环境学基础

鞠美庭

目录

  • 1 第一章 绪论
    • 1.1 环境学基础
    • 1.2 全球面临的几大环境问题
    • 1.3 中国的资源状况
    • 1.4 近代典型环境污染事件
    • 1.5 中国的环境污染与生态破坏
    • 1.6 生态文明内涵
    • 1.7 可持续发展战略
  • 2 第二章 水体污染及其防治
    • 2.1 水体污染与自净
    • 2.2 水质与水质指标
    • 2.3 水环境质量标准
    • 2.4 水体污染防治的途径
  • 3 第三章 大气污染及其防治
    • 3.1 大气和大气污染概述
    • 3.2 影响大气污染物的气象因素
    • 3.3 大气的主要污染物及其环境质量标准
    • 3.4 大气污染防治措施
  • 4 第四章 噪声污染及其防治
    • 4.1 噪声及其来源
    • 4.2 噪声污染防治法律
    • 4.3 噪声污染防治标准
    • 4.4 噪声控制原理与技术
  • 5 第五章 固体废弃物处理与处置
    • 5.1 固体废弃物概述
    • 5.2 固体废物产生现状及其环境问题
    • 5.3 固体废物的控制措施与处理处置技术
    • 5.4 城市垃圾和工业固废的综合利用
  • 6 第六章  土壤污染及其防治
    • 6.1 土壤污染与污染源
    • 6.2 重金属在土壤环境中的变化运动
    • 6.3 我国土壤污染现状及成因
    • 6.4 土壤污染防治技术与对策
  • 7 第七章 生态学基础与生态环境
    • 7.1 什么是生态城市
    • 7.2 生态城市规划
    • 7.3 生态城市建设的理论与实践
    • 7.4 中新天津生态城
全球面临的几大环境问题


一、气候变化

美国科幻影片《后天》描述了“明天之后”的未来世界:北半球冰川融化,地球进入第二冰河期,龙卷风、海啸在全球肆虐,整个纽约陷入冰河的包围中。

(一)气候变化趋势

过去一万年的气温变化                           1860年以来的气温变化

(二)气候变化的影响

北极地区升温速度是全球平均水平的2倍,如果气温按目前趋势继续上升,北极地区的居民如因纽特人在北极生活的历史就将结束。 过去30年间,北极冰盖已经收缩15%至20%。冰盖“缩水”的结果就是海平面上升,融化的冰汇入海洋将在本世纪末使海平面上升10厘米,如果气温按目前趋势继续上升,北极熊在21世纪末前将消失。

海拔较低的沿海地区将会面临被淹没的危险

二、臭氧层破坏

(一)臭氧层

臭氧层是大气平流层中臭氧浓度最大处,是地球的一个保护层。臭氧层是平流层中臭氧集中的层次,极大值在20~25km高度上。臭氧是氧原子与氧分子在第三体(N2、O2)参与下产生的,因高层大气中气体分子太稀少,低层大气中光离解的原子氧又太少,故只在平流层内形成了臭氧层。 

(二)臭氧层为什么会出现“空洞”?

许多科学家认为,是使用氟利昂作制冷剂及在其他方面使用的结果。氟利昂由碳、氯、氟组成,其中的氯离子释放出来进入大气后,能反复破坏臭氧分子,自己仍保持原状,因此尽管其量甚微,也能使臭氧分子减少到形成“空洞”。

我国科学家新近提出,仅仅是氟利昂的作用还不够,太阳风射来的粒子流在地磁场的作用下向地磁两极集中,并破坏了那里的臭氧分子,这才是主要原因。而无论如何,人为地将氯离子送进大气,终是一种有害行为。 臭氧是大气中的微量气体之一,其主要浓集在平流层中20-25km的高空,即大气的臭氧层。臭氧层对保护地球上的生命界以及调节地球的气候都具有极为重要的作用。然而,近些年来,由于在平流层内运行的飞行器日益增多,人类活动产生的一些痕量气体如NO。和氯氟烃等进入平流层,使臭氧层遭到破坏,以致于在南极上空出现了“臭氧空洞”。   导致大气中臭氧减少和耗竭的物质,主要是平流层内超音速飞机排放的大量NO。以及人类大量生产与使用的氯氟烃化合物(氟利昂),如CFCl3(氟利昂-11)、CF2Cl2(氟利昂-12)等。1973年,全球这两种氟利昂的产量达480万,其大部分进入低层大气,再进入臭氧层。氟利昂在对流层内性质稳定,但进入臭氧层后,易与臭氧发生反应而消耗臭氧,以致降低臭氧层中臭氧的浓度。 

(三)产生危害

10多年来,经科学家研究;大气中的臭氧每减少1%。照射到地面的紫外线就增加2%,人的皮肤癌就增加3%,还受到白内障、免疫系统缺陷和发育停滞等疾病的袭击。现在居住在距南极洲较近的智利南端海伦娜岬角的居民,已尝到苦头,只要走出家门,就要在衣服遮不住的肤面,涂上防晒油,戴上太阳眼镜,否则半小时后,皮肤就晒成鲜艳的粉红色,并伴有痒痛;羊群则多患白内障,几乎全盲。据说那里的兔子眼睛全瞎,猎人可以轻易地拎起兔子耳朵带回家去,河里捕到的鲜鱼也都是盲鱼。   推而广之,若臭氧层全部遭到破坏,太阳紫外线就会杀死所有陆地生命,人类也遭到“灭顶之灾”,地球将会成为无任何生命的不毛之地。可见,臭氧层空洞已威胁到人类的生存了。   臭氧是一种温室气体,它的存在可以使全球气候增暖。但是,臭氧与其它温室气体不同,这是自然界中受自然因子(太阳辐射中紫外线对高层大气氧分子进光化作用而生成)影响而产生,并不是人类活动排放产生的。 

三、酸雨

(一)酸雨——ph值小于5.6的大气降水。

“超越国界的污染”

不仅使排放污染物的国家深受其害,且可随风飘移到几百公里甚至几千公里之外,使其邻国遭殃

人为活动向大气层排放大量的硫、氮氧化物是环境酸化的主要原因。

硫的年均流量大于0.5g/m2的地区。

如欧洲及北美大部分地区。

各大洲硫和氮的人为排放量

南美、非洲及澳大利亚<北美、欧洲及亚洲。

欧洲和北美的硫排放量有所下降,氮的排放量也可以保持目前数量。

但是,其它地区硫、氮排放量却呈明显的上升趋势。 


(二)酸雨的形成

酸雨的形成大体上有以下四个过程:


(1) 水蒸汽冷凝在含有硫酸盐、硝酸盐等的凝结核上。


(2) 形成云雾时.SO2、NOX 、CO2 等被水滴吸收。


(3) 气溶胶颗粒物质和水滴在云雾形成过程中互相碰撞、 聚凝并与雨滴结合在一起。


(4) 降水时空气中的一次污染物和二次污染物被冲洗进雨中。 



四、荒漠化

(一)土地荒漠化

狭义的土地荒漠化(即沙漠化)是指在脆弱的生态系统下,由于人为过度的经济活动,破坏其平衡,使原非沙漠的地区出现了类似沙漠景观的环境变化过程。正因为如此,凡是具有发生沙漠化过程的土地都称之为沙漠化土地。

广义土地荒漠化则是指由于人为和自然因素的综合作用,使得干旱、半干旱甚至半湿润地区自然环境退化(包括沙质荒漠化、盐渍荒漠化、石质荒漠化、海洋荒漠化、城市荒漠化、高寒荒漠化等。)的总过程。

(二)荒漠化形成的自然因素——为荒漠化创造条件

本区条件分析:

①基本条件 ——气候干旱少雨

气候干旱,地表水贫乏,河流欠发育,流水作用微弱,而物理风化和风力作用显著,因此形成大片戈壁和沙漠;

②物质条件 —— 地面疏松,为沙质沉积物

由于由于气候干旱,植被稀少,土壤发育差,平地多疏松的沙质沉积物;

③动力条件——大风日数多且集中

大风日数多,且集中在冬春干旱的季节,从而为风沙活动创造了有利条件。

④气候异常可以使脆弱的生态环境失衡,是导致荒漠化荒谟化进程。

本区属于温带大陆性气候,它具有的一个重要特征就是气温、降水的变率大。雨量的变化,对荒漠化的发生和发展起到至关重要的作用。多雨年有利于抑制风沙活动;少雨年,加剧荒漠化进程。

(三)荒漠化形成的人为因素

——加剧荒漠化进程(说明:事实上,在荒漠化的发生、发展过程中,人类活动常常起决定性作用。调查表明,在西北地区现代荒漠化土地中,有90%以上是人为因素所致。)

(1)来自于人口激增对生态环境的压力

(2)由于人类活动不当,对土地资源、水资源的过度使用和不合理利用。

(四)荒漠化的危害 

(1)农业生产(流动沙丘淹没农田)

(2)村镇、交通、水库、灌渠(流动沙丘淹没)

(3)生态环境(沙尘暴频发)

(4)植被和地表形态(引发饥荒) 

(五)荒漠化防治的对策和措施

(1)预防:具有潜在荒漠化危险的土地;

(2)扭转:正在发展中的荒漠化土地的退化;

(3)恢复:已经发生荒漠化的土地的生产力。

五、持久性有机污染物

(一)定义

持久性有机污染物(POPs)是指通过各种环境介质(大气、水、生物体等)能够长距离迁移并长期存在于环境,具有长期残留性、生物蓄积性、半挥发性和高毒性,对人类健康和环境具有严重危害的天然或人工合成的有机污染物质。 

(二)POPs公约控制的十二种物质

POPs Convention 

有机氯农药      

  艾氏剂,狄氏剂,异狄氏剂

  滴滴涕,六氯苯,毒杀芬

  氯丹,灭蚁灵,七氯精细化工品

  多氯联苯(PCBs)

非故意生产副产品

  多氯代二苯并二恶英(PCDDs)、

  多氯代二苯并呋喃(PCDFs)


(三)持久性有机污染物在中国的历史和现状

艾氏剂和狄氏剂曾在我国研制但未规模生产。

异狄氏剂从未研制也未生产和使用。

七氯曾有生产和使用,累计产量小于100吨,用于铁路枕木的防虫防腐,20世纪80年代停产。

毒杀芬:70、80年代曾有大量生产和使用,曾有16个生产企业,1985年关闭所有生产企业,总产量20660吨

多氯联苯1980年停止了的生产,含多氯联苯的电容器或变压器仍有部分在运行。但用多氯联苯的电力设备多数已到报废年限。

(四)对策

(1)政府加大经费投入,加速建设7个二恶英监测中心,建设全国的POPS监测网络,培养高素质专业人才,尽快形成工作能力;加强重点区域环境污染现状的监测调查研究,开展重点区域和重点工程中POPS的长期监测和防治对策研究;同时应加大对环境分析仪器的开发、研制以及技术研究方面的力度,使POPS监测在经济、技术上保持连续性。

(2)基于整体性、规范性、实用性、指导性,建立起一套完整的监督管理技术支持体系(技术规范、方法标准、QA/QC、标样、排放与控制标准等),以加强危险废物的跟踪和处理设施管理,其核心是明确危险废物的产生者、运输者、所有者和运营者的责任。同时积极借鉴其他国家的履约立法经验,加快国内相关环境立法,真正实现国内法与环境公约的衔接。还要加大环境执法力度,使POPS的削减、控制真正有法可依,有法必依。例如日本环境厅为降低垃圾焚烧产生的二恶英排放,制定了一系列法规,明确规定了控制措施和技术条件,并制定了超标罚款的金额,在1997~2001年短短4a间就取得了很好的控制效果。 

(3)对设备落后、污染严重的小工厂,引入先进设备,改进生产工艺,同时进一步推行清洁生产工艺。 

(4)积极寻求国际交流与合作,引进先进技术,多方争取财政援助、技术援助和技术人材。 

(5)环境监测行业应走向市场化,实现企业化运作。这样可以吸收资金以加强自身建设,为日常的监控工作提供保障。