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第一章绪论第一节环境及其组成一、环境是指与中心事物有关的周围客观事物的总和。环境科学所研究的环境：是以人类为主体，与人类密切相关的外部世界，即是人类生存、繁衍所必需的、相适应的环境。环境问题：环境问题是指由于自然界或人类的活动，使环境质量下降或生态系统失调，对人类的社会经济发展、健康和生命产生有害影响的现象。环境问题分类：环境污染、生态破坏、环境干扰（1）环境污染是由于人类活动所引起的环境质量下降而有害于人类（8大公害中有几个对人体健康产生了有害影响？）及其他生物的生存和发展（如水体污染导致农作物死亡）的现象。（2）生态破坏是由于人类对自然资源的不合理开发利用而引起的生态系统破坏，造成了生态系统功能失调，生物的多样性和生产量下降。（3）环境干扰是人类活动所排出的能量进入环境，达到一定的程度，产生对人类不良影响的现象。环境本底值是指在不受污染的情况下，处于原有状态时，环境中的水、大气、土壤、生物等环境要素在自然界存在和发展过程中，其本身具有的基本化学组成和能量分布状况环境容量是指人群健康和自然生态不致受危害的前提下，自然环境或其中的某一要素对污染物的最大容纳量。环境自净能力是指已被污染的环境，在物理、化学和生物的作用下，能消除污染物，达到自然净化的自我调节机制。污染源污染源：凡是产生物理的（声、光、热、振动、辐射、噪声等）、化学的（有机物、无机物）、生物的（霉菌、病菌、病毒、寄生虫卵等）有毒有害物质或因素的设备、装置、场所等，都称为污染源。第二章全球环境问题全球环境问题：是指对全球产生直接影响或具有普遍性，并对全球造成危害的环境问题，也是引起全球范围内生态环境退化的问题1）是地球上不同国家和地区普遍存在的2）虽然是某些国家和地区的环境问题，但其影响和危害具有跨国、跨地区的结果全球环境问题的共同特点：人为性隐蔽性危害性移动性加速性可变性全球环境问题的分布特点：区域差异性、区域集中性、全球集中分布、国家内部集中分布、生态环境集中分布、工业污染问题的集中分布、多灾区与国家十大全球环境问题：1.全球变暖6.森林资源锐减2.臭氧层破坏7.土地荒漠化3.酸雨8.物种加速灭绝4.淡水资源危机9.垃圾成灾5.能源短缺10.有毒化学品污染。一、全球变暖温室效应：随着大气中CO2等温室气体浓度的增加，促使入射能量和逸散能量之间的平衡遭到破坏，造成地球表面的能量平衡发生变化，引起地球表面温度升高的现象，叫温室效应,导致全球气候变暖。导致全球变暖的主要原因：——大量使用矿物燃料（如煤、石油等），排放出大量的CO2等多种温室气体。——人口激增，城市化发展——植被破坏引起了对CO2吸收量的减少。气候变化的影响：极地和高山冰川融化，海水热膨胀海平面上升，对沿海地区和岛国的发展和生存带来影响；造成温度带变化，进而导致气压、风和降水的变化，使旱涝灾害加剧，厄尔尼诺现象频繁；影响人体健康；影响农业生产和生态系统应对策略：1.控制温室气体的排放改变能源结构提高能源转换效率提高能源使用效率减少森林植被的破坏控制水田和垃圾填埋场的甲烷排放2.增加温室气体的吸收植树造林采用固碳技术CO2分离、回收，注入深海或地下化学、物理、生物方法固定适应气候变化培养新农作物品种，调整产业结构等二、臭氧层破坏臭氧层破坏的危害：臭氧含量减少1％，地面紫外线增加2％～3％危害—人体健康－损坏人体的免疫系统，使呼吸道疾病增加可破坏蛋白质与DNA结构，引发皮肤癌可使眼睛受损，白内障发病率增高—陆生生态系统－植物质量下降，农作物抗病能力下降,产量下降—影响水生生态系统－水面附近生物减少，影响繁殖力下降,幼体发育不全.—城市空气和建筑材料－光化学烟雾，加速建筑物、喷涂、包装及电线电缆等高分子材料分解老化，变质，变硬变脆，缩短寿命。大气结构－辐射收支变化，气候变化应对策略：开发消耗臭氧层物质的替代技术无氟氯昂制冷设备制定淘汰消耗臭氧层物质的措施环境管理手段＋经济手段国际行动三、酸雨主要的酸雨区：1)北美、欧洲大陆、中国西南与华南地区2)潜在的酸雨发展区域：非洲东部、东南亚酸雨的危害：淡水湖泊、河流酸化，水生生物减少甚至绝迹影响土壤特性，贫瘠化破坏森林的生长腐蚀建筑材料及金属结构危害人体健康－角膜和呼吸道刺激控制酸雨的措施：关键是控制SO2的排放(针对酸沉降前体物质);调整和优化能源结构,开发低硫燃料,改进燃烧技术;优化产业结构和分区布局;加强火电厂等重点污染源的烟气脱硫;提高民用气化率;机动车净化.建立SO2排污权交易四、淡水资源危机、五、生物多样性保护生物多样性：是地球上生物圈中所有的生物,即动物、植物、微生物,以及它们所拥有的基因和生存环境。由生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性三部分组成。生物多样性丧失的原因：1、生态环境的破坏2、掠夺式地利用生物资源3、环境污染4、物种的引入5、人口增长6、全球气候变化六、荒漠化荒漠化是指包括气候变异和人类活动在内的种种因素造成的干旱、半干旱和亚湿润干旱地区的土地退化荒漠化是全球性的灾难，被称为“地球的癌症”。荒漠化的危害：急剧缩减可有效利用的土地面积土壤结构破坏，土壤养分流失对农业的危害引起的草场退化造成河流、水库、水渠堵塞破坏交通设施、影响交通影响健康，可诱发多种疾病七、能源、资源短缺八、森林锐减九、垃圾成灾十、有毒化学品污染十一、环境问题产生的原因对资源的不合理开采和利用公众环境意识不高人口压力片面追求经济增长第三章生态学基础生态学是研究生命系统和环境系统相互关系的科学。生态系统：生态系统是指一定空间范围内，生物群落与其所处环境所形成的相互作用、具有能量转换、物质循环代谢和信息传递功能的统一体，是生态学的基本功能单位。生态系统的特征：是生态学的一个主要结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次内部具有自我调节能力能量流动、物质循环和信息传递是生态系统的三大功能生态系统中营养级的数目受限于生产者所固定的最大能值和这些能量在流动中巨大损失，因此生态系统中营养级不会超过5-6个生态系统是一个动态系统生态系统的组成任何一个生态系统都由生物环境与非生物环境两大部分组成。生态系统的结构（1）物种结构：生态系统中各类物种在数量方面的分布特征。（2）营养结构：以食物关系为纽带，使得生态系统中的物质循环和能量流动得以进行。（食物链、食物网）（3）空间结构：生态系统中各种生物的空间分布状况。生态系统的功能：生物生产、能量流动、物质循环及信息传递。1、生物生产生态系统中的生物，不断地把环境中的物质能量吸收，转化成新的物质能量形式，从而实现物质和能量的积累，保证生命的延续和增长，包括初级生产和次级生产。2、能量流动能量流动是生态系统的最主要功能之一。没有能量流动就没有生命，就没有生态系统。能量是生态系统的动力，适一切生命活动的基础。能量是单向性和逐级减少。能量流动的渠道：食物链、食物网、营养级和生态金字塔。食物链：生产者所固定的能量和物质，通过一系列取食和被食的关系在生态系统中传递，各种生物按其食物关系排列的链状顺序食物网：食物链彼此交错连结，形成一个网状结构营养级：处于食物链某一环节上的所有生物种的总和3、生态系统的物质循环在生态系统中，物质是化学能量的运载工具，又是有机体维持生命活动所进行的生物化学过程的结构基础。没有物质作为能量的载体，能量会自由散失，不能沿着食物链转移，不能满足有机体生长发育的需要，生命会停止。4、生态系统的信息传递指生态系统中各组成部分之间及各组成部分内部之间的信息流动和反馈过。信息流是双向运行的，既有从输入到输出的信息传递，又有从输出到输入的信息反馈。生态平衡是指在一定时间内生态系统中的生物和环境之间，生物各个种群之间，通过能量流动、物质循环和信息传递，使他们相互达到高度适应、协调统一的状态。第四章大气污染与防治大气圈：概念：在自然地理学上，把由于地心引力而随地球旋转的大气层叫作大气圈.大气圈结构:均质层分为:对流层、平流层和中间层非均质层中又分:暖层（电离层）和散逸层（外层）大气污染：人类活动或自然过程向大气排放出各种污染物，当污染物超过环境所能允许的极限（环境容量）时，大气质量发生恶化，对人们的生活、工作、健康、精神状态、设备财产以及生态环境等遭受到恶劣影响和破坏，此类现象称为大气污染。大气污染源：1、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。天然源：火山喷发；森林火灾；自然尘、风沙、土壤尘；森林植物释放；海浪飞沫。2、人为污染源发生的类型:1.工业污染源2.生活污染源3.交通污染源4.农业污染源大气污染物：气溶胶状态污染物（飘尘、降尘、烟雾等）、气体状态污染物（二氧化硫、硫化氢等）光化学烟雾现象含有氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物的大气,在阳光照射下发生光化学反应而产生二次污染物,这种由一次污染物和二次污染物的混合物（浅蓝色、蓝紫色）所形成的烟雾污染现象硫酸烟雾现象指大气中的SO2等硫化物在有水雾、含有重金属的飘尘或氮氧化物存在时，发生一系列化学或光化学反应而生成硫酸雾或硫酸盐气溶胶。第五章水污染及其控制水圈：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。（没有水就没有生命、水是一种重要的资源）水的社会循环是指人类为了满足生活和生产的需求,不断取用天然水体中的水,经过使用,一部分天然水被消耗,但绝大部分却变成生活污水和生产废水排放,重新进人天然水体。水循环的功能：将所有水的贮库联系成一个动态系统将地表的物理、化学和生物过程联系起来水循环与人类社会经济活动的相互作用水体：以相对稳定的陆地为边界的天然水域，包括河流、湖泊、沼泽、冰川、海洋等诸水体，包括水中的物质和底泥。水质：即水的品质,是指水与其中所含杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性水中所含的杂质,按其在水中的存在状态可分为三类:悬浮物质、溶解物质、胶体物质水环境容量：是指在不影响水的正常用途的情况下，水体所能容纳的污染物的量或自身调解净化并保持生态平衡的能力。水的自净能力：是指水体受到污染后，由于其本身的物理、化学性质和生物的作用，使水体在一定时间内及一定条件下逐渐恢复到原来状态的现象。水体污染是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致其物理、化学及生物学特性发生不良变化,从而影响水的有效利用,危害人体健康的现象。水体污染源自然污染源：风化和溶解的矿石产生天然矿毒水污染水体，如昭通牙齿的斑釉病火山和风的作用河口地区，海水以咸潮侵入河流、湖泊水生生物遗体人为污染源：废水、废气、废渣、生活污水、农业污水水体污染物根据污染物质及其形成污染的性质,可以将水污染分成化学性污染、物理性污染和生物性污染三类。化学性污染酸碱、重金属、需氧性有机物、营养物质、有机毒物物理性污染悬浮物、热、放射性、生物性污染致病菌及病毒的污染水环境污染的危害：严重影响人的健康造成水生态系统破坏加剧缺水状况对农作物的危害水污染类型：需氧型污染毒物型污染富营养型污染感官型污染水体自净作用：水体具有消纳一定量的污染物质,使自身的质量保持洁净的能力,人们常常称之为水体的自净。表现：1.废水在水体中的稀释（物理净化）：是指水体中污染物经稀释、扩散和沉降等物理作用使浓度逐渐降低的过程。其作用机理是：可沉性固体经沉降逐渐沉至水底形成污泥；悬浮物、胶体和污染因混合稀释浓度降低。只能降低污染物在水中的浓度,不能减少总量。取决于水体的物理条件。有可能形成水体的二次污染。（1）稀释与扩散；（2）沉淀2.水体的生化自净（化学净化）3.水体中细菌的衰亡（生物净化）：有机污染物进入水体后在微生物作用下氧化分解为无机物的过程,可以使有机污染物的浓度大大减少,这就是水体的生化自净作用。可使污染物的总量降低，使水体得到真正的净化生化自净作用需要消耗氧,所消耗的氧如得不到及时的补充,生化自净过程就要停止,水体水质就要恶化。生化自净过程实际上包括了氧的消耗和氧的补充(恢复)两方面的作用。耗氧原因：①有机物的生物氧化②硝化作用：水中存在氨，硝化作用会消耗溶解氧。③水底沉泥的分解。④水生植物的呼吸作用。⑤无机还原性物质的影响