環(huán)境科學(xué)概論,第一章緒論,第一節(jié)地球和我們所處的環(huán)境第二節(jié)環(huán)境問(wèn)題第三節(jié)環(huán)境科學(xué)及其分支,在太空中，地球是一個(gè)由藍(lán)、咖啡、綠和白色所組成的球，它懸掛在太空之中已有46億年的歷史了。在這漫長(zhǎng)的歷史長(zhǎng)河中，地球孕育了大量的生物，形成了和諧的生態(tài)系統(tǒng)。,在距今約300萬(wàn)年前,地球上出現(xiàn)了人類(lèi)。在人類(lèi)漫長(zhǎng)而曲折的進(jìn)化過(guò)程中，人類(lèi)既是環(huán)境的創(chuàng)造物，又是環(huán)境的塑造者。人來(lái)在實(shí)踐中不斷地總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，有所發(fā)現(xiàn)，有所發(fā)明，有所創(chuàng)造，有所前進(jìn)。在今天，由于科學(xué)技術(shù)發(fā)展的迅速加快，人類(lèi)獲得了以無(wú)數(shù)方法并在空前的規(guī)模上改造環(huán)境的能力。,第一節(jié)地球和我們所處的環(huán)境,1.1太陽(yáng)系的誕生1.1.1宇宙的開(kāi)端,20世紀(jì)初，天文學(xué)家斯里弗爾（V.M.Slipher,1875-1969),在觀測(cè)銀河系外的仙女座大星云時(shí)，取得15個(gè)星系的光譜資料，經(jīng)過(guò)研究，發(fā)現(xiàn)其中13個(gè)正在以每秒數(shù)十萬(wàn)米的高速退行，即離開(kāi)我們愈來(lái)愈遠(yuǎn)。,1929年，哈勃(E.P.Hubble,1889-1953),根據(jù)觀測(cè)到的河外星系正在退行的資料，提出：一個(gè)星系退行的速度和它與我們(地球)的距離成正比，即離得愈遠(yuǎn)退行愈快。這個(gè)發(fā)現(xiàn)告訴我們，我們周?chē)男窍嫡谒纳㈦x開(kāi)，也可以說(shuō)我們已知的宇宙正在膨脹。,愛(ài)因斯坦(AlbertEinstien,1879-1955)在1916年提出的廣義相對(duì)論,演繹出宇宙在膨脹的理論。哈勃的發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是對(duì)這些理論的驗(yàn)證。以后的天文觀測(cè)繼續(xù)有新的發(fā)現(xiàn)，證明宇宙在膨脹，曾測(cè)到有的河外星系之間，正以每小時(shí)2,500,000km的速度在拉開(kāi)距離。,BIGBANG大爆炸,宇宙的全部物質(zhì)，當(dāng)初都集中在一個(gè)“原始原子”(或稱(chēng)宇宙蛋)里，異常緊密溫度約1032K，絕對(duì)溫度1億億億億度顯然這只能維持極其暫短的平衡，一旦平衡破壞，就發(fā)生大爆炸，原始原子迅速膨脹，逐漸擴(kuò)展成為我們的宇宙,現(xiàn)在認(rèn)識(shí)：,大爆炸后1秒鐘，溫度降到1010K，粒子間的強(qiáng)相互作用、弱相互作用、電磁力和引力開(kāi)始分開(kāi)。在高溫下處于基本粒子狀態(tài)的物質(zhì)，隨著溫度的降低，聚合成各類(lèi)原子,約在大爆炸后50-100萬(wàn)年,首先由電子和質(zhì)子合成氫原子接著是氦原子也大量生成了隨后其他所有元素的原子從輕到重依次聚合而成,爆炸后100萬(wàn)年到20億年逐步形成各類(lèi)天體星系,證明150億年前發(fā)生過(guò)這樣的大爆炸：,爆炸形成的宇宙一直在降溫，恒星是在降到40000K以下時(shí)才開(kāi)始形成現(xiàn)在測(cè)得最老的星系的年齡都只有100多億年，符合這個(gè)理論的推斷。特別是蓋莫夫(G.Gamow，1904-1968)預(yù)言：在大爆炸的特殊宇宙背景下產(chǎn)生出來(lái)的微波輻射，至今還存在于宇宙空間中，其溫度應(yīng)已降低到只有絕對(duì)溫度幾度。,彭茲亞斯(A.A.Penzias,1933-)和威爾遜(R.W.Wilson,1936-)發(fā)現(xiàn)：,1964年，威爾遜山上一臺(tái)高靈敏度的射電天文望遠(yuǎn)鏡，在各個(gè)方向都測(cè)得一種3K的微波背景輻射。大爆炸理論得到了有力的支持。為此他們得到了1978年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)金。,其它證據(jù)：,現(xiàn)在測(cè)得的不同天體上氦的豐度，即它在天體中的含量，一般都達(dá)到30%左右，僅僅太陽(yáng)上那種氫合成氦的作用，是不能造出這么多氦的，而大爆炸能做到因爆炸而使星系間的距離拉開(kāi)，更已是熟知的事實(shí)天文觀測(cè)中已多次記錄到超新星爆炸另外新近得到的兩個(gè)黑洞撞擊爆炸的信息，都可以作為佐證。冷暗物質(zhì)-最新證據(jù)！,1.1.2太陽(yáng)系出現(xiàn)-大爆炸發(fā)生約100億年之后-星云學(xué)說(shuō),哲學(xué)家康德(ImmanuelKant,1724-1804)星云說(shuō),在獻(xiàn)給普魯士國(guó)王的自然通史和天體理論中假定：最初“整個(gè)宇宙的物質(zhì)都處于分散的狀態(tài)，并由此造成一種完全的混沌”，“構(gòu)成我們太陽(yáng)系的星球的物質(zhì)，在太初時(shí)都分解為基本微粒，充滿整個(gè)的宇宙空間，現(xiàn)在已形成的星體就在這空間中運(yùn)轉(zhuǎn)”。他認(rèn)為是萬(wàn)有引力的作用，使這些原始的彌漫物質(zhì)逐漸分別凝聚，形成了太陽(yáng)系內(nèi)的各天體。,星云說(shuō)不能解決太陽(yáng)系中許多問(wèn)題,太陽(yáng)和行星的單位質(zhì)量的角動(dòng)量，應(yīng)該是一樣的，但實(shí)際上相差近100倍,1.1.3地球的誕生,天，積氣也；無(wú)處無(wú)氣。地，積塊（土）也；充塞四虛，無(wú)處無(wú)塊”列子天瑞天是氣的集合，地是土的集合古代賢哲的卓識(shí),20世紀(jì)30年代末天文觀測(cè)證實(shí),在銀河系中，有許多氣體和塵埃存在這些氣體主要是氫和氦。氣體在這些星際物質(zhì)中，按質(zhì)量計(jì)要占到98%左右塵埃里主要是水、甲烷和氨等液體、氣體凍結(jié)而成的固體微粒；還有少量二氧化硅及其與金屬離子結(jié)合形成的化合物等固體材料。固體物質(zhì)不及2%，顆粒細(xì)微，半徑只有0.0001(萬(wàn)分之一)厘米左右，微粒彌漫在整個(gè)太空中,地球的成分,氫和氦的含量都很少而是鐵占了第一位，其次是氧和硅，還有很多鎂、鎳和鋁等金屬地球的化學(xué)組成為何如此不同？,1.1.3.1地球的形成,在太陽(yáng)系內(nèi)，由于接受的太陽(yáng)輻射多，溫度高，輕的氣體被輻射到遠(yuǎn)處，散失到太陽(yáng)系的外部遠(yuǎn)處構(gòu)成類(lèi)木行星近太陽(yáng)的地區(qū)，以塵埃中的固體物質(zhì)為主，化學(xué)組成當(dāng)然和原來(lái)的星云有顯著的不同（鐵、硅、鎂、氧為主）近處構(gòu)成類(lèi)地行星,原始地球內(nèi)的“星子”,受到引力的作用向中心聚集，體積逐漸縮小，物質(zhì)的密度越來(lái)越大收縮不是無(wú)限的，因?yàn)槲镔|(zhì)還要受到自轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的慣性離心力的作用，而離心力是要隨著體積縮小，導(dǎo)致自轉(zhuǎn)速度加快而增大，當(dāng)離心力增大到能抵消引力時(shí)，就達(dá)到平衡,冷熱冷,塵埃向中心聚集的過(guò)程中，由于引力的作用，體積收縮，壓力加大，會(huì)釋放出大量的熱量。放射性元素的蛻變和隕石的撞擊，也都要放出熱能盡管原始的星云物質(zhì)是冷的，后來(lái)地球曾經(jīng)歷過(guò)一個(gè)高溫時(shí)期，至少是局部物質(zhì)處?kù)稛岬娜廴跔顟B(tài)，以后收縮停止，才又逐漸冷卻凝結(jié),地球圈層的形成,重力的作用與高溫的影響，地球里面的物質(zhì)發(fā)生部分熔融，使重者下沉，輕者上浮，出現(xiàn)了大規(guī)模的物質(zhì)分異和遷移，形成了從里向外，物質(zhì)密度從大到小的圈層結(jié)構(gòu)鐵和鎳比較重，含量也多，分離出來(lái)成為液態(tài)的金屬向中心聚集地核較輕的硅酸鹽物質(zhì)形成地幔和地幔之上的地殼氣體和水等輕物質(zhì)被吸引在固體球的外圍,1.1.3.2現(xiàn)代地球環(huán)境的逐漸形成,46億年前，整個(gè)地球的溫度都很高，表面也接近于熔融的狀態(tài)各類(lèi)巖石的塊體（以星子為基礎(chǔ)）各不相屬地分布在地球的表面后來(lái)構(gòu)成大陸的地殼,冥古宙（4638億年前）,大約在40億年前后，越來(lái)越多的較輕的硅酸鹽成分遷移到上部冷凝地球終于有了一個(gè)雖然還比較薄、但已是連續(xù)完整的地殼,原始地球表層,一些處于熔融狀態(tài)的物質(zhì)向上擠入地殼中凝結(jié)，或涌出地面，表現(xiàn)為廣泛分布的火山活動(dòng)另一方面物質(zhì)又在向下流動(dòng)，把上面已固結(jié)的地殼撕裂，并將其部分碎塊拽向深處，使它再次熔入地幔物質(zhì)之中與此同時(shí)，薄弱的地殼還在隕石的撞擊下，形成大量隕擊坑,最初的大氣成分主要是水蒸汽，還有一些二氧化碳、甲烷、氨、硫化氫和氯化氫等,直到距今38億年前，地球上的大氣仍是缺氧和呈酸性的隨著時(shí)間的流逝，地球上的溫度逐漸降低（低于100C），大氣中的水蒸汽陸續(xù)凝結(jié)出來(lái)，形成了廣闊的海洋，海水中也缺少氧，而且也含有許多酸性物質(zhì),太古宙（3825億年前）38億年前，海洋中開(kāi)始有了生命的活動(dòng)。從出現(xiàn)最原始的原核細(xì)胞生物-藍(lán)綠藻，,32-29億年前能起光合作用的藻類(lèi)開(kāi)始繁殖，后者能消耗二氧化碳，產(chǎn)生出氧氣,大約到27億年前，游離氧在海洋中出現(xiàn)。綠色植物的大量繁殖，更加快了大氣和海洋環(huán)境的變化，使其有利于高等喜氧生物的發(fā)展,元古宙（距今18億年前到6億年前）,大陸不斷擴(kuò)大大氣變成以二氧化碳為最多海洋里的生物最多的是菌藻植物，它們的活動(dòng)促成二氧化碳和海水中的鈣鎂等元素相結(jié)合，碳酸鈣鎂等物質(zhì)沉淀在海底，使大氣中的二氧化碳減少，氧和氮的含量逐步增加,1.1.3.3生命起源化學(xué)進(jìn)化說(shuō),地球,米勒模擬原始大氣產(chǎn)生有機(jī)物的實(shí)驗(yàn)裝置,1.2太陽(yáng)與地球的關(guān)系1.2.1地球的公轉(zhuǎn)與自轉(zhuǎn),地球圍繞太陽(yáng)公轉(zhuǎn)，公轉(zhuǎn)軌道面橢圓性，稱(chēng)為黃道面。太陽(yáng)處于橢圓的一個(gè)焦點(diǎn)上，另一焦點(diǎn)在太陽(yáng)邊緣。地球公轉(zhuǎn)一周稱(chēng)一回歸年，為365.2422個(gè)太陽(yáng)日。近日點(diǎn)距太陽(yáng)1.47億公里，遠(yuǎn)日點(diǎn)距太陽(yáng)1.52億公里，平均距離為1.50億公里，稱(chēng)一個(gè)天文單位。地球自轉(zhuǎn)軸與公轉(zhuǎn)軌道面成6633，形成地球上季節(jié)的變化。,自轉(zhuǎn)軸與黃道面傾角,地球公轉(zhuǎn)和二十四節(jié)氣,二十四節(jié)氣,季節(jié),地球的經(jīng)緯度和時(shí)區(qū),為標(biāo)定地球表面任一點(diǎn)的具體位置設(shè)定經(jīng)緯度；把經(jīng)過(guò)地軸的平面與地球表面的交線稱(chēng)經(jīng)圈，經(jīng)圈被南北極點(diǎn)一分為二為兩個(gè)半圓，稱(chēng)作子午線或經(jīng)線；將通過(guò)英國(guó)倫敦格林威治天文臺(tái)舊址的子午線定為本初子午線，即0經(jīng)線，向東的稱(chēng)為東經(jīng)，向西的稱(chēng)西經(jīng)。,把垂直于地軸的平面與地表面的交線稱(chēng)作緯圈；經(jīng)過(guò)地心的垂直于地軸的平面與地表面交線為赤道，定義為緯度0；赤道以北的稱(chēng)北緯，以南的稱(chēng)南緯；地表任一點(diǎn)的緯度為該點(diǎn)與地心連線與赤道面的夾角。,地表經(jīng)緯度,以太陽(yáng)直射本地經(jīng)線定義為地方時(shí)12點(diǎn)；經(jīng)線相差1其地方時(shí)相差4min；以0經(jīng)線時(shí)間為基準(zhǔn)，東西各7.5的區(qū)域?yàn)?時(shí)區(qū)，向東西各增加15為一個(gè)新的時(shí)區(qū)，分別為東一區(qū)、東二區(qū)、西一區(qū)、西二區(qū)，該區(qū)域內(nèi)時(shí)間以中間經(jīng)線時(shí)間為其區(qū)時(shí)，相鄰時(shí)區(qū)時(shí)間相差1小時(shí)，東邊的早，東西十二時(shí)區(qū)重疊。,地球的經(jīng)緯度和時(shí)區(qū),1.2.2.2太陽(yáng)輻射光譜和太陽(yáng)常數(shù),太陽(yáng)輻射能量隨波長(zhǎng)的分布稱(chēng)太陽(yáng)輻射光譜。,太陽(yáng)輻射光譜可以分成三個(gè)區(qū)域：紫外線區(qū)占總能量的約7，可見(jiàn)光區(qū)占總能量的約50，紅外線區(qū)占總能量的約43。,問(wèn)題：到達(dá)地表的太陽(yáng)輻射中，紫外線約占總能量的7。,太陽(yáng)常數(shù)：當(dāng)處于日地平均距離，地球大氣上界、垂直于太陽(yáng)平行光線，單位時(shí)間穿過(guò)單位面積的太陽(yáng)輻射能，數(shù)值上約13677w/m2。太陽(yáng)常數(shù)隨著太陽(yáng)活動(dòng)而發(fā)生變化，范圍約13251457w/m2。大氣上界，太陽(yáng)輻射產(chǎn)生的平均光照強(qiáng)度為1.351.4105lx，稱(chēng)太陽(yáng)光量常數(shù)。,1.2.2.3大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的減弱,太陽(yáng)輻射在穿越大氣層時(shí)，大氣組分對(duì)其阻礙，使其減弱，減弱的方式主要有：大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收作用大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的散射作用大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的反射作用,大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收作用,（1）大氣的吸收光譜太陽(yáng)輻射經(jīng)過(guò)整層大氣時(shí)，在波長(zhǎng)小于0.29m的波段中，吸收率接近于1。也就是說(shuō)，大氣把太陽(yáng)光譜中0.29m以下的紫外輻射幾乎全部吸收了。而在可見(jiàn)光區(qū)，大氣吸收很少，只有不強(qiáng)的吸收線帶。但在紅外區(qū)則有很多很強(qiáng)的吸收帶。,（2）大氣中各種成份對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收大氣中吸收太陽(yáng)輻射的物質(zhì)主要是氧、臭氧、水汽和液態(tài)水，其次是二氧化碳、甲烷、一氧化二氮、塵埃等。氧（O2）氧對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收主要在0.25m以下的紫外區(qū)，吸收很強(qiáng)。并在吸收后發(fā)生光化反應(yīng)產(chǎn)生臭氧。這一吸收作用主要在高層大氣中進(jìn)行，以致使0.25m以下的太陽(yáng)輻射很少到達(dá)一般觀測(cè)所及的高度。在可見(jiàn)光區(qū)，氧還有兩個(gè)較弱的吸收帶，A帶位于0.76m附近，B帶位于0.69m附近。它們對(duì)太陽(yáng)輻射的削弱不大。臭氧（O3）：臭氧在紫外區(qū)和可見(jiàn)光區(qū)都有吸收帶，其最強(qiáng)的吸收帶位于0.20.32m之間稱(chēng)為哈特萊帶，另一個(gè)吸收帶位于0.32-0.36m稱(chēng)為漢琴斯帶。由于這個(gè)波段的輻射被臭氧吸收，使它不能到達(dá)地面，因而保護(hù)了地面上生物免受過(guò)量紫外線的傷害。位于可見(jiàn)光的吸收帶其波長(zhǎng)范圍在0.440.75m。此吸收帶雖弱，但因位于太陽(yáng)輻射最強(qiáng)的波段內(nèi)、所以吸收的能量并不少。,水汽和液態(tài)水（H2O）：水汽對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收帶和吸收線很多，在可見(jiàn)光區(qū)有很多吸收帶，但都很弱。在紅外區(qū)從波長(zhǎng)0.932.85m之間有七個(gè)主要的吸收帶，水汽對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收與水汽含量的多少有關(guān)，水汽含量愈多，吸收的也愈多。一般來(lái)說(shuō)，水汽在主要的太陽(yáng)輻射光譜中沒(méi)有極強(qiáng)的吸收帶。大氣中的水分不僅處于氣態(tài)，也有處于液態(tài)的，大氣中的液態(tài)水同樣能夠吸收太陽(yáng)輻射。液態(tài)水具有比水汽強(qiáng)得多的吸收帶，這些吸收帶的位置相對(duì)于水汽吸收帶向波長(zhǎng)較長(zhǎng)的方向移動(dòng)。二氧化碳（CO2）：二氧化碳在波長(zhǎng)大于2m的紅外區(qū)有若干個(gè)吸收帶，比較強(qiáng)的中心位于2.77和4.3m。但該波段內(nèi)太陽(yáng)輻射比較弱，因此在研究太陽(yáng)短波輻射時(shí)，可以忽略。,大氣中的飄塵、其它固態(tài)物質(zhì)及大氣中的污染物質(zhì)，像甲烷（CH4）等對(duì)太陽(yáng)輻射也有吸收作用。大氣中這些物質(zhì)的含量是隨時(shí)間和地點(diǎn)而變化的，它們的來(lái)源與特性也有很大的差異，因此研究它們對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收是比較困難的。但也可以肯定，大氣中這些物質(zhì)的含量越高，對(duì)太陽(yáng)輻射吸收減弱得越厲害。所以在工業(yè)中心、森林山火及火山爆發(fā)的地區(qū)，太陽(yáng)輻射將會(huì)有明顯的減弱。由上討論可知，大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的吸收，在平流層以上主要是氧和臭氧對(duì)紫外輻射的吸收，平流層以下，主要是水汽對(duì)紅外輻射的吸收，整層大氣吸收作用約削弱掉太陽(yáng)輻射能的24。因而對(duì)于對(duì)流層大氣來(lái)說(shuō)，太陽(yáng)輻射不是其主要的熱源。,大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的散射作用,光波在遇到大氣分子或氣溶膠粒子等時(shí)，便會(huì)與它們發(fā)生相互作用，重新向四面八方發(fā)射出頻率與入射光的相同，但強(qiáng)度較弱的光(稱(chēng)子波)，這種現(xiàn)象稱(chēng)光散射。子波稱(chēng)散射光，接受原入射光并發(fā)射子波的空氣分子或氣溶膠粒子稱(chēng)散射粒子。當(dāng)散射粒子的尺度遠(yuǎn)小于入射光的波長(zhǎng)時(shí)（a0.32），稱(chēng)分子散射或瑞利散射，散射光分布均勻且對(duì)稱(chēng)。,分子散射具有選擇性，它的散射強(qiáng)度與入射光的波長(zhǎng)四次方成反比。所以，不同入射光被散射的比例差別很大。,問(wèn)題：為什么晴朗天空呈蔚藍(lán)色？,大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的散射作用,當(dāng)散射粒子的尺度與入射光波長(zhǎng)可比擬時(shí)(例如飄塵粒子對(duì)可見(jiàn)光的散射)，散射光的強(qiáng)度分布不對(duì)稱(chēng)而是分布復(fù)雜，稱(chēng)為米散射。,米散射（粗粒散射）沒(méi)有選擇性，所以入射光與散射光在光譜組成上是一致的。,思考：霧的顏色。,散射對(duì)太陽(yáng)輻射減弱作用強(qiáng)烈，使得直射光一大部分變成了散射光，即天空輻射（或稱(chēng)散射輻射）；散射的方向四面八方，一部分經(jīng)一次或多次散射而到達(dá)地表，另一部分回到宇宙空間，這也是我們從太空中可以觀察到地球的大氣的原因?；氐接钪婵臻g的約占總輻射能的4左右。,大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的反射作用,大氣中云層和較大顆粒的埃塵能將太陽(yáng)輻射中的一部分能量反射到宇宙空間去。其中反射最明顯的是云。不同的云量，不同的云狀，云的不同厚度所發(fā)生的反射是不同的。高云平均反射25，中云平均反射50，低云平均反射65，很厚的云層反射可達(dá)90?；\統(tǒng)地講，云量反射平均達(dá)5055。假設(shè)大氣層頂?shù)奶?yáng)輻射是100。那么太陽(yáng)輻射通過(guò)大氣后發(fā)生散射、吸收和反射(反射云量反射表示)，向上散射占4，大氣吸收占21,云量吸收占3,云量反射占23。,到達(dá)地表的太陽(yáng)輻射,直接輻射自太陽(yáng)表面發(fā)射，未被大氣散射而直接到達(dá)地表的太陽(yáng)平行光的輻射強(qiáng)度稱(chēng)直接輻射。影響直接輻射數(shù)值大小的主要因素有：太陽(yáng)高度角、大氣透明度、大氣質(zhì)量數(shù)散射輻射大氣對(duì)太陽(yáng)輻射的散射作用而使部分部分輻射自天空到達(dá)地表的稱(chēng)散射輻射。影響散射輻射數(shù)值變化的因素：太陽(yáng)高度角、大氣透明度總輻射直接輻射和散射輻射之和稱(chēng)總輻射。,1.2.3.1地面有效輻射,地氣系統(tǒng)在接受太陽(yáng)輻射的同時(shí)，也在不停地發(fā)送著長(zhǎng)波輻射，整個(gè)地氣系統(tǒng)從能量的角度來(lái)看是平衡的。地表發(fā)送輻射的方向單一地指向大氣，被下層大氣所吸收。RluT4：比輻射率地表大多數(shù)物體的比輻射率介于0.900.98之間大氣發(fā)送的輻射在大氣層內(nèi)部指向整個(gè)球面，我們可以將其分成兩部分：其一指向更高層大氣，另一部分指向地表；指向上層的輻射被高層大氣吸收，熱量就這樣逐級(jí)向上傳遞；而指向下層的大氣對(duì)其起到保溫作用。天空晴朗型：Rld2086ta天空多云型：Rld(1-0.1C)a(0)Ta4+C(Ta4-9)a(0):晴天時(shí)大氣發(fā)射率0.655+0.007ta,1.2.3長(zhǎng)波輻射,地面輻射平衡,地面獲得的平均凈輻射一般都大于0，但地球并沒(méi)有因此使地表溫度持續(xù)上升，因?yàn)楂@得的能量用于了加熱空氣、蒸發(fā)水汽等，就總體來(lái)說(shuō)，全球能量是平衡的。輻射平衡表達(dá)式：RnH+LE+G輻射平衡各因子占凈輻射能的比例的高低是決定一個(gè)地方小氣候的物理基礎(chǔ)。例：沙漠與綠洲小氣候的差異,1、環(huán)境的概念廣義的概念：環(huán)境總是相對(duì)于某一中心事物而言，作為某一中心事物的對(duì)立面而存在。即是相對(duì)于中心事物而說(shuō)的背景。它因中心事物的不同而不同，隨中心事物的變化而變化。狹義的概念環(huán)境指的是以人類(lèi)為主體的外部世界，主要是地球表面與人類(lèi)發(fā)生相互作用的自然要素及其總體。它是人類(lèi)生存發(fā)展的基礎(chǔ)，也是人類(lèi)開(kāi)發(fā)利用的對(duì)象?？煞譃樽匀画h(huán)境與人工環(huán)境兩種。,第二節(jié)環(huán)境,中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法明確指出“本法所稱(chēng)環(huán)境是指：大氣、水、土地、礦藏、森林、草原、野生動(dòng)物、野生植物、水生生物、名勝古跡、風(fēng)景游覽區(qū)、溫泉、療養(yǎng)區(qū)、自然保護(hù)區(qū)、生活居住區(qū)等?！?2.1自然環(huán)境自然環(huán)境是人類(lèi)出現(xiàn)之前就存在的，是人類(lèi)目前賴(lài)以生存、生活和生產(chǎn)所必需的自然條件和自然資源的總稱(chēng)，即陽(yáng)光、溫度、氣候、地磁、空氣、水、巖石、土壤、動(dòng)植物、微生物以及地殼的穩(wěn)定性等等自然因素的總和；用一句話概括就是“直接或間接影響到人類(lèi)的一切自然形成的物質(zhì)、能量和自然現(xiàn)象的總體”。按自己固有的規(guī)律發(fā)生和發(fā)展，被利用和改造。,2、環(huán)境的分類(lèi)和組成,人工環(huán)境：人類(lèi)活動(dòng)的產(chǎn)物社會(huì)環(huán)境：是人類(lèi)在長(zhǎng)期生存發(fā)展的社會(huì)勞動(dòng)中所形成的，是人與人之間各種社會(huì)聯(lián)系和聯(lián)系方式的總和，包括經(jīng)濟(jì)關(guān)系、道德觀念、文化風(fēng)俗、意識(shí)形態(tài)、法律關(guān)系等。是影響人類(lèi)與自然環(huán)境的決定性因素。,工程環(huán)境：是在自然環(huán)境基礎(chǔ)上，由人類(lèi)的工業(yè)、農(nóng)業(yè)、建筑、交通、通信等工程所構(gòu)成的人工環(huán)境，它們構(gòu)成一個(gè)整體技術(shù)圈。,2.2人工環(huán)境,人居環(huán)境聚落環(huán)境：人類(lèi)居住生活的場(chǎng)所，人類(lèi)利用和改造自然而創(chuàng)造出來(lái)的和人類(lèi)關(guān)系最密切的場(chǎng)所。包括居室環(huán)境、院落環(huán)境、村落環(huán)境、城市環(huán)境等。區(qū)域環(huán)境全球環(huán)境星際環(huán)境,穴居遮雨避寒洞窯建筑,巢居防潮干欄建筑,人類(lèi)早期的居住方式,巢居、穴居半穴居地面建筑架空建筑建筑演繹過(guò)程,穴居和巢居,用干雪沏成，厚度500的墻體可以提供較好的保溫性能。當(dāng)室外平均溫度30時(shí)可維持室內(nèi)5以上。,外觀,愛(ài)斯基摩人(因紐特人)的雪屋,室內(nèi)布置,不同地區(qū)的建筑熱環(huán)境,土坯散熱快，室內(nèi)冬暖夏涼。土壤的散濕減緩干熱氣候的負(fù)面影響,吐魯番地區(qū)室外夏季室外可達(dá)47，太陽(yáng)直射處，可達(dá)80，沙面可烤熟雞蛋。,干熱地區(qū)吐魯番地區(qū)的半地窯式,干熱地區(qū)巴格達(dá)地區(qū)的傳統(tǒng)建筑,墻厚340-450mm，屋面厚度460mm，利用土坯熱慣性。室外日夜溫差24，室內(nèi)不到6。,濕熱地區(qū)干欄建筑:吊腳樓/鼓樓,一般為三層。樓板以下為“地層”，頂棚以上為樓層，中間層為居住層。就其功能而言，地層一般為牲畜圈及雜物間，也有將廚房及碓房設(shè)置在此間的。樓層主要是貯藏層。,干欄建筑一般處于亞熱帶，多雨潮濕，加之樹(shù)林茂密，豺狼虎豹野豬經(jīng)常出沒(méi)其間,布依族石屋：以石塊砌墻，以石瓦蓋頂。就地取材，造價(jià)低廉，冬暖夏涼，不怕火災(zāi)，隔音性能好。,石頭王國(guó)貴州石頭寨,蒙古包的排煙與通風(fēng),以圓形為總風(fēng)格，無(wú)棱無(wú)角，呈流線形。包頂為拱形，其承受力最強(qiáng)，包身形成強(qiáng)固的整體。草原上的沙暴和風(fēng)雪，不會(huì)使蒙古包陷于滅頂之災(zāi)。搭蓋堅(jiān)固的蒙古包，可經(jīng)受冬春十級(jí)大風(fēng)，下雨落雪的時(shí)候，把蒙古包的頂氈蓋上，它就形成了一個(gè)球狀封閉體。因此它還能經(jīng)得住草原上的大雨，而不會(huì)漏進(jìn)包里。,3.1環(huán)境要素環(huán)境要素又稱(chēng)環(huán)境基質(zhì)，是指構(gòu)成人類(lèi)環(huán)境整體的各個(gè)獨(dú)立的、性質(zhì)不同的而又服從整體演化規(guī)律的基本物質(zhì)組分。分自然環(huán)境要素與人工環(huán)境要素。自然環(huán)境要素通常包括：水、大氣、生物、陽(yáng)光、巖石、土壤等。環(huán)境要素組成環(huán)境結(jié)構(gòu)單元，環(huán)境結(jié)構(gòu)單元又組成環(huán)境整體或環(huán)境系統(tǒng)。由水組成水體全部水體總稱(chēng)為水圈；由大氣組成大氣層，整個(gè)大氣層總稱(chēng)為大氣圈；由生物體組成生物群落，全部生物群落構(gòu)成生物圈等等。,3、環(huán)境要素和環(huán)境質(zhì)量,3.2環(huán)境要素的屬性最差（?。┫拗坡桑赫w環(huán)境的質(zhì)量，不能由環(huán)境諸要素的平均狀態(tài)決定，而是受環(huán)境諸要素中那個(gè)與最優(yōu)狀態(tài)差距最大的要素所控制。等值性：是指各個(gè)環(huán)境要素，無(wú)論它們本身在規(guī)模上或數(shù)量上如何的不相同，但只要是一個(gè)獨(dú)立的要素，那么對(duì)于環(huán)境質(zhì)量的限制作用并無(wú)質(zhì)的差別。整體性大于個(gè)體和：是指環(huán)境諸要素互相聯(lián)系、互相作用產(chǎn)生的集體效應(yīng)，是個(gè)體效應(yīng)基礎(chǔ)上質(zhì)的飛躍。出現(xiàn)先后，互相聯(lián)系，互相依賴(lài)：是指環(huán)境諸要素在地球演化史上的出現(xiàn)，具有先后之別，但它們又是相互聯(lián)系，相互依賴(lài)的。,3.3環(huán)境質(zhì)量環(huán)境質(zhì)量是指在一個(gè)具體的環(huán)境內(nèi)，環(huán)境的總體或環(huán)境的某些要素，對(duì)人群的生存和繁衍以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的適宜程度，是反映人群的具體要求而形成的對(duì)環(huán)境評(píng)定的一種概念。環(huán)境質(zhì)量是對(duì)環(huán)境狀況的一種描述；環(huán)境狀況的形成由來(lái)自自然的原因，也有來(lái)自人為的原因，而且從某種意義來(lái)說(shuō)，人為原因是更重要的原因；人群的文化狀態(tài)也影響著環(huán)境質(zhì)量。,第三節(jié),環(huán)境問(wèn)題與環(huán)境保護(hù),3.1環(huán)境問(wèn)題,是相對(duì)于有害于生物或人類(lèi)的生命活動(dòng)而言的。一是生物或人類(lèi)有機(jī)體不需要的；二是雖為生物或人類(lèi)有機(jī)體所需要，但過(guò)量了就成為有害物質(zhì)了。,3.1.1有關(guān)概念,1.環(huán)境中的有害物質(zhì),.環(huán)境背景值,環(huán)境背景值又叫環(huán)境本底值是指在自然環(huán)境未受污染的情況下，各環(huán)境要素的化學(xué)元素的正常含量和環(huán)境中能量分布的正常值。研究環(huán)境背景值的意義；首先，可以確定區(qū)域環(huán)境是否存在污染；其次，可以作為歷史對(duì)比的資料，評(píng)價(jià)環(huán)境質(zhì)量的變化。,.環(huán)境容量和環(huán)境污染,環(huán)境容量是在人類(lèi)生存和自然環(huán)境不致受害的前提下，環(huán)境可能容納某種污染物的最大負(fù)荷量。環(huán)境容量的大小主要取決于兩個(gè)因素一是環(huán)境的自?xún)裟芰?；二是人及生物有機(jī)體對(duì)污染物的耐受能力。,環(huán)境自?xún)簦菏侵肝廴疚镔|(zhì)在環(huán)境中因大氣、水、土壤、生物等環(huán)境要素的物理作用，化學(xué)作用及生物作用，其濃度和毒性自然降低的無(wú)害過(guò)程。環(huán)境污染：人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生的污染物質(zhì)或能量排入到環(huán)境中去，其量超過(guò)環(huán)境容量或自?xún)裟芰?，從而使環(huán)境的物理、化學(xué)、生物學(xué)等特性發(fā)生不利于人類(lèi)或其他生物正常生存和發(fā)展變化的現(xiàn)象為環(huán)境污染。,4、環(huán)境質(zhì)量,環(huán)境質(zhì)量是指在一個(gè)具體的環(huán)境內(nèi)，環(huán)境的總體或環(huán)境的某些要素，對(duì)人群的生存和繁衍以及社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的適宜程度，是反映人群的具體要求而形成的對(duì)環(huán)境評(píng)定的一種概念。（1）環(huán)境質(zhì)量是對(duì)環(huán)境狀況的一種描述；（2）環(huán)境狀況的形成有來(lái)自自然的原因，也有來(lái)自人為的原因，而且從某種意義來(lái)說(shuō)，人為原因是更重要的原因。,3.1.2什么是環(huán)境問(wèn)題？,廣義：由自然力或人力引起生態(tài)平衡破壞，最后直接或間接影響人類(lèi)的生存和發(fā)展的一切客觀存在的問(wèn)題。,狹義：由于人類(lèi)的生產(chǎn)和生活活動(dòng)，使自然生態(tài)系統(tǒng)失去平衡，反過(guò)來(lái)影響人類(lèi)生存和發(fā)展的一切問(wèn)題。,原生環(huán)境問(wèn)題,自然災(zāi)害如地震、洪澇、干旱、滑坡等,是指沒(méi)有受人類(lèi)活動(dòng)影響的原生自然環(huán)境中，由于自然界本身的變異所造成的環(huán)境破壞問(wèn)題。,3.1.3環(huán)境問(wèn)題的分類(lèi),第一類(lèi)環(huán)境問(wèn)題（原生環(huán)境問(wèn)題）,是指由于人類(lèi)的社會(huì)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)造成對(duì)自然環(huán)境的破壞，改變了原生環(huán)境的物理、化學(xué)或生物學(xué)狀態(tài)。它可分為環(huán)境污染和生態(tài)破壞兩類(lèi)。,（1）環(huán)境污染（物質(zhì)）和干擾（能量）由于人為因素，環(huán)境的化學(xué)組成和物理狀態(tài)發(fā)生了變化，導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量惡化，擾亂和破壞了生態(tài)系統(tǒng)和人類(lèi)日常生活生產(chǎn)的負(fù)效應(yīng)。如：大氣污染、水污染、土壤污染等。,第二類(lèi)環(huán)境問(wèn)題（次生環(huán)境問(wèn)題）,（2）生態(tài)破壞生態(tài)破壞是指生態(tài)系統(tǒng)的平衡遭到破壞，導(dǎo)致了系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能?chē)?yán)重失調(diào)，從而威脅到人類(lèi)的生存和發(fā)展。如：森林消失、物種滅絕、草地退化、耕地減少及水土流失等。,是指人口發(fā)展、城市化及經(jīng)濟(jì)發(fā)展帶來(lái)的社會(huì)結(jié)構(gòu)和社會(huì)生活問(wèn)題。如：人口的無(wú)計(jì)劃增長(zhǎng)、能源問(wèn)題等,第三類(lèi)環(huán)境問(wèn)題,3.1.4環(huán)境問(wèn)題的產(chǎn)生和發(fā)展,環(huán)境問(wèn)題的產(chǎn)生和發(fā)展大致經(jīng)歷了四個(gè)階段：1.環(huán)境問(wèn)題的產(chǎn)生階段（產(chǎn)業(yè)革命前）2.環(huán)境問(wèn)題的發(fā)展階段（產(chǎn)業(yè)革命至20世紀(jì)50年代）3.環(huán)境問(wèn)題的局部惡化階段（20世紀(jì)50年代至80年代）4.全球環(huán)境問(wèn)題階段（20世紀(jì)80年代以后）,環(huán)境問(wèn)題的發(fā)展階段,產(chǎn)業(yè)革命，蒸汽機(jī)的發(fā)明和廣泛使用，促進(jìn)了生產(chǎn)力的提高。由于工業(yè)的發(fā)展，一些工業(yè)發(fā)達(dá)的城市和工礦區(qū)不斷出現(xiàn)以大氣污染為主的環(huán)境問(wèn)題。英國(guó)倫敦在1873-1892間發(fā)生多次有毒煙霧事件。1930年12月1-5日比利時(shí)馬斯河谷煙霧事件。當(dāng)時(shí)馬斯河谷的氣溫發(fā)生逆轉(zhuǎn)，工廠排出的有害氣體和煤煙粉塵，在近地大氣層中積聚。主要污染物為煙塵和SO2。一周內(nèi)有60多人死亡，許多家畜也紛紛死去，這是20世紀(jì)最早記錄下的大氣污染事件。,1943年5月至10月，美國(guó)洛杉磯光化學(xué)煙霧事件，到1955年，洛杉磯因光化學(xué)煙霧引起的呼吸系統(tǒng)衰竭死亡的人數(shù)達(dá)到400多人，這是最早出現(xiàn)的由汽車(chē)尾氣造成的大氣污染事件。至40年代初期，洛杉磯市已有250萬(wàn)輛汽，每天消耗約1600萬(wàn)升汽油，但由于汽車(chē)汽化率低，每大有大量碳?xì)浠衔锱湃舜髿庵?，受太?yáng)光的作用，形成了淺藍(lán)色的光化學(xué)煙霧，使這座本來(lái)風(fēng)景優(yōu)美、氣候溫和的濱海城市，成為“美國(guó)的霧城”。這種煙霧刺激人的眼、喉、鼻，引發(fā)眼病、喉頭炎和頭痛等癥狀，致使當(dāng)?shù)厮劳雎试龈?，同時(shí)，又使遠(yuǎn)在百里之外的柑桔減產(chǎn)，松樹(shù)枯萎。,洛杉磯光化學(xué)煙霧事件,多諾拉鎮(zhèn)煙霧事件,1948年10月26日31日間，處于河谷的美國(guó)賓夕法尼亞州的多諾拉小鎮(zhèn)，出現(xiàn)逆溫，大部分地區(qū)持續(xù)有霧，致使全鎮(zhèn)43的人口（5911人相繼發(fā)病，其中17人死亡。這次事件是由二氧化硫和煙塵所致。,環(huán)境問(wèn)題的局部惡化階段,二次世界大戰(zhàn)以后，社會(huì)生產(chǎn)力突飛猛進(jìn)，工業(yè)逐漸集中，規(guī)模不斷擴(kuò)大，同時(shí)人口迅猛增加，城市化速度加快，環(huán)境問(wèn)題越來(lái)越嚴(yán)重。1952年12月英國(guó)倫敦?zé)熿F事件1953年日本九州熊本縣水俁病事件1955年日本四日市哮喘病事件1955-1972年富山痛痛病事件1968-1977年，日本九州愛(ài)知縣米糠油事件,倫敦?zé)熿F事件,1952年12月5日8日，素有“霧都”之稱(chēng)的英國(guó)倫敦，幾乎全部為濃霧覆蓋，許多人患起呼吸系統(tǒng)病，在短短的四天時(shí)間里，有4000多人相繼死亡。此后兩個(gè)月內(nèi)，又有8000多人死亡。倫敦事件中大氣污染的60%是由家庭采暖的煙氣所致，即燃煤產(chǎn)生的煙氣造成的大氣污染。當(dāng)時(shí)大氣中塵粒濃度高達(dá)4.46毫克立方米，是平時(shí)的10倍，二氧化硫濃度高達(dá)1.3410-6毫克立方米，是平時(shí)的6倍。,水俁病事件,1956年，日本熊本縣水俁灣附近發(fā)現(xiàn)了一種奇怪的病。這種病癥最初出現(xiàn)在貓身上，被稱(chēng)為“貓舞蹈癥”。病貓步態(tài)不穩(wěn)，抽搐、麻痹，甚至跳海死去，被稱(chēng)為“自殺貓”。不久后，此地也發(fā)現(xiàn)了患這種病癥的人。輕者口齒不清、步履蹣跚、面部癡呆、手足麻痹、感覺(jué)障礙、視覺(jué)喪失、震顫、手足變形，重者神經(jīng)失常，或酣睡，或興奮，身體彎弓高叫，直至死亡。當(dāng)時(shí)這種病由于病因不明而被叫做“水俁病”。由氯化甲基汞污染引起。1991年，日本環(huán)境廳公布的中毒病人為2248人，其中1004人死亡。,四日市哮喘病事件,五六十年代日本東部沿海四日市設(shè)立了多家石油化工廠，這些工廠排出的含二氧化硫、金屬粉塵的廢氣，使許多居民患上哮喘等呼吸系統(tǒng)疾病而死亡。1967年，有些患者不堪忍受痛苦而自殺，到1970年，患者已達(dá)500多人。,富山痛痛病事件,19551972年日本富山縣神通川流域鋅、鉛冶煉廠等排放的含鎘廢水污染了神通川水體，兩岸居民利用河水灌溉農(nóng)田，使稻米和飲用水含鎘而中毒，1963年至1979年3月共有患者130人，其中死亡81人。,愛(ài)知縣米糠油事件,1968年，日本九州愛(ài)知縣一帶在生產(chǎn)米糠油過(guò)程中，由于生產(chǎn)失誤，米糠油中混人了多氯聯(lián)苯，致使1400多人食用后中毒，病人開(kāi)始眼皮發(fā)腫，手掌出汗，全身起紅疙瘩，接著肝功能下降，全身肌肉疼痛，咳嗽不止。4個(gè)月后，中毒者猛增到5000余人，并有16人死亡。實(shí)際受害者約13000人。,3.1.5全球主要環(huán)境問(wèn)題,全球環(huán)境問(wèn)題：是指對(duì)全球產(chǎn)生直接影響的，或具有普遍性、隨后又發(fā)展為對(duì)全球造成危害的環(huán)境問(wèn)題，也就是引起全球范圍內(nèi)生態(tài)環(huán)境退化的問(wèn)題。20世紀(jì)80年代初，全球氣候變暖、臭氧層空洞、酸雨等三大全球性環(huán)境問(wèn)題已初露端倪，進(jìn)入20世紀(jì)90午代，地球荒漠化、海洋污染、物種滅絕等環(huán)境問(wèn)題更是突破了國(guó)界，成為影響全人類(lèi)生存的重大問(wèn)題。,20世紀(jì)全球主要環(huán)境問(wèn)題有：全球氣候變暖；臭氧層破壞；酸雨與空氣污染；土壤遭到破壞，荒漠化程度加??；、海洋污染和過(guò)度開(kāi)發(fā)；生物多樣性銳減；森林面積減少；有害廢物的越境轉(zhuǎn)移；淡水受到威脅；混亂的城市化。,3.1.6我國(guó)的主要環(huán)境問(wèn)題,2000年我國(guó)二氧化硫排放量為1995萬(wàn)噸，2006年為2588.8萬(wàn)噸，居世界第一位。據(jù)專(zhuān)家測(cè)算，要滿足全國(guó)天氣的環(huán)境容量要求，二氧化硫排放量要在現(xiàn)有基礎(chǔ)上至少削減40%。此外，2000年中國(guó)煙塵排放量為1165萬(wàn)噸，工業(yè)粉塵的排放量為1092萬(wàn)噸，2006年分別為1078.4萬(wàn)噸和807.5萬(wàn)噸。大氣污染是中國(guó)目前第一大環(huán)境問(wèn)題。,1、大氣污染問(wèn)題,中國(guó)七大水系的污染程度依次是：遼河、海河、淮河、黃河、松花江、珠江、長(zhǎng)江，其中42%的水質(zhì)超過(guò)3類(lèi)標(biāo)準(zhǔn)（不能做飲用水源），全國(guó)有36%的城市河段為劣5類(lèi)水質(zhì)，喪失使用功能，主要污染指標(biāo)為高錳酸鹽指數(shù)、氨氮和石油類(lèi)。大型淡水湖泊（水庫(kù)）和城市湖泊水質(zhì)普遍較差，75%以上的湖泊富營(yíng)養(yǎng)化加劇，主要由氮、磷污染引起。,2、水環(huán)境污染問(wèn)題,3.1.7環(huán)境問(wèn)題產(chǎn)生的原因,一是人們認(rèn)識(shí)上的局限性，并由此而采取了不明智的社會(huì)經(jīng)濟(jì)行為引起的。二是經(jīng)濟(jì)水平的限制和國(guó)家政策的某些失誤也是產(chǎn)生環(huán)境問(wèn)題的重要原因。,1、性質(zhì)：（1）環(huán)境問(wèn)題具有不可根除和不斷發(fā)展的屬性，它與人的欲望、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、科技的進(jìn)步同時(shí)產(chǎn)生、同時(shí)發(fā)展，呈現(xiàn)孿生關(guān)系；（2）環(huán)境問(wèn)題范圍廣泛而全面，存在于生產(chǎn)、生活、政治、工業(yè)、農(nóng)業(yè)、科技等全部領(lǐng)域中；（3）對(duì)人類(lèi)的行為具有反饋?zhàn)饔?，使人?lèi)的生產(chǎn)方式、生活方式、思維方式等一系列問(wèn)題引起新的變化；（4）可控性，即通過(guò)教育，提高人們的環(huán)境意識(shí)，充分發(fā)揮人的智慧和創(chuàng)造力，借助法律的、經(jīng)濟(jì)的和技術(shù)的手段，總可以把環(huán)境問(wèn)題控制在影響最小的范圍內(nèi)。,3.1.8環(huán)境問(wèn)題的性質(zhì)和實(shí)質(zhì),2、環(huán)境問(wèn)題的實(shí)質(zhì)：是一個(gè)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題和社會(huì)問(wèn)題，是人類(lèi)自然的，而且是自覺(jué)的建設(shè)人類(lèi)文明的問(wèn)題。經(jīng)濟(jì)問(wèn)題包括兩層意思：（a）、所謂的環(huán)境問(wèn)題都是人類(lèi)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)的直接或間接的結(jié)果，是由于盲目發(fā)展、不合理開(kāi)發(fā)利用資源造成的環(huán)境質(zhì)量惡化、資源浪費(fèi)甚至枯竭破壞。（b）、要對(duì)人類(lèi)經(jīng)濟(jì)活動(dòng)產(chǎn)生的環(huán)境污染和破壞進(jìn)行治理和控制，必須要有相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)實(shí)力。社會(huì)問(wèn)題：人口問(wèn)題是產(chǎn)生一切環(huán)境問(wèn)題的根源，具有相對(duì)獨(dú)立的性質(zhì)，所以也有專(zhuān)家把人口問(wèn)題和環(huán)境問(wèn)題并列對(duì)待。,1、控制人口對(duì)于解決當(dāng)代環(huán)境問(wèn)題有著特殊重要作用；2、解決環(huán)境問(wèn)題必須要有相當(dāng)?shù)慕?jīng)濟(jì)實(shí)力，即需要付出巨大的財(cái)力、物力，并且需要經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的努力；3、科技進(jìn)步與發(fā)展雖然會(huì)產(chǎn)生各種各樣的環(huán)境問(wèn)題，但環(huán)境問(wèn)題的解決仍離不開(kāi)科技進(jìn)步。,3.1.9解決環(huán)境問(wèn)題的根本途徑,3.2環(huán)境保護(hù),就是利用現(xiàn)代環(huán)境科學(xué)的理論與方法，協(xié)調(diào)人類(lèi)和環(huán)境的關(guān)系，解決各種環(huán)境問(wèn)題，是保護(hù)、改善和創(chuàng)建環(huán)境的一切人類(lèi)活動(dòng)的總稱(chēng)。,3.2.1環(huán)境保護(hù)的概念,3.2.2環(huán)境保護(hù)的發(fā)展歷程,（1）限制階段（20世紀(jì)50年代前后）主要采取一些限制性措施；（2）“三廢”治理階段（20世紀(jì)50年代末-60年代末)主要采用末端治理方法在一些污染事件發(fā)生后，環(huán)保工作主要治理污染源、減少排放量，在法律上，頒布環(huán)境保護(hù)的法規(guī)和標(biāo)準(zhǔn)，在經(jīng)濟(jì)上，采取給工廠企業(yè)補(bǔ)助資金，幫助工廠企業(yè)建設(shè)凈化設(shè)施等,1、世界環(huán)境保護(hù)的發(fā)展歷程,（3）綜合防治階段：(20世紀(jì)70年代初80年代)把環(huán)境與人口、資源和發(fā)展聯(lián)系在一起，從整體上來(lái)解決環(huán)境問(wèn)題。1972年6月5日至16日，聯(lián)合國(guó)在瑞典斯德哥爾摩召開(kāi)了人類(lèi)環(huán)境會(huì)議，并通過(guò)了人類(lèi)環(huán)境宣言。沖破了以環(huán)境論環(huán)境的狹隘觀點(diǎn)，把環(huán)境與、資源和發(fā)展聯(lián)系在一起，從整體上來(lái)解決環(huán)境問(wèn)題。開(kāi)始實(shí)行建設(shè)項(xiàng)目環(huán)境影響評(píng)價(jià)制度和污染物排放總量控制制度，從單項(xiàng)治理，發(fā)展到綜合防治。,（4）全球行動(dòng)階段：(20世紀(jì)80年代以后)環(huán)境與發(fā)展成為當(dāng)今世界環(huán)境保護(hù)工作的主題。1992年6月，在里約熱內(nèi)盧召開(kāi)了聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)（里約地球峰會(huì)），這標(biāo)志著世界環(huán)境保護(hù)工作又邁上了新的征途：探求環(huán)境與人類(lèi)社會(huì)發(fā)展的協(xié)調(diào)方法，實(shí)現(xiàn)人類(lèi)與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展?！昂推?、發(fā)展與保護(hù)環(huán)境是相互依存和不可分割的”。至此，環(huán)境保護(hù)工作已從單純治理污染擴(kuò)展到人類(lèi)發(fā)展、社會(huì)進(jìn)步這個(gè)更廣闊的范圍，“環(huán)境與發(fā)展”成為世界環(huán)境保護(hù)工作的主題。,可分為三個(gè)階段1起步階段：（1970年1983年）2開(kāi)拓階段：（1983年1989年）3.發(fā)展階段：（1989年）,2、中國(guó)環(huán)境保護(hù)的發(fā)展歷程,3.2.3環(huán)境保護(hù)的目的和內(nèi)容,環(huán)境保護(hù)的目的（1）運(yùn)用現(xiàn)代環(huán)境科學(xué)的理論和方法，研究自然資源的合理開(kāi)發(fā)和利用；（2）深入認(rèn)識(shí)和掌握造成環(huán)境污染和破壞的根源與危害，防治環(huán)境質(zhì)量的惡化，保護(hù)人體健康；（3）為人類(lèi)提供一個(gè)舒適的環(huán)境，以促進(jìn)經(jīng)濟(jì)與環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展。,環(huán)境保護(hù)的內(nèi)容（1）大氣污染防治（2）水污染防治（3）食物污染防治（4）土壤污染防治（5）自然保護(hù)和自然保護(hù)區(qū),2.2.4環(huán)境保護(hù)是中國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策,1983年底，在國(guó)務(wù)院召開(kāi)的第二次全國(guó)環(huán)境保護(hù)會(huì)議上，李鵬總理代表國(guó)務(wù)院宣布，保護(hù)環(huán)境是中國(guó)的一項(xiàng)基本國(guó)策。所謂國(guó)策是立國(guó)、治國(guó)之策，是對(duì)國(guó)家經(jīng)濟(jì)、社會(huì)發(fā)展和人民物質(zhì)文化生活的提高具有全局性、長(zhǎng)久性和決定性影響的重大戰(zhàn)略決策。把環(huán)境保護(hù)作為一項(xiàng)基本國(guó)策是由我國(guó)國(guó)情決定的：,第四節(jié)環(huán)境科學(xué)及其分支,4.1環(huán)境科學(xué)的研究對(duì)象環(huán)境科學(xué)是以“人類(lèi)環(huán)境”系統(tǒng)為其特定的研究對(duì)象，研究該系統(tǒng)的發(fā)生和發(fā)展、調(diào)節(jié)和控制，以及改造和利用的科學(xué)；環(huán)境科學(xué)是一門(mén)新興的綜合性的邊緣科學(xué)。（醞釀?dòng)?0世紀(jì)60年代，集成于20世紀(jì)70年代）,4.2、環(huán)境科學(xué)的研究?jī)?nèi)容和任務(wù)4.2.1研究?jī)?nèi)容（次生環(huán)境問(wèn)題）：（1）人類(lèi)和環(huán)境的關(guān)系；（2）污染物在自然環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化、循環(huán)和積累的過(guò)程和規(guī)律（3）環(huán)境污染的危害；（4）環(huán)境狀況的調(diào)查、評(píng)價(jià)和環(huán)境預(yù)測(cè)；（5）環(huán)境污染的控制和防治；（6）自然資源的保護(hù)和合理使用；（7）環(huán)境監(jiān)測(cè)、分析技術(shù)和預(yù)報(bào)；（8）環(huán)境區(qū)域規(guī)劃和環(huán)境規(guī)劃；（9）環(huán)境管理。,4.2.2任務(wù)：抓住人類(lèi)與環(huán)境這一矛盾的實(shí)質(zhì)，研究其間的對(duì)立統(tǒng)一規(guī)律，掌握其發(fā)展規(guī)律，以便能動(dòng)地改造環(huán)境并積極調(diào)節(jié)其間的物質(zhì)和能量的交換過(guò)程，促使環(huán)境朝著有利于人類(lèi)的方向演化。,改善環(huán)境質(zhì)量,4.3環(huán)境科學(xué)的發(fā)生與發(fā)展分化發(fā)展階段整體發(fā)展階段,4.4環(huán)境科學(xué)的分科分為三大部分：1、環(huán)境學(xué)：環(huán)境科學(xué)的核心，研究環(huán)境科學(xué)基本理論和方法論；2、基礎(chǔ)環(huán)境學(xué)：環(huán)境科學(xué)發(fā)展中形成的基礎(chǔ)學(xué)科；（環(huán)境數(shù)學(xué)、環(huán)境物理學(xué)、環(huán)境化學(xué)等）3、應(yīng)用環(huán)境學(xué)：環(huán)境科學(xué)中實(shí)踐應(yīng)用的學(xué)科。（環(huán)境工程學(xué)、環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)、環(huán)境管理學(xué)等）,環(huán)境科學(xué)概論大氣環(huán)境,武漢大學(xué)動(dòng)力與機(jī)械學(xué)院,第一節(jié)大氣的結(jié)構(gòu)和組成,大氣的組成大氣的結(jié)構(gòu),一、大氣的組成,大氣是由多種氣體和水蒸氣組成的混合物，可分為恒定的、可變的和不定的三種組分。恒定組分在地球上任何地方的體積分?jǐn)?shù)幾乎是不變的；N2、O2、Ar及微量的He、Ne、Kr、Xe等稀有氣體。N2、O2、Ar三種組分占大氣總量的99.97%?？勺兘M分的含量往往隨各地季節(jié)、天氣變化和人類(lèi)活動(dòng)的狀況而變化的；它包括CO2及水。正常狀況下，H2O(g)約占04，CO2約占0.033%。由恒定組分和可變組分所組成的大氣稱(chēng)為潔凈大氣。,不定組分（1）自然災(zāi)害如火山爆發(fā)、森林火災(zāi)、海嘯、地震等引起。主要成分為：塵埃、S、H2S、NOX、SOX、鹽類(lèi)及惡臭氣體。（2）人為原因造成的大氣污染物及有毒氣體，如煤煙、粉塵、氯化氫、硫化氫、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物等。這是人類(lèi)保護(hù)大氣和防治大氣污染的主要對(duì)象。,二、大氣圈垂直結(jié)構(gòu),大氣圈的總質(zhì)量約為61015t，相當(dāng)于地球質(zhì)量的百萬(wàn)分之一。大氣圈的厚度約為3000km，由于大氣圈與宇宙空間很難確切劃分，在大氣物理學(xué)和污染氣象學(xué)中，常把大氣圈上界定為1400km，超出1400km，氣體非常稀薄，可認(rèn)為是宇宙空間了。根據(jù)大氣圈在垂直高度上的溫度變化、組成及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，可將大氣圈劃分成不同的層。,由大氣所形成的圍繞地球周?chē)幕旌蠚怏w稱(chēng)為大氣圈。大氣圈可分為對(duì)流層、平流層、中間層、電離層、和逸散層五部分。,1.對(duì)流層（troposphere)大氣圈的最下層，是指從地表至離地10-12km以?xún)?nèi)的這一層大氣。特點(diǎn)：氣溫隨高度遞減，每上升100m，溫度降低0.65。近地高溫氣流膨脹上升，上部冷空氣下沉，形成垂直向上的強(qiáng)烈對(duì)流；大氣現(xiàn)象復(fù)雜多變。密度大，該層大氣質(zhì)量為空氣總質(zhì)量的75%以上和集中了幾乎全部的水蒸氣、微塵雜質(zhì)。,2.平流層（stratosphere)對(duì)流層以上直至離地表55km的大氣層為平流層。特點(diǎn)：該層的下部溫度變化小，氣溫趨于穩(wěn)定（-55），故稱(chēng)同溫層。該層中上部氣溫隨高度而增高，是一逆溫層,層頂溫度約-3。平流層無(wú)對(duì)流運(yùn)動(dòng)，平流運(yùn)動(dòng)占優(yōu)勢(shì)，大氣擴(kuò)散速度慢，空氣干燥，水塵含量微，透明度高。臭氧含量高，通常將2225km處稱(chēng)為臭氧層。,中間層（mesosphere）從平流層頂?shù)?0km高度的大氣層為中間層。特點(diǎn)：空氣質(zhì)量?jī)H占大氣質(zhì)量的1-3%?？諝獾膶?duì)流運(yùn)動(dòng)強(qiáng)烈，垂直方向混合明顯。氣溫隨高度迅速下降，頂部溫度在-83-113。,電離層(ionosphere)從中間層頂部至距地表約800km的大氣層。該層下部基本上由分子氮組成，上部由原子氧組成。氣溫隨高度迅速上升，最高可達(dá)1200?？諝夥肿影l(fā)生電離，能將電磁波反射回地球。5.逸散層(exosphere)800km以上的從大氣圈逐步過(guò)渡到星際空間的大氣層?？諝夥肿哟蟛糠蛛婋x，質(zhì)子含量高。大氣稀薄，氣體及微粒向太空逸散。溫度隨高度上升。,第二節(jié)大氣污染和污染源,一、大氣污染及大氣污染源,1.大氣污染的定義大氣污染是指由于人類(lèi)活動(dòng)或自然過(guò)程使得某些物質(zhì)進(jìn)入大氣，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達(dá)到了足夠的時(shí)間，并因此危害了人體的舒適、健康和人們的福利，甚至危害了生態(tài)環(huán)境。大氣污染的分類(lèi)：局部地區(qū)污染、地區(qū)性污染、廣域性污染和全球性污染。,二、主要的大氣污染物,1.定義大氣污染物是指由于人類(lèi)活動(dòng)或自然過(guò)程排入大氣的并對(duì)人和環(huán)境產(chǎn)生有害影響的那些物質(zhì)。,2.分類(lèi)按存在方式分：顆粒污染物（氣溶膠狀態(tài)污染物）和氣態(tài)污染物；按污染物形成的方式分：一次污染物和二次污染物按化學(xué)成分分：含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物、鹵代化合物、塵類(lèi)顆粒物、有機(jī)化合物、放射性物質(zhì)和其它有毒物質(zhì)。,（2）按污染物形成的方式分：一次污染物是指直接由污染源排放的污染物；可分為反應(yīng)性污染物和非反應(yīng)性污染物兩類(lèi)。主要有：碳?xì)浠衔?、一氧化碳、氮氧化合物、硫氧化合物和微粒物質(zhì)等。在大氣中的物理作用和化學(xué)反應(yīng)氣體污染物之間的化學(xué)反應(yīng)空氣粒狀污染物對(duì)氣體污染物的吸附作用或粒狀污染物表面上的化學(xué)物質(zhì)與氣體之間的化學(xué)反應(yīng)氣體污染物在氣溶膠中的溶解氣體污染物在太陽(yáng)光作用下的光化學(xué)反應(yīng),二次污染物是指由一次污染物與大氣中已有組分或幾種一次污染物之間經(jīng)過(guò)一系列化學(xué)或光化學(xué)反應(yīng)生成的與一次污染物性質(zhì)不同的新污染物質(zhì)。主要有：臭氧、過(guò)氧化乙酰硝酸酯（PAN）、硫酸及硫酸鹽氣溶膠、硝酸及硝酸鹽氣溶膠，以及一些活性中間產(chǎn)物如氫氧自由基、氧原子、過(guò)氧化氫自由基、過(guò)氧化氮自由基等。,（3）按化學(xué)成分分：含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物、鹵代化合物、塵類(lèi)顆粒物、有機(jī)化合物、放射性物質(zhì)和其它有毒物質(zhì)。,3主要大氣污染物,（1）、顆粒物顆粒物是除氣體之外所有包含在大氣中的物質(zhì)，包括各種各樣的分散于大氣中的液態(tài)或固態(tài)物質(zhì)。從大氣污染的角度，常表示為總懸浮顆粒物（TSP）、飄塵和降塵。TSP（TotalSuspendedParticulate）：是大氣中各種粒子的總稱(chēng)，是能浮于空中，空氣動(dòng)力學(xué)當(dāng)量粒徑小于等于100微米的顆粒物；，也是目前大氣質(zhì)量中的一個(gè)重要污染指標(biāo)。降塵：粒徑大于10微米顆粒物；飄塵：粒徑小于10微米的顆粒物，亦稱(chēng)可吸入顆粒物（PM10）。飄塵可通過(guò)呼吸道被人吸入體內(nèi)而造成危害。,（4）、碳?xì)浠衔铮–xHy）,主要來(lái)源：自然源由生物分解產(chǎn)生；CH4約3億噸，萜烯和2-甲基丁二烯約4.4億噸。人為源不完全燃燒和有機(jī)物的揮發(fā)。其中汽車(chē)排放量占有相當(dāng)?shù)谋戎?。其他如石油煉制，化工生產(chǎn)等也會(huì)產(chǎn)生多種類(lèi)型的碳?xì)浠衔?。主要危害?）不飽和烴類(lèi)生成有害的光化學(xué)煙霧。（2）多環(huán)芳烴類(lèi)物質(zhì)如苯并芘類(lèi)稠環(huán)烴強(qiáng)致癌作用。,（5）、硫氧化合物（SOx）,主要污染物：SO2、SO3性質(zhì)：有刺激性氣味；SO2能與水反應(yīng)生產(chǎn)亞硫酸；SO3能與水反應(yīng)生成硫酸。主要來(lái)源：含硫的煤和石油等礦物燃料的燃燒；硫鐵礦焙燒、有色金屬冶煉、硫酸制造、石油提煉、造紙等；火電廠是最大的SO2排放源。危害：（1）對(duì)人體健康造成危害，還有促癌作用,（2）會(huì)形成硫酸煙霧，危害更大；（SOx與顆粒物（主要是FeO）的混合物，經(jīng)過(guò)化學(xué)反應(yīng)生成硫酸，如倫敦?zé)熿F事件。）（3）對(duì)植物造成傷害，破壞葉面結(jié)構(gòu)；（4）腐蝕材料。,（7）、光化學(xué)煙霧,在陽(yáng)光照射下，大氣中的氮氧化物、碳?xì)浠衔锖脱趸瘎┲g發(fā)生一系列光化學(xué)反應(yīng)而生成的藍(lán)色煙霧（有時(shí)帶些紫色或黃褐色）。產(chǎn)生：光化學(xué)煙霧形成的主要步驟：（1）NO2NO+O（2）NO+ONO2O+O2O3O+HCR+RCO（3）O3+HCRCO2+RCHO（醛）+R2CO（酮）（4）RCO2+NONO2+RCORCO+O2RCO3（5）RCO3+NO2RCO3NO2,主要成分臭氧（O3）、過(guò)氧乙酸硝酸酯（PAN）、酮類(lèi)、醛類(lèi)等二次污染物。形成條件大氣中有氮氧化合物和碳?xì)浠衔锏拇嬖?，這是形成光化學(xué)煙霧的前提；有強(qiáng)烈的陽(yáng)光照射；高溫低濕，有逆溫層存在。危害刺激眼睛，主要由甲醛、過(guò)氧乙酰硝酸酯等引起臭氧會(huì)引起胸部壓縮、刺激粘膜、頭痛、咳嗽、疲倦等癥狀；臭氧能損害有機(jī)物質(zhì)；可能會(huì)引起哮喘病的增多，還會(huì)引起植物毀壞。,3137,第三節(jié)室內(nèi)空氣環(huán)境,人們約有80以上的時(shí)間是在室內(nèi)度過(guò)的。,癥狀,頭痛、惡心疲乏，萎靡不振粘膜有刺激感（眼紅、流淚、咽干等）易感冒患哮喘或其它呼吸道疾病,密閉建筑病態(tài)建筑綜合癥(SBSSickBuildingSyndrome)：現(xiàn)代都市病,3138,一、室內(nèi)空氣污染物種類(lèi)1、室內(nèi)空氣污染物來(lái)源,室內(nèi)空氣環(huán)境,居住人員,空調(diào)系統(tǒng),建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu),建筑室內(nèi)裝修裝飾材料等,室外環(huán)境,家電、燃燒設(shè)備、家具等,3139,懸浮顆粒物：TSP、PM10、PM2.5、微生物（病毒、細(xì)菌、塵螨）氣體污染物氡CO2、CO、O3SO2、NOX、氨甲醛、苯、揮發(fā)性有機(jī)化合物VOCs其它（油煙、煙草煙霧、臭氧等、磁場(chǎng)輻射）,二、室內(nèi)空氣主要污染物及其危害,3140,1室內(nèi)常見(jiàn)懸浮顆粒物,3141,病毒和細(xì)菌：附于懸浮顆粒物上傳播，是傳染病的來(lái)源霉菌：滋生于潮濕陰暗的土壤、水體、空調(diào)設(shè)備中,2微生物,3142,塵螨適宜環(huán)境2030，7585，空氣不流通場(chǎng)所可引起哮喘、過(guò)敏性鼻炎、過(guò)敏性皮炎孳生地：純毛地毯、床墊控制方法：通風(fēng)換氣，保持清潔,3143,軍團(tuán)病(legionnairesdisease)：一種大葉性肺炎1976年在美國(guó)費(fèi)城的賓西法尼亞美軍軍團(tuán)會(huì)議的參加者中發(fā)生的軍團(tuán)病是典型的例子。癥狀：發(fā)熱、全身不適