第二章 生态环境
人类生存繁衍依赖地球的生态圈：
每个成年人： l kg粮食/天 2.5 kg水/天 13.6 kg（约10 m3）空气/天 按一生60岁计：33 t 食物/60年 54 t 水/60年 324 t 空气/60年
人类生存所需的这些物质都来自地球的四大圈层，即大气圈、水圈、岩石和土壤圈以及生物圈。 生态环境（eco-environment）：指人类周围环境中的一切生物的总和（可包括人类）。 第一节 生态学基础
一、生态及其与环境的关系 生态（ecology）：自然界的空气、水、岩石和土壤与生物界的人、动物、植物、微生物之间存在着相互依赖又相互制约的关系，彼此结合成一个严密的统一体。自然界与生物界的这种状态，称为生态。
生态是指生物的状态、动态和势态 环境与生态的差异 概念的不同：
“环境”是指独立存在于某一主体对象（人或生物等中心事物）以外的所有客体总和。 而“生态”则是指某一生物（系统）与其环境或与其他生物之间的相对状态或相互关系。 侧重点不同：
环境单方面强调客体，
而生态则强调主体与客体之间的相互关系。 二、生态学 （一）、生态学的概念
生态学是研究生物之间、生物与环境之间相互关系及其作用机理的科学。
如果把生物看成是一个生命系统，把环境看成是一个环境系统，又可以说，生态学就是研究生命系统与环境系统之间相互作用的规律及其机理的科学。 （二）、生态学研究对象
生物方面：由生物大分子-基因-细胞-个体-种群-群落-生态系统-景观，直到生物圈，都是生态学研究的对象。 环境方面：从无机环境（岩石圈、大气圈、水圈）、生物环境（植物、动物、微生物）到人与人类社会，以及由人类活动所导致的环境问题，都是生态学研究的范围。 （三）、生态学分类
1、根据研究对象生境分为：
陆地生态学 terrestrial ecology海洋生态学 marian ecology淡水生态学 freshwater ecology岛屿生态学 island ecology 2、根据研究对象组织水平可将其划分为：
分子生态学 molecular ecology进化生态学 evolutionary ecology 个体生态学 autecology
生理生态学 physiological ecology种群生态学 population ecology生态系统生态学 ecosystem ecology群落生态学 community ecology景观生态学 landscap ecology全球生态学 global ecology
3、根据研究性质划分为： 理论生态学：数学生态
应用生态学：森林生态学 农业生态学 家畜生态学 草地生态学 自然资源生态学等
此外，学科间相互渗透而产生的边缘学科:如数量生态学、化学生态学、物理生态学、经济生态学等。近年来，生态学家把注意力转向生物与污染环境之间相互关系及对生态系统的影响方面：
产生了污染生态学。 此外，学科相互渗透而产生的边缘学科：如数量生态学、化学生态学、物理生态学、经济生态学等。近年来，生态学家把注意力转向生物与污染环境之间相互关系及对生态系统的影响方面：产生了污染生态学。 （四）、生态学发展简史 生态学创立于19世纪。
20世纪前半叶，生态学基础理论和方法都已形成，并在许多方面有了发展，但还是隶属于生物学的一个分支学科。
20世纪后半叶，由于工业发展、人口膨胀、环境污染和资源紧张等一系列世界性问题出现，人们不得不以极大的关注去寻求协调人与自然的关系，探索全球持续发展的途径。社会的需求推动了生态学的发展。 第二节 生态系统 一、生态系统的概念 · 自然界的生物通常是以不同数量的个体集合在一起，成为一个有机的集合体。 · 种群（population）：一个生物物种在—定范围内所有个体的总和称为种群。 · 群落（community）：在一定的自然区域中许多不同种群的生物的总和称为群落。 · 生态系统（ecosystem）：是生物与周围的自然环境构成的整体。
生态系统是指自然界一定空间的生物与环境之间相互作用、相互制约、不断演变，达到动态平衡、相对稳定的统一整体，是具有一定结构和功能的单位，是生物群落与其生物环境之间共同组成的动态平衡系统。 · 生物圈（ecosphere）：生物圈是地球表面全部有机体及与之发生作用的物理环境的总称。 二、生态系统的分类 （一）、按生态环境划分
1、陆地生态系统。按植被的优势类型可分森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统。森林生态系统又可再分为热带林、亚热带林、温带林、寒带林等生态系统。
2、水生生态系统。水生生态系统包括海洋和陆地上的江、河、湖、沼等水域，其面积占地球表面的2/3。它又可分为海洋生态系统和淡水生态系统。淡水生态系统又可再分为流水生态系统(河、溪)和静水生态系统（湖泊、水库）。 （二）、按主导生物成分可划分为：
1、植物生态系统。主要由植物和无机环境构成，如森林和草地生态系统。
2、动物生态系统。由植物生态系统和动物组成。在系统中动物起主导作用，以动物取食植物而获得能量为主要过程。如鱼塘、畜牧场等生态系统。
3、微生物生态系统。主要由细菌、真菌等微生物和无机环境所组成的生态系统。系统中以微生物为主，进行有机物质分解。如落叶层、活性污泥等生态系统。 4、人类生态环境。以人群为主体的生态系统。如城市、乡镇等生态系统。 （三）、按人类活动对生态系统影响程度划分
1、自然生态系统。未受或轻度受人类活动影响的生态系统。具有自动调控和不断更新的能力。如原始森林生态系统、海洋生态系统等。 2、人工生态系统。主要指被人类充分加工和改造了的自然系统，如城市生态系统、农田生态系统等。
（自然生态系统、半自然生态系统，人工复合生态系统，社会-经济-自然复合生态系统） （四）、按生态系统结构与外界物质能量交换状况
1、开放系统。生态系统内外物质和能量都可进行不断交换。地球上绝大多数生态系统属于此种类型
2、封闭系统。生态系统内外不能进行物质交换，但可以进行能量交换。这种系统不仅需要生命活动所必需的全部非生物物质，而且还需要通过生物作用，由生产、消费、分解等各种生命过程来维持其平衡状态。如宇宙飞船。
3、隔离系统。这种系统内外既无物质交换，也无能量交换，系统处于与外界完全隔绝的状态。指人类为科学研究设计的一些特殊的系统。 三、生态系统的组成与结构 （一）、生态系统的组成
1、生物部分 biotic components
生产者 producers 消费者 consumers:一级消费者，初级消费者 herbivores 二级消费者，次级消费者 carnivores 三级消费者 third consumers 分解者 decomposers 2、非生物部分 abiotic component （二）、生态系统的结构
生态系统的结构是指构成生态系统的要素及其时空分布和物质、能量循环转移的路径。 1、生态系统的形态结构
生态系统的生物种类、种群数量、种的空间配置（空间结构 special structure -水平分布、垂直分布）、和时间变化（时间结构 temporal structure -发育、季相）等构成了生态系统的形态结构 morphological structure。 2、生态系统的营养结构
生态系统各组成部分之间建立起来的营养关系，构成了生态系统的营养结构 trophic structure。 · 食物链 food chain
生物之间以食物为纽带建立起来的链锁关系，称为“食物链” 。
食物链的类型：捕食性食物链 碎食性食物链,寄生性食物链 腐生性食物链 食物网 food net
在一个生态系统中很少只有一条食物链，多数具有两条以上的食物链交织在一起。
在生态系统中，食物链彼此交叉联结所形成的网状食物关系称为“食物网”。 3、营养级和生态金字塔 · 营养级 trophic level：
生态学家把具有相同营养方式和食性的生物归为同一营养层次，并把食物链中每一个营养层次称为营养级。营养级是食物链上的一个环节，也就是说一个营养级指的是处于食物链某一环节上的所有生物种的总和。 生态金字塔 ecological pyramid：
各个营养级上总的生物数量随着营养级的升高而逐渐减少，能量是通过营养级逐渐减少的，如果把通过各营养级的能量由低到高画成一幅图，就形成一个金字塔形状，称为能量锥体或者能量金字塔（energy pyramid），也称为 “生态金字塔” 。 4、生物浓缩和放大作用 · 在食物链中，物质流动有一个突出的特性，就是生物具有对污染物进行浓缩、放大的作用。 · 生物浓缩 bio-concentration： 是指生物体内污染物的浓度远大于环境中污染物浓度的现象。
生物放大 bio-magnification：是指在同一条食物链上，高位营养级生物体内污染物的浓度大于低位营养级生物的现象。 四、生态系统的功能 （一）、物质生产
1、初级生产 初级生产是指绿色植物的生产 太阳能利用率约为0.5％～3.5％ · 陆地比水域的初级生产量大 陆地初级生产量随纬度的增加逐渐减少海洋初级生产量由河口湾向大陆架和大洋 区逐渐减少 ]2、次级生产 生态系统的次级生产是指消费者和分解者利用初级生产物质进行同化作用建造自己和繁衍后代的过程。 ]（二）、生态系统的能量流动
1、生态系统的能量流动 energy flow 生态系统中的能量流动路径就是从太阳—生产者—消费者—分解者。 2、生态系统的能量流动特点：
生产者即绿色植物对太阳能的利用率很低，一般为1％左右。生态系统的能量流动是单向流动（不可逆性），不是循环流动。流动中能量急剧减少（耗散），从一个营养级到另一个营养级都有大量能量以热的形式散失掉。各级消费者之间能量的利用率也不高，为10％左右。在生态系统中，当其生产的能量与消耗的能量保持一定的相对平衡时，该生态系统结构和功能才能保持动态平衡。 （三）、生态系统的物质循环 · 物质循环（物质流）material cycle，material flow 是生态系统中构成生命体的各种物质以及一些非生命体构成的必要物质的传递和转化的动态过程。
这些物质可分为三类：第一类是能量元素，包括碳、氢、氮、氧，是构成蛋白质的四种主要元素，约占97％以上 。 第二类是大量营养元素，包括磷、钙、镁、硫、钾、钠等，是生命活动中大量需要的元素。第三类是微量营养元素，包括铝、碘、溴、氟、铜、锌、锰、铁、硒等，是生命活动必须，但需要量很少的元素。 1、水循环（water cycle）2、碳循环 carbon cycle3、氮循环 nitrogen cycle4磷循环 phosphorus cycle 5、硫循环 sulfur cycle （四）、生态系统的信息传递 · 在生态系统的各组成部分之间及各组成部分的内部，存在着各种形式的信息（information），以此把生态系统联系成为一个统一的整体。 ·信息传递（information transmission）是物质运动的一种表现形式。 ·生态系统中的信息形式主要有营养信息、化学信息、物理信息和行为信息等。 ·这些信息最终都是经由基因和酶作用并以激素和神经系统为中介体现出来的，其对生态系统的调节具有重要作用。
1、营养信息 trophic information 在生物界，通过营养交换的形式，把信息由一个种群传递给另一个种群，或由一个个体传递给另一个个体，即为营养信息。 2、物理信息 physical information声、光、色构成了生态系统的物理信息传递系统。
3、化学信息 chemical information指生物在某些特定条件下或生长发育的某个阶段，分泌出某种特定的化学物质，如酶、维生素、生长素、抗菌素、内激素、外激素等，这些分泌物不是对生物提供营养，而是在生物的个体或种群之间起着各种信息的传递作用，即构成了化学信息。
4、行为信息 action/behaviour information动物可通过自己的各种行为向同伴们发出识别、威吓、求偶和挑战等信息。 第三节 生态平衡
一、生态系统的演替:生态系统是一个动态系统，其结构和功能随着时间的推移而不断地改变。生态学把这种改变称之为生态演替 eco-succession。 · 导致生态系统演替的主要原因：生态系统内部自我调节 外在环境因素的相互作用
在自然条件下，生态系统的演替总是自动地向着生物种类的多样化、结构复杂化、功能完善化的方向发展，最终导致顶级生态系统的形成，使生态系统中群落的数量、种群间的相互关系、生物产量达到相对平衡，从而增强系统的自我调节、自我维持和自我发展能力，提高系统的稳定性以及抵御外界干扰的能力。
· 一般来说，环境因素的变化只能改变演替的模式和速度，而当外界干扰特别强大时，生态系统的演替便会受到抑制或终止。 · 生态系统的演替规律
① 生态系统的演替是有方向、有次序的发展过程，是可以预测的；② 演替是生态系统内外因素共同作用的结果，因而是可控制的；③ 演替的自然趋势是增加系统的稳定性，因此要充分认识和尊重生态系统的自我调节能量；④ 在追求生态系统的稳定性时，应充分考虑系统的内在调节能力，而不必追求系统的复杂性。 二、生态平衡的概念
任何一个正常的生态系统中，能量流动和物质循环总是不断进行着，并在生产者、消费者和分解者之间保持着一定的和相对的平衡状态，也就是说系统的能量流动和物质循环能较长期地保持稳定，这种平衡状态称为生态平衡 eco-balance。 ·生态平衡应包括三个方面：结构上的平衡 功能上的平衡 物质能量输入和输出数量上的平衡 三、生态平衡的机制
生态系统为什么能保持动态平衡呢?这主要是由于生态系统内部具有一定限度的自动调节能力。其主要表现为以下两个方面。 （一）、环境具有自净能力:污染物进入环境后，经过自然条件下的物理和化学作用，使污染物质在空间扩散、稀释，其浓度下降，最后受污染的环境恢复原来的状况。 （二）、自动调节作用:当生态系统的某一部分出现了机能异常时，就可能被其他部分的调节所抵消。如在森林生态系统中，如果由于某些原因森林害虫大规模发生，这在一般情况下不会使森林生态系统遭毁灭性破坏，因为当害虫大发生时，以这种害虫为食的鸟类就会因获得更多的食物而大量繁衍，鸟类增多则捕食害虫的数量增多，从而抑制住害虫的大发生。 一般来说，生态系统的组成与结构越复杂，自动调节能力就越强，组成与结构越简单，自动调节能力就越弱。例如一个草原生态系统，若只有青草、野兔和狼构成的简单食物链，那么由于某种原因野兔数量减少，狼就会因食物减少而减少；如果野兔消失，则狼也就随着消失，整个生态系统就可能崩溃。若系统中食草动物不仅仅有野兔，还有山羊和鹿，那么当野兔减少，狼可以去捕食山羊或鹿，系统仍能继续维持相对平衡的状态。
一个生态系统的调节能力再强，也是有一定限度的，超出了这个限度。调节就不再起作用生态平衡就会遭到破坏。 四、破坏生态平衡的因素
生态破坏是指生态系统的平衡遭到破坏，也就是外界的压力和冲击超过了系统的忍耐力，系统内部自动调节不能使生态恢复平衡，导致系统的结构和功能严重失调，从而威胁到人类的生存和发展。
引起生态平衡破坏有自然因素，也有人为因素。 （一）、自然因素:自然因素（natural factors）主要指自然界发生的异常变化或自然界本来就存在的对人类和生物有害的因素。由这类原因引起的生态平衡破坏称为第一环境问题。如火山爆发、山崩海啸、水旱灾害、地震、台风、流行病等自然灾害。 （二）、人为因素:人为因素（artificial factors）主要指人类对自然资源的不合理利用，工农业发展带来的环境污染等问题。由这些原因引起的生态平衡的破坏，称为第二环境问题。
人为因素引起的生态平衡的破坏，主要有三种情况：1、物种改变引起平衡的破坏 2、环境因素改变引起平衡的破坏 3、信息系统破坏引起平衡的破坏 第四节 人工生态环境
地球上除了部分热带雨林、高山林区、荒漠、极地冻原及外海带没有受到人类活动的干预之外，绝大多数陆地、水域生态系统的营养结构和功能都在人类活动的强烈干预下发生了变化。其中，陆地生态系统的变化尤为突出，许多地区已被开发利用，其中一部分又经过深加工、彻底改造变成了农田、果园、鱼塘、牧场和城市等。
经过改造的系统大都以人为核心，以自然环境为基础，进行着频繁的社会、经济与文化活动，并且彼此紧密联系、紧密结合，共同形成一个复杂的整体，即社会-经济-自然复合生态系统，也称人工生态系统（artificial ecosystem）。 主要包括城市生态系统和农业生态系统。
一、人工生态系统与自然生态系统的差异:① 系统的生物构成不同；② 系统净生产力不同；③ 系统开放程度不同 ④ 系统稳定性机制不同；⑤ 系统服从的规律不同；⑥ 系统的“目的性”不同； ⑦ 系统生产效率不同； ⑧ 农业生态系统与自然生态系统交错存在，相互影响。 二、城市生态系统
城市（city）是人类文明的产物。
城市是以人为中心、以一定的环境条件为背景、以经济为基础的社会、经济、自然综合体。 （一）、 城市生态系统的概念
一般来说，凡具有10万以上人口，住房、工商业、行政、文化娱乐等建筑物面积占总面积的50％，具有比较发达的交通线网和车辆来往频繁的人类集聚区域就可以称作城市生态系统（urban ecosystem）。 （二）、城市生态系统的基本特点:1、是人工生态系统2、是不完全的生态系统3、具有大量、高速的输入输出流 4、是多层次的复杂系统——三个层次的子系统 （1）人-自然环境系统：只考虑人的生物性活动，是人与其生存环境的气候、地形、食物、淡水、生活垃圾等构成的一个子系统。
（2）工业－经济系统：只考虑人的生产、消费活动。是人与能源、原料、工业生产过程、交通运输、商品贸易、工业废弃物等构成的子系统。 （3）文化-社会系统：只考虑人的社会活动和文化生活，是人的社会组织、政治活动、文化、教育、服务等构成的子系统。 （三）、城市生态系统的结构 （四）、城市生态系统的功能
城市生态系统最主要的功能是组织社会生产、方便居民生活，体现在城市内部与外部之间的物质循环、能量流动、信息传递、商品交换和交通运输等运动过程中。 （五）、城市环境问题
城市生态系统是一个不完整的生态系统，自身调节能力弱，自我净化能力远远不如自然生态系统。城市生态系统的营养结构是倒金字塔形的，且结构简单。城市每天需要从系统外部输入大量的能量和物质以供应自身需要，而城市系统内部又不能把自身产生的代谢物分解掉。 表2-3城市生态系统中的主要环境问题及其成因 （六）、生态城市
1、“生态城市” eco-city 的定义：
目前比较权威并被普遍认同的是：按生态学原理建立起来的一类社会、经济、自然协调发展，物质、能量、信息高效利用，生态良性循环的人类聚居地。它是以城市空间地域为核心，以农业地区、自然景观和卫星城镇为外围地域的，工作和生活居住相平衡，各类设施完善，具有生态效应的地域单位。它一般由社会、经济、自然三个系统构成，复合存在。 3、城市的生态化
（1）充分利用保护好城市周围的自然环境，绿化、美化城市周围的山岭以及河流湖泊沿岸地区 （2）搞好城市规划，精心安排市区绿地，建设花园城市 （3）大力建设生态住宅小区
（4）强调环境质量是城市生态环境系统的重要环节 （5）积极使用清洁能源
（6）积极发展环保产业，变废为宝并高效率使用资源 三、农业生态系统 · 农业 agriculture，是人类从事生产活动最早的门类，也是人类对自然资源影响和依赖性最大的部门。 · 狭义的农业就是种植业。广义的农业包括种植业、林业、牧业、副业、渔业在内的“大农业”。 · 农业包含两种涵义：
其一，农业通过生物有机体的生活机能来获得有机物质；
其二，农业是社会的生产部门，是一种经济行为。 （一）、农业生态系统的概念 · 农业生态系统（agricultural ecosystem）是指在人类生产活动干预下，一定区域的农业生物群体与其周围自然和社会、经济相互作用，以固定、转化太阳能，获取农副产品为目的的人工生态系统。 · 农业生态系统有以下特点：
a．农业生态系统是人工、半人工生态系统；
b．太阳辐射能依然是其能量的主要来源，但是在不同程度上农业生态系统还需要有其他能源的投入，比如石油能源、工业能等。 （二）、农业生态系统的基本特征 1、农业生态系统是一个开放系统
2、农业生态系统中的种植物具有较高的净初级生产力、较高的经济价值和较低的抗逆性 3、农业生态系统受自然生态规律和社会经济规律的双重制约 4、农业生态系统具有明显的地区性 （三）、农业生态系统的结构 · 农业生态系统由生物与非生物两大部分组成。但是其生物成分是以人工驯化栽培的农作物、家畜、家禽等为主；非生物成分是部分受到人工控制或是经过人工改造的自然环境。农业生态系统中的生物组分中增加了人这一大型消费者，而同时人又是周围环境的调控者。 1、农业生态系统的生物种群结构 2、农业生态系统的空间结构 3、农业生态系统的时间结构 4、农业生态系统的营养结 （四）、农业生态系统的功能 1、农业生态系统中的能量转化
在农业生产中，我们把除太阳能以外人类可以利用的能源，包括工业能、生物能、自然能等都称为辅助能，辅助能其实也是太阳能的一种变换形式。工业能指煤、石油、天然气等能源；生物能指人力、畜力和沼气等能源；自然能指风能、水能、地热能、潮汐能等。 2、农业生态系统中的物质循环
农业生物为了自身的生长、发育、繁殖必须从周围环境中吸收各种营养物质。农业生态系统中生物所需要的营养物质与自然生态系统中的生物基本相同，主要有氢、氮、氧、碳等构成有机体的元素，还有钙、镁、磷、钾、钠、硫等元素以及铜、锌、锰、氟、碘等微量元素。 目前农业生态系统中物质的循环主要有三种类型，即水循环、气态循环和沉积型循环。（1）、水循环 大多数的营养物质溶于水或随水移动，主要的循环贮存库为水体和土壤水分。（2）、气态循环 以氧、氮、二氧化碳及其他气体为主，循环完全，范围广，贮存库是大气。气态循环主要包括碳循环和氮循环。（3）、沉积型循环 农业生物所需要的大多数矿物元素参与这种循环，循环不完全，贮存库是土壤岩石，交换库多为水与陆地动植物。在此循环中，有毒物质沿着食物链富集而产生很严重的污染问题。 （五）、生态农业
1976年在荷兰首都阿姆斯特丹召开了一次国际环境会议，M．J．Frissel经过综合分析，提出了农业生态系统养分循环的模式——生态农业。
生态农业（ecological agriculture）是由生态农业技术体系、生态农业经济体系等集成起来，涵盖自然系统、经济系统和社会系统的、一个复合的自然-经济-社会系统。
生态农业利用人、生物和环境之间能量转化和生物间相关规律，合理利用当地资源，建立以农业为主、综合发展、多级转化、良性循环的高效无废料的系统，达到能量转化率最高、物质产出率最大、资源保持最好、经济效益最佳的目的。
第三章 水环境
水是地球上万物的命脉所在，是人类生活和生产不可缺少的基本物质之一。水滋润万物、哺育生命、创造文明。世界上四大文明古国，无一不是沿着河水诞生，随着波涛发展的。埃及与尼罗河，巴比伦与幼发拉底河、底格里斯河，印度与恒河，中国与黄河，总有一条河流象征着一个古国，总有一方水土养育着一时文明。 第一节 水资源 一、水资源概念
水是地球上一切生命赖以生存、人类生活和生产不能缺少的基本物质。 水资源 water resources
广义的水资源是指地球上水的总体，以固态、液态和气态的形式存在于地球表面和地球岩石圈、大气圈、生物圈之中。 狭义的水资源是指通过水循环逐年可以得到更新的、且易于人类利用的淡水资源，包括地表水、地下水和土壤水。 二、全球水资源
地球上水的总贮量约为1.386×109 km3，其中约97％为海洋咸水，不能直接为人类利用，而淡水的总量仅为0.36亿km3，不足地球水量的3%，且77.2%是以冰川和冰盖的形式存在与极地和高山上，也难以为人类直接利用；22.4%为地下水和土壤水，其中2/3的地下水深埋在地下深处；江河、湖泊等地面水的总量大约只有23万km3，占淡水总量的0.36%，可见供人类直接利用的淡水资源是十分有限的。 全球上水资源分布（%） 三、全球水循环
水属于可更新的自然资源，处在不断的循环之中。从海洋与陆地表面蒸发、蒸腾变成水蒸气，又冷凝为液态或固态水降落到海面和地面，落在陆地的部分汇流到河流和湖泊中，最后重新回归海洋，如此循环不已。
1、全球每年水分的总蒸发量与总降水量相等，均为5.0×105 km3；
2、全球海洋的总蒸发量为4.3×105 km3，海洋总降水量为3.9×105 km3，两者的差值为4.0×104 km3，它以水蒸气的形式移向陆地；
3、地上的降水量（1.1×105km3）比蒸发量（7.0×104 km3）多4.0×104 km3，其中，一部分渗入地下补给地下水，一部分暂存于湖泊中，一部分被植物所吸收，多余部分最后以河川径流的形式回归海洋，从而完成了海陆之间的水量平衡。 四、水资源的特点
水资源是在水循环背景上、随时空变化的动态自然资源，它有与其他自然资源不同的特点。 1．可恢复性与有限性 2．时空变化的不均匀性 3．水资源开发利用的两面性和多功能特点 五、中国水资源 1、中国水资源量
就全国多年平均而言：年均降雨水量684 mm，折总量61880亿m3。年均地表水资源量(即河川径流量)为27115亿m3，年均地下水资源量为8288亿m3，年均水资源总量为28124亿m3，年降水量中的45％成为地表、地下水资源，55％消耗于蒸发。 全国各流域水资源量
2、我国水资源的特点(1)水资源总量不少，但人均、亩均占有水平很低。(2)水资源地区分布很不均匀，水、土资源的配置不相适应。(3)水资源年际、年内变化大，水旱灾害频繁。(4)雨热同期是我国水资源的突出优点。
六、水资源的重要作用
1、调节气候2、水塑造地球表面的形态3、水具有物质运输功能4、水是一切生物必不可少的物质5、水是人类生存和发展不可缺少的重要资源 第二节 天然水体 一、水体的含义
水体（water body）是地球的地面水与地下水的总称。 地面水是指河水、湖水、海洋水等。
在环境科学中，水体的概念则是指地球上的水及水中的悬浮物、溶解物质、底泥和水生生物等完整的生态系统，而水只是水体中液体状的部分。 二、天然水体的水质与水质指标 （一）水质 water quality
水是自然界中最好的溶剂，完全纯净的水是不存在的。天然水在循环过程中不断地与周围物质接触，并且或多或少地溶解了一些物质，使天然水成为一种稀溶液，并且是成分极其复杂的溶液。
水质是指水与其中所含杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合性质。 天然水中的物质组成 （二）、水质指标
水质指标是用于表示水质好坏的一些具体性质。 1、物理指标
温度（temperature）色度（color）嗅和味（smell）浑浊度（ turbidity）透明度（transparency）总固体（total solid，TS）悬浮固体（suspended solid，SS）溶解固体（dissolved solid，DS）可沉固体（subsidable solid）电导率（conductivity）或电阻率（resistivity）等。其中悬浮固体是最受关注的一项指标，它是指水样经过滤后，被滤纸截留的残渣在一定温度下（103～105℃）烘干至恒重后的重量，单位为mg/L。 化学指标 1）、无机物指标
pH碱度（alkalinity）硬度（hardness）各种阳离子（cations）各种阴离子（anions）含盐总量（total salts）溶解氧（dissolved oxygen，DO）重金属（heavy metals）等
溶解氧是指溶解在水体中的氧的浓度。氧气本身并不是水体污染物。由于有机污染物进入水体后通常要进行氧化分解，从而消耗水体中的氧气，导致受纳水体的溶解氧浓度降低。因此，溶解氧尽管是一个无机物指标，但是它却是间接反映水体有机物污染程度的一个指标，溶解氧浓度越高，说明水体中总有机物浓度越低，即水体受有机物污染程度越低。 无机物中氮和磷是导致湖泊、水库和海湾等缓流水体富营养化（eutrophication）的主要养分元素，因此，氮和磷也是备受关注的水体无机物指标。 氮的水质指标通常包括非离子氨、氨氮、亚硝态氮、硝态氮和凯氏氮。非离子氨指水中游离氨（NH3），氨氮指水中非离子氨（NH3）和离子态铵盐（NH4+）之和，亚硝态氮指水中以亚硝酸盐形式（NO2-）存在的氮，硝态氮指水中以硝酸盐形态（NO3-）存在的氮，凯氏氮（kjeldahl nitrogen）指水中有机氮与氨氮之和。 磷的水质指标通常用总磷来表示，总磷包括有机磷和无机磷。 （2）、有机物指标
有机物指标首先包括各种有机污染物质。但是由于有机物种类繁多，现有分析技术难以区分并定量。为此，有机物指标通常用反映有机物总量的综合指标。有机物总量综合指标是根据有机物都可被氧化这一共同特性，用氧化过程所消耗的氧量来对水体中有机物的总量进行定量，这些综合指标越大，表明水体中的有机物浓度越高，水体被污染的程度越深。常用的反映有机物总量的综合指标主要包括化学需氧量、生化需氧量、总需氧量。
总需氧量（total oxygen demand，TOD）是指水体中有机物的主要成分碳、氢、氮、硫等被氧化后，分别产生CO2、水、NO2和SO2所消耗的氧量，单位为mg/L。
生化需氧量（biochemical oxygen demand，BOD）是指在水温为20℃的条件下，微生物氧化有机物所消耗的氧量，通常采用培养5 d后的耗氧量，称为五日生化需氧量（BOD5），常用单位为mg/L。
化学需氧量（chemical oxygen demand，COD） 是指用强氧化剂（重铬酸钾或高锰酸钾），在酸性条件下，将有机物氧化成CO2和水所消耗的氧量，单位为mg/L。用重铬酸钾作氧化剂时为CODCr，常用于污水，用高锰酸钾作氧化剂时为CODMn，常用于微污染水源等地表水。
几种反映有机物总量的综合指标按数值大小的排序依次为： TOD＞CODCr＞SOD5＞CODMn。 3、生物学指标
包括细菌总数、总大肠菌群数（或大肠菌群值）、各种病原细菌、病毒等。
大肠菌群数是指单位体积水中所含的大肠菌群的数目，单位为个/L，它是常用的细菌学指标。
大肠菌群值是指检测出1个大肠菌群所需要的最少水量，以mL计。常作为水体卫生指标，可判断水体是否被粪便污染。
由于水致传染病的病菌和病毒检测困难，因此也以大肠菌群作为间接指标。如地面水或饮用水中的大肠菌群数符合各自的规定，则可以认为是安全的。 4、放射性指标
包括α放射性、总β放射性226Ra和228Ra。 、水质标准
水的用途很广，在生活、工业、农业、渔业和环境（如景观用水）等各个方面都要使用大量的水。世界各国针对不同的用途，对用水的水质建立起相应的物理、化学和生物学的质量标准。
在环境工程实践中有两类水质标准。一类是国家正式颁布的统一规定，如 《生活饮用水质标准》、《 地面水环境质量标准》等。这些标准中对各项水质指标都有明确的要求尺度和界限。它们是有关单位都必须遵守的一种法定的要求，具有指令性和法律性。
另一类是各用水部门或设计、研究单位进行各项工程建设时候生产操作，根据必要的试验研究或一定的经验所确定的各种水质要求，如“对工业用水的水质要求”等，这类水质要求只是一种必要的和有益的参考，并不具有法律性。 （一）、生活饮用水卫生标准（sanitary standard for drinking water）
饮用水直接关系到人们日常生活和身体健康，供给居民良质、足量的饮用水是最基本的卫生条件之一。 （二）、地面水环境质量标准（standard of surface ground water quality）
保护地面水体免受污染是环境保护的重要任务之一，它直接影响水资源的合理开发和有效利用。这就要求一方面制定水体的环境质量标准和废水的排放标准；另一方面要对必须排放的废水进行必要而适当的处理。
为了控制水污染，保护水资源，国家环保总局于1988年颁布了《地面水环境质量标准》（GB 3838-88），于2002年作了修订并颁布，改名为《地表水环境质量标准》（GB 3838-2002），适用于国内的江、河、湖泊、水库等具有使用功能的地面水水域。 根据地面水域使用的目的和保护目标，我国地面水划分为五类： I类：主要适用于源头水、国家自然保护区；
II类：主要适用于集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、鱼虾产卵场所； III类：主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区及游泳区； IV类：主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区：
V类： 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。 不同类地表水域执行相应的质量标准。 （三）、污水排放标准
为了控制水体污染，保护江河、湖泊、运河、渠道、水库和海洋等地面水体以及地下水体水质的良好状态，保障人体健康，维护生态平衡，促进国民经济和城乡建设的发展，1988年国家环保局颁布了《污水综合排放标准》（GB 8978-88），与1996年进行了修订并颁布《污水综合排放标准》（GB 8978-1996）。该标准适用于排放污水和废水的一切企事业单位。 该标准中将排放的污染物按其性质分为二类
第一类污染物是指能在环境或动植物体内积累，对人体健康产生长远不良影响者，含有此类有害污染物的污水，一律在车间或车间处理设施排出口取样，其最高允许排放浓度必须符合排放标准，且不得用稀释的方法代替必要的处理。
第二类污染物是指长远影响小于第一类的污染物质，这些物质包括BOD、COD、石油类、挥发酚、氟化物、硫化物、甲醛、苯胶类、硝基苯类等。在排污单位排出口取样，其最高允许排入浓度必须符合排放标准的规定。对此类污染物要求较松，可用稀释法。
当废水用于灌溉农田时，应持积极慎重的态度，废水水质应符合《农田灌溉水质标准》； 废水排向渔业水体或海洋时，水质应符合《渔业水质标准》及《海水水质标准》。
需要指出，我国除实行上述对污水排放的浓度控制外，还要实施污染物排放总量的控制。 第三节 水体污染和自净 一、水体污染与水体污染物 （一）水体污染
水体污染（water pollution）是指排入水体的污染物在数量上超过了该物质在水体中的本底含量和水体的环境容量，从而导致水体的物理特征、化学特征和生物特征发生不良变化，破坏了水中固有的生态系统，破坏了水体的功能及其在经济发展和人民生活中的作用。
水体遭到污染，会给人类健康和工农业生产以及自然环境造成严重的危害，危害程度取决于污染物质的浓度、特性等多种因素。根据污染物的性质，将水体污染分为以下几类。 （二）水体污染物 1、物理性污染物 （1）、热污染, 高温废水排入水体后，使水体水温升高，物理性质发生变化，危害水生动、植物的繁殖与生长，称为水体的热污染。热污染主要来源于工矿企业向江河排放的冷却水，当温度升高后的水徘入水体时，将引起水体水温升高，溶解氧含量下降，微生物活动加强，某些有毒物质的毒性作用增加等，对鱼类及水生生物的生长有不利的影响。 2）、悬浮污染物 各类废水中均有悬浮杂质，排入水体后影响水体外观和透明度，降低水中藻类的光合作用，对水生生物生长不利。悬浮物还有吸附凝聚重金属及有毒物质的能力。水体被悬浮物污染，造成的危害主要有以下几千方面:1)、漂浮在水面上的悬浮物不仅破坏了水的外观，而且会对水体复氧产生很大影响。悬浮物提高了水的浊度，增加了给水净化工艺的复杂性；2)、降低了光的穿透能力，减少了水的光合作用，也妨碍了水体的自净作用；3)、水中悬浮物，可能堵塞鱼鳃，导致鱼的死亡；4)、沉于河底的悬浮固体形成污泥层，会危害底栖生物的繁殖，影响渔业生产。如果污泥层主要由有机物组成，则易出现厌氧状态，恶化环境；5)、水中的悬浮物可能成为各种污染物的载体，吸附水中的污染物并随水漂流迁移，扩大了污染区域。 （3）、放射性污染物
放射性污染物主要来源于原子能工业和反应堆设施的废水、核武器制造和核武器的污染、放射性同位素应用产生的废水、天然铀矿开采和选矿、精炼厂的废水等。对人体有重要影响的放射性物质有Sr90、Csl37、I131等。 2、化学性污染物 （1）、酸碱污染
污染水体中的酸主要来自于矿山排水、粘胶纤维工业废水、钢铁厂酸洗废水及染料工业废水等，常含有较多的酸。 碱性废水主要来自造纸、炼油、制革、制碱等工业。
酸碱污染会改变水体的pH值，抑制细菌和其他微生物的生长，影响水体的生物自净作用，还会腐蚀船舶和水下建筑物，影响渔业，破坏生态平衡，并使水体不适于作饮用水源或其他工、农业用水。 （2）、重金属污染
电镀工业、冶金工业、化学工业等排放的废水中往往含有各种重金属，如汞、铬、镉、铅、锌、镍、铜、钻、锰、钛、钒、钥、锑、铋等。重金属对人体健康及生态环境的危害极大，特别是前几种危害更大。
金属污染物最主要的特性是：不能被生物降解，有时还可能被生物转化为毒性更大的物质（如无机汞被转化成甲基汞），能被生物富集于体 内，既危害生物，又能通过食物链危害人体。 （3）、需氧性有机物污染（耗氧性有机物污染）
有机物可分为自然生成的有机物和人工合成的有机物两类。自然形成的有机物如碳水化 合物、蛋白质、脂肪等，它们的特征是极不稳定，易于被生物降解，向稳定的无机物转化。 在有氧的条件下，在好氧微生物作用下转化，主要产物为CO2、H2O等稳定物质；
在无氧条件下，则在厌氧微生物作用下转化，主要产物为CH4、CO2、H2O、H2S、NH3等，其产物既有毒害作用，又有恶臭味，严重影响环境卫生，会造成公害。 生活污水和很多工业废水，如食品工业、石油化工工业、制革工业、焦化工业等废水中都含有这类有机物。
虽然好氧分解的产物无害，但在分解过程中要消耗水体或环境中的溶解氧，故有机物又称为好氧物质。当水体中有机物浓度较高时，微生物耗氧量很大，从大气中补充的氧不敷需要，会使水中溶解氧的含量下降，从而导致鱼类和水生物死亡。如果完全缺氧，则有机物将转入厌氧分解。
人工合成的有机物，如合成洗涤剂、合成染料、有机氯农药、酚类化合物、多环芳烃等，均为有毒污染物。它们的特征之一是比较稳定，不易被微生物所降解；另一特征是它们都有害于人类健康。例如有机农药六六六、DDT毒性消失较慢，残留时间长，并且可以通过食物链富集于高级生物体内。
大量需氧性有机物排入水体，会引起微生物繁殖和溶解氧的消耗。当水中溶解氧降低至4 mg儿以下时，鱼类和水生生物将不能在水中生存。水中的溶解氧耗净后，有机物降解由于厌氧微生物的作用而发酵，生成大量硫化氢、氨、硫醇等带恶臭的气体，使水质变黑发臭，造成水环境严重恶化。需氧有机物污染是水体污染中最常见的一种污染。 （4）、营养物质污染
又称富营养污染。生活污水和某些工业废水中常含有一定数量的氮、磷等营养物质，农田径流中也常挟带大量残留的氮、磷肥。这类营养物质排入湖泊、水库、港湾、内海等水流缓慢的水体，会造成藻类大量繁殖，这种现象被称为“富营养化”。富营养化对湖泊、水库、港湾等水域影响较大，对鱼类和人体健康的危害也相当严重。大量藻类的生长覆盖了大片水面，减少了鱼类的生存空间，藻类死亡腐败后会消耗溶解氧，并释放出更多的营养物质，促使藻类进一步发展。如此周而复始，恶性循环，最终将导致水质恶化，水体外观呈红色或其他色泽，通气不良，溶解氧含量下降，引起水质恶化，鱼类死亡，严重的还可导致水草丛生，湖泊退化。另外，硝酸盐超过一定量时有毒性，当亚硝酸盐进入人体后，有致畸、致癌的危险。 （5）、毒性有机污染物
各种有机农药，有机染料及多环芳烃、芳香烃等往往对人体及生物体具有毒性，有的能引起急性中毒，有的则导致慢性病，有的已被证明是致病、致畸形、致突变物质。有机毒物主要来自于焦化、染料、农药、塑料合成等工业废水，农田径流中也有残留的农药。这些有机物大多具有较大的分子和较复杂的结构，不易被微生物所降解，因此在生物处理和自然环境中均不易去除。 3、生物性污染物
生物性污染物主要指致病病菌及病毒等。生活污水，特别是医院污水和某些工业（如生物制品、制革、酿造、屠宰等）废水污染水体。往往可带入一些病原微生物，它们包括致病细菌、寄生虫和病毒。常见的致病细菌是肠道传染病菌，如伤寒、霍乱和细菌性疾病等，它们可以通过人畜粪便的污染而进入水体，随水流而传播。一些病毒（常见的有肠道病毒和肝炎病毒等）及某些寄生虫（如血吸虫、烟虫等）也可通过水流传播。这些病原微生物随水流迅速蔓延，给人类健康带来极大威胁。如印度新德里市1955～1956年发生了一次传染性肝炎，全
市102万人口，将近10万人患肝炎，其中黄疽型肝炎29300人。 二、水体自净
水体自净（self-purification of water bodies）是指水体受到污染后，由于物理、化学、生物学等因素的作用，污染物浓度和毒性逐渐降低，经过一段时间，恢复到污染以前状态的自然过程。
一切生态系统都是一个动态平衡系统，水体环境也是一个具有自我调节、自我平衡能力的系统。污染物质进入天然水体后，污染物参与水体中物质转化和循环过程，通过一系列物理、化学和生物因素的共同作用，将其分离或分解，使排入的污染物质的浓度和毒性自然降低，使水体基本上或完全地恢复到原来的状态，恢复原有的生态平衡，这种现象称为水体的自净。但是在一定的时间和空间范围内，如果污染物质大量排入天然水体并超过了水体的自净能力，就会造成水体污染。 （一）、水体的自净作用按其净化机制可分为以下三类：
1、物理净化：天然水体的稀释、扩散、沉淀和挥发等作用，使污染物质的浓度降低；
2、化学净化：天然水体通过氧化、还原、酸碱反应、分解、凝聚、中和等作用，污染物质的存在形态发生变化，并且浓度降低； 3、生物净化：天然水体中的生物活动过程使污染物质的浓度降低，特别重要的是水中微生物对有机物的氧化分解作用。 （二）、水体的自净作用按其发生场所可分为以下四类：
1、水中的自净作用：污染物质在天然水中的稀释、扩散、氧化、还原或生物化学分解等； 2、水与大气间的自净作用：天然水中某些有害气体的挥发、释放和氧气溶入等； 3、水与底质间的自净作用：天然水中悬浮物质的沉淀和污染物被底质吸附等； 4、底质中的自净作用：底质中微生物的作用使底质中有机污染物发生分解等。
天然水体的自净作用包含十分广泛的内容，它们同时存在、同时发生并相互影响。但水体的自净能力是有限的，当超过水体自净能力时，就会造成或加剧水体污染。所以，研究和掌握水体的自净规律，对充分利用水体的自净能力，确定排入水体的污水的处理程度，经济、有效地防止水体污染具有十分重要的意义。 三、水环境容量
水环境容量（the capacity of water environment）是指在满足水循环质量标准的条件下，水体所能接纳的最大充许污染物负荷量，有称水体纳污能力。
水环境容量一般包括两部分，即差值容量与同化容量，水体稀释作用属差值容量，生物化学作用属同化容量。地表水体对某种污染物的水环境容量可用下式表示： W = W1 + W2 = V（Cs-Cb）+ W2
式中：W——某地地表水对某污染物的水环境容量，kg；W1——某地地表水对某污染物的差值容量，kg； W2——某地地表水对某污染物的同化容量，kg；V——该地表水体的体积，m3;Cs——该地表水体中某污染物的环境标准（水质目标），mg/L；
水体所具有的自净能力是水环境接纳一定污染物的能力的基础。水环境容量与水体所处的自净条件（如流量、流速等）、水体中的生物类群组成、污染物本身的性质等有关。 一般，污染物的物理化学性质越稳定，其环境容量越小；耗氧性有机物的水环境容量比难降解有机物的水环境容量大得多；而重金属污染物的水环境容量则甚微。 四、水环境污染的危害 （一）、水污染严重影响人的健康
据我国1988年全国饮用水调查资料，全国有82%的人饮用浅井水和江河水。饮用受有机物严重污染的饮水人口约1.6亿。不清洁的饮用水正在威胁着我国许多地区居民的健康。 污染水对人体的危害一般有两类：一类是污水中的致病微生物、病毒等引起传染性疾病；另一类是污水中含有的有毒物质（如重金属）和致癌物质导致人中毒或死亡。 据1992年联合国环境与发展会议估计，发展中国家有80％的疾病和l/3的死亡与饮用污染水有关。 （二）、水污染造成水生态系统破坏
水环境的恶化破坏了水体的水生生态环境，导致水生生物资源的减少、中毒，以致灭绝。据统计，全国鱼虾绝迹的河流约达2400 kmo 水污染使湖泊和水库的渔业资源受到威胁。如辽宁省参窝水库，总库容为7.91×108 m3，水面面积约为1.67×106 m2，长期接纳本溪市的工业废水和生活污水，水库水域污染严重。1988～1989年，鱼体内检测出酚、砷、汞、镉、铜、铅、锌等七种有毒物质。其中，酚超标率为33.33%，砷超标率为16.66％，锌超标率为25.00％。大多数鱼类均有异味，无法食用，高龄鱼体内残毒含量尤高。
水污染恶化了水域原有的清洁的自然生态环境。水质恶化使许多江河湖泊水体浑浊，气味变臭，尤其是富营养化加速了湖泊衰亡。全国面积在11 km2以上的湖泊数量，在30年间减少了543个。我国众多人口居住在江湖沿岸地区，特别是许多大中城市位于江湖岸旁，江湖的水体污染严重损害了人的生存环境。城市水域的污染，还使水域景观恶化，降低了这些城市的旅游开发价值。 （三）、水污染加剧了缺水状况
中国是一个缺水的国家，人均占有水资源仅为2330 m3，相当于世界人均拥有量的1/4。随着经济发展和人口的增加，对水的需求将更为迫切。水污染实际上减少了可用水资源量，使中国面临的缺水问题更为严峻。在城市地区，这一问题尤为突出，如北京人均水资源占有率仅有我国人均量的l/6。目前，中国缺水城市有300多个，全国城市日缺水量达1.6×107 m3。南方城市因水污染导致的缺水占这些城市总缺水量的60％～70％。北方和沿海城市缺水则更为严重。显然，如果对水污染趋势不加以控制，我国今后的缺水状况将更加严重。 （四）、水污染对农作物的危害
我国是农业大国，农业灌溉用水量超过全国总用水量的3/4，目前，引用污染水灌溉农田而危害农作物的情况不容忽视。如果灌溉水中的污染物质浓度过高会杀死农作物；而有些污染物又会引起农作物变种，如只开花不结果，或者只长杆不结籽等，结果引起减产或绝收。1986年，黄河水系蟒河水严重污染，造成了用污染水灌溉的上千亩农田减产或绝收。另外，污染物质滞留在土壤中还会恶化土壤，积聚在农作物中的有害成分会危及人的健康。 （五）、水污染造成了较大的经济损失
我国由于缺水和水污染造成的经济损失是比较大的，虽然目前尚无确切统计数据，但有关部门曾做过粗略测算，每年因水污染造成的经济损失约300亿～600亿元人民币。
据欧共体的统计，因污染造成的经济损失通常占国民经济总值的3%～5％。与国外相比，我国生产管理和技术水平相对落后，单位产值排污量大，处理效率低，污染造成的经济损失比国外还要高。
第四节 水环境污染防治 一、水体污染控制基本途径 （一）、减少废水及其污染物的产生量
1、改革生产工艺，实行清洁生产，尽量不用或少用易产生污染的原料及生产工艺。 2、改进设备，健全生产管理制度，减少人为的污染物的产生量。 （二）、减少废水及其污染物的排放量
1、提高水的重复利用率 2、回收有用物质 3、加强工业废水与城市污水的综合治理 4、废水的再利用 二、水污染防治的原则
进行水污染防治，根本的原则是将“防”、“治”、“管”三者结合起来。
“防”是指对污染源的控制，通过有效控制使污染源排放的污染物减到最少量。
“治”是通过各种预防措施，污染源可以得到一定程度的控制，但要实现“零排放”是很困难的，几乎是不可能的，如生活污水的排放就不可避免。因此，必须对污（废）水进行妥善的处理，确保在排入水体前达到国家或地方规定的排放标准。
“管”是指对污染源、水体及处理设施的管理。科学的管理包括对污染源的经常监测和管理，以及对水体卫生特征的监测和管理。 三、水污染综合防治的主要对策
1、水环境功能分区是进行水污染综合防治的依据
根据水环境的现行功能和经济、社会发展的需要，依据地面水环境质量标准进行水环境功能区划，是水源保护和水污染控制的依据。
(1)、水环境功能区划分原则与方法
划分原则是：集中式饮用水源地优先保护水体，不得降低现状态与使用功能，兼顾规划功能有多种可能用水，依最高功能划分类别统筹考虑专业用水标准要求；上下游区域间相互兼顾，适当考虑潜在功能要求；合理利用水体自净能力和环境容量；考虑与陆上工业合理布局相结合，考虑对地下饮用水源地的影响；实用可行，便于管理。 功能区划分方法：根据因地制宜、实事求是的原则，按实测定量、经验分析、行政决策进行。
第一步搜集基础资料，进行以下综合调查：①区域自然条件调查；②城镇区域发展规划调查；③污染源调查；④水资源利用现状和分布调查；⑤水质监测状况调查；⑥水利设施调查⑦区域经济发展状况调查；⑧水污染现状和管理措施调查。
第二步现状评价，综合分析：在掌握资料的前提下，对水环境现状进行评价，预测污染源及污水量的增长与削减，分析各类水质监控断面、点位的实测资料是否合理，是否可靠和有代表性，初步确定功能区划分方案或几种可选择方案。
第三步定量计算：在定性分析确定水体功能区性质和类型的基础上，通过水文特征计算和水质模型建立功能区水质与污染物输入之间的相应关系，进行水质预测，具体划定各功能区的范围或选定最优方案。
第四步行政决策：对功能区水质目标可行性做出评价，若可行，则可由行政部门决策。 (2)、按功能区控制污染，保护水资源
1)、按水域功能划定保护级别，提出控制水污染的要求如：特殊保护水域，指国家《地面水环境质量标准》（GB 3838—88）I、II类水域。对这类水域不得新建排污口，现有的排污单位由地方环境部门从严控制，以保证受纳水体水质符合规定用途的水质标准。而重点保护水域，则是指GB 3838—88规定的E类水域，对排入本水域的污水执行《污水综合排放标准》规定的一级排放标准。
2)、功能区实行总量控制。所谓总量控制是指为了保持某环境功能区的环境目标值，所能容许的某种污染的最大排放量。所以，水环境功能区划是实施水污染总量控制的依据。 2、制定水污染综合防治规划的主要内容与工作步骤
(1)、在水环境调查评价的基础上，分析确定水环境的主要问题。(2)、水污染控制单元的划分。根据水环境问题分析结论，考虑行政区划分、水域特征、污染源分布特点，将污染源所在区域与受纳水域划分为一个个水污染控制单元。3)、提出环境目标，进行可行性论证。(4)、确定主要污染物削减量，及削减比例分配方案。(5)、制定水污染综合防治规划及实施方案。(6)、实施规划的支持和保证。包括资金来源分析，年度计划制定，实施排污申报登记及排污许可证制度的建议方案，以及必要的技术支持等等。 3、制定水污染综合防治规划必须坚持的几项原则
(1)、以经济建设为中心，有利于促进经济与环境协调发展。
(2)、以合理开发利用水资源为核心，着眼于全过程控制，通过转变经济增长方式，推行清洁生产，把污染消除在经济再生产过程中。 (3)、全面规划、突出重点，因地制宜、讲求实效。
(4)、坚持综合整治的原则。对规划方案要进行系统分析，达到整体优化。 4、实行排污许可证制度，对主要污染源逐步由浓度控制向总量控制过渡
在推行这项制度时，一定要结合中国目前的技术水平与管理体制，遵循下列5点要求： (1)、从实际出发确定总量控制目标。
(2)、选好发证对象。发放许可证的对象主要是本地区的污染大户，一个城市抓十几户或几十户即可。要经污染源调查评价，选好控制重点。 (3)、控制污水总量因地制宜进行计量和控制污水的排放总量。 (4)、强化发证后的环境监督管理。
(5)、重视实践经验不断提高管理水平，实行排污许可证制度，要先行试点总结经验逐步推广。 5、乡镇企业的水污染综合防治对策
乡镇企业的工业废水排放量1994年虽然只有43亿t，约占全国工业废水排放总量的16.6%。但乡镇企业分布广，与农业生态系统交错在一起，对耕地和河流的支流（或河网）已构成严重威胁，必须尽快进行综合防治。
首先，按产业政策调整产业结构和产品结构，使污染型行业所占比例降至15％以下，到2000年，全部取缔坑式焦炉；全部淘汰开放式炼磺炉；水泥生产不准新建蛋窑、土立窑和2万t以下的机立窑；淘汰制浆规模30 t/d以下的小厂等等。
其二，乡镇企业要合理布局，以农业生态系统组合形成良性循环的复合生态系统。 其三，对小电镀厂、小化工厂、小印染厂等要严加控制。 四、污水处理
（一）污水处理的基本方法
污水处理技术，就是采用多种方法将污水中所含有的污染物质分离出来，或转化为稳定和无害的物质，从而使污水得到净化。 污水中的各种污染物质可分为悬浮物质、胶体物质和溶解性物质。城市污水常用处理方法有物理法、化学法和生物法。 1、物理法就是利用物理作用，分离污水中主要呈悬浮状态的污染物质。 常用的方法有沉淀、上浮、筛滤、气浮、过滤、反渗透等；
常用处理设备有沉淀池、沉砂池、隔油池、格栅、气浮池、滤池等。 2、化学法就是利用化学反应作用来分离污水中溶解性和胶体污染物质。 常用的方法有混凝、中和、氧化还原、电解、吸附、电渗析、离子交换等。 这些方法多用于工业废水的处理。
3、生物法就是利用微生物的代谢作用，除去废水中有机污染物质的一种方法，又称为废水生物化学处理法。
按参与作用的微生物，生物法可分为好氧生物处理法和厌氧生物处理法两类。好氧生物处理主要有活性污泥法和生物膜法等。厌氧生物处理法主要用于污泥处理。
以上各种方法都有其各自的特点和适用条件。由于污水中存在的污染物质是各种各样的，所以，往往需要采用几种方法组成处理系统，才能达到要求的处理程度。工业废水中由于污水中所含污染的种类和性质干差万别，就带来处理方法的多样性。 （二）、城市污水处理的级别与系统 1、城市污水一级处理
污水一级处理是对污水中的沉淀性物质、油脂等，在初次沉淀池内利用沉淀、上浮等物理作用所进行的处理。经过一级处理后的污水悬浮物（SS）的去除率为40％左右，有机物（BOD）的去除率为30%左右，仍不宜排放，还必须进行二级处理，因此针对二级处理来说，一级处理又属于预处理。 2、城市污水的二级处理
污水二级处理是指用活性污泥法、生物膜法对污水进行处理。经二级处理后，BOD和SS的去除率分别为90％和88％以上。处理后BOD含量可以降到20～30 mg/L。生物处理的各种方法，一般都能够达到这种要求。一般来说，经二级处理后，污水能达到排入水体的标准。 3、污水三级处理
污水经二级处理后，仍含有氮、磷及难以被微生物降解的有机物、病原体、矿物质等，三级处理的主要对象是营养物质（氮、磷）及其他溶解性物质，以防止受纳水体发生富营养化和受到难降解有毒化合物的污染。
三级处理与高级处理的目的有所不同，高级处理是以污水回收或再次复用为目的，而三级处理的目的是将出水排入水质要求高的受纳水体。由于三级处理和高级处理的出水用途不同，其处理方法和处理流程也不同。完善的三级处理包括除磷、脱氮、去除难降解的有机化合物、去除溶解盐和去除病原体等处理过程。
在污水处理过程中产生的污泥也必须得到相应的处理，否则将会造成新的污染。污泥的常用处理方法主要是厌氧消化法。为便于运输，消化后污泥需进行脱水处理。
第四章 大气环境 第一节 大气基础知识
大气是环境因素的重要组成之一。人类的生存离不开空气，人们可以断食数周、断水数天，但停止呼吸几分钟便会死亡，因此洁净的空气是人类生存的第一物质。
大气和空气两词从自然科学角度来看没有实质性差别，但在环境科学中，一般对于室内和特指某个地方（如车间、厂区等）习惯上称为空气；在大气物理、大气气象和自然地理研究中，是以大区域或全球性气流为研究对象，常用大气一词。 一、大气的结构 （一）、大气圈 atmosphere
在自然地理学上，把由于地心引力而随地球旋转的大气层叫做大气圈。大气圈的厚度大约有l×104 km，总质量约为6×1015 t，相当于地球质量的百万分之一。大气圈中的空气分布是不均匀的。在近地面的大气层里，气体的密度随高度上升而迅速变稀，超过1000～1400 km的高空，气体己非常稀薄。海平面上的空气密度最大，近地层的空气密度随高度上升而逐渐减小。 （二）、大气圈结构
观测证明，大气在垂直方向上的温度、组成与物理性质上存在着差异。根据大气温度垂直分布的特点，在结构上可将大气圈分为五个大气层。 1、对流层 troposphere 2、平流层 stratosphere 3、中间层 mesosphere 4、热成层 thermosphere 5、散逸层 exosphere 二、大气的组成
大气是多种气体的混合物，其组成应包括以下三部分。 （一）、干洁空气
干洁空气即干燥清洁的空气。它的主要常定成分为氮、氧、氢、氖、氩、氟和 氙等，其中氮、氧和氩在空气的总容积中约占99.96％。此外还有少量其他可变成分，如二氧化碳、甲烷、氮化物、硫氧化物、臭氧等，它们在大气中的含量随时间和地点的变化而变化，因为这些物质的形式和破坏与人类活动、地表变动有密切关系。表4-l列出了干洁大气的基本组成部分。 （二）、水汽 vapour
大气中的水汽含量随着时间、地域、气象条件的不同而变化很大，在干旱地区可低到0.02%，而在温湿地带可高达6%。 （三）、悬浮微粒 suspended particles
悬浮微粒是大气中的杂质成分，它主要来源于自然过程，如岩石的风化、火山爆发、海啸等。它的含量、种类和化学成分随时间和地点变化。 上述为大气的自然组成，称为大气的本底。若大气中某个组分的含量超过上述标准含量（水分含量变化除外），或出现自然大气中不存在的物质时，即可认为它们是大气污染物。 第二节 大气污染物及污染源 一、大气污染 air pollution
是指由于人类活动和自然过程引起某种物质进入大气中，累积呈现出足够的浓度（远远超过自然状态下的浓度值），并驻留一定的时间，使大气质量恶化，对人类健康生存和生态环境造成危害的现象。
二、大气污染源及其类型
大气污染源 air pollution sources 是指污染物产生源。分为两种类型：自然源 natural sources 和人为源 artificial sources。
自然源如火山喷发、森林火灾、裸露的土地等，产生沙尘、SO2、CO等，多为暂时的和局部的，有些还超过了人类所能控制的范围。 人为源是指任何向大气排放一次污染物的工厂、设备、车辆、行为等，通常是经常的，大范围的。 1、按污染源存在形式划分为
固定污染源（排放污染物的装置、所处位置固定，如火力发电厂、烟囱等） 移动污染源（排放污染物的装置、所处位置是移动的，如汽车、轮船等）； 2、按污染物排放的形式划分为 面源（在大范围内排放污染物） 线源（沿一条线排放污染物）
点源（可看做是一点或集中于一点的小范围排放污染物） 3、按污染物排放的时间划分为 连续源（如火电厂的烟囱） 间断源（间歇排放污染物）
瞬时源（无规律地短时间排放污染物，如事故） 4、按污染物产生的类型可划分为 生活污染源 工业污染源 交通污染源 农业污染源等；
5、按污染物排放的空间位置可划分为 高架源（在距地面一定高度上排放污染物） 地面源（在地面排放污染物） 三、大气污染物及其类型
（一）大气污染物 air pollutants
以各种形式进人大气层，并可能对人类、生物及整个生态环境构成危害或带来不利影响的物质称为大气污染物 。 大气污染物种类繁多，它同能源结构、工业结构有密切关系。 燃煤的主要污染物是烟尘和二氧化硫； 燃油的主要污染物是二氧化硫和氮氧化物；
汽车排气的主要污染物是一氧 化碳、氮氧化物和碳氢化合物等。 （二）、大气污染物的分类
大气污染物的分类方法很多，常用的有如下两种。 1、根据污染物与污染源的关系可分为 （1）、一次污染物 the primary pollutants
是指直接从各种排放源进入大气中的污染物质。典型的一次污染物有颗粒物、二氧化硫、硫化氢、一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等。 （2）、二次污染物 the secondary pollutants
是指进入大气的一次污染物在大气中互相作用，或与大气中正常组分发生化学反应而生成的新污染物质。最常见的二次污染物有光化学烟雾和硫酸烟雾等。 2、根据污染物的物理状态和化学组成分类 （1）、颗粒物
颗粒物是指所有包含在大气中的分散的液态或固态物质，其直径约在0.00021 μm至500 μm之间，包括：尘粒、粉尘、烟尘、雾尘、煤尘等类型。 （2）、气态污染物
已知的大气污染物质有100多种，其中既有由污染源直接排入大气的一次污染物，也有由一次污染物经过化学或光化学反应生成的二次污染物。 四、大气污染的危害
（一）大气污染对人体的危害
大气污染物侵入人体的主要途径有呼吸道吸入、随食物和饮水摄入以及与体表接触侵入等。 1、颗粒污染物对人体健康的危害 2、二氧化硫对人体健康的危害 3、氮氧化物对人体健康的危害 4、光化学氧化剂对人体健康的危害 5、一氧化碳对人体健康的危害 6、碳氢化合物对人体健康的危害 （二）、大气污染对生态环境的危害
以植物为例，大气中的气体污染物能由叶背的气孔进入植物体，破坏叶绿素，使组织脱水坏死。粒状污染物则能擦伤叶面，阻碍阳光，影响光合作用。 在我国受大气污染严重的重庆地区，其树木的成活率已降至50％，我国因大气污染而造成的粮食减产量每年达到了120亿kg。 三）、大气污染物对物质材料的影响
大气污染物对金属制品、油漆涂料、皮革制品、纸制品、纺织衣料、橡胶制品和建筑物的损害也很严重。其主要通过玷污性和化学性对上述物质材料进行损害。 （四）、大气污染对全球气候的影响
近十几年来，人们普遍感到气候异常，这与大气污染对气候的影响密不可分。目前，全球大气环境问题突出地表现在酸雨、温室效应、臭氧层消耗这三个方面。 第三节 影响大气污染的气象因素
从污染源排出的有害物质对大气的污染程度除取决于：
污染源排放污染物的数量、组成、排放方式、排放源的密集程度及位置等因素之外，
该地区的气象条件和该地区的下垫面情况，其通过影响污染物在大气中的扩散影响大气的污染程度。 一、大气运动
大气运动是在各种力的作用下产生的，作用于大气的力主要有压力梯度力、地转力、惯性离心力以及摩擦力（即黏滞力），这些力之间的不同方式的结合构成了不同形式的大气运动。 大气运动有两种形式，一种是比较有规则的平缓光滑运动，称为层流（laminar flow）；另一种是杂乱无章的无规则的运动，称为湍流（turbulent flow）。 （一）、风 （wind）
空气的水平运动称为风。风向和风速是风的两个要素。排入到大气的污染物质在风的作用下，便随大气做水平移动，因此，风对污染物在大气中的第一个作用便是输送作用。风向决定污染物的迁移方向，污染区总是在污染源的下风向。
风的第二个作用就是对污染物具有冲淡稀释作用，随着风速的增大，单位时间从污染源排放出来的污染物被很快地拉长，这时混入的大气越多，污染物浓度越少。大气中污染物的浓度与污染物的总排放量成正比，而与风速成反比。
通常采用风向频率、污染系数来表示风向和风速对污染物扩散的影响。 风向频率是指某方向的风占全年各风向总和的百分率。
污染系数表示风向、风速联合作用对空气污染物的扩散影响，计算公式如下： 污染系数 = 风向频率/该方向的平均风速
某方向污染系数的大小正好表示该方向空气的污染轻重。 （二）、湍流（turbulent flow）
大气除了整体水平运动以外，还存在着不同于水平方向上的无规则、杂乱无章的运动，这种极不规则的大气运动称作湍流。
大气湍流与大气的热力因子和大气的垂直稳定度有关，又与近地面的风速和下垫面等机械因素有关。前者所形成的湍流称为热力湍流；后者所形成的湍流称为机械湍流。大气湍流就是这两种湍流共同作用的结果。
大气的湍流运动造成湍流场中各部分之间的强烈混合，当污染物由污染源排入大气中时，高浓度部分由于湍流混合，不断被清洁空气渗入，同时又无规则地分散到其他风向去，使污染物不断地被稀释、冲淡。
若大气中不存在湍流，从排放源出来的烟流则会呈柱状向下风向移动，而不会向四周迅速扩散。 二、温度层结
大气的温度层结是指大气的气温在垂直方向上的分布，即垂直方向上的温度梯度（the temperature gradient）。 温度层结决定着大气稳定度，而大气稳定度又影响湍流强度，因而大气温层结与大气污染状况有着密切的关系。 1、气温垂直递减率
气温垂直变化的趋势通常用气温垂直递减率（γ）来表示。气温垂直递减率是指在垂直方向上每升高l00 m气温的变化值。对于标准大气来说，在对流层下层的γ值为0.3～0.4℃/100m；中层为0.5～0.6℃/100m；上层为0.65～0.75℃/l00m。在整个对流层内γ的平均值为0.65℃/100m。
由于近地层大气的实际情况很复杂，气温垂直递减率（γ）是随时随地变化的，概括起来有下述三种情况： (1)、气温随高度递减：这种情况一般出现在风速不大的晴朗白天，此时γ＞0。
(2)、气温基本不随高度变化：这种情况一般出现在阴天、风速比较大的情况下，这时下层空气混合较好，气温分布较均匀，此时γ＝0。 (3)、气温随高度递增：这种情况出现在风速较小的晴朗夜间，即出现逆温，出现逆温的气层叫逆温层，此时γ＜0。 2、逆温层（inversion）
由于气象条件的不同，当大气温度垂直递减率小于零（ γ ＜0时），大气的温度分布与标准情况下的气温分布相反，称为逆温。 根据逆温层出现的高度分为接地逆温层和上层逆温层两种。
逆温层下限距地面的高度称为逆温高度，逆温层上下限的高度称为逆温层厚度，上下限之间的温度差称为逆温强度。 造成逆温的原因很多，根据逆温层发生的原因，逆温层可分为以下几种： （1）辐射逆温 （2）下沉逆温 （3）地形逆温
（4）平流逆温 （5）锋面逆温
逆温层由于气温随高度增加而增加，空气的对流和湍流运动被抑制，阻碍空气上升运动的发展，使空气中的杂质、尘埃聚集在逆温层的底部，往往使低层大气能见度变差、污染物积聚、空气质量下降。
逆温强度越大，厚度越厚，维持时间越长，污染物越不易扩散和稀释，造成的危害也越大。 3、气温的干绝热垂直递减率
在物理上，如一系统在与周围物体没有热量交换而进行状态变化时，称为绝热变化。状态变化所经历的过程称为绝热过程。
在大气中，作垂直运动的气团其状态变化接近于绝热变化。一个干燥的气团（或未饱和的湿空气团）在大气中绝热垂直上升（或下降）100 m时，其温度降低（或升高）的数值就称为气温干绝热垂直递减率，以γd表示，通常γd≈1℃(0.98)/100m表示。这就是说，在干绝热过程中，气团每上升100 m，温度约降低1℃。
注意： γ与γd的含义完全不同。 γd是干空气团在绝热上升过程中气团本身温度的递减率，且近似为常数；而γ是表示环境大气的温度随高度的分布情况，在大气中随地--气系统之间热量交换的变化，γ可以有不同的数值。通过比较γd和γ的大小，就可以判断大气层结的性质。 三、大气稳定度（atmospheric stability）
大气稳定度就是大气在垂直方向上的稳定程度，用来描述环境大气层结对于在其中作垂直运动的气团起什么影响的一种热力性质，亦即大气是否容易发生对流运动的特性。它取决于大气温度随高度的变化。
大气是否稳定，通常用环境大气的气温垂直递减率（γ）与上升空气团的气温干绝热垂直递减率（γd）的对比来判断。一般有三种。
由此可见，当大气处于不稳定状态时，湍流和对流充分发展，排放到大气中的污染物会被大气迅速迁移、扩散而稀释，一般不会形成大气污染；当大气处于稳定状态时，湍流和对流不易发展，污染物不易扩散开，就会停留在排放源附近，经久不散形成高浓度污染。 四、降水对大气污染扩散的影响
由于雨雪等各种形式降水的作用而使污染物从大气中清除到地表的过程，称为降水清除或降水洗脱过程。降水净化大气的作用包含两个方面： 1）许多污染微粒物质充当了降水凝结核，然后随降水一起降落到地面。
2）在雨滴下降过程中碰撞、捕获了一部分颗粒物。两者既发生在云中，也发生在云下降水下落过程中。通常称云中的清除过程为“雨除”或“雪除”，降水下落过程中的清除过程为“冲洗”。这种冲洗清除过程实际上比雨除要有效得多，其效率和速率取决于降水速率、雨滴大小以及它们和污染物携带的电荷。 五、雾对大气污染扩散的影响
雾像一顶盖子，会使空气污染状况加剧。城市车辆的增多、城市建设的加快以及不合理清扫都会引起城市里粉尘增多，粉尘悬浮在空中落不下来，形成了悬浮物，为雾的形成提供充分的条件。而光化学烟雾就是雾的一种。在重污染的城市中，清朗的夏季，在强日光、低风速和低温度都具备的条件下，就极易形成光化学烟雾。 六、混合层高度对扩散的影响
混合层高度实质上是表征污染物在垂直方向被热力湍流稀释的范围，即低层空气热力对流与湍流所能达到的高度。
混合层高度随时随地变化。在一天中，早晨的混合层高度一般较低，表明早晨铅直稀释能力较弱；下午的混合层高度达最高值，意味着午后铅直稀释能力最强。这是因为日出以后，地面受热后对流发展，垂直混合的高度升高，地面排放的污染物可以在较大的空间范围内扩散，对降低地面污染浓度十分有利。 七、通风系数对扩散的影响
通常为了表示午后扩散能力的强弱，定义混合层高度和混合层平均风速的乘积为水平通风系数（即通风量）。显然，水平通风系数越大，扩散越快。水平通风系数代表了混合层内空气的输送速率。
八、气压对扩散的影响
当高气压控制一个地区时，天气晴朗，风小，空气比较静稳，扩散缓慢；高气压内有大范围的空气下沉运动，往往在几百米到1～2 km的高度上形成下沉逆温。逆温层像个盖子似地阻止污染物向上扩散。如果高压移动缓慢，长期停留在某一地区，那么由于高压控制，伴随而来的小风速和稳定层结，十分不利于稀释扩散。此时只要有足够的污染物排放，就会出现污染危害，如果加上不利的地形条件，往往会导致严重的污染事件。
伦敦烟雾事件的出现，就是因为有停滞的反气旋控制。较强的下沉气流形成下沉逆温，加上地面辐射冷却很强，近地面生成辐射逆温，从而形成了一个从下而上的强逆温层，逆温下的水汽接近饱和，有利于雾的生成，这种情况日以继夜地维持，以致造成了严重的污染事件。可见大范围的天气背景也是影响大气污染不可忽视的因子。低气压中，盛行复合上升运动，风速较大，大气多处于不稳定状态，对污染物的 、散、稀释十分有利；低压中往往伴有降水，对污染物还起到冲刷作用，所以低气压影响时一般不会发生大气污染。同样，冷锋过境，出现大风和降水天气，污染浓度会降低。 九、下垫面对扩散的影响
下垫面对扩散的影响是通过改变气流和影响气象条件来实现的。其影响方式有两种：
动力作用。如粗糙度增加机械湍流，地形可改变局地流场和气流路径等，从而改变污染物的扩散稀释条件。
热力作用。由于下垫面性质不同或地形起伏，使得受热、散热不均匀，从而引起温度场和风场的变化，进而影响污染物的扩散。 1、山谷地形的影响
在山谷地区，由于局地性加热、冷却的差异，白天气流顺坡、顺谷上升，形成上坡风和谷风，晚间气流顺坡、顺谷而下，形成下坡风和山风。这种昼夜交替的局地环流，往往使污染物在山谷内往返累积。在气流绕越山岭、小丘时，迎风坡气流抬升，流线密集，风速加大，而山峰背风面由于发生风引起的大气涡流而常常受到更严重的污染。 2、大型局部水体的影响
在滨海地区，由于海陆面的热导率和热容量差异，常出现海陆风。白天，地面风从水面吹向陆地，称海风。晚间，风从陆地吹向海洋，称陆风。海风一般比陆风要强，可深入内地几公里，高度也可以达到几百米。如在海陆风影响地区建厂，由于海陆风交替的影响，容易造成近海地区的污染。另外，在海陆交界处，粗糙的陆地面和平滑的海面交界附近，形成的海陆边界层，对于大气污染扩散也有很大的影响。吹向平滑海面的风，湍流小；而吹向粗糙度大的陆地上的风，随着近陆面湍流逐渐变大并波及到上层。在海陆边界层外面烟的扩散参数小，而在海陆边界层内侧扩散参数急剧地增大，会造成污染物向地面迅速扩散。 3、城市效应
1）城市粗糙面的动力效应
城市的建筑加大了地面的粗糙程度，使风速减小，从而减小了扩散率。这种现象在不顺风的街道尤为突出。另一方面，随着粗糙程度的加大，也增强了局地的机械湍流，从而加快了污染物的扩散。 2）城市风
由于城市热岛的存在，使得城市上空经常具有不稳定的温度层结，即下暖上冷。在郊区农村，日落以后地面强烈冷却，近地层空气也随即降温，很快产生逆温现象；但在城市中，逆温通常要在午夜以后才出现，发生频率也比郊区低。城市空气的不稳定度增大，污染物在城市边界层中的扩散比较强烈。这在冬季晴夜尤其明显。
还由于热岛中心暖而轻的空气上升，周围郊区冷而重的空气下沉，从而在城市与郊区之间形成一个热岛环流。这在天晴风微的天气条件下表现明显。由于热岛环流的作用，可能会把市区的污染物质通过上升气流带到郊区集积起来，然后又通过从郊区吹向市区的风把这些污染物质和郊区工厂排放的污染物一起汇集到市区，使城市空气质量恶化。
另外，城市内建筑物和街道影响，又形成“街道风”。白天，东西向街道，屋顶受热最强，热空气从屋顶上升，街道冷空气随之补充，构成环流。南北向街道，中午受热，形成对流。夜间屋顶急速冷却，冷空气下沉，促使街道热空气向上，形成与白天相反的环流，下沉气流形成涡流。因此，不同走向街道，同一街道的迎风面和背风面，污染物浓度不一样。这种“街道风”对汽车排放的污染物影响很大。 第四节 控制大气污染的基本原则和措施
综前所述，排放源、大气、接受者是大气污染形成的三个环节。因此，控制大气污染应从以下三个方面着手：
第一，控制排放源，减少进入大气中的污染物量；
第二，直接对大气进行控制，如采用大动力设备改变空气的流向和转速， 第三，接受者防护，如使用防尘，防毒面罩等。
控制大气污染的最佳途径是阻止或减少污染物进入大气中。控制大气污染应以合理利用资源为重点，以预防为主、防治结合、标本兼治为原则。控制大气污染主要有以下几个方面。 一、全面规划、合理布局
大气污染控制是一门综合性很强的技术，必须考虑区域性的综合防治,从单个污染源的治理过渡到区域的治理。 大气环境规划是实现大气污染综合防治的最主要手段。大气环境规划的主要内容有： 预测区域经济开发对大气环境将带来的影响程度， 对区域大气环境进行功能分区，
在总量控制的基础上，提出区域经济与环境协调发展的最佳方案。
对于目前已造成的大气环境污染问题，在经济、社会与环境协调发展的基础上，提出改善和控制污染的最佳方案。 二、加强环境管理
利用法律、行政、经济、技术、教育等手段，对造成大气环境污染的各种行为活动施加影响，以达到保护大气环境的目的。
从现实出发，以技术可行性和经济合理性为原则，对不同地区确定相应的大气污染控制目标，并对污染源集中地区实行总量排放标准。 按工业分散布局的原则规划新城镇的工业布局和调整老城镇的工业布局，完善城市绿化系统，加强城市大气质量管理。 为加强环境管理，我国在1987年通过了《大气污染防治法》，并于1995年做了修正。1989年颁布了《环境保护法》、1991年颁布了《大气污染防治实施细则》等许多环境法规。 在环境监测方面，至1989年全国环保系统已建立了监测站1980个，部门行业环境监测站2700多个，为加强立法的执行，1993年全国人大设立了环保委员会。 三、加强局部污染治理 （一）、推行清洁生产，改善能源结构
1、改变燃料构成 清洁的气体或液体燃料代替燃煤 2、燃料预处理 燃料脱硫、煤的气化和液化、 普及民用型煤
3、生产工艺改革，综合利用废气 把某一生产
过程中产生的废气作为另一生产过程中的原料 4、采用集中供热和联片供暖 集中供热可节约
30.5％～35％的燃煤，便于除尘和脱硫，同量煤
产生的烟尘分散供热高l～2倍，飘尘多3～4倍。 5、积极开发清洁能源 因地制宜地开发水电、地
热、风能、海洋能、核电及充分利用太阳能等。 （二）、采用净化技术，对污染源进行治理，减少污染物的排放 污染源的控制必须达到国家的排放标准。 （三）、选择有利于扩散的排放方式，如高烟囱排放或集中排放
烟囱越高，越有利于充分利用高空的扩散稀释作用。若烟囱高度达到了100 m以上，排烟污染便可减至最小。 （四）、减少机动车辆的废气污染
随着经济的持续高速发展，我国汽车的持有量急剧增加，因而汽车排气的污染危害日益明显，综合治理汽车尾气、普及无铅汽油、开发环保汽车、减少城市的裸地，是对大气环境保护的重要措施。
四、保障必要的环境保护投资
环境保护必须要有经济作保障。发达国家每年用于环保方面的资金占国民生产总值的1％～2.5％，我国的环保投资必须保障在1.5％左右，这样我国的环境污染将会得到基本控制。 五、绿化造林
绿化造林是防治大气污染的一个经济有效的措施。植物有吸收各种有毒有害气体和净化空气的功能，茂密的树林能降低风速，使气流携带的大粒灰尘下降。树叶表面粗糙不平，多绒毛，有的植物还能分泌粘液和油脂，吸附大量飘尘。植物的光合作用能放出氧气和吸收二氧化碳。
据有关资料表明，城市居民平均每人有10 m2树林或50 m2草坪，即可保持空气新鲜，因此，城市环境应保持一定比例的绿地面积，以达到净化和缓冲大气污染的作用。 六、主要大气污染物治理技术 （一）、烟尘治理技术
由燃料及其他物质燃烧或以电能为热源加热等过程产生的烟尘，以及对固体物料破碎、筛分和输送等机械过程所产生的粉尘，都是以固态或液态的粒子存在于气体中，从废气中除去或收集这些固态或液态粒子的设备，称为除尘（集尘）装置，有时也叫除尘（集尘）器。 1、除尘装置的技术性能指标
全面评价除尘装置性能应该包括技术指标和经济指标两项内容。 技术指标常以气体处理量、净化效率、压力损失等参数表示， 经济指标则包括设备费、运行费、占地面积等内容。 这里主要介绍其技术性能指标。 (1)、烟尘的浓度表示
① 烟尘的个数浓度。单位气体体积中所含烟尘颗粒的个数，称为个数浓度，单位为个/cm3，在烟尘浓度极低时用此单位。 ② 烟尘的质量浓度。每单位标准体积含尘气体中悬浮的烟尘质量数，称为质量浓度，单位为g/m3 (2) 除尘装置的处理量
除尘装置在单位时间内所能处理烟尘量的大小，是装置处理能力大小的参数，烟尘量一般用标准状态下的体积流量表示，单位为m3/h、m3/s。 (3)、除尘装置的效率
表示装置捕集粉尘效果的指标，也是选择、评价装置的最主要参数。 ① 除尘装置的总效率（除尘效率）。指在同一时间内，由除尘装置除下的粉尘量与进入除尘装置的粉尘量的百分比，常用符号η表示。 ② 除尘装置的分级效率。指装置对以某一粒径d为中心，粒径宽度为Δd范围的烟尘除尘效率，符号用ηd。 ③ 除尘装置的通过率（除尘效果）。指没有被除尘装置除下的烟尘量与除尘装置入口烟尘量的百分比，用符号ε表示。 ④多级除尘效率。两种或多种不同规格或不同型式的除尘器串联使用，总效率称为多级除尘效率，一般用η总表示。 (4)、除尘装置的压力损失
压力损失是表示除尘装置消耗能量大小的指标，有时也称为压力降。压力损失的大小用除尘装置进出口处气流的全压差来表示。 2、除尘装置的分类
除尘器种类繁多，根据不同的原则，可对除尘器进行不同的分类。
(1)、依照除尘器除尘的主要机制可分为机械式除尘器、过滤式除尘器、湿式除尘器、静电除尘器。 (2)、根据在除尘过程中是否使用水或其他液体可分为湿式除尘器、干式除尘器。
(3)、根据除尘过程中的粒子分离原理，除尘装置又可分为重力除尘装置、惯性力除尘装置、离心力除尘装置、洗涤式除尘装置、过滤式除尘装置、电除尘装置、声波除尘装置。 3、典型除尘装置 (1)、重力除尘装置
重力除尘装置是使含尘气体中的尘粒借助重力作用使之沉降，并将其分离捕集的装置。
只对50μm以上的尘粒有较好的捕集作用。气体的水平流速通常取l～2m/s，除尘效率约为40%～60％。
重力除尘装置构造简单、施工方便、投资少、收效快，但体积庞大、占地多、效率低，不适于除去细小尘粒， (2)、惯性力除尘装置
利用粉尘与气体在运动中的惯性力的不同，使其从气流中分离出来的方法称为惯性力除尘法，它使含尘气体冲击挡板（冲击式）或使气流急剧地改变流动方向（反转式），然后借助粒子的惯性较大不能随气流急剧转弯从气流中分离出来。
常用于高性能除尘装置的前级，除去较粗（10μm）尘粒或炽热状态的粒子。 (3)、离心力除尘装置
使含尘气流沿某一定方向作连续的旋转运动，尘粒在随气流旋转中获得离心力，使其从气流中分离出来的装置，也称旋风除尘器。结构类型主要有切线进入式旋风除尘器和轴向进入式旋风除尘器两种。
小直径、高阻力的旋风除尘器，离心力比重力可大2500倍。大直径、低阻力旋风除尘器，离心力比重力约大5倍，用旋风式离心力除尘装置从含尘气体中除去的粒子比用重力式或惯性力除尘装置除去的粒子要小得多，而且在处理相同的含尘气体时，除尘装置所占空间比较小。 (4)、洗涤式除尘装置
用液体形成的液滴、液膜、雾沫等洗涤含尘烟气，将尘粒分离的装置。
贮水式除尘装置：一般多设有贮水和循环水池，洗涤水可循环使用。它具有补充液体量少的优点。
加压水式除尘装置：有文丘里管洗涤器、喷射洗涤器、旋风洗涤器、喷雾塔、泡罩塔和各种填料塔等，其中文丘里管洗涤式除尘器是使用广泛、效率较高的一种。 (5)、过滤除尘装置
使含尘气体通过滤料，将尘粒分离捕集，使气体深入净化的装置。它有内部过滤和外部过滤两种方式。 这种除尘装置可捕集0.1 μm以上的尘粒，效率可达90%～99％。 (6)、电除尘装置
静电除尘器是利用高压直流电源产生的静电力的作用实现固体液体粒子与气流分离的方法。 （二）、主要气体污染物的治理技术 1、从排烟中去除SO2的技术
从排烟中去除SO2的技术简称“排烟脱硫”。
湿法：用水或水溶液作吸收剂吸收烟气中SO2的方法，称为湿法脱硫；
干法：用固体吸收剂吸收或用吸附剂吸收吸附烟气中SO2的方法，称为干法脱硫。 抛弃法：是将脱硫的生成物作为固体废物抛弃掉，方法简单，费用低廉；
回收法：是将SO2转变成有用的物质予以回收，成本高，存在副产品的应用及销路问题，但对环境保护有利。 (1)、湿法排烟脱硫
湿法中由于所使用的吸收剂不同，主要有氨法、钠法、石灰、石膏法、镁法以及催化氧化法等。 氨法：即用氨水（NH3·H2O）吸收烟气中的SO2，其中间产物为亚硫酸铵[NH4]2SO3和亚硫酸氢铵（NH4HSO3），采用不同的方法处理中间产物，可回收硫酸铵、石膏和单体硫等副产物。是较为成熟大方法，较早地应用于化学工业。
钠法：此法是用氢氧化钠、碳酸钠或亚硫酸钠水溶液为吸收剂吸收烟气中的SO2，生成Na2SO3和NaHSO3后的吸收液，可以经过无害化处理后弃去或经适当方法处理后获得副产品。该法具有对SO2吸收速度快，管路和设备不容易堵塞等优点，所以应用比较广泛。
钙法：此法又称石灰—石膏法。用石灰石、生石灰（CaO）或消石灰[Ca(OH)2]的乳浊液为吸收剂吸收烟气中的SO2。吸收过程生成的亚硫酸钙(CaSO3)经空气氧化后可得到石膏。此法所用的吸收剂低廉易得，回收的大量石膏可作建筑材料，因此被国内外广泛采用。 2、氮氧化物治理技术
去除工业企业排放的废气中的氮氧化物的方法，主要有吸收法、非选择性催化还原法和选择性催化还原法等。 (1)、吸收法
根据所使用的吸收剂，又分为碱吸收法、熔融盐吸收法和硫酸吸收法等。
碱吸收法可同时去除烟气中的SO2。由于NO极难溶于碱液中，只有当NO:NO2为l时，氮氧化物才能有效地被碱液吸收。 熔融盐的吸收剂主要是碱金属和碱土金属的熔融盐。 (2)、非选择性催化还原法
用铂作催化剂，以氢和甲烷等还原性气体作还原剂，将废气中的氮氧化物还原成氮。非选择性就是在反应过程中，反应温度的控制不能只满足使烟气中的NOx还原成N2，而且还有一定量的还原剂与烟气中过剩的氮作用。 (3)、选择性催化还原法
以贵重金属铂等的氧化物为催化剂，以氨、硫化氢和一氧化碳等为还原剂，选择最佳脱硝反应温度，此温度随所选用的催化剂，还原剂以及容积速度不同而异，大约在250～450℃范围内。
(2)、干法排烟脱硫
干法脱硫主要有活性炭法、活性氧化锰吸收法、接触氧化法，以及还原法等。
活性炭法是利用活性炭的活性和较大的比表面面积使烟气中的SO2在活性炭表面上与氧及水蒸气反应生成硫酸的方法，
活性炭吸附法虽不耗酸、碱等原料，又无污水排出，但由于活性炭吸附容量有限，得不断再生吸附剂，操作麻烦。为保证吸附效率，烟气通过吸附装置的速度不宜过快，处理大量气体吸收装置体积必须很大才能满足要求，因此不适于大量烟气的处理。 3、氟化物的治理
随着炼铝工业、磷肥工业、硅酸盐工业及氟化学工业的发展，氯化物的污染愈来愈严重，由于氟化物易溶于水和碱性水溶液中，因此去除气体中的氟化物一般多采用湿法。但是湿法的工艺流程及设备较为复杂，又出现了用干法从烟气中回收氟化物的新工艺。此外，还有用水吸收氟化物后再用石灰乳中和的方法，用硫酸钠（Na2SO4）水溶液为吸收剂的吸收法，用氟硅酸溶液吸收烟气中氟化氢和氟化硅的方法等。
（1）湿法净化含氟化物烟气 流程分为地面排烟净化系统和天窗排烟净化系统。地面排烟净化系统是指净化电解槽上方由集气罩抽出的含氟化物多的烟气的治理；而天窗排烟净化系统则是指净化由于加工操作或集气罩等装置不够严密而泄漏在车间的含氟化物烟气。
（2）干法净化含氟化物烟气 应用固态氧化铝为吸附剂，吸附后含氟化物的氧化铝可作炼铝的原料。干法净化多用于地面排烟系统，也应用于磷矿石生产磷、磷酸、磷肥等过程所发生的氟化物治理。干法的净化效率达98％以上。
氟化物的治理除上述方法外，还有如下三种方法：
1）先用水吸收，然后再用石灰乳中和法。此法回收产物为氟化钙。 2）用硫酸钠水溶液为吸收剂的吸收法。此法回收产物为氟化氢。
3）用稀氟硅酸溶液吸收烟气中氟化氢和氟化硅法。此法回收产物为10%～25%（质量分数）的氟硅酸。 4、车辆排气治理技术
汽车排气中的主要污染物有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物、硫氧化物、铅化合物、苯并芘等。
汽油机汽车和柴油机汽车所排放的污染物的种类虽然几乎相同，但是由于柴油机汽车是采用压缩着火，经常是在过量空气下燃烧，所以生成的一氧化碳、碳氢化合物比汽油机汽车少，而氮氧化物、黑烟和酸性物的生成量则较多，排气黑度较大。因而对这两种类型汽车所采取的排气净化对策也有所不同。 （1）汽油机汽车排气的净化
1）燃烧前处理，从根本上控制和减少一氧化碳、碳氢化合物和氮氧化物的生成。采取的主要措施是改质燃料、使用无铅汽油、改变空气—燃料的混合方式、增大空燃比以及选用无污染燃料等。
2）机内净化，改变内燃机的结构，控制或降低污染物的生成来治理排气的措施。具体办法：一种是设计出燃料消耗低、振动轻、噪声小、输出功率高、无污染或少污染的新型发动机；另一种是在现有的内燃机上加装辅助装置。
3）燃烧后排气净化，在汽车底盘上安装催化净化器，与内燃机的排气系统连接在一起。从汽车发动机排出的一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化物等有害气体通过净化器的催化剂床层后，便转换为无害的二氧化碳、氮和水。尾气净化方法有三种： 一段净化法。又称催化氧化法。
二段净化法。又称催化氧化-还原法。
三元催化法。是采用能同时对一氧化碳、氮氧化物和碳氢化合物都有催化作用的催化剂。
（2）柴油机汽车排气的净化 由于柴油机是在过量空气下燃烧，排气中的一氧化碳和碳氢化合物较少，氮氧化物和黑烟较多，所以对柴油机排气的控制应着眼于控制氮氧化物和黑烟两类污染物。
1）燃烧前处理，指选择低污染柴油或向柴油加入添加剂等调质处理。可作为柴油添加剂的有： 金属盐料添加剂。主要指碱土金属和过渡金属的有机盐类。
非金属的无灰添加剂。主要指有机氮化物，是含氮化合物与多种有机物混合而成的消烟剂。除含氮有机化合物外，含磷、氯元素有机物质也可改善柴油燃烧冒黑烟。 有机硅消烟剂：分子式 (SiCH2CH2COH)2O3，这种有机硅消烟剂通用于各种燃料油，消烟效果比较明显。
2）机内净化，设法改进发动机的燃烧条件，使柴油燃烧得完全。但这类方法一般会降低柴油机的效率和输出功率。
3）排气净化，不同于汽油机的排气净化。由于柴油发动机排气中残留氧较多，故不能采用使CO、HC及NOX三种污染物同时除去的三元催化净化法，而且也不宜采用排气回流降低燃烧温度以控制NOX的生成。美国利用蜂窝状PTX型载钯催化剂净化内燃机排气已取得成功，该催化剂已商品化、系列化。我国贵金属资源短缺，但稀土元素蕴藏量较大，许多科学工作者正在开发研制以稀土元素催化剂来控制柴油机排气。
第五章 土壤污染及防治 第一节 概 述 一、土壤及其分类
土壤（soil）是指地球陆地表面具有肥力，能生长植物的疏松表层。
土壤覆盖于整个地球大陆的表层，在地球的圈层结构中称为土壤圈，也是生物圈的一个组成部分，不仅为植物提供养分和水分，同时在土壤-植物-动物系统中起着物质和能量的传递和转化，所以，土壤是生态环境中的重要组成部分。 土壤的本质是具有肥力，即能够生长植物的能力。 土壤肥力（soil fertility）：是土壤具有的能同时和不断地供应和调节植物生长发育所需的水、肥、气、热等生活因素的能力。 土壤是人类生存和农业生产活动的基础条件，所以是人类极其宝贵的资源。 地球陆地表面的土壤种类是多种多样的。可以不同的方式对土壤进行分类。 根据是否被人类利用可将土壤分为
自然土壤（natural soil）和人为土壤（农业土壤）（artificial soil，agricultural soil）两大类。 按土壤地理地形分布可分为
热带土壤、亚热带土壤、温带土壤、寒带土壤、极地土壤、高山土壤等。 按土壤利用情况可分为
农业土壤、森林土壤、草地土壤、湿地土壤、荒漠土壤等。 土壤系统分类
按土纲、亚纲、土类、亚类、土属、土种、变种的系统分类 我国土壤分为12个土纲，61个土类。 二、土壤的形成
土壤是一种历史自然物体，它有自己的形成发育过程和演变规律。土壤的形成过程可概括如下： 岩石矿物 土壤母质 土壤
形成的土壤仍然在不断地演化着，我们目前所看到的不同土壤是它们在不断演变过程中的一个阶段。 自然土壤是在五大自然成土因素共同作用下形成的。
五大自然成土因素包括：气候、生物、母质、地形、时间。
人为土壤是在自然土壤的基础上形成的，其成土因素除了自然土壤的五大自然因素外，增加了人为因素，诸如耕作、施肥、浇水等各种农艺措施。 不同条件下形成的土壤不仅在水平面上存在差异，在垂直断面上也存在差异。土壤的垂直端面称为土壤剖面（soil profile）。 （一）、土壤矿物（minerals）
土壤矿物由地壳岩石风化而来，构成了土壤的“骨架”。其成分和物质组成对土壤的形成过程和理化性状有极大的影响。土壤中的矿物原生矿物和次生矿物两大类。 1、原生矿物（original minerals）
直接由地壳中原有的矿物风化而来的碎屑物，其化学组成和晶体结构没有改变。土壤中主要的原生矿物有四大类：硅酸盐类矿物、氧化物类矿物、硫化物类矿物和磷酸盐类矿物。 硅酸盐类矿物：长石类、云母类、辉石类、角闪石类等，它们较易风化而释放出K、Na、Ca、Mg、Fe和Al等元素，同时形成次生矿物； 氧化物类矿物：石英（SiO2）、赤铁矿（Fe2O3）、金红石（TiO2）、蓝晶石（Al2O3）等，它们相当稳定，不易风化； 硫化物类矿物：铁的硫化物类矿物，即黄铁矿和白铁矿，易风化；
磷酸盐类矿物：磷灰石，主要为氟磷灰石[Ca5(PO4)3F]和氯磷灰石[Ca5(PO4)3Cl]，其次是磷酸铁、铝以及其它磷化物。 2、次生矿物（secondary minerals）。
由原生矿物经化学风化后重新形成的一类新的矿物，其化学组成和晶体结构发生了变化。 土壤次生矿物颗粒很小，粒径一般小于0.25 μm，具有胶体性质。土壤许多重要的物理性质（如黏结性、黏着性、胀缩性等）和化学性质（如带电性、吸收性、保蓄性等）都与次生矿物有着密切关系。
土壤中的次生矿物按性质和结构不同可分为三大类：简单盐类、氧化物类和次生铝硅酸盐类。
简单盐类是原生矿物经化学风化后的最终产物结晶，结构较简单，为水溶性盐，易被淋溶，一般土壤中含量少，盐渍土壤和干旱半干旱土壤中含量较多，如方解石（CaCO3）、白云石[CaCO3·Mg(CO3)2或CaMg(CO3)2]、石膏（CaSO4·2H2O）等；
氧化物类是硅酸盐矿物彻底风化后的产物，结晶构造简单，常见于湿热的热带和亚热带地区的土壤中，如针铁矿（Fe2O3·H2O）、三水铝石（Al2O3·3H2O）、褐铁矿（Fe2O3·nH2O）等 次生铝硅酸盐类矿物是由长石等原生硅酸盐矿物风化后形成的，在土壤中普遍存在，种类很多，是土壤黏粒的主要成分。在干旱半干旱地区的土壤中主要次生铝硅酸盐矿物有伊利石；在温暖湿润或半湿润地区的土壤中主要为蒙脱石和蛭石；在湿热地区土壤中主要为高岭石。 （二）、土壤有机质（organic matter，OM） 土壤有机质是土壤中有机化合物的总称。 土壤有机质来源于生物及其残体。
土壤有机质按其性质分为三大类：腐殖质、生物残体和土壤生物。
土壤有机质相当于土壤的“肌肉”，起着将土壤矿物颗粒连接到一起的作用。
土壤中的生物残体主要为新鲜和半分解的动、植物残体，它具有一般生物有机物质的组成和结构。是形成土壤腐殖质的原料。
土壤腐殖质是由动植物残体经微生物的转化（分解与合成）形成的一类特殊的新的有机物质，其组成与一般生物性有机质相同，但结构更为复杂，更为稳定。腐殖质是土壤有机质的主要部分，占到一半多，多土壤理化性状具有极大的影响 。 （三）、土壤生物（soil organisms）
土壤生物属于土壤有机质，但是有生命的土壤有机质。因此，土壤生物除具有一般有机质的性质外，还具有一些特殊的性质和作用，土壤生物在土壤中起着物质能量转化的作用，使土壤具有了生命的现象——“土壤呼吸”。
土壤生物包括土壤动物、土壤植物和土壤微生物三大类。 （四）、土壤溶液（soil solution）
土壤溶液存在于土壤固相颗粒的间隙中，
包括土壤水和溶解于其中的有机无机离子、有机分子以及污染物质等。 土壤水来自大气降水和灌溉，地下水位高时，也可成为土壤水的补给源。
土壤水相当于土壤的“血液”，在土壤中起着物质的输送功能，参与土壤中的所有物理、化学和生物学过程，也是土壤生物和生长于其中的植物的水分供给者。 （五）、土壤空气（soil air）
土壤空气与土壤溶液共同存在于土壤固相颗粒的间隙中，二者呈互为消长的关系。
土壤空气来自于大气，组成与大气相似，但与大气相比，有如下特点：CO2含量高于大气；O2含量低于大气；一般处于水汽饱和状态；在还原状态下，土壤可能含有一些还原性气体：如CH4、H2S等。
土壤空气的含量多少对土壤的理化性状和生物学性状有着显著的影响，同时为土壤生物提供氧气。 四、土壤的性质及功能 （一）、土壤性质
① 物理性质：土壤粒级、土壤质地、土壤孔隙度、土壤孔性、土壤密度、土壤比重（相对密度）、土壤容重、土壤结构、土壤黏结性、土壤黏着性、土壤可塑性（soil plasticity）、土壤耕性；
② 化学性质：土壤酸碱性、土壤氧化还原性、土壤胶体和吸附性； ③ 生物学性质。
1、土壤物理性质 1）、土壤粒级（classification of soil granule）
通常根据矿质土粒（单粒）的粒径大小及其性质上的变化，将矿质土粒划分为若干组，称为土壤粒级（粒组）。同一粒级的矿质土粒在成分和性质上基本一致，不同粒级的土粒之间则有较明显的差别。
土壤粒级的划分有四种标准：国际制、中国制、美国制和（苏联）卡庆斯基制。土壤最基本的粒级有三级：砂粒、粉粒和黏粒。 2）、土壤质地（soil texture）
土壤是由大小不等的土粒组成的。土壤中各粒级土粒的配合比例，或各粒级土粒占土壤重量的百分比组合称为土壤质地，或土壤机械组成。 土壤质地是土壤最基本的物理性质之一，它对土壤的其它性质（理化性质、生物学性质、肥力性质等）具有极大的影响。 土壤质地的基本类型有砂土类、壤土类和黏土类，相同质地的土壤具有相似的性质，不同质地的土壤，性质差异较大。 土壤质地的分类标准也相应有国际制、中国制、苏联卡庆斯基制、美国制4种。 3）、土壤孔性（property of soil pore）
是土壤孔隙度、大小孔隙搭配比例及其在土层中分布情况的综合反映。
土壤孔隙度（soil porosity）是指土壤孔隙容积占土壤容积的百分数。是土壤孔性的数量指标。
土壤孔隙有大有小，不同大小的孔隙在性质上有明显的差异，不同大小孔隙的比例是土壤孔性的质量指标。 土壤比重（相对密度，soil specific gravity）
指单位容积固体土粒的质量与同容积水重之比，为无量纲单位。其数值与密度相同。 土壤容重（soil bulk density）
指在自然状况下，单位容积土体（包括土壤孔隙）的重量，单位为g/cm或t/m。土壤容重一般在之间。 5）、土壤结构（soil structure）
土壤颗粒（单粒）在内外因素的综合作用下，相互团聚成大小、形状和性质不同的团聚体，这种团聚体称为土壤结构，也叫土壤结构体。 土壤结构性（property of soil structure）是指土壤中结构体的形状、大小及其排列情况及相应的孔隙状况等综合特性。 土壤结构的类型有块状结构、核状结构、柱状结构（圆柱状、棱柱状）、片状结构和团粒结构（团粒、微团粒）五大类。 第二节 土壤环境污染 二）、无机污染物
主要来自进入土壤中的工业废水和固体废物。硝酸盐、硫酸盐、氯化物、可溶性碳酸盐等是常
量存在的无机污染物。这些无机污染物会使土壤板结，改变土壤结构，使土壤盐渍化和影响水质等。 （三）、重金属污染物
汞、镉、铅、砷、铬、锌等重金属会引起土壤污染。这些重金属污染物主要来自冶炼厂、矿山、化工厂等工业废水渗入和汽车废气沉降。公路两侧易被铅污染，砷被大量用作杀虫剂和
除草剂，磷肥中含有镉。
土壤一旦被重金属污染，是较难彻底清除的，对人类危害严重。 （四）、固体废物
主要指城市垃圾和矿渣、煤渣、煤矸石和粉煤灰等工业废渣。固体废物的堆放占用大量土地而且废物中含有大量的污染物，污染土壤恶化环境，尤其城市垃圾中的废塑料包装物已成为严重的“白色污染”物。 （五）、病原微生物
生活和医院污水、生物制品、制革与屠宰的工业废水、人畜的粪便等是土壤中病原微生物的主要来源。 （六）、放射性污染物
主要有两个方面，一是核试验，二是原子能工业中所排出的三废。 由于自然沉降、雨水冲刷和废弃物堆积而污染土壤。
土壤受到放射性污染是难以排除的，只能靠自然衰变达到稳定元素时才结束。 这些放射性污染物会通过食物链进人人体、危害健康。 五、土壤污染源（source of soil pollution）
土壤污染物的来源十分广泛，主要来自城市污水和固体废物、农药和化肥、牲畜排泄物以及大气沉降。 （一）、城市污水和固体废物
在城市污水（来自工业和生活）中，常含有多种污染物。当长期使用这种污水灌溉农田时，便会使污染物在土壤中积累而引起污染。 利用工业废渣和城市污泥作为肥料施用于农田时，常常会使土壤受到重金属、无机盐、有机物和病原菌的污染。 工业废物和城市垃圾的堆放场往往也是土壤的污染源。 （二）、农药和化肥
现代农业生产中大量使用农药、化肥和除草剂也会造成土壤污染。如有机氯杀虫剂。DDT、六六六等在土壤中长期残留，并在生物体内富集。氮、磷等化学肥料，凡未被植物吸收利用的都在根层以下积累或转入地下水，成为潜在的环境污染物。 （三）、牲畜排泄物和生物残体
畜禽养殖场的积肥和屠宰场的废物中常含有寄生虫、病原菌和病毒，当利用这些废物作肥料时，如果不进行无害化处理便会引起土壤或水体污染，并可能通过农作物危害人体健康。 （四）、大气沉降
大气中的SO2、NOx和颗粒物可通过沉降或降水而降落到农田。如北欧的南部、北美的东北部等地区，由于雨水酸度增大，引起土壤酸化、土壤盐基饱和度降低。 大气层核试验的散落物可造成土壤的放射性污染。
此外，造成土壤污染的还有自然污染源。例如，在含有重金属或放射性元素的矿床附近地区，由于这些矿床的风化分解作用，也会使周围土壤受到污染。 六、土壤自然净化
土壤环境的自净（soil self-purification）作用是指在自然因素作用下，通过土壤自身的作用，使污染物在土壤环境中的数量、浓度或毒性、活性降低的过程。 按照不同的作用机理，可将土壤自净作用划分为物理净化作用、物理化学净化作用、化学净化作用和生物净化作用等四个方面。 （一）、物理净化作用
土壤是一个多相疏松的多孔体系，因而引入土壤中的难溶性固体污染物可被土壤机械阻留；
可溶性污染物可被土壤水分稀释而减少毒性，也可被土壤固相表面吸附，也可随水迁移至地表水或地下水，特别是那些呈负吸附的污染物（如硝酸盐和亚硝酸盐），及呈中性分子态和阴离子态存在的农药等，极易随水迁移。
某些挥发性污染物可通过土壤空隙迁移、扩散到大气中。 以上过程均属于物理过程，统称为物理净化作用。
但是，物理净化只能使污染物在土壤环境中浓度降低或转至其他环境介质，而不能彻底消除这些污染物。 （二）、物理化学净化作用
指污染物的阴、阳离子与土壤胶体表面原来吸附的阴、阳离子通过离子交换吸附得到浓度降低的作用。
这种净化能力的大小取决于土壤阴、阳离子交换量。增加土壤中胶体含量，特别是有机胶体含量，可提高土壤的净化能力。
物理化学净化也没有从根本上消除污染物。交换吸附到土壤胶体上的污染物离子，还可被其他相对交换能力更大或浓度较大的其他离子替换下来，而重新进入土壤溶液恢复其原有的毒负性。因此，物理化学净化的实质是污染物在土壤环境中的积累过程，具有潜在性和不稳定性。 （三）、化学净化作用
污染物进入土壤环境后可能发生诸如凝聚、沉淀、氧化、还原、络合、螯合、酸碱中和、同晶置换、水解、分解、化合等一系列化学反应，或经太阳能、紫外线辐射引起光化学降解反应等。
通过这些化学反应，
一方面，可使污染物稳定化，即转化为难溶性、难解离性物质，从而使其毒性和危害程度降低； 另一方面，可使污染物降解为无毒物质。
土壤环境的化学净化作用机理十分复杂，不同的污染物在不同的环境中有不同的反应过程。 （四）、生物净化作用
土壤是微生物生存的重要场所，这些微生物（细菌、真菌、放线菌等）以分解有机质为生，对有机污染物的净化起着重要的作用。
土壤中的微生物种类繁多，各种有机污染物在不同的条件下存在多种分解形式。主要有氧化-还原、水解、脱羧、脱卤、芳环异构化、环裂解等过程，并最终将污染物转化为对生物无毒性的残留物和二氧化碳。
此外，一些无机污染物也可在土壤微生物参与下发生一系列化学反应，而失去毒负性。
土壤动植物也有吸收、降解某些污染物的功能。例如蚯蚓可吞食土壤中的病原体，还可富集重金属。
另外，土壤植物根系和土壤动物活动有利于构建适于土壤微生物生活的土壤微生态系，对污染物的净化起到了良好的间接作用。 以上四种自净作用过程是相互交错的，其强度共同构成了土壤环境容量基础。
尽管土壤环境具有多种自净功能，但净化能力是有限的，人类还要通过多种措施来提高其净化能力。 七、土壤环境容量（soil environmental capacity）
土壤环境容量是在人类生存和自然生态不受破坏的前提下，土壤环境所能容纳的污染物的最大负荷量。
由定义可知，土壤环境容量等于污染起始值和最大负荷值之差，若以土壤环境标准作为土壤环境容量最大允许值，则土壤环境标准值减去背景值，就应该是土壤环境容量计算值。 但是在土壤环境标准尚未制定时，环境工作者往往通过环境污染的生态效应试验来拟定土壤环境最大允许污染物量。这个量值可称为土壤环境的静容量，相当于土壤环境的基本容量。 但是土壤环境静容量尚未考虑土壤的自净作用和缓冲性能，即未考虑外源污染物进入土壤后通过吸附与解吸、固定与溶解、累积与降解等迁移转化过程而使毒性缓解和降低的作用。这些过程处于不断的动态变化之中，其结果会影响土壤环境中污染物的最大容纳量。 因此，目前环境学界认为，土壤环境容量应当包括静容量和这部分净化量。
所以将土壤环境容量可进一步定义为：“一定土壤环境单元，在一定范围内遵循环境质量标准，既维持土壤生态系统的正常结构与功能，保证农产品的生物学产量与质量，也不使环境
系统污染的土壤环境所能容纳污染物的最大负荷值。”
通过对土壤环境容量的研究，有助于我们控制进入土壤污染物的数量。因此，在土壤质量评价、制定“三废”排放标准、灌溉水质标准、污泥使用标准、微量元素累积施用量等方面均发挥着重要的作用。土壤环境容量充分体现了区域环境特征，是实现污染物总量控制的重要基础，有利于人们经济合理地制定污染物总量控制规划，也可充分利用土壤环境的容纳能力。 、土壤环境污染的危害
土壤污染直接会使土壤的组成和理化性状发生变化，破坏土壤的正常功能，降低土壤肥力，影响植物生长，降低作物产量和品质，土壤污染也会因雨淋渗透而污染水源，以及挥发污染大气。
土壤污染通过植物的吸收和食物链的积累等过程，对人体健康构成危害，后果是相当严重的。水的污染又威胁人们的健康。 （一）、土壤污染对植物的危害
当土壤中的污染物含量超过植物的忍耐限度时，会引起植物的吸收和代谢失调。 一些污染物在植物体内残留，会影响植物的生长发育，甚至导致遗传变异和死亡。 1、无机污染物的危害
土壤长期施用酸性肥料或碱性肥料会引起土壤pH的变化，从而降低土壤肥力和作物产量。 土壤受铜、镍、钴、锰、锌、砷等元素的污染，能引起植物的生长和发育障碍；
而受汞、铅等元素的污染，一般不引起植物生长发育障碍，但它们能在植物可食部位蓄积。 2、有机毒物的危害
利用未经处理的含油、酚等有机毒物的污水灌溉农田，会使植物生长发育受到阻碍。
农田在灌溉或施肥过程中，极易受到三氯乙醛（植物生长紊乱剂）及其在土壤中转化产物三氯乙酸的危害。 3、土壤生物污染的危害
土壤生物污染是指一个或几个有害生物种群，从外界环境侵入土壤，大量繁衍，破坏原来的动态平衡，对人体或生态系统产生不良影响。 造成土壤生物污染的污染物主要是未经处理的粪便、垃圾、城市生活污水、饲养场和屠宰场的污染物等。 其中危险性最大的是传染病医院未经处理的污水和污物。 （二）、土壤污染物在植物体内的残留
植物从土壤中吸收各种污染物质，经过体内迁移、转化和再分配，有的分解为其它物质，有的部分或全部以惨毒形态蓄积在植物体内的各个部位，特别是可食部位，对人体健康构成潜在危害。
土壤中的污染物主要以离子形态被植物根系吸收。植物从土壤中吸收污染物的强弱，与土壤的类型、温度、水分、空气等有关，也与污染物在土壤中的数量、种类和植物品种有关。 1、重金属在植物体内的残留
植物对重金属吸收的有效性，受重金属在土壤中活动性的影响。一般情况下，土壤中有机质、黏土矿物含量越高，盐基代换量越大，土壤pH值越高，则重金属在土壤中的活动性越低，重金属对植物的有效性越低，也就是植物对重金属的吸收量越少。 2、农药在植物体内的残留
农药在土壤中受物理、化学和微生物的作用，按照其被分解的难易程度可分为两类： 易分解类，如2，4-D和有机磷制剂；
难分解类，如2，4，5-T和有机氯、有机汞制剂等。
易分解的农药一般不必担心；难分解的农药成为植物惨毒的可能性很大。 3、放射性物质在植物体内的残留
放射性物质指重核235U和239Pu裂变产物包括72Zn到158Eu等34种元素，189种放射性同位素。
当分析某一种裂变产物的生物学意义时，必须考虑它们的产率、射线能量、物理半衰期、放射性核素的物理形态和化学组成，以及由土壤转移到植物的能力，生物半衰期和有效半衰期等因素。 （三）、土壤污染对人体健康的危害 1、重金属对人体健康的影响
土壤中重金属被植物吸收后，可通过食物链危害人体健康。例如，1955年日本富山县发生的“镉米”事件，即“骨痛病”事件。其原因是农民长期食用这种稻米，使得镉在人体内蓄积，从而引起全身性神经痛、关节痛、骨折，以致死亡。
由于镉进入人体内很难被排泄，可以在体内长期蓄积。据测定，日本因镉慢性蓄积中毒而致死者体内镉的惨毒量：肋骨为1472μg，肝为7051μg，肾为4903μg。
2、病原体对人体的危害
病原体是由土壤生物污染带来的一大类污染物，其包括肠道致病菌、肠道寄生虫、破伤风杆菌、肉毒杆菌、霉菌和病毒等。
传染性细菌和病毒污染土壤后，对人体健康的危害更为严重。一般来自粪便和城市生活污水的致病细菌有：沙门氏菌属、芽孢杆菌属、梭菌属、假单胞杆菌属、链球菌属、分枝菌属等。
另外，随患病动物的排泄物、分泌物或其尸体进入土壤而传染至人体的还有破伤风、恶性水肿、丹毒等疾病的病原菌。
目前，在土壤中已发现有100多种可能引起人类致病的病毒，如骨髓灰质炎病毒、人肠细胞病变孤儿病毒、柯萨奇病毒等，其中最危险的是传染性肝炎病毒。
此外，被有机废弃物污染的土壤，往往是蚊蝇孳生和鼠类繁殖的场所，而蚊、蝇和鼠类又是许多传染病的媒介。因此，被有机废弃物污染的土壤，在流行病学上被视为特别危险的物质。 第四节 土壤污染的防治
一、土壤污染源的控制和消除
控制和消除土壤污染源，是防止污染的根本措施。即控制进入土壤中的污染物的数量和速度，使其在土体中缓慢的自然降解；不致迅速大量地进入土壤，引起土壤污染。 （一）、控制和消除工业“三废”排放
控制和消除工业“三废”的排放，大力推广闭路循环、无毒工艺，以减少或消除污染物。
对工业“三废”要进行回收处理，化害为利。必须排放的“三废”也要进行处理净化，控制污染物排放的数量和浓度，使之符合排放标准。 近来强令关闭一些污染严重的小造纸厂、小化肥厂和小炼油厂，为治理江河污染进行全国性统一行动，收到了较好的效果。 （二）、加强灌区的监测和管理
灌区要加强监测，经常了解污染物的成分、含量及动态，控制污水灌溉量，避免滥用污水灌溉引起土壤污染。 （三）、合理使用农药与化肥
对残留量高，毒性大的农药，应控制使用范围、使用量和使用次数。大力试制和发展高效、低毒和低残留的农药新品种，探索和推广生物防治作物病虫害的途径，尽可能减少有毒农药的使用。
对本身含有有毒物质的化肥品种，使用范围和数量要严控。对硝酸盐和磷酸盐类化肥，要合理施肥，经济用肥，避免过多而造成土壤污染。 二、土壤污染的防治措施 （一）、生物防治
土壤污染物可以通过生物降解或吸收而净化土壤。研究分离和培育新的微生物品种，以增强生物降解作用。这是提高土壤净化能力的重要措施之一。 某些鼠类和蚯蚓对一些农药也有降解作用。
羊齿类铁角蕨属的一种植物，有较强的吸收土壤中重金属的能力，对土壤中镉的吸收率可达10％，连种多年，可降低土壤含镉量。应用微生物和其他生物降解各种污染物的处理技术尚需进一步探索。 （二）、施加抑制剂
对轻度污染的土壤施加某些抑制剂，可改变污染物在土壤中的迁移转化方向，促进某些有毒物质的移动，淋洗或转化为难溶物质而减少作物吸收。常用的控制剂有石灰、碱性磷酸盐等。 （三）、控制氧化还原条件
水稻田的氧化还原状况，可控制水稻田中重金属的迁移转化。水稻田在还原条件下产生S2-与Cd2+，形成难溶解的CdS沉淀，故灌水可抑制对镉吸收。而干后土壤呈氧化状态S2-被氧化成SO42-，土壤pH值降低，镉可溶入土壤转化为植物易吸收的形态，而促进了对镉的吸收。铜、锌、铅等重金属元素均能与土壤中的H2S，产生硫化物沉淀，都可进行上述反应变化。因此，加强稻田的水灌管理，可有效地减少重金属的危害。 （四）、增施有机肥，改良砂性土壤
有机胶体和粘土矿物对土壤中重金属和农药有一定的吸附力。
因此，增加土壤有机质，改良砂性土壤，能促进土壤对有毒物质的吸附作用，是增加土壤容量，提高土壤自净能力的有效措施。 （五）、改变耕作制
改变耕作制度，如水田改旱田，土壤的氧化还原电位、pH值等一列条件都会改变，可消除土壤中污染物的毒害。DDT和六六六在旱田中降解速度慢，积累明显，残留量大。改水田后DDT降解加快，仅1年左右土壤中残留的DDT已基本消失。所以实行水旱轮作，是减轻或消除农药污染的有效措施。 （六）、换土、深翻、刮土
因为重金属污染物大多富集于地表数厘米或耕作层，采用排土（挖去污染土层）、客土（用非污染客土覆盖于污染土上）法可获得理想的改良效果。
但此法需要耗费大量的劳动力，并需有丰富的客土来源，排出的污染土壤还要作妥善处理，以防造成二次污染，因此这种方法只适用于小面积污染的土地。
目前，土壤污染的治理还是一个世界性难题，尚无令人满意的净化措施，现有的治理方法代价高、净化周期长，而且效果不是很理想，特别是土壤中的重金属污染和核辐射污染，最有效的方法是防止其污染。 第六章 固体废物及处置 第一节 概 述 （一）、固体废物的概念
固体废物（solid wastes）亦称废物，是指人类在生产、加工、流通、消费以及生活等过程中利用完其使用价值后丢弃的固体状或泥浆状的物质。它包括从废水、废气中分离出来的固体颗粒。
通常，将农业生产过程中产生的废弃物，包括农作物秸秆、家禽粪便等，称为农业固体废物，
来自工业生产过程中的生产废渣，包括采矿废渣、冶炼废渣、燃料废渣、化工废渣、放射性废渣等，称为工业废弃物。
来自家庭、商店、机关、学校等，人们生活中抛弃的各种消费品中的废弃物，如大量的废纸、塑料包装纸、废碎玻璃瓷器品、厨房垃圾等，称之为生活垃圾。 （二）、固体废物的特点 1、污染的特殊性
由于固体废物的呆滞性大，扩散性小，对环境的影响主要是通过水、气和土壤进行。固体废物既是大气、水体和土壤污染的“终态”，又是这些环境污染的“源头”。
例如，一些有害气体或飘尘，通过治理，最终富集成为废渣；一些有害溶质和悬浮物，通过治理，最终被分离出来成为污泥或残渣；一些含重金属的可燃固体废物，通过焚烧处理，有害重金属浓集于灰烬中；这些“终态”物质中的有害成分，在长期的自然因素作用下，又会转入大气、水体和土壤，成为大气、水体和土壤环境污染的“源头”。 2、资源性
从充分利用自然资源的观点来看，所有被称为“废物”的物质，都是有价值的自然资源，应该通过各种方法和途径使之得到充分利用。
今天被我们称为“废物”的物质，只是由于受到技术或经济等条件的限制，暂时还无法加以充分利用。可见，某一过程中所排出的废物往往可以成为另一过程的原料，今天被视为无用的废物，将来也可能成为有价值的自然资源。
所以废物也有“放在错误地点的原料”之称。近代许多国家已把固体废物视为“二次资源”或“再生资源”，把利用废物代替天然资源作为可持续发展战略中的一个重要组成部分。 二、固体废物的来源与分类
固体废物主要来源于人类的生产和消费活动。人们在资源开发和产品制造过程中，必然产生废物，任何产品经过使用和消费后都会变成废物。 固体废物有多种分类方法，一般根据其性质、状态和来源进行分类。 如按其化学性质可分为有机废物和无机废物；
按其形状可分为块状、粒状、粉状和半固状（泥状、浆状、糊状）等废物； 按其危害状况可以分为有害废物和一般废物。
但更多的是按来源分类。欧美许多国家按来源将其分为工业固体废物、矿业固体废物、城市固体废物、农业固体废物和放射性固体废物等五类。 我国新制定的《固体废物污染环境防治法》中将固体废物分为工业固体废物（废渣），和城市生活垃圾两类。 （一）、工业固体废物（industrial solid wastes）
是指在工业生产、加工过程中产生的废渣、粉尘、碎屑、污泥，以及在采矿过程中产生的废石、尾矿等。
1996年，我国工业固体废弃物产生量（不包括乡镇企业）为6.6×108 t，其中危险废弃物产生量9.93×106 t，占1.5％；冶金废渣约为7.37×107 t，占11.2%；粉煤灰约为l.27×108 t，占19.2%；炉渣约为7.76×107 t，占11.8%；煤矸石约为1.14×108 t，占17.3%；尾矿约为1.89×108 t，占28.6%；放射性废渣约为2.27×l06 t，占0.3%；其他废弃物约为6.60×107 t，占10%。
在产生固体废弃物的工业行业中，矿业、电力蒸汽热水生产供应业、黑色金属冶炼及压延加工业、化学工业、有色金属冶炼及压延加工业、食品饮料及烟草制造业、建筑材料及其他非金属矿物制造业、机械电气电子设备制造业等的产生量最大，占总量的95%左右， 其中尤其以矿业和电力蒸汽热水生产供应业固体废物产生量为主，占总量的60%。 （二）、城市垃圾（municipal garbage）
指居民生活、商业活动、市政建设与维护、机关办公等过程产生的固体废物。包括生活垃圾、城建渣土、商业固体废物、粪便等。 （三）、农业固体废物（agricultural solid wastes）
指农业生产、畜禽养殖、农副产品加工、农村居民活动等排出的固体废物，如植物秸秆、粪便等。 （四）、危险固体废物（hazardous solid wastes）
是指列入《国家危险废物名单》或根据国家规定的危险废物鉴别标准和鉴别方法认定的、具有危险性的废物。
危险废物除了放射性废物以外，还指具有毒性、易燃性、反应性、腐蚀性、爆炸性、传染性，因而可能对人类的生活环境产生危害的固体废物。 这类固体废物的数量约占一般固体废物量的1.5％~2.0％，其中大约一半为化学工业固体废物。 （五）、废旧物资
我国废旧物资的回收利用只相当于世界先进水平的l/4～l/3，大量可再生资源尚未得到回收利用，流失严重，造成污染。
据统计，我国每年有数百万吨废钢铁、超过6×106 t 废纸、2×106 t 玻璃未予回收利用，每年扔掉的60多亿节废干电池中就含有8×104 t 锌、l×105 t 二氧化锰、超过1.2×103 t 铜
等。每年因再生资源流失造成的经济损失高达250亿～300亿元。 三、固体废物排出的国内外现状 （一）、世界废物排出情况
一些工业化国家的工业固体废物排放量，每年平均以2%～4%的增长率增长。1980年，美国工业固体废物年排放量大约4亿t，日本约3亿t，远高于其他国家。目前全世界工业生产每年产生的固体废物高达70亿t，其中美国约占一半。危险废物和放射性废物的产生量亦在逐年上升。 发达国家城市垃圾增长率为3.2%～4.5%，发展中国家为2%～3%。全球年产城市垃圾超过100亿t。 （二）、我国废物排出情况
我国固体废物的产生量在急剧地增加。1997年全国工业固体废物产生量为10.6亿t，其中煤矸石和尾矿各占l亿多t，各种工业锅炉炉渣为8000多万t，乡镇企业固体废物产生量为4.0亿t，危险废物1077万t，造成的各种污染损失和资源浪费高达近百亿元。
我国固体废物排放问题具有产生量大、占地多、危害大和回收利用率低等特点。全国工业固体废物的累计堆存量已达65×l09 t,占地约517×104 km2，其中危险废物约占5%。 我国200万以上人口的城市，人均日排生活垃圾0.62～098 kg，中小城市为1.1～1.3 kg。自1979年以来，我国城市垃圾以平均每年8.98%的速度增长，由1980年的3132万t猛增到1995年的10748万t，增加了243.2%。
目前，全国城市垃圾的年增长率平均为10%。城市生活垃圾产生量1997年约为1.4×108 t，到2000年我国城市垃圾的产生量已达到1.5亿t。全国有2/3的城市陷入垃圾包围之中。 近年来，塑料包装物用量迅速增加，“白色污染”问题突出。
总的来讲，我国固体废物物的特点是：排放量巨大，占地多，危害重，且处置及利用较少。 （三）、危险废物排出情况
据估计，全世界每年危险废物的产量为3.4亿t。
美国产生的危险废物数量居世界之首，估计其每年产量为2.64亿t。 德、法、英、意是欧洲危险废物的主要生产国；
日本和其他新兴工业化国家以及正在崛起的发展中国家，每年也产生相当数量的危险废物。 四、固体废物的危害
我国传统的垃圾消减倾倒方式是一种“污染物转移”方式。由于现有的垃圾处理场的数量和规模远远不能适应城市垃圾增长的要求；大部分垃圾仍呈露天集中堆放状态，对环境即时的和潜在的危害很大，污染事故频出。
固体废物对环境的污染往往是多方面、多环境要素的。 （一）、侵占土地，破坏地貌和植被
固体废物不加利用时，由于治理率较低，大部分固体废物不得不积累堆存起来，侵占大量土地。这已是国内外普遍存在的一个问题。堆积量越大，占地也越多。据估算，每亿吨固体废物平均占地89511m2（其中平均占用耕地61.311m2）。
截止1996年，我国单是工矿业固体废物历年累计堆存量就达65亿t，占地58175 hm2，其中5%为危险废物。
随着我国工农业生产的发展和城乡人民生活水平的提高，城市垃圾占地的矛盾日益突出。全国已有2/3的城市陷入垃圾包围之中。 固体废物的堆放侵占了大量土地，造成了极大的经济损失，并且严重地破坏了地貌、植被和自然景观。 （二）、污染土壤
废物任意堆放或没有适当防渗措施的填埋会严重污染处置地的土壤。
固体废物中的有害组分很容易经过风化、雨雪淋溶、地表径流的侵蚀，产生高温和有毒液体渗入土壤，能杀害土壤中的微生物，破坏微生物与周围环境构成的生态系统，使土壤盐碱化，破坏植物、农作物赖以生存的基础，以至于田地废毁而无法耕种。
未经处理或未经严格处理的生活垃圾直接用于农田时，由于垃圾中含有大量玻璃、金属。碎砖瓦、碎塑料薄膜等杂质，会破坏土壤结构和理化性质，致使土壤保水保肥能力降低，后果严重。若被农作物吸收，通过“食物链”进入人体，还将危及人类。
很多国家都有过固体废物堆放造成大片土地、草原受污染，致使居民被迫搬迁的沉痛教训。20世纪80年代，我国内蒙古包头市的某尾矿堆积如山，造成下游的大片土地被污染，使一个乡的居民被迫搬迁。 （三）、污染水体
固体废物不但含有病原微生物，在堆放腐败过程中还会产生大量的酸性和碱性有机污染物，并会将废物中的重金属溶解出来，是有机物、重金属和病原微生物三位一体的污染源。 任意堆放或简易填埋的固体废物，其内所含的水和淋入堆放垃圾的雨水所产生的渗滤液流入周围地表水体和渗入土壤，会造成地表水和地下水的严重污染。 固体废物若直接排人河流、湖泊或海洋，又能造成更大的水体污染——不仅减少水体面积而且还妨害水生生物的生存和水资源的利用。 固体废物污染水体的主要途径有 ：
1、废物随天然降水径流流入江、河、湖、海，污染地表水。
2、废物中的有害成分随渗滤水浸出渗入土壤，迁移至地下水，使地下水污染。 3、较小的颗粒随风飘移落入地表水，污染地表水。 4、固体废物直接倒入江、河、湖、海等水体。 （四）、污染大气
在大量垃圾堆放的场区，一些有机固体废物在适宜的温度和湿度下被微生物分解，释放出有害气体，造成堆放区臭气冲天，老鼠成灾，蚊蝇孳生；
固体废物本身或在处理（如焚烧）时会散发毒气和臭味，如煤矸石的自燃，曾在各地煤矿多次发生，散发出大量的SO2、CO2、NH3等气体，造成严重的大气污染。 由固体废物进人大气的放射尘，一旦侵入人体，还会由于形成内辐射引起各种疾病。 固体废物一般通过以下途径污染大气：
1、废物在运输、处理、利用和处置过程中未进行封闭处理，有害气体和粉尘在大气中直接污染大气。如美国首都华盛顿上空的浑浊度在过去的几十年间提高了57%，导致浑浊度升高的气溶胶中的金属微粒主要来自工业废渣和工业烟雾。
2、在适宜的温度条件下，由废物自身蒸发，升华或化学反应产生CH4、H2S、NH3等有害气体污染大气，控制不好甚至会产生爆炸等危害事件。美国60年代中期有多处废渣堆发生火灾，火势蔓延，难以扑灭，造成了巨大的经济损失。 （五）、影响市容环境卫生
城市生活垃圾成分极其复杂，含有机物、无机物及各种生物病原体，其中有机物会腐烂变质、产生恶臭、招引和滋生蚊蝇、繁殖老鼠，严重影响城市的市容市貌，同时对人们的健康构成潜在的威胁。一个城市的清洁文明程度，很大程度上与其垃圾的收集、堆放、处理有关。 第二节 固体废物的处理与处置 一、固体废物的处理原则
我国1995年公布了《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》。提出：
国家对固体废物污染环境的防治，实行减少固体废物的产生、充分利用固体废物和无害化处置固体废物的方针； 国家鼓励支持清洁生产，减少固体废物的产生量；
国家鼓励、支持综合利用资源，对固体废物实行充分利用和合理利用，推行垃圾无害化和危险废弃物集中处理，并采取有利于固体废物综合利用活动的经济、技术政策和措施。 具体战略是：“实施废物（尤其是有害废物）最小量化；对于已产生的固体废物首先要实施资源化管理和推行资源化技术，发展无害化处理处置技术。”
根据我国国情，我国制定出近期以“无害化”、“减量化”、“资源化”作为控制固体废物污染的技术政策，并确定今后较长一段时间内应以“无害化”为主，以“无害化”向“资源化”过渡，“无害化”和“减量化”应以“资源化”为条件。 为了达到这“三化”
首先要转变观念。要保护环境、控制污染，就先要选择减少固体废料产生的“减量化”（首端预防），而不是选择废物产生以后的“无害化”（末端处理）； 其次要在法规、标准、政策和管理体制上采取一系列重大步骤和措施加以保证“减量化”的实施。 二、固体废物处理技术
固体废物处理（solid waste treatment）是通过物理、化学和生物等不同方法，使固体废物形式转换、资源化利用以及最终处置的一种过程。 固体废物的处理，按其处理目的又可分为
预处理：是通过压实、破碎和分选等方法对固体废物在资源化处理和最终处置前进行预加工；
资源化处理：有热化学处理方法（焚烧热回收利用、热解燃料化和湿式氧化等）和生物处理法（好氧堆肥、厌氧发酵沼气化等）； 最终处置：是寻求固体废物的最终归宿，主要方法有陆地填埋处置和海洋处置等。 （一）、物理处理
物理处理（physical treatment）指利用物理方法对固体废物进行的处理，以便于运输、贮存、处理、处置或利用。 常用的物理处理方法有压实、破碎、分选（筛分、重选、磁选、浮选、摩擦与弹跳分选、光电分选等）、脱水和干燥等。 二）、化学处理
化学处理（chemical treatment）指采用化学方法如氧化、还原、中和、化学沉淀、化学溶出等，破坏固体废物中的有害成分从而达到固体废物无害化或将其转化为适于进一步处理、处置的形态。
化学处理可进一步分为一般化学处理和热化学处理，一般化学处理方法有氧化还原、中和、化学沉淀等。
热化学处理是利用高温破坏和改变固体废物的组成和结构，使废物中的有机有害物质得到分解或转化的处理，是实现有机固体废物处理无害化、减量化、资源化的一种有效方法。 在热化学处理过程中可回收处理过程中产生的余热或有价值的分解产物而使废物中的潜在资源得到再生利用。 目前，常用的热化学处理技术主要有焚烧、热解、湿式氧化等。 （三）、生物处理
生物处理（bio-treatment/biodegradation）是它不仅可以使有机固体废物转化为能源、食品、饲料和肥料，还可以从废品和废渣中提取金属，是固体废物处理资源化的有效而又经济的技术方法。
目前应用比较广泛的有：堆肥化、沼气化、废纤维素糖化、生物浸出等。 （四）、固化处理
固化处理（solidification treatment）是采用固化剂将废物固定或包覆起来以降低其对环境的危害，从而能安全地运输和处置的一类方法。 固化处理的对象主要是有毒有害废物和放射性废物。
固化处理按固化剂的不同分为水泥固化、塑料固化、玻璃固化、沥青固化等。 三、固体废物处置（solid waste disposal）
固体废物的最终处置是指最终安全处置，是固体废物污染控制的末端环节，是解决固体废物的归宿问题。
固体废物处置对于防治固体废物的二次污染起着十分关键的作用。一些固体废物经过处理与资源化，总会有部分残渣很难再加以利用，这些残渣往往又富集了大量有毒有害成分；还有些固体废物，目前尚无法利用，它们都将长期地保留在环境中。为了控制其对环境的污染，必须进行最终处置，使之最大限度地与生物圈隔离。 （一）、海洋处置
海洋处置是利用海洋对固体废物进行处置的一种方法。 海洋处置主要分为海洋倾倒与远洋焚烧两种方法。
近年来，随着人们对保护环境生态重要性认识的加深和总体环境意识的提高，海洋处置已受到越来越多的限制。 1、海洋倾倒
本法始于19世纪，是利用海洋的巨大环境容量，将废物直接投入海洋的处置方法。此法简便易行，费用低，对人类直接危害较小。
海洋处置需根据有关法规，选择适宜的处置区域，结合区域的特点、水质标准、废物种类与倾倒方式，进行可行性分析、方案设计和科学管理，以防止海洋受到污染。 2、远洋焚烧
利用焚烧船将固体废物运至远洋处置区进行船上焚烧的处置方法。
联邦德国于1967年首先采用这种方法处理卤化有机物。海上焚烧的优点是空气净化工艺较陆地焚烧简单，焚烧的残渣可直接投海，处理费用比较低。远洋焚烧船上的焚烧炉结构因焚烧对象而异，需专门设计。废物焚烧后产生的废气通过净化装置与冷凝器，冷凝液排入海中，气体排人大气，残渣倾入海洋。这种技术适于处置易燃性废物，如含氯有机废物等。 （二）、陆地处置
陆地处置主要包括土地耕作、土地填埋以及深井灌注等。 1、土地耕作处置
土地耕作处置是利用表层土壤的离子交换、吸附、微生物降解以及渗滤水浸出、降解产物的挥发等综合作用机制处置工业固体废物的一种方法。
该技术具有工艺简单、费用适宜、设备易于维护、对环境影响小、能够改善土壤结构、增长肥效等优点，主要用于处置含盐量低、不含毒物、可生物降解的有机固体废物。 2、深井灌注处置
深井灌注是指把液状废物注入到地下与饮用水和矿脉层隔开的可渗性岩层内。
一般废物和有害废物都可采用深井灌注方法处置。但主要还是处置难于破坏、难于转化、不能采用其他方法处理处置或者采用其他方法费用昂贵的废物。
深井灌注处置前，需使废物液化，形成真溶液或乳浊液。深井灌注处置系统的规划、设计、建造与操作主要分废物的预处理、场地的选择、井的钻探与施工，以及环境监测等几个阶段。 3、土地填埋处置
利用坑洼地填埋固体废物是一种既可处置废物又可覆土造地使用的保护环境的措施，它是从传统的堆放和填地处置发展起来的一项最终处置技术。填埋处理以选择废矿坑、废粘土坑、废采石场等地最为适宜。这种方法投资少，且简单易行。适于处置多种类型的废物，填埋后的土地可重新用作停车处，游乐场、高尔夫球场等，目前已成为一种处置固体废物的主要方法。
早在公元前3000～1000年，古希腊米诺斯文明时期，克里特岛的首府诺萨斯即有垃圾覆土埋入大坑的处理。迄今为止，世界各国还在用这种方法处置城市垃圾及其他固体废物。此法可以作为固体废物预处理剩余物的最终处理。
但这种方法目前已出现了新问题：一是填埋地点越来越减少，因为大部分的填埋场已经达到了饱和。被称谓“垃圾之都”的纽约，在过去的20年间已封闭了17个填埋场中的14个。二是经研究证实填埋垃圾中的有毒物质会污染地下水。
土地填埋处置种类多。按填埋地形特征可分为山间填埋、土地填埋、废矿坑填埋； 按填埋场的状态可分为厌氧填埋、好氧填埋、准好氧填埋； 按法律可分为卫生填埋和安全填埋等。
填埋种类不同填埋场构造和性能也不同。填埋场主要包括：废弃物坝、雨水集排水系统（含浸出液体集排水系统、浸出液处理系统）、释放气处理系统、入场管理设施、入场道路、环境监测系统、飞散防止设施、防灾措施、管理办公设施、隔离设施等。
匹配型吸收材料，即利用某些材料和自由空间的阻抗匹配，达到吸收微波辐射能的目的。 3、远距离控制和自动作业
根据射频电磁场，特别是中、短波，其场强随距离的增大而迅速衰减的原理。若采取对射频远距离控制或自动化作业的方法，则可达到显著减少对操作人员的危害。 4、线路滤波
在电源与设备交接处加电源滤波器，一方面保证低频信号畅通，另一方面可减少或消除电源线可能转播的高频射频信号和电磁辐射能，起到防止污染的作用。 5、个人防护
对于无屏蔽条件的操作人员或其他人员，在直接暴露于微波辐射区时，可采取穿防护衣、戴防护头盔和防护眼镜的个人防护措施。 （二）、控制标准
主要包括电磁辐射安全卫生标准、电磁辐射环境标准、电磁辐射干扰标准、电磁泄露控制标准。电磁辐射安全卫生标准分以下数种： 1、高频（频率在0.1～30 MHz）辐射标准，我国提出的标准值为电场强度为20 V/m，磁场为5 A/m。 2、微波辐射标准，我国原电子工业部颁布的《微波辐射暂行卫生标准》规定： （1）、8 h作业，连续辐射强度238 μW /cm2 （2）、一日总辐射剂量，≤300 μW/cm2 （3）、以6 h/d计算，平均功率密度50 μW /cm2 （4）、不允许在5 μW/cm2辐射环境下工作。 第三节 放射性污染与防治 一、放射性污染源 （一）、放射性污染及特点 1、放射性污染定义
一些物质由于其原子核内部发生衰变而放射出射线（α、β、γ射线与中子射线等）的性质叫做放射性 radioactivity 。 放射性污染 radioactive pollution 指由放射性物质造成的环境污染。 2、放射性污染的特点 （1）、绝大多数放射性核素的毒性，按致毒物本身重量计算，均远远高于一般的化学毒物。 （2）、按辐射损伤产生的效应，可能影响遗传，给后代带来隐患。 （3）、放射性剂量的大小，只有辐射探测仪器方可探测，非人的感觉器官所能知晓。 （4）、射线的辐照具有穿透性，特别是γ射线可穿过一定厚度的屏障层。 （5）、放射性核素具有蜕变能力。当形态变化时，可使污染范围扩散。如226Ra的衰变子体222 Rn为气态物，可在大气中逸散，而此物的衰变子体218Po则为固态，易在空气中形成气溶胶，进入人体后会在肺器官内沉积。 （6）、放射性活度只能靠自然衰变减弱。
此外，放射性污染物种类繁多，在形态、射线种类、毒性、比活度以及半衰期、能量等方面均有极大差异，在处理上相当复杂。 （二）、放射性污染的来源
1、自然本底辐射存在着天然放射性物质
地壳所含的放射性核素最主要的有铀、钍和含量丰富的钾40等。这些放射物质，使人每年受到的外照射约50×10-5 Sv，通过饮水、食物链和吸收入人体产生的内照射约20×10-5 Sv。 宇宙射线产生的外照射，每人每年平均为30×10-5 Sv。
总之，一个普通居民每年受到的照射约为100×10-5 Sv。这种天然照射称为自然本底照射。对大多数人来说，本底照射仍然是主要的放射性污染源。 2、原子能利用过程中的放射污染性照射
原子能工业是一个综合性的工业部门，大致可分为四大部分：铀矿的勘探和开采；核燃料循环；反应堆的建造和运行；核武器的制造。 当然，原子能工业从设计到操作运行都要采取各种安全措施，对有放射性的“三废”排放也是严格控制的。 3、核武器试验
核试验有大气层试验、水下试验、外层空间试验、地面试验以及地下试验等多种形式。 核爆炸过程中，瞬间可产生穿透性很强的中子和7射线，这些称为瞬间核辐射。 同时也产生大量的放射性核素，称为剩余核辐射。
这些辐射主要来自裂变产物、没有反应的裂变物质和中子的活化产物三方面。 核爆炸后，裂变产物最初以蒸气状态存在，然后凝结成放射性气溶胶。 粒径＞0.1 mm的气溶胶在核爆炸后一天内即可在当地降落，称为落下粒。 粒径＞25 μm的气溶胶粒子可在大气中长期漂浮，称为放射性尘埃。放射性尘埃在大气平流层的滞留时间一般认为在4个月至3年之间。 核试验造成的全球性污染要比核工业造成的污染严重得多。 4、放射性同位素的应用
核研究单位、科研中心、医疗机构等使用放射性同位素用于探测、治疗、诊断、消毒中，导致所谓的“城市放射性废物”。
在医疗上，放射性核素常用于“放射治疗”以杀死癌细胞，有时也采用各种方式有控制地注入人体，作为临床上诊断或治疗的手段； 工业上放射性核素可用于探伤；
农业上放射性核素可用于育种、保鲜等。
如果使用不当或保管不善，都会造成对人体的危害和环境的污染。 5、建筑材料照射
采用含有镭、镭含量高的花岗岩、土坯和砖瓦等材料建筑房屋时，室内γ射线照射量有时可高达258 C/(kg·h)以上，同时还会使室内氡气及其子体的含量增加。当关闭门窗时，也可到0.37 Bq/kg甚至更高，这已是在放射工作场所中氡的最大允许浓度值。
我国放射防护规定，放射性大于3.7×103 Bq/kg的物品就应按放射性废物处理。因此，凡超过这个数值的天然材料、工业废渣等皆不应用作民用建筑材料。 6、其他放射性污染
若工业、农业和科研部门使用的放射性物品管理不善，或放射性物质遗失、被窃、误用、运输事故、废物处理失去控制等，也会造成大剂量的放射性污染。 在日常生活中，使用夜光表能使表面产生大到0.516 C/kg·h的照射剂量，黑白电视机发出的x射线对人体也会产生大到每年1×10-5 Gy的剂量，彩色电视机还要高出几倍。这些辐射剂量虽然很低，但对其影响还应进行深入研究。 （三）、放射性物质进入人体的途径
放射性物质进入人体主要有三种途径：呼吸道进入、消化道食入、皮肤或粘膜侵入。 二、放射性污染的危害 （一）、放射性作用机理
放射性核素释放的辐射能被生物体吸收以后，要经历辐射作用的不同阶段的各种变化。包括物理、物理化学、化学和生物学的四个阶段。
当生物体吸收辐射能之后，先在分子水平发生变化，引起分子的电离和激发，尤其是生物大分子的损伤。有的发生在瞬间，有的需经物理的、化学的以及生物的放大过程才能显示所致组织器官的可见损伤，因此时间较久，甚至延迟若干年后才表现出来。 人体对辐射最敏感的组织是骨髓、淋巴系统以及肠道内壁。 （二）、 急性效应
大剂量辐射造成的伤害表现为急性伤害。当核爆炸或反应堆发生意外事故，其产生的辐射生物效应立即呈现出来。1945年8月6日和9日美国在日本的广岛和长崎分别投了两颗原子弹，几十万日本人民无辜死于非命。
急性损伤的死亡率取决于辐射剂量。辐射剂量在6 Gy以上，通常在几小时或几天内立即引起死亡，死亡率达100％，称为致死量；辐射剂量在4 Gy左右，死亡率下降到50％，称为半致死量。 （三）、远期效应
放射性核素排入环境后，可造成对大气、水体和土壤的污染。放射性核素可被生物富集，使一些动物、植物，特别是一些水生生物体内放射性核素的浓度比环境浓度高许多倍。
例如牡蛎肉中的锌的同位素锌-65的浓度可以达到海水浓度的10万倍。环境中的核素，其中危害最大的是锶-89、锶-90、铯-137、碘-131、碳-14和钚-239等。进入人体的放射性核素，不同于体外照射可以隔离、回避，这种照射直接作用于人体细胞内部，这种辐射方式称为内照射 intra （ir）radiation。 内照射具有以下几个特点：
① 单位长度电离本领大的射线损伤效应强，同样能量的α粒 粒子损伤效应强，如果是外照射的话，α粒子穿透不过衣物和皮肤。 ② 作用持续时间长。核素进人人体内持续作用时间要按6个半衰期时间计算，除非因新陈代谢排出体外。 ③ 绝大多数放射性核素都具有很高的比活度(单位质量的活度)。
④ 放射性核素进入人肌体后，不是平均地分散于人体，常在某一器官或某一组织蓄积。这一特性造成内照射对某一器官或某几种器官的损伤力的集中。 三、放射性污染的控制 （一）、放射性污染的防护标准
目前我国采用“最大容许剂量当量”来控制从事放射性工作人员的照射剂量，在这样的剂量下对人体及其后代都不会发生明显的危害。
我国放射性防护(GBJ—74)中规定了职业性放射性工作人员最大容许剂量当量，也规定了放射性工作场所附近地区工作人员和居民的年限制剂量当量， （二）、放射性污染的防护 1、控制污染源
放射性污染的防治首先必须控制污染源，核企业厂址应选择在人口密度低、抗震强度高的地区，保证出事故时居民所受的伤害最小，更重要的是将核废料进行严格处理。与其他废物的处理相比，放射性废物处理一般只改变放射性物质的存在形态，以达到安全处置的目的。对于中、高浓度的放射性废物，采用浓缩、贮存和固化的方法；对于低浓度放射性废物，则采用净化处理或滞留衰减到一定浓度以下再稀释排放。 （1）、放射性废液处理 处理放射性废液的方法有： 置放衰变法 稀释排放法 化学沉淀法 离子交换法 蒸发 蒸馏 固化 （2）、放射性废气的处理
对铀开采过程中产生的粉尘、废气及其子体，可通过改善操作条件和通风系统来解决。
燃料后处理中产生的废气，多为放射性碳和惰性气体，先将燃料冷却90～120 d，待放射性衰变后，用活性炭或银去除大量挥发性物质。 铀矿山、水冶厂排出的氮，浓度一般较低，多采用高烟囱排放在大气中扩散稀释的办法。 对放射性气溶胶可采用不同的空气净化方法，采用过滤、离心、洗涤、静电除尘等方法处理。 （3）放射性固体废物的处理
主要是指被放射性物质污染的各种物件，例如报废的设备、仪表、管道、过滤器、离子交换树脂以及防护衣具、抹布、废纸、塑料等。对这些废物可分别采取焚烧、压缩、洗涤去污等方法。
对大型金属部件因局部受α核素污染，去污困难时可用喷镀处理。
对放射性固体的最终处理广泛采用金属密封容器或混凝土容器包装后，贮存于安全之处，让其衰变。目前切实可行的办法是将其埋置于地下300～1000 m甚至更深的地层中永久贮存，要求地层屏障能在10000～100000年内阻止核废物进入生物圈。 2、加强防范意识
放射性污染可能就发生在我们的身边，只不过由于剂量轻微，没有意识到罢了。 （1）、居室的氡气污染
对人体有害的氡的同位素是222Rn，半衰期为3.8 d，释放出α粒子后变成固态放射性核素218Po（钋），随后经过7次衰变，最终变成稳定性元素206Pb。在衰变过程中既有α辐射也有β辐射和γ辐射，以α辐射能量最多。氡是铀和镭的衰变产物，由于铀和镭广泛存在于地壳内，因此在通风不良的情况下，几乎任何空间都可能有不同程度的氡的积累。 （2）、防止意外事故
医院里的X光片和放射治疗、夜光手表、电视机、冶金工业用的稀土合金添加材料等，都含有放射性，要慎重接触。
现在一些医院、工厂和科研单位因工作需要使用的放射棒或放射球，有时保管不当遗失，或当作废物丢弃了。因为它一般制作比较精细，在夜晚还会发出各种荧光，很能吸引人，所以有人把它当作什么稀奇之物，甚至让亲友一起玩，但不知它会造成放射性污染，轻者得病，重者甚至死亡，这是特别需要引起注意的。 第四节 光污染与防护
光对人类的生产生活至关重要，是人类生存不可缺少的。但人类活动造成的过量光辐射对人类生活和生产环境已经造成了不良的影响。 目前对光污染的成因及条件研究得还不充分，因此还不能进行系统的分类及采取相应的防治措施。 一般认为，光污染应包括可见光污染、红外光污染和紫外光污染。 一、光污染的来源和危害
超量的光辐射，包括紫外、红外辐射对人体健康和人类生活环境造成不良影响的现象称为光污染 light pollution。
在电磁辐射波谱中，光包括红外线、可见光和紫外线三种，它们各自具有一定的波长和频率范围。可见光是波长为390～760 nm的电磁辐射体，按其光波长短可区分为不同的七种颜色。当光的亮度过高或过低，对比过强或过弱时，均可引起视觉疲劳，导致工作效率降低。 （一）、可见光污染 1、眩光污染
此类污染人们接触较多，在无防护情况下会对人的眼睛造成伤害。夜间迎面驶来的汽车头灯的灯光，会使人视物极度不清，造成事故；长期工作在强光条件下，视觉受损。车站、机场、
控制室过多闪动的信号灯以及在电视中为渲染气氛，快速地切换画面，使人视觉不舒服，也可属于眩光污染。汽车夜间行驶所使用的车头灯，球场和厂房中布置不合理的照明设施都会造成眩光污染。在眩光的强烈照射下，人的眼睛会因受到过度刺激而损伤，甚至有可能导致失明。 2、灯光污染
城市夜间灯光不加控制，使夜空亮度增加，影响天文观测；路灯控制不当或建筑工地安装的聚光灯照进住宅，影响居民休息。 3、视觉污染
杂散光是光污染的又一种形式。在阳光强烈的季节，饰有钢化玻璃、釉面砖、铝合金板、磨光石面及高级涂面的建筑物对阳光的反射系数一般在65%～90%，要比绿色草地、深色或毛面砖石建筑物的反射系数大10倍，从而产生明晃刺眼的效应。
夜间，街道、广场、运动场上的照明光通过建筑物反射进入相邻住户，其光强有可能超过人体所能承受的范围。
这些杂散光不仅有损视觉，而且还能导致神经功能失调，扰乱体内的自然平衡，引起头晕目眩、食欲下降、困倦乏力、精神不集中等症状。 （二）、红外光污染
近年来，红外线在军事、科研、工业、卫生等方面应用日益广泛，由此可产生红外线污染。
红外线通过高温灼伤人的皮肤，还可透过眼睛角膜对视网膜造成伤害，波长较长的红外线还能伤害人眼的角膜，长期的红外照射可以引起白内障。
当皮肤受到短期红外线照射时，可使局部升温、血管扩张，出现红斑反应，停照后红斑会消失。适量的红外线照射，对人体健康有益；若过量照射，除产生皮肤急性灼烧外，透入皮下组织的红外线可使血液和深层组织加热；当照射面积大且受照时间又长时，则可能出现中暑症状。
若眼球吸收大量红外线辐射，可导致角膜热损伤；当过量接触远及极远范围红外线照射时，能完全破坏角膜表皮细胞；长期接触中区范围红外照射的工作人员，可引起白内障眼疾；近区范围的红外线可以对视网膜黄斑区造成损伤。以上的一些症状，多出现于使用电焊、弧光灯、氧乙炔等的操作人员中。 （三）、紫外光污染
波长为（2.5～3.2）×10-7 m的紫外光，对人具有伤害作用，现实中的紫外光污染主要来源于电焊、紫外线杀菌消毒等，主要伤害表现为角膜损伤和皮肤的灼伤。 紫外线辐射(简称紫外线)是波长范围为10～390 nm的电磁波，其频率范围在（0.7～3）×1015 Hz，相应的光子能量为3.1～12.4电子伏特。 自然界中的紫外线来自于太阳辐射，不同波长的紫外线可被空气、水或生物分子吸收。
人工紫外线是由电弧和气体放电所产生，可用于人造卫星对地面的探测和灭菌消毒等方面。
适量的紫外线辐射量对人体健康有积极的作用。若长期缺乏这种照射，会使人体代谢产生一系列障碍。
波长在220～320 nm波段的紫外线对人体有损伤作用，轻者能引起红斑反应，重者可导致弥漫性或急性角膜结膜炎、皮肤癌、眼部烧灼，并伴有高度畏光、流泪和睑痉挛等症状。 第五节 热污染及防治
一、热污染及其对环境的影响 （一）、热污染 thermal/heat pollution
简单地说，热污染就是人类活动影响和危害热环境的现象，也就是使环境温度反常的现象。 （二）、热污染源
1、 燃料和工业生产过程所产生的废热向环境直接排放；
2、 温室气体的排放，通过大气温室效应的增强，引起大气增温；
3、 由于消耗臭氧层物质的排放，破坏了大气臭氧层，导致太阳辐射增强； 4、 地表状态的改变，使反射率发生变化，影响了地表和大气间的换热等。 三、热污染对环境的影响 （一）、水体的热污染
热污染主要来自能源消费。发电、冶金、化工和其他的工业生产，通过燃料燃烧和化学反应等过程产生热量，一部分转换为产品形式，一部分以废热形式直接排入环境。转化为产品形式的热量，最终也通过不同的途径释放到环境中。以火力发电为例，在燃料燃烧的能量中，40%转化为电能，12%随烟气排放，48%随冷却水进入到水体中。在核电站，能耗的33%转化为电能，其余的67%均变为废热全部转入水中。 1）使水体溶解氧含量降低。
2）加重水体中某些重金属及有毒物质的毒性。 3）加剧水体富营养化进程。 4）影响水生生物。
5）热水使河面蒸发量大，失水严重。
6）水温升高，降低冷却效率，造成资源浪费。 7）热污染对农业生产的影响。
8）热污染还会引起致病微生物的孳生与繁殖，给人类健康带来危害。 （二）、大气热污染
燃料在燃烧时会有碳氧化物等产生，在完全燃烧的条件下，CO2的产量最高。
由于能源的大量消费，据估算近30年来大气中的CO2含量每年以0.7 mg/L的速率在增长，大气中的CO2含量己从19世纪的3×10-4增加到1978年3.35×10-4。
大气中的CO2分子（或水蒸气）的增加，不仅能加大太阳透过大气层辐射到地球表面的辐射能，而且还能吸收从地球表面辐射出的红外线，再逆辐射到地球表面。如此多次反复，终使近地层大气升温。大气层温度升高将导致极地冰层融化。 （三）、城市“热岛”效应 1）、城市建筑物和铺砌水泥地面的道路热容量大，改变了地表的热交换特性，白天吸收的太阳辐射能，到夜晚大部分又传输给大气，使得气温升高。 2）、人口高度密集、工业集中，大量人为热量散发。 3）、高大建筑物造成的地表风速小且通风不良。 4）、人类活动释放的废气排人大气，改变了城市上空的大气组成，使其吸收太阳辐射的能力及对地面长波辐射的吸收能力增强。 三、热污染的控制与综合利用
1、开发和利用无污染或少污染的新能源 2、改进热能利用技术，提高发电站效率 3、废热的利用 4、城市及区域绿化
5、提高冷却排放技术水平，减少废热排放。
6、有关职能部门应加强监督管理，制定法律、法规和标准，严格限制热排放。
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