环境科学概论解析Word文档格式.docx
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社会环境和自然环境的概念一样，它也是把环境看成是以人为中心的客体的这一大前提下派生出来的一个概念，它是在自然环境的基础上，人类通过长期有意识的社会劳动，加工和改造了的自然物质，创造的物质生产体系，积累的物质文化等所构成的总和。
社会环境是人类活动的必然产物，它一方面是人类社会进一步发展的促进因素，另一方面又可能成为束缚因素。
它是人类精神文明和物质文明的一种标志，并随着人类社会发展不断地丰富和演变。
{文化环境
心理环境
4、环境如果按空间尺度大小，由近及远，由小到大可分为聚落环境、区域环境、全球环境、星际环境。
（1）聚落环境：
是人类群居生活的场所。
是人类利用和改造自然而创造出来的与人类关系最密切，最直接的生存环境。
按其性质、{居室环境}：
一套住房内的环境
功能、{院落环境：
住宅小区、花园、
规模大庄园等{城市院落环境{生活院落环境
工作院落环境
农村院落环境
{村落环境：
主要是农业人口聚居的地方，由村落、农业区、自然环境及乡镇企业组成。
{城市环境：
是高度人工化，社会化的环境，是从事工业、商业和交通业等非农业人口聚居的地方。
（2）区域环境：
是包括人工环境在内的占有一定地域域的自然环境，区域的范围可大可小，区域内环境结构特点、功能也千差万别，以自然环境为主体的区域环境有：
森林、草原、沙漠、冰川、海洋、湖泊、河流、山地、平原等多种类型。
以人工环境为主体的区域环境有：
城市、农村、工业区、旅游区，开发区等，区域环境是一种结构复杂、功能多样的环境，由于解决环境的问题，关键在于人类的社会活动，因此，区域环境主要是按社会的经济结构和行政体系来划分的。
（3）全球环境：
又称地球环境，范围包括大气圈中的对流层和平流层的下层、水圈、土壤岩石圈和生物圈。
（4）宇宙环境：
是指大气层以外的环境。
它是人类生存环境的最外圈部分，即大气层以外的宇宙空间，也称空间环境，星际环境。
无论从何种角度，进行环境分类，环境都具有共同的特征。
首先，环境是一个以人类社会为主体的客观物质体系，对人类社会的生存和发展，它既有依托作用，又有限制作用，因此环境有合适与否，或优劣之分。
其次，环境是一个有机的整体，不同地区的环境由其若干个独立组成部分（环境要素），以其特定的联系方式构成一个完整的系统。
第三，环境还具有明显的区域性，变动性特征。
区域性在于各个不同野次或不同空间的地域，其结构方式、组成程度，能呈物质流动规模和途径，稳定性程度等都具有相对的特殊性，从而显示区域特征。
环境的变动性是指在自然和人类社会行为的共同作用下，环境的内部结构和外在状态始终处于不断变化的过程中。
当人类行为作用引起的环境结构与状态的改变不超过一定限度时，环境系统的自动调节功能，可以使这些改变逐渐消失，使结构和状态恢复原有的面貌。
也就是说，人类通过自己的社会行为可以促进环境的定向发展，也可能导致环境的退化。
第二节环境问题
一、定义
狭义：
环境问题是指在人类社会经济活动作用下，人们周围环境结构与状态发生不利于人类生存和发展的变化。
广义；
是指任何不利于人类生存和发展的环境结构和状态的变化，其产生的原因包括人为方面的，也包括自然方面的。
二、产生原因及特点
环境问题的产生主要与人类不明智的社会经济活动有关，这些活动主要是自然资源开发利用、工农业生产活动、人口增长及城市化等。
特点：
1、全人类面临的共同性问题；
2、已从局部扩展到区域甚至全球，从地表到高空及地下，呈立体态
3、表现形式要加多样化；
4、具有明显的地域性；
5、已严重损害人类的健康与福利，威胁人类生存和发展。
三、环境问题分类
1、原生环境问题
也叫第一环境问题，它是自然环境自身变化引起的，没有人为因素或很少有人为因素参与，使人类社会遭受一定损害的问题。
包括地震、火山活动、滑坡、泥石流、台风、洪水、干旱等等。
2、次生环境
也叫第二环境问题，它是人类活动作用于周围环境引起的环境问题，是人类不合理利用资源所引起的环境衰退和工业发展所带来的环境污染等。
等因此它是环境科学研究的主要对象。
环境破坏：
又称生态破坏，主要指人类社会活动引起的生态退化及由此而衍生的有关环境效应，它们导致环境结构和功能的变化，对人类的生存和发展产生了不利影响，环境破坏主要是由于人类活动违背了自然生态规律，急功近利，盲目开发而引起的。
按对象性质分{生物环境破坏：
过渡砍伐，过渡放牧、乱捕滥杀等引起。
非生物环境破坏：
盲目占用耕地造成耕地减少，毁林开荒，造成水土流失和沙漠化等。
环境污染与干扰：
环境污染：
有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化、使环境系统的结构与功能发生变化，对人类或其他动物的正常生存和发展产生不利影响的现象。
按污染物性质分{生物污染
化学污染
物理污染
按环境要素{大气污染放射性污染
水污染
土壤污染
环境干扰：
是指人类活动所排出的能量进入环境，达到一定的程度，产生的人类不良的影响。
包括：
噪声、振动、电磁干扰、热干扰等。
四、环境问题的产生和发展。
环境的变化，包括环境要素的物理化学性质或环境结构发生不利于人群和生物的变化，并对人类的生存产生不利的影响，于是就产生了环境问题。
人类的产生——原始社会——农业社会——工业社会
气候危机食物危机土地危机“三废”污染
（原生环境问题）
第三节环境科学
五、定义
环境科学是以“人类—环境”系统为其特定的研究对象。
它是研究“人类—环境”系统的发生和发展，调节和控制以及改造和利用的科学。
六、环境科学的研究对象和任务
研究对象就是人类与环境这对矛盾的统一体。
任务：
主要是揭露人类与环境这对矛盾的实质，研究人类与环境之间的对立统一关系，掌握它的发展规律，调控人类与环境之间的物和能量交换过程，寻求解决矛盾的途径和方法，以改善环境质量，造成直接经济损失福人民，防止人类与环境关系的失调而促进协调发展，促进人类社会健康的发展。
七、环境科学的分类
1、理论环境学：
是以唯物史观为指导，运用系统论论化，控制论等现代科学理论来研究环境问题，以建立与现代科学技术发展水平相适应的环境科学的基本理论。
主{环境科学方法论
要环境质量评价的原理和方法
内合理布局的原理和方法
容综合利用联合企业及生产地域综合体组成的原理和方法
环境区划和环境规划的原理和方法
生态系统研究的理论和方法
2、综合环境学
综合环境学是把“人类与环境”这一复杂的矛盾作为一个整体，来全面地研究“人类与环境”对立统一关系的发展预测，调控以及改选和利用的科学，根据研究对象的范围、特性及其从属关系可分：
{全球环境学
区域环境学
聚落环境学{院落环境学
林落环境学
城市环境学
2、部门环境学
部门环境学就是以“人类与环境”之间的某种或某类特殊矛盾为对象而研究其发展、预测、调控以及改造和利用的科学，根据环境的组成和性质以及人类活动的种类活动的种类和性质，可划分为：
{
（1）自然环境学{按组成要素{大气环境学
水文环境学
土壤环境学
生物环境学
{按性质{物理环境学：
振动、噪声、热污染、辐射及采矿等
物理环境学：
“三废”
{
（2）工程环境学：
{工业环境学：
核心是“三废”污染问题
农业环境学：
动、植物的品种和相对数量的改变分布，农药、化肥
康乐环境学：
旅游、休养、和疗养
{（3）社会环境学：
是研究人害与社会环境之间的相互关系的科学。
{经济环境学
政治环境学研究社会的经济基础和上层建筑与人类
文化环境学活动及健康之间的对立统一关系的科学。
八、环境科学的发生和发展
{环境科学的初期发展阶段或多学科发展阶段
环境科学的整体化发展阶段
第二章大气环境
第一节大气组成与结构
大气是指包围在地球外围的空气层，它是人类和一切生命体赖以生存的基本条件之一。
如果没有空气，人类就无法生存，植物就无法进行光合作用。
如果空气被污染，许多有害物质就会直接危害生态系统和人体健康，随着经济的迅猛发展，人类对环境的作用也日益增强，作为环境要素最主要组成之一的大气便受到严重的污染。
因此，研究大气所受到的污染问题是当前十分迫切的环境问题之一。
一、大气结构
大气的总质量约为3.9×
1015t，占地球总质量的百万分之一。
大气质量在垂直方向的分布是不均匀的，由于受重力的影响，大气质量主要集中在下部，其质量的50%集中在5Km以下，75%集中在此10Km以下，98%集中在30Km以下。
根据大气垂直方向上热状况的不同，同时考虑垂直运动状况
（一）对流层
对流层是地球大氯层中最低的一层，底界是地面。
整个大气3/4的质量都集中在这一层，云、雾、雨、雪、冰雹等主要天气现象都在这一层发生，因此这一层空气比较潮湿。
由于对流层和地面接触，它从地面得到热能，使得大气温度随高度的增加而降低，大约每升高100m，温度降低0.6℃。
由于对流层内具有强烈的对流作用，它的强度因纬度位置而不同。
一般对流作用在低纬度较强，高纬度较弱，所以对流层厚度从赤道向两极减少，在低纬度地区为17—18Km，中纬度地区为10Km—12Km，高纬度地区为8—9Km。
自地表向上延伸1Km—2Km，摩擦层或大气边界层，对流层上界称为“对流层顶，厚度几百米到1Km—2Km的过渡层，对流层对人类的生产，生活影响最大，大气污染现象也主要是发生在这一层，特别是在大气边界层。
（二）、对流层
对流层顶到约50Km的大气层为平流层。
层内空气比较干燥，几乎没有水汽，非常稳定。
垂直温度到30—50Km，时均保持在—55℃左右。
当到平流层顶时，温度到—3℃以上，T↗
因为Ο3吸收紫外线Ο+Ο2
Ο+Ο2——————————Ο3+热量
平流层是超音速飞机飞行的理想场所。
（三）中间层
从平流层顶—80Km高度称为中间层，有强烈的垂直对流运动，高度↗，T↘
（四）、热成层，—电离层
中间层之上为热成层，上界可达800Km，
下部—N2
上部—O吸收紫外线所以高度↗，T↘
（五）、逸散层
大气圈的最外层，空气极为稀薄，密度几乎与太空密度相同，高度↗，T↗略
二、大气的组成
大气{气体元素干洁空气{N2—78.09%
化合物O2—20.94%99.9%
水滴Ar—0.93%
冰晶其它稀有气体<
0.1%
尘埃其中CO2、O3成份易变，其
花粉它组成为恒定级分
第二节大气污染和污染物
（一）大气污染
大气污染是指大氯中上些物质的含量达到有害的程度，以至破坏人和生态系统的正常生存和发展，对人和物造成危害的现象。
造成大气污染的因素：
{自然因素：
森林火灾、火山爆发、岩石风化
人为因素：
工业废气、燃烧、汽车尾气和核爆炸等自然因素造成污染，经过自然环境所具有的物理，化学和生物作用过程（自然的净化作用），经过一定时间后会得到恢复，所以大气污染主要是指人类活动造成的。
（二）大气污染源
{天然污染源：
自然界中某些自然现象向环境排放有害物质或造成有害影响的场所。
人为污染源：
由人类的生产和生活活动向环境排放有害物质或造成有害影响的场所。
{燃料燃烧：
煤、石油、天然气产物CO、CO2、SO2、NO烟尘等有机化合物。
工业生产排放：
污染物种类多，数量大，是城市和工业区大气的主要污染源
交通运输排放：
尾气
农业活动排放：
农药和化肥
（三）大气污染物
大气污染物系指由于人类活动或自然过程排入大气的对环境或人产生有害影响的那些物质。
种类相当多，据不完全统计，大约有100种左右
1、分类
物理状态{气体状态污染物占90%
固体颗粒状态污染物（悬浮于空气中）占10%
形成过程{一次污染物：
指直接从污染源排放的污染
二次污染物：
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产次污染物的理化性质完全不同的新的大气污染物。
其毒性比一次污染物还强。
化学状态{含硫化合物：
含氮化合物
碳的氧化物
碳氢化合物
2、主要大气污染物
（1）颗粒物
颗粒物批大气中液体固体状物质又称尘，其中有固体的灰尘，烟尘、烟雾，以及液体的云雾、雾、滴。
粒经分布大致在100um—0.002um。
按粒径大小可分为两类:
①降尘:
指粒径＞30um的颗粒,它们可在重力作用下降落下平，称为降尘。
尘的自然沉降量，用第个月沉降于单位面积上尘的重量表示，即t/（km2月）。
它作为大气污染程度的指标之一。
②、飘尘：
指粒径＜10um的长期飘浮在大气中的是浮状颗粒。
它包括粒径在10Um—0.25um的在空气中等速沉降的雾尘，以及粒径小于0.1um的随空气作布朗运动的云雾尘。
由于小于0.1um的微粒，不因重力作用而沉降，可悬浮在大气中长达数日，数年之久，能被人直接吸入呼吸道内造成危害，而且易将污染物带到很远的地方，导致污染范围扩大。
③、总悬浮颗粒（TSP）
指飘浮在空气中各种不同粒径的液体或固体微粒（粒径在100um—0.002um）的总量称总悬浮颗粒物。
一般指用大流量采样器，流量为1.1m3/min—1.7m3/min，
用超细24h，所得颗粒物总量，作为总悬浮物颗粒物的日平均平均浓度，（mg/m3或ug/m3），其量的多少，反映大气质量的好坏，是大气质量的一个重要指标。
（2）硫氧化合物
硫氧化合物（SOX）主要通常有SO2、SO3、S2O3、SO等，其中SO2是大气中分布最广，影响最大的污染物质，常用SO2作为大气污染的指标，（人类活动排放的SO2总量仅次于CO）
危害机理：
2SO2+O2——2SO3
SO3+H2O——H2SO4+MSO4
H2SO4和MSO4可形成硫酸雾和酸性降水—危害SOX大部份平自煤和石油的燃烧、石油炼制、有色金属冶炼、硫酸制备等等，在排放SO2的各种过程中约有96%来自燃料燃烧过程。
通常煤和石油中的硫包括无机硫和有机硫两种形式，它们燃烧过程中发生如下反应：
1、无机硫氧化：
无机硫大部分为硫铁矿，燃烧时氧化为SO2
4FeS2+11O22Fe2O3+8SSO2
形成SO2后，部分可转变为SO3：
SO2—1/2O2=SO3
2、有机硫氧化：
包括硫酸、硫醚等，在燃烧过程中先形成H2S，H2S再被氧化为SO2。
如硫酸：
CH3CH2CH2CH2SHH2S+2H2+2C+C2H4
2H2S+3O32H2O+2SO2
CH3CH2}SH2S+2H2+2C+C2H4
CH3CH2
（3）碳的氧化物
大气中主要包括CO2和CO，CO2是大气中正常的组成，CO则是大气中排放呈最多的污染物。
①CO
CO是在燃料不完全燃烧时产生：
C+1/2CO
C+CO22CO
CO2CO+O
城市大气中CO80%是由汽车排出来的，所以现在北京等一些大城市已制定出汽车尾气排放标准，未灰到标准的汽车必须进行改进，否则不能使用。
CO的天然源主要有：
甲烷的转化：
生命中机体分解产生的CH4经OH自由基氧化形成CO海水中CO的挥发：
海水中CO过饱和程度很大，可以不间断地向大气提供CO。
植物排放物的转化：
植物排放的萜烯烃，经OH自由基氧化成CO，植物叶绿素的光解产生CO和森林火灾，农业废弃物焚烧等等产生CO。
②、CO2
CO2本身是一种元毒的气体，对人体无显著危害作用，但CO2对会引起全球性环境的演变，如气温的变暖，所以CO2越来越引起人们的普遍关注。
人为产生的CO2，主要是矿物燃料的燃烧过程产生的，天然产生的CO2主要有海洋脱气，甲烷转化和动植物呼吸。
（4）氮气化物
氮氧化物是氮的氧化物的总称，包括：
氧化亚氧（NiO，也称关气或一氧化二氮），一氧化氮（NO），二氧化氮（NO2）三氧化二氮（N2O3），四氧化二氮（N2O4）、五氧化二氮（N2O5）等，其中N2O5是固体。
大气中除NO2、NO的混合物，用NOx，那么造成大气污染的NOx主要也是指NO和NO2。
大气中NOx的人为另有所指主要是燃料的燃烧，燃烧产生的NOx主要是NO，占90%以上，只有很少部分被氧化为NO2。
燃烧产生的NOx的机理见P21页。
空燃比=空气的质量
燃料的质量
当燃烧完全时（无过量O2），此时空气和燃料的混合物称为化学计量混合物，空燃比为化学计量空燃比。
富燃料：
空气的量少于化学计量的量
贫燃料：
空气的量大于化学计量的量
氮氧化物的天然源主要有
1由生物机体腐烂形成的硝酸盐，经细菌作用产生的NO及随后缓慢氧化形成的NO2。
2生物源产生的氧化亚氧（N2O）氧化形成NOx，
3有机体中氨基酸分解产生的氨经OH自由基氧化形成的NOx，据估算，天然源产生的NOx和人为源产生的量几乎相等。
大气中的NOx最终转化为HNO3和硝酸盐微粒，经湿沉降和干沉降从大气中去除。
（5）碳氢化合物（HC）
（定义）碳氢化合物是以碳元素（C）形成的化合物总称。
种类很多，包括烷烃，烯烃，芳烃等等外多杂（来源）多样的含碳和氢的化合物。
该类物质主要是来自石油燃料的的不充分燃烧过程和蒸发过程，其中汽车排放占有相当大的比重，石油炼油制，化工生产等也产生多种类型的碳氢化合物，自然源产生的HC大部分是生物活动产生的。
（危害）碳氢化合物是形成光化学烟雾的主要物质，光化学反应产生的衍生物对人们的眼睛有刺激作用多环芳烃中有不少是致癌物质，如3、4—苯并
（2）花是强致癌物。
大气研究中通常把HC分为：
甲烷CH4：
大气中占80%—85%，光化学反应中是惰性的，无害烃
非甲烷烃：
（NMHC），主要参与了光化学反应。
1、CH4的来源天厌氧细菌的发酵过程，自然界的淹水土体，如水稻田底有机质的分解。
2、非甲烷烃:
天然源：
由于非甲烷烃种烃多，来源也多，其中排放量最大的是由植物释放的萜烯类化合物，约占总量的65%，目前已发现的有α—蒎烯、β—蒎烯等到11种。
其中最主要的还是异戊（间）二烯和单匝烯，二者会在大气中发生化学作用而形成光化学氧化剂和气滘胶粒子。
人为源：
A、汽油燃烧：
汽油燃烧排放非甲烷烃的量约占人为源总量的38.5%，汽油典型万分为CH4、C2H4、C3H6和C4C4碳氢化合物，此外还有一些醛类化合物。
汽油燃烧后由尾气排放的产物主要决定于空气/燃料比。
B、焚烧：
有机物品的焚烧排放。
C、溶剂蒸发：
有机溶剂的蒸发而产生。
制鞋、油漆
D、石油蒸发和运输损耗。
E、废物提炼：
资源再利用。
（6）、其他有害物质
进入大气的污染物是复杂的，除了上述几类外，还有金属类，如：
铅，铅化合物；
镉，镉化合物，以及其他气体，如：
氧及氟化氢，氯及氯化氢等，对环境和人类健康都构成严重威胁。
四、气污染类型
大气污染类型主要取决于所用能源的性质和污染物的化学反应特性。
此外，气象条件也起着重要的作用（光照、温湿度、风等）大气污染可以从不同角度类型进行划分
1、根据污染物的化学性质以及它们存在的大气环境状况为依据。
（1）、还原型（煤炭型）
这种污染常发生在以煤炭和石油工业为燃料的地区，其主要污染物是SO2、CO和颗粒物。
在低温、高温度的阴天，风速很小，并伴有逆温存在的情况下，一次性污染物在低空聚积生成还原性烟雾。
如：
伦敦烟雾事件发生时的大气污染类型，所以也称之为伦敦烟雾型。
（2）、氧化型（汽车尾气型）
这种类型大多发生在以使用石油为燃料的工区，污染物中一次污染物是CO、NOX、HC化合物。
这些大气污染物在阳光照射下能引起光化学，并生成二次污染物—臭氧、醛类、酮类部分、酯类。
特点是它们具有强氧化性质，对人眼睛等粘膜有刺激作用，如洛杉矶的光化学烟雾型。
2、根据燃料性质和大气污染物的组成划分
（1）、煤炭型
（2）、石油型
（3）、混合型
（4）、特殊型
第二章水环境
第一节水环境概述
一、水环境概念
水环境一般是指河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰川、海洋等地表贮水体中的水体身及水体中的悬浮物，溶解物质、底泥和水生生物等。
从自然地理的角度看，水环境系指地表水覆盖地段的自然综合体。
按类型区分：
{海洋水体
陆地水体{地表水体
地下水体
按区域划分，是指某一具体的被水覆盖的地段。
如太湖、洞庭湖、鄱阳湖，属不同区域的水体。
长江、黄河、珠江属不同流域的水系。
在环境污染的研究中，将“水”与水环境加以区别是十分重要的水的结构、特性和水的循环运动等，对人类生活及环境有重大的作用和影响，但很多污染物质在水中的迁移转化是与整个水环境密切联系在一起的，仅仅从水着眼会得出错误的结论，对污染的预防与治理产生误导。
例如重金属、污染物易从水中转移到底泥中（生成深沉或被吸附和鳌合），因而水中重金属的含量一般都不高，仅仅从水着眼，似乎未受到污染，但是着眼于整个水环境，则很可能受较严重的污染。
有的人氢污染物由水中转向底泥的过程称之为水的自净作用，但从整个水体来看，这种转移却可能使水体成为次生污染源，在适当条件下，污染物双可释放出来。
二、水资源及其特性
1、地球上天然水资源的分布
水是地球中分布最广的物质之一，是主要的自然资源，水量不仅不多，而且水量恒定不变。
1、分布极不均匀：
地球上水的总体积为13.6×
108km3,
其中97%以上为海洋上水，3%为淡水。
淡水{大部分以冰、冰川形式存在极地和高山上，小部分为地下水和土壤水、地表水。
人类易于利用的淡水约占全球淡水的20%左右，而直接能取用的河、湖淡水仅占全部淡水的0.3
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