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二班同学整理的环境科学导论

发布时间:2014-03-03 19:22:34  

《环境科学导论》

第一章:绪论

1.环境: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。环境科学研究的环境里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。

2.环境的分类:一般按照环境的主体、环境的范围、环境的要素、人类对环境的利用或环境的功能进行分类。

3.环境的特征:环境的基本特征可以概括为三个方面:

1)整体性与区域性:环境的各个组成部分和自然要素之间构成一个有机整体在不同的空间中,各自然要素相对确定的排布及其相互作用的关系,从而具有特定的结构,而且在不同时间呈现不同状态,这种整体性使得环境构成一个系统,称环境系统。

2)变动性与稳定性:环境的变动性是指在自然界和人类产生行为的共同作用下,环境内部结构和外在状态始终处于不断的变化中;环境的稳定性是指环境系统具有一定的自我调节能力。

3)区域性:

4.环境问题:由于自然原因和人类活动作用所引发的人们周围环境质量的变化,以及这种变化所产生的对人类的生产生活和健康等造成有害影响的问题。

5.环境问题的分类

①原生环境问题:由自然因素引起的环境问题,如火山爆发、地震海啸、洪水干旱。

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②次生环境问题:由人类活动引起的环境问题,如:草原退化、水土流失、废水废气与废渣。

6.环境问题的产生与实质

①由于盲目发展,不合理开发利用资源而造成的环境质量恶化和资源浪费,甚至枯竭和破坏;

②造成环境问题的根本原因是对环境的价值认识不足,缺乏妥善的经济发展规划和环境规划。

7.当今全球面临的环境问题

①全球气候变化;

②臭氧层破坏;

③酸雨;

④土壤退化与荒漠化;

⑤生物多样性锐减;

⑥淡水资源的枯竭及污染;

⑦突发性污染事件和化学品污染及越境转移。

8.环境科学的研究对象

是以“人类-环境”系统为其特定的研究对象,是研究“人类-环境”系统的发生和发展,调节和控制以及改造和利用的科学。

9.环境科学的基本任务

①探索全球范围内环境演化的规律;

②揭示人类活动同自然生态之间的关系;

③探索环境变化对人类生存的影响;

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④区域环境污染综合防治的技术措施和管理措施。

10.环境科学的分类

1)应用环境学:①环境工程学、②-管理学、③-规划学、④-监测、⑤-质量评测、⑥-经济学、⑦-法学、⑧-行为学;

2)基础环境学:①环境物理学、②-化学、③-生物学、④-医学、⑤-空气动力学、⑥-数学、⑦-地学;

3)环境学

第二章:生态系统

1.生态系统:一定空间内由生物成分和非生物成分组成的一个生态学功能单位。

2.生态学:生态学是研究生物与环境之间相互关系及生物与生物之间相互关系及其作用机理的一门科学。

3.生物圈:生命活动的所有领域及其居住环境。

4.生态系统的组成

1)生物成分(生命系统):分自养生物和异养生物。

自养生物:

生产者,一切能进行光合作用的高等植物、藻类和地衣,能利用太阳能和化学能把无机物转化为有机物;

异养生物:

①消费者,植实动物、肉食动物、杂食动物和养生动物;②分解者,把生产者和消费者的残体分解成简单物质,再供给生产者,主要是细

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菌和真菌。

2)非生物成分(环境系统):分为气候,有机物和无机物。 气候:温度、光照、温度、风;

无机物:N、O、无机盐。

有机物:蛋白质、糖类、腐殖质。

5.生态系统的结构

①形态结构:生态系统的生物种类、种群数量、种的空间配置和时间变化等,构成了生态系统的形态结构;

②时间变化结构:同一个生态系统在不同的时期或不同季节,存在着有规律的时间变化。

6.生态系统的类型

①按地理条件可分为:水生生态系统(淡水和海水)和陆地生态系统(草原、森林、荒漠、高山、冻原);

②按人为干预程度可分为:自然生态系统、半自然生态系统(人工养殖湖泊)以及完全有人类创造出来的生态系统(城市、矿山)。

7.食物链(网)

食物链:各种生物之间存在着捕食与被捕食的关系;

食物网:任何一个生态系统的食物链都很复杂,并且交织在一起构成网状。

8.营养级:食物链各个环节。

第一级营养级:生产者; 第二级营养级:初级消费者; 第三级营养级:次级消费者; 第四级营养级:三级消费者;

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第五级营养级:四级消费者。

9.生态系统的功能

①具有能量流动,信息传递,物质循环三大功能;

②具有自我调节的能力;

③是一种动态系统。

注:能量流动遵循能量学第一定律。

10.信息的传递

1)物理信息:通过声音、光、色彩等物理现象传递的信息;

2)化学信息:由生物代谢作用产物组成的化学物质,同种动物间释放的化学物质能传递求偶,行踪和划定活动范围等信息;

3)营养信息:通过营养交换的方式将信息从一个种群传递给另一个种群,或从一个个体传递给另一个个体;

4)行为信息:不论是同一种群还是不同种群,从不同的行为动作传递不同的信息。

11.生态破坏:生态系统的平衡遭到破坏,也就是外界的压力冲击超过了系统的忍耐力,导致系统的结构和功能严重失调,从而威胁到人类的生存与发展。

12.生态平衡:是指生态系统在一定时间内结构与功能的相对稳定状态,其物质和能量的输入、输出接近相等,在外来干扰下,能通过自我调节恢复到原初稳定状态。

13.破坏生态平衡的因素

1)自然因素:指自然界发生的异常变化或自然界本来就存在的对人

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类和生物的有害因素,例如:火山爆发、海啸、水旱灾害、地震、台风、流行病等;

2)人为因素:

①生态破坏:水土流失、沙漠化、土壤次生盐碱化、森林锐减、草场退化、湖泊营养化、生物锐减等;

②资源耗竭:矿产资源危机、能源危机、水资源短缺、土地资源紧缺等;

③环境污染:水环境污染、大气环境污染、物理环境污染等。

14.生物多样性:地球上生物圈中所有的动物、植物和微生物,以及它们所拥有的基因和生存环境。生物多样性三方面概念:基因多样性、物种多样性、生态环境多样性。

15.生物富集:生物有机体从周边环境中蓄积某种元素或某种难以分解的化合物,使有机体内该物质浓度超过周边环境中该物质的浓度。

16.引起物种灭绝或濒危的最重要的人为影响

①栖息地的破坏和变化;

②过度狩猎和砍伐;

③捕食者、竞争者和疾病的引入所产生的效应。

第三章:可持续发展战略

1.可持续发展的原则

①公平性原则:各种主体在使用资源与环境需求上具有平等的权利; ②持续性原则:资源的永续利用和生态环境的可持续性;

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③共同性原则:人类要共同促进自身之间和自身与自然之间的和谐。

2.低碳经济理论

①低碳经济:是以低能耗、低污染、低排放为基础的经济模式,是人类社会继农业文明、工业文明之后的又一次重大进步;

②低碳经济的实质:是能源高效利用,清洁能源开发,追求绿色中的问题,核心是能源技术和减排技术创新,产业结构和制度创新以及人类生存和发展的观念;

③低碳族:指在生活上更加注意节能,减低二氧化碳等温室气体排放量的一群人。

3.中国人口的可持续发展

①有效控制人口规模,稳定低生育率,提高出生人口素质;

②努力保持就业规模稳定增长,进一步改善就业结构,抑制失业率上升,基本形成市场导向的就业机制;

③加速推进社会保障体系建设。

4.中国能源的可持续发展

①国内市场:调整能源结构,减少煤炭结构,增加清洁能源比重,重视农村能源的开发利用,全面勘探我国的石油资源;

②国外市场:立足国内,面向世界,推行“走出去”战略,保障我国能源稳定,大力开发新能源。

5.中国工业的可持续发展

①我国工业产品仍存在广阔的国际市场开阔空间;

②切实增强企业技术创新能力;

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③加快推进工业结构优化升级;

④不断完善有利于工业振兴的政策环境。

6.中国农业的可持续发展

① 农村经济开始向工业化转型;

② 大量农村劳动力向城市转移;

③ 物资供应逐步丰富起来;

④ 中国占世界7%的耕地养活着世界22%的人口;

⑤ 科教兴国与可持续发展两大战略为中国绿色农业发展提供了前所未有的机遇。

第四章:人体健康与环境污染

1.环境激素:是一类污染在环境中的人造化学品,却具有类似生物体内激素性质,它们通过食物链进入人体和动物体内,在血液中循环,在脂肪中积累,引起生物体中自身荷尔蒙被干扰。

第五章:水污染及其防治

1.水资源:广义定义:水圈内的水体总量(海水、淡水);狭义定义:目前技术条件下,人类可利用的那部分淡水(河水、淡水湖泊和浅层地下水)。

2.水资源特征

①经济上具有两重性;

②水资源利用的多样性;

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③水资源变化复杂性;

④水的二元循环;

⑤水资源是一种不可替代的自然资源。

3.我国水资源所面临的问题

①水资源总量多,人均占有量少;

②我国缺水类型多样:资源性缺水、水质型缺水、工程性缺水。珠江长江水质总体良好,松花江为轻度污染,黄河、淮河、辽河为中度污染,海河为重度污染,太湖、滇池、巢湖总体为劣V类水质。(中国最美的五大湖:青海湖、纳木错湖、喀纳斯湖、长白山天池、西湖)。 ③水资源量在时空上分布极为不均;

④水资源利用效率水平较低,工业用水循环率50%,发达国家达95%。

4.水质及水质指标

水质即水的品质,是指水与其中所含的杂质共同表现出来的物理学、化学和生物学的综合特性,水中所含杂质按其在水中存在状态可分为3类:悬浮物质:大于分子尺寸的颗粒组成;胶体物质:介于悬浮物质与溶解物质之间;溶解质物质:由分子或离子组成。

5.水质指标

1)物理性质水质指标:

感官性:温度、色度、浑浊度;

其他:PH值、总固体、悬浮固体、溶解固体等;

2)化学性质水质指标:

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一般化学性:PH、碱度、硬度、各种阴阳离子;

有毒:重金属、氰化物、多环芳茎、各种农药等;

有毒氧平衡:DO COD BOD TOC

TOD:总需氧量;

DO:溶解氧;

COD:在一定条件下,水中各种有机物在外在强氧化剂作用下所消耗的氧化剂量;

BOD:生物需氧量,在有氧条件下当温度等于20摄氏度时,由于微生物的活动,使可降解的有机物氧化达到稳定状态时所需的氧量。

3)生物性质水质指标:

细菌总数、总大肠菌群数、各种病原细菌病毒等。

6.水体污染:水体因某种物质的介入而导致其物理、化学、生物或者放射性等方面因素的改变,从而影响水的有效利用,危害人体健康或破坏生态环境造成水质恶化的现象。

7.水体污染的因素(分类)

1)物理性污染:悬浮物污染、热污染、放射性污染;

2)化学性污染:酸碱性污染、重金属污染、需氧性污染、有机毒物污染、营养物质污染;

3)生物性污染:病原体污染(制药厂、医院)。

8.水体污染源

1)点源污染:人类活动所排放的各种污水是由污染物带入水体的一大类污染源,由于这些污水,废水多由管道收集后集中排放,有生活

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污水与工业废水;

2)非点源污染:主要指农村灌溉水形成的径流及无组织排放的废水,地表径流及其它废水污水,如畜禽养殖业。

生活污染源:水质成分有变化规律,含NP高,产生恶质,主要是过量使用洗衣剂、生活垃圾堆于河边、河边洗车;

工业污染源:①SS含量高,100—300mg/L左右;②COD可达400—1000mg/L,BOD可达200—500mg/L;③酸碱度变化大,PH在2—13之间;④温度高达40摄氏度以上可造成热污染源;⑤易燃,含低沸点的挥发性液体;易酿成水面火灾;⑥含多种多样有毒有害成分:酚、氰、油、农药、染料、重金属、放射性等。

农业污染源:①污水面广,分散,难以收集、难以治理;②有机质,植物营养素、病原微生物、悬浮物及杂质含量高;③含较高的化肥、农药。

9.水体自净:水体自净指污染物随污水排入水体后,经物理、化学和生物化学作用,使污染物浓度降低或总量减少,受污染的水体部分或完全恢复原状的现象。

10.水体自净过程

①物理过程:稀释、扩散、挥发、沉淀;

②化学和物化过程:氧化还原、吸附、凝结、凝聚、中和; ③生物与生化过程:水生生物。

11.废水处理的基本方法

1)废水物理处理法

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①格栅与筛网(用于过滤);②沉淀法(沉砂池,沉淀池用于分离);③气浮法(气浮装置用于分离);④离心分离法;

沉淀法:利用重力作用使废水中重于水的固体物质下沉,从而达到与废水分离的目的;沉淀的分类:自由沉淀、絮凝沉淀、区域沉淀、压缩沉淀。

离心分离法:使含有悬浮物的废水在设备中高速旋转,由于悬浮物和废水质量不同,所受到的离心不同,从而使悬浮物与废水分离。

2)废水化学处理法

①中和法; ②混凝法; ③化学沉淀法; ④氧化还原法; ⑤吸附法; ⑥离子交换法。

3)废水生物处理方法

①膜分离; ②好氧生物处理法—活性炭泥法; ③厌氧生物处理法; ④自然生物处理法。

4)废水生态处理法

①生态处理系统主要有两种:水体净化法和土壤净化法,前者包括氧化塘,后者包括人工湿地和土地渗滤;

②人工湿地的优点:低能耗,不需要技术专业人才,技术方法低,最大程度上减少二次性污染;

按照处理程度,废水污水处理方法可以分为三级

1)一级处理是去除废水中的漂流物,悬浮物和其他固体物,调节废水的PH 值,减轻废水的腐化和后续处理工艺的负荷,一般经过一级处理以后,悬浮物固体的去除率70%到80%,而BOD的去除率为25%到40%左右;

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2)二级处理可以大幅度地去除废水中的悬浮物,有机污染物和部分金属污染 物。长期以来,将生物处理作为污水二级处理的主体工艺,一般经过二级处理后,废水中的BOD5可去除80%到90%,废水基本具备排放标准的需求,但还有部分微生物不能降解的有机物、氮、磷、病原体以及一些无机盐等尚不能除去。

3)三级处理又称为深度处理,它是将二级处理未能去除的部分污染物进一步净化处理,常用超滤、活性炭吸附、离子交换、电渗析等。

12.城市污水的处理流程

格栅——沼气砂池——初级沉淀池——污泥消化池,污泥脱水——沼气池——二次沉淀池——化学反应——加CL2——出水。

13.湖泊富营养化原因

湖泊富营养化是因为一种氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象;在自然条件下,随着河流夹带冲击物和水生生物残骸在湖底的不断沉降淤积,湖泊会从平营养湖过渡为富营养湖。但由于人类的活动,将富含氮与磷的大量工业废水和生活污水以及农田径流中的植物营养物质排入湖泊、水库、河口、海湾等缓流水体后,水生生物特别是藻类大量繁殖,破坏了水体的生态平衡,导致了湖泊富营养化。

第六章:大气污染及其防治

1.大气圈圈层结构

由于大气的化学成分与物理性质在垂直方向上有着显著的差异,大气层可分为对流层、平流层、中间层、电离层和散逸层。复杂气象现象和人类活动排放的污染物大多聚集于对流层;用于防止太阳辐射到地

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球表面上紫外线的臭氧层聚集于平流层。

2.大气污染:由于人类活动和自然过程引起的某些物质进入大气中,累积呈现出足够的浓度,并驻留一定的时间,使得大气质量恶化,对人类健康生存和生态环境造成危害的现象。

3.大气污染源

1)天然源:风沙、火山运动、森林草原火灾、海浪的飞沫;

2)人为污染源:燃料燃烧,工业排放、农业排放、交通运输、家庭炉火取暖设备。

3)按排放空间分:

①高污染源,在距离地面一定高度排放污染物,如电厂烟囱等; ②低污染源,在地面上或离地面高度很低的排放污染源。

4)按排放形式分:

①点源,集中在一点或可当作一点的小范围内排放污染物,如烟囱等;②线源,沿着一条线排放污染物,如汽车火车等;

③面源,在一个大范围内排放污染物,如煤烟自燃的煤堆,密集而低矮的居民住宅烟囱群等。

4.大气污染的分类

1)固体颗粒物:粉尘、烟、黑烟、飞灰;

2)气态污染物:①含硫化合物:H2S,SO2;②氮氧化合物:NO2;③碳氧化合物:CO2,有机废气。

5.大气污染的类型

1)还原型(煤烟型污染)

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空气与煤燃烧后产生的灰粉、CO2、NO2、燃烧不完全产物;

2)氧化型

氮氧化物、碳氧化合物、氧化剂在阳光照射(光化学反应)产生臭氧、过氧乙醇硝酸酯、醛类等。(主要是汽车尾气排放,具有刺激性和危害性。

6.大气污染的危害(对全球大气环境的影响)

目前已经明显的表现在三个方面:臭氧层破坏、酸雨及全球变暖,这些问题如果不及时控制,将对整个地球造成灾难性的危害。

7.臭氧层的破坏原因 主要是因为氟氯代烷的过度排放。臭氧层主要是由臭氧组成的,而氟氯代烷在高空会解离出氯,而氯可以催化(加速)臭氧转变为氧的反应(这个过程中氯并不消耗)。于是导致臭氧层被破坏。

8.酸沉降:酸雨是可以随云转移的,A国工厂产生的大量废弃进入云层,随风越过海洋,飘到B国降下,造成跨国污染。(世界3大酸雨区:我国西南酸雨区、北美酸雨区、北欧酸雨区)

10.大气污染对植物的危害

1)在高浓度污染物影响下产生急性危害,使植物叶表面产生伤斑,或者直接使植物叶片枯萎脱落;

2)在低浓度污染物长期影响下产生慢性危害,使植物叶片退绿,生理受到影响,造成植物生长减弱,降低对病虫害的抵抗能力。

11.大气污染的综合防治

①改革能源结构,逐步用二次能源代替一次能源,开发无污染能源,

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对燃料进行脱硫处理;

②改革燃料装置和燃烧方法,提高热效率;

③采用无污染或低污染生产工艺;

④利用余热、余气提高能源利用。

12.大气污染治理技术

1)颗粒物质治理

重力沉降室:通过重力作用使尘粒从气流中沉降;

旋风除尘器:利用旋转气流产生的离心力使得尘粒从气流中分离; 喷水塔; 袋式除尘法:除尘率达99%; 静电除尘。

2)SO2的治理

干式去除法:活性炭是SO2在活性炭上过滤的水——H2SO4; 湿式去除法:氟法、钙法(石灰石,石灰法洗涤);

氮氧化物的处理。

第七章:固体废物的处理、处置与利用

1.固体废物:固体废物是指人类生产建设、日常生活和其他活动中产生的污染环境的固态、半固态废弃物。置于容器中的气态物品物质也属于固体废弃物。

2.固体废物的处理与固体废物的处置

1)固体废物的处理:通过物化生等方法使固体废物转化为适于运输、储存、资源化利用及最终处置的一种过程。

物理方法:破碎、压缩、分选、过滤、离心;

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化学方法:焚烧、中和等;

生物方法:厌氧和耗氧处理等。

2)固体废物的处置:最终处置或安全处置是解决固废的最终归宿问题,如:堆置、填埋等。

3.固体废物对环境带来的危害

1)侵占土地,污染土壤;占地堆放,侵占与影响大量农田

2)污染水体与大气;固体废物可以通过天然降水下渗污染水体,大风;

3)影响卫生环境;随处乱放垃圾影响市容市貌与自然风景。

4.固体废物的处理方法与技术

1)焚烧法:实质是垃圾高温分解和深度氧化;

优点是减少容积,去除毒性,灭菌,回收副产品。

缺点是成本高,造成大气污染。

2)填埋法:

优点是投资少,简单易行,可恢复开挖坑的地貌。

缺点是浪费土地,技术的难点,在相当长的时间内会产生许多危险因素。

3)堆肥法:实质是在人工控制下,在一定的水分比和通风条件下通过微生物的发酵作用,将有机物转变为肥料的过程;在这一过程中把有机物不稳定状态转化为稳定的腐殖质物质,对环境尤其是土壤环境不构成危害,从而把堆肥化的产物称为堆肥。

优点是工艺简单,资源化利用。

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缺点是沉渣需要进一步处理,需要人力、技术投入管理。

第八章:土壤污染

1.土壤组成:土壤是由固、液和气体共同组成的多相体系,具有疏松的结构。

2.土壤背景值:环境科学上,指在未受或少受人类影响的情况下,尚未受到或很少受到污染和破坏的土壤中元素的含量。

3.土壤污染的主要特点

①隐蔽性和潜伏性;

②不可逆性和持久性;

③危害性和严重性。

4.土壤污染的主要途径(类型)

1)水体污染型

特点:污染物质一般集中于土壤表层,但随时间的延长,污染的物质也由上而下扩散和转移,可达地下水深度。

2)大气污染型

特点:污染物质主要集中在土壤层,以大气污染为中心呈环状或带状分布。

3)农业污染型

特点:污染程度与化肥、农药的数量、种类、施用方式等有关,一般在根层以下积累或转入地下水成为潜在的污染物。

4)固体废弃物污染型

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特点:污染物在地表堆放或处置等过程中通过扩散,降水淋滤等直接或间接地影响土壤和地下水。

5.土壤污染的修复方法

①物理改良措施:排土法和客土法;

②生物改良措施:种植非食用、吸收重金属能力强的植物,利用土壤中的红酵母菌等改良土壤;

③化学改良措施:填加化学药剂。

第九章:物理污染及防治

1.声环境保护/综合防治对策(重点)

①制定科学合理的城市规划和城市区域环境规划;

②有组织有计划的调整,搬迁已有的噪声污染源,严格控制新的污染源;

③发展噪声污染现场实时监测分析技术,对环境及时有效地采取防治措施;

④对不同的噪声源机械设备实施必要的产品噪声标准和分级标准; ⑤建立有关研究和技术开发,技术咨询的机构,为各类噪声源设备制造商品,提供技术指导;

⑥提高吸声、消声、隔声等专用材料的性能。

2.噪声来源、危害及防治途径

1)来源:交通运输,工业生活,社会生活,建筑施工;

2)危害:①对人生活生产产生影响,也是人体听力受损;②对动物

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影响;③对物质结构影响。

3)防治途径:消声:既能允许气流通过,又能减弱气流(折性消声器);隔声:声波在空气中传播时,声能在传播中受到阻挡而减弱。

3.电磁辐射带来的危害

①电磁辐射对人体的危害有使人视力下降、免疫系统功能下降等,电磁辐射频率越高、距离人体越近,对人产生的危害越大;

②电磁辐射对电子设备的危害有对电子设备产生干扰、性能下降乃至无法工作,甚至造成事故和设备损坏;

③电磁辐射产生安全隐患的危害(如:火花引燃)。

4光污染分类

1)可见光污染:包括眩光污染、灯光污染、视觉污染以及其他可见光污染;(激光中大部分光谱也属于可见光污染)

2)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,由此产生了红外光污染;

3)紫外光污染:波长为250—320nm的紫外光。

5.光污染的防治

1)加强城市规划与管理,以减少光污染的来源;

2)对有红外辐射和紫外辐射的场所采取必要的安全防护措施。

6.热污染:指日益现代化的工农生产和人类生活中排放出的废热所造成的环境污染。

7.热岛效应

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热岛效应,指由于人为原因改变了城市地表的局部温度、湿度、空气对流等因素,进而引起的城市小气候变化现象。该现象,属于城市气候最明显的特征之一,其原因有: ①城市与郊区地表面性质不同,热力性质差异较大。城区反射率小,吸收热量多,蒸发耗热少,热量传导较快,而辐射散失热量较慢,郊区恰相反

②城区排放的人为热量比郊区大

③城区大气污染物浓度大,气溶胶微粒多,在一定程度上起了保温作用。

注:缺第十章

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