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07年环境学原理：1阐述下垫面形状改变的环境效益下垫面形状变化的主要环境效应主要是通过改变地面风速、温度等，从而影响大气污染物的扩散情况。对下垫面形状不同，主要指地型和地物。地面是一个凹凸不平的粗糙曲面，当气流沿地面流过时，必然要同各种地形地物发生摩擦作用，使风向和风速同时发生变化，其影响程度与各障碍物的体积、形状、高低有密切关系。山脉的阻滞作用，尤其是封闭的山谷盆地，因四周群山的屏障影响，往往是静风、小风频率占很大比重，不利于大气污染物的扩散。城市中的高层建筑、体形大的建筑物和构筑物，都能造成气流在小范围内产生涡流，阻碍气流运动，减小平均风速，降低了近地层风速梯度，并使风向摆动很大，近地层风场变得很不规则。一般规律是建筑物背风区风速下降，在局部地区产生涡流，不利于气体扩散。在山区地区发生的以24小时维州区的局地环流山谷风，由于地表起伏造成的山坡和谷地受热不均产生的。白天，山坡接受太阳光热较多，空气增温较多，而山谷上空，同高度的空气因离地面较远，增温较少。于是山坡上暖空气不断上升，在上层从山坡流向谷地，形成谷风，谷底空气向山坡补充，在山坡和山谷间形成热力循环。夜间，则形成山风。若有大量的污染物排入山谷，由于风向的摆动，污染物不易扩散，在山谷中停留时间很长，有可能造成很严重的大气污染。2分析植被覆盖率对流域水文过程的影响植被对于水文过程的影响主要是植被降水截留、蒸发散、径流和地下水等水文过程。大气降水进入生态系统,首先到达植被冠层,降落到冠层上的降水在向地面下移的过程中被重新分配,分配过程的每个环节都伴随着液态水的损失和气态水的生成与发散。植被通过植被截留、形成树干茎流和透冠雨,植被截留通过植被表面蒸发再回归大气中。因此,植被冠层截流也是水分损失的一个途径。降雨较小且不超过植被树冠储水容量时,植被的截流率较高;降雨持续时间较长时,植被树冠的水分蒸发损失控制着植被的截流率。植被对水文过程的影响主要表现在蒸发散过程上。蒸发散作为流域生态系统的重要水文特征直接影响着其物质和能量循环。水分从有植被覆盖的地表传输到大气的全部过程统称为蒸发散(ET)。植被的蒸腾过程是湿地植被截流过程的延续。森林植被对河川径流有着重要的影响:森林直接减少形成径流量的雨量;森林改变了流域内径流形成过程,不仅影响其流量大小,而且影响到其在时间上的分配过程。在一个流域上的降水经过流域的蓄渗损失(植物截留、下渗、填洼和蒸散发等)后成为流域的产流量。对于一个没有人类活动的固定流域来说降水所产生的产流量大小取决于损失量,主要影响因素为流域内植被情况。植被覆盖率的大小和下渗、蒸散发密切相关。森林覆盖率较高,森林蓄水量大所以流域产流量小;森林植被覆盖率减少导致流域内产流量明显加大。无论年径流及其次洪径流量的变化过程,均与流域内植被覆盖率变化密切相关。植被对径流的影响是一个客观存在的实际问题，主要表现在阻滞地表径流、延长入渗时间、影响水量的再分配等，而径流由3部分组成，即地表径流、壤中流、地下径流。良好的植被可以减少地表径流、增加壤中流和地下径流，起到防治水土流失、涵养水源、改善河流水文状况及减轻洪涝灾害等作用。并使得河流在枯水期间仍能维持一定的流量，对于开发和利用有限的水资源有着重要意义。探讨不同植被类型的地表径流规律及其特征，对于削洪减灾、植被涵养水源效益的评价及退化生态系统恢复成效的衡量是非常有益的。森林植被变化对径流与洪水过程的影响效应是十分显著的。随着森林覆盖率的增大:①流域拦蓄降雨径流的能力显著增强;②降水转化为径流的数量(即径流系数)降低,次降雨径流系数的变化幅度有增大的趋势;③洪峰流量减小,洪水过程线历时增长。这表明,森林植被能够有效地拦蓄降雨,增大流域的蓄水能力,并减小下游的防洪压力。对输沙的影响：输沙量与径流之间存在着正相关关系。因此，植被覆盖率高，产沙量较小。植被生长对径流泥沙的影响关键在于改变了降雨侵蚀动能。植被生长引起植物高度增加、根系伸长、叶面积增加、覆盖度增大,植被结构发生变化,植被对降雨的阻截再分配作用因此发生变化,改变了降雨对地表的侵蚀击溅力。植被覆盖度、叶面积指数、植被高度和有效根系密度等归结为影响水土流失的主要因素。植被生长过程中枯枝落叶及土壤的改变也显著影响径流泥沙水文过程。随着植被生长枯枝落叶不断聚集,不仅有效减弱了雨滴分散土壤颗粒的动力,防止土壤侵蚀发生,同时枯枝落叶聚集增大了地表糙率,增强了其自身蓄水能力,有效分散、吸收径流,显著降低水流挟沙能力,减少径流汇集及泥沙搬运。植被通过改变土壤特性而改变径流、土壤侵蚀发生。并不是森林覆盖率高就一定是有利于水土保持，近年来一些研究发现只有当流域边的森林为成林10年以上的才有明显的保持水土的功能，而后期的植树造林工程反而导致较严重的水土流失，这主要是由于植树造林造成流域岸边土壤松动，从而随径流流失。3举例说明流域环境污染监测的布点原则（1）河流：监测断面设置、采样点的确定监测断面设置原则：断面应尽可能考虑与水文测量断面重合，并要求交通方便，有明显的河岸边标志。1）有大量废水排入河流的主要居民区、工业区的上游和下游。2）饮用水源区、水资源集中区域、主要风景游览区、水上娱乐区及重大水力设施所在地等功能区。3）交大支流汇合口上游和汇合后与干流充分混合处，入海河流河口处，受潮汐影响的河段和严重水土流失区。4）湖泊、水库、河口的主要入口和出口。5）国际河流出入国境线的出入口处。监测断面设置：对于江、河水系或某一河段，要求设置三种断面，即对照断面、控制断面和削减断面。如下图：1）对照断面：为了解流入监测河段前的水体水质状况而设置。断面应设在河流进入城市或工业区以前的地方，避开各种废水、污水流入或回流处。2）控制断面：为评价两岸污染源对监测河段的水质影响而设置。数目根据城市工业布局和排污口分布情况而定。断面位置与废水排放口的距离应考虑主要污染物的迁移、转化规律，河水流量和河道水力学特征确定，一般设置在排污口下游500~1000米处，也有设在支流与干流的汇合处，反映滞留汇入对干流水质的影响。3）削减断面：为监测河流受纳废水后水质的恢复情况设置，通常设置在城市或工业区最后一个排污口下游1500m以外的河段上确定监测断面后，根据水面宽度确定断面的采样垂线，再根据采样垂线确定采样点位置和数目。对于每个监测断面作如下设置：1）水面宽度小于50米，只设一条中泓垂线2）水面宽50-100米时，左右近岸有明显水流处各设1条垂线3）水面宽100-1000米时，设左、中、右3条垂线4）水面宽度大于1500米时，至少设置5条等距离采样垂线5）较宽的河口应适当考虑增加垂线数对于每一条垂线：1）当水深小于或等于5米时，在水面下0.3-0.5米处设一个采样点2）水深5-10米，在水面下0.3-0.5米处和河底以上约0.5米处各设一个采样点3）水深10-50米，设3个采样点，水面下0.3-0.5米，河底以上0.5米，1/2水深处4）水深超过50米，适当增加采样点处。（2）湖泊、水库监测断面设置（如图）：1）进出湖泊、水库的河流汇合处分别设置2）以各功能区（城市和工厂的排污口、饮用水源、风景游览区、排灌站、不同鱼类的回游产卵区、水生生物经济区等）为中心，在其辐射线上设置弧形监测断面3）在湖库中心，深、浅水区，滞留区设置监测断面采样点的位置、数目确定与河流相同。但是如果存在间温层，应先测定不同水深处的水温、溶解氧等参数，确定成层情况后再确定垂线上的采样点位置4论述地区不同圈层中环境污染扩散与转化规律污染物质在环境中的存在形态扩散及其迁移、转化主要发生在大气圈、水圈、土壤圈和生物圈中。污染物的迁移和转化常常相伴发生，污染物的迁移转化方式主要有物理、化学、生物三种方式，可以通过挥发、扩散、混合、沉降、凝聚、吸附、溶解、沉淀、水解、配合、氧化、还原、光化学反应以及生物吸收、累积、代谢和降解等实现其在环境中的迁移和转化。污染物可以在单一环境要素圈中迁移转化，也可以超越圈层界线实现多介质迁移转化。1）挥发和吸附：挥发作用是物质从液相或固相迁移进入气相的过程。对于大多数有机物，挥发是一个重要的环境迁移途径。吸附作用是化学物质在气-固或液-固两相介质中，在固相中浓度升高的过程，包括一切使溶质从气相或液相转入液相的反应。环境中化学物质的吸附过程包括土壤吸附、沉积物吸附、水中悬浮物吸附等。吸附作用又分为固体表面吸附和离子交换吸附（阴离子、阳离子）。另外，分配理论已经广泛应用于疏水性有机化合物的吸附研究中。2）溶解和沉淀：化学物质在环境介质中迁移的重要途径。溶解度越大，化合物的迁移能力越大；反之越小。水体或土壤中的金属离子可以与其他化学成分发生反应生成沉淀。环境中各种矿物质的溶解度和沉淀作用遵守溶度积原则。3）水解和配合：水解作用是化合物与H2O电离产生H+和OH-发生交换，从而结合形成新物质的反应。大多数有机物通过水解途径在环境中转化。水解作用改变了有机化合物的结构，其产物毒性可能高于或低于原来的毒性，可能比原化合物更易或更难挥发。一般来说，水解产物比原化合物更易生物降解。配合作用即金属离子同电子给予体（配位体）通过配合键结合生成配合物的反应。配合物的稳定性用稳定常数来衡量，稳定常数越大，配合物越稳定。在水环境中，重金属污染物大部分以配合物形态存在，其迁移、转化、生物效应等都和配合作用紧密相关。4）氧化和还原：在水环境特性中，氧化-还原平衡对污染物的迁移转化具有重要意义。水环境中，氧化还原类型、速率和平衡基本上决定了水中重要溶质形态的性质。水环境氧化还原体系是复杂的混合体系。水环境中，有机物可通过微生物作用被溶解氧降解，若引入有机物量不多，其耗氧量未超过水体中溶解氧补充量，则有机物被分解，水体在一定时间后恢复原来状态。若进入水体过多，溶解氧来不及补充，将导致溶解氧含量下降，出现缺氧或无氧，有机物厌氧分解，产物为NH3,H2S,CH4，水质进一步恶化。5）光化学反应：即物质吸收光子而发生化学反应。光化学反应导致物质结构的不可逆改变，强烈地影响化学物质的环境归趋和生态效应。如，备受关注的“光化学烟雾”事件和南极“臭氧空洞”。6）生物富集和转化：研究化学物质的生物效应和生态效应规律，是了解生物圈中化学物质归宿的基础，主要有生物吸收、富集和转化规律。生物吸收过程是化学物质对生物体产生生理、生态、遗传以及毒性效应的第一步，是研究化学物质生物富集、生物毒害以及生物抗性等效应的基础。植物对化学物质的吸收是伴随生命代谢过程发生的，土壤环境中的化学物质依靠植物的蒸腾作用通过根系吸收过程进入植物体；还可以通过呼吸作用经由植物茎、叶、果实等吸收大气化学物质。动物吸收是伴随动物吸收氧和营养的过程，化学物质主要通过表皮吸收、呼吸作用以及摄食等途径进入动物体内。微生物吸收主要是通过细胞壁和化学物质的结合过程，细胞壁的肽聚糖结构使其能够通过离子交换反应、沉淀作用和配合作用使化学物质固定在细胞壁上。生物富集是指生物从周围水体、土壤、大气吸收并积累某种元素或难降解的物质，使其在有机体内的浓度超过周围环境中的浓度的现象。该现象通过生物积累和生物放大来描述：生物积累指同一生物个体在生长发育的不同阶段生物富集系数不断增加；生物放大指在同条食物链上，生物富集系数随营养级数升高而逐渐增大的现象。生物转化是物质在生物作用下发生的化学变化，称为生物代谢或转化，主要包括有机物的微生物降解、有毒有机物的微生物降解和重金属生物甲基化过程。7）扩散作用：污染物在环境中迁移极为重要的途径。大气扩散：排入大气的污染物受大气水平运动、湍流扩散运动以及大气的各种不同尺度的扰动而被输送、混合和稀释。气象条件和下垫面状况决定了大气对污染物的稀释扩散速率和迁移转化途径。影响污染物扩散的主要因素有风、湍流（动力因子），温度层结、大气稳定度、逆温、辐射以及地形因素等等。水中扩散：污染物随污水进入水体之后，随着水的迁移运动、污染物的分散运动以及污染物质的衰减转化运动，使污染物在水体中得到稀释和扩散，从而降低了污染物在水体中的浓度，起到水体物理净化作用。根据自然界水体运动的不同特点，可形成不同形式的扩散类型，如河流