环境科学概论
第⼀章 绪论1.环境的基本概念
环境科学中，环境是指以⼈类为主体的外部世界，主要是地球表⾯与⼈类发⽣相互作⽤的⾃然要素及其总体。中华⼈民共和国环境保：本法所称环境，是指影响⼈类⽣存和发展的各种天然的和⼈⼯改造的⾃然因素的总体2.环境的分类
聚落环境(院落环境、村落环境、城市环境)
区域环境(森林环境、草原环境、海洋环境、湖泊环境 城市环境、农村环境、开发区环境) 地球环境(地理环境、地质环境)宇宙环境
3.⼋⼤公害事件的致污因⼦
烟尘，SO2，光化学烟雾，甲基汞，镉，煤尘重⾦属粉尘4.当今全球性的三⼤环境问题全球变暖，酸⾬沉降，臭氧层空洞5.环境问题引发的第⼀第⼆次⾼潮第⼀次：⼋⼤公害事件
第⼆次：全球性\\⼴域性环境问题，⼤⾯积的⽣态破坏，突发性的严重污染事件\\化学品的污 染及越境转移6.标志环境科学产⽣的书籍《寂静的春天》、《增长的极限》第⼆章 ⽣态学基础1.种群数量变动规律种群增长的“J ”型曲线
产⽣条件：理想状态——⾷物充⾜，空间不限，⽓候适宜，没有天敌等；增长特点：种群数量每年以⼀定的倍数增长，第⼆年是第⼀年的λ倍。计算公式：t 年后种群的数量为（N0为起始数量， t 为时间，Nt 表⽰t 年后该种群的数量，λ为年均增长率。）
此⽅程画出的曲线开始时呈指数增长趋势，后来增长趋势
逐渐缓慢，最后（在接近环境容纳量K 时）达到⽐较稳定的停滞⽔平，呈现“S ”形，所以⼜叫做种群增长的“S ”型曲线。
种群数量由0→K/2值时，种群增长率增⼤种群数量在 K/2值时，种群增长率最⼤种群数量K/2 →K 值时，种群增长率不断降低
种群数量达到K 值时，种群增长率为零,但种群数量达到最⼤，且种内⽃争最剧烈。
2.群落
概念：同⼀时间内，⼀定区域中不同⽣物种群有规律的组合在⼀起形成的⼀个集合体 N t =N 0λt
结构：垂直结构：⼤多数群落的内部都有垂直分化现象，即成层现象。⽔平结构：不同种群在⽔平⽅向上的分区现象。演替：（1）原⽣演替
概念：在从未有过⽣物⽣长或虽有过⽣物⽣长但已被彻底消灭了的原⽣裸地上发⽣的⽣物演替，⼜称为初⽣演替。过程：裸岩→地⾐→苔藓→草本→灌⽊→乔⽊→森林例⼦：沙丘、⽕⼭岩、冰川泥等。（2）次⽣演替
概念：开始于次⽣裸地或次⽣芜原（不存在植被，但在⼟壤或基质中保留有植物繁殖体的裸地上的群落演替。过程：⼀年⽣杂草→多年⽣杂草→灌⽊→乔⽊林
例⼦：⽕灾过后的草原、过量砍伐的森林、弃耕的农⽥等。3.⽣态系统能量流动规律⼗分之⼀定律第三章⼤⽓环境1.⼤⽓的结构
对流层（对流运动显著，四是⼤⽓现象复杂多变）平流层（臭氧层, 平流层中空⽓⽆对流，适于空中飞⾏）中间层
热成层(暖层、电离层)；逸散层
2.⼀次污染物、⼆次污染物概念
（1）⼀次污染物：是指直接从污染源排放的污染物质，如⼆氧化硫、⼀氧化氮、⼀氧化碳、颗粒物等。它们⼜可分为反应物和⾮反应物，前者不稳定，在⼤⽓环境中常与其它物质发⽣化学反应，或者作催化剂促进其它污染物之间的反应，后者则不发⽣反应或反应速度缓慢。（2）⼆次污染物：是指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,其毒性⼀般⽐⼀次污染物还强。最常见的⼆次污染物如硫酸及硫酸盐⽓溶胶、及盐⽓溶胶、臭氧、光化学氧化剂Ox，以及许多不同寿命的活性中间物（⼜称⾃由基），如HO2、HO等。3.⼤⽓污染物的作⽤和危害4.空⽓污染指数API计算
基本计算式：设I为某污染物的污染指数，C为该污染物的浓度。
C⼤与C⼩：在API分级限值表中最贴近C值的两个值，C⼤为⼤于C的限值，C⼩为⼩于C的限值。
I⼤与I⼩：在API分级限值表中最贴近I值的两个值，I⼤为⼤于I的值，I⼩为⼩于I的值。5.室内⼤⽓污染杀⼿
五⼤杀⼿：氡、放射性、甲醛、苯、氨三⼤杀⼿：甲醛、苯系物、氡及其⽓体6.⼤⽓污染的类型
还原型(煤炭型)；氧化型(汽车尾⽓型)
根据燃料的性质和⼤⽓污染物的组成划分：煤炭型、⽯油型、混合型、特殊型7.硫氧化物和氮氧化物的化学转化和光化学转化8.光化学烟雾
形成过程：1）CmHn转化是产⽣“烟雾”的主要成分a.NO2和CmHn反应⽣成OHb. NO与OH反应⽣成NO2c. O3的含量不断增加d. CmHn和OH反应⽣成醛
e. NO2和醛反应⽣成PAN（过氧⼄酰脂）形成条件：（1）光化学烟雾形成的地理条件地区：天顶⾓⼩于60 的地区季节：夏、秋
天⽓条件：晴朗、⾼温、低湿、有逆温、风⼒⼩
（2）污染源条件：以⽯油为燃料的⼯⼚、汽车的尾⽓排放危害：
9.影响⼤⽓污染物扩散的因素（1）⽓象因素
①风的影响: 1. 风向：影响⼤⽓中污染物输送的⽅向
2. 风速：影响⼤⽓中污染物和空⽓混合速度，决定污染物浓度的⾼低②温度层结⼤⽓稳定度：在垂直⽅向上⼤⽓稳定的程度。
三种类型:1.不稳定型：有利于污染物质的稀释、扩散，不易发⽣⼤⽓污染事件
2.中性型：不利于污染物的稀释和扩散3.稳定型：容易出现⼤⽓污染事件③不同温度层结下的烟型:1.翻卷型(波浪型)2.锥形3.平展型
4.上升型（屋脊型）
5.熏蒸型（漫烟型）
（2）地理因素：1. 动⼒效应：地形地物2. 热⼒效应：⼭⾕风、海陆风3. 城市热岛效应
（3）其他因素：1.污染物的性质和成分2. 污染源的⼏何形状和排放⽅式10.五种烟型对于污染扩散有利、不利见书P40
11.⼤⽓污染扩散模式
⾼斯扩散模式—有界条件下的⼤⽓扩散模式⽆界空间连续点源扩散模式⾼架连续点源扩散模式第四章⽔体环境
1.⽔体、⽔质的概念、区别、联系
⽔体的概念：地表⽔圈的重要组成部分，指的是以相对稳定的陆地为边界的天然⽔域，包括有⼀定流速的沟渠、江河和相对静⽌的堰塘、⽔库、湖泊、沼泽，以及受潮汐影响的三⾓洲和海洋。
⽔质的概念：⽔相的质量或性质。⽔质的概念通过⽔体的物理、化学和⽣物的特征及组成状况，反映⽔体环境⾃然演化过程和⼈类活动影响的程度。
联系：⽔体包括⽔质、⽔⽣⽣物、河床底泥和⽔中悬浮物。2.⽔体污染源
⾃然污染源，⼈为污染源
按⼈类活动⽅式：⼯业、农业、⽣活污染源；按排放污染物空间分布⽅式:点源、⾯源。3.⽔体污染物
化学污染物：⽆机⽆毒物质、⽆机有毒物质、有机⽆毒（耗氧）物质、有机有毒物质⽣物污染物：细菌、病毒、原⽣动物、原⽣蠕⾍
放射性物质：⼈⼯放射性物质：核武器试验、核⼯业排放热污染：天然⽔体接受热流出物使收纳⽔体⽔温升⾼的现象。4.⽔体污染物测定指标
物理指标：透明、浊度、温度、悬浮物、放射性等。化学指标：p H值、硬度、有机物、有机毒物、⽆机毒物等。
微⽣物学指标：反映⽔体受⽣物性污染的过程及饮⽤⽔的卫⽣安全程度，指标包括：细菌总数：100个/M L（饮⽤⽔卫⽣标准）
⼤肠菌群：3个/M（饮⽤⽔卫⽣标准）2000个/L（地⾯⽔标准中⼆类⽔体标准）耗氧有机物测定指标：
（1）化学需氧量(C O D)：在⼀定严格条件下，⽤化学氧化剂（重铬酸钾、⾼锰酸钾），氧化⽔中有机污染物时消耗氧化剂的
量。
（2）⽣化需氧量(B O D)：在有氧的情况下，微⽣物（主要是细菌）分解⽔中的有机物质的⽣物化学过程中所需溶解氧的量。⽣化需氧量愈⾼，⽔中需氧有机物愈多。
（3）溶解氧(D O)：溶解于⽔中的分⼦氧，⼀般以每升所含氧的毫克数表⽰(m g/L)。⽔体中溶解氧的含量与植物的光合作⽤和⼤⽓曝⽓作⽤（⼤⽓复氧）有关。5.污染物在⽔体中的运动特征
（1）推流迁移：指污染物在⽔流作⽤下产⽣的迁移作⽤。作⽤：只改变⽔流中污染物的位置，不能降低污染物的浓度。（2）分散作⽤：是由分⼦的随机运动引起的指点分散现象。
假定污染物质点的动⼒学特性和⽔质点是⼀致的（分⼦扩散、湍流扩散、弥散作⽤）
（3）污染物的衰减和转化
保守物质：进⼊⽔体后，随⽔流运动不断变换所处的空间位置，由于分散作⽤不断向空间扩散⽽降低其初始速度，但不改变总量。如：重⾦属、⾼分⼦有机化合物。
⾮保守物质：不断扩散降低浓度；污染物⾃⾝衰减⽽加速浓度降低。
两种衰减的⽅式：由⾃⾝的运动变化规律决定；在⽔环境因素的作⽤下，因化学或⽣物的反应⽽不断衰减。
综上所述：推流迁移：总量不变、分布不变推流迁移+分散：总量不变、分布改变推流迁移+分散+衰减：总量改变、分布改变6.⽔体富营养化
概念：由于氮、磷等植物营养物质含量过多⽽引起的⽔质污染现象称为⽔体富营养化，是湖泊演化过程中的⼀个概念。⼀般发⽣在湖泊、河⼝、⽔库、沼泽、海湾等缓流⽔体中。过程：
类型：天然富营养化、⼈为富营养化特征：①浮游⽣物⼤量繁殖，⽔中溶解氧含量降低。
②⽔体中藻类的种类减少，个体迅速增加;
③因占优势的浮游藻类颜⾊不同，⽔⾯往往呈现蓝、红、棕、乳⽩等颜⾊，海⽔中出现叫“⾚潮”、淡⽔中称“⽔华”。
危害：①DO降低，使鱼类难以⽣存；
②藻类种类减少，危及鱼类⽣存，因有些藻类有胶质膜，有的甚⾄有毒，不能成为良好饲料；
③危害⽔源，盐、亚盐对⼈、畜都有害；
④加快湖泊⽼化的进程。
防⽌途径：控制富营养化的速度可以从藻类所需任何⼀种养分着⼿。不同藻类的因⼦不⼀样，根据藻类本⾝的组成、⽣长阶段和环境中营养元素提供的数量。7.重⾦属在⽔体中的迁移转化污染特征：
①在⾃然界中的分布：分布⼴、含量低、危害明显。
②属于过渡性元素：化学性质由电⼦层结构决定，价态变化较多，配位络合能⼒强。③在⽔环境中的迁移转化：机械迁移、物理化学迁移、⽣物迁移。
④毒性效应：易于蛋⽩质和酶等⾼分⼦物质结合，产⽣不可逆的变性，导致⽣理或代谢过程的障碍，或与脱氧核糖核酸等相互作⽤⽽致突变。迁移转化：
①重⾦属化合物的沉淀-溶解作⽤②重⾦属的氧化还原转化③重⾦属的络合作⽤
④重⾦属的胶体化学吸附迁移转化⑤某些重⾦属的甲基化作⽤8.⽔体污染防治对策
建⽴⽣态观念，保护⽔环境,；减少耗⽔量；调整⼯业布局9.城市污⽔处理
（1）⼀级污⽔处理：通过机械过滤、筛滤等，去除废⽔中呈悬浮物状况的污染物，排放前再进⾏氯化消毒。效果：可除掉35%的BOD和60%的SS，为初级处理。优点：设备简单，费⽤低
缺点：处理后的⽔只适合向⾃净能⼒⾮常强的⽔体排放
（2）⼆级污⽔处理：为⽣化处理。主要去除耗氧有机物（BOD5）。可⼤幅度去除污⽔中呈胶态和溶解态的有机物。效果：去除75% ~90%的BOD，90%的悬浮物质，25%的N，10%-30%的P。条件：提供氧⽓——曝⽓池
优点：除去污⽔中的耗氧有机物，保护DO缺点：不能控制⽔体富营养化
（3）三级污⽔处理：深度，主要去除难降解物质（N、P）。⼜称污⽔的⾼级处理或深度处理，主要采⽤物理化学法、⽣物法实现。
效果：去除N、P等污染物。去除99%的SS、BOD，50%-95%的N，94%的P。优点：基本上去处了N、P等植物性营养物质，防⽌⽔体富营养化缺点：处理费⽤较⾼，⼀般是⼆级处理的2倍，⼀级处理的4倍第五章⼟壤环境1.⼟壤的概念
⼟壤是环境中特有的组成部分，是位于陆地表⾯呈连续分布，具有肥⼒并能⽣长植物的疏松层，它是⼀个复杂的物质体系。
2.⼟壤污染的概念
⼟壤污染是指⼈类活动产⽣的污染物进⼊⼟壤并积累到⼀定程度，引起⼟壤质量恶化，并影响到植物的⽣长发育以及产量和质量的下降，这种现象叫⼟壤污染。3.⼟壤净化的概念
⼟壤本⾝通过吸附、分解、迁移、转化，⽽使⼟壤污染的浓度降低⽽消失的过程。4.⼟壤污染与净化的关系5.⼟壤污染的特点
隐蔽性和潜伏性；持续性和积累性；不可逆性和恢复的长期性；毒性的缓效性；⼟壤污染的防治应以预防为主。6.⼟壤污染的类型
⽔体污染型；⼤⽓污染型；农业污染型；固体废物污染型7.⼟壤中重⾦属污染的来源
⼟壤重⾦属污染物：主要有铜、铬、镉、砷、汞等。
它们在⼟壤中的活性⼩，易于积累，⼟壤⼀旦被其污染则极难消除。其中镉和砷是极毒的；汞、铅、镍是中等毒性；硼、铜、锰、锌的毒性较低。⼟壤中的重⾦属来源主要是“三废”的排放所致。8.背景值的概念
（1）背景值：在各区域正常地质地理条件和地球化学条件下元素在各类⾃然体（岩⽯、风化产物、⼟壤、沉积物、天然⽔、近地⼤⽓等）中的正常含量。
（2）⼟壤背景值：指在未受或少受⼈类活动影响下，尚未受或少受污染和破坏的⼟壤中元素的含量。
（3）⼟壤环境中重⾦属的背景值：指⼀定区域内⾃然状态下未受⼈为污染影响的⼟壤中重⾦属元素的正常含量。9.检验背景值的可靠性
平均值加标准差法；差异检验法（上下层⽐较法）；4D法；富集系数法；元素相关分析法10.⼟壤中重⾦属的迁移转化规律当⾦属离⼦浓度⾼时以吸附为主；⽽在低浓度时以络合-螯合为主。11.主要重⾦属在⼟壤中的迁移转化（1）镉（Cd）
存在：在0-15⽶⼟壤表层积累，主要以 Cd3(PO4)2 和 Cd(OH)2 的形式存在。在pH > 7的⼟壤中分为可给态、代换态和难溶态。
吸收：根 > 叶 > 枝 > 花、果、籽粒蔬菜类叶菜中积累多，黄⽠、萝⼘、番茄中少, 镉进⼊⼈体，在⾻骼中沉积，使⾻骼变形，⾻痛症。
微⽣物转化：微⽣物特别某些特定菌类对镉有较好的耐受性，可望⽤于⼯⼚处理含镉废⽔处理。植物对汞的吸收和累积与⼟壤汞的含量关系（2）汞（Hg）
在作物不同部位的累积顺序：根>叶>茎>种⼦汞在粮⾷作物中的累积顺序：⽔稻>⽟⽶>⾼粱>⼩麦汞
在不同⼟壤中的最⼤允许量：酸性⼟壤：0.5ppm；⽯灰性⼟壤：1.5ppm（3）砷（As）
①与碱⾦属化合⽣成亚砷酸盐，除亚砷酸钠溶解度较⼤外，其余的亚砷酸盐溶解度都较⼩，迁移能⼒弱。
②被胶体所吸附AsO43-、 AsO33-交换吸附能⼒较⼤，易被铁、铝氢氧化物吸附，尤其是⼟壤固定砷能⼒与⼟壤中游离氧化铁含量有关。⽽有机胶体、腐殖质对砷⽆明显吸附作⽤。
③pH的影响中性或接近中性，溶解度较低，pH升⾼，溶解度增⼤。④氧化还原条件还原条件：毒性强；氧化条件：毒性弱.12.常见的化学农药
有机氯剂：DDT 、林丹（⼏个⽉到数年）
有机磷剂：对硫磷敌敌畏乐果、敌百⾍（⼏天或⼏周）氨基甲酸酯类农药（⼏天或⼏周）除草剂（除莠剂）13.农药在⼟壤中的残留量
（1）半衰期：指⼟壤中的农药因降解等原因使其浓度减少⼀半所需的时间。（2）残留期：指⼟壤中的农药因降解等原因使其含量减少75%-100%所需的时间。（3）残留量：指⼟壤中的农药因降解等原因含量减少⽽残留在⼟壤中的数量。第六章固体废物与环境1.固体废物的定义
指在⽣产和⽣活活动中丢弃的固体或泥状物质，包括从废⽔、废⽓中分离出来的固体颗粒物。⼀般指在某个系统中不可能再加⼯利⽤的部分物质。2.固体废物的分类
按其化学性质：可分为有机废物和⽆机废物；
按其形状：可分为固体废物（粉状、粒状、块状）和泥状废物（污泥）；
按其危害状况：可分为有害废物（指有易燃性、易爆性、腐蚀性、毒性、传染性、放射性等废物）和⼀般废物。按其来源：可分为⼯业固体废物、矿业固体废物、农业固体废物、城市垃圾和有害废物五类。3.固体废物的特点
1. 资源和废物的相对性：固体废弃物具有鲜明的时间和空间特征，是错误时间放在错误地点的资源。2. 富集终态和污染源头的双重作⽤
3. 危害具有潜在性、长期性和灾难性：污染成分的迁移转化，如浸出液在⼟壤中的迁移，是⼀个⼗分缓慢的过程，其危害可能在数年以⾄数⼗年后才能发现。4.固体废物防治
减量化、⽆害化、资源化(从⽆害化⾛向资源化，资源化是以⽆害化为前提的，⽆害化和减量化则应以资源化为条件)
（1）减量化:①城市固废：改变燃料结构；净菜上市；避免过度使⽤和减少⼀次性商品的使⽤；加强产品的⽣态设计；推⾏垃圾的分类收集；搞好产品的回收、利⽤的再循环。
②⼯业固废：淘汰落后⽣产⼯艺；推⼴清洁⽣产⼯艺；发展物质循环利⽤⼯艺；（2）⽆害化:堆存法；填埋法；堆肥法；焚烧法；压缩固化法；海洋处置（3）资源化：废物回收；废物转换；能量转化第七章噪声1.噪声概念
凡是⼲扰⼈们休息、学习和⼯作的声⾳，使⼈讨厌、受害和不需要的声⾳，统称为噪声。2.噪声的特征
主观性；局部性；分散性；时效性
3.A发出100分贝的声⾳，B发出100分贝的声⾳，在C听来为103分贝
