緒論環(huán)境概述環(huán)境問題的由來及發(fā)展環(huán)境科學(xué)的產(chǎn)生及學(xué)科體系環(huán)境科學(xué)的研究對象、性質(zhì)和任務(wù)環(huán)境學(xué)的教學(xué)內(nèi)容及要求summarize

第一節(jié)

環(huán)境概述1．環(huán)境的概念2．環(huán)境的組成要素和分類3．環(huán)境的結(jié)構(gòu)一、環(huán)境的概念環(huán)境是指以某一事物為中心而存在于周圍的事物。在環(huán)境科學(xué)中，指的是以人類為主體的外部世界?！吨腥A人民共和國環(huán)境保護法》明確指出，“本法所稱環(huán)境是指：大氣、水、土地、礦藏、森林、草原、野生動物、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)、自然保護區(qū)、生活居住區(qū)等?！钡谝还?jié)環(huán)境概述二、環(huán)境的分類和組成自然環(huán)境工程環(huán)境社會環(huán)境自然現(xiàn)象：太陽地球穩(wěn)定性、全球要素循環(huán)能量：陽光、引力、地磁力、地?zé)帷鉁匚镔|(zhì)：空氣、水、土壤、生物意識形態(tài)文化風(fēng)俗道德觀念經(jīng)濟關(guān)系農(nóng)業(yè)建筑工業(yè)交通通訊工程環(huán)境第一節(jié)環(huán)境概述三、環(huán)境的結(jié)構(gòu)

由自然環(huán)境、工程環(huán)境、社會環(huán)境共同組成各級人類生存環(huán)境結(jié)構(gòu)單元。它由近及遠(yuǎn)，由小到大可分為聚落環(huán)境、區(qū)域環(huán)境、全球環(huán)境和星際環(huán)境。環(huán)境結(jié)構(gòu)聚落環(huán)境區(qū)域環(huán)境全球環(huán)境星際環(huán)境第一節(jié)環(huán)境概述1.聚落環(huán)境聚落環(huán)境是人類群居生活的場所。是人類利用和改造自然而創(chuàng)造出來的與人類關(guān)系最密切、最直接的生存環(huán)境。按其性質(zhì)、功能和規(guī)模大小可分為：聚落環(huán)境城市環(huán)境村落環(huán)境院落環(huán)境居室環(huán)境2.區(qū)域環(huán)境區(qū)域環(huán)境是包括人工環(huán)境在內(nèi)的占有一定地域空間的自然環(huán)境以自然環(huán)境為主體的區(qū)域環(huán)境有森林、草原、沙漠、冰川、海洋、湖泊、河流、山地、平原等多種類型2.區(qū)域環(huán)境以人工環(huán)境為主體的區(qū)域環(huán)境有城市、農(nóng)村、工業(yè)區(qū)、旅游區(qū)、開發(fā)區(qū)等多種類型現(xiàn)實社會中，區(qū)域環(huán)境往往兼具二者的特點，是一種結(jié)構(gòu)復(fù)雜，功能多樣的環(huán)境3.全球環(huán)境又稱地球環(huán)境。范圍包括大氣圈中的對流層和平流層的下部、水圈、土壤巖石圈和生物圈。它是人類生活和生物棲息繁衍的場所，是向人類提供各種資源的場所，也是不斷受到人類活動改造和沖擊的空間。4.宇宙環(huán)境指的是大氣層以外的環(huán)境。它是人類生存環(huán)境的最外圈部分，即大氣層以外的宇宙空間。這是人類活動進(jìn)入大氣層以外的空間和地球鄰近的天體的過程中提出來的概念，也稱空間環(huán)境

5.環(huán)境的共同性首先，環(huán)境是一個以人類社會為主體的客觀物質(zhì)體系，對人類社會的生存和發(fā)展，它既有依托作用，又有限制作用，因此，有合適與否，或優(yōu)劣之分。其次，環(huán)境是一個有機的整體，不同地區(qū)的環(huán)境由其若干個獨立組成部分（環(huán)境要素），以其特定的聯(lián)系方式構(gòu)成一個完整的系統(tǒng)。環(huán)境還具有明顯的區(qū)域性、變動性特征。區(qū)域性在于各個不同層次或不同空間的地域，其結(jié)構(gòu)方式、組成程度、能量物質(zhì)流動規(guī)模和途徑、穩(wěn)定性程度等都具有相對的特殊性，從而顯示出區(qū)域特征。環(huán)境的變動性是指在自然和人類社會行為的共同作用下，環(huán)境的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和外在狀態(tài)始終處于不斷變化地過程中。第二節(jié)

環(huán)境問題的由來及發(fā)展一、環(huán)境問題指由于人類活動所引起的環(huán)境質(zhì)量變化，以及這種變化對人類生產(chǎn)、生活以至健康和生命造成危害的問題。第二節(jié)

環(huán)境問題的由來及發(fā)展二、環(huán)境問題的由來及發(fā)展（四個階段）環(huán)境問題萌芽階段（工業(yè)革命以前）環(huán)境問題惡化階段（工業(yè)革命至20世紀(jì)50年代）環(huán)境問題的第一次高潮（20世紀(jì)50年代－80年代）環(huán)境問題的第二次高潮（20世紀(jì)80年代后）

第三節(jié)

環(huán)境科學(xué)的產(chǎn)生及學(xué)科體系一、環(huán)境科學(xué)的產(chǎn)生和發(fā)展環(huán)境工程學(xué)－20世紀(jì)50-70年代末環(huán)境規(guī)劃學(xué)、環(huán)境經(jīng)濟學(xué)、環(huán)境法學(xué)－20世紀(jì)70年代末-90年代初環(huán)境管理學(xué)－20世紀(jì)90年代初以來

表1.1環(huán)境科學(xué)思想與方法演變年代認(rèn)識解決方法原則環(huán)境分支學(xué)科的產(chǎn)生50-70年代末技術(shù)問題治理污染誰污染誰治理環(huán)境工程學(xué)70末-90年代初經(jīng)濟問題經(jīng)濟刺激外部性成本內(nèi)在化環(huán)境規(guī)劃學(xué)經(jīng)濟學(xué)法學(xué)90年代初以來發(fā)展問題經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護協(xié)調(diào)人與自然相溝通環(huán)境管理學(xué)

二、環(huán)境科學(xué)學(xué)科體系環(huán)境科學(xué)

環(huán)境學(xué)理論環(huán)境科學(xué)

基礎(chǔ)環(huán)境學(xué)應(yīng)用環(huán)境科學(xué)方法環(huán)境科學(xué)環(huán)境經(jīng)濟學(xué)環(huán)境質(zhì)量評價

環(huán)境規(guī)劃學(xué)

環(huán)境管理學(xué)

環(huán)境工程學(xué)

環(huán)境行為學(xué)

環(huán)境法學(xué)

環(huán)境數(shù)學(xué)

環(huán)境物理學(xué)

環(huán)境化學(xué)

環(huán)境地學(xué)

環(huán)境生物學(xué)

環(huán)境醫(yī)學(xué)環(huán)境空氣動力環(huán)境信息系統(tǒng)

環(huán)境監(jiān)測可持續(xù)發(fā)展論

生態(tài)學(xué)第四節(jié)

環(huán)境學(xué)的研究對象、性質(zhì)和任務(wù)一、環(huán)境學(xué)的研究對象以“人類－環(huán)境”系統(tǒng)為其特定的研究對象研究“人類－環(huán)境”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)探討人類社會持續(xù)發(fā)展對環(huán)境的影響及其環(huán)境質(zhì)量的變化規(guī)律，從而為改善環(huán)境，實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展提供科學(xué)依據(jù)

二、環(huán)境學(xué)的性質(zhì)為解決環(huán)境問題而誕生的一門新興科學(xué)多學(xué)科到跨學(xué)科的龐大科學(xué)體系組成的新興學(xué)科介于自然科學(xué)、社會科學(xué)和技術(shù)科學(xué)之間的邊緣學(xué)科現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)向深度、廣度進(jìn)軍的標(biāo)志，是人類認(rèn)識自然、改造自然進(jìn)一步深化的表現(xiàn)

探索全球范圍內(nèi)環(huán)境演化的規(guī)律，了解人類環(huán)境變化的過程、環(huán)境的基本特性、環(huán)境結(jié)構(gòu)和演化機理等，以便應(yīng)用這些認(rèn)識使環(huán)境質(zhì)量和生態(tài)環(huán)境向有利于人類的方向發(fā)展，避免對人類不利的變化揭示人類活動同自然環(huán)境之間的關(guān)系，以便協(xié)調(diào)社會經(jīng)濟發(fā)展與環(huán)境保護的關(guān)系，使人類社會和環(huán)境協(xié)調(diào)發(fā)展探索環(huán)境變化對人類生存的影響，發(fā)揮環(huán)境科學(xué)的社會功能，探索污染物對人體健康危害的機理及環(huán)境毒理學(xué)研究，為人類正常、健康的生活服務(wù)研究區(qū)域環(huán)境污染和生態(tài)破壞綜合防治的技術(shù)措施和管理措施三、環(huán)境學(xué)的任務(wù)

第五節(jié)

環(huán)境學(xué)的內(nèi)容及要求1.環(huán)境學(xué)的研究內(nèi)容

環(huán)境學(xué)的研究內(nèi)容共八章，重點是第二至七篇2.學(xué)好環(huán)境學(xué)的要求

學(xué)好環(huán)境學(xué)的基本要求：①掌握基本概念、基本知識和基本原理。②發(fā)揮學(xué)習(xí)的主體作用，大量閱讀參考書，并做好讀書筆記。③上課時積極參與課堂討論，課外積極參與社會實踐，提高分析解決問題的能力。

TheEnd&Thanks第二部分環(huán)境與環(huán)境污染問題大氣環(huán)境與污染水環(huán)境與污染土壤環(huán)境與污染固體廢棄物與環(huán)境

第二章大氣環(huán)境與污染第一節(jié)

大氣的組成與結(jié)構(gòu)第二節(jié)大氣污染和污染物第三節(jié)大氣環(huán)境中污染物的遷移轉(zhuǎn)化第四節(jié)大氣中污染物的擴散第五節(jié)大氣污染綜合防治與管理第一節(jié)

大氣的組成與結(jié)構(gòu)一.大氣的組成

大約在100km高度以下氣體混合均勻，稱為均勻?qū)?，此層以上稱為非均勻?qū)印＞鶆驅(qū)又械拇髿庵饕怯筛蓾嵈髿?、水汽、氣溶膠質(zhì)粒子三部分組成

1.干潔空氣干潔空氣的主要成分是氮（78.1%）、氧（20.9%）和氬（0.9%），合占干潔空氣總?cè)莘e的99.9％。還有少量的CO2、O3、NOx、及其他一些惰性氣體。大氣中的N、O豐富，對生物有重大意義。大氣中O3和CO2含量雖然很少，但它們對人類活動和天氣、氣候變化有很大影響CO2來源于有機物的燃燒、腐爛以及生物的呼吸、礦泉、地裂隙和火山噴發(fā)。所以大氣中的CO2也隨著時間和空間而變化。由于人類活動的影響，CO2含量在急劇增加。在過去104年內(nèi)由190*10-6增至280*10-6，近200年增至357*10-6。2.水汽來源于海、湖、江河、沼澤、潮濕地面及植物表面的蒸發(fā)或蒸騰作用。隨時間、空間和條件而有較大變化。一般為低緯>高緯地區(qū)，沿海>內(nèi)陸地區(qū)，夏季>冬季。按容積計，其變化范圍在0－4％之間。在垂直方向水汽含量迅速減少，觀測表明在1.5－2KM高度處空氣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.氣溶膠粒子指懸浮于空氣中的液體和固體粒子，包括水滴、冰晶、懸浮著的固體灰塵微粒、煙粒、微生物、植物的孢子花粉以及各種凝結(jié)核和帶電離子等。它是低層大氣的重要組成部分，是自然現(xiàn)象和人類活動的產(chǎn)物

二.大氣的結(jié)構(gòu)地球大氣的總質(zhì)量估計為5.27*1015噸，它在垂直方向的分布是不均勻的，主要集中在大氣圈的底部，其中一半在0－5公里高度范圍內(nèi)，10公里以下集中了75%，30公里以下集中了90％，大氣上界在2000－3000公里之間。根據(jù)溫度、成分、電荷等物理性質(zhì)，以及大氣的垂直運動狀況，可將大氣分為五層：對流層、平流層、中間層、暖層（電離層）、散逸層（外層）。大氣的結(jié)構(gòu)對流層

平流層中間層熱成層散逸層散逸層熱層中間層平流層對流層1.對流層①厚度：下界－地面上界因緯度和季節(jié)而異，其平均厚度一般是低緯17-18公里，中緯10-12公里，高緯8-9公里，冬季厚度小，夏季厚度大（季節(jié)變化中緯度地區(qū)最明顯）。②特征：A.對流層中氣溫隨高度增加而降低，一般為－0.65℃/100m。

B.空氣對流運動顯著，且低緯夏季強，高緯冬季弱。

C.氣象要素水平分布不均勻，由于受地表性質(zhì)差異影響大，因些溫度、濕度的水平分布不均，于是可產(chǎn)生一系列物理過程，形成復(fù)雜的天氣現(xiàn)象。2.平流層厚度：對流層頂－55公里特點：25公里以下氣溫不變或微有上升，25公里以上升溫快到50公里形成一個暖區(qū)，至頂達(dá)－30℃-170℃(由于O3作用)，3.中間層厚度：55公里－80~85公里特點：氣溫隨高度上升而迅速下降，并有強烈的垂直運動，在這一層頂部，氣溫降到-830℃以下。4.暖層（電離層）厚度：中間層頂－800公里特點：氣溫隨高度上升而迅速升高，在300公里處達(dá)10000℃

。5.散逸層（外層）即800公里以上的大氣層。氣溫隨高度而升高，由于溫度高，空氣粒子運動速度很快，又距地球較遠(yuǎn)，地球引力作用小，大氣質(zhì)點經(jīng)常散逸至星際空間。第二節(jié)大氣污染和污染物一.大氣污染1.大氣污染的概念：

由于大氣中某些氣體異常增多，或者又增加了某些新的成分，從而破壞其物理、化學(xué)和生態(tài)平衡體系，危害人類生活、生產(chǎn)、健康，損害自然資源及財產(chǎn)、設(shè)備的現(xiàn)象。第二節(jié)大氣污染和污染物一.大氣污染2.造成大氣污染的因素

造成大氣污染的因素，主要是自然因素和人為因素，尤其是人為因素，如工業(yè)廢氣、燃燒、汽車尾氣和核爆炸等。二.大氣污染源1.工業(yè)污染源：工業(yè)生產(chǎn)過程、工業(yè)燃料的燃燒2.農(nóng)業(yè)污染源：農(nóng)業(yè)燃料、有機農(nóng)藥3.生活污染源：民用爐灶、生活取暖、垃圾焚燒4.交通污染源：汽車尾氣排放

第二節(jié)大氣污染和污染物工業(yè)部門

企業(yè)名稱

向大氣排放的污染物電力火力發(fā)電廠

煙塵、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳

治金

鋼鐵廠煉焦廠有色金屬煙塵、一氧化碳、二氧化碳、氧化鐵、粉塵、錳塵煙塵、一氧化碳、二氧化碳、硫化氫、酚、苯、萘、烴類煙塵（含有各種金屬如鉛、鋅、銅、……）、二氧化硫、汞化工石油化工廠氮肥廠磷肥廠硫酸廠氯堿廠化學(xué)纖維廠農(nóng)藥廠冰晶石廠合成橡膠廠二氧化碳、硫化氫、氧化物、氮氧化物、氯化物、烴類煙塵、一氧化碳、氮氧化物、氮、硫酸氣溶膠煙塵、氟化氫、硫酸氣溶膠二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、氨、硫酸氣溶膠氯氣、氯化氫煙塵、硫化氫、二硫化碳、甲醇、丙酮甲烷、砷、醇、氯、農(nóng)藥氟化氫丁二烯、苯乙烯、乙烯、異丁烯、戌二烯、丙烯、二氯乙烷、二氯乙醚、乙硫烷、氯化鉀機械機械加工儀表廠煙塵氯、氰化物、鉻酸輕工造紙廠玻璃廠煙塵、硫酸、硫化氫煙塵建材水泥廠煙塵、水泥塵表2-2以煤、石油為燃（原）料產(chǎn)生的廢氣量污染源污染物一噸燃（原）料產(chǎn)生廢氣量（kg）鍋爐汽車煤油化工治金礦石加工粉塵、二氧化硫、一氧化碳、酸類和有機物二氧化氮、一氧化碳、酸類和有機物二氧化硫、硫化氫、氨、一氧化碳、碳化氫二氧化硫、氨、一氧化碳、酸、溶劑、有機物、硫化物二氧化硫、一氧化碳、氟化物、有機物二氧化硫、一氧化碳、氟化物、有機物5~15(燃料)40~70(燃料)20~150(原料)50~200(原料)50~200(原料)100~300(原料)三.大氣污染物1.大氣污染物概念指由于人類活動或自然過程排入大氣的并對環(huán)境或人類產(chǎn)生有害影響的那些物質(zhì)。目前已認(rèn)識到的對環(huán)境已產(chǎn)生影響的主要大氣污染物種類相當(dāng)多，據(jù)不完全統(tǒng)計，大約有100種左右，其中對人類環(huán)境威脅較大，危害較嚴(yán)重的有顆粒物質(zhì)、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、碳?xì)浠衔?、硫化氫、氟化物及光化學(xué)氧化劑等第二節(jié)大氣污染和污染物2.大氣污染物類型大氣污染物類型物理狀態(tài)形成過程氣體狀態(tài)污染物固體顆粒污染物一次污染物二次污染物3.主要大氣污染物簡述

（1）顆粒污染物(TSP,PM10)：

塵粒：＞75um

粉塵：降塵：10um—75um；可吸入顆粒(飄塵)：＜10um

煙塵：<1um

煤塵：<75um*危害：

①對人體健康的影響

②影響日照時間和地面的能見度，改變局部地區(qū)的小氣候條件環(huán)境（2) 氣態(tài)污染物：硫氧化物形式：可燃性硫：S+O2=SO22SO2+O2=2SO3非可燃性硫：以SO42-的形式存在，存于灰中危害：①對人體的健康的影響②縮短金屬壽命③在空中可形成酸雨，對大面積森林、水體有不利影響①

單體硫燃燒：S＋O2=SO2

SO2＋O2=SO3

②

硫鐵礦的燃燒：

4FeS2＋11O2=2Fe2O3＋8SO2SO2＋O2=SO3③硫醇、硫醚等有機硫化物的燃燒：

CH3CH2CH2CH2SH→H2S＋2H2＋2C＋C2H4

分解出的H2S再氧化為：

2H2S＋3O2→2SO2＋2H2O

氮氧化物氮氧化物是氮的氧化物的總稱。種類很多，包括NO、NO2、N2O、NO3、N2O4、N2O5等。其中N2O5是固體。大氣中除NO、NO2較穩(wěn)定外，其他氮氧化物都不太穩(wěn)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：產(chǎn)生：①大氣中50%的NOx由人為污染產(chǎn)生；②來源：化石燃料的燃燒過程

HNO3及與之有關(guān)的生產(chǎn)過程③由燃料燃燒生成的NOx，主要是NO碳的氧化物碳的氧化物在大氣中主要包括CO2和CO。CO：來源：

人為污染源固定源（鍋爐）移動源（汽車尾氣排放）自然污染源CO2：

不屬于大氣污染物，但其濃度的高低影響大氣質(zhì)量及氣候，對溫室效應(yīng)及全球的氣候變暖有直接貢獻(xiàn)碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔锸且蕴荚兀–）和氫元素(H)形成的化合物總稱。碳?xì)浠衔锓N類很多，包括烷烴、烯烴和芳烴等復(fù)雜多樣的含碳和氫的化合物。大氣中的碳?xì)浠衔锿ǔＪ侵窩1~C8可揮發(fā)的所有碳?xì)浠衔?，又稱烴類。

碳?xì)浠衔镌诖髿庵幸訡H4為主約占80%-85%。甲烷在大多數(shù)光化學(xué)反應(yīng)中是惰性的，是一種無害烴，而人們關(guān)心的主要是非甲烷碳?xì)浠衔颪MHC。因此，在大氣污染研究中通常把碳?xì)浠衔飬^(qū)分為甲烷和非甲烷兩類。其他化合物進(jìn)入大氣的污染物是復(fù)雜的，除了上述幾類外，還有重金屬類，如鉛及鉛化合物，鎘及鎘化合物，以及其他氣體如氟及氟化氫、氯及氯化氫等，對環(huán)境和人類健康構(gòu)成嚴(yán)重威脅。主要大氣污染物的來源(部分)四.大氣污染類型

大氣污染類型主要取決于所用能源的性質(zhì)和污染物的化學(xué)反應(yīng)特性，但氣象條件也起著重要的作用，如光、溫度、濕度等。大氣污染可以從不同角度進(jìn)行類型劃分。1．以污染物的化學(xué)性質(zhì)及它們存在的大氣環(huán)境狀況為依據(jù)，大氣污染類型可分為還原型和氧化型。2．根據(jù)燃料性質(zhì)和大氣污染物的組成和反應(yīng)，可將大氣污染劃分為以下四種類型：煤炭型、石油型、混合型、特殊型。第三節(jié)

大氣環(huán)境中污染物的化學(xué)轉(zhuǎn)化一、大氣污染物的“化學(xué)轉(zhuǎn)化”概念(1)大氣污染的化學(xué)轉(zhuǎn)化:包括光化學(xué)過程和熱化學(xué)過程。(2)大氣污染的特點：污染物含量低；污染物反應(yīng)速度慢，污染物傳遞距離長，反應(yīng)系統(tǒng)大，被污染了的空氣組分復(fù)雜多變，常受固定污染源和移動污染源的排放量多少而變動，又受氣象條件、陽光照射強弱等因素的影響。二、大氣層光化學(xué)特性1.大氣環(huán)境中的污染物能否進(jìn)行光化學(xué)反應(yīng)，要取決于兩個方面：①污染物本身的性質(zhì)，在大氣層中，必須有能吸收太陽光，使其發(fā)生初期反應(yīng)的物質(zhì)，才能在大氣中引起光化學(xué)反應(yīng)。②具備一定波長的光，一般可可見光或紫外光。表2-4化合物的吸光性質(zhì)（波長300nm～700nm區(qū)域）

吸光物質(zhì)非吸光物質(zhì)氧（O2）臭氧（O3）二氧化氮二氧化硫醛類化合物酮類化合物過氧化物硝基化合物硝酸與烷基硝酸亞硝酸和烷基亞硝酸?；?、?；^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烴類化合物醇類化合物有機酸類化合物2.

原子、分子、自由基或離子吸收光子的反應(yīng)物質(zhì)A接受光子hυ，則被激發(fā)成A*:A＋hυ→A*

A為基態(tài)分子；A*為激發(fā)態(tài)分子；一定的分子或原子只能吸收一定能量的光子，吸收光能以后的激發(fā)態(tài)分子是不穩(wěn)定的，可立即發(fā)生如下某種變化：發(fā)生離解A*→B1＋B2直接與其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)：

A*＋B→C1＋C2發(fā)生熒光回到基態(tài)：

A*→A＋hυ通過碰撞消耗活化能又回到基態(tài)：

A*＋M→A＋M

式中M為吸收能量分子,B1、B2、C1、C2為反應(yīng)產(chǎn)物三、硫酸煙霧

二氧化硫可氧化成硫酸霧或硫酸鹽氣溶膠，是環(huán)境酸化的重要前驅(qū)物。在污染大氣中，通過復(fù)雜的物理過程和化學(xué)反應(yīng)形成煙霧，煙霧是固液混合態(tài)氣溶膠。

1.二氧化硫氧化作用

二氧化硫在大氣中發(fā)生氧化作用，有兩個途徑：觸媒氧化作用和光氧化作用。（1）二氧化硫的觸媒氧化作用首先二氧化硫溶解在水滴中：

SO2＋H2O→H＋＋HSO3－其次在鐵、錳的硫酸鹽和氧化物的觸媒下，亞硫酸氧化為硫酸：

2HSO3－＋2H＋＋O22H2SO4上邊兩式合并，則為

2SO2＋2H2O＋O22H2SO4Fe、MnFe、Mn（2）二氧化硫的光氧化作用二氧化硫在大氣中有兩個大于290nm的吸收光譜，一個在290nm處，一個在380nm處，當(dāng)SO2在大氣中吸收不同光波時，可形成不同激發(fā)態(tài)的SO2，SO2在可見光作用下，可吸收光量子，形成激發(fā)態(tài)SO2，然后與氧分子化合形成SO3,后者再與水結(jié)合形成硫酸。當(dāng)被污染了的大氣中有碳?xì)浠衔?、氮氧化合物等物質(zhì)存在時，SO2的光氧化速率大大超過在潔凈空氣中的光化學(xué)反應(yīng)速率，可超過數(shù)10倍以上。由SO3進(jìn)一步形成硫酸及硫酸鹽氣溶膠2.硫酸氣溶膠形成過程(1)物理過程

氣體

極小微粒

小微粒

（0.001~0.01μm）

(0.01~0.1μm)

液滴氣相污染物吸附、吸收凝結(jié)碰并(2)化學(xué)過程在硫酸氣溶膠中含有大量的硫酸鹽，其中以硫酸銨為主。在微粒上吸附氨（NH3）和SO2與水氣和O2等，會發(fā)生如下反應(yīng)：

NH3（氣）＋SO2→NH3?SO2(氣)→NH3?SO2(固、黃色)

NH3?SO2(氣)＋NH3→（NH3）2?SO2(固、白色)（NH3）2?SO2(固)＋O2→NH4?SO3?NH2(固)NH4?SO3?NH2(固)＋H2O(氣)→（NH3）2SO4(固)硫酸氣溶膠形成過程中，如遇大氣中有機化合物，硫酸與有機化合物作用，可形成有機硫微粒，如（C3H4S2O3）3n和（C5H8SO）n等。四、光化學(xué)煙霧1.光化學(xué)反應(yīng)

光化學(xué)反應(yīng)主要有三個過程：（1）臭氧生成

光化學(xué)煙霧的形成過程，是從二氧化氮起動的，首先將N-O鍵斷裂，新生成氧原子，其反應(yīng)式是：

NO2NO＋[O]O2＋[O]→O3O3＋NO→NO2＋O2這樣使上述一系列反應(yīng)形成“封閉”循環(huán)。hv（2）碳?xì)浠衔镅趸?，自由基OH基等形成

自由基形成是光化學(xué)反應(yīng)中的重要過程。它的形成過程中，一氧化碳、氮氧化物、碳?xì)浠衔锒加兄匾饔?。①一氧化碳在光化學(xué)反應(yīng)中的作用亞硝酸是由氮氧化物相互作用而成：

NO＋NO2＋H2O→2HNO2HNO2NO＋OHCO與羥基自由基反應(yīng)，引起系列反應(yīng)：

CO＋OH→CO2＋HH＋O2→HO2HO2＋NOOH＋NO2HO2＋HO2H2O2＋O2H2O22OHhvhv②碳?xì)浠衔镌诠饣瘜W(xué)反應(yīng)中的作用

A.碳?xì)浠衔镌谖廴究諝庵械难趸細(xì)浠衔锱c〔O〕的氧化反應(yīng)碳?xì)浠衔锱c羥基的氧化反應(yīng)

CH3CH＝CH2＋OH?CH3CHCH2OH或CH3CHOHCH2

碳?xì)浠衔锱c臭氧的氧化反應(yīng)：

O3＋R1R2C＝CR3R4R1R2C＝O＋R2R4COOB.自由基的反應(yīng)與O2反應(yīng)，生成醛類：RO?＋O2→R′CHO＋HO2

與NO反應(yīng)，生成烷基亞硝酸酯：RO?＋NO→RONO

與NO2反應(yīng)，生成過氧乙酰硝酸酯：ROO?＋NO2→RNO2＋O2ROONO2RCOO2?＋NO2→RCOO2NO2(PAN)

自由基復(fù)合反應(yīng)：

ROO?＋ROO?→R′CHO＋R′′CH2OH＋O2ROOR＋O22.光化學(xué)煙霧的形成光化學(xué)煙霧的形成，在某種程度上與交通流量隨時間變化有關(guān)。緯度的高低，季節(jié)變化，日變化都影響光化學(xué)煙霧的形成。光化學(xué)煙霧形成和大氣中NO2、CO、碳?xì)浠衔锏任廴疚锎嬖诜植婚_，所以，在以石油為動力燃料的工廠、汽車排氣等污染源的存在是光化學(xué)煙霧形成的前提條件。第四節(jié)大氣中污染物的擴散一、影響大氣污染的氣象因素1.風(fēng)和湍流2.溫度層結(jié)

（1）氣溫的垂直分布

（2）逆溫：根據(jù)逆溫層發(fā)生的原因可分為輻射逆溫、湍流逆溫、沉降逆溫，鋒面逆溫和地形逆溫等

（3）大氣穩(wěn)定度

①概念

②氣溫垂直干絕熱遞減率

③大氣穩(wěn)定的判據(jù)（4）大氣穩(wěn)定度與大氣污染3.云、霧、天氣形勢4.空氣污染“事故日”與污染指數(shù)二、大氣污染對氣候的影響1.大氣中二氧化碳的增加與全球氣候變暖2.臭氧層的破壞3.酸沉降問題三、大氣污染與人體健康

大氣中有害物質(zhì)主要通過三個途徑侵入人體：①通過人的直接呼吸而進(jìn)入人體;②附著在食物或溶于水，隨飲水、飲食而侵入人體;③通過接觸或刺激皮膚而進(jìn)入到人體，尤其是脂溶性物質(zhì)更易從完整的皮膚滲入人體。其中通過呼吸而侵入人體是主要的途徑，危害也最大。大氣污染對人體的影響，首先是感覺上受到影響，隨后在生理上顯示出可逆性反應(yīng)，再進(jìn)一步就出現(xiàn)急性危害的癥狀。大氣污染對人的危害大致可分為急性中毒、慢性中毒、致癌三種。第五節(jié)

大氣污染綜合防治與管理一、我國大氣污染的基本情況二、大氣污染綜合防治與管理對策1．合理利用環(huán)境自凈能力，保護大氣環(huán)境2.

大氣污染控制技術(shù)3.主要氣體污染物的治理技術(shù)4.加強大氣環(huán)境管理一、我國大氣污染基本情況1．我國大氣污染的特點：（1）以粉塵和二氧化硫為代表的煤煙型污染（2）大氣污染程度有明顯的空間和時間上的差異。在空間上，總的說來，北方重于南方城市；冬季重于夏季。但酸雨現(xiàn)象，南方重于北方。（3）大氣污染對社會經(jīng)濟生活的影響越來越大2004年，二氧化硫排放量為2254.9萬噸，其中工業(yè)排放量為1891.4萬噸，生活排放量為363.5萬噸；煙塵排放量為1095.0萬噸，其中工業(yè)排放量為886.5萬噸，生活排放量為208.5萬噸；工業(yè)粉塵排放量為904.8萬噸。今年第五號臺風(fēng)海棠登陸福建,福建沿海災(zāi)情嚴(yán)重,據(jù)統(tǒng)計直接經(jīng)濟損失達(dá)26億3300多萬元資料來源：SmogAlert,DerekElsom19962．我國大氣污染嚴(yán)重的原因（1）直接燃煤是我國大氣污染嚴(yán)重的根本原因。（2）能源浪費嚴(yán)重，燃燒方式落后，加重了大氣污染（3）城市和交通沿線，由于車流通量大，道路設(shè)施不足，形成交通阻塞，也加重了大氣污染。（4）城市布局不合理，人口密度過大，工廠集中等都對大氣污染產(chǎn)生重要影響。（5）生態(tài)環(huán)境的惡化,使大氣污染狀況復(fù)雜化（見圖3）（一）合理利用環(huán)境自凈能力，保護大氣環(huán)境1.搞好總體規(guī)劃，合理布局工業(yè)（1）搞好城市規(guī)劃，完善基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)（2）調(diào)整工業(yè)結(jié)構(gòu)，合理布局工業(yè)2.做好大氣環(huán)境規(guī)劃，科學(xué)利用大氣環(huán)境容量3.選擇有利污染物擴散的排放方式4.發(fā)展綠色植物，增加自凈能力二、大氣污染綜合防治與管理對策（二）大氣污染控制技術(shù)1.改善能源結(jié)構(gòu)，推廣新能源和清潔能源

如實行用煤向石油的轉(zhuǎn)換;在我國南方大力發(fā)展水力應(yīng)成為選優(yōu)戰(zhàn)略;在有機廢物來源豐富的廣大農(nóng)村，應(yīng)大力推廣生物能源－沼氣的使用;開發(fā)利用太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿惹鍧嵞茉?研究氫能和高效率的光電轉(zhuǎn)換技術(shù)。2.集中供熱，發(fā)展城市煤氣3.開發(fā)節(jié)能技術(shù)，提高能源利用率（三）加強大氣環(huán)境管理大氣環(huán)境管理運用法律、行政、經(jīng)濟、技術(shù)、教育等手段，通過全面規(guī)劃，從宏觀上、戰(zhàn)略上、總體上研究解決大氣污染問題。法律手段是環(huán)境管理中的一種重要手段，是以規(guī)范性、強制性、穩(wěn)定性和指導(dǎo)性的方式管理環(huán)境。為此我國人大、國務(wù)院和各地方、各部門結(jié)合國情、區(qū)情和部門的具體情況制定和頒布了一系列環(huán)境保護的法律、條例和法規(guī)。頒布了環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，大氣污染綜合排放標(biāo)準(zhǔn),工業(yè)鍋爐煙塵排放標(biāo)準(zhǔn)，汽車尾氣排放標(biāo)準(zhǔn)。

各項污染物的濃度限制（1）（《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3095-1996）污染物取值時間

濃度限值濃度限值一級標(biāo)準(zhǔn)二級標(biāo)準(zhǔn)三級標(biāo)準(zhǔn)SO2年平均0.020.060.10

mg/m3標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)日平均0.050.150.251h平均0.150.500.70TSP年平均0.080.200.30日平均0.120.300.50PM10年平均0.040.100.15日平均0.050.150.25NOX年平均0.050.050.10日平均0.100.100.151h平均0.150.150.30各項污染物的濃度限制（2）（《環(huán)境空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)》GB3095-1996）污染物名稱取值時間

濃度限值濃度單位一級標(biāo)準(zhǔn)二級標(biāo)準(zhǔn)三級標(biāo)準(zhǔn)NO2年平均0.040.040.08mg/m3日平均0.080.080.12１小時平均0.120.120.24CO日平均4.004.006.00１小時平均10.0010.0020.00O3１小時平均0.120.160.20

Pb季平均1.50

μg/m3年平均1.00BaP日平均0.01

氟化物

(以F計)日平均7①

mg/m2.d小時平均20①月平均1.8②3.0③植物生長平均1.2②2.0③（四）主要氣體污染物的治理技術(shù)1.煙塵治理技術(shù)：

從氣體中除去或收集這些固態(tài)或液態(tài)粒子的設(shè)備，稱為除塵（集塵）裝置，有時也叫除塵（集塵）器。除塵裝置的類型：干式除塵裝置

濕式除塵裝置

慣性力除塵裝置

重力除塵裝置

聲波除塵裝置

洗滌式除塵裝置

電除塵裝置

過濾式除塵裝置

離心力除塵裝置

除塵裝置的類型采用潤濕劑

粒子分離原理

2.從排煙中去除SO2的技術(shù)--濕法排煙脫硫：

（1）氨法：用氨水（NH3.H2O）為吸收劑吸收煙氣中的SO2。（2）鈉法：此法是用氫氧化鈉、碳酸鈉或亞硫酸鈉水溶液為吸收劑收煙氣中的SO2。（3）鈣法：用石灰石、生石灰[Ca（OH）2]的乳濁液為吸收劑吸收煙氣中的SO2。回收大量石膏可作建筑材料，因此被國內(nèi)外廣泛采用。（4）鎂法：

①基里洛法用MgxMnOy為吸收劑吸收煙氣中的SO2。

②凱米克法又稱氧化鎂法。用串聯(lián)兩個文丘里洗滌器除去煙氣中微小的塵粒，并用MgO溶液吸收煙氣中的SO2。吸收過程中生成的MgSO4.7H2O和MgSO3.6H2O的晶體與焦碳一起在1000℃下加熱分解得到SO2和MgO。再生的MgO可重新作吸收劑。(5)

接觸氧化法3.從排煙中去除NOx的技術(shù)

(1)非選擇性催化還原法：該法是應(yīng)用鉑作為催化劑，以氫或甲烷等還原性氣體作為還原劑，將煙氣中的NOx還原成N2。(2)選擇性催化還原法：該法是以貴金屬鉑或銅、鉻、鐵、釩、鉬、鈷、鎳等的氧化物（以鋁釩土為載體）為催化劑，以氨、硫化氫、氯-氨及一氧化碳等為還原劑，選擇出最適宜的溫度范圍進(jìn)行脫氮反應(yīng)。(3)吸收法：按所使用的吸收劑分為堿液吸收法、熔融鹽吸收法、硫酸吸收法及氫氧化鎂吸收法等。

4.氟化物的治理（1）濕法凈化含氟化物煙氣：地面排煙凈化系統(tǒng)是用水或氫氧化鈉水溶液為吸收劑吸收煙氣中的氟化物。如以氫氧化鈉溶液為吸收劑，在吸收氟化物的溶液中再加入偏鋁酸鈉（NaAlO2）可回收冰晶石（Na3AlF6）。若以水為吸收劑，在吸收氟化物的水溶液中加入氧化鋁可回收氟鋁酸；如加堿可回收冰晶石。（2）干法凈化含氟化物煙氣：主要是應(yīng)用固態(tài)氧化鋁為吸收劑，吸附后的含氟化物的氧化鋁可作煉鋁的原料。干法凈化多用于地面排煙系統(tǒng)，也應(yīng)用于用磷礦石生產(chǎn)磷、磷酸、磷肥等的過程所發(fā)生的氟化物治理。干法的去除效率達(dá)98%以上。第三章水環(huán)境與污染第一節(jié)水環(huán)境概述

第二節(jié)水體污染源與污染物

第三節(jié)污染物在水環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化

第四節(jié)水體污染的控制第一節(jié)

水環(huán)境概述一、水環(huán)境的概念:1.水環(huán)境一般是指河流、湖泊、沼澤、水庫、地下水、冰川、海洋等地表貯水體中的水本身及水體中的懸浮物、溶解物質(zhì)、底泥，甚至還包括水生生物等

2.在環(huán)境污染的研究中，將水與水環(huán)境(水體)加以區(qū)別是十分重要的。二、水資源及其特性1.水資源的概念:在現(xiàn)有的經(jīng)濟技術(shù)條件下能被人類利用并產(chǎn)生價值的那一部分水體。2.地球上天然水資源的分布地球上水的總量——14億km3

地球上水的分配比（%）3.水資源與其他自然資源相比,具有一些明顯的特點:①維護生態(tài)平衡和環(huán)境的基本要素

②利用上的多用性③經(jīng)濟上的兩重性④補給上的循環(huán)性

⑤時空分配上的可變性三、我國水資源的特點1.我國水資源儲量：2.水資源的主要問題●我國水資源人均和畝均水量少；●水資源在地區(qū)分布上很不均勻，水土資源組合不平衡●水量年內(nèi)及年際變化大，水旱災(zāi)害頻繁●水土流失嚴(yán)重，許多河流含沙量大；●我國水資源開發(fā)利用各地很不均衡3.水危機產(chǎn)生的原因1)自然條件的影響：●淡水在地球上分布不均●氣候變化的影響2)城市與工業(yè)區(qū)集中發(fā)展●世界人口趨向于集中在地球較小部分的城鎮(zhèn)和城市：

41.6%人口集中于占0.3的土地面積的城鎮(zhèn)●城市及其周圍大量建設(shè)工業(yè)區(qū)，集中用水量很大，超過當(dāng)?shù)厮Y源的供水能力四、水體污染與水體自凈1.天然水的化學(xué)性質(zhì)及水體污染(1)天然水的物質(zhì)組成①溶解氣體：進(jìn)一步劃分為主要氣體和微量氣體②溶解性物質(zhì)：再細(xì)分為主要離子、生物生成物、微量元素③膠體物質(zhì)：又分為無機膠體和有機膠體④懸浮物質(zhì)：根據(jù)物質(zhì)性質(zhì)分細(xì)菌/藻類及原生動物、泥沙、粘土和其他不溶物質(zhì).(2)環(huán)境中水體的水質(zhì)特征①大氣降水的水質(zhì)特征②地表水的水質(zhì)特征

A.河水的水質(zhì)特征

B.湖泊水的水質(zhì)特征

C.海水的水質(zhì)特征③地下水的水質(zhì)特征

（3）水體污染水體因接受過多的污染物質(zhì)而導(dǎo)致其物理、化學(xué)及生物學(xué)特性的改變和水質(zhì)的惡化，從而影響水的有效利用，危害人體健康的現(xiàn)象?！袼廴镜奈：ξ：θ梭w健康降低農(nóng)作物的產(chǎn)量與質(zhì)量影響漁業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)量和質(zhì)量制約工業(yè)發(fā)展的危害加速生態(tài)環(huán)境的退化與破壞造成經(jīng)濟損失（4）水體自凈水體有消納一定量污染物質(zhì)，使自身質(zhì)量保持潔凈的能力。水環(huán)境容量：一定水體的所能容納污染物的最大負(fù)荷?？捎孟卤硎荆?/p>

W=V(cs-cb)+c

上式中，W--水環(huán)境容量；V--水體體積，m3；cs--水質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)，mg/L；cb--背景值，mg/L；c--水體對該污染物的自凈能力，g。第二節(jié)

水體污染源與污染物一、水體污染源1.點源：指工業(yè)污染源和生活污染源。有季節(jié)性和隨機性。A.工業(yè)污水：量大、面廣、含污染物多、成分復(fù)雜，在水中不易凈化，處理困難。

*主要特性：

SS含量高：3000mg/1(max)pH=2-13

需氧量高:COD：400-10000mg/1BOD:200-5000mg/1

有機物一般難于溶解。對微生物起毒害作用溫度較高，排入自然水體會引起熱污染易燃：常含有低燃點的揮發(fā)性液體，如汽油、苯等

多種多樣有害成分：硫化物、汞、鎘、砷等

B.生活污水：主要是日常洗滌用水，固體物質(zhì)含量小于1%，而且多為無害物質(zhì)

*主要特性：

SS含量：200-500mg/1

BOD：210-600mg/1

含磷、氮、硫高，含大量合成洗滌劑，并含有多種微生物（細(xì)菌、病原菌等）

2.面源：農(nóng)村灌溉用水和污水（造成農(nóng)藥污染、富營養(yǎng)化等）第二節(jié)

水體污染源與污染物二、水體污染及分類1.化學(xué)性污染有：酸堿污染，重金屬污染，需氧性有機物污染，營養(yǎng)物質(zhì)污染和有有機毒物污染等2.物理性污染，常見的物理性污染有：

（1）懸浮物污染

（2）熱污染

（3）放射性污染3.生物性污染：主要指致病及病毒的污染。如傷寒、霍亂、細(xì)菌性痢疾的病原菌等。三、水體中的主要污染物及其影響（一）耗氧污染物的概念及綜合指標(biāo)（二）植物營養(yǎng)物質(zhì)及富營養(yǎng)化（三）油類物質(zhì)及危害（四）酚類污染物及危害（五）氰化物污染及危害（六）重金屬污染及危害（一）耗氧污染物的概念及綜合指標(biāo)1.耗氧有機物（需氧污染物）

1）定義：指生活污水和某些工業(yè)廢水中所含的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等有機化合物，可在微生物作用下，最終分解為簡單的無機物：CO2和H2O。分解過程中需要消耗大量的氧(正常水體含氧量為>4mg/l)，故稱為耗氧有機物。2）來源：生活污水、牲畜污水以及食品、造紙、制革、石化等工業(yè)廢水3）BOD>10mg/l(正常為<3mg/l)2.需氧有機物的綜合指標(biāo)(1)

以氧(O2)表示的指標(biāo)a.

生化需氧量(簡稱BOD)●定義：在有氧條件下，好氧微生物氧化分解單位體積水中有機物所消耗的游離氧的數(shù)量。（mg/1）●是一種間接表示水被有機污染物污染程度的指標(biāo)?！駵y定條件：＊20， 02充足，不攪動

＊完全氧化一般為20天，常用5天為測定的標(biāo)準(zhǔn)時間。

BOD5=70%BOD202.需氧有機物的綜合指標(biāo)(1)

以氧(O2)表示的指標(biāo)b.化學(xué)需氧量(簡稱COD)●定義：在酸性條件下能夠?qū)⒂袡C物氧化為H20和C02，此時所測出的耗氧量?！裉攸c：測定時間短，不受水質(zhì)限制。主要作為工業(yè)廢水的污染指標(biāo)。●COD〉BOD，COD與BOD的差值可表示不為微生物降解的有機物。c.總需氧量(簡稱TOD)2.需氧有機物的綜合指標(biāo)(2)

以碳表示的指標(biāo)-總有機碳(簡稱TOC)

包括水體中所有有機污染物的含碳量。將水樣在高溫下燃燒，有機碳即氧化成CO2,測量所產(chǎn)生的CO2的量，便可求得水樣的總有機碳,單位以碳的mg/l表示。3.水體中需氧污染物的來源

來自于水體外的需氧污染物,主要有下列三種:(1)水從土壤、泥炭和其他包含有生物遺體的各種形成物中溶濾出來的物質(zhì)。(2)隨污水流到水中的需氧污染物包括生活污水、畜禽污水等。(3)工業(yè)廢水包括造紙、制革、釀造、印染、焦化、石油化工等生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水注入水體,使水中含有各種復(fù)雜的有機污染物.排入水體的需氧污染物中,從排放的量上看,生活污水是需氧污染物的最主要的來源。但畜禽污水及工業(yè)廢水的生化需氧量一般比生活污水大數(shù)倍到數(shù)十倍。4.危害：大量消耗水中的溶解氧（DO）水質(zhì)變化表現(xiàn)為:水體能見度下降水體發(fā)黑、發(fā)臭有氣體從水中冒出水體表面有浮渣（二）植物營養(yǎng)物質(zhì)及富營養(yǎng)化1.植物營養(yǎng)物質(zhì)1）定義：是指促使水中植物生長，從而加速水體富營養(yǎng)化的各種物質(zhì)，主要指氮、磷。

2）來源：自然源、人為源

●農(nóng)田施肥,農(nóng)業(yè)廢棄物（植物桿、牲畜糞便等）●城市生活污水●某些工業(yè)廢水（制革、造紙、肉類加工、煉油）3）危害：造成水體的營養(yǎng)化（水體衰老的表現(xiàn)，多發(fā)生在湖泊、水庫、海灣內(nèi)的流速相對緩慢的地方）。（二）植物營養(yǎng)物質(zhì)及富營養(yǎng)化2．水體富營養(yǎng)化過程及其危害（1）水體富營養(yǎng)化概念：富營養(yǎng)化是指水體在外界條件的影響下，由于營養(yǎng)鹽類不斷積聚，引起水體內(nèi)部物理、化學(xué)性狀不斷改變，水生生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生相應(yīng)的演替。并由生物生產(chǎn)力低的狀態(tài)逐步向生物生產(chǎn)力高的狀態(tài)過渡的現(xiàn)象。（二）植物營養(yǎng)物質(zhì)及富營養(yǎng)化2．水體富營養(yǎng)化過程及其危害(2)水體富營養(yǎng)化過程湖泊富營養(yǎng)化過程的初始階段，湖體中營養(yǎng)鹽比較少。溶解氧豐富，生物生產(chǎn)力水平低。湖泊呈現(xiàn)貧營養(yǎng)型特征。隨著時間的推移，自外部進(jìn)入湖中的營養(yǎng)鹽類逐漸積聚，湖水中營養(yǎng)物質(zhì)增多，湖泊生物生產(chǎn)能力提高，生物量增加。水中溶解氧含量下降，水色發(fā)暗，透明度降低，水生生物種群組成逐步由適合富營養(yǎng)狀態(tài)下的種群所代替，湖泊相應(yīng)由貧營養(yǎng)型發(fā)展為中營養(yǎng)型，進(jìn)而演變?yōu)楦粻I養(yǎng)型。（二）植物營養(yǎng)物質(zhì)及富營養(yǎng)化2．水體富營養(yǎng)化過程及其危害(3)

水體富營養(yǎng)化危害富營養(yǎng)化現(xiàn)象發(fā)展到—定階段，表現(xiàn)為浮游藻類的異常增殖。以藍(lán)綠藻類為主的水藻泛浮水面，嚴(yán)重時形成“水花“或“湖靛”。在迎風(fēng)湖岸或湖灣處，糜集水面的藻類可成糊狀薄膜，湖面呈暗綠色，透明度極低，可散發(fā)出腥臭味。而且還會分泌出大量藻類毒素，抑制魚類和其它生物的生長，對人畜造成危害，并嚴(yán)重污染環(huán)境。自本世紀(jì)50年代以來，湖泊富營養(yǎng)化現(xiàn)象已成為世界范圍內(nèi)重要的水環(huán)境污染問題。（二）植物營養(yǎng)物質(zhì)及富營養(yǎng)化3.

水體富營養(yǎng)化程度與營養(yǎng)元素含量的關(guān)系(1)營養(yǎng)因子是指浮游生物等生長所必須的各種營養(yǎng)鹽類。據(jù)測定，每增殖1g藻類，大約消耗0.009g磷、0.063g氮、0.07g氫、0.358g碳、0.496g氧以及Mn、Fe、Cu、Mo等各種微量元素。Liebig最小值定律：藻類的生長會因湖水中某種元素不足而受到抑制，該規(guī)律稱為最低量定律，這種元素稱為限制性元素。在上述元素中，C、H、O三種元素來源廣泛，因此，湖水中N、P的含量與補給量成為影響藻類繁殖的主要限制性因子。據(jù)計算，每1gN可增殖10.8g藻類，每1gP可增殖78克藻類。由此可見，水體中N、P含量直接決定藻類的繁殖速度，因而影響到湖泊富營養(yǎng)化進(jìn)程。其中P是最主要的限制性因子。（2）環(huán)境因子湖水中營養(yǎng)元素的來源與環(huán)境有密切關(guān)系。通常位于山區(qū)的湖泊，其N、P的補給有限，所以常處于貧營養(yǎng)狀態(tài)；位于平原上的湖泊，由于水中營養(yǎng)元素補給豐富，所以常處于中營養(yǎng)型或富營養(yǎng)型狀態(tài)。在城市或工業(yè)區(qū)附近的湖泊，由于城市生活污水和工業(yè)廢水中常含有大量的N、P等營養(yǎng)物質(zhì)，以致加快了湖泊富營養(yǎng)化進(jìn)程。（二）植物營養(yǎng)物質(zhì)及富營養(yǎng)化4．成層作用與溶解氧(1)熱成層作用(2)成層作用與溶解氧5.富營養(yǎng)化的類型及判別標(biāo)準(zhǔn)由于影響富營養(yǎng)化現(xiàn)象的因素很復(fù)雜，在不同的生態(tài)環(huán)境條件下，水體之間富營養(yǎng)化的程度存在很大差別。同一水體在不同階段也可能相差十分懸殊。為了研究富營養(yǎng)化演替規(guī)律，一般將富營養(yǎng)化現(xiàn)象分為貧營養(yǎng)型、中營養(yǎng)型及富營養(yǎng)型三種基本類型。其間又可細(xì)分出幾個亞型，如特貧營養(yǎng)型、貧一中營養(yǎng)型、中一富營養(yǎng)型等。富營養(yǎng)化程度總磷無機氮極貧<5<200貧~中5~10200~400中10~30350~650中~富30~100500~1500富>100>1500表3-1水體中氮/磷含量(mg/m3)與富營養(yǎng)化程度之間的關(guān)系(托馬斯)表3-2水體中氮/磷含量(mg/m3)與富營養(yǎng)化程度之間的關(guān)系(坂本)富營養(yǎng)化程度總磷無機氮貧營養(yǎng)2~2020~200中營養(yǎng)10~30100~700富營養(yǎng)10~90500~1300流動水2~23050~1100表3-3水體總氮和總磷允許負(fù)荷(g/m3?a)(日本)平均水深(m)允許負(fù)荷危險負(fù)荷總氮總磷總氮總磷510501001502001.01.54.06.07.59.00.070.150.250.400.500.602.03.08.012.015.018.00.130.200.500.801.001.20（三）油類物質(zhì)及危害1.水體中油類污染物的來源（1）船舶造成的油污染（2）工業(yè)造成的油污染（3）海上石油開采造成的油污染（4）大氣石油烴的沉降2.油污染的危害影響水生生物的生長，破壞海濱環(huán)境，降低其使用價值，而且會影響局部地區(qū)的水文氣候條件，降低海洋的自凈能力。石油的組成成分中含有有毒物質(zhì)，其中沸點在300℃~400℃間的稠環(huán)芳烴大多是致癌物，而且生物能富集這類致癌物質(zhì)從而降低其價值。石油對魚類、海獸、底棲動物都有嚴(yán)重的損害。(四)酚類污染物及危害1.水體中酚的來源主要來源于工業(yè)企業(yè)排放的含酚廢水，由于各行業(yè)生產(chǎn)的原料、工藝、產(chǎn)品等不同，其含酚廢水的水量、成分、性質(zhì)以及污染程度都有較大差別。(四)酚類污染物及危害2.酚類化合物在水體中的凈化過程分解速度決定于酚化合物的結(jié)構(gòu)、起始濃度、微生物條件、溫度及曝氣條件因素。在天然水體中的分解可以通過生化氧化和化學(xué)氧化等方式進(jìn)行，其中生化氧化是最重要的分解方式。①酚的揮發(fā)作用②底泥在水體酚自凈過程中的作用---“底泥效應(yīng)”(四)酚類污染物及危害3.酚污染的危害濃度低時，影響魚類的回游繁殖，當(dāng)濃度為0.1~0.2mg/L時，魚肉有酚味，濃度高時引起魚類的大量死亡甚至絕跡。抑制水中微生物的自然生長速度。對魚類的致死濃度見表3-4。含酚溶液或廢水對魚的致死濃度臭味感覺濃度含酚溶液或廢水對魚的致死濃度臭味感覺濃度酚甲酚苯二甲酚鄰苯二酚間苯二酚對苯二酚a-萘酚5~2010~155~105~15350.22~415~25101~520000.5酚(在污水中)氯苯酚焦油與煤氣混合含酚水焦油廢水煤氣廢水酚(在污染河流中)3~510~203~550.05~5.00.078~0.250.10.10.02~0.10.1__表3-4水體中酚及其衍生物濃度對魚的毒害(mg/L)

(五)氰化物污染及危害1.水體中氰化物的來源主要源于工業(yè)企業(yè)排放的含氰廢水，焦?fàn)t和高爐的煤氣洗滌水中碳與氨或甲烷與氨化合物生成氰化物2.氰化物在水體中的自凈作用（1）氰化物的揮發(fā)作用與溶于水中的CO2作用產(chǎn)生HCN

逸出：

CN–+CO2+H2O→HCN↑+HCO3–（2）氰化物的生物化學(xué)氧化分解在水中游離氧氧化作用下可形成NH4+和CO32-

2CN–+O2→2CNO–CNO–+2H2O→NH4++CO32-(五)氰化物污染及危害3.氰化物污染的危害■各種氰化物分離出CN-及HCN的難易程度不同，因而毒性也不相同?！銮璧亩拘灾饕憩F(xiàn)在破壞血液，影響運送氧和氫的機能而致死亡。

■天然水中的含氰廢水，對魚類的生存威脅較大。

氰化物濃度(mg/L)對水蚤的危害情況2.0~2.51.5~2.00.20.524h~48h中毒72h~120h中毒經(jīng)120h有1%死亡無影響表3-5氰濃度(mg/L)對水蚤的危害總之，氰化物是劇毒物質(zhì)，亦有快速致死作用，所以在制定飲用水標(biāo)準(zhǔn)/漁業(yè)(對氰離子)標(biāo)準(zhǔn)時，以生態(tài)學(xué)上不產(chǎn)生有害作用為依據(jù)。許多國家規(guī)定飲用水標(biāo)準(zhǔn)是0.01mg/L，世界衛(wèi)生組織訂出魚的中毒限量為游離氰0.03mg/L。

(六)

重金屬污染及危害1.重金屬的概念特點：●毒性作用大，易引起人們的注意?！裨谒w中不能為微生物降解，只能產(chǎn)生各種形態(tài)間的相互轉(zhuǎn)化以及分散和富積—在水中進(jìn)行遷移。2.水體中重金屬的來源（1）在自然環(huán)境的各部分均存在著本底含量，在正常的天然水中金屬含量均很低（2）采礦和冶煉是向環(huán)境釋放重金屬的最主要的污染源。通過廢水、廢氣、廢渣向環(huán)境中排放重金屬的工業(yè)企業(yè)舉不勝舉，由于人工流動量的不均勻，因而在局部地區(qū)會造成嚴(yán)重的污染后果。(六)

重金屬污染及危害3.主要的重金屬污染物及危害：●汞[Hg（Ⅱ）]汞的毒性很強，而有機汞化合物的毒性又超過無機汞。無機汞化合物如HgCl2、HgO等不易溶解，因而不易進(jìn)入生物組織；有機汞化合物如烷基汞（CH3Hg一、C2H5Hg一）、苯基汞（C6H5Hg一）等，有很強的脂溶性，易進(jìn)入生物組織，并有很高的蓄積作用。

無機汞在水體中易沉積于底層沉積物中，在微生物作用下可轉(zhuǎn)化為有機汞而進(jìn)入生物體內(nèi)，再通過食物鏈作用逐漸濃集，最后影響到人體。汞在無脊椎動物體中的富集可達(dá)10萬倍，日本的水俁病就是人長期吃富集甲基汞的魚而造成的。(六)

重金屬污染及危害3.主要的重金屬污染物及危害：●鎘[Cd（Ⅱ）]

鎘的化合物毒性很大，蓄積性也很強，動物吸收的鎘很少能排出體外。受鎘污染的河水用作灌溉農(nóng)田，可引起土壤鎘污染，進(jìn)而污染農(nóng)作物，最后影響到人體。日本的痛痛病就是吃了被含鎘污水生產(chǎn)的稻米所致。鎘進(jìn)入人體后，主要貯存在肝、腎組織中不易排出。鎘的慢性毒性主要使腎臟吸收能力不全，降低機體免疫能力及導(dǎo)致骨質(zhì)疏松、軟化，如骨痛病所出現(xiàn)的骨萎縮、變形、骨折等。(六)

重金屬污染及危害3.主要的重金屬污染物及危害：鉻[Cr（Ⅵ）]

無機化合物有二價、三價、六價三種，六價鉻化合物毒性最大。六價鉻具強氧化性，對皮膚、粘膜有強烈腐蝕性。在慢性影響上，六價鉻有致畸、致突變與致癌等作用。●(六)

重金屬污染及危害3.主要的重金屬污染物及危害：砷（As）砷是傳統(tǒng)的劇毒物，As2O3即砒霜，對人體有很大毒性。長期飲用含砷的水會慢性中毒，主要表現(xiàn)是神經(jīng)衰弱、腹痛、嘔吐、肝痛、肝大等消化系統(tǒng)障礙。并常伴有皮膚癌、肝癌、腎癌、肺癌等發(fā)病率增高現(xiàn)象?！?六)

重金屬污染及危害4.重金屬污染水體的危害：(1)在天然水中的毒性效應(yīng)有時是由微量金屬所致。(2)

毒性幾乎都通過與機體結(jié)合而發(fā)揮作用。(3)重金屬不能被微生物分解，經(jīng)生物放大作用被富集，又通過食物鏈進(jìn)入人體。(4)重金屬的毒性與金屬的形態(tài)有關(guān)。第三節(jié)污染物在水環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化一.耗氧有機物在水環(huán)境中的降解作用

（一）概述

（二）微生物在有機物生物化學(xué)反應(yīng)中的作用

（三）耗氧有機物的生物化學(xué)分解二.重金屬在水環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)

（一）重金屬遷移轉(zhuǎn)化的基本類型

（二）重金屬在水環(huán)境中的物理化學(xué)遷移機理

1.重金屬化合物的沉淀-溶解作用

2.重金屬離子的水解作用

3.水環(huán)境中配位體對重金屬的絡(luò)合作用

一.耗氧有機物在水環(huán)境中的降解作用

（一）概述

通過降解作用實現(xiàn)有機碳由低價向高價的轉(zhuǎn)變，使有機物的構(gòu)造趨于簡單，分子量逐漸降低。各種有機物都能被氧化，但被氧化的難易程度卻有很大差別，這是由有機物本身的特性決定的。有機物的氧化還原反應(yīng)的判斷：對有機物凡加氧去氫的反應(yīng)稱為氧化，而加氫去氧的反應(yīng)稱為還原。電子偏離碳原子的反應(yīng)就是有機物的氧化,相反電子對移近碳原子的反應(yīng)就是有機物的還原。（二）微生物在有機物生物化學(xué)反應(yīng)中的作用在有機物的生物化學(xué)反應(yīng)中微生物起著決定性的作用，分解有機物的微生物主要是細(xì)菌，生物氧化作用有其特殊性，反應(yīng)是在生物催化劑酶的作用下完成的。（1）生化反應(yīng)中的微生物------主要是細(xì)菌異養(yǎng)細(xì)菌中的腐生菌在轉(zhuǎn)化過程中起決定作用。細(xì)菌對食物的攝取是以化合物透過細(xì)胞膜的方式實現(xiàn)的，對于復(fù)雜的有機物首先須經(jīng)微生物(細(xì)菌)的體外分解變?yōu)樾⌒秃唵位衔锖蟛拍芡ㄟ^細(xì)胞壁進(jìn)入細(xì)菌體內(nèi)，進(jìn)一步發(fā)生分解反應(yīng)，主要是氧化反應(yīng),并有能量的轉(zhuǎn)化。

2.微生物的呼吸作用微生物呼吸作用的實質(zhì)：通式—基質(zhì)→氧化了的基質(zhì)+2H2H+受氫體→還原了的受氫呼吸作用需要有相應(yīng)的受氫體來接收脫出的氫,反應(yīng)才能最終完成。以游離的O2作為活化氫的最終受氫體為有氧氧化。如果以O(shè)2以外的化合物作為受氫體，反應(yīng)在缺氧或無氧的條件下進(jìn)行則稱為無氧氧化。3.酶和輔酶的作用酶的催化作用具有高度的專性，但是有許多酶不能單獨完成某種催化作用，還須有另一些活性物質(zhì)參加，這類活性物質(zhì)稱為輔酶.酶與輔酶結(jié)合成全酶才具有催化作用。

（三）耗氧有機物的生物化學(xué)分解有機物生物化學(xué)分解基本反應(yīng)可分為兩大類。（1）水解反應(yīng)：（2）氧化反應(yīng)：①脫氫作用又可分兩種。一種是從—CHOH—基團脫氫，一種是從—CH2CH2—基團脫氫②脫羧作用:這是生物氧化中產(chǎn)生CO2的主要過程總之碳水化合物、脂肪、蛋白質(zhì)等有機物降解的共同規(guī)律都是首先在細(xì)胞體外發(fā)生水解,然后在細(xì)胞內(nèi)部繼續(xù)水解和氧化。降解的后期產(chǎn)物為各種有機酸,在有氧條件下,其最終產(chǎn)物是CO2、H2O和NO3-、SO42-等,在缺氧條件下進(jìn)行反硝化、反硫化、甲烷發(fā)酵、酸性發(fā)酵等,其最終產(chǎn)物除CO2和H2O外,還有NH3、H2S、CH4、有機酸、醇等。二、重金屬在水環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化（一）重金屬遷移轉(zhuǎn)化的基本類型1.定義：2.按照物質(zhì)運動的形式,可以分為三種基本類型：（1）機械遷移指重金屬離子以溶解態(tài)或顆粒態(tài)的形式被水流機械搬運,遷移過程服從于水力學(xué)原理。（2）物理化學(xué)遷移指重金屬以簡單離子/絡(luò)離子或可溶性分子在水環(huán)境中通過一系列物理化學(xué)作用所實行的遷移與轉(zhuǎn)化過程,是最重要的形式。（3）生物遷移是重金屬通過生物體的新陳代謝、生長、死亡等過程實現(xiàn)的。遷移使某些重金屬在有機體中富集起來，再經(jīng)過食物鏈而構(gòu)成對人體的威脅。（二）重金屬在水環(huán)境中的物理化學(xué)遷移機理1.重金屬化合物的沉淀-溶解作用在水中的溶解度可以直觀地表示其在水環(huán)境中的遷移能力,溶解度大者遷移能力大,小者遷移能力小.水是強極性分子,對極性大的離子鍵化合物的溶解能力比對極性小的共價鍵化合物的溶解能力更強。對離子鍵化合物來說,①溶解度隨著離子半徑的增大和電價的減小而增加.②相互結(jié)合的離子的半徑差別愈小,其離子化合物愈牢固,即越難溶解。難溶電解質(zhì)在飽和水溶液中存在著電離平衡,平衡常數(shù)以溶度積(Ksp)表示。在水中的溶解度的大小,首先是由它們的本質(zhì)來決定的,其次影響溶解度的因素是溫度和外加的可溶性鹽類等。2.重金屬離子的水解作用金屬離子的水解作用,可以看作是各種金屬離子和質(zhì)子[H+]對于羥基[OH-]的爭奪作用.羥基與金屬離子的絡(luò)合作用可大大提高某些重金屬氫氧化物的溶解度,從而促進(jìn)重金屬的遷移.重金屬離子大多數(shù)都有較高的離子電位,故能在較低的PH值下水解.在水解過程中,H+離開水合重金屬離子的配位水分子,通式如下

Me(H2O)n2++H2O==Me(H2O)n-1OH++H3O+金屬水解反應(yīng)也可以看作是OH-置換金屬離子的配位水分子,或者可以說是金屬離子的配位水分子釋放出質(zhì)子.高價重金屬離子能參與一系列的質(zhì)子傳遞過程

3.水環(huán)境中配位體對重金屬的絡(luò)合作用

在水環(huán)境中存在著多種多樣的天然和人工合成的無機和有機配位體,它們能與重金屬離子形成穩(wěn)定度不同的絡(luò)合物或螯合物,對重金屬在水環(huán)境中的遷移有很大影響。重金屬大多數(shù)屬周期表中的過渡性元素,過渡元素的原子有自己的電子構(gòu)型特點,其最外層為s電子,數(shù)目為2或1,而次外層d電子,電子數(shù)一般是1~9未充滿,所以仍可以接受外來電子.由于過渡元素具有可接收孤電子對的空軌道,因此具有強烈地生成絡(luò)合物的能力。(1)水環(huán)境中的無機配位體對重金屬的絡(luò)合作用

無機水中重要的無機配位體有OH-、Cl-、CO32-、HCO3-、F-、S2-等,除S2-外均屬于路易斯酸堿。近年來,水環(huán)境金屬化學(xué)的研究,人們十分重視OH-和Cl-的絡(luò)合作用,認(rèn)為它們是影響一些重金屬,難溶鹽類溶解度的重要因素.氯離子對Hg、Cd、Zn、Pb的絡(luò)合力的順序為Hg>Cd>Zn>Pb氯離子絡(luò)合作用對重金屬遷移的影響：①可大大提高難溶重金屬化合物的溶解度。②由于氯絡(luò)重金屬離子的生成使膠體對重金屬離子的吸附作用減弱,對汞尤為突出。（2）水環(huán)境中的有機配位體對重金屬的絡(luò)合作用①水環(huán)境中有機物的分類,據(jù)用0.5μm濾膜過濾而區(qū)分為可溶性有機質(zhì)和顆粒態(tài)有機質(zhì).②水環(huán)境中的腐殖質(zhì)來源：有機殘體經(jīng)生物化學(xué)轉(zhuǎn)化而來,成分為富鋁酸和胡敏酸.含量：底泥中在1%~3%,某些地區(qū)8%~10%。河水中平均含量為10mg/l~15mg/l，某些地區(qū)可達(dá)200mg/l。湖水中的含量變動大,一般在1mg/l~150mg/l之間.潛水中含量很少，<10mg/l③腐殖質(zhì)對重金屬的絡(luò)合作用④絡(luò)合作用對重金屬遷移轉(zhuǎn)化的影響4.水環(huán)境中的膠體對重金屬離子的吸附作用天然水體中一些主要膠體物質(zhì)的形態(tài)特征:①礦物微粒和粘土礦物②有機膠體—各類溶性和不溶性腐殖質(zhì)③有機無機膠體的復(fù)合體④水體中的懸浮沉積物(2)吸附機理吸附作用分為:表面吸附、離子交換吸附、金屬吸附等.①表面吸附②離子交換吸附第四節(jié)

水體污染的控制一、污水處理技術(shù)概述現(xiàn)代的污水處理技術(shù)，按其作用原理可分為四大類：

1.物理法

2.化學(xué)法

3.物理化學(xué)法

4.生物法1.物理法（一級處理）重力分離法：利用污水中呈懸浮狀的污染物和水比重不同的原理，借重力沉降（或上?。┳饔茫蛊渌袘腋∥锓蛛x出來。氣浮法：將空氣通入污水中，并以微小氣泡形式從水中析出成為載體，污水中相對密度接近于水的微小顆粒狀的污染物質(zhì)粘附在氣泡上，并隨氣泡上升至水面，形成泡沫--氣、水、懸浮顆粒（油）三相混合體，從而使污水中的污染物質(zhì)得以從污水中分離出來.離心分離法：含有懸浮污染物質(zhì)的污水在高速旋轉(zhuǎn)時，由于懸浮顆粒和污水的質(zhì)量不同，因此旋轉(zhuǎn)時受到的離心力大小不同，質(zhì)量大的被甩到外圍，質(zhì)量小的則留在內(nèi)圈，通過不同的出口分