环境学概论期末复习讲义

环境学概论期末复习讲义第一章绪论1、环境（Environment，Surroundings）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。

2、自然环境是一切可以直接或间接影响到人类生产、生活的自然界中的物质和能量的总体。

3、人工环境是人类在改造和征服自然过程中形成带有人类活动烙印的环境，包括社会环境和工程环境。

4、环境要素（Environment factor）:构成人类环境整体的各个独立的、性质不同而又服从于整体演化规律的基本物质组分称环境要素，也称环境基质。

5、环境容量（Environment capacity）:指在人类生存与自然生态不致受害的前提下，某一环境所能容纳污染物的最大负荷。

6、环境问题概念指因自然变化或人类活动而引起的环境破坏和环境质量变化，以及由此给人类的生存和发展带来的不利影响。

7、见PPT25页第二章生态学基础1、生态学是研究生物和环境之间相互关系以及生物与生物之间相互关系及其作用机理的一门科学。

2、种群(Population) :某特定时间，栖居在某个自然区域内的同种有机体的组合(一定空间里某种个体的组合)3、存活曲线：以存活数量的对数值为纵坐标，以年龄为横坐标作图，从而把每一个种群的死亡—存活情况绘成一条曲线，这条曲线即是存活曲线。

补充：A型(凸型):绝大多数个体都能活到生理年龄，早期死亡率极低，但一旦达到-一定生理年龄时，短期内几乎全部死亡，如:人类，牛、羊等哺乳动物。

B型(对角线型) :种群各年龄的死亡基本相同，如:小型哺乳动物、鸟类成年阶段等。

C型(四型) :生命早期有极高的死亡率，但是一旦活到某-一年龄，死亡率就变得很低而且稳定，如:鱼类、很多无脊椎动物和植物等。

、群落（population ）：同一时间内，一定区域中不同生物种群有规律的组合5、群落的基本特征：（1）. 多种生物种群长期相互作用形成的；（2）. 具有一定的外貌特征、结构和种类组成；（3）. 群落内种群和种群之间，种群和环境之间已建立一定的联系。

6、群落的生活型与外貌生活型：指植物在外界综合坏境的长期作用下，所显示的适应形态。

生活型谱:统计某一地区或某群落内各类生活型的数量对比关系，称为生活型谱。

如:将一个地区的植物按阮基耶尔的生活型标准分类，再列表比较各类生活型的数量对比关系，这便称为生活型谱区的生活型谱。

第三章大气环境、大气污染：指由于人类活动或自然过程使大气中一些物质的含量达到有害的程度(一般指有害物质，如SO2、NOx、HC、O3、飘尘等超过国家质量标准)，以至破坏人和生态系统的正常生存和发展，对人体、生态和材料造成危害的现象。

、大气污染源：指向大气环境排放有害物质或对大气环境产生有害影响的场所、设备和装置。

分为天然污染源和人为污染源。

、一次污染物：指直接从污染源排放的污染物质，如二氧化硫、一氧化氮、一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他物质发生化学反应，或者作催化剂促进其他污染物之间的反应，后者则不发生反应或反应速度缓慢。

二次污染物：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、硝酸及硝酸盐气溶胶、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HO、HO 等。

、AQI的概念：空气质量指数（Air Quality Index，简称AQI）是一种反映和将常规监测的几种空气污染物的浓度简化成为单一的概念性数值形式、并分级表征空气质量状况与空气污染的程度，其结果简明直观，使用方便，适用于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。

计算方法：基本计算式：（1）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AQI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AQI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.（2）②全市AQI的计算步骤a 求某污染物每一测点的日均值式中：Ci 为测点逐时污染物浓度，n为测点的日测试次数b 求某一污染物全市的日均值式中：l(L)为全市监测点数c 将各污染物的市日均值分别代入AQI基本计算式所得值，便是每项污染物的AQI分指数。

d 选取AQI分指数最大值为全市AQI。

应用：例一：2010年9月8日，厦门市自动监测系统测得鼓浪屿、湖里各项污染物日均浓度分别为 SO2:0.015 mg/m3 、NO2:0.016 mg/m3、 PM2.5: 0.045 mg/m3 和SO2:0.021 mg/m3、NO2:0.032 mg/m3、PM2.5： 0.067 mg/m3。

请问当天两测点的空气质量指数各为多少？答案：①先计算分指数鼓浪屿： SO2为15 ；NO2为10； PM2.5为45湖里： SO2为21 ；NO2为20； PM2.5为58(注意小数点全部进一）②再取最大值鼓浪屿9月8日API指数为45，空气质量优；湖里AQI指数为58，空气质量良，首要污染物为可吸入颗粒物。

（空气质量为优时，不需要报首要污染物）4、大气环境中污染物的化学转化基态：光解：直接反应：发出荧光：碰撞：5、光化学反应过程：一个原子、分子、自由基或离子吸收一个光子所引发的反应，称为光化学反应。

化学方程式：6、硫氧化物在大气中的化学转化7、氮氧化物在大气中的化学转化、光化学烟雾的形成（概念、特征，形成的过程——两步，形成的条件）生的产物及反应物的混合物被称为光化学烟雾。

光化学烟雾的化学特征：(1)NO被氧化为NO2，(2)CmHn的氧化消耗，(3)NO2的分解，O3、醛类、PAN等的生成。

光化学烟雾的特征是烟雾呈蓝色，具有强氧化性，能使橡胶开裂，剌激人的眼睛，伤害植物叶子，并使大气能见度降低；其刺激物浓度的高峰在中午或午后；污染区域往往在污染的下风向几十至几百公里处。

光化学烟雾的形成过程（1）NO向NO2转化是产生“烟雾”的关键NO2 +hv(290-430nm) NO+O* (1)O*+O2 O3 (2)O3+NO NO2+O2 (3)（2） CmHn转化是产生“烟雾”的主要成分NO2 +hv(290-430nm) NO+O*O*+O2 O3O3+NO NO2+O2光化学烟雾的条件（1）光化学烟雾形成的地理条件地区：天顶角小于60度的地区季节：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、汽车的尾气排放光化学烟雾的形成条件是大气中有氮氧化物和碳氢化合物存在，大气湿度较低，而且有强的阳光照射。

这样在大气中就会发生一系列复杂的反应，生成一些二次污染物，如O3、醛、PAN、H2O2等。

光化学烟雾一般发生在大气湿度较低、气温为24～32℃的夏季晴天，污染高峰出现在中午或稍后。

光化学烟雾是一种循环过程，白天生成，傍晚消失。

、大气中污染物的扩散温度场气温垂直递减率在对流层内，气温垂直变化的总趋势是，随高度的增加气温逐渐降低。

气温随高度的变化称为气温垂直递减率，可用参数γ表示。

....详见PPT•上式中，负号表示气温随高度而降低。

温度层结：指气温随垂直高度的分布规律称为温度层结不同温度层结下的烟型不同稳定层结下的烟型大气稳定度是指在垂直方向上大气稳定的程度。

污染物在大气中的扩散与大气稳定度有密切的关系。

大气的稳定程度直接影响湍流活动的强弱，影响空气污染物的扩散• 大气稳定度是直接影响大气污染物扩散的极重要因素。

大气越不稳定，污染物的扩散速率就越快；反之，则越慢。

• 当近地面的大气处于不稳定状态时，由于上部气温低而密度大，下部气温高而密度小，两者之间形成的密度差导致空气在竖直方向产生强烈的对流，使得烟流迅速扩散。

• 大气处于逆温层结的稳定状态时，将抑制空气的上下扩散，使排向大气的各种污染物质因此而在局部地区大量聚积。

当污染物的浓度增大到一定程度并在局部地区停留足够长的时间，就可能造成大气污染。

• 烟流在不同气温层结及稳定度状态的大气中运动，具有不同的扩散型态。

下图为烟流在五种不同的大气稳定度条件下，形成的典型烟云。

比如会考波浪型的烟云是在什么样的大气条件下形成的、影响污染物在大气中扩散的因素（气象，地理，其他）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（二）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：（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）(三)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（四）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（三四点详见书P44）11、污染物在大气中扩散的模式有界条件下的大气扩散模式实际污染物排放源多位于地面或接近地面的大气边界层，污染物在大气中的扩散必然会受地面影响，称为有界大气扩散。

连续点源一般指排放大量污染物的烟囱、放散管、通风口等。

排放口安置在地面的称为地面点源，处于高空位置的称为高架点源12、烟气抬升高度的计算法一：有效源高H= Hs+∆HHs ――烟囱几何高度∆H ――抬升高度烟气抬升的原因主要有两个：①是烟囱出口处的烟流具有一初始动量（使它们继续垂直上升）；②是因烟流温度高于环境温度产生的静浮力。

这两种动力引起的烟气浮力运动称烟气抬升，烟气抬升有利于降低地面的污染物浓度。

烟气抬升初始动量：速度、内径浮力：密度差、温度差风速下垫面Holland公式：当大气稳定度为中性，计算烟气抬升高度时，经常使用霍兰徳公式：H—烟气抬升高度（m）；D—烟囱排出口的内径（m）；Ts—烟气出口温度（K）;Ta—大气平均温度（K）；—烟囱口高度上的平均风速（m/s）;Vs—烟囱口处排烟速度（ m/s ）；QH—烟气热释放率（KJ/s）Holland公式比较保守，不适宜计算烟囱高、热释放率比较强的烟气抬升高度。

在实际计算中，不稳定条件(A、B稳定度)，ΔH 需增加10％～20％；稳定条件(E、F稳定度)，ΔH 需减少10％～20％不同高度风速计算公式(ppt119)u1=(距离地面10米处的风速就是地面风速)地区稳定度等级A B C D E、F城市 0.10 0.15 0.20 0.25 0.30乡村 0.07 0.07 0.10 0.15 0.25法二烟气的热释放率烟气的热释放率是指单位时间内向环境释放的热量，即：这里ΔT 是烟气温度与环境温度的差值,QN 是烟气折合成标准状态时的体积流量（NM3/s）CP 是标准状态下的定压热容( =1.298 KJ/度.NM3)。