《环境科学复习》课件

环境科学复习环境科学是一门综合性交叉学科，研究人类活动与环境系统之间的相互关系本课程复习将系统梳理环境科学的核心理论、基本概念和重要应用，帮助学生全面掌握环境科学知识体系课程大纲1环境基础知识2大气环境3水环境涵盖环境的定义、组成、研究方包括大气圈结构、污染源分类、水质监测指标、污染控制技术和法等基础理论控制技术等内容水资源保护4全球环境问题5生物多样性6能源与可持续发展温室效应、酸雨、臭氧层破坏等生物多样性保护策略与可持续利清洁能源技术与循环经济发展模重大环境挑战用原则式环境管理与评价第一部分环境科学基础理论基础研究特点环境科学以系统论为指导，运用多学科交叉的方法研究环境环境科学具有综合性、区域性和实践性的特点它既关注局问题它整合了物理学、化学、生物学、地理学等多个学科部环境问题，也研究全球性环境变化，为环境保护和可持续的理论与技术发展提供科学依据环境的定义环境概念系统特性环境是以人类社会为主体的外环境具有系统性、层次性和区部世界的总称，包括人类已认域性特征各环境要素相互作识到的直接或间接影响人类生用、相互影响，形成复杂的环存和发展的各种自然因素和社境系统，具有整体性和动态会因素的总和性人地关系环境与人类活动存在密切的相互关系人类既依赖环境获取资源，又通过各种活动对环境产生影响，需要实现人与环境的协调发展环境的组成水圈大气圈地球上所有水体的总称包围地球的气体层土壤圈地球表面疏松的岩石风化层社会环境生物圈政治、经济、文化等人文因素地球上所有生物及其栖息环境环境科学的研究方法系统分析法生态学方法定量监测运用系统论观点，综合分从生态系统角度研究环境建立标准化的监测体系，析环境系统的结构、功能问题，分析生物与环境的运用现代分析技术对环境和动态变化过程，揭示系相互作用关系，评价环境质量进行定量评价，为环统内部各要素间的相互关变化对生态系统的影响境管理提供科学数据支系撑跨学科研究整合多学科理论与技术，建立数学模型进行环境预测，体现环境科学综合性和交叉性的学科特点环境污染概述污染物来源环境迁移工业生产、交通运输、农业活动和生活排放等人为污染污染物在环境中发生扩散、传输、转化和归趋等过程，源，以及火山爆发、森林火灾等自然污染源影响环境质量和生态系统健康1234污染物分类质量评价按照污染物性质可分为物理性、化学性和生物性污染建立环境质量评价指标体系，运用环境标准进行质量评物；按照形态可分为气态、液态和固态污染物价，指导环境保护和治理工作第二部分大气环境大气圈结构了解大气圈的垂直分层结构和各层的物理化学特征污染源分析掌握大气污染源的分类方法和主要污染物种类污染物迁移理解污染物在大气中的扩散机制和影响因素控制技术学习大气污染控制的主要技术和管理措施大气圈结构对流层（）0-12km温度随高度递减，天气现象集中平流层（）12-50km含臭氧层，保护地球免受紫外线中间层（）50-80km温度再次降低，流星燃烧层热层（以上）80km温度急剧上升，卫星轨道区域大气污染源固定源工业生产设施和能源设施移动源各类交通运输工具面源农业和城市分散活动自然源火山、沙尘暴等自然现象大气污染物分类特殊污染物二次污染物包括重金属污染物、持久性有机污染物和一次污染物一次污染物在大气中经过物理、化学反应颗粒物等这些污染物具有难降解、生物直接从污染源排放到大气中的污染物，如形成的新污染物，如臭氧、硫酸盐等二累积性强等特点，对生态环境和人体健康二氧化硫、一氧化氮、一氧化碳等这些次污染物往往毒性更强，对环境危害更危害严重污染物通常来源于化石燃料燃烧和工业生大产过程颗粒物污染总悬浮颗粒物可吸入颗粒PM10直径以下颗粒的总称直径的可吸入颗粒物100μm≤10μm监测与控制细颗粒物PM

2.5采用先进技术进行监测和治理直径的细颗粒物，危害最大≤

2.5μm大气污染物迁移转化3扩散层次湍流扩散、平流扩散、分子扩散三个主要层次5影响因素风速、风向、温度、湿度、地形等关键气象要素2逆温类型辐射逆温和下沉逆温两种主要类型影响扩散4化学过程氧化、还原、水解、光化学反应等转化机制大气污染控制技术大气环境质量评价污染物浓度标准值污染指数mg/m³₂SO

0.

230.15153TSP

0.

4530.30151₂NO

0.

2000.12167空气污染指数计算显示该地区首要污染物为₂，污染指数属于轻NO167度污染水平环境空气质量评价需要建立完善的监测网络，采用标准化的评价方法，为大气环境管理提供科学依据监测数据表明需要重点控制氮氧化物排放，特别是机动车尾气治理第三部分水环境水环境是地球生命系统的重要组成部分，水资源的质量直接关系到生态系统健康和人类福祉本部分将深入学习水环境的基本概念、污染特征、监测技术和治理策略水环境概述水资源分布水循环系统中国水资源地球表面被水覆盖，但淡水资源仅水在太阳能驱动下在海洋、大气、陆地中国水资源总量丰富但人均占有量低，71%占总水量的，其中可直接利用的淡之间不断循环，包括蒸发、凝结、降时空分布不均南方水多北方水少，夏

2.5%水不足水资源分布极不均匀，成为水、径流等过程，形成全球水资源的自季集中冬春缺水，水资源开发利用面临1%制约可持续发展的关键因素然调节机制巨大挑战水污染定义与来源工业废水污染重金属、有机化合物、酸碱物质等工业生产过程产生的有害物质，是水体污染的主要来源之一生活污水排放含有大量有机物、氮磷营养物质和病原微生物的城市生活污水，导致水体富营养化和卫生安全问题农业面源污染农药、化肥、畜禽养殖等农业活动产生的污染物通过地表径流和地下渗透进入水体其他污染源采矿活动、航运交通、大气沉降等其他人为活动也会对水环境造成不同程度的污染影响水质监测指标物理指标化学指标•温度影响水体生态过程•pH值酸碱度指标•浊度反映水体澄清程度•溶解氧水体自净能力•色度指示污染物种类•硬度钙镁离子含量•透明度评价水体清洁度•电导率离子浓度总量生物指标•细菌总数微生物污染•大肠菌群粪便污染指示•藻类密度富营养化程度•生物多样性生态健康状况生物化学需氧量BOD定义原理好氧微生物分解有机物所需氧量测定方法℃培养天标准方法205评价意义反映有机污染程度应用领域废水处理效果评估化学需氧量COD测定原理应用价值化学需氧量是在规定条件下，用强氧化剂氧化水样中可氧化测定快速简便，广泛应用于废水监测和处理效果评价COD物质所消耗的氧化剂量，以氧的表示反映了水与相比，不受生物因素影响，能够快速获得结mg/L COD BOD COD中还原性物质的污染程度果在水质标准中，是重要的控制指标，不同水体类别对COD常用重铬酸钾法和高锰酸钾法两种测定方法，其中重铬酸钾有严格的限值要求，为水环境管理提供依据COD法氧化能力强，适用于工业废水分析总有机碳TOC1检测原理将水样中的有机物完全氧化为₂，通过测定₂含量计算总有机CO CO碳浓度，直接反映水中有机物污染水平2技术优势测定速度快、精度高，不受水样中无机物干扰，能够准确反映水TOC体有机污染的真实状况3应用领域广泛应用于饮用水、工业用水、废水处理等领域的水质监测，特别适合在线连续监测系统4发展趋势现代分析仪器自动化程度高，结合互联网技术实现远程监控，为TOC水质管理提供实时数据支持总需氧量TOD定义特点测定方法水体中碳、氮、硫、氢等元素完全氧化高温燃烧法将有机物完全氧化，测定消所需氧量，理论上最准确的需氧指标12耗的氧气量应用价值指标关系43适用于特殊废水分析，为环境研究提供，三者之间存在一定的TODCODBOD理论基础比例关系水污染控制技术生态修复人工湿地与生态工程技术高级氧化臭氧、光催化等先进技术生物处理活性污泥法、生物膜技术物化处理混凝沉淀、吸附过滤等基础技术源头控制清洁生产与循环利用第四部分全球环境问题温室效应与全球变暖研究温室气体排放导致的全球气候变化问题，分析其成因机制和环境影响，探讨国际合作应对策略酸雨污染了解酸雨的形成机理、分布特征和环境危害，掌握酸雨防治的技术措施和政策框架臭氧层破坏学习臭氧层耗损的化学机制、环境后果和国际保护行动，认识全球环境治理的重要意义温室效应温室机制大气中的温室气体吸收地面长波辐射，减少热量散失到太空，类似于农业温室的保温效应，维持地球适宜的温度温室气体主要包括二氧化碳（₂）、甲烷（₄）、氧化亚氮CO CH（₂）、氟利昂类（）等，其中₂贡献最大约占N OCFCs CO60%浓度变化工业革命以来，大气中温室气体浓度急剧上升，₂浓度从CO280ppm增至以上，增幅超过410ppm45%人为加剧化石燃料燃烧、森林砍伐、工业生产等人类活动显著增加了温室气体排放，加剧了自然温室效应全球变暖全球变暖的危害冰川消融气候带迁移农业影响极端天气极地冰盖和山地冰川全球气候带向极地方温度和降水变化影响热浪、干旱、洪涝、大量融化，导致全球向移动，改变区域降作物生长条件，部分台风等极端天气事件海平面上升，威胁沿水模式和水资源分地区粮食减产，威胁频率和强度增加，造海低地和岛屿国家的布，影响农业生产和全球食物安全和农业成严重的经济损失和生存安全生态系统稳定性可持续发展人员伤亡生态影响健康危害物种分布范围改变，高温引起的死亡率上生态系统结构和功能升，病媒传播疾病范受损，生物多样性面围扩大，空气质量恶临严重威胁，部分物化加剧呼吸系统疾病种濒临灭绝发病率全球变暖的控制措施国际合作框架《联合国气候变化框架公约》确立了全球应对气候变化的基本原则，《京都议定书》和《巴黎协定》建立了具体的减排目标和机制能源结构转型大力发展风能、太阳能、水能等可再生能源，减少对化石燃料的依赖，推动能源系统的清洁化和低碳化转型节能提效技术提高工业生产、建筑运行、交通运输等领域的能源利用效率，推广节能技术和设备，减少能源消耗和温室气体排放绿色交通发展推广电动汽车、改善公共交通、优化运输结构，发展低碳交通模式，减少交通领域的碳排放贡献酸雨污染物排放大气反应1工业燃烧排放₂和与水分反应形成硫酸和硝酸SO NOx长距离传输酸性降水跨区域污染传播影响值小于的降水形成pH

5.6酸雨的环境影响生态系统影响社会经济影响酸雨使湖泊和河流酸化，水生生物大量死亡，鱼类种群数量酸雨腐蚀建筑材料，特别是石灰岩、大理石等建筑物和文物急剧下降土壤酸化导致有毒金属离子释放，破坏根系正常古迹，造成巨大的经济损失和文化遗产破坏功能农业生产受到影响，作物产量下降，土壤肥力退化金属设森林生态系统受到严重冲击，树木叶片受损，生长缓慢甚至备腐蚀加速，基础设施维护成本增加死亡生物多样性下降，生态系统稳定性受到威胁臭氧层破坏臭氧层功能臭氧洞发现平流层臭氧层吸收99%的紫外线B和C，保护地球生物1985年英国科学家发现南极臭氧洞，面积相当于北美免受有害辐射，维持地球生命系统正常运行大陆，引起全球对臭氧层保护的高度关注1234破坏物质国际行动氯氟烃类（CFCs）、哈龙、四氯化碳等人工合成物质《蒙特利尔议定书》限制和禁止臭氧消耗物质的生产使在平流层分解产生氯原子，催化臭氧分子分解用，是国际环境合作的成功典范第五部分生物多样性万150已知物种数科学家已经描述和命名的物种总数25%受威胁比例全球物种面临灭绝威胁的比例34生物多样性热点全球确认的生物多样性热点地区数量1000灭绝速度倍数当前物种灭绝速度超过自然背景值的倍数生物多样性概念遗传多样性物种内基因变异的丰富程度物种多样性群落中物种种类的丰富度生态系统多样性不同生态系统类型的多样性生物多样性是地球生命系统复杂性和稳定性的基础，为人类提供食物、药物、纤维等物质资源，同时具有调节气候、净化环境、维持生态平衡等重要生态服务功能生物多样性现状生物多样性面临的威胁栖息地丧失城市化和农业扩张导致栖息地破坏过度开发过度捕捞和采集威胁物种生存外来物种入侵物种竞争本土物种资源环境污染化学污染物毒害生物和生态系统气候变化全球变暖改变物种分布格局生物多样性保护策略就地保护建立自然保护区、国家公园等保护地体系，维护完整的生态系统迁地保护建设植物园、动物园、种质资源库等设施，异地保存濒危物种生态修复恢复退化生态系统，重建生物栖息地和生态廊道法律保护完善生物多样性保护法律法规体系，严厉打击破坏行为第六部分能源与可持续发展传统能源挑战化石燃料作为主要能源来源，其开采和利用过程产生大量温室气体排放和环境污染，资源储量有限，价格波动较大，亟需转向清洁能源清洁能源发展风能、太阳能、水能等可再生能源技术快速发展，成本持续下降，为能源转型提供了现实可行的替代方案可持续发展目标联合国2030年可持续发展议程提出17个目标，涵盖经济、社会、环境三个维度，为全球可持续发展指明方向能源结构与环境影响可再生能源发展水能利用风能开发太阳能应用水力发电技术成熟，风力发电成本快速下光伏发电和太阳能热是重要的清洁能源降，海上风电技术不利用技术日趋成熟，大型水电站装机容量断进步风能资源丰效率持续提升太阳大，但可能对河流生富，发电过程无污染能资源分布广泛，适态产生影响小水电排放，是最具发展潜合分布式开发利用，开发更加环保，适合力的可再生能源之一在建筑一体化应用前分布式能源系统景广阔生物质能农林废弃物、有机垃圾等生物质资源丰富，可通过发酵、气化等技术转化为清洁能源，同时解决废物处理问题可持续发展战略社会进步经济发展促进社会公平，改善民生福祉追求高质量经济增长，创新驱动发展环境保护保护生态环境，维护地球生命支撑系统全球合作协调发展加强国际合作，共建人类命运共同体统筹经济、社会、环境协调发展循环经济与清洁生产减量化再利用Reduce Reuse从源头减少资源消耗和废物产生延长产品使用寿命，提高利用效率清洁生产再循环4Recycle采用清洁技术和工艺，减少污染废物资源化，重新进入生产循环第七部分环境管理与评价标准体系建设影响评价制度建立完善的环境质量标准和排放标准体系，为环境保护实施环境影响评价制度，从源头预防环境污染和生态破提供技术依据和法律准绳坏，促进经济社会可持续发展监测网络体系法律政策框架构建全面的环境监测网络，及时掌握环境质量状况和变完善环境法律法规体系，运用经济政策手段，建立有效化趋势，为决策提供科学支撑的环境治理机制环境质量标准标准类型主要指标分级标准适用范围环境空气质量、一级、二级不同功能区域PM

2.

5、PM10₂、₂、SO NO₃、O CO地表水环境质量、、ⅠⅤ类不同水体功能CODBOD-氨氮、总磷土壤环境质量重金属、有机污风险筛选值、管农用地、建设用染物制值地声环境质量等效连续A声级0-4a类不同声环境功能区环境质量标准是环境管理的重要技术依据，按照保护对象的敏感程度和环境功能要求制定不同级别的标准限值标准的制定应考虑环境基准、技术经济可行性和社会接受度，定期进行修订完善。