1、 书 山 有 路 勤 为 径1 / 37张烈环境学原理第一章 环境学基本理论第一节 环境和环境问题一、 环境（一） 环境的概念 :环境是相对于中心事物而言的，与某一中心事物有关的事物，就是这个中心事物的环境。 （surrounding）1、哲学上从哲学上来说，环境是一个相对于主体而言的客体，它与其主体相互依存；它的内容随着主体的不同而不同。2、环境科学环境的含义应是“以人类社会为主体的外部世界的总体” 。环境科学研究的环境，是以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的物质条件的综合体。主体是人类，客体是人类周边的事物。人类的环境不等于自然环境。人类环境：原生的自然环境，经过人类的创造和改造
2、形成的人工环境3、工作需要而对环境下的定义是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体（二）环境要素及其属性 1、环境要素构成人类环境整体的各个独立的、性质各异的而又服从总体演化规律的基本物质组分称为环境要素也叫环境基质。分为自然环境要素和社会环境要素。平常所说的环境要素通常指自然环境要素：水、大气、生物、土壤、岩石、阳光等。2.环境属性:（1）最差（小）限制律（2）等值性、 （3）环境整体大于诸要素之和 （4）相互依赖性 （三）环境的基本类型、按环境的主体分为人类生存环境和生态环境以人或人类作为主体，其它的生命物体和非生命物质都被视为环境要素即人类生存环境（环境科学中多采
3、用） ；以生物体（界）作为环境的主体，不把人以外的生物看成环境要素-生态环境（生态学中往往采用） 。、按照环境的范围大小，由近及远分为聚落环境、地理环境、地质环境和星际环境。、按环境要素分如按环境要素的属性可分为自然环境和社会环境。自然环境按其主要的环境组成要素可分为大气环境、水环境、土壤环境、生物环境、地质环境。社会环境常依人类对环境的利用或环境的功能再进行分类：聚落环境、生产环境、交通环境、文化环境等二、 环境多样性环境基本属性之一环境多样性是人类与环境相互作用中的基本规律。它包括自然环境多样性、人类需求与创造多样性以及人类与环境相互作用多样性。（一）自然环境多样性1、 物质多样性：生命物
4、质和非生命物质2、环境过程多样性 3、环境形态多样性如自然环境形态多样性包括地形地貌多样性、气象形态多样性、物质形态多样性、生物形态多样性和景观多样性等。 4、环境功能多样性（1）整体性： （2）有限性： （3）不可逆性：（4）隐显性： （5）持续反应性： （6）灾害放大性：（二）人类需求与创造多样性（三）人类与环境相互作用多样性书 山 有 路 勤 为 径2 / 37张烈作用界面多样、作用方式多样作用过程多样、作用效应多样三、 环境问题（一） 什么是环境问题环境问题：是指由于自然力或人类活动作用于人们周围的环境所引起的环境质量变化，以及这种变化反过来对人类的生产、生活和健康造成的影响问题。大致
5、可分为第一环境问题（也叫原生环境问题）如：地震、洪涝、干旱、滑坡等自然灾害问题。和第二环境问题（也叫次生环境问题）两大类。（二） 环境问题的发生和发展1、生态环境的早期破坏2、近代城市环境问题 3、当代环境问题 原来的环境问题仅仅表现为地区性或区域性，从世界范围和从整体上来看，演变为全球性的问题。（1）当前人类面临的环境问题：五大环境问题自然灾害、生态破坏、资源耗竭、环境污染、人口剧增（2）当前和以前的环境问题有何不同1)影响范围与性质不同 2)危害后果不同3)污染源不同 4)人们关心的重点和重视环境问题的国家不同5）解决环境问题的难易程度不同6）当前突发性严重污染事件多，污染范围大，危害重，
6、经济损失巨大。（3）发达国家与发展中国家的环境问题1）发达国家的环境问题一是环境质量有了明显改善；二是仍有许多环境问题有待解决，并又出现了一些新的环境问题。2）发展中国家的环境问题发展中国家的环境问题主要是生态环境的破坏、环境卫生和大城市的污染问题。（三）人类对环境问题的认知1、人类的环境观天命论的自然观 地理环境决定论 征服论的自然观 协调论的环境观 2、人与环境的和谐纵观人类历史， 人与环境的和谐程度 大致可以包括：适应生存、环境安全、环境健康、环境舒适和环境欣赏五个方面的内容，在和谐程度上是逐级递增的。环境承载力：是在一定时期、范围和环境条件下，维持人 环境系统不发生引起环境功能破坏的质
7、的改变，即维系人与环境和谐的前提下，人环境系统所能承受的人类活动的阈值。人口容量 ：从适应生存的角度讲，人口容量可定为：在特定时空条件下，资源、生态、环境在保障人类基本生理需求的前提下，所能够供养的最大人口数。 人与环境和谐：人与自然环境的和谐，人与人工环境的和谐，人工环境与自然环境的和谐第二节 环境科学和环境保护一、 环境规律（一）什么是环境规律 指人类与环境相互作用的规律就是环境规律。(二) 五律协同（制约人类生存与发展的客观规律有以下五类）自然规律，社会规律，经济规律，技术规律，环境规律人类在实现重大战略目标的过程中，会受到多种规律的作用，其作用状态有三：规律作用方向与目标一致者，称之为
8、协同规律作用方向与目标背离者，称之为颉颃规律作用方向与目标偏离者，称之为偏离当五类规律的作用方向都与目标一致时，称为五律协同。（三）规则与规律自然环境的改变是自然规律作用的结果，不违背规律；但是如果环境质量降低，就违背了环境规律和谐的要求二、 环境保护书 山 有 路 勤 为 径3 / 37张烈（一）环境保护的概念环境保护是指采取行政的、法律的、经济的、科学技术等多方面措施，合理地利用自然资源，防止环境污染和破坏，以求保持和发展生态平衡，扩大有用自然资源的再生产，保障人类社会的发展。（二）世界环境保护的发展历程4 月 22 日-“地球日” ； 6 月 5 日-“世界环境日”（三） 我国环境保护工
9、作回顾1、萌芽阶段（1949-1973） 2、起步阶段（1973-1983） 3、发展阶段（1983-1995） 4、深化阶段（1995-） “三同步、三统一”的方针。 “三同步、三统一”是指：经济建设、城乡建设、环境建设同步规划、同步实施、同步发展，实现经济效益、环境效益、社会效益的统一。实行环境影响评价、 “三同时” 、排污收费 3 项老制度老三项新五项制度：环境影响评价制度；“三同时”制度；排污收费制度；环境保护目标责任制；城市环境综合整治定量考核制度；排污许可证制度；污染集中控制制度；污染限期治理制度。“三同时”制度：企业、事业单位在进行新建、改建和扩建工程时，防治污染和其它公害的设施
10、必须与主体工程同时设计、同时施工、同时投产。4、深化阶段（1995-）环境与发展十大对策： 1）实行持续发展战略。 2）采取有效措施，防治工业污染。 3）开展城市环境综合整治，治理城市“四害” （废气、废水、废渣和噪声） 。 4）提高能源利用效率，改善能源结构。 5）推广生态农业，坚持不懈地植树造林，切实加强生物多样性的保护。6）大力推进科技进步，加强环境科学研究，积极发展环保产业。 7）运用经济手段保护环境。8）加强环境教育，不断提高全民族的环境意识。 9）健全环境法规，强化环境管理。 10）参照联合国环境与发展大会精神，制定我国行动计划。 三、环境科学的内容及研究对象（一）环境学环境学的任
11、务在于揭示人类与环境相互作用的基本规律，它是环境科学的核心，它着重于环境科学基本理论和方法论的研究。（二）环境科学环境科学是研究人类活动与其环境质量关系的科学。环境科学的研究对象是人类与其环境之间的矛盾第二章 自然环境与生物圈第一节 地球环境的形成与演化第二节 大气圈一、大气圈及发展史二、大气的书 山 有 路 勤 为 径4 / 37张烈组成大气成份分为：干洁空气、水汽、固液体杂质三大部份组成。(一) 干洁空气：没有水汽和悬浮物的空气称为干洁空气（二）水汽（水滴如云滴、雾滴）（三）冰晶和固体微粒（如尘埃、花粉）三、大气圈的结构 （一）大气的高度：大气的下界地面，上界则说法不一1、着眼于大气中出现
12、的某些物理现象来确定的 极光：1200km2、着眼于大气密度 卫星探测资料推算：20003000km（二）大气的垂直分层：对流层、平流层、中间层、暖层、散逸层五层。1、 对流层（1）范围：低纬 1718km 、中纬 1012km 、高纬 89km（2）三个最基本特征：1）气温随高度的升高而降低2）有强烈的对流运动3）气象要素水平分布不均，天气现象复杂多变气温直减率 ：上升单位高度时气温降低值 T/Z 其中：T=T2 T1、Z=Z2Z1 ,平均而言：r=0.65/100 米 2、平流层： (1)高度: 从对流层顶 到 5055km (2)主要特征：1）气温随高度而升高，起初不变或变化很小，到书
13、山 有 路 勤 为 径5 / 37张烈25公里以上，气温随高度迅速上升2）大气的运动以水平运动为主。3）水汽、尘埃含量很少，类似对流层中的云难生成，大气透明度好。 3 、中间层 ：高度从 55 到 85km 左右 主要特征： 气温随高度增高而迅速下降。 有对流运动。 有一个只在白天出现的电离层 D 层（6090km）4、暖层 ：高度从 85 到 800km 随高度升高，气温迅速升高空气处于高度电离状态。E 层 90130km 和 F 层 160350km5、散逸层 ：800km 以上四、大气边界层 (一)湍流运动在大气边界层中，由于地面粗糙度的影响，风速越靠下层变得越小，因而产生了风速的垂直梯
14、度，形成湍流。(湍流是一种具有强烈涡旋性的不规则运动，在边界层大气中，几乎总是存在湍流运动。要给湍流作完善和恰当的定义是十分困难的，故至今尚无严格统一的定义。然而人们已很好地认识到湍流的存在和它的性质，烟囱排出的烟气总是涡旋性地扩展，便是大气湍流的形象表征。)近地层湍流强弱主要与下垫面粗糙度、平均风速和大气稳定度有关。下垫面越粗糙，平均风速越大，大气越不稳定，湍流愈强。因为几乎所有污染物质的扩散都是在大气边界层中进行的。因此，边界层大气运动的湍流对污染物的扩散稀释起着重要作用。书 山 有 路 勤 为 径6 / 37张烈(二)风：在大气边界层中，由于随高度增加摩擦力减小，因而风速随高度增加明显变
15、大。(三) 温度的垂直分布（气温直减率 r）温度的垂直分布用气温直减率 r 来描述，气温直减率 r 是指上升单位高度时气温降低值。其表达示为：在对流层中，当 r0 时，气温随高度升高而降低，正常分布；当 r0 时，气温随高度升高而不变，等温大气；当 r0 时，气温随高度升高而升高，逆温大气。逆温：在对流层中气温随高度升高而增高的现象。 根据逆温形成原因将逆温分为辐射逆温、平流逆温、湍流逆温、下沉逆温、锋面逆温。 1、 辐射逆温：由于地面强烈辐射冷却而形成的逆温，称为辐射逆温。 2、 平流逆温：暖空气平流到冷的下垫面（下垫面 ( underlying surface) 是指与大气下层直接接触的地
16、球表面。大气圈以地球的水陆表面为其下界，称为大气层的下垫面。它包括地形、地质、土壤和植被等，是影响气候的重要因素之一）上而产生的逆温，称为平流逆温。平流逆温是由暖空气平流到冷地面上，贴近地面的空气层受冷地面的冷却作用，比上层空气有较大的降温而形成。温差越大，逆温越强。3、湍流逆温 :由于低层空气的湍流混合而形成的逆温，称为湍流逆温。4、下沉逆温: 因整层空气下沉运动而造成的逆温，称为下沉逆温。5、锋面逆温: 由于锋面作用而形成的逆温，称为锋面逆温。五、大气稳定度（陈立民 P193-P195）（一）气温的绝热变化和非绝热变化1、概念 空气与外界有热量交换而引起的状态变化过程，称为非绝热过程，此状
17、态变化就是非绝热变化。如空气的水平运动过程就是非绝热变化。 地面与空气之间（或空气与空气之间）的热量交换方式有：传导、辐射、对流、湍流、蒸发凝结（升华凝华） 。 空气与外界没有热量交换而引起的状态变化过程，称为绝热过程，此状态变化就是绝热变化。如空气的垂直运动过程可近似看作绝热变化。2、气温的绝热过程任一气块与外界之间无热量交换时的状态变化过程，称为绝热过程。此时压力变化使空气膨胀或压缩而引起温度的变化。大气中，作垂直运动的气块，其状态变化近似于绝热过程。二）干绝热直减率和湿绝热直减率1、干绝热过程和干绝热直减率 当升、降运动气块内部既没有发生水相变化，又没有与外界交换热量的过程，叫干绝热过程
18、。干空气或未饱和湿空气的垂直运动可近看作干绝热过程。干绝热直减率（d）：是指干空气或未饱和湿空气块绝热上升单位距离时的温度降低值，称为干绝热垂直减温率（简称干绝热直减率)。 即 d = 0.985/100 米 1/100 米2、 湿绝热过程和湿绝热直减率 当升降气块内部发生水相变化时的绝热过程，称为湿绝热过程。湿绝热直减率（m）：是指饱和湿空气块绝热上升单位距离时的温度降低值，称为湿绝热垂直减温率（简称湿绝热直减率） 。它不是常数，但 md 。注意：气温直减率（） 、干绝热直减率（d）和湿绝热直减率（m）的区别。例题：若未饱和湿空气流经 3000 米一座高山，已知山脚处 t0 =20，对应的地
19、面露点（0）是 15，m 是0.5/100 米，d 为 0.985/100 米，露点递减率（）为 0.17/100 米，试求：凝结高度是多少？高山顶气流温度为多少？气流翻越高山后在背风坡山脚处温度是多少？(615 米,2,32)（三）位温和假相当位温位温（）：是指气块循着干绝热过程移动到 1000hPa 时的温度。假绝热过程：假设水汽一经凝结，其凝结物便脱离原上升的气块而降落，而把潜热留在气块中来加热气块，这种过程称为假绝热过程。当气块中含有的水汽全部凝结降落时，所释放的潜热，就是原气块的位温提高到了极值，这个数值称为假相当位温（se） 。即 se = + Lq / Cp；q 是气块在1000
20、hPa 处，单位湿空气中所含水汽量,即气块在假绝热过程中的位温。12-ZT书 山 有 路 勤 为 径7 / 37张烈（四）大气稳定度1、 概念: 指气块受到任意方向扰动后，返回或远离原平衡位置的趋势和程度。或周围大气使气块返回或远离起始位置的趋势和程度。大气中的温度，湿度随高度的分布，称为大气层结。2、 大气稳定度的判据 判别大气稳定度的基本公式：a = (TiT )gT3、 判别大气稳定度的基本方法（1）干绝热过程（干空气或未饱和湿空气）的判据 干绝热过程的判据（干空气或未饱和湿空气）上升Z 时，气块 Ti = Ti0 d Z,周围大气 T = T0 - Z a = ( d) g ZT 当
21、d 时，大气层结不稳定 或 /Z0 当 d 时，大气层结稳定 或 / Z0 当 = d 时，大气层结中性 或 /Z = 0（2）湿绝热过程的判据（饱和湿空气）上升Z 时，气块 Ti = Ti0 m Z, 周围大气 T = T0 - Z 得：a = ( m) g ZT 当 m 时，大气层结不稳定 或 se /Z0 当 m 时，大气层结稳定 或 se / Z0 当 = m 时，大气层结中性 或 se /Z = 0 由于 d m 恒成立，可得以下结论：A、当 d 时， 绝对不稳定 ，且 愈大，大气愈不稳定。 B、当 m 时， 绝对稳定，且 r 愈小，大气愈稳定。 C、当 d r m 时，条件性不稳定
22、。对于作垂直运动的饱和空气来说，大气是处于不稳定状态的；对于作垂直运动的未饱和空气来说，大气又是处于稳定状态的。 （五） 位势不稳定由于整层空气被同时抬升而造成的气层不稳定，称为位势不稳定。绝热直减率: 气块绝热上升单位距离时的温度降低值，称为绝热垂直减温率（简称绝热直减率） 。气象上常用（T，lnP）坐标系表示气温随高度的变化情况，实质上也就是(T,Z)坐标系。某一时刻气层的气温随高度分布曲线称为层结曲线（） ；气层中某一气块在绝热过程中（即垂直运动） ，气块温度随高度的变化曲线称为该气块的状态曲线（d 和 m ） 。 如下图：第三节水 圈一、 水 圈水圈包括江河湖海中一切淡水、咸水，土壤水
23、、浅层和深层地下水以及南北两极冰盖和各大陆高山冰川中的冰，还包括大气圈中的水蒸气和水滴，以及生物体内的水。 (一)河水 （二）湖水 (三)冰川水 (四)地下水 （五）海水1、海水的盐度及含氯度含氯量：是指将 lkg 海水中的 Br 和 I 用 Cl 代替，其中 Cl、Br 及 I 三种元素的总克数，一般用Cl表示。盐度：是指将 lkg 海水中所有的碳酸盐、溴化物、碘化物转化为氯化物，将所有的有机质氧化后，其所含的固体物质的总克数，以为单位。2、海水中的主要气体及营养成分海水中除了溶解的大量盐类外，还含有大量的气体及营养成分。二、 水的特性1、 水是无色透明的2、 水是一种良好的溶剂3、 除液氨
24、外，水的比热是所有液体和固体中最大的4、 水在 4时的密度最大三、 水资源的特性TTiZ01状 态 曲 线层 结 曲 线 d d = dTiZ01i01i01稳定 中性 不稳定书 山 有 路 勤 为 径8 / 37张烈1、资源的循环性2、储量的有限性3、时空分布的不均匀性4、利用的多样性四、 水的储量与分布五、 全球水循环（一） 水的自然循环（二） 水的社会循环六、 人与水的关系 （一）生活用水 （二）生产用水:农业用水、工业用水 （三）生态用水第四节 岩石圈和土壤圈一、 岩石圈(一) 地球内部的圈层构造1、 固态内核 2.液态外核 3.地幔 4.地壳(二) 人类活动对岩石圈的影响1、 深井灌
25、水触发地震 2、油气田的开采与回灌引起地面沉降、断层活动和地震 3、矿山开发对环境的影响二、土壤圈（一）土壤是风化作用的产物（二）成土过程成土过程的主要影响因素：母质、气候、生物、地形、时间三、土壤的组成 土壤是一种由固相(矿物质、有机物)、液相(土壤水分)和气相(土壤空气)三相物质、四种成分有机地组合在一起的构成的一种特殊的物质。(一)土壤矿物质： 原生矿物、次生矿物按粒径大小、物理化学性质相近的颗粒进行归纳的分类方法称为土壤矿物粒级分类 (见表)。(二)土壤有机质：非腐殖物质、腐殖质(三) 土壤空气(四) 土壤溶液(五) 土壤生物四 土壤的结构（在上述几者中土粒成分是基本的组成要素，也是重
26、要的功能单元）（一） 土粒：土壤矿粒包括一系列的大小形状不同的矿物物质（二）土壤结构：土壤结构一般把土壤颗粒(包括单独颗粒、多粒和团聚体)的空间排列方式及稳定程度、孔隙的分布和结合的状况 土壤结构体的基本指标有三个：土粒密度、土壤密度和孔隙度。(三)土层自然土的土层包括：覆盖层、淋溶层、淀积层和母质层；耕作土的土层包括：耕作层、犁底层、心土层和底土层。（四）土体五、土壤的基本性质(一)土壤的物理学性质（土壤孔性和质地）（二)土壤胶体及土壤吸收交换性1、土壤胶体的种类：土壤有机胶体、土壤无机胶体、有机无机复合体2、 土壤胶体的性质（1）巨大的表面积和表面（2）电荷性质：土壤胶体带有一定电荷，所带
27、电荷的性质主要决定胶体面固定离子的性质。通常，土壤无机胶体带负电荷。两性胶体在不同酸度条件下可以带负电，也可带正电，例：Al(OH)3 。 (3)分散性和凝聚性书 山 有 路 勤 为 径9 / 37张烈3、土壤的吸附作用（1）生物吸收 （2）机械吸收 （3）物理吸收(分子吸收) （4）化学吸收 （5）物理化学吸收(离子交换)土壤的离子交换作用 阳离子交换 ：即土壤胶体所吸附的阳离子和土壤溶液中的阳离子进行交换。 阴离子交换 ：土壤胶体主要带负电，但在酸性土壤中，也有带正电的胶体，因而能进行阴离子交换吸附。(三)土壤酸度和土壤缓冲性土壤酸度：反映土壤溶液中氢离子浓度和土壤胶体上交换性氢铝离子数量
28、状况的一种化学性质。土壤的缓冲性：是指土壤抵制 pH 改变的能力，或土壤抵制土壤溶液中离子浓度改变的一种特性。（四）土壤的氧化一还原性（土壤氧化还原性常用土壤的氧化还原电位指标表示）土壤中的氧化还原体系：无机体系和有机体系影响土壤氧化还原作用的因素：1）土壤通气状况 2）土壤有机质状况 3）土壤无机质状况 4）pH 值土壤中氧化还原反应的影响： 1）影响土壤中营养元素的状态和有效性。 如营养元素 C 在氧化态时是 C02，而在还原态时是 CH4，N在氧化态时是 NO3-，而在还原态时是 N2、NH3。 2）影响元素离子的价态，从而影响其迁移、转化。土壤中大多数变价元素在高价态时溶解度小不容易迁
29、移，而在低价态时溶解度大，容易迁移。（五）土壤环境中的矿化作用和腐殖化作用矿化作用：指在土壤微生物作用下，土壤中有机态化合物转化为无机态化合物过程的总称。腐殖化作用：指动植物残体在微生物的作用下转变为腐殖质的过程。第五节生物圈与生态系统一、 生物圈(一) 生物圈的概念 有生物存在积极活动的空间称为生物圈，即生物圈就是存在于地球表面的生物及其赖以生存环境的总称。二、种群生态种群是在一定空间中同种个体的组合，是同种个体通过种内关系组成的一个统一体或系统。（一）种群结构1、 种群大小2、 年龄(阶段)结构和性比：增长型种群、稳定型种群 、下降型种群。 (二)种群增长 1、出生率 2、存活曲线 3、种
30、群增长 (1) 种群的指数增长： 种群的指数增长也称为与密度无关的种群增长。(2) 种群的逻辑斯谛增长：又称受密度制约的增长(3) 自然种群的周期性变动：自然种群具有季节消长和年变动的特征。(4) 种间的相互作用：一个种群的活动影响另一个种群的生长或促使死亡的情况。四、生物群落(一)群落的概念及其基本特征1、群落的定义：是指在一定时间内，居住在一定区域或生境内的各种生物群相互联系、相互影响的有规律的一种结构单元。生物群落可简单地分为植物群落、动物群落和微生物群落三大类。2、群落的基本特征(1)群落的物种组成 (2)群落的物种多样性(二)群落的结构1、群落的外貌 2、群落的垂直结构(成层现象)3
31、、群落的水平格局 4、群落的交错区和边缘效应5、群落的时间格局：群落结构随时间而有明显的变化，这就是群落的时间格局不同群落的交界区域，或两类环境相接触部分，称为群落交错区在群落交错区内，单位面积内的生物种类和种群密度较之相邻群落有所增加。这种现象称为边缘效应。不是所有的交错区内都能形成边缘效应。书 山 有 路 勤 为 径10 / 37张烈（三）群落种的生态位(多种学说)（四)群落的演替1、演替的概念和理论群落演替就是指地形、地质相同或气候相同的区域，由于物理环境条件的改变，从一个类型群落转变为另一类型群落，逐年向稳定群落发展的顺序过程。2、演替的类型 (1)初生演替 (2)次生演替 (3)自发
32、演替 (4)异发演替3、顶极群落：演替所达到的最终平衡状态就叫顶极群落 沿着顺序阶段向着顶极的演替过程，称为进展演替；反之，如果是由顶极群落向着先锋群落演替，则称为逆行演替。五、生态系统（一）生态系统的概念：一定空间内生物与非生物成分通过物质的循环、能量的流动和信息的交换而相互作用、相互依存所构成的生态学功能单位。(二)生态系统的组成成分（两大部分、四个基本成分）两大部分就是生物和非生物环境，四个基本成分是指生产者、消费者、还原者和非生物环境。(三)生物生产(四)生态系统的能量流动1、能量流动的基本原理和模式(1)农田生态系统的能流(2)能量流动的基本原理：热力学第一定律（能量守恒定律）热力学
33、第二定律（对能量传递和转化的一个重要概括）(3)能量流动的通用模式：生态系统的能流(E)是势能(P)与动能(R)之和(4)食物链和食物网(5)生态金字塔：数量金字塔 、生物量金字塔（生物的干重或湿重来表示） 、能量金字塔2、能量流动的生态效率：生态系统中的能量从一个营养阶层流转到另一个营养阶层，而在各个不同阶层或点上，能量各参数的比值就称为生态效率。（1）同化效率:是衡量生态系统中有机体或营养阶层利用能量和食物的效率。（2）生长效率:是指同一个营养阶层的净生产量与同化量的比值。（3）利用效率:是指一个营养阶层对前一个营养阶层的相对摄取量。 （4） Lindeman 生态效率：营养阶层 An 与
34、 An+1 之间的能量比值。它相当于同化效率、生长效率和利用效率的乘积。 （十分之一定律，即 Lindeman 效率） (五)能值流1、能值分析的基本概念 2、太阳能值转换率 3、能值流与价值流(六)营养物质的来源和循环1、碳的循环状况 2、氮的循环状况 3、磷的循环状况 4、硫的循环状况（七）能量的单向流与物质的循环流 (八)生态系统的信息传递：营养信息、化学信息、物理信息和行为信息传递。(九)生态系统的相对平衡1、动态平衡的生态系统特征2、生态平衡的失调和重建3、影响生态平衡的因素(1)破坏植被引起生态平衡失调(2)生物种类减少与生态系统的稳定性下降(3)食物链破坏与生态平衡失调(4)污染
35、物质对生态系统的危害(5)人类生存对生态系统的影响 4、怎样调整生态平衡 调整生态平衡，需要遵守以下生态学规律(1)收获量要小于净生物生产量(2)调整食物链与维护生态平衡书 山 有 路 勤 为 径11 / 37张烈(3)调整生态平衡与生态系统的整体性：1）治山与治水、2）水利工程与全流域的生态效应(4)创造生产力更高的生态系统 图：生态系统的组成部分第三章 环境污染与生态破坏第一节 环境污染概况一、 环境污染的含义（一） 环境污染的概念环境污染是指有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，破坏了环境系统正常的结构和功能，降低了环境质量，对人类或者环境系统本身产生不利影响的现象。（二）
36、环境污染的类型 1、按环境要素划分：大气污染、水污染、土壤污染等2、按污染产生的原因分：生活污染、生产污染（工业污染、农业污染、交通污染等）3、按污染物性质分：物理污染、化学污染、生物污染。 4、按污染物的形态分：废气、废水、固体废物污染，噪声、辐射污染等。 5、按污染涉及的范围分：局部性、区域性和全球性污染。 二、污染源环境污染源是指造成环境污染的污染物发生源，通常是指向环境排放有害物质或对环境产生有害影响的场所、设备和装置的总称。 （一） 按造成环境污染的原因分为：自然污染源、人为污染源。人为污染源可依据不同的目的、标准来分。如以污染物排放的种类分为：有机污染源、无机污染源、热污染源、放射
37、性污染源、病原体污染源和同时排放多种污染物的混合污染源。 （二）按环境污染的主要对象分：大气污染源、水污染源、土壤污染源、生物污染源等。 （三）按向环境排放污染物的空间分布方式分为：点、线、面污染源。 （四）按污染物排放的时间间隔分为：连续排放污染源、间隔排放污染源、瞬时排放污染源。 （五）按照人类社会活动功能分为：工业、农业、交通运输、生活等污染源。这类是最常见的分类方法。三 污染物及其类型与成因（一） 污染物及类型 污染物：是指进入环境后使环境的组成、结构、性质、状态乃至功能发生直接或间接有害于人类生存和发展的物质，是造成环境污染的重要物质组成。 1、按污染物的来源分为：天然污染物、人为污
38、染物。 2、按受污染影响的环境要素分：大气、水体、土壤等污染物。 3、按污染物的形态分为：固体、液体和气体污染物。 4、按污染物的性质分：化学（有机、无机） 、物理（噪声、辐射、放射） 、生物（病原体、变应原） 5、按污染物在环境中物理、化学性状的变化分为：一次污染物、二次污染物。 一次污染物：是指直接从污染源排放的污染物。二次污染物：是指由一次污染物在环境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污染物，其毒性比一次污染物还强。四、污染物在环境中的迁移和转化书 山 有 路 勤 为 径12 / 37张烈（一） 污染物的迁移 污染物的迁移是指污染物在环境中发
39、生的空间位置移动过程。迁移的结果导致局部环境中污染物种类、数量和综合毒性强度发生变化，引起污染范围的扩大或缩小，污染物浓度的降低或增高，污染物所处的局部条件重新发生或大或小的改变。 1、机械性迁移（1）气的机械迁移 （2）水的机械迁移 （3）重力的机械迁移 2、物理化学性迁移 3、生物性转移（1）生物浓缩:指生物体从环境中蓄积某种污染物，出现生物体中浓度超过环境中浓度的现象。（2）生物积累:指生物个体随其生长发育的不同阶段从环境中蓄积某种污染物，而使浓缩系数不断增大的现象。（3）生物放大:指在生态系统的同一食物链上，某种污染物在生物体内的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象。（二）污染物的转化
40、 污染物在环境中通过物理的、化学的或生物的作用改变形态或者转变成另一物质的过程，叫污染物的转化。 1、物理转化作用： 2、化学转化作用： 3、生物转化和生物降解作用： 第二节 水污染一、 水体污染与自净作用（一）水质1、水质的概念 水质即水的品质，是指水与其中所含杂质共同表现出来的物理、化学和生物学的综合特性。2、水质指标可分为三大类：物理性、化学性和生物学水质指标。化学性水质指标有关氧平衡的水质指标：溶解氧（DO） 、化学需氧量、生物需氧量、总需氧量、总有机碳量（P173）注意：总需氧量（TOD） 化学需氧量（COD）生化需氧量（BOD）（二）水体的概念 从自然地理的角度看，水体是指地表被水
41、覆盖的自然综合体。1、按类型可划分为 海洋水体：海和洋 陆地水体：地表水体（河流、湖泊、沼泽）和地下水体。2、区域的概念：指某一具体的被水覆盖的地段。（三）水体污染 当污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体后，其含量超过了水体的自然净化能力，使水体的水质和水体底质的物理、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和使用功能的现象，称为水体污染。（四）水体的自净作用 进入水体的污染物，通过物理、化学和生物等方面的作用，使污染物的浓度逐渐降低，经过一段时间后，水体将恢复到受污染前的状态，这一现象就称为水体的自净作用。水体自净的机制可分为：1、物理净化2、化学和物理化学净化3、生物化
42、学净化二、水体污染源和污染物（一） 水体污染物质的来源1、工业废水 2、生活污水 3、农业（二） 水体污染的主要污染物：水体污染物大致可分为固体污染物（常用悬浮物和浊度来表示。 ） 、需氧污染物、营养性污染物，酸碱污染物，有毒污染物，油类污染物，生物污染物，感官性污染物，热污染。 浊度：主要是指水体中含有泥沙、有机质胶体、微生物以及无机物质的悬浮物和胶体物产生的混浊现象，以至于降低水的透明度，而影响感官甚至影响水生生物的生活。三、水体污染的特征（一）河流污染特征（特点） 污染程度随径流量变化 染物扩散快 污染影书 山 有 路 勤 为 径13 / 37张烈响大（特点） (二)湖泊（水库）污染特征
43、 污染来源广、途径多、种类复杂 污染稀释和搬运能力弱 生物降解和累积能力强（三）地下水污染（特点） 污染来源广泛 污染难于治理 污染危害严重（四）海洋污染（特点） 污染源多而复杂 污染的持续性强 污染扩散范围大四、污染物在水体中的扩散（一）污染物在水体中的运动特征（河流）1、推流迁移：污染物在水流作用下产生的迁移作用。只改变水流中污染物的位置，并不能降低其浓度。2、分散作用（1）分子扩散作用 （2）湍流扩散作用 （3）弥散作用 3、污染物的衰减和转化（二）河流水质模型河流水质重要参数之一溶解氧，由于各种因素的影响，一天之中水中溶解氧含量变化很大，主要影响因素：再充气过程、光合作用、呼吸和有机废
44、物的氧化作用。五、污染物在水体中的转化（一）水体中耗氧有机物降解1、碳水化合物的降解 2、脂肪和油类的降解 3、含氮有机物的降解 （二）水体富营养化过程1、天然富营养化与人为富营养化 2、N、P 在水体中的转化 3、氮、磷污染与水体富营养化 水体富营养化的结果，破坏了水体生态系统原有的平衡。主要表现为：（1）水体中耗氧量将大大增加。 （2）藻类在水体表层生长，排出氧气。（3）无机氮的富集（三）重金属在水体中的迁移转化1、重金属元素在水环境中的污染特征 2、重金属在水环境中的迁移转化:机械迁移、物理化学迁移、生物迁移下面讨论物理化学迁移 （1）重金属化合物的沉淀 溶解作用 （2）重金属的氧化还原
45、转化 （3）重金属元素络合作用 （4）重金属的胶体化学吸附迁移转化六、水污染综合防治（一）水污染控制模式基本控制模式三级控制一级控制：源头控制 第一级：污染源头控制(上游段)。二级控制 ：污水集中处理 第二级：污水集中处理(中游段)三级控制：三级控制 第三级：尾水最终处理(下游段)。（二)污染的源头控制 1、工业废水 优化产业结构、调整规划布局 清洁生产 就地处理：达到污水排放标准 管理措施 2、生活污水 合理进行人口密度及分布规划 公众教育 3、面源水污染 城市径流 农村面源 (三)污水的人工处理1、污水人工处理的方法物理处理法、化学处理法和生物处理法三大类 2、污水人工处理的分级 按污水处
46、理深度的不同，污水处理大致可分为预处理、一级处理、二级处理和三级处理(深度处理)。 （四）尾水的生态处理与资源化1、尾水的生态处理 费用低，效果好，空间大、时间长 2、尾水的重复利用 关键控制水质标准（五）尾水的自然处置第三节 大气污染一、 大气污染的概念 指有害物质或因子进入大气中，其含量或作用达到有害的程度，以致破坏人和生态系统的正常生存和发展，对人、生态和材料等造成危害的现象书 山 有 路 勤 为 径14 / 37张烈二、大气污染物及来源天然源：自然界自行向大气环境排放污染物的污染源。(例：火山、雷电造成的森林大火)人为源：人类的生产活动和生活活动所形成的污染源。 （例：燃煤、汽车、空调
47、）大气污染物：由于人类活动或自然过程排入大气， 并对人和环境产生有害影响的物质。(一)按来源分为：一次污染物和二次污染物(二) 按存在状态分为：颗粒物（常表示为总悬浮微粒物（TSP） 、飘尘和降尘）和气态污染物(三) 按化学性质不同分为：碳氧化物、氮氧化物、硫氧化物、碳氢化合物、卤素化合物、氧化剂、颗粒物及气溶胶、放射性物质。 (四) 主要大气污染物1、气溶胶状态污染物：（1）总悬浮颗粒物（2）飘尘（3）降尘（4）可吸书 山 有 路 勤 为 径15 / 37张烈入粒子2、硫氧化物：主要指 SO2 和 SO3，SO3 数量少些，其不超过 SO2 的百分之几。3、氮氧化物：造成大气污染的氮氧化物主
48、要是指 NO 和 NO2。 4、碳氧化物：主要包括 CO 和 CO2，CO2 是大气中的正常组成成分，CO 则是大气中很普遍的排放量极大的污染物。、碳氢化合物：大气中碳氢化合物通常是指 C1-C8 可挥发的所有碳氢化合物，又称烃类。、含卤素化合物：大气中以气态存在的含卤素化合物大致可分为以下三类：卤代烃、其它含氯化合物、氟化物。 三、大气污染类型及危害（一） 根据污染物的性质划分：1、还原型（煤炭型）：其中主要污染物是：SO2、NOX、CO、CO2、和颗粒物。 2、氧化型（汽车尾气型）：污染物的主要来源是汽车排气、燃油锅炉以及石油化工生产。光化学烟雾：在一定的条件下（如强日光、低风速和低湿度等） ，氮氧化物和碳氢化合物发生化学转化形成的高氧化性的混合气团。 光化学烟雾的特征：淡蓝色、带刺激性、有强氧化性的 光化学烟雾的形成1）有引起光化学反应的紫外线：2）
