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化学与环境

文章来源:本站原创 发布时间:2006年03月21日 点击数: 字体:

 

             

第一章   大气环境的污染与防治……………………………………2

第一节   大气污染物排放总量现状…………………………………2

第二节   大气污染造成的严重后果…………………………………3

第三节   造成我国大气污染严重的主要原因………………………5

第四节   大气污染的危害及采取的对策措施………………………7

第二章   ………………………………………………11

第一节   影响……………………………………11

第二节   如何解决温室效应——人们的设想………………………13

第三章   水环境的污染与防治………………………………………14

第一节   水环境问题的现状…………………………………………14

第二节   造成水环境问题的原因……………………………………16

第三节   解决水环境问题的对策……………………………………17

第四章   赤潮…………………………………………………………20

第一节   赤潮的概述…………………………………………………20

第二节              赤潮的危害…………………………………………………22

第三节              赤潮的预防…………………………………………………23

第五章   土壤环境污染与防治………………………………………25

第一节   土壤污染概述………………………………………………25

第二节   土壤污染的防治……………………………………………29

第六章   固体废物对环境的污染……………………………………31

第一节   固体废物污染的概念………………………………………31

第二节   塑料引起的危害……………………………………………32

第三节   利用废气二氧化碳制造可降解塑料………………………33

第四节   21世纪需要对环境友好的塑料……………………………33

 

第一章            大气环境的污染与防治

 

当前,我国大气污染状况十分严重,主要呈现为煤烟型污染特征。城市大气环境中总悬浮颗粒物浓度普遍超标;二氧化硫污染保持在较高水平;机动车尾气污染物排放总量迅速增加;氮氧化物污染呈加重趋势;全国形成华中、西南、华东、华南多个酸雨区,以华中酸雨区为重。

 

第一节    大气污染物排放总量现状:

 

1)二氧化硫排放现状:
   
随着我国经济的快速发展,煤炭消耗量不断增加。全国煤炭消耗量从1990年的9.8亿吨增加到1995年的12.8亿吨,二氧化硫排放总量随着煤炭消费量的增长而急剧增加。到1995年全国二氧化硫排放总量达到2370万吨。在各类二氧化硫排放源中,电厂和工业锅炉排放量占到70%,成为排放大户,各类污染源排放二氧化硫的百分比构成如下:民用灶具12%、工业窑炉11%、工业锅炉34%、电站锅炉35%、其他8%
  
2)烟尘、粉尘排放现状

1995年全国燃煤排放的烟尘总量为1478万吨,其中火电厂和工业锅炉排放量占70%以上。在火电厂排放中,地方电厂由于基本上使用的是低效除尘器,吨煤排放烟尘是国家电厂的5~10倍,其排放量占到电厂总排放量的65%
  1995年全国工业粉尘排放量约为639万吨.其中.钢铁生产排尘占总量的15%,水泥生产排尘占总量的70%。在水泥生产排尘中,地方水泥厂排尘占到80%,成为工业12尘的主要排放源。
   
近年来,乡镇工业发展迅速口1996年全国乡镇工业污染源调查结果表明,1995年全国乡镇工业二氧化硫、烟尘和工业粉尘排放量分别占当年全国工业二氧化硫、烟尘和工业粉尘排放莹的28.2%54.2%68.3%。乡镇工业污染物排放已成为我国环境污染的重要因素。
  
3)机动车排气污染现状

    80年代以后,受经济增长的推动,我国机动车数量增长迅速。全国汽车保有量年增长率保持在13%,特别是一些大型和特大型城市如北京、广州、成都、上海等市机动车数量增长速率远远高于全国平均水平。到1995年,全国汽车保有量已超过1050万辆,比1990年增加420万辆3汽车排放的氮氧化物、一氧化碳和碳氢化合物排放总量逐年上升。由于城市人口密集,交通运输量相对大,机动车排气污染在城市大气污染中所占比例也不断上升。

 

第二节   大气污染造成的严重后果

 

1.酸雨的形成极其危害

 

     具有较强酸性的雨水,叫做酸雨(acid rain)。雨水是否具有较强的酸性,可以用酸碱度(pH)来表示。任何溶液都有一定的pH  其范围在014之间。pH等于7的溶液呈中性,pH小于7的溶液呈酸性。正常雨水的pH约为5.6,酸雨的pH则小于5.6

     酸雨主要是人为地向大气中排放大量酸性物质造成的。我国的酸雨主要是因大量燃烧含硫量高的煤而形成的,此外,各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因。近年来,我国一些地区已经成为酸雨多发区,酸雨污染的范围和程度已经引起人们的密切关注。

中国环境科学研究院、清华大学等单位的研究结果表明,由二氧化硫等导致的酸雨污染每年给我国造成损失超过1100亿元,整个大气污染所造成的损失每年约占我国GDP的2%至3%。专家指出,这一估算没有考虑大气污染对水体以及对材料、建筑物腐蚀的影响,因而所得的结果仍是偏低的。
  据国家环境保护总局有关负责人介绍,我国二氧化硫排放量已远远高于环境承载能力。全国开展监测的338个城市中,63.5%的城市超过国家空气环境质量二级标准,处于中度或严重污染状态。燃煤产生的二氧化硫、氮氧化物在一定条件下形成酸雨。继北欧、北美之后,我国青藏高原以东、长江干流以南已经成为世界第三大酸雨区,61.8%的南方城市出现酸雨,酸雨面积占国土面积的30%,区域性酸雨污染严重。二氧化硫污染和酸沉降污染已经对我国的自然资源、生态系统、材料、能见度和公众健康构成了威胁,造成了巨大的经济损失,严重影响了国民经济的发展和人民群众的正常生活。

  据介绍,燃煤电厂以高架源形式排放的二氧化硫是形成酸雨的主要原因。2002年,我国燃煤电厂二氧化硫排放量占全国排放总量的34.6%,达到666万吨。按照目前的排放控制水平,预计到2005年,火电排放的二氧化硫将达到1186万吨。控制燃煤电厂大气污染物排放,已成为改善我国空气质量和控制酸雨污染的关键。

2.光化学烟雾的形成及其危害

光化学烟雾主要是由汽车废气引起的一种大气污染现象,通常是棕色的,会剌激眼睛。最初出现在美国洛杉矶市,因此也称为洛杉矶烟雾。

阳光的照射,悬浮粒子的催化,大量污染物的存在,都是构成光化学烟雾的理想条件。废气中的二氧化氮吸收阳光,转化为一氧化氮和活泼的氧原子,氧原子继而与汽车废气中的烃及大气中的氧进行一连串的复杂反应,生成臭氧、醛类和催泪性物质如过乙酰硝酸酯等。所以光化学烟雾的成份比较复杂,是由众多污染物混合而成的,包括悬浮粒子、氮的氧化物、臭氧、醛类、过乙酰硝酸酯和烃等。其中有害物质不仅是直接从污染源排放出来的污染物,而且更重要的有二级污染物。

光化学烟雾对眼睛的剌激作用特别强,浓度大约0.1ppm时,短时间的接触就能使人流泪不止。当浓度增加至1ppm时,眼睛发痛难睁,并有头痛和呼吸困难征状。长期吸入,会引起咳嗽和气喘。光化学烟雾浓度达50ppm 时,人将有死亡危险。前面提到的洛杉矶光化学烟雾,当时浓度过0.65ppm,两天内死亡400余人。

光化学烟雾还能使橡胶和纤维变质,令农作物失收。

3.臭氧层的破坏

臭氧是氧气的同素异形体,是有特殊臭味的淡蓝色气体,具有极强的氧化性,能漂白和消毒杀菌。用臭氧净化城市饮用水,处理生活污水和工业污水,比用氯气、高锰酸钾等消毒剂既经济又不会引起二次污染。用1kg臭氧处理1 000 m3水,能达到消毒、脱臭、脱色、脱味、氧化水中有机物的作用。

臭氧对人类的贡献不仅只是用作漂白剂和消毒杀毒剂,更重要的是臭氧层作为地球的屏障,保护了一切生命。

自然界中存在的臭氧有90%集中在距地面15 km24 km的大气平流层中,这是氧气经太阳紫外线照射而形成的: 。臭氧能吸收日光中波长2.0×10-7 m3.0×10-7 m的电磁波,因此能滤掉日光中99%以上的紫外线,对地球表面形成保护层。如果没有臭氧层,大量紫外线照射到地球上,地球生态平衡将受到破坏,微生物被杀死,核酸与蛋白质受到破坏,平流层温度也将改变。有了臭氧层,地球上的生物才得以生存。

但是,近半个世纪以来,大气中的许多有害气体,特别是作为电冰箱、空调机致冷剂的氯氟代烷大量排放,飘浮在高层大气中的氟氯代烷,在太阳紫外线高能辐射下,分解放出氯原子,氯原子能迅速跟臭氧分子作用消灭掉臭氧,然后它又立即恢复原状,重新消灭臭氧分子,因而使臭氧层中的臭氧日益减少。1984年发现南极上空出现了臭氧空洞,面积与美国国土面积差不多。接着又发现北极上空的臭氧层臭氧也减少了15%。科学研究证明,大气中臭氧减少1%,照射到地面的紫外线就增加2%,皮肤癌的发病率则增加5%左右。臭氧层的恶化还会损害人的免疫系统,使患白内障和呼吸道疾病的人增多;阻止植物的叶茎生长;还可能导致全球平均气温上升;使海平面升高;使肥沃的土地变成沙漠,最终导致人类及生物的消亡。

为了使臭氧层不再遭受破坏,许多科学家提出禁止使用氯氟代烷作致冷剂及喷雾剂并停止生产此类物质。19879月,在加拿大蒙特利尔签署了减少氯氟代烷使用量的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》。198935123个国家的代表在伦敦召开拯救臭氧层的国际大会。议定发达国家于1995年,发展中国家推迟到2010年停止使用氯氟代烷。199911月底,第十一次《蒙特利尔议定书》缔约方大会在我国北京召开,172个国家的代表,进一步研讨保护臭氧层问题,我国政府已经淘汰了消耗臭氧层物质5万吨。19991115,国务院批准了新修订的《中国逐步淘汰消耗臭氧物质的国家方案》,消防、汽车空调、清洗等行业的消耗臭氧层物质将提前淘汰。

 

第三节   造成我国大气污染严重的主要原因

 

1 环境意识薄弱,对可持续发展战略认识不足

大气环境是人类赖以生存的可贵资源,大气环境资源的破坏是一种不可逆的过程,恢复良好的大气环境质量要比采取措施从根本上防治大气污染付出更多的经济代价。但这种观念长期以来并没有被一些部门和一些地区充分的理解和认识。他们只考虑近期的、局部的经济发展需要,在制汀一些综合的经济政策、产业政策以及城市建设发展规划中缺乏对保护大气环境的考虑,往往以牺牲环境为代价换取经济的快速发展,形成了盲目扩大生产规模、乱铺摊子、重复建设、技术装备水平低、能源资源浪费大、乡镇企业无序发展、劣质煤炭流通失控等状况。因此说缺乏对环境保护考虑的地方政策的出台,本身就是造成加重大气污染的诱因,所造成环境危害和损失是难以挽回的。
    2
能源、利用不合理,能源浪费严重

能源的不合理利用以及能源的严重浪费是造成我国大气污染严重的原因之一,主要表现如下:
  (1)在我国 一次能源消费结构中,煤炭占75%,而用于发电的煤量仅占总煤量的35%,其它煤炭则用于工业及民用燃烧,有84%的煤炭直接燃烧,这种煤炭消费构成是恨不合理的。
  (2)我国煤炭生产过分注重产量的增加,对控制高硫煤问题重视不够,主要表现在煤炭的洗选率低和高硫煤地区的煤炭产量增长过快。同时,由于洗煤厂建设资金的限制、洗煤价格的不合理以及受铁路运力和流向的制约,洗,煤能力的增长落后于原煤生产量增长,原有洗选厂生产能力不能充分发挥出来。目前,我国煤炭入洗率为22%,发达国家一般多在60%~80%。动力煤洗选厂的洗选设备利用率仅为69%
  (3)各类燃烧设备技术及制造水平较低,能源利用率不高,使用能耗高排污量大和超期服役的燃烧设备的现象相当普遍。全国工业锅炉50万台,平均热效率仅有60%左右;工业窑炉平均热效率约为40%;城镇居民生活燃煤热效率平均仅为22%左右。
  (4)乡镇工业发展迅速,大多数企业采用的生产技术、工艺比较落后,生产设备简陋,资源能源利用率极低,所造成的大气污染是惊人的。

3 大气污染防治的资金投入不足

目前,全国污染治理和用于污染防治有关的城市基础设施建设投资,只占国民生产总值的0.7%,这与我国环境污染严重、历史欠帐太多和经济快速发展对环保投资的需求相比,严重不足。
  (1)我国工业发展的起点低,基础工业整体水平提高较慢,技术改造难度大,污染欠帐多。工业技术和装备许多是50~60年代水平的,资源、能源消耗高。但由于工业的整体改造受到资金的限制,迟迟不能进行整体改造和市染治理,相当一批技术装备落后的工业企业长期在生产中排放大量的污染物,造成严重污染。
  (2)国家在推行清洁煤炭政策、改善能源结构的措施如煤炭洗选加工、型煤、燃煤脱硫、使用清洁能源等方面的投资力度太弱,远远不能满足需要。
  (3)城市集中供热、燃气等基础建设工程是解决城市大气环境污染的主要措施。但不少地区仍然发展缓慢,关键还是资金投入不到位的问题。有些城市建完了热电厂,却缺少资金建设供热管网,分散热源仍然存在,不但没有减少污染,反而增加了排放量。
  (4)排污收费标准太低,使得污染企业宁可交排污费,而不愿意花钱治理。例如,两省九市的二氧化硫收费标准过低,一般都在每公斤二氧化硫0.20元以内,远远低于每公斤1元左右的脱硫成本,并不能促使企业投资用于二氧化硫治理。造成目前,两省九市试点地区所建的脱硫设施很少。
    4
执法不严,监督管理力度不够

尽管我国大气污染防治法规标准建设取得很大进展,但有法不依,执法不严,违法不究的现象仍然十分严重。
  (1)一些地方政府干预环保部门执法,批准建设短期经济效益好但能源资源消耗量大、对大气污染严重的工业项目;不执行国家先评价,后建设的规定,出现了一些新的不合理布局和污染超标的建设项目;对大气污染防治措施的投资经常留有缺口或将资金挪作他用。
  (2)地方电厂、地方水泥厂和乡镇企业执法不严,超标现象比较普遍。
  (3)由于各地监测机构受到经费的限制,不能普遍开展对污染源的经常性监督监测,从而削弱了环保部门对污染源的日常监督管理。环保设施操作管理比较差,实际运行率低。许多项目尽管开工验收时可达标,但实际运行中却超标排放。据估算,全国目前工业锅炉烟尘排放超标率平均为30%,工业窑炉平均为50%,地方水泥行业的粉尘排放超标率为40%
  (4)机动车污染防治起步晚,排气监督管理机制还未真正建立,各监督执法部门职责不清、监督不力,尤其对汽车制造、销售、使用、报废全过程污染监督管理还很薄弱,机动车排气污染监督监测还未纳入国家大气环境质量和污染源的常规监测体系中,从而缺乏对机动车排气污染的有效监督。
    5.
缺乏实用的治理技术
   
我国在大气污染治理技术和设备的研制、开发、推广和使用方面,虽然做了不少工作,但与大气污染控制的需求差距还较大,资金、人力的投入以及实用技术商品化的程度远不如发达国家。比较薄弱的领域是洁净煤技术;冶金、化工、建材等行业的工业窑炉和生产设施排放污染的治理技术;机动车机内净化技术等。实用技术的缺乏直接影响了大气污染治理的进程和效果。

 

第四节   大气污染的危害及采取的对策措施

 

  目前,我国的大气污染已危害了人们的身体健康。研究表明,在中国引起慢性障碍性呼吸道疾病的主要决定因素是大气污染。大气污染造成了巨大的经济损失,制约了经济的发展。仅酸雨造成的经济损失就达到1165亿元(1995),约占当年国民生产总值2%。大气污染严重的状况成为人们对社会不满的因素之一,甚至影响了一些地区的社会安定。与此同时,我国的大气污染程度也在国际上造成了不良的影响,首都北京已被世界卫生组织列为大气污染最严重的城市之一.这将对我国的社会主义现代化建设以及国际交往带来不利影响。

 九五期间我国大气污染物防治的重点为:两控区"二氧化硫;城市烟尘、粉尘;机动车排气污染。主要控制目标是:工业污染源和机动车限期达标排放,实现国家规定的烟尘、粉尘和二氧化硫总量控制指标,全面推动机动车车用汽油无铅化;重点城市大气环境质量按功能区达到国家标准,控制酸雨污染力日重的发展趋势。

为达到上述目标,主要采取了以下对策:

1.地方政府对环境质量负责,走可持续发展的道路。 各级政府要对本辖区的大气环境质量负责,充分认识走可持续发展道路的重要性。在研究经济社会发展的重大战略和重大项目时,应充分考虑环境保护的要求。城市大气环境质量应普遍达到国家二级标准。 采取措施落实跨世纪绿色工程规划和主要污染物排放总量控制计划,根据本辖区大气环境质量控制目标分解总量指标,并从资金、监督管理等方面予以保证。尤其是大、中、小型新建、扩建、改建和技术改造排放二氧化硫和烟尘的项目,必须采取有效措施控制污染物排放总量,或者由项目建设单位或当地人民政府负责削减区域内其它污染源的排放量,确保大气污染物排放量控制在区域总量控制指标内。
    2.
发展清洁能源,改善能源消费结构。逐步减少直接消费煤炭,提高使用燃气、电力等清洁能源的消费比例。逐步提高车用燃油质量和标号,加速淘汰含铅汽油,使我国的汽油尽快向无铅化、高标号方向发展。2000年已完成禁止生产、销售和使用含铅汽油。积极开发各种低污染汽车,如天燃气汽车、液化气汽车、甲醇汽车、电动汽车等。
    3.
推行煤炭洗选加工,控制高硫份、高灰份煤炭污染。严格控制高硫高灰份煤炭的开采和推行煤炭洗选是减排二氧化硫的重要措施,规定:(1)不得再批准开采硫份大于3%的煤矿,对现在硫份大于3%的煤矿实行限产、配采或予以关停;(2)大力提高原煤入洗率。对新建硫份大于1.5%的煤矿要求配套建设煤炭洗选设施。对现有硫份大于2%、无机硫含量占总硫分大于50%的煤矿,在2005年内配套建设煤炭洗选设施;(3)对于煤炭洗选后没有回收硫铁矿的煤研石,不能作为燃料用于发电;
    4.
淘汰落后生产工艺,防治工业废气污染淘汰严重污染环境的落后工艺和设备,采用技术起点高的清洁工艺,最大限度地减少能源和资源的浪费,从根本上减少污染物的产生和排放,减少末端污染治理所需的资金投入。
    (1)
国家已发布第一批限期淘汰的严重污染大气环境的工艺和设备名录,提出可替代的先进工艺和设备;规定普通立窑生产水泥、化铁炼钢、平炉炼钢、横罐炼铸、部分铁合金电炉和部分水泥机械化立窑等生产工艺和设备的淘汰期限;禁止在新、改、扩建和技改项目中使用淘汰的工艺和设备,超过限期的,要坚决取缔。要继续取缔、关停小造纸、土法炼铅铸、土法炼焦、土法炼钵、炼硫磺等污染严重的“15',企业,认真采取这项措施可减排放烟尘65万吨,减排二氧化硫50万吨。
    (2)
改组、改造地方中小水泥厂,用静电除尘或袋式除尘器取代旋风除尘器,关停小立窑等措施,使水泥企业工业粉尘除尘效率达到80%。用静电除尘取代原有电厂的水膜、旋风低效除尘,这些措施是解决当前烟尘污染的重要技术。 (3着重解决人民群众反映强烈的一些大气污染问题,主要是严重超标排放的工业有毒、有害、有异昧的大气污染问题。
    5.
加强大气污染防治实用技术的椎广从国情出发,尽快开发推广技术可靠、经济合理、配套设备过关的大气污染防治实用技术,重点领域包括煤炭洗选脱除有机硫、工业型煤、循环流化床锅炉、煤的气化和液化、烟气脱硫、转炉炼钢收尘、焦炉烟气治理、陶瓷砖瓦窑黑烟治理等。
    6.
完善环境监督管理制度。
   
主要包括:
    (1)
所有超标排放大气污染物的单位到2000年达标排放,制定实施计划,落实治理资金,分阶段完成限期治理任务。
    (2)
各地将排污总量指标分配到排污单位,实施排污许可证制度,使排污单位明确各自的污染物排放总量控制目标,对污染源排放总量实施有效控制。排污单位必须按照环境保护部门根据环境质量要求核定的允许排放量组织生产。
    (3)
建立了对工业部门环保工作的监督机制,要求各部门切实采取措施落实本行业九五环保计划。
    (4)
二氧化硫排污收费试点地区由两省',、九市"扩大到两控区。提高二氧化硫排污收费标准,使其逐步达到高于治理成本,促使排污企业积极增加投入,主动治理污染。
    (5)
进一步加强城市烟尘控制区的监督管理,提高建设烟控区的标准和监测频率,配备烟尘总量计量装置。加强对除尘器等环保设备的制造、安装和使用的监督管理,加快淘汰各种低效除尘器和原始排放浓度高的落后锅炉。充分发挥城市已有集中供热设施的作用,城市热网范围内不允许新建分散供热锅炉,已有分散供热锅炉应要求限期拆除。
    (6)
提高大气环境监测及大气污染源监督监测的技术水平,改善监测装备条件,建立酸雨监测网络,掌握两控区"酸雨变化动态。
    (7)
逐步完善机动车排气污染监督管理体系,建立环保部门统一监督管理、部门协调分工的管理体系和运行机制,进一步加大执法监督力度。实施对车辆定型、生产、进口、使用的全过程污染监督管理。在全过程管理中,执行相应的国家机动车排放标准,对未达到国家机动车排放标准的车辆不准制造、销售、进口和使用。完善老旧车报废制度,对严重超标排放的车辆予以取缔,以提高在用车总体装备水平,改善大气环境质量 7、真展行保护全球大气环境的国际公约。
   
我国19899月加入《保护臭氧层维也纳公约》,19916月成为修正后的《关于消耗臭氧层物质(0DS)的蒙特利尔议定书》(以下简称《议定书》)缔约国。《议定书》是迄今为止最具强制性限控目标的国际环境公约。按《议定书》规定,发展中国家最终淘汰消耗臭氧层物质的期限是2010年。
  
随着发达国家在1996年基本停止了消耗臭氧层物质生产和消费,我国已成为世界上最大的消耗臭氧层物质的生产和消费国之一,在发展经济、提高人民生活水平的同时,按限控目标淘汰消耗臭氧层物质,是一件非常艰巨而长期的任务。近年来我国政府以及生产和消费消耗臭氧层物质的工业界已经作出很大努力,但还面临很多困难,我国要继续争取国际社会更多的资金支持,在国内有关部门的配合和帮助下,不断强化管理,以确保限控目标的全面完成。
   
减少温室气体排放、防止全球气候变暖是当今世界各国共同关注的全球环境问题。

大气环境质量标准:

根据实际情况,我国目前对一些量大面宽、环境影响较普遍的多种大气广域污染物(总悬浮微粒、飘尘、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳和光化学氧化剂)浓度的限值制定了标准。大气质量标准分为三级,以便进行管理。第一级标准是为保护广大自然生态和舒适美好的生活条件要求而应达到的水平;第二级标准是为保护广大人民健康和城市生态应达到的水平;第三级标准是为大气污染状况已经比较严重的工业城镇或工业区制定的过渡性管理标准,是保护大多数人的健康和城市一般的植物需要应达到的水平。

 

 

 

第二章           

 

第一节  影响

   

一、温室效应的原理

    全球的地面平均温度约为15。可是,如果没有大气,地球的地面平均温度应为-18。这33大体就是因为地球有大气,像一条被子一样,造成大气温室效应之故。 世界上,宇宙中任何物体都辐射电磁波,物体温度越高,辐射的电磁波波长越短。太阳表面温度约6000,它发射的电磁波长很短,称为太阳短波辐射(其中包括从红到紫色的可见光)。地面在接受太阳短波辐射而增温的同时,也时时刻刻向外辐射电磁波而冷却。地球发射的电磁波长因为温度较低而较长,称为地面长波辐射。可是短波辐射和长波辐射在经过地球大气时遭遇是不同的:大气对太阳短波辐射几乎是透明的,却强烈吸收地面长波辐射。大气在吸收地面长波辐射的同时,它自己也向外辐射波长更长的长波辐射(因为大气温度比地面更低)。其中向下到达地面的部分称为逆辐射。地面接受到逆辐射后就会升温,或者说大气对地面起到了保温作用。这就是大气温室效应的原理。 地球大气的这种保温作用,很类似于种植花卉的暖房顶上的玻璃(因此温室效应也称暖房效应或花房效应)。因为玻璃也有透过太阳短波辐射和吸收地面长波辐射的保温功能。 二氧化碳能够透射太阳短波辐射,使它达到地表增温,但对于地面长波辐射却善于吸收,特别是对波长在13-17μm波谱范围内有强烈的吸收能力. 使得地面辐射能够大量截留在大气二氧化碳层内,不逸入宇宙空间.

二.温室气体的种类

  温室气体占大气层不足1%。其总浓度需视乎各''''的平衡结果。''是指某些化学或物理过程使到温室气体浓 度增加,相反''是令其减少。人类的活动可直接影响各种温室气体的''''而因此改变了其浓度。

  大气层中主要的温室气体可有二氧化碳(CO2),甲烷(CH4),一氧化二氮(N2O),氯氟碳化合物(CFCs)及臭氧(O3)。大气层中的水气(H2O)虽然是'天然温室效应'的主要原因,但普遍认为它的成份并不直接受人类活动所影响。

三.温室效应的影响

1.气候转变:"全球变暖" 

温室气体浓度的增加会减少红外线辐射放射到太空外,地球的气候因此需要转变来使吸取和释放辐射的份量达至新的平衡。这转变可包括'全球性'的地球表面及大气低层变暖,因为这样可以将过剩的辐射排放出外。虽然如此,地球表面温度的少许上升可能会引发其他的变动,例如:大气层云量及环流的转变。当中某些转变可使地面变暖加剧(正反馈),某些则可令变暖过 程减慢(负反馈)

  利用复杂的气候模式,'政府间气候变化专门委员会'估计全球的地面平均气温会在2100年上升1.45.8度。这预计已考虑到大气层中悬浮粒子倾于对地球气候降温的效应与及海洋吸收热能的作用(海洋有较大的热容量)。但是,还有很多未确定的因素会影响这个推算结果,例如:未来温室气体排放量的预计、对气候转变的各种反馈过程和海洋吸热的幅度等等。

2.海平面升高 

  假若'全球变暖'正在发生,有两种过程会导致海平面升高。第一种是海水受热膨胀令水平面上升。第二种是冰川和格陵兰及南极洲上的冰块溶解使海洋水份增加。预期由1900年至2100年地球的平均海平面上升幅度介乎0.090.88之间。

3.对人类生活的潜在影响

  ①.经济的影响

  全球有超过一半人口居住在沿海100公里的范围以内,其中大部份住在海港附近的城市区域。所以,海平面的显着上升对沿岸低洼地区及海岛会造成严重的经济损害,例如:加速沿岸沙滩被海水的冲蚀、地下淡水被上升的海水推向更远的内陆地方。

  ②.农业的影响

  实验证明在CO2高浓度的环境下,植物会生长得更快速和高大。但是,'全球变暖'的结果可会影响大气环流,继 而改变全球的雨量分布与及各大洲表面土壤的含水量。由于未能清楚了解'全球变暖'对各地区性气候的影响,以致对植物生态所产生的转变亦未能确定。

  ③.海洋生态的影响

  沿岸沼泽地区消失肯定会令鱼类,尤其是贝壳类的数量减少。河口水质变咸可会减少淡水鱼的品种数目,相反该地区海洋鱼类的品种也可能相对增多。至于整体海洋生态所受的影响仍未能清楚知道。

  ④.水循环的影响

全球降雨量可能会增加。但是,地区性降雨量的改变则仍未知道。某些地区可有更多雨量,但有些地区的雨量可能会减少。此外,温度的提高会增加水份的蒸发,这对地面上水源的运用带来压力。

 

第二节       如何解决温室效应——人们的设想

 

为削减大气中能引起温室效应的二氧化碳,一般认为,通过多种树来吸收大气中的二氧化碳,达到减缓地球气候变暖趋势是可行的。科学家最近称,将来为了解决全球气候变暖,拯救地球,人们将不得不把排放出的二氧化碳直接注入地下。

  英国地质勘查研究所地球物理学家说,将二氧化碳泵入地下这种方式是减少向地球大气排放二氧化碳排放的最有力的方式,为了防止泵入地表以下的二氧化碳重新返回地球大气,挪威国家石油公司已经在北海的斯莱普纳气田实验这种技术,将500万吨二氧化碳泵入海底以下1公里处的含盐贮水层。挪威国家石油公司曾经将一座位于欧洲北海的天然气井排出的二氧化碳转化成液体后泵入海底沙岩下面,进行直接掩埋二氧化碳的实验。该公司耗资5000多万美元建成了一个二氧化碳处理海上平台,并将它安装在距挪威沿海250公里处的海上油气田中。该油气田每年向大气排放约100万吨的二氧化碳的地质层。他说,研究人员正在进行多项研究,争取开发出降低成本的新技术,那些已经开采完的油田和气田可能会被重新利用,用来储存二氧化碳。

科研人员也承认,使用这种方法将二氧化碳入地下并非长远之计,将来为了更有效地解决全球气候变暖问题,我们的后代还需要寻找不向地球大气排放引起温室效应的可再生替代能源。但是找到新的能源利用方式也并非一日之功,科学家说,在未来的50年到60年之内,将二氧化碳入地下的方式可能被作为一种减少温室效应的重要方式被采用。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第三章            水环境的污染与防治

 

第一节       水环境问题的现状

 

      1.水污染是我国面临的最主要的水环境问题

      据水利部对全国700余条河流约10km河长开展的水资源质量评价结果:46.5%的河长受到污染(相当于)10.6%的河长严重污染(已超),水体已丧失使用价值。90%以上的城市水域污染严重。从地区分布来看,支流水质一般劣于干流,干流下游水质一般劣于上游,城市工矿区河段水质最差。南方河流水质整体上优于北方河流,中西部地区水质整体上优于东部发达地区。在全国七大流域中,太湖、淮河、黄河流域均有70%以上的河段受到污染;海河、松辽流域污染也相当严重,污染河段占60%以上。全国有1/4的人口饮用不符合卫生标准的水。

     2.河湖萎缩、功能退化,部分湖泊咸化趋势明显

     在北方缺水地区,由于河道天然径流减少,引用水量增加,开发利用不尽合理,江河断流及平原地区河流枯萎已成为又一个严重的水环境问题。

     30年来,我国湖泊水面面积已缩小了30%。素有千湖之称的江汉湖群,目前的湖泊面积仅为新中国成立初期的50%

     调查表明,我国西北干旱、半干旱地区湖泊干涸现象十分严重,部分湖泊含盐量和矿化度明显升高,湖泊咸化趋势明显。新疆的博斯腾湖,由于上游修建灌溉工程,入湖水量锐减,含盐高的灌区退水又不断入湖,十几年就由淡水湖演变为咸水池,湖水矿化度上升了6倍,水面减少120km2,水位降低3.54m。我国历史上著名的大型咸水湖——罗布泊也已干涸。围湖造田是南方地区湖泊面积萎缩的首要原因。江汉湖群因围垦消失湖泊983个,减少面积2041km2,目前仅存湖泊83个;洞庭湖区在不到40年的时间内,围垦面积达15hm2,淤积与围垦互为因果,恶性循环。

     3.地下水大量超采

     由于地表水资源贫乏和水污染加剧,一些地区对地下水进行掠夺式开发,地下水超采现象十分严重,以牺牲环境为代价维持工农业生产和人民生活的用水需求。据不完全统计,全国目前已形成地下水区域性降落漏斗149个,漏斗面积15.8km2,其中严重超采面积6.7km2,占超采区面积的42.3%。多年平均超采地下水67.8亿m3

     4.水土流失面广量大

我国是世界上水土流失最严重的国家之一,全国水土流失面积367km2,占国土面积的38%,其中水力侵蚀面积179km2。每年流失土壤50多亿t,严重影响土壤肥力。全国每年因水土流失新增荒漠化面积2100km2,土地利用价值和承载能力降低。每年因水土流失而损失的耕地面积达7万多hm2。黄土高原每年水土流失带走的氮、磷、钾就达4000t,相当于全国一年的化肥产量。黄河平均年输沙量16亿t,其中4亿t淤积在下游河床中,使下游河床以每年10cm的速度抬升,黄河已成为世界著名的地上悬河。与此同时,泥沙中所携带来的氮、磷是造成江河湖库面源污染的主要原因之一。

 

第二节   造成水环境问题的原因

 

1.无节制地排放未经处理的废污水是河湖污染的首要原因

     随着经济社会的发展,城市规模的不断扩大,用水量的持续增大,排入江河湖库的废污水不断增加。据水利部门最新调查资料,现状废污水排放量已超过80年代初的1倍,年排废污水达600亿t,这些废污水80%以上未经处理直接排入江河湖库,是主要的污染源。

     我国江河污染主要是城市和工矿企业的点源污染所致,一个入河排污口污染一大片,在大江大河形成岸边污染带;支流小河一个工厂的污染就会使整条河流受到污染,变成排污沟。

2.经济发展与环境保护不协调是影响水环境状况的重要因素

     改革开放后,乡镇企业异军突起,成为我国经济发展的生力军,一方面极大地增强了我国经济实力,另一方面,由于乡镇企业技术含量低,能耗高,污染重,给生态环境特别是水环境造成严重影响。小造纸、小制革等十五小企业对水环境的破坏尤为严重,一个小造纸厂就能污染整条河流。

3.水土流失以及化肥、农药的不合理使用是造成河湖污染的重要原因

     目前,我国大多数湖泊是氮、磷造成的富营养化,据专家估算:近50%的氮、磷来自于水土流失造成的面源污染。

     除以上造成水污染的主要原因外,对污染治理投入不足、治理技术落后、治理设施正常运转率低,对保护水资源宣传教育和依法管理的力度不够,也是造成水污染的重要原因。

     总之,从全国情况看,水污染态势呈总体恶化趋势,形势严峻。水污染正从东部向西部发展,从支流向干流延伸,从城市向农村蔓延,从地表向地下渗透,从区域向流域扩散。

4.水资源短缺与水污染互为因果,加剧了水环境恶化

     由于水资源短缺,水体稀释能力低,水环境更趋恶化。海河流域水资源匮乏,水污染也相当严重。平原河道基本枯萎,邻近城市的河道成为排污沟,被喻为无河不干,有水则污。地处湿润地区的长江三角洲和珠江三角洲,由于水体受到污染,也成为水质型缺水地区,水乡无水可用已成为一个严峻的现实问题,水污染也进一步加剧了水资源的供需矛盾。

5.水土资源的不合理开发利用,是导致水环境问题的重要原因

     黄河断流的根本原因在于引用水量的大量增加和未能实现流域水资源统一管理调度。黄河河套地区,农业用水大水漫灌,年灌溉定额超过15000m3/hm2,致使土壤发生次生盐渍化;而地处河口的东营市及胜利油田,枯水季节无水可用,中下游的山东、河南两省也难以保证灌溉用水。

      据统计,由于对湿地的盲目开垦、改造,以及对湿地生物资源和水资源的不合理利用,近40年来中国沿海地区累计丧失海滨滩涂湿地面积20km2以上,占沿海湿地面积的50%

 

第三节       解决水环境问题的对策

 

      1.走可持续发展之路,以改善生态环境为根本和切入点,制定水资源保护规划,实现水资源的可持续利用

      实践证明,以牺牲环境换发展,走先污染后治理的路是行不通的。必须在全社会树立水资源与水环境的忧患意识,走可持续发展之路,使经济发展水平与资源条件、环境状况相适应。经济建设要充分考虑水土资源条件和生态环境保护的要求,合理确定与调整经济结构和产业布局,要在保护生态的前提下加快发展,根据水资源条件确定重点发展区域和发展重点,实现资源的优化配置,提高区域的资源环境承载能力。要把水资源的开发利用与节约保护结合起来。对于污染严重地区,应将改善水环境作为区域社会经济发展的首要目标,果断地关停严重污染环境的小企业,加大污染治理力度。按照国务院批准的水利部三定规定的要求,全面开展水资源保护规划工作,逐步建立完整的、科学的全国水资源规划体系。组织开展水功能区的划分和控制向饮水区等水域排污的工作;做好江河湖库的水量水质监测和评价工作,审定江河湖库等水域的纳污能力,提出限制排污总量的意见;及时发布水资源状况公报;维护江河湖库水资源的使用功能和良好的生态环境,努力使水的资源属性与环境属性相统一。减少污染物排放是改善水环境的根本措施,实施总量控制、严格排污管理最有效的办法是根据流域水环境容量确定污染物允许排放量,以控制进入江河湖库的污染物。将排污总量指标层层分解,由县以上人民政府根据上级政府制定的污染物控制计划,组织制定辖区内排污总量控制计划,并将排污总量指标分解到每个排污单位,纳入目标责任制管理,同时加强对入河排污口的监督性监测与管理,控制退水中污染物总量不超过规定指标。另外,还可以根据需要与可能适时适度调水,改善湖泊水质,防止湖泊富营养化。

      2.建立流域管理与行政区域管理相结合的水资源保护管理模式,实行水量水质统一管理,健全流域水环境监测网络,实行动态监测、区域联防

     要以水资源优化配置为目标,加强流域和区域的水资源统一管理。当前,尤其要注意强化地表水与地下水统一管理,供水与需水统一管理,水量与水质统一管理。搞好水资源的优化配置和保护,努力提高水资源的科学有效利用和保护水平。

      流域是一个完整的水资源系统,水环境状况是流域水资源管理的重要指标。当前应加强流域水资源保护机构的作用,发挥水利部门水量、水质同步监测、统一管理的优势,流域管理与区域管理相结合,强化水污染治理力度,实现水资源统一管理,地表水地下水联合调度,改善流域水环境,加强地下水的保护、抑制超采区地面沉降。为了防治过度开采地下水资源引起的地面沉降,各级水利部门要认真加强对地下水的监测和采补平衡分析,提出回灌规划,充分利用洪水及间隙期多余的水量,采取各种补给入渗技术回灌地下水,争取地下水早日恢复平衡,抑制地面沉降的发展。流域水环境监测网是防治水污染、改善水环境的尖兵与耳目,应该优先建设,先行发展。重点加强现场测试能力与快速反应能力,在有条件地区建设自动测报与预警系统。对跨界河流与重大污染事故实行动态监测,定期向社会公布水环境信息。近期应加强省际边界水体的监测,积极开展跨省的污染联防。

      3.要大力做好节约用水和污水资源化的工作

      当前,我国用水浪费严重,全国农业灌溉用水利用系数大多只有0.4,而很多国家已达到0.70.8;我国工业万元产值用水量为l03m3,是发达国家的1020倍,水的重复利用率我国为40%左右,而发达国家为75%85%。因此,要下最大的决心,做好节约用水工作,要把节水和水资源的高效利用作为一项革命性措施来抓,要以节水灌溉为重点进行灌区建设。节水工作要遵循统一规划、分步实施,因地制宜、土洋结合、讲求实效、农民欢迎的原则。要把建立节水型农业、节水型工业、节水型社会作为全社会的共同目标。要大力提倡清洁生产和污水资源化。目前可将经处理的工业废水作为低质水源,用于火力发电厂的冷却水、炼铁高炉冷却水、石油化工企业中一些敞开式循环水等,在石油开采中回用水还可用作油井注入水;生活污水含有大量氮、磷等营养物质,而重金属、农药等有毒有害物质浓度较低,可用于农田灌溉;处理后的污水还可用于地下水回灌,用于养殖水生生物,用作不与人体直接接触的水源、旅游水和景观水等。

     4.依法治水,完善水资源保护立法及法律修改工作

     依法治水,是改善我国水环境的关键所在,各级水利部门要进一步加大对取水许可审批管理的力度,强化取水许可的管理,严格控制取水量,限制耗水量大、污染严重的企业用水,还要对退水水质进行严格管理。对新申请取水许可证的单位,严格按照取水许可水质管理规定,必须提交取水和退水对环境影响的分析报告,方可办理取水许可申请审批手续。对逾期仍超标排污的单位和企业,要坚决依法吊销其取水许可证。要尽快修改《水法》和《水污染防治法》,理顺流域水资源保护机构的内外关系,制定流域及区域各种配套法规,如:《供水水源地管理办法》、《水资源保护条例》、《入河排污口管理办法》和《保护水资源经济补偿办法》的起草工作,使水资源保护工作法制化、制度化。

     另外,建议国家有关部门在项目审批过程中,要对治污的投资比例提出明确规定。

     5、团结协作,科学治理

水资源保护与水污染防治既有区别,又有联系。水资源保护是目的,水污染防治是手段。两者均涉及上下游、左右岸、干支流,存在着区域管理难以解决的矛盾。因此水利、环保、农业、城建等各部门团结协作是治理水污染、改善水环境的组织保证,应各司其职,各用所长,统一规划,统一目标,统一行动,统一调度。水环境是一个复杂的大系统,涉及自然、社会、环境诸多因素,提高治理措施的科技含量和理论水平是当务之急,应逐年安排关键问题与关键技术的科技攻关,指导治理工作。 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第四章            赤潮

 

第一节   赤潮的概述

 

赤潮是一种自然现象,也是人为因素引起的。人类早就有相关记载,如《旧约·出埃及记》中就有关于赤潮的描述:"河里的水,都变作血,河也腥臭了,埃及人就不能喝这里的水了"。在日本,早在腾原时代和镰时代就有赤潮方面的记载。1803年法国人马克 · 莱斯卡波特记载了美洲罗亚尔湾地区的印第安人根据月黑之夜观察海水发光现象来判别贻贝是否可以食用。1831-1836年,达尔文在《贝格尔航海记录》中记载了在巴西和智利近海面发生的束毛藻引发的赤潮事件。据载,中国早在2000多年前就发现赤潮现象,一些古书文献或文艺作品里已有一些有关赤潮方面的记载。如清代的蒲松龄在《聊斋志异》中就形象地记载了与赤潮有关的发光现象。
     
赤潮是在特定的环境条件下,海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。赤潮是一个历史沿用名,它并不一定都是红色,实际上是许多赤潮的统称。赤潮发生的原因、种类、和数量的不同,水体会呈现不同的颜色,有红颜色或砖红颜色、绿色、黄色、棕色等。值得指出的是,某些赤潮生物(如膝沟藻、裸甲藻、梨甲藻等)引起赤潮有时并不引起海水呈现任何特别的颜色。

      随着现代化工农业生产的迅猛发展,沿海地区人口的增多,大量工农业废水和生活污水排入海洋,其中相当一部分未经处理就直接排入海洋,导致近海、港湾富营养化程度日趋严重。同时,由于沿海开发程度的增高和海水养殖业的扩大,也带来了海洋生态环境和养殖业自身污染问题;海运业的发展导致外来有害赤潮种类的引入;全球气候的变化也导致了赤潮的频繁发生。

目前,赤潮已成为一种世界性的公害,美国、日本、中国、加拿大、法国、瑞典、挪威、菲律宾、印度、印度尼西亚、马来西亚、韩国、香港等30多个国家和地区赤潮发生都很频繁。

     首先,赤潮的发生,破坏了海洋的正常生态结构,因此也破坏了海洋中的正常生产过程,从而威胁海洋生物的生存。

     其次,有些赤潮生物会分泌出粘液,粘在鱼、虾、贝等生物的鳃上,妨碍呼吸,导致窒息死亡。含有毒素的赤潮生物被海洋生物摄食后能引起中毒死亡。人类食用含有毒素的海产品,也会造成类似的后果。
再次是大量赤潮生物死亡后,在尸骸的分解过程中要大量消耗海水中的溶解氧,造成缺氧环境,引起虾、贝类的大量死亡。
    
赤潮的发生原因

      赤潮是一种复杂的生态异常现象,发生的原因也比较复杂。关于赤潮发生的机理虽然至今尚无定论,但是赤潮发生的首要条件是赤潮生物增殖要达到一定的密度,否则,尽管其他因子都适宜,也不会发生赤潮,在正常的理化环境条件下,赤潮生物在浮游生物中所占的比重并不大,有些鞭毛虫类(或者假藻类)还是一些鱼虾的食物。但是由于特殊的环境条件,使某些赤潮生物过量繁殖,便形成赤潮。大多数学者认为,赤潮发生与下列环境因素密切相关。

      一、海水富营养化是赤潮发生的物质基础和首要条件

     由于城市工业废水和生活污水大量排入海中,使营养物质在水体中副集,造成海域富营养化。此时,水域中氮、磷等营养盐类;铁、锰等微量元素以及有机化合物的含量大大增加,促进赤潮生物的大量繁殖。赤潮检测的结果表明,赤潮发生海域的水体均已遭到严重污染,富营养化。氮磷等营养盐物质大大超标。据研究表明,工业废水中含有某些金属可以刺激赤潮生物的增殖。在海水中加入小于3mg/dm3的铁螯合剂和小于2 mg/dm3 的锰螯合剂,可使赤潮生物卵甲藻和真甲藻达到最高增殖率,相反,在没有铁、锰元素的海水中,即使在最适合的温度、盐度、PH和基本的营养条件下也不会增加种群的密度。 其次一些有机物质也会促使赤潮生物急剧增殖。如用无机营养盐培养简裸甲藻,生长不明显,但加入酵母提取液时,则生长显著,加入土壤浸出液和维生素B12时,光亮裸甲藻生长特别好。

二、水文气象和海水理化因子的变化是赤潮发生的重要原因

     海水的温度是赤潮发生的重要环境因子,20-30 是赤潮发生的适宜温度范围。科学家发现一周内水温突然升高大于2 是赤潮发生的先兆。海水的化学因子如盐度变化也是促使生物因子-赤潮生物大量繁殖的原因之一。盐度在26-37的范围内均有发生赤潮的可能,但是海水盐度在15-21.6时,容易形成温跃层和盐跃层。温、盐跃层的存在为赤潮生物的聚集提供了条件,易诱发赤潮。由于径流、涌升流、水团或海流的交汇作用,使海底层营养盐上升到水上层,造成沿海水域高度富营养化。营养盐类含量急剧上升,引起硅藻的大量繁殖。这些硅藻过盛,特别是骨条硅藻的密集常常引起赤潮。这些硅藻类又为夜光藻提供了丰富的饵料,促使夜光藻急剧增殖,从而又形成粉红色的夜光藻赤潮。据监测资料表明,在赤潮发生时,水域多为干旱少雨,天气闷热,水温偏高,风力较弱,或者潮流缓慢等水域环境。

      三、海水养殖的自身污染亦是诱发赤潮的因素之一

      随着全国沿海养殖业的大发展,尤其是对虾养殖业的蓬勃发展。也产生了严重的自身污染问题。在对虾养殖中,人工投喂大量配合饲料和鲜活饵料。由于养殖技术陈旧和不完善,往往造成投饵量偏大,池内残存饵料增多,严重污染了养殖水质。另一方面,由于虾池每天需要排换水,所以每天都有大量污水排入海中,这些带有大量残饵、粪便的水中含有氨氮、尿素、尿酸及其它形式的含氮化合物物,加快了海水的富营养化,这样为赤潮生物提供了适宜的生物环境,使其增殖加快,特别是在高温、闷热、无风的条件下最易发生赤潮。由此可见,海水养殖业的自身污染也使赤潮发生的频率增加。

 

第二节        赤潮的危害

 

      一、赤潮对海洋生态平衡的破坏

     海洋是一种生物与环境、生物与生物之间相互依存,相互制约的复杂生态系统。系统中的物质循环、能量流动都是处于相对稳定,动态平衡的。当赤潮发生时这种平衡遭到干扰和破坏。在植物性赤潮发生初期,由于植物的光合作用,水体会出现高叶绿素a、高溶解氧、高化学耗氧量。这种环境因素的改变,致使一些海洋生物不能正常生长、发育、繁殖,导致一些生物逃避甚至死亡,破坏了原有的生态平衡。

二、赤潮对海洋渔业和水产资源的破坏

     赤潮破坏鱼、虾、贝类等资源的主要原因是:

1、破坏渔场的铒料基础,造成渔业减产。

2、赤潮生物的异常发制繁殖,可引起鱼、虾、贝等经济生物瓣机械堵塞,造成这些生物窒息而死。

3、赤潮后期,赤潮生物大量死亡,在细菌分解作用下,可造成环境严重缺氧或者产生硫化氢等有害物质,使海洋生物缺氧或中毒死亡。

4、有些赤潮的体内或代谢产物中含有生物毒素,能直接毒死鱼、虾、贝类等生物。

     三、赤潮对人类健康的危害

     有些赤潮生物分泌赤潮毒素,当鱼、贝类处于有毒赤潮区域内,摄食这些有毒生物,虽不能被毒死,但生物毒素可在体内积累,其含量大大超过食用时人体可接受的水平。这些鱼虾、贝类如果不慎被人食用,就引起人体中毒,严重时可导致死亡。

    由赤潮引发的赤潮毒素统称贝毒,目前确定有10余种贝毒其毒素比眼镜蛇毒素高80倍,比一般的麻醉剂,如普鲁卡因、可卡因还强10万多倍。贝毒中毒症状为:初期唇舌麻木,发展到四肢麻木,并伴有头晕、恶心、胸闷、站立不稳、腹痛、呕吐等,严重者出现昏迷,呼吸困难。赤潮毒素引起人体中毒事件在世界沿海地区时有发生。据统计,全世界因赤潮毒素的贝类中毒事件约300多起,死亡300多人。

 

第三节        赤潮的预防

 

     为保护海洋资源环境,保证海水养殖业的发展,维护人类的健康。避免和减少赤潮灾害,结合实际情况,对预防赤潮灾害采取相应的措施及对策。

     一、控制污水入海量,防止海水富营养化

     海水富营养化是形成赤潮的物资基础。携带大量无机物的工业废水及生活污水排放入海是引起海域富营养化的主要原因。我国沿海地区是经济发展的重要基地,人口密集,工农业生产较发达。然而也导致大量的工业废水和生活污水排入海中。据统计,占全国面积不足5%的沿海地区每年向海洋排放的工业废水和生活污水近70亿吨。随着沿海地区经济的进一步发展,污水入海量还会增加。因此,必须采取有效措施,严格控制工业废水和生活污水向海洋超标排放。按照国家制定的海水标准和海洋环境保护法的要求,对排放入海的工业废水和生活污水要进行严格处理。

     控制工业废水和生活污水向海洋超标排放,减轻海洋负载,提高海洋的自净能力,应采取如下措施:1、实行排放总量和浓度控制相结合的方法,控制陆源污染物向海洋超标排放,特别要严格控制含大量有机物和富营养盐污水的入海量;2、在工业集中和人口密集区域以及排放污水量大的工矿企业,建立污水处理装置,严格按污水排放标准向海洋排放;3、克服污水集中向海洋排放,尤其是经较长时间干旱的纳污河流,在径流突然增大的情况下,采取分期分批排放,减少海水瞬时负荷量。

     二、建立海洋环境监视网络,加强赤潮监视

     我国海域辽阔,海岸线漫长,仅凭国家和有关部门力量,对海洋进行全国监视是很难做到。有必要把目前各主管海洋环境的单位,沿海广大居民,渔业捕捞船,海上生产部门和社会各方面力量组织起来,开展专业和群众相结合的海洋监视活动,扩大监视海洋的覆盖面,及时获取赤潮和与赤潮有密切关系的污染信息。监视网络组织部门可根据工作计划,组织各方面的力量对赤潮进行全面监视。特别是赤潮多发区,近岸水域,海水养殖区和江河入海口水域要进行严密监视,及时获取赤潮信息。一旦发现赤潮和赤潮征兆,监视网络机构可及时通知有关部门,有组织有计划地进行跟踪监视监测,提出治理措施,千方百计减少赤潮的危害。

     三、加强海洋环境的监测,开展赤潮的预报服务

     为使赤潮灾害控制在最小限度,减少损失,必须积极开展赤潮预报服务。众所周知,赤潮发生涉及生物、化学、水文、气象以及海洋地质等众多因素,目前还没有较完善的预报模式适应于预报服务。因此,应加强赤潮预报模式的研究,了解赤潮的发生、发展和消衰机理。为全面了解赤潮的发生机制,应该对海洋环境和生态进行全面监测,尤其是赤潮的多发区,海洋污染较严重的海域,要增加监测频率和密度。当有赤潮发生时,应对赤潮进行跟踪监视监测,及时获取资料。在获得大量资料的基础上,对赤潮的形成机制进行研究分析,提出预报模式,开展赤潮预报服务。加强海洋环境和生态监测一是为研究和预报赤潮的形成机制提供资料;二是为开展赤潮治理工作提供实时资料;三是以便更好地提出预防对策和措施。

      四、科学合理地开发利用海洋

     调查资料表明,近几年赤潮多发生于沿岸排污口,海洋环境条件较差,潮流较弱,水体交换能力较弱的海区,而海洋环境状况的恶化,又是由于沿岸工业、海岸工程、盐业、养殖业和海洋油汽开发等行业没有统筹安排,布局不合理造成的。为避免和减少赤潮灾害的发生,应开展海洋功能区规划工作,从全局出发,科学指导海洋开发和利用。对重点海域要作出开发规划,减少盲目性,做到积极保护,科学管理,全面规划,综合开发。另外,海水养殖业应积极推广科学养殖技术,加强养殖业的科学管理。控制养殖废水的排放。保持养殖水质处于良好状态。

     五、搞好社会教育和宣传

     赤潮一旦发生,其后果相当严重。因此,要经常通过报刊、广播、电视、网络等各种新闻媒介,向全社会广泛开展关于赤潮的科普宣传,通过宣传教育,增强抗灾防灾的意识能力。同时也呼吁社会各方面在全面开发海洋的同时,高度重视海洋环境的保护,提高全民保护海洋的意识。只有保护好海洋,才能不断向海洋索取财富,反之,将会带来不可估量的损失。

第五章  土壤环境污染与防治

 

第一节  土壤污染概述

 

一、土壤污染的概念及特征

1.土壤污染的概念

人类活动产生的污染物进入土壤并积累到一定程度,引起土壤质量恶化的现象。土壤被污染的程度主要决定于进入土壤的污染物的数量、强度和土壤自身的净化能力大小,当进入量超过净化力,就将导致土壤污染。

2.土壤污染特性

1)土壤污染的隐蔽性

2)土壤污染的持久性

3)土壤污染的间接有害性

二、土壤的自净作用

指进入土壤的污染物,在土壤矿物质、有机质和土壤微生物的作用下,经过一系列的物理、化学及生物化学反应过程,降低其浓度或改变其形态,从而消除污染物毒性的现象。

土壤自净作用主要有下面三种类型。

1.物理自净作用

2.化学和物理化学自净作用

3.生物化学净化作用

三、土壤背景值

1.土壤背景值的概念

土壤背景值只能代表土壤某一发展、演变阶段的一个相对意义上的数值,即严格按照土壤背景值研究方法所获得的尽可能不受或少受人类活动影响的土壤化学元素的原始含量。

2.研究土壤背景值的意义

①土壤背景值在土壤污染评价,污水灌溉与作物施肥上是一个不可缺少的依据。

②在环境质量评价

③土地资源评价

④国土规划

⑤环境医学

⑥食品卫生等方面有重要的实用意义

3.土壤背景值的应用

四、土壤环境容量

1.环境容量

指在一定条件下环境对污染物最大容纳量。

2.土壤环境容量

指土壤环境单元一定时限内遵循环境质量标准,既保证农产品产量和生物学质量,同时也不使环境污染时,土壤所能允许承纳的污染物的最大数量或负荷量(Carrying capacity)

土壤环境容量实际上是土壤污染物的起始值和最大负荷量之差。

五、土壤污染物的种类

土壤中污染物的来源具有多源性,主要是工业废气、废水、废渣,以及化肥、农药、城市污泥、垃圾,偶尔还有原子武器散落的放射性微粒等。

1.重金属污染物

土壤重金属污染物(heavy metal pollutant)主要有铜、铬、镉、砷、汞等。它们在土壤中的活性小,易于积累,土壤一旦被其污染则极难消除。其中镉和砷是极毒的;汞、铅、镍是中等毒性;硼、铜、锰、锌的毒性较低。

土壤中的重金属来源主要是“三废”的排放所致。

几种主要重金属在土壤中的行为及危害

①镉(Cd

金属镉无毒性,但镉的化合物毒性极大,而且属于积蓄型,引起慢性中毒的潜伏期可达1030年之久。

土壤中的镉有水溶性(离子态和络合态)及非水溶性(化学沉淀和难溶络合态)两种,它们随环境条件的变动而互相转化。对作物起危害作用的主要是水溶性镉。

在酸性条件下,镉化合物的溶解度增大,毒性增强;在碱性条件下,则形成氢氧化镉沉淀。

土壤的氧化还原条件是促使镉化物形态转化的重要因素。在氧化条件下,镉的活性或毒性增强。

镉在土壤中常会与羟基、氯化物形成络合离子而提高活性。

②铬(Cr

金属铬无毒性,三价铬有毒,六价铬毒性更大,还有腐蚀性。对皮肤和粘膜表现为强烈的刺激和腐蚀作用,还对全身有毒性作用。铬对种子萌发,作物生长也产生毒害作用。

土壤中的有机质可促进对铬的吸附与螯合作用,同时还有助于土壤中六价铬还原为三价铬。有机质对六价铬的还原作用随土壤pH值的升高而减弱。

土壤中粘土矿物对铬有较强的吸附作用,粘土矿物对三价铬的吸附能力为六价铬的30-300倍,且这种吸附作用随pH的升高而减弱。

土壤pH值及氧化还原电位均可改变铬的化合物形态。在低Eh值时,Cr6+被还原成Cr3+;而在中性和碱性条件下,Cr3+可以Cr(OH)3 形态沉淀。                      

③砷 (As)

低浓度的砷对植物有刺激作用。当植株摄入过量砷时,就会受害。致使作物的生长发育受到显著抑制。 

砷对人体毒害作用的潜伏期长,一般为12年,长至10多年,砷有致癌作用,主要是皮肤癌。

土壤中的砷多呈砷酸形态,包括砷酸盐(五价)和亚砷酸盐(三价)。无机或有机砷化合物都有毒性,但有机砷对植物的可给性或毒性较弱,且易在土壤中转化为无机态。无机态亚砷酸盐类的毒性比砷酸盐类强。

土壤对砷有吸附作用,主要是铁铝氢氧化物,其次为有机胶体。被吸附的砷,1/3以上为代换态,其余为固定态。

土壤中砷的可给性受pH值的影响很大,在接近中性的情况下,砷的溶解度较低。土壤中的砷酸和亚砷酸随氧化还原电位的变化而相互转化。            

④铅 (Pb)

铅对人体神经系统、血液和血管有毒害作用,并对卟啉转变、血红素合成的酶促过程有抑制作用。早期症状为细胞病变。引起慢性中毒后,出现贫血、高血压、生殖能力和智能减退(特别是儿童脑机能减退)等症状。铅急性中毒的症状为便秘,腹绞痛,伸肌麻痹等。        

在中性至碱性条件下形成的Pb3(PO4)2PbCO3  的溶解度很小,植物难以吸收,故在石灰性及碱性土中,铅的污染实际上并不严重。

土壤的粘土矿物及有机质对铅也起者强吸附作用,且随土壤pH的增高而增强。

⑤汞(Hg

汞对作物生长发育的影响主要有抑制光合作用、根系生长和养分吸收、酶的活性、根瘤菌的固氮作用等。

除了含Hg化学品和污水、污泥、垃圾含有较高Hg,Hg农药的施用,使土壤积累了一定数量的Hg

植物根系和叶子均可吸收Hg,比较容易吸收的汞有金属汞、Hg2+、乙基汞和甲基汞。无机汞在土壤中的化学沉淀作用很强,因此,无机汞对植物的毒害不很明显。但汞的化合物被还原为金属汞,而以汞蒸气出现时,它就可以自叶面气孔进入植物体。

无机汞化合物在嫌气细菌的作用下,可以转化为有机汞化合物,被植物吸收,增强其对植物的汞污染。

⑥锌、铜、镍、锰

除镍以外都是植物生长所需的微量元素,但在土壤中的累积量超过一定限度,对植物有害,而成为土壤的污染物。若植物受铜毒会使光合作用减弱,叶色褪绿,引起缺铁,抑制生长,导致减产。锌对植物的毒害首先表现在抑制光合作用,减少CO2固定;其次影响韧皮部的输送作用,改变细胞膜渗透性,从而导致生长减缓和失绿症,严重时致死。

土壤pH值、有机质含量以及氧化还原条件等显著影响着这些元素在土壤中的变化。在pH>6.5,同时,土壤通气良好时,它们可分别形成植物不易吸收的氧化物或氢氧化物而沉淀。粘土矿物可牢固的吸附锌、铜、镍而使它们失去活性。有机质能对这些离子进行鏊合,从而增加了它们的移动性,植物的吸收可能增加。有机质对它们鳌合能力的大小为铜>>>锰。

2.农药污染

1)农药在防治植物病、虫、草害和防治传染病害等方面起着重要的作用。

2)土壤是农药的主要承受者,大量而连续地施用,就会造成土壤污染。

3)根据农药防治对象的不同,可将其分为

①杀虫剂          ②杀菌剂 

③除草剂          ④灭鼠剂

(4)农药在土壤中的转化

     ①土壤对化学农药的吸附作用。

      农药在土壤中的挥发、扩散和迁移。

③化学农药在土壤中的降解作用。

3.化肥污染

施用化学肥料是提高农业生产产量的重要措施。但如果不考虑具体的土壤、气候条件以及农作物的营养特点,而长期过量的使用化肥,就会破坏土地资源,造成环境污染,对人类健康构成威胁。

(1).氮肥对环境的污染

①对土壤及作物的影响(硝酸盐及亚硝酸盐的毒性)

②造成水体的富营养化

③对大气的污染

(2).磷肥对环境的污染

施入土壤中的磷肥除少部分被作物吸收利用外,大部分被土壤所固定,磷肥因其本身含有各种污染物质,从而造成土壤、作物的污染。

 

第二节  土壤污染的防治

 

一、土壤污染的防治贯彻的方针

1.首先控制和消除土壤污染源,即控制工业和城市三废的排放,合理施用农药、化肥等农用物资。

2.对已污染的土壤,要采取一切措施,消除土壤中的污染物或者提高土壤环境容量,控制土壤中污染物的迁移转化,使之不能进入或微量进入食物链,不致造成对人体健康和农业生产的危害。

二、土壤污染的预防措施

1.执行国家有关污染物的排放标准

2.建立土壤污染监测、预测与评价系统

3.发展清洁生产

三、污染土壤的治理措施

1.重金属污染土壤的治理措施

土壤中重金属的显著化学行为是不移动性、累积性,具有不可逆性的特点。因此,对受重金属污染土壤的治理要根据污染程度的轻重进行改良。从降低重金属的活性,减小它的生物有效性入手,加强土、水管理。

1)通过农田的水分调控,调节水田土壤Eh值来控制土壤重金属的毒性

2)施用石灰、有机物质等改良剂

重金属的毒性与土壤pH关系密切。

3)客土、换土法

对于严重污染土壤采用客土或换土是一种切实有效的方法。但此法的代价较高,对大面积治理难以推广。

4)生物修复

对污染严重的土壤,尤其是那些矿山土壤的治理,在复垦前,采用超积累植物的生物修复技术是一个可取的方法。

2.有机物(农药)污染土壤的防治

对于有机物、农药污染的土壤,除合理施用农药、采用病虫害综合防治,改进农药剂型等以预防为主的系列技术措施外,对污染土壤的治理应从加速土壤中农药的降解入手。其中采取以下措施:

1)增施有机肥料,提高土壤对农药的吸附量,减轻农药对土壤的污染。

2)调控土壤pHEh,加速农药的降解。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

第六章   固体废物对环境的污染

 

第一节  固体废物污染的概念

 

固体废物包括工业固体废物和城市生活垃圾。

其中, 我国主要通过如下措施对工业固体废物进行控制:

以减量化、资源化为核心,大力综合利用工业固体废物,妥善处置未利用的工业固体废物;  对工业固体废物综合利用进一步实行鼓励优惠政策,确保现有的政策落实;制定促进废物利用的强制性和指示性的法规、准则;禁止建设无工业固体废物污染设施的项目,制定淘汰的产生固体废物严重污染的工艺、设备的名录;对现有露天贮存工业固体废物,无专用的贮存设施、场所的企业,要限期建设,限期内未建设的,禁止产生新的工业固体废物,对排放工业固体废物的企业要限期禁止排放; 健全工业固体废物的环境法规和标准,强化对工业固体废物产生、收集、运输、利用、贮存和处置、排放的监督。

  在工业固体废物中,有一部分属危险废物,危险废物是固体废物环境管理的重点。国家环保总局、国家经贸委、外经贸部和公安部已于199814颁布了《国家危险废物名录》。该名录于199871实施。共列出了废物类别,废物来源和常见危害组分或废物名称三部分,47类。凡列入名录的危险废物将按《中华人民共和国固体废物污染环境防治法》中危险废物管理规定进行管理,与之相配套,国家还将制定危险废物鉴别标准、鉴别方法和识别标志。

  凡产生危险废物的企事业单位,都必须对所产生的危险废物进行申报登记。我国自1992年对全国十七个城市进行危险废物申报登记试点以来,于1994年在全国范围内开展了申报登记,到1996年完成。申报登记内容包括,47类危险废物的产生、废物来源以及利用、贮存、处置、排放量、处置和利用实施等。每年还将进行动态申报。

  “白色污染”也属于固体废物。

由于大量使用一次性塑料包装物、农用薄膜,特别是大量使用一次性塑料餐具,垃圾中废塑料制品的比例迅速增加。因为我国目前的生活垃圾收运、处置水平较低,窗口行业对经营活动中产生的垃圾未采取严格的管理措施。铁路沿线、长江流域、城乡结合部散落着大量的垃圾,其中夹杂的废塑料制品不仅影响景观,而且给交通工具和水电设施的安全运行带来隐患。这种现象被称为白色污染

  为了控制住主要交通干线和大城市白色污染增长的势头,从199810起,在铁路、长江、太湖流域营运的交通工具和重点旅游景区已经开始禁止使用一次性发泡塑料餐具。到2000年底,全国·  禁止生产、使用发泡塑料餐具;禁止生产、使用超薄塑料购物袋; 建立生产商负责的包装物强制回收制度;

在部分城市进行垃圾分类试点,对新建垃圾要严格执行有关标准。        

 

第二节   塑料引起的危害

   

 早在60年代中期,人们就发现聚氯乙烯塑料中残存的氯乙烯单体,能引起使前指骨溶化称为“肢端骨溶解症”的怪病。从事聚氯乙烯树脂制造的工人又常会出现手指麻木、刺痛等所谓白蜡症(雷诺氏综合症)。当人们接触氯乙烯单体后就会发生手指、手腕、颜面浮肿、皮肤变厚、变僵、失去弹性和不能用力握物的皮肤硬化症,同时还有人口现脾肿大、胃及食道静脉瘤、肝损伤,门静脉压亢进等症。70年代后又在一些聚氯乙烯生产厂中,发现有人患有一种极少见的肝癌—肝脏血管肉瘤。此后业昔虽然尽量控制聚氯乙烯树脂中单体含量,但并未彻底解决,故在1975年美国首先提出禁止用聚氯乙烯塑料包装食品和饮料。    

     由于塑料制品在动物体内无法被消化和分解,以致误食后即能引起胃部不适、行动异常、生育繁殖能力下降,甚至死亡。如我国的某些动物园就发生过动物误食游人丢弃的塑料食品袋致死的不幸事件。

     1970年到1987年间,人们调查了太平洋海域的543头白额鹱等大型海鸟,由于它们分了不清塑料与海草,竟在其中458头胃中找到了塑料类物品,海龟的胃中也有。

       农田里的废农膜.塑料袋等同样会引起牲口误食因厌食而死亡。此外,当它们长期残留在农田中后,既会影响土壤透气性,阻碍水分流动和作物根系发育,还会缠绕农机,影响田间作业,长此下去又能影响深层土壤,使土壤环境恶化,进而威胁人类生存。

     废弃塑料对海洋的污染已经成为国际性问题。海洋漂浮物中泡沫聚苯乙烯占22%,其它塑料占23%。这些废弃塑料不但会缠住船只的螺旋浆,损坏船身和机器引起事故和停驶,给航运造成重大损失,而每清除1吨海上垃圾要用去清除陆地垃圾10倍的花费。1995年香港为打捞4765.6吨海上垃圾,耗资1200万港元。

     热固性塑料同样会严重污染环境。例如由玻璃纤维增强塑料(FRP)制成的中、小型船身,当它们一旦报废就很难处理。在日本每年约有3000只这类废船被丢弃在港岸,既影响观瞻,又影响渔业,成为日本沿海的一大公害。

第三节   利用废气二氧化碳制造可降解塑料

 

目前全世界每年因工业化生产过程产生并排放的二氧化碳总量超过240亿吨,其中150亿吨被植物吸收,而净增的90亿吨则成为污染环境的主要废气,危及人类生存空间。以二氧化碳为主的温室气体引发的厄尔尼诺、拉尼娜等全球气候异常,以及由此引发的世界粮食减产、沙漠化现象等,已引起世界关注。

鉴于二氧化碳气体对环境的危害,人类一直都在探索科学利用二氧化碳的途径。众所周知,CO2气体不活泼,与其他化合物尤其是有机物很难聚合,极大地限制了CO2的综合利用。如果能够把二氧化碳中的碳、氧元素加以转化,转化成我们所需要的材料,这是科学家一直关注的问题。其中,利用二氧化碳能否制取塑料是科学家比较关注的技术之一。早在1969年,万吨,日本已形成年产3 000吨到4 000吨二氧化碳聚合物的生产能力,韩国正筹建年产3 000吨的生产线。但由于成本居高不下,再加上其塑料性能有待改善,用二氧化碳制造塑料仍处于半试验阶段。

在这个方面,我国科学家于20世纪80年代也展开了研究。中科院广州化学研究所孟跃中课题组采用CO2和环氧丙烷在纳米负载催化剂的作用下进行共聚,在温度为60 ,压强为50 MPa的条件下,生产出全降解塑料——聚碳酸酯,使从废气中提取的CO2气体得到综合利用,形成科学合理的产业链。他的研究组攻克的二氧化碳制塑技术,其制取的塑料可以用普通的生产工艺进行生产,经加工后可以变成日常用的饮料瓶、快餐饭盒等,有些性能上还要优于现在通用的塑料。利用此技术生产的降解塑料,不仅利用工业废气二氧化碳制造成对环境友好的可降解塑料,而且避免了传统塑料产品对环境的二次污染。

 

第四节        21世纪需要对环境友好的塑料

 

当今,合成树脂和塑料工业的发展速度非常惊人。据1996年报道,世界塑料年产量已经达到1亿2千万吨。塑料工业的发展为社会的发展和人类生活质量的提高作出了杰出的贡献。

但是,随着塑料的广泛应用,塑料废弃物所带来的污染也日趋严重。为了保护人类的生存环境,人们开始着手利用废弃塑料,使它成为有用的资源:①直接用作材料。如回收聚乙烯塑料并制成再生薄膜,用作包装袋;②热解成单体。如有机玻璃热解得到单体,再重新聚合为成品;又如,聚苯乙烯包装材料和一次性饭盒用BaO处理,使其在高温下分解成单体,然后再制成树脂;③制成燃油和燃气。

不能或难以分解的塑料可在催化剂存在下,热解成柴油、煤油和汽油,甚至裂解为气态烃和氢气作燃料。

科学家展望,21世纪的高分子化学,除了要研究和生产出新的功能高分子和生物医用高分子外,还要制造出对环境友好的高分子,包括在环境中可降解的塑料。例如,以乙烯和CO为原料制成聚乙烯光降解塑料;以纤维素和淀粉为原料制成微生物降解塑料等。

可以确信,人类既然能够创造出性能各异的塑料,也一定能解决废弃塑料所带来的环境问题。

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