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(2)学科的新兴性和不定型性一般认为环境科学从诞生至今也就是50年的历史,因此,对于环境科学的学科体系给以明确的回答还有一定的困难,环境科学还属于一个年轻、蓬勃发展的学科和研究领域。
第一章
1、大气污染:
指由于自然或人为的过程,使得大气中的一些物质的含量达到有害的程度,以至影响到生态系统的平衡,严重威胁着人类健康和经济发展,这种现象称为大气污染。
2、大气污染物:
由于人类活动或自然过程排入大气,并对人体、生物或环境产生有害影响的物质。
3、一次污染物:
直接从污染源排放出来的污染物质,如二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、颗粒物等
4、二次污染物:
一次污染物在大气中相互作用,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,其毒性比一次污染物更强。
常见的有:
硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶、臭氧等。
5、大气气溶胶:
在大气污染研究中,气溶胶指悬浮在大气中的固体粒子和液体粒子,种类组成复杂,对人体影响较大。
其粒径为:
0.002~100微米。
大气环境(化学)学研究的重点。
6、TSP(总悬浮颗粒):
指悬浮于大气中,粒径小于100μm的所有固体颗粒物,包括飘尘和降尘。
它是悬浮在大气中的各种粒子的总称,也是大气污染监测和评价中的一个重要指标。
7、PM10:
粒径小于10µ
m的颗粒物,可以通过呼吸道进入人体,从而对人体健康产生危害.
8、PM2.5:
粒径小于2.5µ
m的细小颗粒物,PM2.5的危害则更为严重。
由于其粒径很小,可以在大气中长期漂浮,易将其携带的污染物带到很远的地方,使污染范围扩大,同时在大气中还可为化学反应提供反应床,因此,近年来,在大气环境污染研究中倍受关注。
9、还原型大气污染:
属于还原型污染物(低价化合物,可失去电子)的大气污染。
经常发生在使用煤炭为主,同时也消耗石油的地区,主要污染物是二氧化硫、一氧化碳和颗粒物。
在低温、静风、高湿并伴有逆温的气象条件下,污染物扩散受阻,在低空聚集形成烟雾。
“伦敦型烟雾”。
10、氧化性大气污染:
指汽车、工厂等污染源排入大气的烃类化合物(HC)和氮氧化物等一次污染物,在阳光的作用下发生光化学反应,生成臭氧、醛、酮、过氧乙酰硝酸酯(PAN)等二次污染物,这些二次污染物具有强的氧化性,对人体的刺激十分强烈。
洛杉矶光化学烟雾就是典型的氧化型污染。
11、光化学烟雾:
含有氮氧化物和烃类化合物的大气,在阳光中紫外线的照射下发生光化学反应所生成的臭氧、醛、酮、过氧乙酰硝酸酯(PAN)等二次污染物的混合物被称为光化学烟雾。
12、酸雨:
酸雨指pH小于5.6的酸性大气降水,包括雨、雪、冰雹、露、霜和雾等(美国采用pH值小于5)。
广义的酸沉降包括干沉降和湿沉降,干沉降主要是酸性颗粒物的直接降落,湿沉降即通常所说的酸雨。
13、大气温度层结:
大气中气温在垂直方向上的分布称为温度层结。
14、气温垂直直减率:
气温随高度的升高而下降的数值,通常以气温垂直递减率r来表示。
由于气象条件的不同,气温垂直递减率可大于零,等于零或小于零。
15、干绝直减率:
干空气块或未饱和的湿空气块在绝热条件下每升高单位高度所造成的气块自身温度下降数值,它是一个气象常数。
16、大气稳定度:
大气稳定度是指在垂直方向上大气稳定的程度,或者说大气中某一高度上的气块在垂直方向上相对稳定的程度。
17、逆温层:
气温随高度增加而增加的气层,即r<
0或r=0,称为逆温层,等温层可视为逆温层的一个特例。
(与思佳的不同,出现逆温的气层,称为逆温层。
当发生逆温时,大气是稳定的,所以逆温层的存在大大阻碍了气流的垂直运动,故逆温层又称为阻挡层。
)
18、大气湍流:
大气的上下左右无规则摆动运动称为大气湍流(大气乱流)。
湍流是边界层中大气运动的基础,它对于大气中物质和能量的输送有十分重要的作用,大气污染物的稀释主要靠湍流扩散来进行。
1、大气人为污染源的分类并举例说明:
人为污染源指燃料(能源)的燃烧、向大气释放出污染物的工业生产过程、交通运输过程和农业活动。
(1)按污染源特性:
A固定源:
位置固定,如化工厂;
B流动源:
位置不断移动,如汽车。
(2)按污染源排放方式:
A点源:
集中于一点:
如工厂的烟囱源;
B线源:
集中在一条线上,如城市交通主干线C面源:
低矮成片燃煤居民区,湖泊周围大量施化肥的农田。
2、大气污染物分类并举例说明(按存在状态和形成过程划分分别说明):
按其存在状态可概括为两大类:
(1)气溶胶状态污染物在大气污染研究中,气溶胶指悬浮在大气中的固体粒子和液体粒子,种类组成复杂,对人体影响较大。
常见的气溶胶污染物有:
总悬浮颗粒、可吸入粒子、飘尘、降尘、粉尘
(2)气体状态污染物气体状态污染物是指以分子状态存在的气体污染物,简称气态污染物。
气态污染物很多,主要有5类:
含硫化合物、含碳化合物、含氮化合物、碳氢化合物、卤素化合物。
按照污染物形成的过程分为:
(1)一次污染物直接从污染源排放出来的污染物质,如二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、颗粒物等。
(2)二次污染物一次污染物在大气中相互作用,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,其毒性比一次污染物更强。
3、举例说明大气污染的两大主要类型(氧化型和还原型):
还原型大气污染:
氧化性大气污染:
4、光化学烟雾的形成机制及环境条件:
1)大气中的烃类化合物和NOx在光照条件下形成光化学烟雾,其机理是非常复杂的。
烃类化合物和氮氧化物的相互作用主要包括以下2个关键步骤过程:
第一步:
NO2的光化学分解是光化学烟雾形成的起始反应
低层大气中的其它气态化合物(NO、O2、N2、CO)都不吸收紫外线发生光化学分解,但当大气中出现NO2污染物,在光化学作用下,直接光解生成O3,但生成的O3会与NO再反应又生成NO2,进而形成了NO和NO2与O3之间的化学循环,这时还不能生成光化学烟雾。
第二步:
碳氢化合物的加入是产生光化学烟雾的关键
NO2和O3与NO之间的化学循环,要使O3能在大气中不断积累,必须存在着能使NO向NO2转化,从而使NO2浓度不断提高,NO浓度不断减少的因素。
实验证明,当大气中又出现碳氢化合物时,以上的NO2和O3与NO之间的化学循环和均衡即被打破,许多过氧自由基使的大气中的NO快速向NO2转化,O3的浓度大大增加,并随同生成一系列的中间和最终产物,如臭氧、醛、酮、过氧乙酰硝酸酯(PAN)等二次污染物,从而导致光化学烟雾的生成。
2)形成的环境条件
(1)光化学烟雾发生的地理条件:
对于纬度高的地区,由于光线通过大气层的路径加长,受到大气颗粒散射而损失的光线多,致使小于430钠米光很难到达地面,所以不易发生光化学烟雾。
另外,一般夏季发生光化学烟雾的可能性比冬季大。
一般发生在大气相对湿度较低,有逆温层存在,污染高峰出现在中午或稍后。
(2)光化学烟雾发生的污染源条件:
光化学烟雾的形成是因为人类活动向大气中排入大量的NOx和碳氢化合物,因此,以石油为原料的工厂排气和汽车尾气等污染源的存在是形成光化学烟雾的前提。
5、酸沉降(酸雨)的危害并举例说明:
第一、对陆地生态系统的不利影响,主要表现在以下两个方面:
⑴直接损害植物的叶面,特别是树木和农作物的叶面,⑵对土壤化学结构产生影响,增加了土壤中一些离子的溶解度,洗提土壤的养分并产生如铝离子这样的有毒离子,通过径流很可能影响到饮用水。
第二、对水生生态系统的影响,降低江河湖泊水体的pH值,导致水生生物的受损害,其次,还可对材料与人体健康造成不利影响。
6、影响酸雨的形成的因素:
1)酸性污染物的排放和转化条件
(2)大气中的NH3(3)颗粒物酸度及其缓冲能力(4)天气形势的影响.
7、温度层结的类型:
(1)气温随高度增加而递减,即r>
0,称为正常分布层结或递减层结;
(2)气温垂直递减率等于或近似等于干绝热递减率,即r=rd,称为中性层结;
(3)气温不随高度变化,即r=0,称为等温层结;
(4)气温随高度增加而增加,即r<
0,称为逆温。
8、逆温层的类型:
根据逆温生成的过程,可将逆温分为
(1)辐射逆温、
(2)下沉逆温、(3)平流逆温、(4)锋面逆温、(5)湍流逆温等五种。
其中辐射逆温和平流逆温与大气污染的关系最密切。
9、辐射逆温的形成过程:
在晴空无云(少云)的夜晚,当风速较小(<
3m/s)时,地面因强烈的有效辐射的减少而很快冷却,近地面气层冷却最为强烈,较高的气层冷却较慢,因而形成了自地面开始逐渐向上发展的逆温层,称为辐射逆温。
以冬季最强
10、影响大气污染的地理因素有哪些并举例说明:
(1)地形和地物的影响。
①山脉;
②高大建筑物:
在建筑物背风面局部形成涡流。
(2)局地环流(包括山谷风,海陆风和城市热岛环流)的影响。
由于地形的差异,往往会造成地表热力性质的不均匀性,进而形成各种局地环流,局地环流的形成对当地的大气污染的形成作用较为明显。
11、新老环境空气质量标准(GB3095—1996和GB3095—2012)的主要区别有哪些:
(1)增加了臭氧(O3)和细颗粒物(PM2.5)两项污染物控制标准
(2)加严了可吸入颗粒物(PM10)、二氧化氮(NO2)等污染物的限值要求
(3)规定了专门用于向公众发布的空气质量评价方法——空气质量指数(AQI,取IAQI的最大值),取代以前的API。
12、目前常见的烟尘控制技术或装置有哪些并举例说明
(1)机械除尘。
利用重力、惯性、离心力等作用将颗粒物从气流中分离出来并加以回收的操作课程。
例如重力除尘器、惯性除尘器和旋风除尘器。
(2)湿式除尘。
是利用洗涤水或其他液体形成液网、液滴,与尘粒发生惯性碰撞、扩散效应、粘附、扩散漂移与热漂移、凝聚等作用,从废气中捕集分离尘粒,并兼备吸收气态污染物的作用。
例如喷雾塔、喷淋塔、文丘里洗涤器、冲击式除尘器和水膜除尘器等。
(3)过滤式除尘。
是使含尘气体通过多孔过滤介质,,气流中的尘粒被阻截下来,从而实现含尘气体净化的过程。
如颗粒除尘器、袋式除尘器。
(4)静电除尘。
是利用电场力的作用,使粉尘从气流中分离出来并沉积在电极上。
目前,静电除尘器在冶金、化工、水泥、建材、火力发电、纺织等工业部门得到广泛应用。
第三章
1、水体:
相对稳定的以陆地为边界的天然水域,包括河流、湖泊、沼泽、水库和海洋等。
水体不仅包括水,还包括水中的悬浮物质、溶解物质、底泥及水生生物等完整的生态系统,它是地表被水覆盖的自然综合体。
2、水体污染:
指当污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体后,使水和水体底质的物理、化学性质或生物群落组成发生变化,从而降低了水体的使用价值。
3、农业退水(污水):
农作物栽培、牲畜饲养、食品加工等过程中排出的污水和液态废物、农药和化肥。
4、POPs(持久性有机污染物):
指一类具有半挥发性、难降解、高脂溶性等理化性质,可以进行远距离甚至全球尺度的迁移扩散,并通过食物链在生物体内浓缩积累,对人体和环境产生毒性影响的有机污染物。
5、COD(化学耗氧量):
指在规定的条件下,使单位体积(1升)水样中的有机物被氧化所需要消耗的氧化剂的量。
可以反映水体中有机污染程度。
6、BOD(生物化学需氧量,简称生化需氧量):
指在好气条件下,水体中有机物经微生物分解成CO2和H2O的过程所需消耗溶解氧的量。
它是间接反映水体中耗氧有机物污染的最常用指标之一。
BOD愈高,表示水体中耗氧有机污染物愈多。
微生物分解有机物是一个缓慢的过程,分解一般需要较长的时间.
7、TOC(总有机碳):
包括水中所有有机物质的含碳量,是评价水体有机污染的一个综合指标。
可用红外吸收法或TOC仪快速测定。
8、TOD(总需氧量):
指把水体有机物中的碳、氮、硫、氢等元素全部氧化时所需氧的总量。
TOD测定仪。
9、水体自净:
指受污染的各种水体在物理、化学和生物等作用的影响下,污染物浓度或总量自然降低的过程。
它是消除水环境中污染物的一个重要途径。
10、水环境容量:
一定水体所能容纳污染物的最大负荷量。
水环境容量大小与水体所处的自净条件(流量、流速)、水体中的生物组成,以及污染物本身的性质等密切相关。
11、水体富营养化:
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,一般发生在湖泊、江河、海湾等缓流水体中。
1、水体人为污染源有哪些并举例说明:
点污染源:
工业点源,城镇点源,规模养殖。
面污染源:
农田面源,农村生活,分散养殖,地表茎流,土壤和地下水。
2、工业废水的特点:
工业企业在生产过程中排出的废水,包括工艺过程用水、机械设备冷却水、烟气洗涤水、设备和场地清洗水及生产废液等。
污染量大;
成分复杂;
感官不佳;
水质水量多变
3、水体主要化学污染物可划分为哪些类并举例说明?
排入到水体的化学污染物可以分为四大类型(A)无机无毒物:
酸:
矿山排水、冶金和金属加工酸性洗液排入水中;
碱:
制碱业、碱法造纸、制革业废水;
氮、磷:
生活污水、农田排水,造成水体的富营养化污染。
(B)无机有毒物:
重金属如汞、铅、砷:
甲基汞(水吴病),氰化物(C)耗氧有机物:
生物污水和某些工业废水中含有碳水化合物、蛋白质、脂肪和木质素等有机物,在微生物作用下最终可分解为简单的无机物质,这些有机物在分解过程中需要消耗水中大量的溶解氧,影响水质(D)有机有毒物:
酚类化合物、有机农药、多环芳烃、多氯联苯。
4、POPs的基本特征:
A.持久性B.生物积累性:
低水溶性,高脂溶性C.半挥发性:
能够从水体或土壤中以蒸气的形式进入大气环境或吸附在大气颗粒物上,远距离迁移,又不永久停留在大气中,可重新沉降在地表。
D.高毒性
5、常见的水体耗氧有机物污染指标有哪些并举例说明:
(1)化学耗氧量指在规定的条件下,使单位体积(1升)水样中的有机物被氧化所需要消耗的氧化剂的量。
测定方法为高锰酸钾法和重铬酸钾法
(2)生物化学需氧量,简称生化需氧量指在好气条件下,水体中有机物经微生物分解成CO2和H2O的过程所需消耗溶解氧的量。
(3)总有机碳包括水中所有有机物质的含碳量,是评价水体有机污染的一个综合指标。
(4)总需氧量指把水体有机物中的碳、氮、硫、氢等元素全部氧化时所需氧的总量。
6、简述水体自净作用:
(1)水体自净:
指受污染的各种水体在物理、化学和生物等作用的影响下,污染物浓度或总量自然降低的过程。
(2)按作用机理可分为物理自净、化学自净和生物自净三类。
物理自净:
指水体中污染物浓度的降低是由稀释、挥发、沉淀等物理作用所引起的结果。
物理自净能力的强弱取决于水体的物理及水文条件,如温度、流速、流量等,以及污染物自身的物理性质,如密度、形态、粒度等。
化学自净:
指水环境中污染物浓度的降低。
是由酸碱中和、氧化还原、分解化合等化学作用造成的。
这些过程能够改变污染物在水体中的迁移能力和毒性大小,也能改变水环境化学反应条件,使污染物发生化学性质或形态、价态上的转化,水质向好的方面变化。
生物自净:
水环境污染物浓度的降低,主要是由于生物作用所引起的污染物的分解、转化和富集等现象。
影响水体生物自净的主要因素是水中的溶解氧浓度和温度等,其中水中大量的溶解氧是维持水生生物生存和净化能力的基本条件
7、简述水体富营养化的特征:
水体出现富营养化现象时,浮游生物大量繁殖,因占优势的浮游生物的颜色不同,水面往往呈蓝色、红色、棕色、乳白色等,这种现象在江河湖泊中称为“水华”,在海洋中则称为“赤潮”。
“水华”(waterblooms)是淡水中的一种自然生态现象。
绝大多数的水华是仅由藻类引起的,如蓝藻(严格意义上应称为蓝细菌)、绿藻、硅藻等;
也有部分的水华现象是由浮游动物——腰鞭毛虫引起的。
“水华”发生时,水体一般呈蓝色或绿色。
赤潮是在特定的环境条件下,海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。
赤潮发生的原因、种类和数量的不同,水体会呈现不同的颜色,有红颜色或砖红颜色、绿色、黄色、棕色等。
某些赤潮生物(如膝沟藻、裸甲藻、梨甲藻等)引起赤潮有时并不引起海水呈现任何特别的颜色。
8、简述人为富营养化的形成原因:
由于工农业生产的迅速发展,使营养物质大量进入湖泊水体,加速了湖泊演化的过程,其来源:
a.城市生活污水带来大量N、P;
含磷洗涤剂。
b.农村施用的化肥、牲畜粪便,经面源污染而进入。
9、简述富营养化判别标准(举例说明一种标准即可,如吉克斯塔特提出的标准):
当水体中磷含量大于0.01~0.02mg/L,BOD大于10mg/L,表征藻类数量的叶绿素a含量大于10微克/升时,湖泊为富营养化。
美国吉克斯塔特提出的水体富营养判别指标和富营养等级。
参数项目
单位
贫营养化
中营养化
富营养化
总磷浓度
mg/L
<
0.01
0.01~0.02
>
0.02
叶绿素a浓度
μg/L微克/升
4
4~10
10
透明度
m
3.7
2.0~3.7
2.0
溶解氧饱和度
%
80
10~80
10、简述重金属在水体中的污染特征:
(1)分布广:
一般含量低,但是一旦发生污染,危害明显
(2)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)迁移转化过程多样:
机械迁移,物理化学迁移,生物迁移(4)毒性效应明显:
易与生物体内的蛋白质和酶等高分子物质结合,产生不可逆变性,使生物生理或代谢过程发生障碍。
11、举例说明氧化还原条件对水体重金属迁移转换的影响:
氧化还原反应中得电子的物质
是氧化剂,失去电子的是还原剂。
自然界水体根据氧化还原性可以分为:
(1)氧化性水:
主要是同大气接触富含溶解氧的水,如河水、海水。
(2)还原性水:
含溶解氧少且富含有机物的水,如含大量耗氧有机物的污染水体。
(3)界于2者之间的水:
含溶解氧居中,有机物比较多的水,如沼泽水。
水体环境的氧化还原条件对元素迁移能力及元素的富集与分散具有巨大的影响。
这是因为同一金属元素的不同价态的化合物在水环境中的溶解度不同。
5价钒(V)、2价铜、2价铁、2价锰的化合物的溶解度大;
3价钒、1价铜、3价铁、4价锰的化合物的溶解度小。
重金属元素在化合物中的价态主要受到水环境氧化还原条件的影响。
一些金属元素在氧化环境中呈现具有较高溶解度的价态,例如,钒和铜在氧化环境中分别呈5价和2价,具有较强的迁移能力。
一些元素则在还原条件下呈现具有较高溶解度的价态,例如,铁和锰,在还原条件下都呈2价,溶解度大,更容易迁移。
论述:
水体富营养化是目前全球性的主要环境问题之一,在我国这一问题尤为突出。
请结合具体实例(如太湖、滇池、巢湖等,或你熟悉的水环境),简要阐述水体富营养化的可能成因机制、限制性因素、主要危害及其预防和治理措施。
(1)成因机制:
营养物质的增加,使得藻类和有机物增加所致。
营养物质主要是磷,其次是氮,还有碳、微量元素或维生素等。
藻类生长遵循李比希最小定律,即其生产量或生物量取决于外界供给它的所需养分中数量最少的那一种。
由于磷在水体中不完全循环,使得世界上很多地区的水域都严重缺磷,以致磷成为其初级生产力的重要限制因素,一旦大量磷进人水体往往引起浮游植物的迅猛生长,而使水体呈现富营养化。
(2)限制性因素:
(3)主要危害:
恶化水源水质,增加给水处理难度和成本;
破坏水体生态环境,危害人体健康;
恶化水体感官性状,降低水体美学价值;
影响水资源、生物资源和旅游资源的利用,水体经济价值下降。
(4)预防和治理措施:
对于水体富营养化的防治,主要以控制营养盐为主,大多采取“高强度治污(自然生态恢复”的技术路线,即控制氮磷污染负荷与生态恢复措施相结合。
①控制外源性营养物质的输入。
绝大多数水体富营养化都是由外界输入的营养物质富集造成的。
如果减少或截断外部输入的营养物质,将使水体失去营养物质富集的可能性,从长远来看,这也是从根本上控制水体富营养化的有效途径。
②降低内源性营养物质的负荷。
降低内源性营养物质负荷,有效地控制水体内部氮、磷的富集,应根据不同的污染情况,采用不同的方法和措施。
③去除污、废水中的营养物质。
城市生活污水及某些工业废水中含有较高浓度的氮、磷营养物质,而导致水体富营养化的过量的氮、磷的一个主要来源,就是这些未加处理或处理不完全的生活污水和工业废水。
因此,在污、废水排入水体之前,进行脱氮除磷处理,去除其中的营养物质,对防治水体富营养化具有重要意义。
④综合防治策略。
在今后的防治研究中应注重利用生态工程的方法恢复、建立完善的水生生态系统,促进其良性循环,真正实现对富营养化的控制。
第四章
1、土壤污染:
人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度、超过土壤自净能力时,引起土壤质量恶化的现象。
土壤质量恶化表现为土壤物理、化学及生物进程被破坏,土壤肥力下降,土壤正常功能丧失,甚至毒性增强,进而对土壤生物甚至人类生存产生直接或潜在的危害。
2、土壤污染物:
进入土壤中并影响土壤正常作用的物质,即改变土壤成分
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