自然界的水循環生態系統具有一定的抗沖擊能力，但當外來沖擊超過其承受能力時，系統便遭到了不可逆轉的破壞；當一種生態平衡遭到破壞后，建立新的平衡需相當長的時間和代價。常見的破壞生態的例子有：

亂伐森林、破壞植被引起的水土流失與沙漠化；向大氣中過量排放有害氣體導致臭氧空洞與溫室效應；向水體中過量排放廢棄物引起水體的富營養化；

5.1.2環境污染的研究內容

當前人們關注的環境污染的內容包括：空氣污染；水污染；固廢污染；噪音污染；光污染；熱污染；放射性污染；等。5.2大氣污染與防治（防止）5.2.1大氣的組成與結構5.2.1.1大氣的組成5.2.1.2大氣的結構

5.2.2幾種主要的大氣污染5.2.2.1粉塵（懸浮顆粒物）定義：粉塵=降塵(d≥10m,在大氣中可因重力而自然沉降)+飄塵(d<10m,在大氣中不能自然沉降)。危害：降低能見度；吸附攜帶有害物質與病菌；可隨空氣通過呼吸進入人體參加血液循環，部分殘留在合適的部位引起組織的病變。來源：工礦企業燃煤、燃油，通過煙囪排放的煙塵。防止方法：工礦企業采用除塵設備（靜電除塵；旋風除塵；布袋除塵；水膜除塵；等)。5.2.2.2溫室氣體與溫室效應地球上的能量關系地球上的能量平衡地球溫度升高所帶來的后果（Rf：改變世界的6度）南北極地冰山將大幅度融化，導致海平面上升。氣候反常，海洋風暴增多。土地干旱，沙漠化面積增大。地球上的病蟲害增加。

南極冰川融化速度加快與地球大氣有關的溫室氣體:CO,N2O,O3,CH4,CO2,H2O，等。

溫室氣體通常是指大氣能夠讓太陽短波輻射自由通過，同時能夠強烈吸收地面和空氣放出的長波輻射(紅外線)，這樣就使地表與低層大氣溫度增高。

溫室氣體的振動方式與紅外吸收溫室氣體的紅外吸收譜圖溫室氣體排放量前五名的國家5.2.2.3

SOx、NOy

與酸雨

(SO2、

NO一次污染物)(SO3、NO2、

H2SO4二次污染物)定義：由于大氣中0.04%CO2的存在，未污染天然雨水的pH約為5.6。人們將pH<5.6的雨水叫做酸雨。(H2CO3?)酸雨的危害：腐蝕建材和文物；燒毀莊稼、植物與植被；污染土壤與水體（酸雨使土壤、湖泊、河流酸化，它抑制土壤中有機物的分解和氮的固定，淋洗與土壤粒結合的鈣、鎂、鉀等營養元素，使土壤貧瘠）；刺激呼吸道、引發疾病。污染來源：工礦企業燃煤，汽車尾氣，等。防止方法：企業采用脫硫、脫氮裝置；減少汽車的用量。

目前，全球已形成三大酸雨區。我國覆蓋四川、貴州、廣東、廣西、湖南、湖北、江西、浙江、江蘇和青島等省市部分地區，面積達200多萬平方公里，是世界三大酸雨區之一。我國酸雨區面積擴大之快、降水酸化率之高，在世界上是罕見的。世界上另兩個酸雨區是以德、法、英等國為中心，波及大半個歐洲的北歐酸雨區和包括美國和加拿大在內的北美酸雨區。這兩個酸雨區的總面積大約1000多萬平方公里，有時降水的pH值小于0.5，有的甚至小于0.4。

國家環保總局2005年6月2日公布的《2004年中國環境狀況公報》顯示，2004年我國酸雨污染略呈加重趨勢。統計顯示，2004年我國出現酸雨的城市有298個，占全國527個統計市（縣）的56.5％。降水年均pH值小于5.6（酸雨）的城市達218個，占統計城市的41.4％。與上年相比，出現酸雨的城市比例增加了2.1％

，酸雨城市比例上升了4％

，其中pH值小于4.5的城市比例增加了2％

；酸雨頻率超過80％的城市比例上升了1.6％

。南京歷史上酸雨的極值出現在1997年3月份，其PH值為3.06，達到了重度酸雨的標準，這場酸雨的酸性比醋還強（醋酸Ph=4.76）。

5.2.2.4含氟烷烴與臭氧空洞典型的相關含氟烷：氟里昂(Freon,含氟含氯烷烴，性質優良的制冷劑)；哈龍（Halon，含氟含溴烷烴，性質優良的泡末滅火器材料）。

氟里昂是一類化學性質穩定，不具有可燃性和毒性的化合物，被當作性質優良的制冷劑，在空調、冰箱中應用廣泛。缺點:排放到大氣中后，由于它平均壽命長，可以達到數百年，大部分是停留在對流層中，相當穩定。但是，也有一小部分會進入平流層。而平流層中存在強烈的紫外線輻射，氟利昂在紫外輻射下會分解釋放出氯原子，那么氯原子又可與臭氧分子發生連鎖反應，這樣臭氧分子不斷地被破壞。臭氧的產生與消亡機理：O22O

(光引發)O2+O

O3O3O

+O2（光引發）CFCl3CFCl2

+Cl

(光引發)Cl

+O3ClO

+O2ClO

Cl

+O2臭氧空洞對人類生存的影響防止方法

全面禁用氟氯碳化物

南極上空的臭氧空洞

臭氧存在于對流層、平流層與中間層中，在距地面0～60km的范圍內，以距地表30km處濃度最高。

損害人體的免疫系統，增加皮膚癌的患病概率；會有更多的太陽紫外輻射到達地面，增加近地面大氣臭氧形成的速率，使大氣環境惡化，植物死亡等。5.2.2.5碳氫化合物、氮氧化物與光化學煙霧現象：由汽車排放物NOx和碳氫化物為基礎，在一定的氣候條件和光照情況下，引發一系列的化學反應，產生醛酮醇酸(結構式？)等有機物(二次污染物)

，凝聚為煙霧。危害：影響能見度，刺激黏膜與呼吸道，腐蝕老化建筑設施。形成機理：NO2

NO+O

(光引發)

；O

+O2O3 O3+碳氫化物(HC)醛酮醇酸等及其碎片防止措施：減少、凈化汽車尾氣。5.2.3煙氣除塵與脫硫技術5.2.3.1常用的煙氣除塵方法機械除塵：依靠機械力將塵粒從氣流中除去，其結構簡單，設備費和運行費均較低，但除塵效率不高。包括重力除塵、慣性除塵、離心除塵等。洗滌除塵：用液體洗滌含塵氣體，使塵粒與液滴或液膜碰撞而被俘獲，除塵效率為80%～95%，運轉費用較高。包括水浴式除塵、泡沫式除塵，文丘里管除塵、水膜式除塵等。

過濾除塵：使含塵氣流通過濾料將塵粒分離捕集，分內部過濾(濾料除塵)和表面過濾(布袋除塵)兩種方式，除塵效率一般為90%～99%，不適用于溫度高的含塵氣體。靜電除塵：利用靜電力實現塵粒與氣流分離，特點是氣流阻力小，除塵效率可達99％以上，但投資較高。占地面積大。5.2.3.2常用的煙氣脫硫技術石灰石-石膏法：以石灰漿為吸收劑泵入吸收塔與煙氣接觸，煙氣中的二氧化硫與漿液中的碳酸鈣以及從下而上的空氣進行氧化反應生成硫酸鈣，反應式為(沒有二次污染)

CaCO3+SO2+?O2→CaSO4+CO2。脫硫效率可大于95%。海水脫硫法：是利用海水的堿度脫除二氧化硫的脫硫方法。吸收二氧化硫后的海水經曝氣處理，使其中的SO32-被氧化成為穩定的SO42-。此工藝的問題是可能產生的重金屬沉積和對海洋環境的影響。(有二次污染)氨水脫硫法：以氨水為吸收劑，副產硫酸銨化肥。在洗滌器中氨水自塔頂噴淋洗滌煙氣，發生反應(氨水具有揮發性，成本高)

2NH4++SO2+O2→(NH4)2SO4。產生的濃度約30%的硫酸銨溶液可直接作為液體氮肥出售，也可濃縮蒸發干燥成顆粒出售。石灰漿法煙氣脫硫工藝流程示意圖5.2.4.1CO2的性質與作用物理領域：用作惰性氣體(保護焊)、冷卻劑(滅火劑)、超臨界萃取劑(提取天然植物精華，提高石油開采率)等；用作泡沫材料的發泡劑。化學領域:純堿，化肥，輕質碳酸鹽等。5.2.4

CO2回收與綜合利用技術生物領域：啤酒、碳酸飲料的添加劑；植物生長(尤其棚栽植物)

的氣體肥料；用作果蔬保鮮劑,以抑制果蔬中微生物呼吸和病菌發生；是呼吸促進劑。5.2.4.2CO2的回收技術物理吸收法：利用CO2氣體在高(低)壓力下在特定的有機溶劑中溶解度的大(小)來分離CO2氣體與其它雜質氣體的方法。吸收劑須對CO2的溶解度大、選擇性好、沸點高、無腐蝕、無毒性、性能穩定。常用的有環丁砜、甲醇、聚乙二醇二甲醚等。

化學吸收法：使原料氣和化學溶劑(如K2CO3水溶液或乙醇胺類溶液)在吸收塔內發生化學反應,CO2被吸收至溶劑中成為富液,富液進入脫析塔加熱分解出CO2從而達到分離回收CO2的目的。碳酸鉀法吸收與解析反應方程為：吸附法：本法是利用固態吸附劑對原料混合氣中的CO2的選擇性可逆吸附作用來分離回收CO2的，分為變溫吸附法和變壓吸附法兩種。吸附劑在低溫高壓時吸附CO2,升溫降壓后將CO2解析出來。常用的吸附劑有天然沸石、分子篩、活性氧化鋁、硅膠和活性炭等。膜分離法：膜分離法是利用某些聚合材料如醋酸纖維、聚酰亞胺等制成的薄膜對不同氣體的滲透率的不同來分離氣體的。膜分離的驅動力是壓差,當膜兩邊存在壓差時,滲透率高的氣體組分以很高的速率透過薄膜,形成滲透氣流,滲透率低的氣體則絕大部分在薄膜進氣側形成殘留氣流,兩股氣流分別引出從而達到分離的目的。膜分離法的關鍵是膜的選擇性。5.3水污染與防治5.3.1我國的水資源狀況簡介我國是一個水資源相對貧乏的國家(水量居世界第六位,人均水量卻很少，在110位)；我國的水資源分配極不平衡(北方占地面積大，水資源所占比例小；南方占地面積小，水資源所占比例大)；我國水體的受污染情況嚴重；無計劃的開采和使用使得我國的許多河流干枯、湖面減小、地下水位減低。5.3.2幾個主要的水體污染與處理措施5.3.2.1固體懸浮物污染定義：難溶性物質（固體或液體）在水中以膠體狀態出現，影響水的清澈程度，屬于表觀水質指標。處理：透加絮凝劑進行混凝沉淀處理。5.3.2.2有機污染物與CODCr、BOD5定義：水體中所含有機物含量可用COD(ChemicalOxygenDemand,化學耗氧量)和BOD(BiologicalOxygenDemand,生化需氧量)表示。

COD：指在一定條件下，水中有機污染物和還原性物質與強氧化劑(K2Cr2O7或KMnO4)氧化時所需要消耗的氧化劑量。BOD：指在有氧的條件下，水中可分解的有機物被好氧微生物分解一定時間后，所消耗氧的量。同一廢水，COD>BOD富營養化與赤潮（綠潮、藍潮）、水體發黑變臭。

“富營養化”:在人類活動集中的一些水流緩慢的水域，由于水體中N、P含量較高，使得藻類等浮游生物大量繁殖.

赤潮：藻類死亡腐敗后，又分解出大量營養物質，促進藻類的進一步發展，最終造成氧含量降低，水體發黑變臭。

治理方法：生化處理。

5.3.2.3重金屬污染重金屬對生命體的危害重金屬污染物的來源：電鍍廢水；廢舊電池；含重金屬廢水的治理5.3.2.4熱污染廢熱的來源（鋼鐵廠，熱電廠，煉油廠，化肥廠，

）廢熱對水體的影響熱污染的防止浙江海域出現的大面積赤潮云南滇池藍藻暴發

5.3.3常用的水處理技術

5.3.3.1濁度去除技術（混凝沉淀與混凝氣浮）混凝原理(通過向污水中投加高分子聚電解質，使得污水中難以沉淀的膠體物質迅速脫穩而相互凝集、增大，沉淀.)

水處理劑：聚合氯化鋁，聚合硫酸鐵，聚丙烯酰胺等。5.3.3.2純凈化技術（過濾與反滲透）過濾與反滲透原理

反滲透膜與反滲透裝置

5.3.3.3有機廢水的生化處理技術幾種典型的高濃度有機廢水：釀造廢水，造紙廢水，屠宰廢水，洗毛廢水，印染廢水，等天然的水體食物鏈：大魚吃小魚，小魚吃蝦米，蝦米吃小蟲，小蟲吃微生物，微生物吃污水。微生物作用：將廢水中的有機物氧化或還原，轉化為無機物質。生化處理：利用微生物的生命活動過程將廢水中的可溶性的有機物及部分不溶性的有機物有效地去除，使水得到凈化。生化處理工程：微生物全部集中在一個池子內，創造一個適合微生物繁殖、生長的環境（如溫度、pH值、氧氣、氮磷等營養物質），使微生物大量增殖，以提高其分解有機物的速度和效率。然后再往池內泵入廢水，使廢水中的有機物在微生物的生命活動過程中得到氧化、降解，使廢水得到凈化和處理。幾種生化處理單元：厭氧處理，缺氧處理，好氧處理厭氧處理:在無氧條件下，廢水中的有機物通過酸性發酵等階段，利用厭氧微生物分解生成CH4、CO2、H2S、H2O等。缺氧處理:兼性菌參與的生化反應，兼性菌是可以在好氧也可以在厭氧的情況下反應，要求系統的溶解氧在0.5mg/L以下。好氧處理:在充分供氧和適當溫度、營養條件下，使好氧性微生物大量繁殖，并利用其將污水中的有機物氧化分解為CO2、H2O、硫酸鹽和硝酸鹽等無害物質。

生化處理特點：具有能耗低、不加藥、處理效果好、處理費用低等。

5.4固廢廢物5.4.1固體廢物的分類

固體廢物是指生產建設、日常生活和其他活動中產生的污染環境的固態、半固態廢棄物質。固體廢物按來源分類：工業固體廢物、危險廢物和城市生活垃圾。（一）工業固體廢物

工業固體廢物是指在工業、交通等生產活動中產生的固體廢物。包括高爐渣、鋼渣、有色金屬渣、粉煤灰、煤渣、廢石膏等。（二）危險廢物

我國的工業固體廢物中，約占總產生量5％一10％的廢物積聚后具有易燃性、易爆性、化學反應性、腐蝕性、急性毒性、慢性毒性、生態毒性或傳染性等為了便于對這些有害的固體廢物進行管理，我國將其作了單獨分類，稱其為危險廢物。常見的危險廢物有冶煉渣、化學及化工廢物、鈾的生產、加工、回收過程中所排出的放射性固體廢物，以及核武器試驗時產生的各種放射性碎片、彈殼及其污染物等。

（三）城市生活垃圾

城市生活垃圾是指在城市日常生活中所產生的固體廢物，以及法律、行政法規規定視為城市生活垃圾的固體廢物。發達國家的城市居民糞便全部通過下水道輸送到污水處理廠處理，因此，發達國家的城市固體廢物不包括城市居民糞便。在我國，由于城市下水道系統不完善和城市污水處理設施少，居民的糞便需要收集、清運，它是城市生活垃圾的重要組成部分。城市垃圾按來源分：家庭垃圾、食品垃圾、市場垃圾、街道掃集物、醫院垃圾和建筑垃圾等類型。5.4.2固體廢物的危害

（一）大量占用土地

據統計，美國有15000個垃圾處理場，面積相當于19個新加坡，固體廢物占用土地達200萬公頃。在我國，每年產生城市垃圾近1億噸。隨著城市人口的增長，城市建筑規模的擴大，居民生活水平的提高，城市垃圾正以每年10％的速度增長，所需垃圾場的數量大得驚人，可填埋的土地逐年減少。而在我國各大中城市的郊區，均已形成了環繞城區的環狀垃圾鏈。（二）污染水體

露天堆放和填埋不當的固體廢物對水體的污染通常有4種途徑：固體廢物隨雨水徑流進入地表水體；固體廢物中的滲瀝水通過土壤進入地下水；細顆粒的垃圾隨風飄揚，落入地表水體；固體廢物被直接傾倒入河流、湖泊、海洋。（三）污染大氣

惡臭：在垃圾堆放地，由于垃圾、廢渣中的某些有機物質進行生物分解而產生惡臭；懸浮物:當人體吸人了這些細塵粒，可損害肺部，影響健康.有害氣體:在運輸和處理固體廢物過程中產生有害氣體，例如，垃圾焚燒爐排出的煙霧