污染生态学教案

,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,污染生态学,Pollution Ecology,韩晓丽 版权所有,章节安排,绪 论,第一章,污染物在生物体内的迁移规律,第二章 污染生态效应及其评价,第三章 水污染生态学,第四章 大气污染生态学,第五章 土壤污染生态学,第六章 城市污染生态学,第七章 环境质量评价中的污染生态问题,参考书目,王焕校主编,高等教育出版社,springer,2000,孙铁绗,周启星,李培军, ,科学出版社,2001,王焕校,吴玉树等著,科学出版社,2006,绪 论,第一节 生态系统,第二节 生态环境问题,第三节 污染生态学,第一节 生态系统,第二节 生态环境问题,一、生态系统化学品污染,二、全球大气污染与气候变化及生态灾难,三、酸雨对生态系统的污染,四、水生生态系统与湖泊富营养化及海洋赤潮,五、臭氧层耗竭及其对人类生态系统的危害,六、土壤侵蚀与沙漠化加剧及其对生态系统的污染,化学农药,化肥,医学药品,全球变暖,全球变暖引起的灾害,一、干旱和炎热，森林火灾，沙漠化加强。,二、地球动力学效应的变化，可能引起某 些地震和火山活动。,三、湿润地区更湿润，洪水连年不断。,四、地球海平面逐渐上升，沿海地区大量的陆地将海水淹没，只是陆地面积减少。,酸雨发生的主要机制,酸雨主要成分：,H,2,SO,4,、,HNO,3,SO,2,+H,2,O=H,2,SO,3,H,2,SO,3,+0,2,=H,2,SO,4,2NO+O,2,=2NO,2,2NO,2,+H,2,O=HNO,3,+NO,湖泊富营养化及海洋赤潮,氟利昂,臭氧层破坏的元凶,几种氟氯代甲烷和氟氯代乙烷的总称 。其化学性质稳定，不具有可燃性和毒性，被当作制冷剂、发泡剂和清洗剂，广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。,氟利昂与二氧化碳相比，温室效应要高出几千到,1,万多倍。氟利昂上升到平流层，发生催化反应，不断破坏臭氧层，约破坏,10,万倍的臭氧。,土壤侵蚀与沙漠化,土壤侵蚀，,由于森林的不断砍伐、大型采矿作业、建筑活动、农业耕作及土壤有机质的下降等不适当的人类活动所造成。,在干旱地区表现为,沙漠化。,在湿润地区为,土壤,的流失。,第三节 污染生态学,一、学科定义与内涵,二、学科来源于归属,三、学科分支与划分,生态学,环境科学,交叉,生态学,环境科学,融合,污染,生态学,学科来源与归属,第一章 污染物在生物体内的迁移规律,第一节 污染物的概念、性质及分类,第二节 有关生物对污染物的吸收、迁移的几个概念,第三节 植物对污染物的吸收与迁移,第四节 动物对污染物的吸收与迁移,第五节 微生物对污染物的吸收,第一节 污染物的概念、性质及分类,一、污染物的概念,指进入环境后使环境的正常组成发生直接或间接有害于生物生长、发育和繁殖的变化的物质。,二、污染物的性质,1.,一种物质成为污染物,必须在特定的环境中达到一定的数量,并且持续一定的时间。,2.,污染物会在环境中发生转化,即具有易变形。,三、污染物的分类,第二节 有关生物对污染物的吸收、迁移的几个概念,安全浓度,（,safe concentration,）,生物与某种污染物长期接触，仍未发现受害症状，这种不会产生受害症状的浓度即为安全浓度。,最高允许浓度,（,maximum allow concentration,）,生物在整个生长发育周期内，或者是对污染物最敏感的时期内，该污染物对生物的生命活动能力和生产力没有发生明显影响的浓度。,效应浓度,（,effective concentration,）,超过最高允许浓度，生物开始出现受害症状，接触毒物时间越长，受害越重。这种使生物开始出现受害症状的浓度称为效应浓度。,致死浓度,（,lethal concentration,）,当污染物浓度继续上升到某一定浓度，生物开始死亡，这是的浓度为致死浓度。,第三节 植物对污染物的吸收与迁移,一、植物对污染物的吸收,1.,植物对大气污染物的粘附与吸收,分泌油脂；吸滞粉尘；吸附尘埃等。,2.,植物对水溶态污染物的吸收,（,1,）水溶态污染物到达根表面,两条途径：,质体流途径,(,污染物随,蒸腾拉力,，在植物吸收水分时与水一起到达植物根部,),；,扩散途径,(,通过扩散到达根表面,),。,（,2,）水溶液进入细胞的过程,细胞壁、细胞膜,二、,污染物在植物体内的迁移,非共质体通道,:,即无机离子和水在根内横向迁移,到达内皮层是通过细胞间隙等质外空间。,共质体通道：,即细胞内原生质流动和通过细胞之间相连的细胞通道。,松柏科植物枝叶能分泌油脂、黏液，具有吸附粉尘的能力。,木槿、榆树、杨梅、草莓等 叶子表面粗糙，表面积大，具有吸附粉尘的能力。,蒸腾作用,蒸腾作用能产生的,蒸腾拉力,，是植物被动吸水与转运水分的主要动力，这对高大的乔木尤为重要。,指水分从活的植物体表面（主要是叶子）以水蒸汽状态散失到大气中的过程。,根横切示初生构造,研究方法,:,扫描电子显微镜与,X,射线显微分析,结果表明,:,Cd,以共质体方式在玉米根内横切横向迁移,;,Pb,以非共质体方式在玉米根内移动。,凯氏带：,内皮层细胞的径向壁（两侧的细胞壁）和横向壁（上下的细胞壁）上有一条带状增厚结构。,Pb,进入根表面以后，由于凯氏带的阻挡，只能通过,胞间连丝,进入中柱，在中柱共质体运动。,Cd,的迁移以共质体方式进入中柱，中柱与导管之间形成扩散梯度，沿着这个梯度，,Cd,不断进入导管,。,污染物可以从根部向地上部运输，通过叶片吸收的污染物也可以从地上部向根部运输。不同的污染物在植物体内的迁移、分布规律存在差异。,第四节 动物对污染物的吸收与迁移,一、污染物通过动物细胞膜的方式,被动运输,(,简单扩散,滤过作用,),和,特殊转运,(,载体转运,主动运输,吞噬和胞饮,),二、动物机体对污染物质的吸收,1.,经呼吸道吸收,叶,果,种子 随粪便排出,储存在肝肾中 较少报道,三、水生生态系统污染效应,1,富营养化,a,多样性指数判断法；,b,磷负荷的判断法；,2,重金属及无机化合物的生态效应,3,有毒有机物的生态效应,a,酚污染与生态效应；,b,多氯联苯污染与生态效应；,c,苯丙芘污染生态效应；,d,农药污染与生态效应,水体重金属离子的污染,是指含有重金属离子的污染物进入水体对水体造成的污染。,来源：矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业生产过程中产生的重金属废水（含有铬、镉、铜、汞、镍、锌等重金属离子）是对水体污染最严重和对人类危害最大的工业废水之一。,存在方式：不能分解，只能转移存在位置和转变物理化学状态。,处理方式：应就地处理，不应与其他废水混合。,危害：水俣病；痛痛病。,水俣病,水体无机化合物污染,指有无机物构成的污染物。包括各种重金属及其氧化物、酸、碱、盐类、硫化物和卤化物等。,来源：采矿、冶炼、机械制造、建筑材料、化工等工业生产。水体中主要是酸碱和盐的释放。,危害：有些元素如铍、镉、汞、镍、砷等对生物是有毒的，其中铍、羰基镍和六价铬等对实验动物有,致癌作用,。锑、铊、铅等也都有毒性，可以在生物体内蓄积，引起各种症状。,典型事例：河南省沈丘县黄孟营村为癌症村,水体中含有高浓度硫化氢、二噁英等致癌物质。,多氯联苯（,PCB,）,一类人工合成有机物，是联苯苯环上的氢原子被氯所取代而形成的一类氯化物。能经皮肤、呼吸道、消化道被人体吸收，并在人体组织中富集，严重是危及人的健康和生命安全的污染。,来源：工业上用作热载体、绝缘油和润滑油等。是,PCB,污染的主要来源。美国、日本等每年生产的,PCB,只有,2030%,是在使用中消耗掉，,7080%,排入环境。,有极高的稳定性和在脂肪中的高溶解度。对鱼类、水生无脊椎动物具有蓄积毒性作用。人体中主要累积在脂肪组织及各种脏器中，还可通过胎盘中进入胎儿体内使其中毒。,苯并芘又称苯并（,）芘，英文缩写,BaP,，是一种常见的高活性,间接致癌物,。,3,，,4-,苯并芘,释放到大气中以后，总是和大气中各种类型微粒所形成的,气溶胶,结合在一起，在,8,微米以下的可吸入尘粒中，吸入肺部的比率较高，经,呼吸道,吸入肺部，进入,肺泡,甚至血液，导致,肺癌,和心血管疾病。,污染来源：,存在于煤焦油、各类碳黑和煤、石油等燃烧产生的烟气、香烟烟雾、,汽车尾气,中，以及焦化、炼油、,沥青,、塑料等工业污水中。地面水中的,BaP,除了工业排污外，主要来自洗刷大气的雨水。储水槽及管道涂层淋溶。,苯并芘,四、海洋生态系统污染效应,1,海洋生态系统石油污染生态效应,2,海洋生态系统重金属污染生态效应,3,海洋生态系统农药污染生态效应,4,海洋生态系统发射性物质污染生态效应,5,海洋生态系统赤潮生态效应,核污染,主要指核物质泄露后的遗留物对环境的破坏，包括,核辐射,、原子尘埃等本身引起的污染，还有这些物质对 环境的污染后带来的,次生污染,，比如被核物质污染的水源对人畜的伤害。,来源：,有核武器实验、使用，,核电站,泄露，工业或医疗上使用的核物质丢失等。,危害：核爆炸产生的放射性核素可以对周围产生很强的辐射，形成核污染。,放射性沉降物还,可以通过食物链进入人体，在体内达到一定剂量时就会产生有害作用。人会出现头晕、头疼、食欲不振等症状，发展下去会出现,白细胞和血小板,减少等症状。如果超剂量的,放射性物质,长期作用于人体，就能使人患上,肿瘤、白血病,及遗传障碍。,日本核污染,日本,1/3,地区自来水遭核污染 放射物可存数十年,香港今日起禁止进口日本核污染区食品,日经新闻：日本更多蔬菜和水源出现核污染,五、农田生态系统污染效应,1,重金属污染,Hg,Cd,Cr,Pb,As,等较引人注目,Zn Cu Ni Mo,等也有一定的危害。进入农田生态系统后土壤、作物、地下水的污染，还会通过食物链危及人畜。,2,农药污染,对生物种群组成会产生一定的影响；对人体健康的危害。,六、城市生态系统污染效应,1,城市空气污染,2,城市居民装修污染,3,手机电脑辐射污染,4,城市水污染,第三节 污染生态效应 评价原则与指导体系,一、污染生态效应评价的重要性,二、污染生态效应评价的基本原则,1,多样性；,2,全面性；,3,复合生态污染效应；,4,生态系统抗冲击能力的有限性。,三、污染生态效应指,标,体系,1,生物个体指标；,2,生物种群指标；,3,生物群落指标；,4,生物群落结构指标,第四节 污染生态效应评价的类型与方法,一、评价的类型,1,回顾性评价；,2,现状评价；,3,趋势预测评价,二、评价的方法,1,重叠法,（,1,）,Mchcharg,叠置法,;,（,2,）,Kranskops,重叠法,2,列表清单法,3,矩阵法,(1)Leopold,相关矩阵法,; (2),迭代矩阵法,4,网络法,环境参数,I.,噪音的影,响,A.,大,众,健康,B.,土地使用,II.,空,气品质的影响,A.,大,众,健康,B.,土地使用,III.,水品,质的影响,A.,地下水,水流,与分布的改变,与地上水间的相互影响,B.,地上水,水岸,与,水底形,状,的,改变,挖土,与,填土的,影响,排水到,与,洪水的,特征,C.,品,质,方面,水流,夹带物质,的,影响,其他,(a),对水底层的干扰,(b),水流流性的,改变,(c),水流,形态,的,改变,(d),盐分,滲入地下水的情況,土地使用,大,众健康,IV.,泥土流失的影,响,V.,生,态影响,列表清单法,矩阵法,优点,：可,协,助,评估,者,考量较周全,，以,避免遗漏,。,缺,点,：,需要填写的空格,相,当,的多,(100x88=8,800),。,重复计量的情况也无法避免,。,Leopold,相关矩阵法,第五节 污染生态效应评价的内容,生态系统组成、结构,和功能变化的研究,非生物组分分析,污染生态效应评价,生物个体种群群落变化的,生态学生态系统演替研究,污染物物理、化学、,生物性质研究,污染物的生态毒理,效应研究,污染生态效应分析结论,污染生态效应控制途径,第六节 案例分析,霍林河露天煤矿污染生态效应评价,一、霍林河矿区自然环境状况,地理位置、地貌、海拔、气候、土壤、植被等有一简要概述。,有无对煤矿开发所带来的一系列生态环境问题的重要性。,地理位置该矿地处内蒙古自治区哲里木盟西北部，大兴安岭西南麓；地貌低丘山陵、堆积台地、冲积平原等三种地貌；海拔海拔,800-1300m,；气候特点是冬季严寒漫长、夏季短暂凉爽，午平均气温,0.1,，热量资源不足；平均年降水造为,354mm,，蒸发量达,1544mm,，阵水量远远小于蒸发量，且降水量分配不均，,70%,以上降水集中在,6,、,8,月；风沙严重，气候条件恶劣；土壤主要地带性土壤为暗栗钙土，此外，还有草甸土、风成沙土、盐土、沼泽土等；植被在景观上为森林草原，地带性植被革甸草原，具有明显的森林草原向典型革原过度的性质，主耍针茅草原、线叶菊草原、羊草草原等，该矿区地处半干旱草原区，生态环境比较脆弱，对煤矿开发所带来的系列生态环境问题进行分析评价十分必要。,二、环境要素对生态系统影响的分析,1,地质地貌环境要素,对污染生态效应的影响分析,2,气候环境要素,对大气环境质量的影响分析,3,水体环境要素,对生态环境质量的影响分析,4,土壤环境要素,对环境质量影响的分析,5,植被环境要素,对环境质量影响的分析,地貌条件对大气污染的影响分析；地貌条件对土壤水土流失的影响分析；地貌条件对土壤中多种元素的迁移形态的影响分析,地质地貌环境要素,气候环境要素,包括,风速、风向、大气稳定度、降水、辐射、空气湿度等。,水体环境要素,霍林河地面水环境特征的分析,地表水情要素对水体纳污能力的影响分析；,气候特性和冬夏温度变化对水体中污染物的自净强度的影响分析；,夏季牧场对霍林河水系的面源污染分析；,霍林河地区特定的碱性水质的环境效应分析等。,土壤环境要素,对矿区主要土壤类型、性质以及生态特征进行调查分析，以暗栗钙土等主要土壤的基本理化性质、生态条件等为背景资料，对土壤净化功能进行调查分析。,植被环境要素,草原地区 自我调节能力的反馈系统。,三、污染生态效应预测研究,1,林带防护作用及颗粒物吹扬的风洞模拟实验,2,模拟淋溶实验,3,采煤及剥离物模拟,风化冻融实验,4,地表水水体环境容量模型及其变化分析,5,土壤水分性质分析,6,疏干水对地面和水可能带来的影响,排土场形成时期，无植被覆盖，风蚀十分严重。引起大气质量的降低。本着几何相似，运动相似，动力相似的原则，开展风洞模拟实验，分析排土场吹蚀对环境的影响及林带在防止地面风蚀中的作用。,模拟淋溶实验,模拟当地暴雨情形，,对淋溶物进行分析,主要包括（,Cd,Hg,Pb,As Cr,酚 矿物油）,风化冻融实验,模拟当地气候条件，冻融强酸、强碱、中性水、弱酸、弱碱等，判断其对环境的影响。,地表水水体环境容量模型及变化分析,自净段以下不同距离的河断面上，不差过指定标准下，河流所纳污的最高容量。,四、污染生态效应评价,1,大气污染影响评价,2,水污染影响评价,3,土壤地貌环境影响评价,4,草原生态系统影响评价,5,污染生态效应综合评价,6,林草矿三位一体立体生态区建设,7,森林型慢速渗滤土地处理系统,8,排土场整治与煤矿区的生态建设,9,综合防护林体系建设,第三章 水污染生态学,第一节 污水灌溉,第二节 富营养化,第三节 氧化塘,第四节污水土地处理系统,第一节 污水灌溉,一、,污水灌溉,概念,使用经过一定处理的城市污水（大量生活污水和商业污水及少量工业废水的混合污水）灌溉农田、森林和草地。,二、 污水灌溉的效益,1,提供灌溉水源；,2,提高土壤肥力；,a,增加土壤肥力；,b,改善土壤物理性质；,c,增强土壤微生物活性,3,净化污水,三、净化机制,物理化学吸附和交换吸附作用；,生物氧化作用；,化学和光化学降解作用；,植物吸收和代谢作用,四、存在的问题,a,有机物过多导致土壤缺氧，形成厌氧条件，氧化还原电位降低；,b,微量元素过量，对植物产生毒害；,c,油分过多隔绝氧，加速土壤氧化还原过程；,d,有机氯和重金属的毒害作用；,e,污水中大量的致病微生物，引起土壤污染。,百亩水田秧苗枯萎谁之过,北山杨桃被污水侵蚀产量骤减,五、措施,利用氧化塘处理污水，再用于农灌；,排灌渠道的净化作用,六、开展污灌技术研究,各类污水污灌的可能性和措施；,研究污染物在土壤,植物系统中迁移、转化和富集的规律，合理调整作物布局；,土壤环境容量和净化功能的研究；,污灌的监测与管理；,污水的预处理,中国最大的浆厂,海南金海浆,纸业有限公司的污水处理池，,处理后的废水不仅用于绿化灌溉，,还可养鱼。,第二节 富营养化及生物治理,生物治理法,污泥法除氮（三段污泥法）,去除,BOD,硝化,脱氮，并使各自的污泥回流、处理。,活性污泥法除磷,种植高等水生植物（如水葫芦能覆盖水面降低水体光照强度，沉水植物如眼子菜能大量吸收水体中的,N,和,P,等，另外如芦苇、菱草和水花生）,建立良好的水生生态系统,第三节 氧化塘,氧化塘,概念,又称稳定塘或生物塘。它是利用库塘等水生生态系统对污水的净化作用，进行污水处理和利用的生物工程措施。,基本原理：生物降解。,优点：基建、运行、管理费用低廉，节能，操作简易，性能稳定可靠而具有广谱和高效的去除能力。,一、我国氧化塘的主要特点,充分利用地形、工程简易；,超大型氧化塘工程；,净化和利用相结合；,广谱、高效和稳定的净化能力；,人工强化系统塘的研究和应用,二、氧化塘,结构,及净化机制,厌氧塘,：厌氧菌从,NO,3,-,、,NO,2,-,中获取氧并放出氮。厌氧降解包括,产酸阶段,和,产甲烷,阶段。,填充物：网式、挂帘式的显微填料，可增加厌氧菌的分布空间和生物总量,兼性塘,：氧化塘系统中最常用和起主要作用的塘。,上层：阳光充沛，藻类光合作用旺盛，水中溶解氧充足。,中层：光照弱，溶解氧少，兼性微生物占优势。,底层：厌氧层，厌氧微生物占优势，对沉淀于塘底的污泥进行厌氧发酵。,好氧塘,：阳光通透，藻类光合作用旺盛，过量生长。（除藻技术如养鱼虾贝类及耐污能力水葱、芦苇、菖蒲、水花生和水葫芦）,水葫芦（凤眼莲）,狐尾藻,除污能力较强的植物,水葱,芦苇,菖蒲,水花生,三、氧化塘发展趋势,厌氧、兼性、好氧、曝气和水葫芦塘的技术日趋成熟，将得到广泛应用；,研究、开发和利用一些新型氧化塘和水生植物塘；,自然净化与人工强化措施相结合，提高净化效益；,提高氧化塘的生态、经济、社会效益；,将由主要处理生活污水发展为处理各级废水。,第四节 污水土地处理系统,污水土地处理系统,概念,指利用生态工程原理，将污水通过土壤,生物系统，除去污水中的营养成分和污染物，达到净化和综合利用的目的。,包括及功能：污水的预处理（氧化塘）、储水湖（污水库）、灌溉系统和地下排水系统等结构单元的生物工程系统。,一、土地处理系统类型,慢速灌溉（即污水灌溉）,快速渗漏（将土层作为柱析层的载体）,坡面径流（长有植物的缓坡，处理浓度高的有机污水）,湿地系统（介于土地处理与水生生物处理之间）,坡面径流,湿地系统,二、土地处理系统的基本功能与处理机制,物理沉淀去除悬浮物；,物理沉淀作用和生物降解作用去除有机物；,物理化学吸附作用、化学固定作用和植物吸收作用去除重金属；,氧化还原作用和植物吸收作用去除氮；,化学固定作用和植物吸收去除磷；,物理沉淀作用和微生物减得相互作用去除病原微生物,人工湿地系统去除污染物质是系统内植物、微生物及其它生物与周围环境构成的生态系统综合作用的结果。作为一种新的污水处理实用新技术，具有三低一高（投资低，维护和运行费用低、能耗低，污染物质去除率高），出水水质好、抗冲击力强，操作简单等优点，有显著的生态效益、经济效益和社会效益，适合广大农村、中小城市污水处理。,第四章 大气污染生态学,第一节 大气污染概述,第二节 温室效应,第三节 酸雨,第四节 大气污染与臭氧层破坏,第五节 大气污染与生物防治,第一节 大气污染概述,一、大气生态系统,1,概念：,主要强调大气这一无机的非生物环境，主要指对流层的大气圈层。,2,大气生态系统污染：,由大气环境污染引起，即因人类活动配出的污染物扩散到大气中，改变了自然空气的理化性质，并直接对人体、动植物和微生物产生影响，或改变气候影响到生命生长和发育。,主要的大气污染物,2.1,气溶胶状态污染物：,a,粉尘,悬浮于气体介质中的固体颗粒，,d,约,1-100um,b,烟,冶金过程形成的固体粒子的气溶胶,d,约,0.1-1um,c,飞烟,燃烧过程产生烟气排除的分散得很细的无机灰分,d,黑烟,燃料燃烧产生的能见气溶胶，燃料不完全燃烧的产物,e,雾,气体中液滴悬浮体得总称，能见度小于,1km,的小水滴,f,飘尘,大气中粒径小于,10um,的固体颗粒物，能长期漂浮于大气,g,降尘,大气中粒径大于,10um,的固体颗粒物，可沉降到地面,h,总悬浮颗粒,悬浮于大气中粒径小于,100um,所有固体颗粒物,2.2,气体状态污染物,a,硫氧化物,SO,2,b,碳氧化物,CO,、,CO,2,c,碳氢化合物,生物体的自然分解,d,氮氧化合物,NO,、,NO,2,e,其它,氟化物、甲苯、氨、,O,3,、,PAN,、醛类、以及放射性物质,第二节,温室效应,一、温室效应的概念,二、温室气体,CO,2,CH,4,O,3,N,2,O,卤素碳化物,三、增温及后果,1,增温,2,海平面上升,3,降水量的变化,4,对农业生产的影响,5,对气候带和植被分布的影响,6,对土地利用的影响,四、对策,1,调整农业结构和土地利用方式；,2,保护森林、造林绿化是重要措施；,3,减少,CO2,的排放量是减缓增温的重要保证。,第三节 酸雨,一、酸雨及成因,1,什么是酸雨？,pH5.6,酸性大气降水，包括雨、雪、冰雹、露、霜、雾等。,2,成因：,SO,2,的氧化、氮氧化物的氧化、酸雨的形成,二、酸雨的特点,1,频率高、酸度大,2,分布有明显的区域性,酸雨的形成,三、酸雨的生态效应,1,湖泊酸化,2,植物受害,3,土壤酸化,4,建筑物腐蚀,5,危害人类健康,北欧瑞典和挪威酸雨比较突出,英国则是欧洲,SO2,和,NOx,排放量最大的国家之一,;,美国的酸雨自西向东逐渐加重,;,中国已成为仅次于欧洲和北美的世界第三个主要酸雨区。,主要集中在长江以南，四川省、云南省以东的区域，包括浙江省、江西省、湖南省、福建省、重庆市的大部分地区以及长江、珠江三角洲地区。,四、酸雨的防治,1,减少,SO,2,等酸性物质的排放，制定严格的排放标准,2,使用低硫燃料和改进燃烧方法，减少,SO,2,排放量,3,采用石灰法，中和已酸化的水体,4,加强酸雨的预报工作，筛选对酸雨敏感的指示植物和抗酸雨植物（如水杉、池杉、落羽杉等）,5,开展国际合作，解决酸雨的跨国界污染,第四节 大气污染与臭氧层破坏,一、概述,二、臭氧层破坏的原因,三、臭氧层的保护,南极上空臭氧层情况（,1979,年,10,月,1992,年,10,月）,臭氧层的保护,在制冷剂和制冷技术上开发创新，寻找有利于环境的替代物。,A,以吸收式制冷剂代替压缩式制冷剂。,B,寻找新的制冷剂。,第五节 大气污染与生物防治,1,很多植物能吸收空气中有毒有害物质、并将这些物质进行分解，转化为无毒物质。,2,配置好高效净化能力的群落，注意植物净化能力与抗性能力相结合，乔、灌、草相结合，因地制宜，合理配置。,3,大力扩展城市绿地建设。,木槿,滤过尘埃 吸收,SO,2,榆树,滤过尘埃 吸收,SO,2,泡桐,树干挺直，树冠庞大，叶大多毛，分泌黏液，能吸附粉尘，净化空气,黄杨,对有毒气体有强的抗性，吸除毒气，净化空气,夹竹桃,蜡质，强耐旱能力，又能在毒气和恶劣换将中照常生长。如可吸收,SO,2,和,O,3,日本女贞,可吸收有毒气体，具有,SO2,的抗性。,柳杉,可吸收,O,3,，,净化空气,刺槐,可吸收,O,3,，,净化空气,绿化工作中的几个原则,常绿树与落叶树配合，使各个季节都能起到净化作用。,速生树和慢生树相结合，要考虑若干年后用慢生树接替速生树种。,骨干树种与其他树种相结合，使城市绿化树种丰富多彩，各有特色。,乔灌草藤相结合，立体绿化，可以增加单位土地面积上的叶面积指数，提高净化效率。,尽量采用树形美观、没有病虫害和特殊气味的乡土植物。,绿化种类的配置比例,乔木,60%,（常绿乔木,70%-30%,，落叶乔木,30%-70%,）,灌木,20%,（常绿灌木,70%-30%,，落叶灌木,30%-70%,）,草坪,15%,花卉,5%,第五章 土壤污染生态学,第一节 土壤污染概述,第二节 土壤污染物对土壤的危害,第三节 土壤污染监测,第四节 土壤污染的生物防治,第一节 土壤污染概述,土壤污染：,三废通过水体、大气或直接向土壤配方转移，并积累达到一定程度，超过土壤自净能力时，导致土壤生态功能降低，进而对土壤动植物产生直接或潜在的危害。,土壤的自净作用：,以各种方式进入土壤污染物，通过土壤的物理、化学和生物学的复杂作用，使污染物质逐渐转化、减毒、消失，最终使土壤恢复到原有生态功能的过程。,土壤容量：,土壤对污染物的最大承受能力或负荷量。当土壤系统的污染物的量低于土壤容量时，土壤能发挥正常的净化作用，不被污染。如污染物的量超过土壤容量时，则产生土壤污染。,一、土壤污染的特点,1,隐蔽性和潜伏性,2,不可逆性和长期性,3,后果严重性,二、土壤污染类型及污染物质类型,1,土壤污染类型,a,水体污染；,b,大气污染；,c,生物污染；,d,工业固体废弃物污染；,e,农业生产污染,2,污染物质类型,a,无机污染；,b,有机污染,氟骨病：,长期饮食含氟量高的水或食物而引起慢性骨骼氟中毒，导致骨质非常致密、硬化，以腰腿痛，斑釉牙，全身关节疼痛，关节活动受限，骨骼变形，严重者可致瘫痪为主要表现的地方性关节病。,第二节 土壤污染物对土壤的危害,一、重金属和其他有毒元素对土壤的影响,1,土壤中重金属元素的背景值,背景值：土壤未受污染时自然存在的重金属含量，是评价土壤重金属污染的基本依据。,重金属背景值由低到高顺序：,黄土,潮土,紫色土,水稻土,石灰土,2,土壤中重金属及其它元素的迁移转化规律,溶解,-,沉淀、离子交换吸附、络合,-,离解、氧化还原作用,3,重金属及其他有毒元素对土壤代谢的影响,对微生物群落、土壤酶活性、土壤生活过程的影响,二、农药对土壤的危害,1,农药的分类,a,杀虫剂；,b,杀菌剂；,c,杀螨剂；,d,杀线虫剂；,e,除草剂；,f,杀鼠剂；,g,植物生长调节剂；,h,杀软体动物剂,2,农药在土壤环境中的迁移转化行为,a,农药在土壤环境中的吸附行为；,b,农药在土壤环境中的降解作用；,c,农药在土壤中迁移转化的影响因素,三、化肥施用不当对土壤的危害,1,我国化肥生产和施用现状,2,不当施用化肥及长期施用化肥对土壤的污染,a,对土壤理化性质的影响；,b,施肥过程产生的,F,-,、,Cl,-,、,NO,3,-,、,NO,2,-,对土壤的污染；,c,由肥料引起的土壤重金属污染及放射性污染；,d,施用化肥对土壤和生物的影响。,四、放射性元素对土壤的危害,污染程度取决于：放射性物质的放射性、半衰期及其被消除的可能性。,作物对放射性物质的吸收途径及其影响因素：,直接污染,间接污染,直接与间接综合作用,地上部物理性吸附,叶片花部吸收,核素性状、沉降量、沉降时期、地面飞扬,植物种类、生物状况、地上部形态,经根部吸收,1,核素在壤中的存在形态和行为,2,土壤类型、物理化学性质、管理状况和施肥,3,植物类型、生育状况、根部形态,上述各种影响因素的综合,基部吸收,五、有机矿物油和多环芳烃类化合物对土壤的危害,1,土壤中的矿物油,数千种化学性质不同的物质组成的复杂混合物，由烃类和非烃类组成。对环境有污染的有,:,含氧、硫、氮的烃类衍生物等。,主要来源于,污水灌溉；大气中矿物油沉降污染；泄油事故及油页岩矿渣的不合理堆放；汽车尾气；垃圾不合理堆放。,2,多环芳烃类化合物（,PAHs,）,PAHs,有两个以上苯环以线状和簇状排列组合的一组含有,C,和,H,原子的有机物。一般情况下当燃烧有机化合物时就有,PAHs,的产生，,PAHs,的组成成分取决于燃烧的温度。温度不同产物也不同。,3,矿物油及多环芳烃对土壤系统的污染,a,对土壤微生物群落的影响；,b,对土壤酶活性的影响；,c,影响降解土壤矿物油及,PAHs,降解的因素,六、致病生物体对土壤的危害,1,包括：,细菌、病毒、线虫、原生动物、肠道寄生虫、钩虫、寄生虫卵和昆虫以及其他以人、动植物为携带传播媒介的寄生生物。,2,来源：,城市生活污水、医院污水、和含病原体的废弃物等未经处理而进入土壤系统；未经无害化处理的人畜粪便施入农田，农村病畜及具有传热性生物尸体处理不当引起土壤污染。,3,途径：,人,土壤,人；动物,土壤,人；土壤,人,第三节 土壤污染监测,一、土壤污染监测目的、特点及分类,二、土壤样品的采集和制备,三、土壤污染监测方法,土壤样品的采集,对角线法,棋盘法,蛇形法,土钻,土壤污染监测方法,物理化学法检测,A,分光光度法；,B,原子吸收分光光度法；,C,重量法；,D,容量法；,E,气象色谱法；,F,比色法；,G,玻璃电极法；,H,离子色谱法；,I,原子发射光谱法；,J,阳极溶出伏安法；,K,放射性检测技术；,L,遥感污染监测测技术；,M,农药残留监测技术,生物监测法,第四节 土壤污染的生物防治,一、土壤重金属污染防治,1,利用细菌降低土壤中重金属的毒性,；,2,应用植物治理去除土壤中的重金属,；,3,施用有机质、有机肥、石灰改良法,；,4,向土壤中投加黏合剂、土壤改良法去除土壤中的金属；,5,排土、容土法,二、土壤农药、化肥污染防治,1,农药污染防治,：,活性炭、接种微生物、化学添加剂、土壤翻耕、田间大量灌水,2,化肥污染防治,：,监测管理、大力推广复合施肥配方技术；针对不同化肥污染采用适当治理,Citrobacter,sp.,产生的酶能使,U,、,Pb,、,Cd,形成难溶性磷酸盐；,Pseudomonas,sp.,菌种能将硒酸盐和亚硒酸盐还原为胶态硒，将,2,价铅转化为胶态铅，胶态硒和胶态铅不具有毒性且结构稳定。,绿化林,薪炭林,草地,花卉,棉麻,禾本科、石竹科、茄科、十字花科、蝶形花科、杨柳科,部分植物可吸收土壤中的重金属。,土壤中腐殖质可使土壤对重金属的吸附能力增强，从而减少植物的吸收。,土壤的腐殖酸是重金属的螯合剂，在一定条件下能和重金属结合固定，从而降低土壤重金属元素含量和毒害。有机肥也可减轻重金属对植物的伤害。,石灰可调节土壤酸碱度，从而使,Cd,Cu Zn Hg,等形成氢氧化物沉淀，最终降低重金属在土壤中的有效态含量。,土壤农药污染防治,土壤中埋入活性炭可降低杀虫剂在土壤中的活性。,接种某些微生物于土壤，可促进某些除草剂的分解。,土壤翻耕可使残留农药和土壤混合，增强土壤对农药的吸附、稀释和解毒作用。,田间大量灌水可使土壤中农药残留从根层淋失。,合理使用农药、制定是要安全间隔期、采用合理耕作制度、发展新农药也是防治土壤农药污染不可忽视的重要环节。,土壤化肥污染防治,防止通过化肥带入土壤过量的有害物质，对化肥应进行必要的环境污染物含量的监测管理。,大力推广复合施肥配方技术。,针对不同化肥污染采用适当的治理对策。,三、土壤固体废弃物污染处理,1,石灰石对煤矿废弃地有明显的改良作用；,2,施肥与石灰石一起对植物生长有显著的作用；,3,通过施加酸碱改良剂，调节矿渣的,pH,4,选取先锋植物在矿渣上定居，它们的生长发育能改造矿渣生境，从而为后续物种的进入创造良好条件。,先锋植物选用,白茅,辣蓼,铁线草,第六章 城市污染生态学,第一节 城市与城市化,第二节 城市生态系统,第三节 城市环境污染与生态效应,第四节 城市污染生态工程与综合整治,第一节 城市与城市化,一、城市的形成和发展,物易物交换 交换数量的不断增加，交换次数越来越频繁 商人（专门从事交易） 交易场所改为市,城市,是以空间和环境利用为基础，以聚集经济效益为特点，以人类社进步为目的的一个集约人口、经济、科学文化的空间地域系统。它是一个经济实体、政治社会实体、科学文化实体和自然实体的有机统一，是社会的政治经济文化中心。,二、城市化,标志：,1,一个国家或地区城市人口占总人口的比例不断增大；,2,城市规模不断增大；,3,城市的数量不断增加；,4,城市居民生活方式的现代化；,5,城市的结构和功能演变的多样化复杂化,。,第二节 城市生态系统,第三节 城市环境污染与生态效应,一、城市大气污染与生态效应,城市热导效应,气候“穹隆”,氧化型烟雾罩：,汽车尾气、石油、煤炭、臭氧、过氧乙酰硝酸酯、烯烃、氮氧化物,还原型烟雾罩：,矿物燃料、二氧化硫、颗粒物,第四节 城市污染生态工程与综合整治,一、城市大气污染生态工程与综合防治,1,开展面向城市大气污染的生态规划与评价,2,推行清洁生产；无污染，少污染的清洁生产工艺,3,建设城市园林绿地,总量控制：,排放物总重量，区域范围，时间跨度,城市固体废弃物污染与生态效应,1,城市固体废弃物的来源与分类,A,工业固体废弃物,B,城市垃圾,C,放射性物质,2,城市固体废弃物的生态效应,污染水体,污染大气,固体废物沥滤、渗出液,对环境卫生的影响,1,接触氧化生态工程净化法,填充接触材料的生物接触氧化法,波板状或绳状填料，呈毛刷状，易于附着微生物。,砾间接触氧化法,砾石和木炭微生物在其表面形成一层生物膜。,二、城市水污染生态工程净化,2,栽培植物生态工程净化法,香根草是一种禾本科多年生草本植物，产于我国南方和印度、巴西等国热带、亚热带地区。它既能长时间经受水淹，又可在极度干旱贫瘠的士地甚至沙地、砾石土中生长，抗病虫害能力也强，生长期长达几十年甚至上百年。香根草分蘖快、密集簇生，根系发达可深入地下数米，能在较短期间内形成密集的绿篱带理想的水土保持植物。,人工湿地污水处理技术,弥补了二级生物处理的投资高、技术含量高难于管理工作等缺点。,我国经济发展水平低，同时存在能源缺乏的问题，而且上些地区缺乏相应的技术和管理人才。,治理工程包括河道治理、污水截流、景观建设、水源调度、水环境监测及附属建筑物六大部分。湿地建设虽涵盖在景观建设内，其根本用意却在净化水质。据区水务局技术人员介绍，湿地是天然的,“,污水处理厂,”,。人造湿地的主要功能是对黄村污水处理厂处理过的再生水进行二次处理，为新凤河提供景观用水。完全投入使用后，日净化再生水能力达到,2,万吨。,投资近,2,亿元的,水工程！,三、城市噪声污染生态工程防护,1.,城市噪声生态工程防护原则,降低声援辐射,控制城市噪声的传播途径,使人群远离噪声发生区,2.,噪声污染生态工程防护措施,城市生态规划与评价把关,生态工程防护带的建设,四、城市固体废物的清洁与处理,（一）处理原则：,1,分散与混合处理相结合的原则；,2,无害化原则；,3,减量化原则；,4,资源化原则；,（二）城市固体废物的清洁处理,1.,压实技术,2.,破碎技术,3.,分选技术,4.,固化处理技术,5.,焚烧和热解技术,6.,生物处理技术,可燃固体废弃物的燃烧,燃烧的产物：可燃固体废物基本有机物，由大量的,C,、,H,、,O,和少量的,N,、,S,、,P,和卤素等组成。,燃烧过程污染物的产生与防治：,大量的酸性气体、未完全燃烧的有机组分和炉渣等。,二噁英的产生与防治,二噁英净化系统,恶臭的产生与防治,固体废物焚烧产生的恶臭的物质为未完全燃烧的有机物，多为有机硫代物或氮化物。,恶臭物质可采用高温燃烧、催化燃烧、活性炭吸附、清水加除臭剂进行淋洗等方法加以清除。含恶臭物质的废水，在排放前应进行除臭处理。散发恶臭严重的污染源，应迁出居住区。,城市固体废物的好氧堆肥与利用,好氧堆肥的原理,堆肥原料与堆肥微生物,堆肥的农业效用,好氧堆肥的原理与过程,在人为控制条件下，来源于生物的有机废物在微生物的作用下，发生生物化学反应的过程。,该过程以,好氧微生物,为主对废物进行吸收、氧化、分解的过程。微生物通过自身的生命过程，把一部分被吸收的有机物氧化成简单的无机物，释放出生物生命活动所需要的能量，把另一部分有机物转化合成新的细胞质，维持微生物自身的生长繁殖，并产生更多的生物体。,堆肥原料与堆肥微生物,原料：城市生活垃圾、有机污泥、人的粪便。含有微生物所需要的各种基质、碳水化合物、脂类、蛋白质。,堆肥微生物：嗜温微生物、嗜热性微生物,降解过程：中温阶段（,15-45,）、高温阶段（,65-70,）、降温阶段,堆肥的农业效用,增加土壤有机质,改善土壤结构,促进植物根系增长,增产作用,城市白色污染,白色污染是人们对难降解的,塑料垃圾,(,多指塑料袋,),污染环境现象的一种形象称谓。它是指用聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等高分子化合物,制成的各类生活塑料制品使用后被弃置成为固体废物，由于随意乱丢乱扔，难于降解处理，以致造成城市环境严重污染的现象。,白色污染的危害,侵占土地过多，降解周期长，,200-400,，甚至,500,年的时间。,污染空气，水体,火灾隐患,有害生物的巢穴，如老鼠、蚊蝇等。,污染土壤，银杏作物吸收养分和水分，导致作物减产,密度体积大，降低填埋场地处理垃圾的能力；填埋后的场地地基松软，有害细菌病毒易渗入地下，污染地下水,白色污染的防治,行政方面：,a,加强管理；,b,强制回收利用（可重新用于炼油、制漆、做建筑材料等）,技术方面：,a,采取以纸代塑（可能带来新的环境问题）；,b,采用可降解塑料（加入一定量的添加剂如淀粉、改性淀粉或其他纤维素、光敏剂量、生物降解剂）（消耗粮食，视觉污染不能消除）,从法律上规定,加强宣传教育,什么是生物监测,?,简单地说，生物监测是利用生物分子、细胞、组织、器官、个体、种群和群落等各层次对环境污染程度所产生的反应来阐明环境状况从生物学的角度为环境质量的监测和评价提供依据,。,特点,:,该方法比较,快速、简便、敏感、经济,且适用于测试混合物,反映多种污染物的综合效应。,第六章 环境污染的生物监测,由于环境系统的复杂性和生物的适应性和变异性，使得生物监测的准确性受到一定的限制，只有将生物监测与理化监测相结合，才能全面反映环境质量。,因此，生物监测并非可以以取代化学、物理监测，而是作为重要的补充，生物监测能够弥补化学、物理监测的缺陷。如果没有化学、物理监测数据所提供的信息，生物的反应就不能很确地提供污染信息。,类型：,生物监测方法从生物学层次来分，主要包括：,生态监测,：,群落生态和个体生态,生物测试,：,急性毒性测定、亚急性毒性测定和馒性毒性测定,分子、生理、生化指标测定,污染物物在体内的含量分析,从生物的分类法来分，主要包括：,动物监测,(,以动物为监测生物,),、,植物监测,(,以植物为监测生物,),微生物监测,(,以微生物为监测生物,),。,按主要环境介质不同：,大气、,水体、,土壤污染,由于动物的管理比较困难，而微生物监测的研究又不多，因此，植物监测是目前生物监测研究最多、应用最广的方法。,生物监测的两个基本概念：,“指示生物”,指对环境中的污染物能产生各种定性反应，指示环境污染物的存在。,“监测生物”,不仅能够反映污染物的存在，而且能够反映污染物的量。,监测生物必然是指示生物，,大气受到污染时，生物会不同程度地作出反应，如某些动物的小病、死亡或成群迁移；植物