精品课程 环 境 学 Environmental Science 安庆师范学院资源环境学院
环境学教学内容 第一部分 绪 论(第1章) 第二部分 环境与环境污染问题(第2章-第5章) 第三部分 全球环境问题(第6章) 第一部分 绪 论(第1章) 第二部分 环境与环境污染问题(第2章-第5章) 第三部分 全球环境问题(第6章) 第四部分 环境问题原由剖析(第7章) 第五部分 解决环境问题的环境科学技术(第8章) Content of Discussion
第一章 绪 论 summarize 环境概述 环境问题的由来及发展 环境科学的产生及学科体系 环境科学的研究对象、性质和任务 第一章 绪 论 环境概述 环境问题的由来及发展 环境科学的产生及学科体系 环境科学的研究对象、性质和任务 环境学的教学内容及要求 summarize
第一节 环境概述 1．环境的概念 2．环境的组成要素和分类 3．环境的结构
第一节 环境概述 一、环境的概念 环境是指以某一事物为中心而存在于周围的事物。在环境科学中，指的是以人类为主体的外部世界。 第一节 环境概述 一、环境的概念 环境是指以某一事物为中心而存在于周围的事物。在环境科学中，指的是以人类为主体的外部世界。 《中华人民共和国环境保护法》明确指出，“本法所称环境是指：大气、水、土地、矿藏、森林、草原、野生动物、野生植物、水生生物、名胜古迹、风景游览区、温泉、疗养区、自然保护区、生活居住区等。”
第一节 环境概述 二、环境的分类和组成 环 境 自然环境 交 通 工程环境 工 业 农 业 建 筑 通讯工程 经济关系 社会环境 道德观念 第一节 环境概述 二、环境的分类和组成 自然环境 工程环境 社会环境 自然现象：太阳地球稳定性、全球要素循环 能量：阳光、引力、地磁力、地热、气温 物质：空气、水、土壤、生物 意识形态 文化风俗 道德观念 经济关系 农 业 建 筑 工 业 交 通 通讯工程 环 境
第一节 环境概述 三、环境的结构 聚落环境 环境结构 区 域 环 境 全 球 环 境 星 际 环 境 第一节 环境概述 三、环境的结构 由自然环境、工程环境、社会环境共同组成各级人类生存环境结构单元。它由近及远，由小到大可分为聚落环境、区域环境、全球环境和星际环境 。 环境结构 聚落环境 区 域 环 境 全 球 环 境 星 际 环 境
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、功能和规模大小可分为： 1.聚落环境 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、功能和规模大小可分为： 聚落环境 城市环境 村落环境 院落环境 居室环境
2.区域环境 区域环境是包括人工环境在内的占有一定地域空间的自然环境 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
2.区域环境 以人工环境为主体的区域环境有城市、农村、工业区、旅游区、开发区等多种类型 现实社会中，区域环境往往兼具二者的特点，是一种结构复杂，功能多样的环境
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部、水圈、土壤岩石圈和生物圈。它是人类生活和生物栖息繁衍的场所，是向人类提供各种资源的场所，也是不断受到人类活动改造和冲击的空间 。 4.宇宙环境 指的是大气层以外的环境。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。这是人类活动进入大气层以外的空间和地球邻近的天体的过程中提出来的概念，也称空间环境
5.环境的共同性 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，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。 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层次或不同空间的地域，其结构方式、组成程度、能量物质流动规模和途径、稳定性程度等都具有相对的特殊性，从而显示出区域特征。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地过程中。
第二节 环境问题的由来及发展 一、环境问题 指由于人类活动所引起的环境质量变化，以及这种变化对人类生产、生活以至健康和生命造成危害的问题。
二、环境问题的由来及发展（四个阶段） 第二节 环境问题的由来及发展 环境问题萌芽阶段（工业革命以前） 第二节 环境问题的由来及发展 二、环境问题的由来及发展（四个阶段） 环境问题萌芽阶段（工业革命以前） 环境问题恶化阶段（工业革命至20世纪50年代） 环境问题的第一次高潮（20世纪50年代－80年代） 环境问题的第二次高潮（20世纪80年代后）
第三节 环境科学的产生及学科体系 一、环境科学的产生和发展 环境工程学 － 20世纪50-70年代末 环境规划学、环境经济学、环境法学 － 20世纪70年代末-90年代初 环境管理学 － 20世纪90年代初以来
表1.1 环境科学思想与方法演变 年 代 认 识 解决方法 原 则 环境分支学科的产生 50-70年代末 技术问题 治理污染 谁污染谁治理 环境工程学 70末-90 年代初 经济问题 经济刺激 外部性成本内在化 环境规划学经济学法学 90年代初以来 发展问题 经济发展与环境保护协调 人与自然相沟通 环境管理学
二、环境科学学科体系 环境科学 环境学 理论环境科学 基础环境学 应用环境科学 方法环境科学 环境经济学 环境质量评价 环境规划学 环境管理学 环境工程学 环境行为学 环境法学 环境数学 环境物理学 环境化学 环境地学 环境生物学 环境医学 环境空气动力 环境信息系统 环境监测 可持续发展论 生态学
第四节 环境学的研究对象、性质和任务 一、环境学的研究对象 以“人类－环境”系统为其特定的研究对象 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 探讨人类社会持续发展对环境的影响及其环境质量的变化规律，从而为改善环境，实现可持续发展提供科学依据
二、环境学的性质 为解决环境问题而诞生的一门新兴科学 多学科到跨学科的庞大科学体系组成的新兴学科 介于自然科学、社会科学和技术科学之间的边缘学科 现代科学技术向深度、广度进军的标志，是人类认识自然、改造自然进一步深化的表现
三、环境学的任务 探索全球范围内环境演化的规律，了解人类环境变化的过程、环境的基本特性、环境结构和演化机理等，以便应用这些认识使环境质量和生态环境向有利于人类的方向发展，避免对人类不利的变化 揭示人类活动同自然环境之间的关系，以便协调社会经济发展与环境保护的关系，使人类社会和环境协调发展 探索环境变化对人类生存的影响，发挥环境科学的社会功能，探索污染物对人体健康危害的机理及环境毒理学研究，为人类正常、健康的生活服务 研究区域环境污染和生态破坏综合防治的技术措施和管理措施
环境学的研究内容共八章，重点是第二至七篇 第五节 环境学的内容及要求 1.环境学的研究内容 环境学的研究内容共八章，重点是第二至七篇 2.学好环境学的要求 学好环境学的基本要求：①掌握基本概念、基本知识和基本原理。②发挥学习的主体作用，大量阅读参考书，并做好读书笔记。③上课时积极参与课堂讨论 ，课外积极参与社会实践，提高分析解决问题的能力。
The End & Thanks
第二部分 环境与环境污染问题 大气环境与污染 水环境与污染 土壤环境与污染 固体废弃物与环境
第二章 大气环境与污染 第一节 大气的组成与结构 第二节 大气污染和污染物 第三节 大气环境中污染物的迁移转化 第四节 大气中污染物的扩散 第二章 大气环境与污染 第一节 大气的组成与结构 第二节 大气污染和污染物 第三节 大气环境中污染物的迁移转化 第四节 大气中污染物的扩散 第五节 大气污染综合防治与管理
第一节 大气的组成与结构 一.大气的组成 大约在100km高度以下气体混合均匀，称为均匀层，此层以上称为非均匀层。均匀层中的大气主要是由干洁大气、水汽、气溶胶质粒子三部分组成
1.干洁空气 干洁空气的主要成分是氮（78.1%）、氧（20.9%）和氩（0.9%），合占干洁空气总容积的99.9％。还有少量的CO2、O3、NOx、及其他一些惰性气体。 大气中的N、O丰富，对生物有重大意义。大气中O3和CO2含量虽然很少，但它们对人类活动和天气、气候变化有很大影响 CO2来源于有机物的燃烧、腐烂以及生物的呼吸、矿泉、地裂隙和火山喷发。所以大气中的CO2也随着时间和空间而变化。由于人类活动的影响，CO2含量在急剧增加。在过去104年内由190*10-6增至280*10-6，近200年增至357*10-6。
2.水汽 来源于海、湖、江河、沼泽、潮湿地面及植物表面的蒸发或蒸腾作用。随时间、空间和条件而有较大变化。一般为低纬>高纬地区，沿海>内陆地区，夏季>冬季。按容积计，其变化范围在0－4％之间。在垂直方向水汽含量迅速减少，观测表明在1.5－2KM高度处空气中水汽含量只有地面附近的1/2，在５5KM高度只有地面的1/10。 3.气溶胶粒子 指悬浮于空气中的液体和固体粒子，包括水滴、冰晶、悬浮着的固体灰尘微粒、烟粒、微生物、植物的孢子花粉以及各种凝结核和带电离子等。它是低层大气的重要组成部分，是自然现象和人类活动的产物
二.大气的结构 地球大气的总质量估计为5.27*1015吨，它在垂直方向的分布是不均匀的，主要集中在大气圈的底部，其中一半在0－5公里高度范围内，10公里以下集中了75%，30公里以下集中了90％ ，大气上界在2000－3000公里之间。 根据温度、成分、电荷等物理性质，以及大气的垂直运动状况，可将大气分为五层：对流层、平流层、中间层、暖层（电离层 ）、散逸层（外层）。
大气的结构 对流层 平流层 中间层 热成层 散逸层 散逸层 热层 中间层 平流层 对流层
1.对流层 ①厚度：下界－地面 上界因纬度和季节而异，其平均厚度一般是低纬17-18公里，中纬10-12公里，高纬8-9公里，冬季厚度小，夏季厚度大（季节变化中纬度地区最明显）。 ②特征：A.对流层中气温随高度增加而降低，一般为－0.65℃/100m。 B.空气对流运动显著，且低纬夏季强，高纬冬季弱。 C.气象要素水平分布不均匀，由于受地表性质差异影响大，因些温度、湿度的水平分布不均，于是可产生一系列物理过程，形成复杂的天气现象。
2.平流层 厚度：对流层顶－55公里 特点：25公里以下气温不变或微有上升，25公里以上升温快到50公里形成一个暖区，至顶达－30 ℃ -170 ℃(由于O3作用)， 3.中间层 厚度：55公里－80~85公里 特点：气温随高度上升而迅速下降，并有强烈的垂直运动，在这一层顶部，气温降到-830 ℃以下。
4.暖层（电离层） 5.散逸层（外层） 厚度：中间层顶－800公里 特点：气温随高度上升而迅速升高，在300公里处达10000 ℃ 。 即800公里以上的大气层。气温随高度而升高，由于温度高，空气粒子运动速度很快，又距地球较远，地球引力作用小，大气质点经常散逸至星际空间。
第二节大气污染和污染物 一.大气污染 1.大气污染的概念： 由于大气中某些气体异常增多，或者又增加了某些新的成分，从而破坏其物理、化学和生态平衡体系，危害人类生活、生产、健康，损害自然资源及财产、设备的现象。
第二节大气污染和污染物 一.大气污染 2.造成大气污染的因素 造成大气污染的因素，主要是自然因素和人为因素，尤其是人为因素，如工业废气、燃烧、汽车尾气和核爆炸等。
第二节大气污染和污染物 二.大气污染源 1.工业污染源： 工业生产过程、工业燃料的燃烧 2.农业污染源： 农业燃料、有机农药 3.生活污染源： 民用炉灶、生活取暖、垃圾焚烧 4.交通污染源： 汽车尾气排放
烟尘、一氧化碳、二氧化碳、氧化铁、粉尘、锰尘 烟尘、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、酚、苯、萘、烃类 工业部门 企业名称 向大气排放的污染物 电 力 火力发电厂 烟尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳 治 金 钢铁厂 炼焦厂 有色金属 烟尘、一氧化碳、二氧化碳、氧化铁、粉尘、锰尘 烟尘、一氧化碳、二氧化碳、硫化氢、酚、苯、萘、烃类 烟尘（含有各种金属如铅、锌、铜、……）、二氧化硫、汞 化 工 石油化工厂 氮肥厂 磷肥厂 硫酸厂 氯碱厂 化学纤维厂 农药厂 冰晶石厂 合成橡胶厂 二氧化碳、硫化氢、氧化物、氮氧化物、氯化物、烃类 烟尘、一氧化碳、氮氧化物、氮、硫酸气溶胶 烟尘、氟化氢、硫酸气溶胶 二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、氨、硫酸气溶胶 氯气、氯化氢 烟尘、硫化氢、二硫化碳、甲醇、丙酮 甲烷、砷、醇、氯、农药 氟化氢 丁二烯、苯乙烯、乙烯、异丁烯、戌二烯、丙烯、二氯乙烷、二氯乙醚、乙硫烷、氯化钾 机 械 机械加工 仪表厂 烟尘 氯、氰化物、铬酸 轻 工 造纸厂 玻璃厂 烟尘、硫酸、硫化氢 建 材 水泥厂 烟尘、水泥尘
二氧化硫、氨、一氧化碳、酸、溶剂、有机物、硫化物 表2-2以煤、石油为燃（原）料产生的废气量 污染源 污 染 物 一吨燃（原）料产生废气量（kg） 锅 炉 汽 车 煤 油 化 工 治 金 矿石加工 粉尘、二氧化硫、一氧化碳、酸类和有机物 二氧化氮、一氧化碳、酸类和有机物 二氧化硫、硫化氢、氨、一氧化碳、碳化氢 二氧化硫、氨、一氧化碳、酸、溶剂、有机物、硫化物 二氧化硫、一氧化碳、氟化物、有机物 5~15(燃料) 40~70(燃料) 20~150(原料) 50~200(原料) 100~300(原料)
第二节大气污染和污染物 三.大气污染物 1.大气污染物概念 指由于人类活动或自然过程排入大气的并对环境或人类产生有害影响的那些物质。 目前已认识到的对环境已产生影响的主要大气污染物种类相当多，据不完全统计，大约有100种左右，其中对人类环境威胁较大，危害较严重的有颗粒物质、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳氢化合物、硫化氢、氟化物及光化学氧化剂等
2.大气污染物类型 大气污染物类型 物理状态 形成过程 气体状态污染物 固体颗粒污染物 一次污染物 二次污染物
3.主要大气污染物简述 （1）颗粒污染物(TSP,PM10)： 粉尘： 降尘：10um—75um； 可吸入颗粒(飘尘)：＜10um *危害： ①对人体健康的影响 ②影响日照时间和地面的能见度，改变局部地区的小气候条件环境
（2) 气态污染物：
硫氧化物 形式： 可燃性硫：S+O2=SO2 2SO2+O2=2SO3 非可燃性硫：以SO42- 的形式存在，存于灰中 危害： ①对人体的健康的影响 ②缩短金属寿命 ③在空中可形成酸雨，对大面积森林、水体有不利影响
① 单体硫燃烧： S＋O2= SO2 SO2＋ O2= SO3 ② 硫铁矿的燃烧： 4FeS2＋11 O2=2Fe2 O3＋8SO2 ③硫醇、硫醚等有机硫化物的燃烧： CH3CH2CH2CH2SH→H2S＋2H2＋2C＋C2H4 分解出的H2S再氧化为： 2H2S＋3 O2→2SO2＋2H2O
氮氧化物 氮氧化物是氮的氧化物的总称。种类很多，包括NO、NO2、N2O、NO3、N2O4、N2O5等。其中N2O5是固体。 大气中除NO、NO2较稳定外，其他氮氧化物都不太稳定，故通常所指的氮氧化物，主要是NO和NO2的混合物，用NOx表示。
NOX： 产生： ①大气中50%的NOx由人为污染产生； ②来源： 化石燃料的燃烧过程 HNO3及与之有关的生产过程 ②来源： 化石燃料的燃烧过程 HNO3及与之有关的生产过程 ③由燃料燃烧生成的NOx ，主要是NO
碳的氧化物 CO2： 碳的氧化物在大气中主要包括CO2和CO 。 CO： 来源： 人为污染源 固定源（锅炉） 移动源（汽车尾气排放） 人为污染源 固定源（锅炉） 移动源（汽车尾气排放） 自然污染源 CO2： 不属于大气污染物，但其浓度的高低影响大气质量及气候，对温室效应及全球的气候变暖有直接贡献
碳氢化合物 碳氢化合物是以碳元素（C）和氢元素(H)形成的化合物总称。碳氢化合物种类很多，包括烷烃、烯烃和芳烃等复杂多样的含碳和氢的化合物。大气中的碳氢化合物通常是指C1~C8可挥发的所有碳氢化合物，又称烃类。 碳氢化合物在大气中以CH4为主约占80%-85%。甲烷在大多数光化学反应中是惰性的，是一种无害烃，而人们关心的主要是非甲烷碳氢化合物NMHC。因此，在大气污染研究中通常把碳氢化合物区分为甲烷和非甲烷两类。
其他化合物 进入大气的污染物是复杂的，除了上述几类外，还有重金属类，如铅及铅化合物，镉及镉化合物，以及其他气体如氟及氟化氢、氯及氯化氢等，对环境和人类健康构成严重威胁。
主要大气污染物的来源(部分)
四.大气污染类型 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，但气象条件也起着重要的作用，如光、温度、湿度等。大气污染可以从不同角度进行类型划分。 1．以污染物的化学性质及它们存在的大气环境状况为依据，大气污染类型可分为还原型和氧化型。 2．根据燃料性质和大气污染物的组成和反应，可将大气污染划分为以下四种类型：煤炭型、石油型、混合型、特殊型。
一、大气污染物的“化学转化”概念 第三节 大气环境中污染物的化学转化 (1)大气污染的化学转化 : 包括光化学过程和热化学过程。 (2)大气污染的特点 ： 污染物含量低； 污染物反应速度慢， 污染物传递距离长，反应系统大， 被污染了的空气组分复杂多变， 常受固定污染源和移动污染源的排放量多少而变动，又受气象条件、阳光照射强弱等因素的影响。
二、大气层光化学特性 1.大气环境中的污染物能否进行光化学反应，要取决于两个方面： ①污染物本身的性质，在大气层中，必须有能吸收太阳光，使其发生初期反应的物质，才能在大气中引起光化学反应。 ②具备一定波长的光，一般可可见光或紫外光。
表2-4 化合物的吸光性质（波长300nm～700nm区域） 吸光物质 非吸光物质 氧（O2） 臭氧（O3） 二氧化氮 二氧化硫 醛类化合物 酮类化合物 过氧化物 硝基化合物 硝酸与烷基硝酸 亚硝酸和烷基亚硝酸 酰基氮化物、酰基过氮化物 氮 水蒸汽 一氧化碳 二氧化碳 一氧化氮 三氧化硫和硫酸 烃类化合物 醇类化合物 有机酸类化合物
2. 原子、分子、自由基或离子吸收光子的反应 物质A接受光子hυ，则被激发成A*: A＋hυ→A* A为基态分子；A*为激发态分子； 一定的分子或原子只能吸收一定能量的光子，吸收光能以后的激发态分子是不稳定的，可立即发生如下某种变化： 发生离解 A*→B1＋B2 直接与其它物质发生反应： A*＋B→C1＋C2 发生荧光回到基态： A*→A＋hυ 通过碰撞消耗活化能又回到基态： A*＋M→A＋M 式中M为吸收能量分子,B1、B2、C1、C2为反应产物
三、硫酸烟雾 二氧化硫可氧化成硫酸雾或硫酸盐气溶胶，是环境酸化的重要前驱物。在污染大气中，通过复杂的物理过程和化学反应形成烟雾，烟雾是固液混合态气溶胶。 1.二氧化硫氧化作用 二氧化硫在大气中发生氧化作用，有两个途径：触媒氧化作用和光氧化作用。
（1）二氧化硫的触媒氧化作用 首先二氧化硫溶解在水滴中： SO2＋H2O→H＋＋HSO3－ 其次在铁、锰的硫酸盐和氧化物的触媒下，亚硫酸氧化为硫酸： 2HSO3－＋2H＋＋O2 2H2SO4 上边两式合并，则为 2SO2＋2H2O ＋O2 2H2SO4 Fe、Mn Fe、Mn
（2）二氧化硫的光氧化作用 二氧化硫在大气中有两个大于290nm的吸收光谱，一个在290nm处，一个在380nm处，当SO2在大气中吸收不同光波时，可形成不同激发态的SO2，SO2在可见光作用下，可吸收光量子，形成激发态SO2，然后与氧分子化合形成SO3,后者再与水结合形成硫酸。 当被污染了的大气中有碳氢化合物、氮氧化合物等物质存在时，SO2的光氧化速率大大超过在洁净空气中的光化学反应速率，可超过数10倍以上。 由SO3进一步形成硫酸及硫酸盐气溶胶
2.硫酸气溶胶形成过程 气体 极小微粒 小微粒 （0.001~0.01μm） (0.01~0.1μm) (1)物理过程 气相污染物 气体 极小微粒 小微粒 （0.001~0.01μm） (0.01~0.1μm) 气相污染物 吸附、吸收 凝结 碰并 液滴
(2)化学过程 在硫酸气溶胶中含有大量的硫酸盐，其中以硫酸铵为主。在微粒上吸附氨（NH3）和SO2与水气和O2等，会发生如下反应： NH3（气）＋SO2→NH3•SO2(气)→NH3•SO2(固、黄色) NH3•SO2(气) ＋NH3→（NH3）2•SO2(固、白色) （NH3）2•SO2(固) ＋O2→NH4•SO3•NH2(固) NH4•SO3•NH2(固) ＋H2O(气)→（NH3）2SO4(固) 硫酸气溶胶形成过程中，如遇大气中有机化合物，硫酸与有机化合物作用，可形成有机硫微粒，如（C3H4S2O3）3n和（C5H8SO）n等。
四、光化学烟雾 1.光化学反应 NO2 NO＋[O] （1）臭氧生成 光化学反应主要有三个过程： （1）臭氧生成 光化学烟雾的形成过程，是从二氧化氮起动的，首先将N-O键断裂，新生成氧原子，其反应式是： NO2 NO＋[O] O2＋[O]→O3 O3＋NO→NO2 ＋O2 这样使上述一系列反应形成“封闭”循环。 hv
CO＋OH→CO2＋H （2）碳氢化合物氧化，自由基OH基等形成 自由基形成是光化学反应中的重要过程。它的形成过程中，一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物都有重要作用。 ①一氧化碳在光化学反应中的作用 亚硝酸是由氮氧化物相互作用而成： NO＋NO2 ＋H2O→2 H NO2 H NO2 NO＋OH CO与羟基自由基反应，引起系列反应： CO＋OH→CO2＋H H＋O2→HO2 HO2＋NO OH＋NO2 HO2＋HO2 H2O2＋O2 H2O2 2OH hv hv
②碳氢化合物在光化学反应中的作用 A.碳氢化合物在污染空气中的氧化 碳氢化合物与〔O〕的氧化反应 碳氢化合物与羟基的氧化反应 CH3CH＝CH2＋OH• CH3CHCH2OH或CH3CHOHCH2 碳氢化合物与臭氧的氧化反应： O3＋R1R2C＝CR3R4 R1R2C＝O＋R2R4COO B.自由基的反应 与O2反应，生成醛类：RO•＋O2→R′CHO＋HO2 与NO反应，生成烷基亚硝酸酯：RO•＋NO→RONO 与NO2反应，生成过氧乙酰硝酸酯：ROO•＋NO2→RNO2＋O2 ROONO2 RCOO2•＋NO2→RCOO2NO2(PAN) 自由基复合反应： ROO•＋ROO•→R′CHO＋R′′CH2OH＋O2 ROOR＋O2
2.光化学烟雾的形成 光化学烟雾的形成，在某种程度上与交通流量随时间变化有关 。 纬度的高低，季节变化，日变化都影响光化学烟雾的形成。 光化学烟雾形成和大气中NO2、CO、碳氢化合物等污染物存在分不开，所以，在以石油为动力燃料的工厂、汽车排气等污染源的存在是光化学烟雾形成的前提条件 。
第四节大气中污染物的扩散 一、影响大气污染的气象因素 1.风和湍流 2.温度层结 （1）气温的垂直分布 （2）逆温：根据逆温层发生的原因可分为辐射逆 温、湍流逆温、沉降逆温，锋面逆温和地形逆温等 （3）大气稳定度 ①概念 ②气温垂直干绝热递减率 ③大气稳定的判据 （4）大气稳定度与大气污染 3.云、雾、天气形势 4.空气污染“事故日”与污染指数
二、大气污染对气候的影响 1.大气中二氧化碳的增加与全球气候变暖 2.臭氧层的破坏 3.酸沉降问题
三、大气污染与人体健康 大气中有害物质主要通过三个途径侵入人体： ①通过人的直接呼吸而进入人体; ②附着在食物或溶于水，随饮水、饮食而侵入人体; ③通过接触或刺激皮肤而进入到人体，尤其是脂溶性物质更易从完整的皮肤渗入人体。 其中通过呼吸而侵入人体是主要的途径，危害也最大。大气污染对人体的影响，首先是感觉上受到影响，随后在生理上显示出可逆性反应，再进一步就出现急性危害的症状。大气污染对人的危害大致可分为急性中毒、慢性中毒、致癌三种。
第五节 大气污染综合防治与管理 一、我国大气污染的基本情况 二、大气污染综合防治与管理对策 1．合理利用环境自净能力，保护大气环境 2. 大气污染控制技术 3. 主要气体污染物的治理技术 4. 加强大气环境管理
一、我国大气污染基本情况 1．我国大气污染的特点： （1）以粉尘和二氧化硫为代表的煤烟型污染 （2）大气污染程度有明显的空间和时间上的差异。在空间上，总的说来，北方重于南方城市；冬季重于夏季。但酸雨现象，南方重于北方 。 （3）大气污染对社会经济生活的影响越来越大
2004年，二氧化硫排放量为2254. 9万吨，其中工业排放量为1891. 4万吨，生活排放量为363. 5万吨；烟尘排放量为1095 2004年，二氧化硫排放量为2254.9万吨，其中工业排放量为1891.4万吨，生活排放量为363.5万吨；烟尘排放量为1095.0万吨，其中工业排放量为886.5万吨，生活排放量为208.5万吨；工业粉尘排放量为904.8万吨。
今年第五号台风海棠登陆福建,福建沿海灾情严重,据统计直接经济损失达26亿3300多万元
资料来源：Smog Alert, Derek Elsom 1996
2．我国大气污染严重的原因 （1）直接燃煤是我国大气污染严重的根本原因。 （2）能源浪费严重，燃烧方式落后，加重了大气污染 （3）城市和交通沿线，由于车流通量大，道路设施不足， 形成交通阻塞，也加重了大气污染。 （4）城市布局不合理，人口密度过大，工厂集中等都对大气污染产生重要影响。 （5）生态环境的恶化, 使大气污染状况复杂化（见图3）
（一）合理利用环境自净能力，保护大气环境 二、大气污染综合防治与管理对策 （一）合理利用环境自净能力，保护大气环境 1.搞好总体规划，合理布局工业 （1）搞好城市规划，完善基础设施建设 （2）调整工业结构，合理布局工业 2.做好大气环境规划，科学利用大气环境容量 3.选择有利污染物扩散的排放方式 4.发展绿色植物，增加自净能力
（二）大气污染控制技术 1.改善能源结构，推广新能源和清洁能源 如实行用煤向石油的转换;在我国南方大力发展水力应成为选优战略;在有机废物来源丰富的广大农村，应大力推广生物能源－沼气的使用;开发利用太阳能、风能、地热能等清洁能源;研究氢能和高效率的光电转换技术。 2.集中供热，发展城市煤气 3.开发节能技术，提高能源利用率
（三）加强大气环境管理 大气环境管理运用法律、行政、经济、技术、教育等手段，通过全面规划，从宏观上、战略上、总体上研究解决大气污染问题。 法律手段是环境管理中的一种重要手段，是以规范性、强制性、稳定性和指导性的方式管理环境。为此我国人大、国务院和各地方、各部门结合国情、区情和部门的具体情况制定和颁布了一系列环境保护的法律、条例和法规。颁布了环境空气质量标准，大气污染综合排放标准,工业锅炉烟尘排放标准，汽车尾气排放标准。
污染物 浓度限值 SO2 年平均 0.02 0.06 0.10 日平均 0.05 0.15 0.25 1h平均 0.50 0.70 TSP 各项污染物的浓度限制（1）（《环境空气质量标准》GB3095-1996） 污染物 取值时间 浓度限值 一级标准 二级标准 三级标准 SO2 年平均 0.02 0.06 0.10 mg/m3标准 状态 日平均 0.05 0.15 0.25 1h平均 0.50 0.70 TSP 0.08 0.20 0.30 0.12 PM10 0.04 NOX
各项污染物的浓度限制（2）（《环境空气质量标准》GB3095-1996） 污染物名称 取值时间 浓度限值 浓度单位 一级标准 二级标准 三级标准 NO2 年平均 0.04 0.08 mg/m3 日平均 0.12 １小时平均 0.24 CO 4.00 6.00 10.00 20.00 O3 0.16 0.20 Pb 季平均 1.50 μg/m3 1.00 BaP 0.01 氟化物 (以F计) 7① mg/m2.d 小时平均 20 ① 月平均 1.8② 3.0③ 植物生长平均 1.2 ② 2.0 ③
（四）主要气体污染物的治理技术 1.烟尘治理技术： 从气体中除去或收集这些固态或液态粒子的设备，称为除尘（集尘）装置，有时也叫除尘（集尘）器 。 除尘装置的类型 ： 采用润湿剂 干式除尘装置 湿式除尘装置 除尘装置的类型 惯性力除尘装置 重力除尘装置 声波除尘装置 洗涤式除尘装置 电除尘装置 过滤式除尘装置 离心力除尘装置 粒子分离原理
2.从排烟中去除SO2的技术--湿法排烟脱硫： （1）氨法：用氨水（NH3.H2O）为吸收剂吸收烟气中的SO2。 （2）钠法：此法是用氢氧化钠、 碳酸钠或亚硫酸钠水溶液为吸收剂收烟气中的SO2。 （3）钙法：用石灰石、生石灰[Ca（OH）2]的乳浊液为吸收剂吸收烟气中的SO2。 回收大量石膏可作建筑材料，因此被国内外广泛采用。 （4）镁法： ①基里洛法用MgxMnOy为吸收剂吸收烟气中的SO2。 ②凯米克法又称氧化镁法。用串联两个文丘里洗涤器除去烟气中微小的尘粒，并用MgO溶液吸收烟气中的SO2。吸收过程中生成的MgSO4.7H2O和MgSO3.6H2O 的晶体与焦碳一起在1000℃下加热分解得到SO2和MgO。再生的MgO可重新作吸收剂。 (5) 接触氧化法
3.从排烟中去除NOx的技术 (1)非选择性催化还原法： 该法是应用铂作为催化剂，以氢或甲烷等还原性气体作为还原剂，将烟气中的NOx还原成N2。 (2)选择性催化还原法： 该法是以贵金属铂或铜、铬、铁、钒、钼、钴、镍等的氧化物（以铝钒土为载体）为催化剂，以氨、硫化氢、氯-氨及一氧化碳等为还原剂，选择出最适宜的温度范围进行脱氮反应。 (3)吸收法： 按所使用的吸收剂分为碱液吸收法、熔融盐吸收法、硫酸吸收法及氢氧化镁吸收法等。
4.氟化物的治理 （1）湿法净化含氟化物烟气： 地面排烟净化系统是用水或氢氧化钠水溶液为吸收剂吸收烟气中的氟化物。如以氢氧化钠溶液为吸收剂，在吸收氟化物的溶液中再加入偏铝酸钠（NaAlO2）可回收冰晶石（Na3AlF6）。若以水为吸收剂，在吸收氟化物的水溶液中加入氧化铝可回收氟铝酸；如加碱可回收冰晶石。 （2）干法净化含氟化物烟气： 主要是应用固态氧化铝为吸收剂，吸附后的含氟化物的氧化铝可作炼铝的原料。干法净化多用于地面排烟系统，也应用于用磷矿石生产磷、磷酸、磷肥等的过程所发生的氟化物治理。干法的去除效率达98%以上。
第三章 水环境与污染 第一节 水环境概述 第二节 水体污染源与污染物 第三节 污染物在水环境中的迁移转化 第四节 水体污染的控制
第一节 水环境概述 一、水环境的概念: 1.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本身及水体中的悬浮物、溶解物质、底泥，甚至还包括水生生物等 2.在环境污染的研究中，将水与水环境(水体)加以区别是十分重要的 。
二、水资源及其特性 1.水资源的概念:在现有的经济技术条件下能被人类利用并产生价值的那一部分水体。 2.地球上天然水资源的分布
地球上水的总量——14亿km3 地球上水的分配比（%）
3.水资源与其他自然资源相比,具有一些明显的特点: ①维护生态平衡和环境的基本要素 ②利用上的多用性 ③经济上的两重性 ④补给上的循环性 ⑤时空分配上的可变性
三、我国水资源的特点 1.我国水资源储量：
2.水资源的主要问题 ●水资源在地区分布上很不均匀，水土资源组合不平衡 ●水量年内及年际变化大，水旱灾害频繁 ●我国水资源人均和亩均水量少； ●水资源在地区分布上很不均匀，水土资源组合不平衡 ●水量年内及年际变化大，水旱灾害频繁 ●水土流失严重，许多河流含沙量大； ●我国水资源开发利用各地很不均衡
3.水危机产生的原因 1)自然条件的影响： ●淡水在地球上分布不均 ●气候变化的影响 2)城市与工业区集中发展 ●世界人口趋向于集中在地球较小部分的城镇和城市： 41.6%人口集中于占0.3的土地面积的城镇 ●城市及其周围大量建设工业区，集中用水量很大，超过当地水资源的供水能力
四、水体污染与水体自净 1.天然水的化学性质及水体污染 (1)天然水的物质组成 ①溶解气体：进一步划分为主要气体和微量气体 ②溶解性物质：再细分为主要离子、生物生成物、微量元素 ③胶体物质：又分为无机胶体和有机胶体 ④悬浮物质 ：根据物质性质分细菌/藻类及原生动物、泥沙、粘土和其他不溶物质.
(2) 环境中水体的水质特征 ① 大气降水的水质特征 ② 地表水的水质特征 A. 河水的水质特征 B.湖泊水的水质特征 C.海水的水质特征 ① 大气降水的水质特征 ② 地表水的水质特征 A. 河水的水质特征 B.湖泊水的水质特征 C.海水的水质特征 ③ 地下水的水质特征
（3）水体污染 水体因接受过多的污染物质而导致其物理、化学及生物学特性的改变和水质的恶化，从而影响水的有效利用，危害人体健康的现象。
●水污染的危害 危害人体健康 降低农作物的产量与质量 影响渔业生产的产量和质量 制约工业发展的危害 加速生态环境的退化与破坏 造成经济损失
（4）水体自净 水体有消纳一定量污染物质，使自身质量保持洁净的能力。 水环境容量：一定水体的所能容纳污染物的最大负荷。可用下表示： W=V(cs-cb)+c 上式中，W--水环境容量；V--水体体积，m3；cs--水质标准，mg/L；cb--背景值，mg/L；c--水体对该污染物的自净能力，g。
第二节 水体污染源与污染物 一、水体污染源 1.点源：指工业污染源和生活污染源。有季节性和随机性。 A.工业污水：量大、面广、含污染物多、成分复杂，在水中不易净化，处理困难。 * 主要特性： SS含量高：3000mg/1(max) pH=2-13 需氧量高: COD：400-10000mg/1 BOD: 200-5000mg/1 有机物一般难于溶解。对微生物起毒害作用 温度较高，排入自然水体会引起热污染 易燃：常含有低燃点的挥发性液体，如汽油、苯等 多种多样有害成分：硫化物、汞、镉、砷等
B.生活污水：主要是日常洗涤用水，固体物质含量小于1%，而且多为无害物质 *主要特性： SS含量：200-500mg/1 BOD： 210-600mg/1 含磷、氮、硫高，含大量合成洗涤剂，并含有多种微生物（细菌、病原菌等） 2.面源：农村灌溉用水和污水（造成农药污染、富营养化等）
第二节 水体污染源与污染物 二、水体污染及分类 1.化学性污染有：酸碱污染，重金属污染，需氧性有机物污染，营养物质污染和有有机毒物污染等 2.物理性污染，常见的物理性污染有： （1）悬浮物污染 （2） 热污染 （3）放射性污染 3.生物性污染：主要指致病及病毒的污染。如伤寒、霍乱、细菌性痢疾的病原菌等。
三、水体中的主要污染物及其影响 （一） 耗氧污染物的概念及综合指标 （二） 植物营养物质及富营养化 （三） 油类物质及危害 （四） 酚类污染物及危害 （五） 氰化物污染及危害 （六） 重金属污染及危害
（一） 耗氧污染物的概念及综合指标 1. 耗氧有机物（需氧污染物） 1. 耗氧有机物（需氧污染物） 1）定义：指生活污水和某些工业废水中所含的碳水化合物、蛋白质、脂肪等有机化合物，可在微生物作用下，最终分解为简单的无机物：CO2和H2O。 分解过程中需要消耗大量的氧(正常水体含氧量为>4mg/l)，故称为耗氧有机物。 2）来源： 生活污水、牲畜污水以及食品、造纸、制革、石化等工业废水 3）BOD>10mg/l (正常为<3mg/l)
2.需氧有机物的综合指标 (1) 以氧(O2)表示的指标 a. 生化需氧量(简称BOD) ●定义：在有氧条件下，好氧微生物氧化分解单位体积水中有机物所消耗的游离氧的数量。（mg/1） ●是一种间接表示水被有机污染物污染程度的指标。 ●测定条件： ＊20 ， 02充足，不搅动 ＊完全氧化一般为20天，常用5天为测定的标准时间。 BOD5=70%BOD20
2.需氧有机物的综合指标 (1) 以氧(O2)表示的指标 b.化学需氧量(简称COD) ●定义：在酸性条件下能够将有机物氧化为H20和C02，此时所测出的耗氧量。 ●特点：测定时间短，不受水质限制。主要作为工业废水的污染指标。 ●COD〉BOD，COD与BOD的差值可表示不为微生物降解的有机物。 c.总需氧量(简称TOD)
2.需氧有机物的综合指标 (2) 以碳表示的指标-总有机碳(简称TOC) 包括水体中所有有机污染物的含碳量。将水样在高温下燃烧，有机碳即氧化成CO2,测量所产生的CO2的量，便可求得水样的总有机碳,单位以碳的mg/l表示。
3.水体中需氧污染物的来源 (1)水从土壤、泥炭和其他包含有生物遗体的各种形成物中溶滤出来的物质。 来自于水体外的需氧污染物,主要有下列三种: (1)水从土壤、泥炭和其他包含有生物遗体的各种形成物中溶滤出来的物质。 (2)随污水流到水中的需氧污染物包括生活污水、畜禽污水等 。 (3)工业废水包括造纸、制革、酿造、印染、焦化、石油化工等生产过程中产生的污水注入水体,使水中含有各种复杂的有机污染物. 排入水体的需氧污染物中,从排放的量上看,生活污水是需氧污染物的最主要的来源。但畜禽污水及工业废水的生化需氧量一般比生活污水大数倍到数十倍。
4.危害：大量消耗水中的溶解氧（DO） 水质变化表现为: 水体能见度下降 水体发黑、发臭 有气体从水中冒出 水体表面有浮渣
（二） 植物营养物质及富营养化 1.植物营养物质 1）定义：是指促使水中植物生长，从而加 速水 体富营养化的各种物质，主要指氮、磷。 2）来源：自然源、人为源 ●农田施肥,农业废弃物（植物 杆、牲畜粪便等） ●城市生活污水 ●某些工业废水（制革、造纸、肉类加工、炼油） 3）危害：造成水体的营养化（水体衰老的表现，多发生在湖泊、水库、海湾内 的流速相对缓慢的地方）。
（二） 植物营养物质及富营养化 2．水体富营养化过程及其危害 （1）水体富营养化概念： 富营养化是指水体在外界条件的影响下，由于营养盐类不断积聚，引起水体内部物理、化学性状不断改变，水生生态系统发生相应的演替。并由生物生产力低的状态逐步向生物生产力高的状态过渡的现象。
（二） 植物营养物质及富营养化 2．水体富营养化过程及其危害 (2)水体富营养化过程 湖泊富营养化过程的初始阶段，湖体中营养盐比较少。溶解氧丰富，生物生产力水平低。湖泊呈现贫营养型特征。随着时间的推移，自外部进入湖中的营养盐类逐渐积聚，湖水中营养物质增多，湖泊生物生产能力提高，生物量增加。水中溶解氧含量下降，水色发暗，透明度降低，水生生物种群组成逐步由适合富营养状态下的种群所代替，湖泊相应由贫营养型发展为中营养型，进而演变为富营养型。
（二） 植物营养物质及富营养化 2．水体富营养化过程及其危害 (3) 水体富营养化危害 富营养化现象发展到—定阶段，表现为浮游藻类的异常增殖。以蓝绿藻类为主的水藻泛浮水面，严重时形成“水花“或“湖靛”。在迎风湖岸或湖湾处，糜集水面的藻类可成糊状薄膜，湖面呈暗绿色，透明度极低，可散发出腥臭味。而且还会分泌出大量藻类毒素，抑制鱼类和其它生物的生长，对人畜造成危害，并严重污染环境。自本世纪50年代以来，湖泊富营养化现象已成为世界范围内重要的水环境污染问题。
（二） 植物营养物质及富营养化 3. 水体富营养化程度与营养元素含量的关系 (1)营养因子 是指浮游生物等生长所必须的各种营养盐类。 据测定，每增殖1g 藻类，大约消耗0.009g磷、0.063g氮、0.07g氢、0.358g碳、0.496g氧以及Mn、Fe、Cu、Mo等各种微量元素。 Liebig最小值定律：藻类的生长会因湖水中某种元素不足而受到抑制，该规律称为最低量定律，这种元素称为限制性元素。
在上述元素中，C、H、O三种元素来源广泛，因此，湖水中N、P的含量与补给量成为影响藻类繁殖的主要限制性因子。 据计算，每1g N可增殖10.8g藻类，每1gP可增殖78克藻类。 由此可见，水体中N、P含量直接决定藻类的繁殖速度，因而影响到湖泊富营养化进程。其中P是最主要的限制性因子。
（2）环境因子 湖水中营养元素的来源与环境有密切关系。通常位于山区的湖泊，其N、P的补给有限，所以常处于贫营养状态；位于平原上的湖泊，由于水中营养元素补给丰富，所以常处于中营养型或富营养型状态。 在城市或工业区附近的湖泊，由于城市生活污水和工业废水中常含有大量的N、P等营养物质，以致加快了湖泊富营养化进程。
（二） 植物营养物质及富营养化 4．成层作用与溶解氧 (1)热成层作用 (2)成层作用与溶解氧
5.富营养化的类型及判别标准 由于影响富营养化现象的因素很复杂，在不同的生态环境条件下，水体之间富营养化的程度存在很大差别。 同一水体在不同阶段也可能相差十分悬殊。 为了研究富营养化演替规律，一般将富营养化现象分为贫营养型、中营养型及富营养型三种基本类型。 其间又可细分出几个亚型，如特贫营养型、贫一中营养型、中一富营养型等。
表3-1 水体中氮/磷含量(mg/m3)与富营养化程度之间的关系(托马斯) 总磷 无机氮 极贫 <5 <200 贫~中 5~10 200~400 中 10~30 350~650 中~富 30~100 500~1500 富 >100 >1500
表3-2 水体中氮/磷含量(mg/m3)与富营养化程度之间的关系(坂本) 总磷 无机氮 贫营养 2~20 20~200 中营养 10~30 100~700 富营养 10~90 500~1300 流动水 2~230 50~1100
表3-3 水体总氮和总磷允许负荷(g/ m3•a)(日本) 平均水深 (m) 允许负荷 危险负荷 总氮 总磷 5 10 50 100 150 200 1.0 1.5 4.0 6.0 7.5 9.0 0.07 0.15 0.25 0.40 0.50 0.60 2.0 3.0 8.0 12.0 15.0 18.0 0.13 0.20 0.80 1.00 1.20
（三） 油类物质及危害 1.水体中油类污染物的来源 （1）船舶造成的油污染 （2）工业造成的油污染 （3）海上石油开采造成的油污染 （4）大气石油烃的沉降 2.油污染的危害 影响水生生物的生长，破坏海滨环境，降低其使用价值，而且会影响局部地区的水文气候条件，降低海洋的自净能力。石油的组成成分中含有有毒物质，其中沸点在300℃~400℃间的稠环芳烃大多是致癌物，而且生物能富集这类致癌物质从而降低其价值。石油对鱼类、海兽、底栖动物都有严重的损害。
(四)酚类污染物及危害 1.水体中酚的来源 主要来源于工业企业排放的含酚废水，由于各行业生产的原料、工艺、产品等不同，其含酚废水的水量、成分、性质以及污染程度都有较大差别。
(四)酚类污染物及危害 2.酚类化合物在水体中的净化过程 分解速度决定于酚化合物的结构、起始浓度、微生物条件、温度及曝气条件因素。在天然水体中的分解可以通过生化氧化和化学氧化等方式进行，其中生化氧化是最重要的分解方式。 ①酚的挥发作用 ②底泥在水体酚自净过程中的作用---“底泥效应”
(四)酚类污染物及危害 3.酚污染的危害 浓度低时，影响鱼类的回游繁殖，当浓度为0.1~0.2 mg/L时，鱼肉有酚味，浓度高时引起鱼类的大量死亡甚至绝迹。抑制水中微生物的自然生长速度。对鱼类的致死浓度见表3-4。
表3-4 水体中酚及其衍生物浓度对鱼的毒害(mg/L) 含酚溶液或废水 对鱼的致死浓度 臭味感觉浓度 酚 甲酚 苯二甲酚 邻苯二酚 间苯二酚 对苯二酚 ª-萘酚 5~20 10~15 5~10 5~15 35 0.2 2~4 15~25 10 1~5 20 0.5 酚(在污水中) 氯苯酚 焦油与煤气混合含酚水 焦油废水 煤气废水 酚(在污染河流中) 3~5 10~20 5 0.05~5.0 0.078~0.25 0.1 0.02~0.1 _
(五)氰化物污染及危害 1.水体中氰化物的来源 主要源于工业企业排放的含氰废水，焦炉和高炉的煤气洗涤水中碳与氨或甲烷与氨化合物生成氰化物 2.氰化物在水体中的自净作用 （1）氰化物的挥发作用 与溶于水中的CO2作用产生HCN 逸出： CN– + CO2+H2O→HCN↑+HCO3– （2）氰化物的生物化学氧化分解 在水中游离氧氧化作用下可形成NH4+和CO32- 2CN– + O2→2 CNO– CNO–+2H2O→NH4++ CO32-
(五)氰化物污染及危害 3.氰化物污染的危害 ■各种氰化物分离出CN-及HCN的难易程度不同，因而毒性也不相同。 ■氰的毒性主要表现在破坏血液，影响运送氧和氢的机能而致死亡。 ■天然水中的含氰废水，对鱼类的生存威胁较大。
表3-5 氰浓度(mg/L)对水蚤的危害 氰化物浓度(mg/L) 对水蚤的危害情况 2.0~2.5 1.5~2.0 0.2 0.5 24h~48h中毒 72h~120h中毒 经120h有1%死亡 无影响 总之，氰化物是剧毒物质，亦有快速致死作用，所以在制定饮用水标准/渔业(对氰离子)标准时，以生态学上不产生有害作用为依据。许多国家规定饮用水标准是0.01 mg/L，世界卫生组织订出鱼的中毒限量为游离氰0.03 mg/L。
1.重金属的概念 2.水体中重金属的来源 (六) 重金属污染及危害 特点： ●毒性作用大，易引起人们的注意。 ●在水体中不能为微生物降解，只能产生各种形态间的相互转化以及分散和富积—在水中进行迁移。 2.水体中重金属的来源 （1）在自然环境的各部分均存在着本底含量，在正常的天然水中金属含量均很低 （2）采矿和冶炼是向环境释放重金属的最主要的污染源。通过废水、废气、废渣向环境中排放重金属的工业企业举不胜举，由于人工流动量的不均匀，因而在局部地区会造成严重的污染后果。
(六) 重金属污染及危害 3.主要的重金属污染物及危害： 汞的毒性很强，而有机汞化合物的毒性又超过无机汞。 ●汞[ Hg（Ⅱ ）] 汞的毒性很强，而有机汞化合物的毒性又超过无机汞。 无机汞化合物如HgCl2、HgO等不易溶解，因而不易进入生物组织；有机汞化合物如烷基汞（CH3Hg一、C2H5Hg一）、苯基汞（C6H5Hg一）等，有很强的脂溶性，易进入生物组织，并有很高的蓄积作用。
无机汞在水体中易沉积于底层沉积物中，在微生物作用下可转化为有机汞而进入生物体内，再通过食物链作用逐渐浓集，最后影响到人体。 汞在无脊椎动物体中的富集可达10万倍，日本的水俣病就是人长期吃富集甲基汞的鱼而造成的。
(六) 重金属污染及危害 3.主要的重金属污染物及危害： ●镉[Cd（Ⅱ ）] 镉的化合物毒性很大，蓄积性也很强，动物吸收的镉很少能排出体外。受镉污染的河水用作灌溉农田，可引起土壤镉污染，进而污染农作物，最后影响到人体。日本的痛痛病就是吃了被含镉污水生产的稻米所致。 镉进入人体后，主要贮存在肝、肾组织中不易排出。镉的慢性毒性主要使肾脏吸收能力不全，降低机体免疫能力及导致骨质疏松、软化，如骨痛病所出现的骨萎缩、变形、骨折等。
(六) 重金属污染及危害 3.主要的重金属污染物及危害： 铬[Cr（Ⅵ ）] 无机化合物有二价、三价、六价三种，六价铬化合物毒性最大。 六价铬具强氧化性，对皮肤、粘膜有强烈腐蚀性。在慢性影响上，六价铬有致畸、致突变与致癌等作用。 ●
(六) 重金属污染及危害 3.主要的重金属污染物及危害： 砷（As） 砷是传统的剧毒物，As2O3即砒霜，对人体有很大毒性。 长期饮用含砷的水会慢性中毒，主要表现是神经衰弱、腹痛、呕吐、肝痛、肝大等消化系统障碍。并常伴有皮肤癌、肝癌、肾癌、肺癌等发病率增高现象。 ●
(六) 重金属污染及危害 4.重金属污染水体的危害： (1)在天然水中的毒性效应有时是由微量金属所致 。 (2) 毒性几乎都通过与机体结合而发挥作用。 (3)重金属不能被微生物分解，经生物放大作用 被富集，又通过食物链进入人体。 (4)重金属的毒性与金属的形态有关。
第三节 污染物在水环境中的迁移转化 一.耗氧有机物在水环境中的降解作用 （一）概述 （二）微生物在有机物生物化学反应中的作用 （三）耗氧有机物的生物化学分解 二.重金属在水环境中的迁移转 （一）重金属迁移转化的基本类型 （二）重金属在水环境中的物理化学迁移机理 1.重金属化合物的沉淀-溶解作用 2.重金属离子的水解作用 3.水环境中配位体对重金属的络合作用
一.耗氧有机物在水环境中的降解作用 （一）概述 通过降解作用实现有机碳由低价向高价的转变，使有机物的构造趋于简单，分子量逐渐降低。 各种有机物都能被氧化，但被氧化的难易程度却有很大差别，这是由有机物本身的特性决定的。 有机物的氧化还原反应的判断 ： 对有机物凡加氧去氢的反应称为氧化，而加氢去氧的反应称为还原。 电子偏离碳原子的反应就是有机物的氧化,相反电子对移近碳原子的反应就是有机物的还原。
（二）微生物在有机物生物化学反应中的作用 在有机物的生物化学反应中微生物起着决定性的作用，分解有机物的微生物主要是细菌 ，生物氧化作用有其特殊性，反应是在生物催化剂酶的作用下完成的。 （1）生化反应中的微生物------主要是细菌 异养细菌中的腐生菌在转化过程中起决定作用。 细菌对食物的摄取是以化合物透过细胞膜的方式实现的，对于复杂的有机物首先须经微生物(细菌)的体外分解变为小型简单化合物后才能通过细胞壁进入细菌体内，进一步发生分解反应，主要是氧化反应,并有能量的转化。
2.微生物的呼吸作用 3.酶和辅酶的作用 微生物呼吸作用的实质： 通式—基质→氧化了的基质+2H 2H+受氢体→还原了的受氢 呼吸作用需要有相应的受氢体来接收脱出的氢,反应才能最终完成。 以游离的O2作为活化氢的最终受氢体为有氧氧化。 如果以O2以外的化合物作为受氢体，反应在缺氧或无氧的条件下进行则称为无氧氧化。 3.酶和辅酶的作用 酶的催化作用具有高度的专性，但是有许多酶不能单独完成某种催化作用，还须有另一些活性物质参加，这类活性物质称为辅酶.酶与辅酶结合成全酶才具有催化作用。
（三）耗氧有机物的生物化学分解 有机物生物化学分解基本反应可分为两大类。 （1）水解反应： （2）氧化反应 ： ①脱氢作用又可分两种。一种是从—CHOH—基团脱氢 ， 一种是从—CH2CH2—基团脱氢 ②脱羧作用:这是生物氧化中产生CO2的主要过程 总之碳水化合物、脂肪、蛋白质等有机物降解的共同规律都是首先在细胞体外发生水解,然后在细胞内部继续水解和氧化。降解的后期产物为各种有机酸,在有氧条件下,其最终产物是CO2、H2O和NO3-、SO42-等,在缺氧条件下进行反硝化、反硫化、甲烷发酵、酸性发酵等,其最终产物除CO2和H2O外,还有NH3、H2S、CH4、有机酸、醇等。
二、重金属在水环境中的迁移转化 （一）重金属迁移转化的基本类型 1.定义： 2.按照物质运动的形式,可以分为三种基本类型 ： （1）机械迁移指重金属离子以溶解态或颗粒态的形式被水流机械搬运,迁移过程服从于水力学原理。 （2）物理化学迁移指重金属以简单离子/络离子或可溶性分子在水环境中通过一系列物理化学作用所实行的迁移与转化过程,是最重要的形式。 （3）生物迁移是重金属通过生物体的新陈代谢、生长、死亡等过程实现的。迁移使某些重金属在有机体中富集起来，再经过食物链而构成对人体的威胁。
（二）重金属在水环境中的物理化学迁移机理 1.重金属化合物的沉淀-溶解作用 在水中的溶解度可以直观地表示其在水环境中的迁移能力,溶解度大者迁移能力大, 小者迁移能力小. 水是强极性分子, 对极性大的离子键化合物的溶解能力比对极性小的共价键化合物的溶解能力更强。 对离子键化合物来说,①溶解度随着离子半径的增大和电价的减小而增加.②相互结合的离子的半径差别愈小,其离子化合物愈牢固,即越难溶解。 难溶电解质在饱和水溶液中存在着电离平衡,平衡常数以溶度积(Ksp)表示。在水中的溶解度的大小,首先是由它们的本质来决定的,其次影响溶解度的因素是温度和外加的可溶性盐类等 。
2.重金属离子的水解作用 金属离子的水解作用,可以看作是各种金属离子和质子[H+]对于羟基[OH-]的争夺作用. 羟基与金属离子的络合作用可大大提高某些重金属氢氧化物的溶解度,从而促进重金属的迁移. 重金属离子大多数都有较高的离子电位,故能在较低的PH值下水解.在水解过程中, H+离开水合重金属离子的配位水分子,通式如下 Me(H2O)n2+ + H2O== Me(H2O)n-1OH+ + H3O+ 金属水解反应也可以看作是OH-置换金属离子的配位水分子,或者可以说是金属离子的配位水分子释放出质子.高价重金属离子能参与一系列的质子传递过程
3.水环境中配位体对重金属的络合作用 在水环境中存在着多种多样的天然和人工合成的无机和有机配位体,它们能与重金属离子形成稳定度不同的络合物或螯合物,对重金属在水环境中的迁移有很大影响 。 重金属大多数属周期表中的过渡性元素,过渡元素的原子有自己的电子构型特点,其最外层为s电子,数目为2或1,而次外层d电子,电子数一般是1~9未充满,所以仍可以接受外来电子.由于过渡元素具有可接收孤电子对的空轨道,因此具有强烈地生成络合物的能力。
(1)水环境中的无机配位体对重金属的络合作用 无机水中重要的无机配位体有OH-、 Cl-、CO32-、HCO3-、F-、S2-等,除S2-外均属于路易斯酸碱。 近年来,水环境金属化学的研究,人们十分重视OH-和Cl-的络合作用,认为它们是影响一些重金属,难溶盐类溶解度的重要因素.氯离子对Hg、Cd、Zn、Pb的络合力的顺序为Hg>Cd>Zn>Pb 氯离子络合作用对重金属迁移的影响： ①可大大提高难溶重金属化合物的溶解度。 ②由于氯络重金属离子的生成使胶体对重金属离子的吸附作用减弱,对汞尤为突出。
（2）水环境中的有机配位体对重金属的络合作用 ①水环境中有机物的分类,据用0.5μm滤膜过滤而区分为可溶性有机质和颗粒态有机质. ②水环境中的腐殖质 来源：有机残体经生物化学转化而来,成分为富铝酸和胡敏酸. 含量：底泥中在1%~3%,某些地区8%~10%。河水中平均含量为10mg/l~15mg/l，某些地区可达200mg/l。湖水中的含量变动大,一般在1mg/l ~150mg/l之间.潜水中含量很少，< 10mg/l ③腐殖质对重金属的络合作用 ④络合作用对重金属迁移转化的影响
4.水环境中的胶体对重金属离子的吸附作用 天然水体中一些主要胶体物质的形态特征: ①矿物微粒和粘土矿物 ②有机胶体—各类溶性和不溶性腐殖质 ③有机无机胶体的复合体 ④水体中的悬浮沉积物 (2)吸附机理 吸附作用分为:表面吸附、离子交换吸附、金属吸附等. ①表面吸附 ②离子交换吸附
第四节 水体污染的控制 现代的污水处理技术，按其作用原理可分为四大类： 1.物理法 2.化学法 3.物理化学法 4.生物法 一、污水处理技术概述 现代的污水处理技术，按其作用原理可分为四大类： 1.物理法 2.化学法 3.物理化学法 4.生物法
1.物理法（一级处理） 重力分离法：利用污水中呈悬浮状的污染物和水比重不同的原理，借重力沉降（或上浮）作用，使其水中悬浮物分离出来。 气浮法：将空气通入污水中，并以微小气泡形式从水中析出成为载体，污水中相对密度接近于水的微小颗粒状的污染物质粘附在气泡上，并随气泡上升至水面，形成泡沫--气、水、悬浮颗粒（油）三相混合体，从而使污水中的污染物质得以从污水中分离出来. 离心分离法：含有悬浮污染物质的污水在高速旋转时，由于悬浮颗粒和污水的质量不同，因此旋转时受到的离心力大小不同，质量大的被甩到外围，质量小的则留在内圈，通过不同的出口分别引导出来，从而回收污水中的有用物质），并净化污水。 反渗透：利用一种特殊的半渗透膜，在一定压力下，将水分子压过去，而溶解于水中的污染物质则被膜所截留，污水被浓缩，而被压透过膜的水就是处理过的水。
2.化学法（多为深度处理工艺中采用） 化学沉淀法：向污水中投加某种化学物质，使它与污水中的溶解性物质发生互换反应，生成难溶于水的沉淀物，以降低污水中溶解物质的方法。 混凝法：水中呈胶体状态的污染物质，通常都带有负电荷，胶体颗粒之间互相排斥形成稳定的混合液，若向水中投加带有相反电荷的电解质，可使污水中的胶体颗粒改变为呈电中性，失去稳定性，并在分子引力作用下，凝聚成大颗粒而下沉。 中和法：用于处理酸性废水和碱性废水。向酸性废水中投加碱性物质如石灰、氢氧化纳、石灰石等，使废水变为中性。 氧化还原法：废水中呈溶解状态的有机或无机污染物，在投加氧化剂或还原剂后，由于电子的迁移，而发生氧化或还原作用，使其转化为无害的物质。
3.物理化学法 萃取法（液-液）法：将不溶于水的溶剂投入污水之中，使污水中的溶质溶于溶剂中，然后利用溶剂与水的比重差，将溶剂分离出来。再利用溶剂与溶质的沸点差，将溶质蒸馏回收，再生后的溶剂可循环使用。 吸附法：利用多孔性的固体物质，使污水中的一种或多种物质被吸附在固体表面而去除的方法。常用的吸附剂有活性炭。此法可用于吸附污水中的酚、汞、铬、氰等有毒物质。吸附法目前多用于污水的深度处理。 离子交换法：利用离子交换剂的离子交换作用来置换污水中的离子化物质。
4.生物法（二级处理，主要去除BOD） 好氧生物处理法：在有氧的条件下，借助于好氧微生物（主要是好氧菌）的作用来进行的。又分为活性污泥法、生物膜法 。 （1）活性污泥法 （2）生物膜法 厌氧生物处理法：在无氧的条件下，利用厌氧微生物的作用来进行的。
第四节 水体污染的控制 二、水污染综合防治 1）水环境功能分区是进行水污染综合防治的依据 *原则： ●开发利用与保护并重原则 ●优先保护原则：针对集中式饮用水源地 ●时限性原则 ●高功能保护原则 ●专业用水保护原则 ●经济技术最优原则 ●部门协作原则 ●可操作性原则
*方法： ●定性判断法； ●结合水规划进行功能区划分法； ●重点功能区定量计算法。 *按功能区控制污染，保护水资源
2）制定水污染综合防治规划 *几项基本原则： ●以经济建设为中心，有利于促进经济与环境协调发展； ●以合理开发利用水资源为核心，着眼于全过程控制。通过转变经济增长方式，推行清洁生产，把污染消除在经济再生产过程中。 ●全面规划、突出重点，因地制宜、讲求实效 ●坚持综合整治的原则。
3）实行排污许可证制度，对主要污染源逐步由浓度控制向总量控制过度 ●从实际出发确定总量控制目标 ●选好发证对象 ●控制污水总量 ●强化发证后的环境监督管理 ● 重视实践经验不断提高水平
4）乡镇企业的水污染防治对策 ●按产业政策调整产业结构，使污染行业比例降至15%以下；全部取缔坑式焦炉； 全部淘汰开放式炼磺炉；限制水泥立窑的形式和规模；淘汰小造纸厂等 ●乡镇企业要合理布局，与农业生态系统组成两性循环的复合生态系统 ●对小电镀、小化工、小印染等严加控制
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第四章 土壤环境与污染 第一节 土壤环境概述 第二节 土壤污染与净化 第三节 土壤污染物质的迁移转化规律 第四节 土壤背景值与土壤环境容量 第四章 土壤环境与污染 第一节 土壤环境概述 第二节 土壤污染与净化 第三节 土壤污染物质的迁移转化规律 第四节 土壤背景值与土壤环境容量 第五节 土壤污染与防治
第一节 土壤环境概述 一 、土壤环境 二 、土壤环境特征与土壤环境问题 三 、土壤组成 四 、土壤的物理化学性质 （一）土壤的物理性质 （二）土壤胶体及土壤吸收交换性 （三）土壤的酸碱性和氧化-还原性 五 、土壤环境中的化学条件与元素迁移 （一） 土壤的酸碱度与元素迁移 （二）土壤环境中的胶体与元素迁移
一 、土壤环境 土壤是一个重要的环境要素，也是复杂的多阶层的环境系统的一个子系统。它具有独特的组成成分、结构和功能，不仅与其他圈层之间进行着物质和能量的交换，而且对环境的自净能力和容量有着重大贡献。土壤系统是自然要素中物质和能量迁移转化最复杂而又频繁的场所。 土壤同样也是提供人类资源和人类排放各种废弃物的场所。土壤的特性控制着化学物质进入食物链的数量和速率，当进入土壤系统的各种物质数量超过了它本身所能承受的能力时，就会破坏土壤系统原有的平衡，从而引起土壤系统成分、结构和功能的变化，就会发生土壤污染。而土壤系统污染物质向环境的输出，又使水体、大气和生物进一步受到污染。
二、 土壤环境特征与土壤环境问题 土壤具有天然肥力和生长植物物质的能力，所以土壤是人类生存和农业生产的基础条件。在长期的生产过程中，人类利用和改造土壤的同时，也产生了新的环境问题。 1.由于人类大规模的生产/生活等活动，改变了影响土壤发育的生态环境，使土壤本身受到破坏。 2.大规模现代化农业生产的实现、大量使用化肥、农药杀虫剂等，使土壤遭受到不同程度的污染。此外，由于现代工业及城市化排出的废气、废水、废渣中的各种污染物，经不同途径使土壤受到污染。
三、 土壤组成 土壤组成 土 壤 溶 液 土 壤 空 气 土壤有机物 土壤矿物质
四 、土壤的物理化学性质 （一）土壤的物理性质 1.土壤结构 2.土壤孔隙 （二）土壤胶体及土壤吸收交换性 （三）土壤的酸碱性和氧化-还原性
五 、土壤环境中的化学条件与元素迁移 土壤环境的化学条件概念 （一） 土壤的酸碱度与元素迁移 1.土壤的酸碱度 2.土壤的缓冲性，土壤具有缓冲作用的原因： （1）土壤含有多种弱酸及其弱酸强碱的盐类，它们在土壤中构成一个良好的缓冲系统. （2）土壤中存在两性物质 无论是溶液态还是胶体态的两性物质都具有缓冲性. （3）土壤吸收性复合体的缓冲作用 （4）酸性土壤中存在的Al+离子有缓冲作用 3.土壤的氧化还原性质 4.土壤的吸收性能
(二)土壤环境中的胶体与元素迁移 1.土壤胶体性质 （1）胶体的表面性质 ①胶体有极大的比表面 ②胶体具有巨大的表面能 ③土壤胶体带有电荷 (A)永久负电荷 (B)可变电荷 (C)净电荷 ④土壤胶体的动电性质 （2）土壤中的离子吸附 （3）土壤的凝聚和消散 2.土壤的离子交换 （1）土壤的阳离子交换 （2）土壤的阴离子交换
第二节 土壤污染与净化 一、土壤中污染物质的来源和种类 二、土壤污染的主要发生途径 三、土壤污染与土壤净化
一、土壤中污染物质的来源和种类 1．土壤污染物质的来源 首先，土壤是农业生产的劳动对象，为了从土壤中索取更多的生物量并提高其质量，人们向土壤施入农药、化肥并进行灌溉，与此同时也使污染物质进入了土壤； 其次，土壤历来作为废弃物的处理场所，废弃物的倾倒使大量污染物质进入土壤； 第三，大气或水体中的污染物质在迁移转化中进入土壤，而使土壤受到污染。 此外，造成土壤污染的还有自然污染源。
2．土壤污染物质的种类 （1）无机污染物 包括对生物有危害作用的元素和化合物，主要是重 金属、放射性物质/营养物质和其他无机物质等。 包括对生物有危害作用的元素和化合物，主要是重 金属、放射性物质/营养物质和其他无机物质等。 （2）有机污染物 主要的有机污染物是化学农药
二、土壤污染的主要发生途径 1.大气污染型 特征是：污染物质主要集中在土壤表层。 2.水污染型 特点是沿河流或干支渠呈枝形片状分布。 其主要发生类型可归纳为以下四种： 1.大气污染型 特征是：污染物质主要集中在土壤表层。 2.水污染型 特点是沿河流或干支渠呈枝形片状分布。 3.固体废弃物污染型 工厂的尾矿废渣、污泥和城市垃圾等影响土壤。 4.农业污染型 主要来自施入土壤的化肥和农药
三、土壤污染与土壤净化 1.土壤污染 a. 概念: b. 引起人们对土壤污染的注意是近几十年的事。自产业革命以来，特别是20世纪50年代以来，由于现代工农业生产的飞跃发展，农药/化肥的大量施用，大气烟尘和污水对农田的不断侵袭,影响了土壤的生产性能和利用价值,以致造成公害。
2.土壤净化 a.概念： b.土壤净化能力的强弱取决于土壤性质及组成的综合作用，也与化学物质本身的组成和特性有关，同时还受气候及其他环境条件的影响。 c.对于不同的污染物，土壤-植物系统的净化机理/能力和过程是不同的 。
第三节 土壤污染物质的迁移转化规律 一、重金属元素在土壤环境中的迁移转化 1．土壤的重金属污染 2．重金属元素在土壤中的迁移转化 （1）重金属在土壤中的行为特征 （2）重金属在土壤中的一般迁移转化规律 ①土壤胶体对重金属的吸附 ②重金属的配位(合)作用 ③土壤中重金属的沉淀和溶解 （3）主要重金属在土壤中的迁移转化规律 ①镉的迁移转化 ②汞的迁移转化 ③砷的迁移转化 ④铬的迁移转化
1．土壤的重金属污染 只有当进入土壤的重金属元素积累的浓度超过了作物需要和可忍受程度，而表现出受毒害的症状或作物生长尚未受害，但产品中某种重金属含量超过标准，造成对人畜的危害时，才能认为土壤被重金属污染 . 土壤污染物中的重金属元素主要包括汞、镉、铅、铬和类金属砷等生物毒性显著元素及有一定毒性的锌、铜、镍等元素。它们主要来自农药废水/污泥和大气降尘等 . 重金属是对人类潜在威胁较大的污染物，应特别注意防止重金属对土壤的污染.研究重金属在土壤中的迁移转化，评价土壤质量，预测其在土壤中的归趋和控制重金属污染具有重要意义。
（1）重金属在土壤中的行为特征 从土壤环境化学角度看，土壤种类、土壤利用方式和土壤理化性状都能引起土壤中重金属动态的差异，从而影响重金属的迁移转化和作物对重金属的吸收。 从化学性质看,重金属大多属于周期表中过渡性元素，其原子具有特有的电子构型，在土壤中重金属的价态变化和反应深受土壤氧化还原电位的影响。 土壤具有吸附和解吸的特性，能吸附和固定重金属，其吸附率的高低由该种土壤吸附容量的大小所决定 . 土壤中存在着多种多样的无机和有机配位体，它们能与重金属生成稳定络合物和螯合物，对重金属在土壤中的迁移有很大的影响。
（2）重金属在土壤中的一般迁移转化规律 ①土壤胶体对重金属的吸附 土壤胶体对金属离子的吸附能力与金属离子的性质及胶体种类有关。同一类型的土壤胶体对阳离子的吸附与阳离子的价态有关.阳离子的价态愈高,电荷愈多,土壤胶体与阳离子之间的静电作用力也就愈强,吸引力也愈大,因此结合强度也大。而具有相同价态的阳离子,则主要决定于离子的水合半径,即离子半径较大者,其水合半径相对较小,在胶体表面引力作用下,较易被土壤胶体表面所吸附.此外土壤胶体的结构及其电荷密度分布均对阳离子吸附作用产生影响。
表4-1 土壤胶体物质的某些特性 各种无机胶体对阳离子吸附的吸附容量如下表: 粘土矿物及有机胶体 矿物类型 阳离子交换量 表4-1 土壤胶体物质的某些特性 粘土矿物及有机胶体 矿物类型 阳离子交换量 (mmol-1Kg-1) 表面积*103m2Kg-1 PH依变电荷 胶体活性 高岭石 蒙脱石 蛭 石 云 母 绿泥石 水铝英石 腐殖质 1:1 2:1 2:1:1 - 10~100 800-1200 1200-1500 200-400 100-150 200-3000 10-20 600-800 70-120 70-160 70-300 600-900 大范围 小范围 中 等 低 极大 高 中等
②重金属的配位(合)作用 土壤中的重金属可与土壤中的各种无机配位体和有机配位体发生配位作用。例如在土壤表层的土壤溶液中,汞主要以Hg(OH)02和HgCl20的形态存在,而在氯离子浓度高的盐碱土中则以HgCl42-形态为主。据对Hg2+及Cd2+、Pb2+、Zn2+的研究表明,重金属的这种羟基配合及氯配合作用,可大大提高难溶重金属化合物的溶解度,同时减弱土壤胶体对重金属的吸附,因而影响重金属在土壤中的迁移转化。这种影响取决于所形成配位化合物的可溶性,如在腐殖质组成中胡敏酸和金属形成的胡敏酸盐,除一价碱金属外一般是难溶的,而富里酸与金属形成的配合物一般是易溶的,能够有效地阻止重金属难溶盐的沉淀。
③土壤中重金属的沉淀和溶解 重金属的沉淀和溶解作用是土壤中重金属迁移的重要形式,可以根据溶度积的一般原理,结合环境条件(如PH、Eh等)了解其变化规律。 PH值更是影响土壤中重金属迁移转化的重要因素。例如,土壤中重金属铜、铅、锌、镉等重金属的氢氧化物沉淀直接受PH所控制,若不考虑其他的反应,其平衡反应式见教材P129,根据溶度积可分别求出它们的离子浓度与PH的关系。从P130页公式可知,[Cd2+]的浓度随PH值的升高而减少,反之,则PH值下降时,土壤中的重金属镉就可以溶解出来,这也是土壤PH值低时作物易受害的原因之一。 亦可用同法获得其他金属离子浓度与PH的类似关系式并分析其溶解状况及可能造成的危害。
（3）主要重金属在土壤中的迁移转化规律 ①镉的迁移转化 镉进入土壤会长时间滞留在耕作层中,一般在0-15cm的土壤层中。由于它移动缓慢,故一般不会对地下水产生污染。存在形态分为水溶性镉和非水溶性镉两大类。离子态及络合态的水溶性镉能为作物吸收,而难溶性镉的化合物则不易迁移和不被植物所吸收, 一定条件下可互相转化。 作物对镉的吸收,随土壤PH值的增高而降低,随PH值的降低而增加。土壤中的有机质能与镉螯合或络合,从而降低镉的有效性；其次氧化还原电位也影响作物对镉的吸收,Eh低或Eh降为零,则有利于形成难溶性的磷酸镉和硫化镉。 据研究,Cd和Zn、Pb、Cu的含量存在一定的关系。 Cd含量高的地方, Zn、Pb、Cu也相应较高,所以Cd还受Zn2+、Pb2+、Cu2+、Fe2+、Mn2+、Ca2+、PO43-等相伴离子的影响。
②汞的迁移转化 土壤中有金属汞/无机汞和有机汞;按其存在形态有离子吸附和共价吸附的汞/可溶性汞、难溶性汞。影响汞迁移转化的原因主要有: A.吸附剂的种类 B.氧化还原状况 C.植物对汞的吸收和积累与土壤汞的含量有关： ”米汞”和”土汞”之间生物富集系数为0.01, 土壤中汞及其化合物可以通过离子交换与植物的根蛋白进行结合,发生凝固反应。汞在作物不同部位的累积顺序为:根＞叶＞茎＞种子。这种趋势是由于汞被植物吸收后,常与根中的蛋白质反应沉积于根部,阻碍了向地上部分的运输。不同作物对汞的吸收和积累能力是不同的。
③砷的迁移转化 土壤中砷的形态可分为三种交换态、难溶性和水溶性 ，前两种为主。 影响土壤砷含量的原因是母岩、气候条件和土壤的理化性质。不同岩石中含砷量不同。 土壤中的砷大部分为胶体所吸附,或与有机物络合、螯合,或与土壤中的铁、铝、钙等结合形成难溶性化合物,或与铁、铝等氢氧化物形成共沉淀 。 土壤中各种形态的砷并不是固定不变的，它们在一定的条件下可以互相转化 。 土壤中的砷,特别是排污进入土壤的砷,主要累积于表层,难于向下移动。砷为动植物所不需要的元素，但砷属于生物累积元素,在作物体中砷的累积系数在n•10-1-n范围之内,显然高于汞的累积系数。
④ 铬的迁移转化 铬是人类和动物的必需元素,但高浓度时对生物有害。铬在土壤中主要以不溶性的三价铬氧化物形态存在,其次为六价铬,它们之间互相转化。这两种价态的铬在土壤中的行为很不相同。土壤中的铬迁移转化受PH及Eh的影响较大。 土壤中铬的可给性较低,其原因一方面是因为铬多属不溶性的氧化物,另一方面是因为土壤胶体对铬的强烈吸附作用(见窦P103)。铬对作物的危害不像镉、汞等重金属那样严重,这和它的移动性小有关。
二、农药、化肥在土壤环境中的迁移转 (一)农药的主要类型 (二)农药在土壤环境中的吸附和降解 (三)化学肥料在土壤中的转化
(一)农药的主要类型 粉 状 可溶性液体 挥发性液体 氨基甲酸酯 有机氯农药 农 药 有机磷农药 有机汞农药 有机砷农药 胃 毒 触 杀 农 药 有机磷农药 有机砷农药 有机汞农药 有机氯农药 氨基甲酸酯 粉 状 可溶性液体 挥发性液体 胃 毒 触 杀 熏 蒸 按化学组成分 按物理状态分 按作用方式 分
(二)农药在土壤环境中的吸附和降解 1.影响农药在土壤中行为的因素 现将影响农药在土壤中行为的因素和土壤中农药的变化类型列于表8-3和表8-4。 2.农药的水、气迁移作用 可以通过挥发、移动、扩散等途径在土壤中运行，或排出土体，同时也可被作物吸收。 3.土壤对农药的吸附作用. 4.农药在土壤中的降解作用 （1）光化学降解 （2）化学降解 （3）微生物降解
表4-2 农药在土壤中行为的影响因素
表4-3 农药在土壤中的物理化学变化
(三)化学肥料在土壤中的转化 1．土壤中氮肥的转化 2．土壤中磷、钾的形态和转化
第四节 土壤背景值与土壤环境容量 一、土壤背景值 1.土壤背景值 2.影响土壤背景值条件分析 二、土壤环境容量
1.土壤背景值 （1）定义： （2）自然土壤形成的基本土规律，是地球物质的地质大循环过程和生物小循环过程矛盾的统一。土壤性状是气候、生物、地形、母质和时间的函数。实际上土壤背景值一般取决于成土母质(岩石)和土壤类型，但由于成土母质的多样性和土壤类型受到复杂的成土过程影响，使得不同地区、不同自然环境条件下发育的不同土壤类型、化学成分也不尽相同，因此，土壤背景值有明显的地区性.然而成土母质和土壤类型，在相对平衡的自然条件下，其化学成分具有相对稳定性,所以，区域土壤背景值，应该是取具有代表性、典型性、广泛性的土壤样品进行准确化验，然后经过数学统计而获得。
2.影响土壤背景值条件分析 影响条件首先是岩性、成土母质和土壤类型。 土壤的化学成分及含量与岩石的化学成分及含量有着密切的联系，一般岩石元素含量高，则土壤中含量相应也高。风化和成土过程，元素的相对含量在土壤、岩石中是有差异的。 岩性、成土母质的不同，土壤元素背景值也不同。见表4-4，表4-5 。（下页） 岩石风化及土壤的形成过程中，气候条件对岩石/矿物的风化和土壤的迁移、转化、分散及富集都有很大影响。 生物因素在土壤的形成和演变中起着极其重要的作用。 总之，土壤背景值的取得需要详细了解自然环境条件，并且对社会经济状况进行充分的调查研究。
表4-4 不同母质的土壤元素含量比较 土 类 母 质 元素含量(ppm) 表4-4 不同母质的土壤元素含量比较 土 类 母 质 元素含量(ppm) Co Ni Mn Cu Zn Cd Cr Pb Hg As Sc La Mo 褐 红 壤 （渡口） 辉 长 岩 83.6 181 1240 141 188 2.40 506 19.9 0.04 1.11 花 岗 26.4 28.8 584 15.7 123 1.41 68.2 21.4 0.05 3.46 黄 棕 （南京） 玄 武 44 93.1 919 52.6 114 112 15.7 0.099 7.12 14.6 30.2 1.9 2.2 9.60 86.5 3.95 27.6 21.0 12.9 0.092 4.30 5.70 39.4 2.2
表4-5 不同质地的土壤元素含量比较 土 类 母 质 土深 质地 元素含量(ppm) 表4-5 不同质地的土壤元素含量比较 土 类 母 质 土深 质地 元素含量(ppm) Co Ni Mn Cu Zn Cd Cr Pb Hg As Sc La Mo 褐 红 壤 ╭渡口╯ 闪长岩 32-69 粘质 34.5 92.2 772 39.8 108 1.25 175 30.0 - 12.54 35-60 壤质 25.0 69.1 519 30.5 82.1 1.50 145 15.0 0.053 10.36 黄 棕 ╭南京╯ 冲积土 30-50 20 23.2 493 26.9 66.5 80 17.8 0.073 15.0 16.5 46.8 2.1 35-50 砂质 9.6 17.5 279 6.80 36.1 90 8.60 0.065 2.52 9.56 65.4 2.5
二、土壤环境容量 1.土壤环境容量概念 2.土壤环境容量的确定 （1）土壤绝对容量(静容量) （2）土壤年容量(动容量) 以浓度单位表示的土壤环境年容量的计算公式为 WA=K(WS—B) 年容量与绝对容量的关系为 WA=K•WQ A：某污染物对土壤环境的输入量(单位负荷量) A´：经过一年后,被净化的量(年输出量) (A´/A)*100%=K:称为某污染物在某一土壤环境中 的年净化率。
第五节 土壤污染与防治 一、控制和消除土壤污染源 1.控制和消除工业三废的排放 2.控制化学农药的使用 3.合理施用化学肥料 二、增加土壤容量和提高土壤净化能力 三、防止土壤污染的措施 1.利用植物吸收去除重金属 2.施加抑制剂 3.控制氧化还原条件 4.改变耕作制度 5.客土、深翻
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第五章 固体废弃物与环境 第一节 固体废弃物概述 第二节 固体废弃物的综合利用和资源化
第一节 固体废弃物概述 一、固体废弃物概念 二、固体废弃物的来源和分类 三、固体废物的特点 1.资源性 2.污染的“特殊性 ” 3.严重的危害性 四、固体废物处理、处置和利用的原则
一、固体废弃物概念 固体废弃物系指生产和生活活动中丢弃的固体、半固体物质，包括从废水、废气中分离出来的固体颗粒物。 在固体废物中凡具有易燃性、腐蚀性、毒性、反应性、感染性的废物,称为危险废物。 废物是一个相对概念，在某种条件下它为废物，在另一种条件下却可能成为宝贵原材料。故固体废物有”放在错地点的原料”之称。
二、固体废弃物的来源和分类 来源：固体废弃物主要来源于人类的生产和消费活动。 分类：按其形状可分为块状、粒状、粉状和半固体~泥状、浆状、糊状等废物；按其来源可分为矿业废物、工业废物、农业废物、城市生活垃圾等废物；按其性质和危害程度可分为有机和无机废物，一般性和危险性废物（见图5-1）。对于有放射性的固体废物，在国际上单列一类，另行管理 。
容器盛装的危险性废液、废气 危险废物 一般废物 矿业 工业 农业 生活 环境 工程 废石 尾矿 废渣 废屑 秸杆 畜粪 垃圾 粪便 污泥 粉尘 固体废物 具有毒性、易燃性、腐蚀性、反应性、 感染性的固体、半固体废物
三、固体废物的特点 ●资源和废物的相对性 ●富集终态和污染源头的双重性 ●危害具有潜在性、长期性和灾难性
三、固体废物的特点 1.资源性 固体废物品种繁多、成分复杂，特别是工业废渣，不仅数量大，具备某些天然原料、能源所具有的物理、化学特性，而且比废水、废气易于收集、运输、加工和再利用；城市垃圾也含有多种可再利用的物质和一定热值的可燃物质。因此，近代许多国家已把固体废物视为”二次资源”或”再生资源”。把利用废物替代天然资源作为可持续发展战略中的一个重要组成部分。
2.污染的“特殊性 ” 固体废物除直接占用土地和空间外，其对环境的影响通常是通过水、气和土壤进行的，是水、气、土壤环境污染的”源头”，其污染途径见图5-2所示。 被固体废物污染的水、气、土经治理后，生成含有污染物的污泥、粉尘、脏土等”新固体废物”。这些”新固体废物”如不再进行彻底治理，则又会成为水、气、土壤环境的”新污染源”。如此循环污染，形成固体废物污染的”特殊性”。
处置堆存 填埋: 地表层 地底层 深埋 江、河、湖 地下水、 废物处理地 地下水 饮用 水生 动植物 食用 水生动植物 处理 焚烧 污泥 污水处理厂 固体废物源 饲料 奶、肉 人类 食品 疾病 生态 破坏 悬浮 大气微粒 尘埃 大气 肺 皮肤 接触浸入 直接接触
3.严重的危害性 1. 侵占土地，造成资源浪费: 2. 污染土壤 ： 3. 污染水体 4. 污染大气 5. 影响环境卫生 工业、矿业固体废物堆积，占用了大片土地造成环境污染，严重影响着生态环境；生活垃圾、粪便是细菌和蠕虫等的孳生地和繁殖场，能传播多种疾病、危害人畜健康；危险废物对环境污染和人体健康的危害更加严重。这与危险废物的特性密切相关，主要表现为易燃性、腐蚀性、反应性、毒性和感染性。
四、固体废物处理、处置和利用的原则 处理、处置和利用固体废物对维护国家的持续发展有重要意义。其原则为： 1.减量化： 2.资源化：表5-1 美国利用几种废物再生产的环境效益分析 3.无害化
表5-1 美国利用几种废物再生产的环境效益分析 表5-1 美国利用几种废物再生产的环境效益分析 废钢铁 废 铝 废 纸 废玻璃 节省能源 减少大气污染 减少水污染 减少固体废物量 节省用水量 47~74 86 76 97 40 70~97 95 100 _ 23~74 74 35 58 4~32 20 - 80 50
第二节 固体废弃物的综合利用和资源化 一、主要工矿业固体废物的利用和处理、处置 二、危险废物的利用和处理、处置 三、城市垃圾的处理、处置和利用
一、主要工矿业固体废物的利用和处理、处置 1.工矿业固体废物的综合利用技术 （1）用作建筑材料（表5-2） （2）用作冶炼金属的原料（表5-3） （3）回收能源 （4）用作农肥、改良土壤 2.工矿业固体废物的处理技术
表5-2 可用于生产建筑材料的固体废物 建材品种 主要可利用的固体废物类型 水泥：用于生料配料、混合材料、外掺剂等 表5-2 可用于生产建筑材料的固体废物 建材品种 主要可利用的固体废物类型 水泥：用于生料配料、混合材料、外掺剂等 相当于石灰成分的废石、铁或铜的尾矿粉,，粉煤灰、锅炉渣、高炉渣、煤矸石，钢渣、铜渣、铅渣、镍渣、赤泥、硫酸渣、铬渣，油母页岩渣、碎砖瓦、水泥窑灰、废石膏、电石渣、铁合金渣等 砖瓦：烧制、蒸制或高压蒸制砖瓦 铁和铜尾矿粉、煤矸石、粉煤灰、锅炉渣、高炉渣、钢渣、铜渣、镍渣、赤泥、硫酸渣、电石渣等；铬渣、油母页岩渣等只能供烧制砖瓦 砌块，墙板及混凝土制品 废石膏、锅炉渣、高炉渣、电石渣、废石膏、铁合金水渣等 混凝土骨料：普通混凝土及轻质混凝土骨料 化学成分及体积固定的各种废石、自然或焙烧膨胀的煤矸石、粉煤灰陶粒，高炉重矿渣、膨胀矿渣、膨珠、水渣、铜渣、膨胀镍渣、赤泥陶粒、烧胀页岩、锅炉渣、碎砖、铁合金水渣等 道路材料：用于垫层、路基、结构层、面层 化学成分及体积固定的废石、铁和铜尾矿粉、自燃后的煤矸石、粉煤灰、锅炉渣、高炉渣、钢、铜、铅、镍、锌渣，赤泥、废石膏、电石渣等 铸石及微晶玻璃 类似玄武岩、辉绿岩的废石、煤矸石、粉煤灰、高炉渣、铜渣、镍渣、铬渣、铁合金渣等 保温材料 高炉渣棉及其制品，高炉水渣、粉煤灰及其微珠等 其他材料 高炉渣可作耐热混凝土骨料、陶瓷及搪瓷原料，粉煤灰作塑料填料，铬渣作玻璃着色剂等
废钢铁、钢渣、钢铁尘泥、含铁量高的硫酸渣、铅锌渣、铜镍渣等 表5-3 可用于冶炼和回收金属的固体废物 冶炼和回收金属 固体废物类型 作炼铁原料 作炼铁熔剂 磁选回收铁 回收有色金属 回收金/锗/银/铟 回收汞 废钢铁、钢渣、钢铁尘泥、含铁量高的硫酸渣、铅锌渣、铜镍渣等 转炉钢渣、平炉和电炉还原渣等 煤矸石、粉煤灰、钢铁渣等 铜、铅、锌、镍渣和粉煤灰等 煤矸石、粉煤灰、铅锌渣等 盐泥、含汞废水污泥等
二、危险废物的利用和处理、处置 1.危险废物的管理要点 2.危险废物的主要处理技术 3.危险废物的主要处置技术 4.几种危险废物的利用
1.危险废物的管理要点 (1)定义和鉴别 (2)列名目表和建档 (3)法规和标准 (4)收集、贮存和运输 (5)危险废物的管理部门及其职责
(2)列名目表和建档 判定危险废物，本应经过鉴别试验，但这项工作十分复杂而在不少厂、点难于实现。因而不少国家根据积累经验，将危险废物列成名目表，并以立法形式公布，使产生单位、操作人员、环境管理者以及各有关部门便于掌握。对有条件进行实际监测鉴别或必需的判定，均应按技术标准规定的方法作适当处理。 凡已判定属危险废物者，应将其数量、性质、去向等登记入档，分别留存在产生点、处置单位和有关的环保部门，保存的年限20~30年各国不等。
(4)收集、贮存和运输 已判定的危险废物，应按有关规定进行包装、标记、登记；交运时带上注明数量、性质、有害成分及含量、去向以及其他应注意事项等的卡片，使废物安全地自产生点运达处置处所进行处置。 对危险废物确定明显标志，是使之得到专门管理的一环。我国在化学危险品运输国标GB190-73中对毒性、腐蚀性、易燃性物品规定了专门标志 ①收集和包装②贮存③运输
(5)危险废物的管理部门及其职责 在制定实际可行的危险废物管理对策中，应包括各有关方面的职责，全过程中各组成部分的活动范围，承担的法律责任和行政措施。 ①管理部门 ②职责范围
3.危险废物的主要处置技术 (1)焚烧法 (2)填埋法
4.几种危险废物的利用 (1)含铬废物 (2)可燃性危险废物
三、城市垃圾的处理、处置和利用 1.概况 2.城镇垃圾的组成、分类和性质 3.城镇垃圾的收集和运输 4.城镇垃圾的破碎和分选 5.利用城镇垃圾进行堆肥 6.利用城镇垃圾制取沼气 7.城镇垃圾的焚烧处置和热能回收 8.城镇垃圾的卫生填 9.废旧物资的回收利用
1.概况 城镇垃圾的处理、处置和利用方法主要有卫生填埋、焚烧和堆肥等，每个国家选用的方法与其垃圾的组成成分、技术经济水平等因素有关。从垃圾成分来看，有机物含量高的垃圾，宜采用焚烧法；无机物含量高的垃圾,宜采用填埋法；垃圾中的可降解有机物多宜采用堆肥法。 城镇垃圾包括城镇居民的生活垃圾、企事业单位和机关团体的办公垃圾、商业网点经营活动的垃圾、医疗垃圾和市政维护管理的垃圾等。 我国城镇垃圾的产生量大，无害化处置率低，为防止城镇垃圾污染，保护环境和人体健康，处理、处置和利用城镇垃圾，具有重要意义。
2.城镇垃圾的组成、分类和性质 (1)城镇垃圾的组成和分类 (2)城镇垃圾的性质 a.含水率 b.容重 c.垃圾的热值
(1)城镇垃圾的组成和分类 城镇垃圾大体可分为无机物类和有机物类，垃圾中各组分的含量与居民所处阶层、生活水平和习惯等因素有关，表5-5为同一个城市不同功能地区的垃圾组成。 取样点 金属 玻璃 塑料 纸类 织物 草木 厨余 灰渣 砖瓦 含水率 普通住宅区 1.96 12.8 14.6 15.1 2.86 11.2 32.6 1.92 6.74 53.9 高级住宅区 8.75 18.4 15.6 35.1 4.16 1.48 16.3 0.22 33.2 学 院 区 7.18 25.2 12.7 17.6 4.64 13.6 11.7 10.1 0.79 36.2 商 业 区 6.69 11.5 18.5 38.5 6.24 12.5 2.65 0.31 34.6 大 饭 店 4.79 25.1 18.2 44.4 2.43 0.20 4.7 0.30 10.3 医 院 1.25 26.1 14.1 38.9 3.55 1.04 13.3 1.71 39.4 公 园 6.56 9.52 12.4 12.2 1.63 14.8 5.5 22.6 26.0
(2)城镇垃圾的性质 a.含水率 垃圾中的含水率不仅取决于垃圾的种类,而且还随季节的不同有所变化。垃圾的含水率用单位体积垃圾的含水量占垃圾(含水)总重量的分数表示,其计算式为: 含水率= *100%= *100% 式中: g-单位体积垃圾的总重量,kg/m3； g′-单位体积垃圾样品烘干后的重量, kg/m3； W-单位体积垃圾的含水量, kg/m3。
b.容重 垃圾容重系指单位体积垃圾的重量。垃圾容重是设计收集、清运和贮存垃圾容器以及处理垃圾构筑物的重要参数。其值与垃圾压缩方法及压缩程度有关。表5-6列出城镇垃圾不同压缩情况的容重 垃 圾 容重(kg/m3) 备 注 范 围 标 准 值 未压缩的原始态垃圾 未压缩的园林废物 未压缩的炉灰 灰土 运输车压缩后 填埋物正常压缩 填埋物良好压缩 加工后压缩成型 粉碎后未经压缩 粉碎后压缩 90-180 60-150 650-830 180-440 360-500 600-700 600-1070 120-270 650-1070 130 100 740 300 440 600 710 200 770 不包括炉灰 压力值＜660t/m2
c.垃圾的热值 表5-7 城市垃圾热值及元素分析典型值 成 分 烧后残渣 (%) 热值/kJ•kg -1 元 素 重 量/% 范围 典型值 表5-7 城市垃圾热值及元素分析典型值 成 分 烧后残渣 (%) 热值/kJ•kg -1 元 素 重 量/% 范围 典型值 范 围 碳 氢 氧 氮 硫 食品垃圾 废纸 废纸板 废塑料 纤维品 废橡胶 废皮革 园林废物 废木料 碎玻璃 罐头盒 非铁金属 铁金属 炉灰砖等 城市固体废物 2~8 4~8 3~6 6~20 2~4 8~20 2~6 0.6-2 96-99 90-99 94-99 60-80 5 6 10 2.5 1.5 98 96 70 3500-7000 11630-18000 14000-17400 28000-37200 15000-18000 20900-28000 15000-19770 2320-18000 17400-19700 120-230 230-1200 _ 2300-12000 9300-12800 4560 16750 16300 32570 17450 23260 6510 18000 140 700 - 7000 10500 48.0 43.5 44.0 60.0 55.0 78.0 47.8 49.5 26.3 6.4 6.0 9 7.2 10.0 8.0 3.0 37.6 44.6 22.8 31.2 11.6 38.0 42.7 2.0 2.6 0.3 4.6 3.4 0.2 0.5 0.4 0.15 0.1
3.城镇垃圾的收集和运输 (1)垃圾的收集和运输工具 目前各国用于收集城镇垃圾的容器多数是用金属或塑料制成的垃圾筒、垃圾箱和塑料袋、纸袋等。运输垃圾的主要工具是汽车。 (2)垃圾收集、运输原则 第一，收集、输运过程应密闭，以控制污染环境。 第二，最大限度地方便居民。 第三，尽量改善清洁工人的工作条件。 第四，造价及维护费用便宜，以利推广。 (3)垃圾的分类收集
垃圾破碎通常是采用颚式、锤式、滚压式、撕裂式和剪切式破碎机等进行破碎。 4.城镇垃圾的破碎和分选 经过破碎后的垃圾具有如下一些优点：①可增大容重,减少容积。②有利于填埋处置时压实垃圾土层,加快复土还原工程的速度。③对垃圾分类分拣有利, 易通过磁选等方法回收高品位金属。④有利于用焚烧法处置垃圾,提高垃圾焚烧热效率。 垃圾破碎通常是采用颚式、锤式、滚压式、撕裂式和剪切式破碎机等进行破碎。 垃圾的分选方法有手工分选、风力和重力分选、筛分分选、浮选、光分选、静电分选和磁力分选等。下表列出各种分选方法的适用范围。
表 5-8 各种分选方法的适用范围 分选方法 预处理要求 分出的品种 功 能 手工分选 风力/重力 筛分 浮选 光选 静电 磁力 无 破碎 功 能 手工分选 风力/重力 筛分 浮选 光选 静电 磁力 无 破碎 破碎/风力 破碎,湿洗 纸/木材/金属 可燃物/金属 玻璃碎片 铁 类 使轻(纸等可燃物) 重(玻璃,金属等)分开从重物中分离开
5.利用城镇垃圾进行堆肥 (1)垃圾堆肥分类和堆肥过程 (2)堆肥要素 影响堆肥品质的要素较多,主要的有以下几点: a.有机物含量 b.空气含量 c.碳分 d.水分 e. PH f.好氧堆肥工艺过程
6.利用城镇垃圾制取沼气 沼气是有机物中的碳化物、蛋白质、脂肪等在一定的温度、湿度、PH的厌氧环境中，经过沼气细菌的发酵作用，而生成的一种可燃气体。沼气发酵过程可分为液化、产酸和生成甲烷三个阶段。控制沼气发酵的主要因素有： (1)需要丰富的沼气菌种 (2)保持严格的厌氧环境 (3)选用适宜的发酵原料配比 (4)选定适宜的干物浓度 (5)选定适宜的发酵温度 (6)选择适宜的PH
7.城镇垃圾的焚烧处置和热能回收 采用焚烧法处置城镇垃圾，可以使垃圾减重、减容，并可以使某些有害组分分解和去除，因此，焚烧是比较理想的处置方法。 (1)垃圾的焚烧 (2)垃圾的焚烧垃圾焚烧热能的回收
8.城镇垃圾的卫生填埋 (1)垃圾填埋后的产物 (2)抗渗层构造 (3)卫生填埋作业方法 (4)垃圾卫生填埋场关闭后的管理
(1)垃圾填埋后的产物 a.气体 垃圾在填埋开始阶段,将进行好氧分解,产生以CO2为主的气体；随着垃圾被压实后空气量减少,氧气被耗尽,垃圾的厌氧分解开始,并产生CH4、N2、H2、CO2及硫化物等。这个过程约延续20年。 b.浸出液 垃圾中可降解的有机物分解时产生的液体和施工过程中流进填埋场的地表水、雨雪水等共同组成填埋浸出液。浸出液的成分随垃圾组成的不同有很大变化。下表为一般填埋场浸出液中典型化学成分。
表5-9填埋场中浸出液典型化学成分 单位:mg/L 成 分 变化范围 典型值 BOD5 TOC COD 总悬浮物 氨态氮 有机氮 硝酸盐 总 磷 正 磷 碱度(以CaCO3表示) 2000~3000 15000~20000 3000~45000 200~1000 10~800 10~600 5~40 1~70 1~50 1000~10000 10000 6000 18000 500 200 25 30 20 3000 PH 总硬度(以CaCO3表示) Ca Mg K Na Cl N 总Fe 5.3~8.5 3000~10000 200~30000 50~1500 200~2000 100~3000 100~1500 50~600 6 3500 1000 250 300 600 -
(2)卫生填埋作业方法 根据场地条件的不同,可采用下列作业方法： ①平面作业法 平地填埋场可采用此作业法。 ②坑填作业法 利用天然洼地、峡谷、沟壑、矿坑等进行垃圾填埋。 ③沟填作业法 在地下水位低并有厚土层的场地,可采用此法作业。 ④斜坡作业法 该法利用山坡地带填埋/占地少/填埋量大，较经济。
(3)垃圾卫生填埋场关闭后的管理 垃圾卫生填埋场关闭后的管理要求与危险废物安全填埋场相同，只是待其稳定(一般约20a时间)之后，可以将其作为运动场、公园等的场地使用，但不应成为人长期活动的建筑用地。
9.废旧物资的回收利用 废旧物资是城市垃圾中一个特殊的大类，所谓废旧物资系指从城市居民、工厂企业、机关团体收购的物主不再使用，但有利用价值的弃物。回收利用废旧物资不仅可以减少其对环境的污染，也提高了资源的利用率，是一个很好的办法。
The End & Thanks
第六章 全球环境问题 第一节 全球气候变暖问题 第二节 酸雨问题 第三节 臭氧层破坏问题 第四节 生物多样性损害
第一节 全球气候变化 一、温室效应（Greenhouse Effect ） ： 大气层本身具有的属性。它是确保地球气温总能维持在相对稳定范围的保障，而不会出现其它星球的剧烈冷热变化。
二、全球气候变暖的特征： 近百年来，全球气温呈上升趋势，平均升温为0.6℃ 全球气温的变化不呈直进式，而是呈现冷暖交替的波动
1）CO2:主要来源于以下： 三、全球气候变暖的原因：（温室气体的排放） 主要指：二氧化碳、臭氧、甲烷、氟里昂、一氧化碳等 对地球辐射热量的收支平衡起重要作用 1）CO2:主要来源于以下： 燃料的使用： 石油、天然气、煤等化石燃料的使用 水泥的生产 不合理的土地利用，改变并破坏植被的自然排放
2)CH4 3)N2O 4)O3: 在大气中的浓度仅次于CO2 主要来源：沼气、稻田以及工业生产 CH4 的温室效应为CO2的20倍 主要来源：化肥的使用、燃料的使用 年增长率：0.2-0.3% 4)O3: 在大气中的浓度仅次于CO2
四、全球变暖的危害 第一，它会使全球降水量重新分配，冰川和冻土融化，海平面上升。 第二，森林、湿地和极地冻土等生态环境的破坏。 第三，气候带移动: 干旱 森林面积锐减
五、控制的综合对策 1）调整能源战略： 提高能源利用率，向清洁生产转化： 2) 绿化对策 3) 控制人口，提高粮食产量，限制毁林 2) 绿化对策 3) 控制人口，提高粮食产量，限制毁林 4) 加强环境意识教育，促进全球合作
能源战略的调整 采用高效能转化设备 采用低耗能工艺 改进运输，降低油耗 推出新型高效家电 改进建筑保温 利用废热、余热集中供暖，可节能30％ 加强废旧物质回收利用 采用新能源：太阳能、核能、风能、地热能等
第二节 酸雨（acid rain） 1.定义：酸雨是大气污染后产生的酸性沉降物。 指PH值〈5.6 的降水、包括雨、雪、霜、雹、雾和露等各种降水形式。 2.形成原因:酸雨的成因是一种复杂的大气化学和大气物理现象。由于燃料燃烧和天然排放的SO2和NOx所造成的。
3.酸雨的形成 1.SO2 的氧化途径： 2SO2 + 2H2O + O2 催化剂 2H2SO4 2. NOx 氧化途径
4.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
5.酸雨的危害 1) 长距离输送的影响 2)引起水生态系统结构上的改变，导致水生生物群落结构趋于单一化。 3) 导致土壤酸化，使土壤贫瘠。 3) 导致土壤酸化，使土壤贫瘠。 4)腐蚀建筑物、金属材料、桥梁水坝、 工业装备、供水管网、电缆等及名胜古迹。 5)对森林的影响
6.酸雨的控制对策 1)使用低硫燃料和改进燃烧装置 2)脱硫脱氮技术的研究和使用 ： 烟道气脱硫脱氮 3)控制汽车尾气排放 4)能源的转化及燃料的代换： 清洁能源的使用，能源结构的改变，降低含硫燃料的使用比例等。
第三节 臭氧层破坏（OZONE HOLE） 1.臭氧层的作用—地球的“保护伞” 平流层中的臭氧：吸收紫外线 对流层中的臭氧：为温室气体
1989 北极上空 首次 其它地区也有类似情况出现 发生地区： 臭氧洞： - 出现时间－每年9月－11月 表现： - 出现时间－每年9月－11月 表现： 臭氧层出现浓度减少区域，对紫外线的抵挡功能削弱； 发生地区： 1984 南极上空首次 1989 北极上空 首次 其它地区也有类似情况出现
2.臭氧层破坏的原因 人类过多使用氟氯烃（CFCS） 影响臭氧浓度的物理化学过程：
影响臭氧层物质的来源
3.臭氧层的变化对人类的影响 1)对人体健康的影响（UV-B的影响）： a.损坏人体的免疫系统，使呼吸道疾病增加 b.可破坏蛋白质与DNA结构，引发皮肤癌 c.可使眼睛受损，白内障发病率增高 2)对植物的影响 3)对水生生态的影响：破坏生态系统、影响植物光合作用，导致农作物减产，引发粮食危机。 4)对其它方面的影响：过量紫外线照射，将使塑料、高分子材料容易老化和分解，导致全球气候变暖。
4.控制对策 提高利用效率，降低操作损失 回收和再循环 改进CFCS产品 非CFCS产品的替代品 “蒙特利尔条约”：
The End & Thanks
第七章 环境问题原由剖析 第一节 人口与环境 第二节 能源与环境
第一节 人口与环境 一、人口增长的特点及世界人口的现状 1.世界人口数量大，增长速度快 2.世界人口分布极不平衡，发展中国家人口增长速度快 第一节 人口与环境 一、人口增长的特点及世界人口的现状 1.世界人口数量大，增长速度快 2.世界人口分布极不平衡，发展中国家人口增长速度快 3.发达国家人口增长缓慢，出现人口的老龄化。
1750—2050年世界人口增长趋势和预测示意图
世界人口增长特点 随经济的发展而有所不同 年龄结构两级分化 城市人口急剧膨胀
中国人口发展特点 人口增长速度快 农村人口比重大 人口城市化加快 人口老龄化 男女性别比偏高 人口分布不均 人口素质亟待提高
中国历史上的人口增长
人口增长对环境造成的压力 环境对人口的承载能力有限 人口增长对自然资源的压力
二.人口剧增的后果 1.粮食供应不足 2.环境严重损害 3.使社会生态环境急剧恶化
一、 能源资源概述 二、 能源资源的消费 三、 能源资源的可持续利用 第二节：能源与环境 一、 能源资源概述 二、 能源资源的消费 三、 能源资源的可持续利用
一 、能源资源的概述 （一）、能源的概念：指提供可用能量的资源 （二）、分类： 1、根据来源划分为：太阳能、地球能、天体之间的能量 2、根据利用方式：一次能源、二次能源 3、根据利用的历史状况：常规能源、新能源 4、根据再生性：可再生能源、不可再生能源
二、 能源资源的消费 （一）、世界能源的消费特点 （二）、中国能源发展和面临的问题
（一）、世界能源的消费特点 1、能源主要来自一次不可再生能源 世界能源消费：煤34%、石油42%、天然气24%
2、能源消耗水平差异甚大 占世界1/4的工业化国家消耗能源的3/4。 其中占世界人口5%的美国，能源消耗却占 世界的25%。占世界人口15%的印度，能 源消耗只占世界的1.5%。中国的人均能源 消耗不到世界人均能耗的1/3。 3、世界能源在继续增长
（二）、中国能源发展和面临的问题 1、中国能源的发展 建国以来，中国的经济总量和能源消费都出现了较大幅度的增长。中国实际GDP(以1990年人民币不变价格计算)由1953年的1 613亿元增加到1978年的6 580亿元，改革开放后中国经济增长迅猛，2005年实际GDP达到74 510亿元。1953～1978年和1979～2005年两个不同历史阶段中国实际GDP的增长率分别为5.78%、9.47%。中国能源消费量从1953年的5 411万吨标准煤增加到1978年的57144万吨标准煤，再增长到2005年的222000万吨标准煤，年均增长速度分别为9.89%、5.26%。
中国的人均能源消费量也在不断上升，1953年，中国人均能源消费量为0. 09t标准煤，1978年人均能源消费量为0 中国的人均能源消费量也在不断上升，1953年，中国人均能源消费量为0.09t标准煤，1978年人均能源消费量为0.59t标准煤，到2005年中国人均能源消费量为1.7t标准煤。
2、中国能源问题 （1）、人均能源资源和人均消费量不足 （2）、能源资源分布不均
（3）、能源构成以煤为主 煤71%、 石油27%、 天然气2.9%
（4）、工业部门消耗能源占有很大比例 中国与其他国家2004年单位GDP能源消耗比较表 日本 法国 德国 英国 美国 能耗比 1 1/11.5 1/7.7 1/5.3 1/3.3
（三）、能源利用对环境的影响
1、城市大气污染 近些年来随着工业的发展，污染物排放和城市悬浮物大量增加，直接导致了能见度降低，使得整个城市看起来灰蒙蒙一片。目前，在我国的部分区域存在着4个明显的大气棕色云区，即灰霾严重地区：北部的黄、淮、海地区；东部的长江三角洲；四川盆地；珠江三角洲。灰霾的日趋严重导致这四个区域空气浑浊，能见度恶化，对城市和都市人的危害越来越大。
2、增加了大气中CO2的积累 大气中CO2 按体积是每100万大气单 位有280个单位的CO2 。由于矿物燃 料的燃烧，1980年已达到了340个单 位，预计到21世纪中期至末期，其数 量将达到360个单位。如果大气中CO2 浓度增加1倍，由于其温室效应，全球 平均表面温度将上升1.5-3℃，极地温 度可能上升6-8℃，这样的温度可能导致 海平面上升20-140cm，将对全球许多国家的经济、社会产生严重影响。
3、酸雨 如同温室效应一样，酸雨也是一个全球性的重大区域性问题。SO2、NOx 等污染物通过大气传输，在一定条件下形成大面积酸雨，改变酸雨覆盖的土壤性质，危害农作物和森林生态系统，改变湖泊水库的酸度，破坏了水生生态系统，腐蚀材料，造成重大经济损失。酸雨还导致地区气候改变，造成难以估量的后果。 世界三大酸雨区分布图
2007年1月全国酸雨强度等级分布
4、核废料问题 发展核能技术，尽管在反应堆方面已经有了安全保障但在世界范围内的民用核能计划的实施，以产生了上千吨的核废料。这些核废料的最终处理问题并没有完全解决，在数百万年里仍将保持有强放射性。 世界上有核国家的核武器
三、能源资源的可持续利用 1、综合能源规划与管理 2、提高能源效率与节能 3、推广少污染的煤炭开采技术和清洁煤技术 4、开发利用新能源和可再生能源
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第八章 解决环境问题的环境科学技术 第一节 环境影响评价 第二节 环境规划 第三节 其它科学技术
第一节 环境影响评价 一、 环境影响评价的概念 二、 环境影响评价在环境保护中的作用 1. 保证建设项目街和布局的合理性 第一节 环境影响评价 一、 环境影响评价的概念 二、 环境影响评价在环境保护中的作用 1. 保证建设项目街和布局的合理性 2. 指导环境保护设计,强化环境管理 3. 为区域的社会经济发展提供导向 4. 促进相关环境科学技术的发展.
第二节环境规划 一、环境规划概述 二、环境规划作用 环境规划正是为了有计划的合理安排和调整人类的社会经济活动，协调经济发展与环境保护的关系，确保国民经济和社会的持续、稳定的发展同时，又能防止环境污染和生态破坏。
第三节 环境管理 一、概述： 二、环境管理的含义 三、环境管理的作用 第一，对损害环境质量的人类活动施加影响； 第二，协调发展与环境的关系； 第三，环境制约生产。
第四节 其它环境科学技术 环境监测、环境工程、环境信息系统 环境法学、环境经济学、环境生物学等
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