程多样性：多种多样的自然物质，有着丰富多彩的运动变化过程。参与物质的不同、时间尺度的差别以及变化过程本身性质的不同，共同组成了环境过程的多样性。3.环境形态多样性：形态是物质外在表现形式和状态。自然环境形态多样性包括地形地貌多样性、气象形态多样性、物质形态多样性、生物形态多样性和景观多样性等。4.环境功能多样性：在自然系统中，各种事物存在着非常复杂、或多或少的联系，而这些联系本身就在一定程度上体现着事物的功能。在物质多样、系统多样和自然环境过程多样性的基础上，环境功能的多样性就大大增加了。人类需求与人类创造多样性1.物质需求多样性：物质需求是人最基本的需求。人们对于物质和其他事物的需求偏好存在着或大或小的差别，这些差别使得人类需求的多样性变得更为丰富。2.精神需求多样性：除去物质的需求以外，人们在精神生活中也有大量的、丰富的需求。精神需求完全来自于人们精神领域的活动。3.创造多样性：人类文明的成就都来源于人类创造的多样性，人工环境是人类精神文明和物质文明发展的标志，是人类智慧的结晶，随着人类文明的演进而不断地丰富和发展着。人类与环境相互作用多样性1.作用界面多样性：人类与环境相互作用的界面分布在人类活动的各个方面，在现代科技和现代机械的支持下，人类与客观环境之间的相互作用越来越复杂，界面的多样性也日益增加。2.作用方式多样性：在人类与环境相互作用的诸多界面上发生着多种多样的作用方式。3.作用过程多样性：人类与环境相互作用的过程，大致可分为物理过程、化学过程、生物过程和生态过程，每一类过程都包含着非常丰富的内容，即各自具有多样性。4.作用效果多样性：人类与环境相互作用的界面、方式和过程如此之多，相互作用的效果就更是数不胜数，其多样性更加丰富。第二节环境科学及环境学环境科学（EnvironmentalSciences）是一门新兴的综合性边缘科学,在人类社会长期的发展过程中，随着社会生产力的发展，生产方式的演变和工艺技术的提高，人类的环境问题越来越严重，人类和环境至今的矛盾越来越显著，从而人们对自然现象和规律的认识也日益深化，环境科学正是在这样的发展过程中应运而生的。是自然科学、社会科学和技术科学的交叉。环境科学的内容、对象和任务环境科学是研究人类活动与其环境质量关系的科学。从广义上说，它是对人类生活的自然环境进行综合研究的科学，是研究人类周围空气、大气、土地、水、能源、矿物资源、生物和辐射等等所有环境因素及其与人类的关系以及人类活动如何改变这种关系的科学；它对原生和次生环境问题都进行研究。从狭义上说，它只研究由人类活动所引起的环境质量的变化以及保护和改进环境质量的科学，它所研究的只限于次生环境问题。环境科学所研究的内容1.人类和环境的关系2.污染物在自然环境中的迁移、转化、循环和积累的过程和规律3.环境污染的危害4.环境状况的调查、评价和环境预测5.环境污染的控制和防治6.自然资源的保护和合理使用7.环境监测、分析技术和预报8.环境区域规划和环境规划9.环境管理环境科学研究对象环境科学的对象就是人类与环境这一对矛盾体环境科学的任务环境科学的任务就是抓住人类与环境这一对矛盾的实质，研究其间的对立统一关系，充分认识二者之间的作用和反作用，掌握其发展规律，以便能动地改造环境并积极调节其间物质和能量的交换过程，促使环境朝着有利于人类的方向演化。具体来说;第一、探索全球范围内环境演化的规律，了解人类环境变化的过程、环境的基本特性、环境结构和演化机理，以便应用这些认识使环境质量向有利于人类的方向发展，避免对人类不利的变化。第二、揭示人类活动同自然环境之间的关系，以便协调社会经济发展与环境保护的关系，使人类社会和环境协调发展。第三、探索环境变化对人类生存的影响，发挥环境科学的社会功能，探索污染物对人体健康危害的机理及环境毒理学研究，为人类正常、健康的生活服务。第四、研究区域环境污染综合防治的技术措施和管理措施。三、环境科学的分科与学科体系可分为三大部分：环境学（Environmentology）：环境科学的核心，着重于对环境科学基本理论和方法论的研究，在于揭示人类与环境相互作用的基本规律。人类与环境作用基本规律：环境多样性，人与环境和谐，五律协同以及规则与规律。相应的可以抽提出四个基本原理：环境多样性原理，人与环境和谐原理，五律协同原理，规则与规律原理。基础环境学：环境社会学（environmentalsociology），环境数学（environmentalmathematics），环境生物学（environmentalbiology），环境物理学（environmentalphysics）：环境声学（environmentalacoustics）、辐射污染及其控制、热污染及其控制，环境化学（environmentalchemistry），环境生态学（environmentalecology），环境毒理学（environmentaltoxicology），环境地质学（environmentalgeology）应用环境学：环境控制学（environmentalcontrol）；环境工程学（environmentalengineering）：环境污染防治（大气污染防治工程、水污染防治工程、土壤污染防治工程、固体废物治理及利用工程、核工业环境工程、噪声及热污染控制工程），环境污染综合防治技术和环境规划，环境系统工程，环境水利工程；环境经济学（environmentaleconomics）；环境医学（environmentalmedicine）；环境法学（environmentallaw）环境工效学（environmentalefficiency）：根据人的心理、生理和身体结构等因素，研究人、机械、环境相互间的合理关系，以保证人们安全、健康、舒适地工作，并取得满意的工作效果的机械工程分支学科。第三节当代世界环境问题一、环境及其与社会经济发展的关系什么叫环境问题环境问题（EnvironmentalProblem）就广义理解，就是由自然力或人力引起生态平衡破坏，最后直接或间接影响人类生存和发展的一切客观存在的问题；而只是由于人类的生产和生活活动，使自然生态系统失去平衡，反过来影响人类生存和发展的一切问题，就是从狭义上理解的环境问题。环境问题的分类从引起环境问题的根源考虑，可将环境问题分为两类：1.原生环境问题：由自然力引起的为原生环境问题，主要指地震、洪涝、干旱、滑坡、……等自然灾害问题。2.次生环境问题：由人类活动引起的为次生环境问题，可作如下分类：环境污染（环境化学污染、环境干扰:人类活动排出的能量作用于环境而产生的不良影响,其特点是干扰源停止排出能量以后,干扰立即或很快消失.包括噪声干扰,热干扰和电磁波干扰等.），生态破坏，资源短缺或耗竭。环境问题的发生和发展随着人类的出现，生产力的发展和人类文明的提高，环境问题也相伴产生，并由小范围、低程度危害，发展到大范围、对人类生存造成不容忽视的危害；即由轻度污染、轻度破坏、轻度危害向重污染、重破坏、重危害方向发展。依据环境问题产生的先后和轻重程度，环境问题的产生和发展，可大致分为三个阶段：1.环境问题的产生与生态环境早期破坏2.城市环境问题突出和“公害加剧”见下表3.全球性大气环境问题：这一阶段环境问题的核心，是与人类生存休戚相关的“全球变暖”，“臭氧层破坏”，和“酸沉降”三个全球性大气环境问题，引起了世界政府、组织和全人类的高度重视，与上次环境问题高潮相比，本次高潮有很大不同：影响范围与性质不同人们关心的重点不同重视环境问题的国家不同解决问题的难易程度不同1909-1973年世界公害病的情况比较公害病患者 公害病死亡公害事故期别、年份 年平均数 年平均数次数 人数（人） 人数（人） （人/年） （人/年）前期22年 3 9092 413.27 915 41.6（1909-1930）中期22年 10 14348 652.18 5529 251.3（1931-1952）后期22年 52 45894621854.301398876661.31953-1973共计 65 482388 146331环境问题产生原因1.从表面看，在于人类只是从自身角度出发、无节制地对有限的资源环境进行掠夺，使自然界原有的生态平衡被打破，天然的自然变成人化自然。2.其实，人类向自然的索取和排泄还在呈现不断增长的趋势。由于生态系统得更新能力是有限的，而人类对资源的需求是无限的，因此社会对资源需求的无限性和生态资源供给的有限性矛盾，就成社会和自然永恒的矛盾。环境问题的性质与实质环境问题首先具有不可根除和不断发展的属性，它与人类的欲望、经济的发展、科技的进步同时产生，同时发展，呈现孪生关系；其二，环境问题范围广泛而全面，它存在于生产、生活、政治、工业、农业、科技等全部领域中；其三，对人类行为具有反馈作用，是人类的生产方式、生活方式、思维方式等一系列问题引起新变化。实质:社会问题和经济问题。具体来说：1.人类与环境关系的失调。人与自然关系不协调造成了生态平衡的破坏。2.人口、经济、社会、资源和环境未能协调发展引起的问题，人对自然规律的忽视和不尊重。3.人类索取资源的速度超过资源本身及其替代品的再生速度。4.人类向环境排放废弃物的数量超过环境容量和环境自净能力。（六）解决环境问题的基本思路1.仅就环境问题自身而不从“人-自然”这个整体系统出发，是无法全面认识和解决环境问题。2.人类必须对目前自身的生存方式和价值观念进行深刻的反思。仅仅依靠倡导环境保护，控制环境污染，保护生态平衡，更新科学技术或寄希望于一套全新的发展战略等，人类很难解决环境问题。3.人类必须改变过去那种无节制地生产和最大限度地消费的生存方式，抛弃那种一味向自然索取以满足自身利益和短期利益的利己主义价值观。二、环境污染概述环境污染（EnvironmentalPollution）的概念通常，环境污染主要指人类活动所引起的环境质量下降而有害于人类及其它生物的正常生存和发展的现象。而自然过程引起的同类现象称为自然突变或异常。环境污染的分类1.按污染物性质：化学污染，物理污染，生物污染2.按污染物形态：废水，废气，固体废弃物，噪声，辐射，热污染等环境效应——环境污染所导致的环境变化1.环境生物效应：指各种环境因素变化而导致生态系统变异的结果。2.环境化学效应：在多种环境条件的影响下，物质之间的化学反应所引起的环境效果。如：酸雨、光化学烟雾等。3.环境物理效应：物理作用引起的环境效果。如热污染、噪声污染等。污染源（PollutionSource）污染物的自然来源（NaturalSource）:自然界向环境排放，如：活动的火山或矿床；污染物的人为来源（ArtificialSource）:来自人类活动，影响范围广、危害大，如工业三废，工业，农业，交通，生活1.工业污染源2.农业污染源3.交通运输污染源4.生活污染源污染物（Pollutant）1.污染物：指进入环境后使环境的正常组成结构、状态和性质发生变化，直接或间接有害于人类的生存和发展的物质。污染物可分为生产性污染物和生活污染物。2.一次污染物和二次污染物：二次污染物是指进人大气的一次污染物之间相互作用或一次污染物与正常大气组分发生化学反应，以及在太阳辐射线的参与下引起光化学反应而产生的新的污染物，它常比一次污染物对环境和人体的危害更为严重。3.优先污染物（PriorityPollutant）：指在众多的污染物中筛选出的潜在危险大的作为优先研究和控制对象的污染物，亦称优先控制污染物。主要针对下列污染物：有毒有机化学污染物、生物难降解性物质、具有生物积累性、三致性的污染物。环境污染的特点1.影响范围大2.作用时间长3.污染物浓度低、情况复杂4.污染容易、治理难三、当前世界关注的全球生态环境问题全球生态环境问题（globalenvironmentalproblem）所谓全球生态环境问题，是指对全球产生直接影响的，或具有普遍性、随后又发展为对全球造成危害的生态环境问题，也就是引起全球范围内生态环境退化的问题。这些问题包括森林锐减、土地退化、沙漠化、水土流失、人口问题、城市化问题、淡水资源短缺问题，植被破坏——物种灭绝（即保护生物多样性）问题、海洋污染问题、危险废弃物越境转移问题、以及全球变暖、臭氧层破坏、酸沉降等全球性大气环境问题。发达国家的环境状况工业发达国家目前的环境状况，有两个基本特点：一是环境质量有了明显改善；二是仍有许多环境问题有待解决，并又出现了一些新的环境问题。1.比较好地解决了国内的环境污染（environmentalpollution）问题2.发达国家当前国内的环境问题：工业废物、生活垃圾急剧增加；噪声问题仍很突出；氮氧化物污染仍未得到有效控制；大气中有害物质污染如故；水环境问题还未解决。发展中国家的环境问题1.生态环境遭受破坏：森林锐减；土地沙漠化；土壤侵蚀；积水和盐渍化。2.环境污染严重：空气污染严重；水污染严重和环境卫生差；农药污染严重。我国的生态环境问题：主要两个方面生态破坏加剧：1.森林生态功能仍然较弱2.草原退化与减少的状况难以根本改变3.水土流失、土壤沙化、耕地被占4.水旱灾害日益严重5.水资源短缺环境污染严重1.大气污染十分严重2.水污染状况远未根本解决3.城市噪声污染严重4.工业固体废物增加据《一九九七年中国环境状况公告》，1997年我国耕地形势仍是质量降低、面积减少。受荒漠化的影响，我国干旱、半干旱地区40%的耕地在不同程度的退化，同时耕地污染较重，有1000万公顷耕地受到不同程度的污染。我国可利用耕地资源的人均占有量较低，不足世界平均值的三分之一。据统计，1997年，占而未用的闲置土地11.65万公顷，其中耕地占53.9%。第四节解决环境问题的根本途径一、人与环境的和谐和谐是一个美学概念的名词，是审美创造的重要原则之一。在环境科学研究中，“和谐”取义于其本义的平衡、协调的含义。人与环境的和谐就是在人类与环境相互作用中取得的一种相互协调、相互平衡的状态。和谐原理提供了判别环境问题的基本准则：无论是自然原因还是人为原因，无论其表现形式如何地多种多样，只要损伤或破坏了人与环境的和谐，就出现了环境问题。（一）适应生存适应生存是一切生命存在的基本条件，也是人类与环境和谐的最低层次。适应生存的条件下，人们仅能够勉强维持基本的生理需求，需要时刻提防危险动物的攻击以及一些危及生命的灾难的降临，生存状况基本上和其他动物没有太大的差别。通常采用“环境承载力”和“人口容量”两个指标量度适应生存的能力。1.环境承载力（EnvironmentalBearingCapacity）是在一定时期、范围和环境条件下，维持人—环境系统不发生引起环境破坏的质的改变，即维系人与环境和谐的前提下，人—环境系统所能承受的人类活动的阈值。2.人口容量（PopulationCarryingCapacity）又称人口承载力或者人口承载量，是适应生存能力的重要量度。从适应生存的角度讲，可将其定义为：在特定时空条件下，资源、生态、环境在保障人类基本生理需求的前提下，所能够供养的最大人口数。环境安全环境安全是人与环境和谐量度的另一种量度，是建立在适应生存的基础上的。人类与威胁环境安全的灾害之间的斗争，基本上伴随着人类发展的全过程。过去人类主要面对的是天文、地址、气象水文、土壤生等自然因素形成的灾害；目前，人类发展过程中产生的人为灾害，正严重威胁着环境安全。环境健康环境健康是指在人类与环境相互作用的过程中，环境系统功能正常，环境质量良好，人类身心健康，生命质量有保障。度量环境健康的主要指标是环境质量。环境舒适环境舒适代表着更高的人类与环境之间的和谐程度，需要比较高的社会经济发展水平、良好的环境和生态作为基础。二、环境规律环境规律是指人类与环境相互作用的规律。环境多样性是人类与环境相互作用的基础规律，人与环境和谐是人类与环境相互作用的核心规律。制约人类发展的规律有五类——自然规律、社会规律、经济规律、技术规律和环境规律，人类要实现重大的战略目标，其行为必须同时遵循五类规律，即五律协同。（一）环境规律环境多样性和人与环境和谐都具有普适规律的典型特征，构成了环境规律的word文档可自由复制I编辑word文档可自由复制I编辑word文档可自由复制I编辑规律协同作用示意图规则与规律规则是人为规定的、规范人类行为的伦理道德、规章制度、法律条例、标准规范等的总和。按照所规范的人类行为特征的不同，规则可以分为社会规则、经济规则、技术规则和环境规则四类。自然规律也叫自然法则，是一种有大自然“制定”，物质世界非智力行为的规则，它与社会、经济、技术、环境等规则一起组成与五类规律相对应的五类规则。规律是客观事物本身所固有的，既不能人为创造，也不能人为地消灭。规则与规律都制约着人类的行为，彼此之间既有联系又有区别。人类实践已反复证明，偏离规律的规则往往是事物发展的离心力，背离规律的规则常常是发展的阻力，只有顺应规律的规则才是发展的动力。环境调控环境调控就是采取适宜的措施调整人类的行为，以实现社会、经济和环境的协调发展。环境调控的常用手段可以分为技术手段、法律手段、行政手段、经济手段和教育手段。环境调控手段也可以分为宏观手段和微观手段。宏观环境调控适用于区域、国家乃至全球，其手段主要有环境战略、环境管理体制、重大环境政策、环境规划等；微观环境调控适用于企业和家庭，其任务是将宏观调控手段逐一落实到环境保护的具体事务上。环境调控通常需要制定一系列环境规划，如环境伦理、环境法规、环境管理制度、环境标准和环境规划，以及与环境相关的国家能源战略、生态保护战略、资源战略等。人类行为调控包括社会调控、经济调控和环境调控等。社会调控成功的关键在于准确认识和把握社会规律；经济调控成功的关键在于准确认识和把握经济规律；相应地，环境调控成功的关键在于准确认识和把握环境规律。三、解决环境问题的根本途径人口激增、经济发展和科技进步，是产生和激化环境问题的根源，因此，解决环境问题必须依靠控制人口，加强教育，提高人口素质，增强环境意识，强化环境管理，依靠强大的经济实力和科技的进步。解决环境问题又必须要有相当的经济实力，即需要付出巨大的财力、物力，并且需要经过长期的努力。科技进步与发展，虽然会产生各种各样的环境问题，但是也需要科技进步来解决这些环境问题。第一章水环境第一节地球上的水一水圈海洋、陆地、大气中固态水、液态水、气态水构成的一个大体连续、相互作用又相互不断交换的圈层。二水的特性1.水是无色透明的2.2.水是一种良好的溶剂3.除液氨外，水的比热最大4.水在4℃时的密度最大三水的分布1.两极都是冰天雪地，储存了全球冰雪总量的98%以上，世界淡水总量的80%以上。2.北极的冰雪主要为格陵兰岛，冰雪总量约为300万立方公里，约占全球总冰量的%5.4，冻结的水量约等于世界淡水总量的9%。如果这些冰量全部融化，全球海平面将上升7.5米。3.南极大陆的总冰量约为2400万立方公里，约占全球总冰量的90%以上，冻结的水量约等于世界淡水总量的72%。如果这些冰量全部融化，全球海平面将猛升66米。四水的循环1.的自然循环基本动力是太阳辐射和重力一般仅将一定时间内能迅速得到补充的那部分水量计作可利用的水资源量水自然循环示意图2.水的社会循环2.水的社会循环抽提处理河流、湖泊生产、生活五人与水的关系－水的用途1.活用水2.产用水：工业，农业用水3.态用水word文档可自由复制I编辑word文档可自由复制I编辑word文档可自由复制I编辑第二节水资源一水资源的含义天然水量并不等于可利用水量。水资源则一般仅指地球表层中可供人类利用并逐年得到更新的那部分水量资源。如大气降水，江河、湖泊、水库、土壤和含水层的淡水。二水资源的特性1.作用上的重要性2.补给上的有限性3.时空上的多变性4.利用上的多样性三水资源的短缺1.全球水资源短缺联合国世界淡水资源综合评价报告指出，世界约1/3人口生活在面临中度和高度水紧张的地区，水资源的短缺制约了当地经济和社会的发展，如果不采取行动，预计2025年世界人口的2/3或近55亿将有面临着这种局面的风险。中东和北非降雨量少、蒸发量大，人均级单位面积的淡水占有量极少。2.中国水资源（1）特点水资源总量少，人均和亩均水量不多水资源时间分布不平衡，年内和年季变化大资源的空间分布不均匀，水土资源组合不平衡水污染蔓延和扩大，极大减少了我国水资源的可用量（2）我国的水资源短缺联合国已将我国列为全球13个最缺水的国家之一。包括农业缺水、城市缺水、生态缺水。水量水量水体类型占全球水量比例（量）全球水量海洋水+陆地水+大气水（淡水+咸水）100%人类目前可利用的水资源淡水2.8%人类目前比较容易利用的淡水资源河流水、淡水湖泊水、浅层地下水十万分之七人类目前真正有效利用的淡水资源9000km3/年四水资源开发与利用对策开源、节流、治污、综合管理1.开源水利工程措施（时间、空间上的调节）其它措施（雨水、海水、再生水利用）2.节流城市节水－－节水型城市我国每年冲厕水为100×108m3，相当于三峡库容的一半。农业节水－－节水型农业全世界用水70％为农业灌溉用水，其中，只有37％的水用于作物生长。3.治污开源节流、治污为本4.综合管理核心：提高用水效率综合管理：九龙管水，多龙治水经济手段：水价五水灾害水过多、过少所形成的对人类生存发展的不利影响。水灾：洪灾、涝灾、潮灾（海潮侵袭）、渍灾（土壤水分过多）……旱灾：由于土壤水分不足和水资源短缺所造成的农业减产、供水不足及生态破坏所形成的的灾害。1.洪水灾害危害由于水体（江、河、湖等）中的水量超过其最大容纳限量而溢出的现象。洪水危害：范围广：陆地2/3，江河中下游；损失大：人员伤亡，财产损失2.形成原因自然因素：暴雨、融冰、融雪等人为因素：①城镇化②荒地毁林③修建水坝（3地质因素：①滑坡②断裂③海啸④冰凌洪水3.防洪减灾措施原始社会、奴隶社会：适应生存封建社会：土堤技术，堤防工程近现代：坝工技术，水库建设由于堤防不断加高，洪水蓄泄的空间越来越小，防汛负担和防汛风险也不断加重，加高加修堤防与抬高洪水位的恶性循环，如万一溃堤决口，将造成更大的毁灭性灾害。江河洪水是一种自然现象，要完全消除洪灾是不可能的。人类既要适当控制洪水，改造自然；又须主动适应洪水的客观规律，协调人与洪水的关系。要约束人类自身的各种破坏生态环境和过度开发利用土地的行为，从无序、无节制地与洪水争地转变为有序、可持续地与洪水协调共处。人与洪水的协调共处：考虑工程措施与非工程措施的结合，成为防洪减灾发展的方向。1）工程措施指通过兴建水库、修筑堤防、整治河道、开辟分洪区等工程，改变洪水的自然状况，包括调蓄洪量、削减洪峰、加大泄量，分洪、滞洪等，以防止或减轻发生洪水灾害的不利影响。①水库工程：水库的主要作用是拦蓄（滞）调节洪水，削减洪峰，减轻下游防洪负担。长江三峡工程：具有防洪、航运、发电、灌溉、旅游、养殖等巨大综合效益工程防洪：防洪库容222亿m3（总库容393亿m3），使荆江河段防洪标准由十年一遇提高到百年一遇。发电：世界最大水电站，总装机容量1820万千瓦，相当于年燃煤5000万吨电厂发电。航运：万吨级船队从上海直达重庆。长江三峡工程对环境影响自然环境局地气候（气温、降水、湿度、雾等）水质（扩散能力、营养物质等）水温（库区、坝下）环境地质（诱发地震等）陆生植物与植被水生生物*河口地区社会环境土地淹没及移民人群健康自然景观、文物古迹发电航运②堤防工程：运用工程措施“挡”住洪水对保护对象的侵袭。用河堤防御江河、湖的洪水泛滥：湖北荆江大堤；海河干流防护堤。用湖堤防御湖泊的洪水泛滥：洞庭湖防洪蓄洪工程；江苏洪泽湖大堤。用围堤保护城市地区不受洪水侵袭：汉口长江防水墙；上海黄浦江防汛墙。用海堤或挡潮闸防御海潮：秦山核电站防浪word文档可自由复制I编辑word文档可自由复制I编辑word文档可自由复制I编辑工程；钱塘江口造滩防浪工程。工程；钱塘江口造滩防浪工程。③分蓄行洪工程：开辟分洪区，分蓄（滞）河道超额洪水。黄河的东平湖分洪区④河道整治：人工扩大河槽、裁弯取直、清除阻水建筑物，以加大江河的泄洪量。下荆江裁弯工程。⑤绿化工程：通过植树造林、涵水固沙，防止或减轻洪水灾害。黄河上游水土保持工程；黄河护岸丁坝绿化多种工程措施协同■上中游：修建水库，植树造林■中下游：修筑堤防，整治河道，分洪区2）非工程措施非工程措施不是控制洪水，而是通过工程以外的法规/政策、经济、技术等多种控制手段，以减轻洪灾损失的各种措施。①建立洪水预报预警系统②洪泛区（分蓄洪区）的运用和管理③完善抢险救灾体系④生态建设六干旱灾害特定地域长期无雨或严重少雨，以致水资源供给不足，而对人类生产、生活与生态环境所发生的严重不利影响。1）旱灾的危害渐进性：洪灾一条线，旱灾一大片时间长：数月——数年2）旱灾危害的主要表现■农业减产：植物生长不良，生物量减少，饥荒。■供水不足：工业和城市用水短缺，人畜饮水困难。■生态破坏：土地退化，植被死亡，物种灭绝。3）干旱的分布全球陆地面积的25%年平均降雨量小于250mm，属于干旱地区4）旱灾的减灾措施①加强长期预报②推广人工降水：主要是根据不同云层的物理特性，向云中播撒水滴、盐粉或溶液滴、碘化银或固体二氧化碳（即干冰）等催化剂，使云滴或冰晶增大到一定程度，降落到地面，形成降水。这是人工影响天气中进行得最多的一项试验及应用。①发展节水灌溉改进地面灌溉基础设施；发展喷灌、滴灌：电动时针式喷灌机（水利用率为80％左右）；滴灌（水利用率为95％）；浙江余姚茶园喷灌第四节水污染2004年中国环境质量状况七大水系的412个水质监测断面污染程度由重到轻依次为：海河、辽河、黄河、淮河、松花江、长江、珠江七大水系水质类别：Ⅰ类4.6%Ⅱ类20.8%Ⅲ类16.2%Ⅳ类21.8%Ⅴ类8.7%劣Ⅴ类27.9%七大水系劣Ⅴ类所占比例海河56.7%辽河37.9%淮河32.6%黄河29.5%松花江23.8%长江9.6%珠江6.1%一、水污染的主要来源1.点污染源废水中污染物浓度大：废水中污染物浓度大；废水成分复杂且不易净化；带有颜色或异味；废水水量和水质变化大生活污水：主要来自家庭、商业、学校、旅游服务业及其他城市公用设施，包括厕所冲洗水、厨房洗涤水、洗衣机排水、沐浴排水及其他排水等。生活污水中99.9%是水，固体物不到0.1%。日程生活大量合成洗涤剂使用。2.面污染源农业面源污染：化肥，N肥30～50%利用，P肥7～15％利用；农药；粪便城市径流污染：悬浮固体；营养物质；重金属二、主要水污染物质1.悬浮物：使水体变浑，影响水生植物的光合作用，吸附有机毒物、重金属等，形成危害更大的复合污染物沉入水底，日久形成淤积，妨碍水上交通或减少水库容量，增加挖泥负担。2.耗氧有机物：排入水体后能在微生物作用下分解为简单的无机物，在分解过程中消耗氧气，使水体中的溶解氧减少。影响鱼类和水生生物的生存，造成水体变黑发臭。生化需氧量（BOD）、化学需氧量（COD）3.植物性营养物:主要指含有氮（固定的氮比返回大气中的氮多680万吨）、磷的无机、有机化合物，易引起水中藻类及其他浮游生物大量繁殖，形成富营养化，使自来水处理厂运行困难，造成饮用水的异味，严重时会使水中溶解氧下降，鱼类大量死亡，甚至会导致湖泊的干涸灭亡。 4.重金属:重金属是具有潜在危害的重要污染物质，从50年代前后日本出现的水俣病和骨痛病，均已查明是由于汞、镉污染引起的公害病。重金属的环境污染已受到人们极大的关注。5.难降解有机物:指难以被微生物降解的有机物，能在水中长期稳定地存留，并通过食物链富集最后进入人体。它们中的一部分化合物即使在十分低的含量下仍具有致癌、致畸和致突变的作用。6.石油类:主要来源于船舶废水、工业废水、海上石油开采及大气石油烃沉降。它会阻止氧进入水中，妨碍水生植物的光合作用。同时，石油还会粘附在鱼鳃上，使之呼吸困难直至死亡，还会抑制水鸟产卵和孵化。食用在含有石油的水中生长的鱼类等水产品，会危及人体健康。7.酸碱:主要来自矿山排水及许多工业废水。它会破坏水生生态系统的平衡；影响渔业生产，腐蚀船只、桥梁及其他水上建筑。用酸化或碱化的水浇灌农田，会破坏土壤的理化性质，对工业、农业、渔业和生活用水都会产生不良的影响。8.病原体:生活污水、医院污水和屠宰、制革、洗毛、生物制品等工业废水，常含有各种病原体，如病毒、病菌、寄生虫，会传播霍乱、伤寒、胃炎、肠炎、痢疾以及其他病毒传染的疾病和寄生虫病。三.水污染特征1.类型：河流污染；湖泊（水库）污染；地下水污染；海洋污染2.河流污染：■污染程度随径流量变化■污染物扩散快■污染影响大我国的河流污染状况：中国主要河流有机污染普遍，面源污染日益突出。辽河、海河污染严重，淮河水质较差，黄河水质不容乐观，松花江水质尚可，珠江、长江水质总体良好。各大流域片的主要污染河段均集中在城市河段，63.8%的城市河段为IV至劣V类水质。3.湖泊（水库）污染：特点：■污染来源广、途径多、种类复杂■污染稀释和搬运能力弱■生物降解和累积能力强我国主要湖泊富营养化状况：主要湖泊富营养化问题突出：滇池、太湖水体富营养化：由于N、P等营养物质输入过量而引起的一种水体效应。主要特征：水中藻类和水中植物过度生长，引起水体及其生态的变化；富营养化是湖泊水体老化的一种自然现象；湖泊富营养化是可逆的，通过切断外源过量营养物质的输入和清除湖底底泥等内源可以恢复湖泊年轻。产生富营养化因素：（1）自然因素：如水流（急缓、深浅）、光照、温度、地质环境等；（2）人为因素*地理特征的人为改变*大量营养物质的输入点源——工业污水、生活污水的排入；面源——农业面源（施肥）、畜禽养殖；内源——底泥营养物质释放。富营养化的危害：大量繁殖的浮游生物的过度繁殖，部分浮游生物会分泌毒素。浮游生物生长和死亡，会消耗水中的溶解氧，使水层呈现缺氧状态。在水底产生硫化氢等有毒气体。使渔业减产、航道堵塞，并对城镇供水具有严重不利的影响。4.地下水污染特点：■污染来源广泛■污染难于治理■污染危害严重我国地下水污染状况：主要集中在北方地区5.地下水位下降、地面下沉＊地下水超采引发地面沉降＊上海最大累积沉降量2.63米＊华北平原地下水位年降幅1-3米6.海洋污染特点：■污染源多而复杂■污染的持续性强■污染扩散范围大我国近海污染状况：渤海、东海、南海以渤海为例：60年代以前：3次；70年代：9次；80年代：74次90年代：1990年34次，1998年22次，1999年7月3日，出现了1500km2面积的严重赤潮，7月15日更扩大到了6500km2。2000年仅辽宁、浙江两次较大赤潮造成的渔业损失就近3亿元。四.水污染控制基本控制模式——三级控制一级控制：源头控制，接管标准二级控制：污水集中处理出水标准三级控制：尾水最终处理环境标准再利用／环境水体四.四.水污染控制基本控制模式——三级控制源头控制污水集中处理尾水最终处置再利用/环境水体接管标准出水标准环境标准一级控制二级控制三级控制1.源头控制控制的重点：工业污染源和农村面源，进入城市污水管网的水质应满足接管标准。1）工业废水①优化产业结构、调整规划布局②清洁生产：将综合预防的环境保护策略持续应用于生产过程和产品中，以减少对人类和环境的风险。两个全过程控制：生产全过程：节约原材料，能源，淘汰有毒有害的原材料，在排放物和废物离开生产过程之前，尽最大可能减少排放量和毒性。产品整个生命周期过程：对产品而言，旨在减少产品整个生命周期过程中从原材料的提取到产品的最终处置对人类的影响。是后和前的问题。内容：清洁能源清洁生产过程：少用或不用有毒害原料；用无毒无害中间产物；新工艺设备，减少生产中的危险因素；循环利用；科学管理水平清洁的产品：产品设计时考虑节约、环保、廉价原料；使用过程中、后不含危害健康和生态的因素；包装合理；易回收、重复使用、再生；使用寿命和功能合理单位产品耗水量（国外先进水平——国内平均水平）钢铁行业：3-5m3/t——70-100m3/t油炼制行业：0.2m3/t——5-6m3/t③就地处理：达到污水排放标准2）生活污水①合理进行人口密度及分布规划②公众教育宣传污水的不利影响，倡导“绿色消费”、“绿色生活”：无磷洗衣粉3）面源水污染①城市径流收集雨水利用减少硬质地面增加绿化用地②农村面源发展节水农业减少土壤侵蚀合理利用农药截流农业污水畜禽粪便处理乡镇企业废水及村镇生活污水处理一级导流——城市污水截流管网完善下水道系统——①旧城区：雨水/污水合流制，适当的改造②新城区：雨水/污水分流制2.污水人工集中处理主导：城市污水处理厂处理方法分类：物理处理法，化学处理法，生物处理法物理处理法①去除物质—不溶性的、呈悬浮状态的污染物（乳化油、一些细小悬浮物②主要工艺—筛滤截留、重力分离、离心分离等。③处理设备—格栅和筛网、沉砂池和沉淀池、气浮装置、离心机、旋流分离器等。化学处理法①去除物质—呈溶解、胶体状态的污染物（酸、碱、重金属、盐类、细小悬浮物、气体、有害物质②主要工艺—中和、混凝、化学沉淀、氧化还原、吸附、离子交换、膜分离等。生物处理法①原理：利用微生物，有机物→稳定无机物或简单有机物（CO2、H2O、CH4）,一般人工强化措施，大量繁殖微生物。②方法：好氧生物处理：活性污泥法；生物滤池法；生物转盘；生物接触氧化法厌氧生物处理：兼性厌氧和专性厌氧微生物，在无氧条件下分解有机物，产生物有机物（有机酸、醇、醛等），最后厌氧发酵产生CH4、CO2等。③去除物质—呈溶解、胶体状态的有机物④主要工艺—好氧生物处理（活性污泥法）、厌氧生物处理（稳定塘）等。稳定塘旧称氧化塘或生物塘，是一种利用天然净化能力对污水进行处理的构筑物的总称。其净化过程与自然水体的自净过程过程相似。通常是将土地进行适当的人工修整，建成池塘，并设置围堤和防渗层，依靠塘内生长的微生物来处理污水。主要利用菌藻的共同作用处理废水中的有机污染物。稳定塘污水处理系统具有基建投资和运转费用低、维护和维修简单、便于操作、能有效去除污水中的有机物和病原体、无需污泥处理等优点。在我国，特别是在缺水干旱的地区，生物氧化塘是实施污水的资源化利用的有效方法，所以稳定塘处理污水，近年来成为我国着力推广的一项新技术。word文档可自由复制I编辑word文档可自由复制I编辑word文档可自由复制I编辑原理：原理：稳定塘是以太阳能为初始能量，通过在塘中种植水生植物，进行水产和水禽养殖，形成人工生态系统，在太阳能（日光辐射提供能量）作为初始能量的推动下，通过稳定塘中多条食物链的物质迁移、转化和能量的逐级传递、转化，将进入塘中污水的有机污染物进行降解和转化，最后不仅去除了污染物，而且以水生植物和水产、水禽的形式作为资源回收，净化的污水也可作为再生资源予以回收再用，使污水处理与利用结合起来，实现污水处理资源化。人工生态系统利用种植水生植物、养鱼、鸭、鹅等形成多条食物链。其中，不仅有分解者生物即细菌和真菌，生产者生物即藻类和其他水生植物，还有消费者生物，如鱼、虾、贝、螺、鸭、鹅、野生水禽等，三者分工协作，对污水中的污染物进行更有效地处理与利用。如果在各营养级之间保持适宜的数量比和能量比，就可建立良好多生态平衡系统。污水进入这种稳定塘其中的有机污染物不仅被细菌和真菌降解净化，而其降解的最终产物，一些无机化合物作为碳源，氮源和磷源，以太阳能为初始能量，参与到食物网中的新陈代谢过程，并从低营养级到高营养级逐级迁移转化，最后转变成水生作物、鱼、虾、蚌、鹅、鸭等产物，从而获得可观的经济效益。稳定塘图示兼性塘图示活性污泥法是以活性污泥为主体的废水生物处理的主要方法。活性污泥法是向废水中连续通如空气，经过一定时间以后因好氧性微生物繁殖而形成的污泥状絮凝物。其上栖息着以菌胶团为主的微生物群，具有很强的吸附与氧化有机物的能力。然后使污泥与水分离，大部分污泥再回流到曝气池，多余部分则排出活性污泥系统。影响活性污泥过程工作效率(处理效率和经济效益)的主要因素是处理方法的选择与曝气池和沉淀池的设计及运行。基本流程：基本组成：①曝气池：反应主体②沉淀池：1）进行泥水分离，保证出水水质；2）保证回流污泥，维持曝气池内的污泥浓度。③回流系统：1）维持曝气池的污泥浓度；2）改变回流比，改变曝气池的运行状况。④剩余污泥排放系统：1）是去除有机物的途径之一；2）维持系统的稳定运行。⑤供氧系统:主要由供氧曝气风机和专用曝气器构成向曝气池内提供足够的溶解氧。影响因素：BOD负荷率（F/M）也称有机负荷率，以NS表示）；水温；pH值；溶解氧；营养平衡；有毒物质。活性污泥法的原理形象说法：微生物“吃掉”了污水中的有机物，这样污水变成了干净的水。它本质上与自然界水体自净过程相似，只是经过人工强化，污水净化的效果更好。4）污水（废水）处理工艺流程污染物成分复杂，物质多样，性质各异，单一处理单元不可能除去全部污染物，常需要多个单元有机组合成适宜的工艺处理流程。word文档可自由复制I编辑word文档可自由复制I编辑word文档可自由复制I编辑预处理：工艺主要有格栅、沉淀池，去除粗大悬浮物、无机砂粒及其较大物质，以保护设施正常运行并减少污染负荷，例如树枝和碎布等残渣，进入沉砂池，流速降低，砂粒等沉淀下来。一级处理：只要解决悬浮固体、胶体、悬浮油类等污染物的分离，多采用物理法，如格栅、沉淀池、沉砂池等。经过一级处理后的污水，悬浮物去除率60-70%，BOD5等一般可去除30％左右。由于不达标，需要二级处理。二级处理：主要解决可分解或氧化的呈胶状或溶解态的有机污染物的去除问题，多采用较为经济的生物化学处理法。去除率达到70-90％以上，BOD5可降至20-30mg/L,使有机污染达到国家的排放标准。三级处理：主要用以处理难以分解的有机物、营养物质（N和P）及其它有毒有害溶解物质，多属于化学和物理化学法。工艺有生物脱氮除磷法，混凝沉淀、过滤、吸附等。也可以实现尾水的深度处理，但代价高，难以大规模推广。三级处理是深度处理的同义语，但两者又不完全相同，三级处理常用于二级处理之后，而深度处理则以污水回收、再利用为目的，在一级或二级处理后增加的处理工艺。二级导流——城镇尾水导流系统尾水导流形式——■管道：城区，造价高■明渠：郊外，造价低，植树绿化3.尾水最终处置与资源化主导：污水生态工程，利用土壤-微生物-植物系统的自我调控机制和对污染物的综合净化功能，既达到对城市污水及部分工业废水的高级净化处理，又可利用其中的有用物质，实现污废水的资源化。1）尾水最终处置①土地处理系统（landprocessingsystem）是利用土地及其中微生物和植物根系对污水（废水，尾水）进行处理，同时又利用其中水分和肥分促进农作物、牧草或树木生长的工程设施。属于常年性污水处理工程，常用于中小城市污水二级污水处理之后代替高级处理。②污水生态工程的特点：费用低—水、土壤、细菌、高等植物和阳光效果好—达到或超过常规系统的处理程度空间大、时间长③功用：土地处理系统是常年性的污水处理工程。随着工业化和城市化的迅速发展，废水中污染物的种类日渐增多，即使经过污水二级处理，仍有一些污染物如氮、磷等营养物质和难以生物降解的物质未被去除，需要进行高级处理（见污水三级处理）。而正规的污水高级处理费用很高，难以普遍实施，因此土地处理系统便作为污水高级处理的代用方法被推广开来，特别适于处理中小城市的污水。④组成：由废水的预处理设施、贮水湖、灌溉系统、地下排水系统等部分组成。在这个系统中，大都使用生物氧化塘或曝气湖进行二级处理，废水在曝气湖一般停留3天,然后进入沉淀塘和贮水湖，后者在非灌溉期贮存污水，容积按非灌溉期的总污水量确定。⑤处理方式：一般为地表漫流（用喷洒或其他方式将废水有控制地排放到土地上。土地的水力负荷每年为1.5～7.5米。适于地表漫流的土壤为透水性差的粘土和粘质土壤。地表漫流处理场的土地应平坦并有均匀而适宜的坡度（2～6％），使污水能顺坡度成片地流动。地面上通常播种青草以供微生物栖息和防止土壤被冲刷流失。污水顺坡流下，一部分渗入土壤中，有少量蒸发掉，其余流入汇集沟。污水在流动过程中，悬浮固体被滤掉，有机物被草上和土壤表层中的微生物氧化降解。这种方法主要用于处理高浓度的有机废水，如罐头厂的废水和城市污水。），污水灌溉（通过喷洒或自流将污水排放到土地上以促进植物的生长）、渗滤（将污水排放到粗砂、土壤和砂壤土土地上竟渗滤处理并补充地下水）。2）再利用——控制水质标准（关键）①用途：■城市回用：低质给水的水源，冲厕、消防、空调、绿化、景观用水，如日本。■工业回用：冷却水、锅炉补给水、工艺用水、油井注水、矿石加工，洗车等。■农业回用：灌溉，提供肥源，易土壤盐碱化■地下水回灌：回灌蓄水层作为饮用水源，注意监测和控制。■生态回用：用于生态林地、滩涂湿地②再利用应考虑到诸多因素■自然角度：长期缺水■社会角度：确实需要■经济角度：经济可行■技术角度：有效去除（潜在微量有毒有害物质）③尾水最终出路——自然处置自然处置：利用水环境自净能力进行尾水江河湖海处置，进入自然水体。■就近水域：应该谨慎，城市周边水环境本身有一定污染■排江：自净能力要强，■排海：自净能力要强尾水江河湖海处置：严格控制排污混合区的位置和范围满足受纳水域的水质目标要求，不影响周边水域使用功能和生态平衡条件下，选定合适的排放位置，采取科学的工程系统，利用水体的自净能力处置尾水的一项工程技术措施。过程；处理的尾水→放流管离岸输送→一定深度水下→多孔扩散器→与周围水体尽可能小范围迅速混合、稀释（要达到规定环境标准）。要求：A必须先预处理（重金属、放射性物质、难降解有毒有机物、悬浮物），B科学实施，不能近岸排放，要离岸排放；要足够水深，利于快速混合稀释，国外10-30m,最深达120m，少数5-10m；放流管、多孔扩散器设计和铺设科学论证。第二章大气环境小知识1.马斯河谷事件：1930年12月1日至5日，在比利时的马斯河谷工业区，炼焦厂、炼钢厂、硫酸厂和化肥厂等许多工厂排放出的有害气体，在逆温的条件下大量积累，使60多人中毒死亡，几千人患呼吸道疾病，许多家禽死亡。2.多诺拉事件：1948年10月26日至31日，美国宾夕法尼亚州匹兹堡市南面的多诺拉镇，因地处河谷，工厂林立，大气受反气旋和逆温的控制，持续有雾。大气污染物在近地层积累，4天内使得5911人患病，死亡400人。3.洛杉矶光化学污染事件20世纪50年代初期，美国洛杉矶市由于汽车漏油、汽油不完全燃烧和汽车排放尾气，城市上空聚积近千吨的石油废气、氮氧化物和一氧化碳。这些物质在阳光的照射下，形成了淡蓝色的光化学烟雾。光化学烟雾刺激人的眼、鼻、喉，引起眼病、喉炎和头痛。在1952年12月的一次烟雾事件中，65岁以上的老人死亡400人。4.伦敦烟雾事件1952年12月5～8日英国伦敦市5～8日英国几乎全境为浓雾覆盖，四天中死亡人数较常年同期约多4000人，45岁以上的死亡最多，约为平时3倍；1岁以下死亡的，约为平时2倍。事件发生的一周中因支气管炎死亡是事件前一周同类人数的9.3倍。5.四日市哮喘事件：1961年发生在日本四日市。该市的石油冶炼和各种燃油产生的废气，使整个城市终年黄烟弥漫。全市工厂粉尘和二氧化碳的年排放量高达13万吨。空气中的重金属微粒与二氧化硫形成的硫酸烟雾，被人吸入肺里以后，使人患气管炎、支气管哮喘和肺气肿等多种呼吸道疾病，统称四日市哮喘病。6.水俣病事件1956年发生在日本熊本县水俣镇。该市含汞的工业废水污染了水体，致使水俣湾的鱼中毒，人食鱼后也中毒发病。1956年，水俣镇开始出现一些手脚麻木、听觉失灵、运动失调、严重时呈疯癫状态的病人。7.痛痛病事件1955年至1972年，在日本富山县神通川流域，由于冶炼厂排放的含镉废水污染了河水，两岸居民用河水灌溉农田，致使土壤含镉量明显增高。居民食用含镉量高的稻米和饮用含镉量高的河水而中毒，导致肾和胃受损。由于患者经常“哎吆—哎吆”地呼痛，日本人便把这种病称为“哎吆—哎吆”病，也就是“痛痛病”。8.日本米糠油事件1968年3月，日本北九州市和爱知县一带在生产米糠油时，使用了多氯联苯作脱臭工艺中的热载体，由于管理不善，多氯联苯混入到米糠油中。随着这种有毒的米糠油在各地销售，造成了大批人中毒。患者一开始只是眼皮发肿、手心出汗、全身起红疙瘩，随后全身肌肉疼痛、咳嗽不止，严重时恶心呕吐、肝功能下降，有的医治无效而死亡。这种病来势凶猛，患者很快达到13000人。用这种米糠油中的黑油饲喂家禽，致使几十万只鸡死亡。第一节大气概述一.大气的成分1.N2、O2、CO2、Ar氩(0.93)、Ne氖(0.0018)等惰性气体、臭氧（0.000001），氢气（0.00005）等气体2.水滴（如云滴、雾滴、盐粒、烟粒）3.冰晶和固体微粒（如尘埃、花粉）4.自由基：OH、HO2（过氧化羟基自由基）、RO、RO2没有水汽和悬浮物的空气称为干洁空气二.大气的精细平衡1.稳定成分；N2、O2、Ar、Ne、Xe(氙气)H2、CH4,地面到90千米高度稳定的。2.不稳定成分：CO2、SO2、O3、水汽等；液态、固态的杂质（火山、地震、岩石风化、火灾）；还有人来产生的烟尘、硫化物、氮氧化物等。第三章土壤环境土壤是环境的重要组成部分，它介于生物界和非生物界之间，由矿物质、有机质（包括有生命的有机体——土壤生物）、水分和空气四种物质组成。所以土壤是一个复杂的物质体系，它是组成环境的各个部分（包括大气圈、水圈、岩石圈和生物圈）相互作用的地方，物质交换最为频繁，是人类宝贵资源之一。本章共分为五个部分内容：一、土壤的组成和特性二、土壤环境污染三、重金属对土壤的污染四、化学农药对土壤的污染五、土壤环境污染的防治第一节土壤的组成和特性一、土壤的组成土壤的机械组成土壤的机械组成又称为土壤的质地，指土壤中各种不同大小颗粒（粒、砂、粉砂、粘粒）的相对含量，它们对土壤中污染物质的吸附和解吸多少和快慢有很大影响。75557555~55~100~300~55~35020~045~075~450~35035~~452525~4525~45~654565~100砂质粘土壤质粘土粉砂质粘土粘土重粘土粘土类85~5555~3040~030~04520~45~8525~1525~151525~砂质粘壤土粘壤土粉砂质粘壤土粘壤土类55~8540~5555~045~0~354545~10015~0~0150~15砂质壤土壤土粉砂质壤土壤土类85~10015~00~15砂土及壤质砂土砂土类砂粒（mm2-0.02）粉砂粒（0.02-0.002mm）粘粒（<0.002mm）质地名称类别各级土粒重量%质地分类国际制土壤质地分类土壤的化学组成土壤是由固体、液体和气体组成的多相体，在不同土壤类型中它们之间的相对含量是不同的，一般旱地中固体部分占50%（矿物占45%，腐殖质5%），水田中固体部分和土壤水分各占50%。土壤的固体部分是构成土壤的基本物质，包括土壤矿物质和土壤有机质。土壤矿物质占土壤绝大部分，占土壤固体部分重量的90~95%以上，成份比较固定，绝大部分是不溶于水的化合物，是土壤中最不活泼的部分，但对土壤许多性质，特别是土壤物理性质起着决定作用。土壤的固体部分是构成土壤的基本物质，包括土壤矿物质和土壤有机质；腐殖质是土壤有机质，对污染物在土壤中转化起着极大的作用；土壤矿物大部由氧、硅、铁和铝组成。土壤有机质可分为两大部分，第一部分有机物，包括分解的和半分解的动植物残体的组成成分以及有机质分解的中间产物。均为已知的各种含氮有机化合物质和不含氮有机化合物，占土壤有机物质总量10~15%。另一部分为土壤腐殖质，占土壤有机质85~90%，它们由碳（C）、氢（H）、氧（O）、和氮（N）组成。腐殖质是土壤有机质，对污染物在土壤中转化起着极大的作用。它的吸收能力远比无机胶体强，能吸着水溶性差的农药如DDT。据研究由于腐殖质酸能提高它的溶解度，DDT在0.5%的胡敏酸溶液中为在水中的溶解度的20倍。DDT也易与胡敏酸结合，因此，腐殖质含量高的土壤，吸收有机氯农药较强。土壤腐殖质和植物组成物质元素含量比 物质 C% H% O% N% C/N C/H O/H植蛋白质 48~55 6~7 19~24 16 3~3.44 6.85~9.22.7~4物 组纤维素 49.4 6.2 49.4 —— 8 8成多羧戊糖45.4 6.1 48.5 —— 7.5 8物 质木质素62~69 5~6.5 26~33 — -75~138 4~6.6腐 胡敏酸 52~62 3~4.5 32~39 3.5~5.06.4~17.711.5~20.7.1~13殖富里酸 44~48 3.5~5.044~48 3.0~4.011~16 6 8.8~13.7质 胡敏素 8.8~137土壤矿物质大部分由氧、硅、铁和铝组成，这些元素的相对含量和地壳平均化学组成相似。在除去有机质后的土壤干重中，至少有90%由硅、铁、铝和氧的化合物组成。少数砖红性土壤剖面的某些层次，含二氧化钛相当丰富。石灰性土壤在某深度中，游离碳酸钙含量可达30~50%。在湿润温暖区的土壤中钙、镁、钾、钠氧化物总量，很少超过5~7%，锰、磷、硫氧化物总量一般不到土壤组成的5%。地壳地壳平均化学组成59.0815.233.103.725.103.453.713.111.030.290.121.30SiO2Al2O3Fe2O3FeOCaOMgONa2OK2OTiO2P2O5MnO2H2O46.627.618.075.063.642.072.752.580.620.120.090.060.05OSiAlFeCaMgNaKTiPMnSCl百分率氧化物百分率元素二、土壤的主要特性土壤是一个多相的疏松多孔体系土壤物质在土壤中可进行挥发、稀释、扩散和浓集以致移出土体之外，这一过程显然是与土壤温度和含水量的变化，土壤质地和结构，以及层次构型相关的。土壤是一个胶体体系土壤胶体对离子的吸附和交换过程，是土壤中最重要的物理化学过程，其中包括对阳离子和阴离子的吸附和交换。土壤胶体对带相反电荷的污染物的吸附为正吸附，对带相同电荷的污染物质的“吸附”，称为负吸附，其吸附交换量则和土壤胶体或土壤有机-无机复合体的种类和数量，以及介质的pH值有关。胶体对离子的吸附主要表现为表面吸附，所以其吸附量与胶体的比表面积大小有关；胶体的吸附量还与胶体所带电荷有关，在一般情况下带有负电荷，只有在酸性条件下，少数胶体带正电荷；在离子吸附交换过程中，胶体每吸附一部分离子，同时析出等当量的其他同号离子，因此，胶体对离子的吸附交换作用，还与土壤的盐基饱和度和阳离子组成有关。此外，土壤中还存在非交换性的离子吸附作用，即所谓专性吸附。土壤是一个络合-螯合物质体系土壤中有许多天然的有机和无机配位体，因而土壤中的络合和螯合作用过程具有普遍性。土壤中存在的配位体，主要是土壤腐殖质、土壤微生物分解有机残体过程中产生的各种有机物质或分泌物，土壤中几乎所有的金属离子都有形成络合物和螯合物的能力。除天然配位体外，还有人工合成的污染物质的有机配位体。金属离子进入土壤，使土壤的络合和螯合作用更为复杂化，这是污染物质在土壤中迁移转化的重要途径之一。土壤是一个氧化还原物质体系土壤空气中的自由氧、高价金属离子和少量NO3-为氧化剂，土壤有机质和低价金属离子为还原剂。量度土壤氧化还原过程强度的指标是Eh。在此体系中，若自由氧占优势，则以氧化作用为主，若有机质起主要作用，则还原过程占主导。土壤氧化还原作用影响有机物质分解的速度和强度，也影响有机和无机物质存在的状态，从而影响到它们的迁移转化。土壤是一个化学体系土壤中的化合物或进入土壤的污染物质，还直接受到土壤中化学平衡过程的控制，在重金属和磷的迁移转化中，化学平衡扮演着重要的角色。土壤是一个生物体系土壤微生物是土壤生物的主体，土壤微生物在土壤有机质的转化过程中起着巨大的作用。土壤对有机污染物质之所以具有强大的自净能力，即生物降解作用，也主要是因为有种类繁多、数量巨大的土壤微生物存在。土壤微生物除参与有机质的转化外，还积极参与其他土壤过程。此外，土壤动物在有机污染物的分解转化中也起着一定作用。第二节土壤环境污染一、土壤净化与土壤污染（一）土壤净化（purificationofsoilpollution）1.土壤净化是指土壤本身通过吸附、分解、迁移、转化，而使土壤污染物的浓度降低而消失的过程。土壤所以具有净化功能，是由于土壤具有六种作用：植物根系的吸收、转化、降解与合成等作用;土壤中各种微生物和土壤动物的分解转化及生物固定化等作用;土壤中有机和无机胶体的吸附、代换、络合、沉淀等作用，对进入土壤中的物质起到“蓄积作用”和“迁移转化”作用;土壤的离子交换作用；土壤的机械截留过滤作用；土壤的气体扩散或蒸发作用。因此，某些性质不同的污染物质在土体中可通过挥发、扩散、分解等作用，逐步降低污染物浓度，减少毒性或被分解成无害的物质；经沉淀、胶体吸附等作用可使污染物发生形态变化，变化难以被植物的形态存在于土体中，暂时退出生物小循环，脱离食物链，或通过生物和化学降解，污染物变为毒性较小或无毒性，甚至有营养的物质。有些污染物在土体中还会发生形态变化，而被分解气化，迁移至大气中，这些现象，从广义上都可理解为土壤的净化过程。土壤净化能力决定于土壤的物质组成和其他特性，也和污染物质的种类和性质有关。不同土壤的净化能力是不同的，土壤对不同污染物质的净化能力也是不同的。2.土壤净化机理：进入土壤的污染物质，是依靠土壤自身的调节能力进行净化的，也包括生长在其上的植物或土壤生物等的功能，也就是说，污染物质进入土壤后，与土壤的固相、液相和气相物质之间发生一系列物理、化学、物理化学和生物化学反应，在土壤中进行迁移转化的结果，以及土壤的六种净化作用，都可以包括在这个过程中。物理过程：就是利用土壤具有多相、疏松多孔的特点，通过挥发、稀释、扩散等物理过程，使污染物移出土壤体外。其净化效果取决于土壤的温度、湿度、土壤的质地和结构；同时也与污染物的性质有关。化学过程：主要包括溶解、氧化还原、化学降解和化学沉降作用，使污染物迁出土壤之外或变成难溶物不被植物吸收，而不改变