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第一章环境科学的研究对象和研究任务（一）研究对象：人类——环境系统1.环境：就是围绕于中心事物的东西（客观事物的整体）（1）自然因素：地貌、气候、土壤、植被、水文（2）社会因素：社会制度、法律、宗教、道德2.环境的类型：自然环境、社会环境、工程环境3.环境的特性：（1）整体性：指环境的各个组成部分和要素之间构成了一个有机整体。（2）变化性：地域分异；内部结构、外在状态不断变化。（3）开放性：指环境是一个开放系统，有物质和能量的输入和输出。（4）有限性：环境为人类发展提供的资源都不是用之不竭的；环境对污染物的容纳量也不是无限的。（5）综合性：自然环境已不是纯粹的天然环境，而是综合了一定的社会因素。（6）可调节性：自然环境是高度复杂的系统，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的限度时，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。（二）研究任务1.基本任务：揭示人类-环境系统的实质，研究人类-环境系统之间的协调关系，掌握它的发展规律，调空人类与环境之间的物质和能量交换过程，以改善环境质量，促进人类与环境协调发展。2.主要任务：（1）环境的背景知识：演化规律、基本特征、环境结构（2）人类与环境之间的相互作用（3）探索污染物对人体危害的机理，为人类健康是生活服务（4）环境污染的防治与治理（三）人类——环境系统的发展与环境问题1.环境问题：是指作为中心事物的人类和作为周围事物的环境之间的矛盾（人类和环境之间的消极影响就构成环境问题）（1）人类的生产活动对环境的影响积极——对环境起改善和美化作用消极——对环境起退化和破坏作用（2）自然环境限制和破坏人类的生产和活动2.不同社会时期出现的环境问题时期生产力水平主要环境问题备注农业社会以前低下过渡采集渔猎造成物种减少第一个环境问题第一次浪潮原始农业、畜牧业以土地破坏为特征第二个环境问题第二次浪潮现代农业发展以化石能为燃料和动力。产生了全面的环境问题第三次浪潮世界发展不平衡转嫁污染（污染向全球发展）3．八大公害事件名称发生地及时间中毒情况原因马斯河谷烟雾事件1932年12月，比利时马斯河谷咳嗽、呼吸短促、流泪、喉痛、恶心、呕吐和胸窒闷，数千人发病，60人死亡SO2转化为SO3进入肺部多诺拉烟雾事件1948年10月，美国多诺拉咳嗽、喉痛、胸闷、呕吐和腹泻，4天内6000人患病，17人死亡SO2同烟尘作用生成了硫酸盐，吸入肺部伦敦烟雾事件1952年12月，英国伦敦胸闷、咳嗽、喉痛和呕吐，5天内4000人死亡，历年共发生12起，死亡近万人粉尘中Fe2O3使SO2转变成硫酸，附着在烟尘，吸入肺部洛杉矶光化学烟雾事件1943年5月到10月，美国洛杉矶刺激眼、喉、鼻，引起眼病、喉炎。大多数居民患病，65岁以上老人死亡400人石油工业和汽车废气在紫外线辐射作用下产生的光化学烟雾水俣病事件1953年，日本九州南部熊本水俣镇口吃不清、面部痴呆、全身麻木，最后精神失常至死亡，患者180多人，死亡50多人食用含有甲基汞的鱼痛痛病事件1931年至1937年3月，日本富山县关节痛开始，最后骨骼软化萎缩，自然骨折，患者280人，死亡34人食用含镉废水灌溉的“镉米”和含镉的水四日哮喘事件1955年以来，日本四日市支气管炎、支气管哮喘、肺气肿，患者500多人，死亡36人有毒重金属微粒及吸入肺部所致米糠油事件1968年日本九州、爱知县等23个府县眼皮肿、出汗，全身红疙瘩，恶心、呕吐，肺功能下降，甚至死亡，患者5000多人，死亡16人食用含有多氯联苯的米糠油所致第二节环境科学的内容和分科（一）环境科学的学科体系：（1）.理论地理学：环境科学的方法论、环境质量评价原理与方法、环境规划原理与方法（2）.综合环境学：①宏观：全球环境学②中观：区域环境学③微观：聚落环境学（3）.部门环境学：①与自然科学过渡：物理、化学、大气、水文、土壤环境学等②与技术科学过渡：工程环境学③与社会科学过渡（二）环境科学的分科：1.环境科学：①环境生物学②环境物理系③环境化学④环境生态型⑤环境医学⑥环境地学2.环境技术学：①环境控制学②环境工程学（环境污染防治工程技术、环境系统工程…）3.环境社会学：①环境法学②环境经济学③环境管理学④环境规划学⑤环境教育学⑥环境美学⑦环境心理学⑧环境理论学第三节环境科学的发生和发展1.探索阶段：(1)大约在公元前5000多年，中国在烧制陶瓷时就在柴窑中采用了烟囱排烟。(2)在公元前2000多年就采用陶土管修建地下排水道。(3)古代罗马大约在公元前6世纪修建地下排水道。(4)19世纪中以后，随着近代自然科学近代自然世界经济社会的发展，环境问题已开始受到社会的重视。地学、生物学、物理学、医学和一些工程技术等学科的学者开始从各自的学科角度分别研究环境问题2.形成阶段：从20世纪50年代开始，环境问题逐渐的成为全球性的重大问题。当时许多生物学家、化学家、物理学家、地理学家、医学家、工程学家和社会学家等开始对环境问题共同进行调查研究。他们在运用原有学科理论和方法研究环境问题，逐渐衍生出了环境生物学、环境化学、环境地学、环境物理学、环境医学、环境工程学、环境经济学、环境法学和环境管理学等一些新的分支学科。在这些分支学科的基础上孕育产生了环境科学。3.发展阶段：到70年代下半期，人们逐渐认识到环境问题还应包括人口、资源、自然保护和生态平衡以及社会环境问题。随着人们对环境、环境问题和污染防制技术的深入研究和探讨，环境科学迅速发展起来。第四节环境的组成和结构一．自然环境1．自然环境：是人类赖以生存、生活和生产所必须的自然条件和自然资源的总称，即阳光、温度、气候、土壤、地磁、空气、水、岩石、土壤、动植物、微生物以及地壳的稳定性等自然因素的总和。用一句话概括就是“直接或者间接影响到人类的一切自然形成的物质、能量和自然现象的总体”。2.自然环境包括：（1）物质——空气、水、岩石、动物、植物、微生物（2）能量——气温、阳光、引力、地磁力…（3）自然现象——太阳的稳定性、地壳的稳定性、大气运动。水循环水土演变（一）生物环境：（1）组成：植物、动物和微生物（2）关系：通过食物链联系（3）能量流动：①第一性生产率：绿色植物通过光合作用合成有机质的速率。②净第一性生产率：除去植物呼吸作用和代谢过程所消耗，剩余的有机质。③生产率金字塔：1/10定律，能量由一个营养级流向下一营养级的过程中，大约有90%的能量损耗。（二）无机环境1.非生物环境：（1）能源：太阳能、其他能源（2）气候：光照、温度、降水和风（3）介质：岩石、土壤、水和空气2.物质代谢原料：①CO2、H2O、O2、N2等②无机盐③腐殖质、脂肪、蛋白质、碳水化合物等二．社会环境1.社会环境：是指人类的社会制度等上层建筑条件，包括社会的经济基础、城乡结构以及同各种社会制度相适应的政治、经济、法律、宗教、艺术、哲学的观念和机构等。2.关系：自然环境是社会环境的基础，而社会环境又是自然环境的发展三．工程环境1.工程环境：是人类在利用和改造自然环境中创造出来的人工环境。2.人类与自然环境的物质、能量和信息交换过程，包括以下几个方面：（1）提取：采集、狩猎、农牧业、采掘业、冶炼工业、能源工业等。（2）加工：①机械加工：改变物质的物理性质而不改变其化学特性。②化学加工；改变原来的化学特性（3）消费：生产消费和生活消费（4）排放：直接排放和处理后再排放第二章大气环境第一节大气的结构和组成一．大气的结构1.大气结构：①对流层②平流层③中间层④热成层⑤逸散层2.大气的组成：（1）地球表面大气主要由氧、氮和几种惰性气体组成，这些成份占空气总量的99.9%（2）大气中的稳定成份：氧、氮、惰性气体。（3）大气中的可变成份：二氧化碳（0.033%）和水蒸气（0—4%）。二．大气的组成大气组成稳定的原因：大气中的主要成分氧、氮来自于光合作用和反硝化作用，经过固氮作用产生有机氮，燃烧氧化形成二氧化碳第二节大气污染和污染物一、大气污染的发生（一）什么是大气污染1.大气污染：指大气中一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，对人体、生态和材料造成危害的现象2.大气污染的发生：当污染物输入速率大于输出速率就会导致大气污染（污染源进入环境后经过化学反应、生物活动、物理沉降后排出）大气污染主要是指人类活动造成的，但大气污染决不仅仅局限于城市或工业区，污染物最终会扩散到整个大气层。由于自然环境所具有的物理、化学和生物作用过程（自然净化作用），天然污染源造成的大气污染，经过一定时间后会得到恢复。（二）大气污染的来源（1）大气污染源：是指向大气排放有害物质或对大气环境产生有害影响的场所、设备和装置（2）大气污染源的分类：★根据污染物质的来源：①天然污染源：火山喷发：SO2、H2S、CO2、CO、HF及火山灰等颗粒物质。森林火灾：CO、CO2、SO2、NO2、HC等植物释放：萜稀类碳氢化合物等海浪飞沫：含硫酸盐和亚硫酸盐的颗粒物。②人为污染源燃料燃烧：燃料种类：煤、石油、天然气工业化生产过程：石油化工、金属冶炼交通运输过程中排放：汽车、飞机、轮船农业活动排放：农药及化肥的使用★按照污染源性状特点：①固定式污染源：污染物从固定点排出。工业、家庭②流动式污染源：交通工具★按排放物的空间分布①点污染源：具有确定空间位置的、集中在一点或可当作一点的小范围内排放污染物的发生源，如高烟囱。②面污染源：是指时空上无法定点监测的，以面状形式排放污染物的发生源，如低烟囱、民用煤炉等。（二）大气污染物及大气污染类型1．大气污染物：由于人类活动或自然过程排入大气的并对环境或人产生有害影响的物质。2．大气污染物的分类★按存在的物理状态可以分为：①气体状态污染物②固体颗粒污染物★按其形成过程①一次污染：反应物、非反应物②二次污染3.一次污染物：直接从污染源排放的污染物质，如SO2、NO、CO和颗粒物等（1）反应物：一些污染物，在大气环境中，常与其他化学物质发生反应，或促进催化其他污染物之间的反应（2）非反应物：污染物在大气环境中较稳定，不与其他物质发生反应，或反应速度很慢的污染物。4.二次污染：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。★特点：其毒性或有害性比一次污染物更强。5.大气中的主要污染物：（三）主要大气污染物1.气溶胶状态污染物：在大气污染中，直径为0.002um——100um大小的液滴或固态粒子在气体介质中的悬浮体称为气溶胶状态污染物。★一次气溶胶：从排放源排放的微粒（烟囱排出的烟粒、风刮起的灰尘以及海水溅起的浪花等）★二次气溶胶：从源排放的气体，经过某地大气化学过程所形成的微粒（火里发电厂、钢铁厂、金属冶炼厂、化工厂、水泥厂及工业民用锅炉排放出的H2S和S2O气体，经过大气氧化过程。最终转化为硫酸盐微粒）。2.气溶胶状态污染物危害：（1）散射作用使能见度降低（2）粒径小，通过呼吸道沉积于支气管和肺部造成人体伤害（3）长期悬浮于大气，并能远距离传输，不仅对局地空气质量有影响，对全球范围的空气质量也有影响3.总悬浮颗粒物（TSP）：TSP－用标准大容量颗粒样皿（流量在1.1～1.7立方米/每分钟）在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量，是分散在大气中的各类粒子的总称,其粒径大小绝大多数在100μm以下。（1）飘尘：能在大气中长期漂浮的悬浮物质，直径在10um以下。★特点：①粒径小于10μm的微粒②粒径子易被直接吸入呼吸道的危害③能在大气中长期漂浮④大气中为其他污染物化学反映提供反应床（2）降尘：总悬浮颗粒物中直径大于30um的粒子，在大气中因重力作用很快沉降下来★特点：因其自身的重力作用会很快沉降下来,在污染源周围可找到单位面积的降尘量－评价大气污染程度的指标之一（3）可吸入粒子（IP）：粒子直径小于10um的悬浮颗粒物。（4）气溶胶粒子按其来源及其物理形态可分为：（1）天然气溶胶（2）人为气溶胶（3）烟、雾、尘等（5）飞灰：系指由燃料燃烧产生的烟气带走的灰分中分散的较细的粒子。灰分系含碳物质燃后残留的固体残渣（6