[电子书]何强环境学导论第3版教材课后习题答案详解复习题库考研模拟试题

何强环境学导论第3版教材课后习题答案详解复习题库考研模拟试题
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第一部分 名校考研真题

一、名词解释

1.环境自净能力(中山大学2014年研)

答:环境自净能力是指在物理、化学和生物等自然作用下,环境中的污染物浓度或总量随着时间的变化降低的能力。降低的速度和数量因环境结构和状态的不同而不同,是环境基本特征的表现。环境的自净作用或自净能力的大小是估计该环境容量的重要前提。

2.环境质量(中山大学2013年研;温州大学2015年研)

答:环境质量是指在一个具体的环境内,环境的总体或环境的某些要素,对人群的生存和繁衍以及社会的经济发展的适宜程度,是反映人群的具体要求而形成的对环境评定的一种概念。人们通常规定一些具有可比性的内容来作为衡量环境质量的指标。

3.环境容量(中山大学2015年研;南京农业大学2009年研)

答:环境容量是指在人类生存和自然环境不致受害的前提下,环境可能容纳污染物质的最大负荷量。环境容量是衡量和表现环境系统、结构、状态相对稳定性的一个概念,它的大小,与其组成成分和结构、污染物的数量及其物理和化学性质有关。

4.环境问题(中山大学2014年研;四川大学2013年研)

答:从广义理解,环境问题是指由自然力或人力引起生态平衡破坏,最后直接或间接影响人类的生存和发展的一切客观存在的问题。从狭义上理解,环境问题是指由于人类的生产和生活活动,使自然生态系统失去平衡,反过来影响人类生存和发展的一切问题。一般情况下,人们多从狭义上理解环境问题,可分为环境污染和生态破坏两大类。

5.生态平衡(中山大学2014年研;四川大学2013年研)

答:生态平衡是指在一定时间内生态系统中的生物和环境之间、生物各个种群之间,通过能量流动、物质循环和信息传递,达到高度适应、协调和统一的状态。生态系统保持相对的平衡稳定状态是因其内部具有自动调节(或自我恢复)能力,自动调节力是有限度的,外力干扰超过限度,就会引起生态平衡破坏,表现为结构破坏和功能衰退。

6.食物链(中山大学2013年研;温州大学2015年研)

答:食物链是指生物群落中各种动植物和微生物彼此之间由于摄食的关系(包括捕食和寄生)所形成的一种联系。物质和能量通过食物链的方式而流动和转变,食物链可分为捕食性食物链、寄生性食物链和碎食性食物链。

7.生态系统(中山大学2015年研)

答:生态系统是指生物群落及其地理环境相互作用的自然系统。包含四个基本组成成分,即无机环境、生物的生产者(绿色植物)、消费者(草食动物和食肉动物)、分解者(腐生微生物)。以生物为核心的能量流动和物质循环,是生态系统最基本的功能和特性。

8.城市生态系统(四川大学2015年研)

答:城市生态系统是指城市空间范围内的居民与自然环境和人工建造的社会环境相互作用而形成的统一体,也是人类对自然环境的适应、加工、改造而建设起来的特殊的人工生态系统。城市生态系统的总目标是追求系统本身运转的高效、安全、舒适与和谐,其发展具有时间和空间分布特征。

9.人口环境容量(中山大学2015年研;温州大学2015年研)

答:人口环境容量是指在一定环境条件下,全球或地区生态系统所能维持的最高人口数。其特点包括:①人口的环境容量是非常小的,而现实中的人口数已大大超过了自然生态系统条件下的环境容量;②人口环境容量的制约因素增多,其中最突出的是能源和水源;③人口容量的制约因素中还包括社会机制的作用。

10.水体富营养化(四川大学2013年研;中山大学2014年研)

答:水体富营养化是指由于大量的氮、磷、钾等元素排入到流速缓慢、更新周期长的地表水体,使藻类等水生生物大量地生长繁殖,有机物产生的速度远远超过消耗速度,水体中有机物积蓄,破坏水生生态平衡的过程。出现富营养化现象后,水体会呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等,这种现象在江河湖泊中称为水华,在海中称为赤潮。

11.COD(中山大学2014年研;温州大学2015年研)

答:化学需氧量(COD)又称化学耗氧量,是指在规定条件下,用化学氧化剂氧化水中有机污染物时所需的氧量。COD可以反映水体受有机物污染的程度,COD越高,说明有机物质越多,受有机物的污染越严重。通常用高锰酸钾法和重铬酸钾法测定。

12.水污染(中山大学2013年研)

答:水污染又称水体污染,是指未经处理的工业废水、生活污水、农业回流水和其他废弃物,直接或间接排入江河湖海,超过水体的自净能力,造成地表水和地下水水质恶化,从而降低水体使用价值和使用功能的现象。水污染会造成鱼类死亡,破坏风景区的环境,影响人们的健康。

13.赤潮(中山大学2015年研)

答:赤潮又称红潮,是指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色异常和水质恶化的现象。赤潮形成的根本原因是氮、磷等有机污染物大量排入海洋,造成海洋富营养化,为赤潮生物大量繁殖提供了丰富的营养盐类。

14.光化学烟雾(中山大学2013年研;南京农业大学2009年研)

答:光化学烟雾是指大气中的氮氧化合物和烃类等一次污染物在阳光紫外线的作用下发生一系列的光化学反应所形成的烟雾。多发生在阳光强烈的夏秋季节。光化学烟雾会使大气能见度降低,对动植物和材料都有害。同时,对眼睛、喉咙有强烈的刺激作用,并有头痛、呼吸道疾病恶化,严重的会造成死亡。

15.可吸入粒子(南京农业大学2009年研)

答:可吸入粒子(PM10)又称可吸入颗粒物,是指漂浮于空气中的空气动力学直径小于或等于10微米的颗粒物。包括固体、液体微粒或固体吸附液体、气体形成的颗粒物。可吸入粒子的主要来源为人类的生产和生活活动,尤其与能源需求和机动车数量增加有关,现在已成为大气质量监测的一个重要指标。

16.温室效应(中山大学2014年研;南京农业大学2009年研)

答:温室效应又称大气保温效应,是指大气中某些痕量气体含量增加,引起地球平均气温上升的现象。具体原理是太阳辐射透过大气,很少一部分被吸收外,大部分到达地面,地表又以红外辐射的形式(热量)向外辐射,被大气中的二氧化碳等温室气体和水汽所吸收,从而阻止了地球热量向空间的散发,使大气层增温,增大了热效应。

17.酸雨(中山大学2013年研;温州大学2015年研)

答:酸雨是指pH值小于5.6的雨、雪、雾、雹等大气降水。它可分为“湿沉降”与“干沉降”两大类,湿沉降是指所有气状污染物或粒状污染物,随着雨、雪、雾或雹等降水型态而落到地面,干沉降是指在不降雨的日子,从空中降下来的灰尘所带的一些酸性物质。酸雨出现的主要原因是工业排放大量含二氧化硫和氮氧化物的废气,转化成为硫酸、硝酸,最后随雨雾降落到地面。

18.噪声级(四川大学2013年研)

答:噪声级是指噪声的级别,指同时考虑声压级和频率对人的作用的强弱,是量度和描述噪声强弱的指标。可用仪器直接测出反映人耳对噪声的响度感觉,单位为dB。

19.噪声(中山大学2013年研)

答:噪声是指妨碍到人们正常休息、学习和工作的声音,以及对人们要听的声音产生干扰的声音。噪声会引起人烦躁或音量过强而危害人体健康,它不单独取决于声音的物理性质,而且和人类的生活状态有关。噪声污染主要来源于交通运输、车辆鸣笛、工业噪音、建筑施工、社会噪音如音乐厅、高音喇叭、早市和人的大声说话等。

20.废物的焚烧与热解(南京农业大学2009年研)

答:废物的焚烧是指高温分解和深度氧化的过程,目的在于使可燃的固体废物氧化分解,借以减容、去毒并回收能量及副产品;热解是指在无氧或缺氧条件下的可燃物高温分解,并以气体油或固形炭的形式将热量储存起来的过程。

21.危险废物(中山大学2013年研)

答:危险废物是指列入国家危险废物名录或者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特性的废物。其中,危险特性是指急性毒性、易燃性、腐蚀性、反应性和浸出毒性,凡具有其中一种或一种以上特性者,即可鉴别为危险废物。

22.科斯定理(四川大学2015年研)

答:科斯定理是指只要财产权是明确的,并且其交易成本为零或很小,则无论在开始时将财产权赋予谁,市场均衡的最终结果都将是有效率的,实现资源配置的帕雷托最优。这是一种通过市场机制解决外部性问题的方法。

二、简答题

1.什么是环境要素?阐述环境要素的属性。(中山大学2012年研)

答:(1)环境要素,又称环境基质,是指构成人类环境整体的各个独立的、性质不同的而又服从整体演化规律的基本物质组分,分为自然环境要素和人工环境要素。自然环境要素通常指水、大气、生物、阳光、岩石、土壤以及阳光(有的学者认为阳光不被包括其中)等。

(2)环境要素的属性

①最小限制律。整个环境的质量受到环境诸要素中那个与最优状态差距最大的要素所制约,即环境诸要素中处于最劣状态的那个环境要素控制环境质量的高低,而不是由环境诸要素的平均状态决定,也不能采用处于优良状态的环境要素去代替和弥补。所以,人们在改善整个环境质量时,首先应改造最劣的要素。

②等值性。等值性说明环境要素对环境质量的作用。各个环境要素无论在规模上或数量上存在什么差异,只要它们是处于最劣状态,那么对于环境质量的限制作用没有本质的区别,就具有等值性。等值性与最小限制律有着密切联系,前者主要对各个要素的作用进行比较,而后者强调制约环境质量的主导要素。

③整体性大于各个体之和。又称环境的整体性大于环境诸要素之和,是指一处环境的性质,不等于组成该环境各个要素性质之和,而是比这种“和”丰富得多,复杂得多。环境诸要素互相联系、互相作用产生的集体效应,是个体效应基础上质的飞跃。

④出现先后,互相联系,互相依赖。环境诸要素在地球演化史上的出现,具有先后之别,但它们又是相互联系、相互依赖的。即从演化的意义上看,某些要素孕育着其他要素。岩石圈的形成为大气的出现提供了条件;岩石圈和大气圈的存在,又为水的产生提供了条件;岩石圈、大气圈和水圈又孕育了生物圈。

2.谈谈环境问题产生的本质原因及解决途径。(温州大学2015年研)

答:(1)环境问题产生的本质原因

由于生产工具不断进步,生产力逐渐提高,人类社会出现了劳动大分工。人类利用和改造环境的力量与作用越来越大了,与此同时也产生了相应的环境问题。大量砍伐森林、破坏草原,引起严重的水土流失;兴修水利事业,往往又引起土壤盐渍化和沼泽化等。

(2)解决途径

①控制人口。解决环境问题必须依靠控制人口,加强教育,提高人口素质,增强环境意识,强化环境管理,依靠强大的经济实力和科技的进步。控制人口对于解决当代环境问题,有着特殊重要的作用。

②增强经济实力。解决环境问题必须要有相当的经济实力,即需要付出巨大的财力、物力;并且需要经过长期的努力。

③发展科技。科技进步与发展,虽然会产生各种各样的环境问题,但是也需要科技进步来解决这些环境问题。例如由燃煤带来的环境污染,需要科技进步,改善和提高燃煤设备的性能和效率,寻找洁净能源,从根本上清除污染源或降低污染源的危害强度。

3.举例说明如何利用生态学原理解决资源的综合利用?(四川大学2015年研)

答:举例如下:

(1)利用生态学原理提高粮食产量

①植树造林、保护森林、减少水灾、旱灾;

②充分利用太阳能,增加初级净产量;

③发挥初级净产量转化为食物的作用;

④遵循物流平衡、保护土地肥力;

⑤合理捕捞,保护海产资源。

(2)利用生态学原理解决能源问题

①控制人口、减少能源消耗;

②充分利用恒定资源;

③开发可再生能源;

④减少不可再生能源浪费,利用生态学原则编制生态规划,从根本上解决环境问题。

(3)生态农场

生态农场是指根据生态学原理建立起来的新型农业生产模式。它可以因地制宜地利用不同的技术,来提高太阳能的转化率、生物能的利用率和废弃物的再循环率,使农、林、牧、副、渔以及加工业、交通运输业、商业等都获得全面的发展。

4.什么是适度人口?影响适度人口的因素有哪些?(四川大学2013年研)

答:(1)适度人口是指人口发展与国土资源和经济发展互相适应时的人口数量。

(2)影响适度人口的因素有:

①国家耕地面积

庞大的人口对粮食等农产品需求产生的压力,迫使人们高强度地使用耕地,加之不合理开发土地,导致大量耕地被毁,人均土地逐年下降。许多发展中国家土地退化,粮食产量赶不上人口增长,使得世界粮食供应日趋紧张。

②粮食产量

从中长期看,由于人口增长,耕地减少,城市化进程加快以及生活水平提高,我国粮食需求将呈增长势态,粮食供求关系是偏紧的,因此必须提高粮食的综合生产能力,优化粮食生产布局,确保粮食供应。

③就业情况等。

5.什么叫人口环境容量?阐述影响人口分布的主要自然因素。(中山大学2015年研)

答:(1)环境人口容量即人口环境容量,是指在一定生态环境条件下,一个国家、地区生态系统所能承受的最高人口数。

(2)影响人口分布的自然因素有气候、地势、氧气浓度与大气压等。

①如果该地区的气候为温带海洋性气候或是温带大陆性气候,那么该地区人口分布就会非常密集,若是热带沙漠性气候或极地气候等恶劣气候,那么该地区人口分布就会相对少一些,所以气候是决定人口分布的一大因素。

②地势是影响人口分布的另一因素,海拔高,会出现气压低、温度低、氧气少等问题。所以海拔较低的地区人口分布会密集些。

③因地势分出来的另一个因素就是一个地区的氧气浓度与大气压,大气压大的地区,氧气浓度就会相对多一些,因而人口就会密集,反之人口就会少。

6.人口膨胀对环境有什么压力?(中山大学2013年研)

答:人口膨胀对环境有如下的压力:

(1)人口增长对土地资源的压力。庞大的人口对粮食等农产品需求产生的压力,迫使人们高强度地使用耕地,加之不合理开发土地,导致大量耕地被毁,人均土地逐年下降。许多发展中国家土地退化,粮食产量赶不上人口增长,使得世界粮食供应日趋紧张。

(2)人口对森林资源的影响。森林是保持人类环境质量的一个重要因素,更是陆地生态系统的重要组成部分。但是人口过分增长势必会造成毁林造田、毁林盖房的增加。结果会使越来越多的森林资源受到破坏。

(3)人口对能源的影响。人口的增长使能源供应紧张并且缩短了化石燃料的耗竭时间。

(4)人口对水资源的影响。水是人类和一切生物赖以生存和发展的物质基础。随着经济的发展和人民生活水平的提高,对水的需求量也在急剧增加。

(5)人口对矿产资源的影响。随着世界经济的不断发展,矿产资源正在加速消耗。而矿产资源的消耗又是以人为主体作为消费对象的。由于人口暴增,对各种矿物的需求正在加剧。

(6)人口对气候的影响。人口增长,会因呼吸、燃烧和工业发展使排入大气的二氧化碳、氮氧化物、硫氧化物等增加,可能引起酸雨和光化学烟雾事故。

7.提高粮食产量会带来哪些环境问题?如何利用生态学原理加以解决?(四川大学2013年研;中山大学2014年研)

答:(1)提高粮食产量带来的环境问题有:

①开垦荒地对生态平衡的破坏

粮食需求的增长是由耕地的扩大来满足的,耕地的增加是以牧地、湿地及其他生态系统特别是森林的减少为代价的,因而会破坏生态平衡而形成水旱灾害,并对粮食和其他农业生产带来极为不利的后果。

②使用化肥对环境的影响

由于化肥施用量不当以及施肥方法不合理,常使很多化肥被浪费掉;而且随水土流失进入水体,从而加剧了对环境的污染,导致生态系统多方面失调。化肥的主要环境问题是通过径流、农田排水以及渗滤淋洗对水体的污染,其次是对土壤、大气和人群健康的影响。

③使用农药对环境的污染

由于长期大量使用农药,空气、水源、土壤和食物受到污染,毒物累积在牲畜和人体内引起中毒,造成农药公害问题。

(2)利用生态学原理解决粮食产量带来的环境问题的途径:

①植树造林,保护森林,减少水、旱灾害

森林具有蓄水保土的功能,破坏森林,就可能导致水旱灾害,使作物减产。因此,植树造林,严禁滥伐和保护森林,是保护农田,减少作物损失,增加收获量的重要途径。

②充分利用太阳能,增加初级净产量

在空间和时间上,增加太阳能利用率,加强光合作用,是增加植物初级净产量,即增加人类食物来源的另一重要途径。选育良种,缩短作物的生长期,在一定的日照期间内,增加播种次数,即提高土地的复种指数,或使作物生长期与日照强度变化获得最佳协调,或使作物成熟期避开雨季等,都可以增加作物的产量。

③充分发挥初级净产量转变为食物的作用

大量的农、副、鱼产品加工过程中的下脚料,可以先制成饲料,喂养家畜家禽以生产肉类食品,其粪便再用于生产沼气和肥料,不但充分利用了初级净产量,还能减少对环境的污染。

④遵循物流平衡规律,保护土地肥力

采取轮作(即每年或每茬种植不同的作物,2~3年为一轮)或套种的制度,例如耗氮量大的作物与具有固氮功能的作物交错种在一起,可以使耕地恢复肥力,比长期施用化肥更有利于作物的生长。

⑤合理捕捞,保护海产资源

必须根据生态学规律,按照不同鱼类的生长成熟周期以及资源量,在有利于资源恢复的前提下,规划捕捞活动,才能持续稳定地获得最大的海产品产量。此外,兴修水利,保证灌溉用水;或发展海洋虾、贝类及淡水养殖业等措施,都是增加食物来源的途径。

8.化石燃料开采、利用过程中会产生什么环境问题?(中山大学2014年研)

答:(1)开采过程的环境影响

①采煤过程中的环境影响。

a.开采工人的事故与职业性伤亡以井下采煤最为严重。矿井瓦斯的主要成分是甲烷(约占99%),若对矿井瓦斯预先抽放不够或抽出后直接排入大气,就会造成空气污染,严重时还会发生爆炸,威胁井下工人的生命安全。

b.地面或地面生态系统破坏以露天采矿最为明显。井下开采破坏了地壳内部原有的力学平衡状态,容易引起地表沉陷,从而导致地面工程设施破坏和农田毁坏,还会使地下水和地表水遭受严重的污染。露天开采占用大量农田、草地等,也会对地表水和地下水产生不良的影响。

c.煤矿废水不经处理直接排入水体会造成水体污染,使水生物减少,甚至灭绝。

②原油开采造成的环境影响。原油开采过程中钻井泥浆内加入的烧碱、铁铬盐和盐酸等化学试剂会对井场周围水域和农田造成不良影响,同时原油开采过程中井喷事故不仅会造成人员伤亡和原油损失,还会污染大片农田或海域,破坏生态平衡。

③天然气开采造成的环境影响。天然气开采过程中易产生污染大气的硫化氢和污染河流的伴生盐水。

(2)运输过程的环境影响

①煤炭运输过程不仅需要消耗大量能源,而且在堆存和装卸过程中还会发生自燃或扬尘,污染大气环境,并由于浸出水的流失而污染周围水系;

②石油运输对环境影响更为严重,随着石油海运量的增加,因油船事故和油船外排洗舱水而进入海洋的石油量已显著增加,并对海洋造成严重污染。

(3)加工过程中的环境影响

①煤在加工过程中对环境的影响很大,不但在洗选时排出大量洗煤水和干燥时产生灰尘、NO2和SO2,而且在它的气化和液化过程中还会排出大量污染物;

②石油加工过程或炼油厂运转过程中排放废物,其中污染物数量甚至比煤气化和液化时排放的多10倍以上;

③炼油厂的原油或精制油产品储库,可能发生跑油事故。

(4)利用过程中的环境污染

化石燃料燃烧时产生的污染物对环境造成的影响主要表现在如下几个方面:

①全球气候变化。燃料中的碳转变为二氧化碳而进入大气,同时产生热能供人们使用,由于生产和生活上燃料耗用量的激增和森林的大量破坏,使大气中二氧化碳的浓度以每年0.7~0.8ppm的速度递增,从而导致温室效应,改变全球的气候,危害生态系统。

②热污染。

a.热污染使水体各类无机氮含量都增加,原因是水温升高使藻类的繁殖加快,固氮藻的固氮速率增大,同时加速了含氮有机化合物的矿化或无机化,还加速了生物的代谢进程,而藻类的代谢物和鱼、贝类的排泄物又多为NH3

b.水温升高使藻类种群结构发生改变,藻类种群的改变,直接影响鱼类饵料的质量;

c.水体温度的增加影响浮游动物的生存,当水温升至27~28℃时,浮游动物数量减少,升温至30℃以上,又是强增温水域(△T>3℃)时,则大多数浮游动物停止繁殖,甚至死亡;

d.在强增温区内,底栖生物的增加也十分突出;

e.由于水体周围气温升高,栖息在该地区的昆虫将提前苏醒,而远离该地区本该先行苏醒的昆虫,却仍处于冬眠状态。

③其他污染物及酸雨。化石燃料燃烧还向环境排放大量颗粒灰尘、硫氧化物、氮氧化物、一氧化碳、烃类和其他有机化合物等空气污染物,含有悬浮固体硫酸、氟化物、磷酸盐、硼化物、铬酸盐和有机物等的废水,以及炉渣等固体废物。化石燃料(天然气除外)燃烧时排出的气体废物中,以硫氧化物数量最大,而以苯并(a)芘毒性最大。

9.水力发电对环境有什么影响?(中山大学2014年研)

答:(1)水力发电对自然的影响

①巨大的水库可能引起地面沉降,地表活动,甚至诱发地震;

②会引起流域水文上的改变,如下游水位降低甚至断流,从而造成土壤盐碱化,或来自上游的泥沙减少,补偿不了海浪对河口一带的冲刷作用,使三角洲受到侵蚀;

③水库建成后,由于蒸发量大,气候凉爽且较稳定,降雨量减少,使水库地区的小气候大为改观。

(2)水力发电对地球化学的影响

①流入和流出水库的水在颜色和气味等物理化学性质方面发生改变,而且水库中各层水的密度、温度、甚至溶解氧等都有所不同;

②深层水的水温低,而且沉积库底的有机物不能充分氧化而处于厌氧状态,水体的二氧化碳含量明显增强。

(3)水力发电对生物的影响

这与水库具体的地理位置和季节有关。如依泰普水库建成后,野生动植物被淹没死亡,甚至全部灭绝,而且腐烂的动植物尸体耗尽了水中的溶解氧,进一步造成水库内鱼类的大量死亡,甚至有一些生物可能应运而大量繁殖,结果破坏了原有的生态平衡。

(4)水力发电对社会经济的影响

①修建水库可改善用水的供应和管理,增加农田灌溉,生产电力及产生其他社会、经济效益;

②居民搬迁后重新定居,会对社会结构(宗教信仰、生活习惯、农村户口转城镇户口等)产生影响,如果计划不周,社会生产和人民生活安排不当,还会引起一系列社会经济问题;

③古迹文物的淹没与破坏,更是文化和经济上的一大损失。

10.清洁能源的特点,并就清洁能源与环境保护的关系进行细致分析。(中山大学2010年研)

答:(1)清洁能源的特点

①清洁能源又称绿色能源,它可以分为狭义和广义两种概念。狭义的绿色能源是指可再生能源,如水能、生物能、太阳能、风能、地热能和海洋能。这些能源消耗之后可以恢复补充,很少产生污染。广义上的绿色能源则包括在能源的生产和消费过程中,选用对生态环境低污染或无污染的能源,如天然气、清洁煤和核聚变能等。

②清洁能源本身作用是降低CO2排放,减缓全球变暖;

③清洁能源的最大特点是在使用过程中不造成环境污染。使用清洁能源可以有效降低CO2的排放,减缓全球变暖趋势。

(2)清洁能源与环境保护的关系

①开发利用绿色能源是实现可持续发展的需要。绿色能源资源丰富,可持续使用,又无污染,必将取代化石能源成为能源供应的主体。绿色能源的开发利用有利于改变我国矿物能源储量不足、能源结构不合理以及能源分布不均衡的现状。因此通过大力发展绿色能源,代替煤炭,弥补石油、天然气的资源短缺,是我国长期能源发展战略和近期能源结构调整的重要选择。

②绿色能源的开发利用可以有效地保障我国的能源安全。从绿色能源本身的特点看,绿色能源是一种本地能源,并基本上不受国际能源市场燃料价格波动的影响。绿色能源的开发利用可以解决传统能源引发的较严重的环境问题。

11.什么是氧垂曲线?水中溶解氧的变化主要取决于哪些因素?(南京农业大学2009年研)

答:(1)氧垂曲线定义

在河流受到大量有机物污染时,由于有机物的氧化分解作用,水体溶解氧发生变化,随着污染源到河流下游一定距离内,溶解氧由高到低,再到原来溶解氧水平,可绘制成一条溶解氧下降曲线,称之为氧垂曲线。氧垂曲线说明水体对需氧有机废物的天然自净化过程。如图1所示:

图1  氧垂曲线

当水体污染程度较低时,好氧性细菌使有机废物发生氧化分解而逐渐消失,因此DO减少到一定含量后不再下降。但如污染比较严重,超过水体自净化的能力,则水中DO耗尽,从而发生厌氧分解作用,同时水面常会出现黏稠的絮状物使水体与空气隔开,妨碍再充气过程的进行。此时水中DO不足,可能引起鱼类等水生动物的死亡。

(2)水中溶解氧的变化主要影响因素有再充气过程、光合作用、呼吸和有机废物的氧化作用。

①再充气过程与水中的DO含量有关,当DO含量与水中氧的溶解度差距越大时,氧从空气进入水中的量也越多;

②澎湃奔流的河水由于与空气接触面积较大,再充气的过程也比静止的水体更快;

③水中植物的光合作用在白昼进行并产生氧,也会使水中的DO增加。水生生物的呼吸作用是在全天不分昼夜地连续进行的,并不断地从水中耗用氧而使DO减少。

12.简述水危机及其产生原因。(中山大学2014年研)

答:(1)水危机是指自然灾害和社会与经济异常或突发事件发生时,对正常的水供给或水灾害防御秩序造成威胁的一种情形。

(2)水危机产生的原因如下:

①自然条件影响。淡水在地球上的分布极不均匀,而且受到气候变化的影响,所以许多国家或地区用水量甚缺。

②城市与工业区集中发展。目前世界上城市居民约占世界人口的41.6%,而城市占地面积只占地球上土地总面积的0.3%。在城市或城市周围又大量建设了工业区,因此集中用水量很大,往往超过当地水资源的供水能力。

③水体的污染。水污染是指排入水体的污染物使该物质在水体中的含量超过了水体的本底含量和水体的自净能力,从而破坏了水体原有的用途。

13.简述水体富营养化的危害和形成机理。(中山大学2013年研)

答:(1)水体富营养化的危害

①藻类过度旺盛的生长繁殖将造成水中的溶解氧急剧变化,使水体处于严重缺氧,而造成鱼类大量死亡;

②硝酸盐过量时有毒性,亚硝酸盐又能在人体内与仲胺合成亚硝胺,有使人得癌症、生畸胎和影响遗传的危险。

(2)水体富营养化的形成机理

①水体富营养化是由水系统中含量有限的氮、磷等营养物质增多而引起的。生活污水和化肥、食品等工业的废水以及农田排水都含有大量的氮、磷及其他无机盐类。

②天然水体接纳这些废水后,水中营养物质增多,促使自养型生物旺盛生长,尤其是蓝藻和红藻的个体数量迅速增加,而其他藻类的种类则逐渐减少。

③藻类繁殖迅速,生长周期短。藻类及其他浮游生物死亡后被需氧微生物分解,不断消耗水中的溶解氧,或被厌氧微生物分解,不断产生硫化氢等气体,从两个方面使水质恶化,造成鱼类和其他水生生物大量死亡。

④藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中,又把大量的氮、磷等营养物质释放到水中,供新一代的藻类等生物利用。

14.利用溶解氧下垂曲线分析河流有机污染的过程。(中山大学2014年研)

答:(1)在河流受到大量有机物污染时,由于有机物这种氧化分解作用,水体溶解氧发生变化,随着污染源到河流下游一定距离内,溶解氧由高到低,再到原来溶解氧水平,可绘制成一条溶解氧下降曲线,称之为氧垂曲线。

(2)利用氧垂曲线分析河流有机污染过程如下:

图2  氧垂曲线

①水体受到污染后,水体中的溶解氧逐渐被消耗;

②到临界点后水中溶解氧又逐步回升;

③需氧污染物排入水体后即发生生物化学分解作用,在分解过程中消耗水中的溶解氧。

溶解氧的变化状况反映了水体中有机污染物净化的过程,因而可把溶解氧作为水体自净的标志。

15.举例简述重金属在水环境中的污染特征。(中山大学2015年研)

答:(1)重金属污染物最主要的特性是:在水体中不能被微生物降解,而只能发生各种形态之间的相互转化,以及分散和富集的过程。这些过程统称为金属迁移。

(2)重金属在水体中的迁移主要是下列物理化学作用:

①沉淀作用。重金属生成氧化物或磷化物、碳酸盐等而沉淀,并大量聚集在排水口附近的底泥中,成为长期的次生污染源。

②吸附作用。天然水体中含有丰富的胶体(各种粘土矿物、各种可溶性和不溶性的腐殖质等),能强烈吸附重金属离子。重金属在河流中的迁移主要是吸附在悬浮物上被流水搬运,这是使许多微量重金属转向固态的最重要途径。

③此外还有氧化还原作用(如三价铬被氧化为六价铬,六价铬毒性远大于三价铬)、络合作用等。

(3)举例说明

①无机汞在水环境或鱼体内由微生物的作用转化为毒性更强的有机汞,又称甲基汞。

②通过食物链的生物放大作用,重金属可以在较高级生物体内成千、成万倍地富集,然后通过食物进入人体,在人体某些器官中积累造成慢性中毒。日本发现的“骨痛病”就是镉积累过多引起的,会引起肾脏功能失调,骨中钙被镉取代,骨骼软化,此病潜伏期很长,可达10~30年。

16.什么是海洋污染?它有哪些主要种类?其对环境的影响有哪些表现?(四川大学2013年研)

答:(1)海洋污染是指由于人类的活动改变了海洋的原来状态,使人类和生物在海洋中的各种活动受到不利的影响。

(2)海洋污染主要有以下几类:

①石油污染;

②赤潮;

③毒物污染;

④塑料垃圾;

⑤核污染。

(3)海洋污染对环境的影响

①海水的混浊

水中照度对决定海洋植物(浮游植物和海藻类)光合作用所需的光能具有重要意义。相对照度为1%的深度,一般大体可以看作是维持植物独立营养生活的最低限度。因此,海水中的悬浊粒子不单给视觉带来了不快或者给鱼类造成危害,而且在作为海洋生物繁殖基础的初级繁殖方面有着极其重要的影响。

②油污染的影响

a.扩散在海面上的油在氧化和分解过程中,会大量消耗水中的溶解氧,从而使大面积的海域缺氧;

b.会使某些致癌物质在鱼、贝类体内蓄积,使海鸟因沾染油污而死亡;

c.由于溢油的漂移扩散,会荒废海滩和海滨旅游区,造成极大的社会危害。

③赤潮危害

a.导致水体缺氧,危及海洋生物;

b.赤潮生物(均为浮游植物)使海洋生物的呼吸器官发生堵塞,妨碍呼吸,从而导致海洋生物死亡;

c.含毒素的赤潮生物使鱼、贝类死亡或产生的鱼毒、贝毒危害人体健康。

17.简述赤潮及其危害,影响赤潮的因子有哪些?(中山大学2013年研)

答:(1)赤潮定义

赤潮是指由于大量陆源污染物向海洋超标排放,使入海河口、内湾和沿岸水域富营养化,导致某些浮游植物大量繁殖的现象。

(2)赤潮的危害

①导致水体缺氧,危及海洋生物;

②赤潮生物(均为浮游植物)使海洋生物的呼吸器官发生堵塞,妨碍呼吸,从而导致海洋生物死亡;

③含毒素的赤潮生物使鱼、贝类死亡或产生的鱼毒、贝毒危害人体健康。

(3)影响赤潮的因子

①生物因子。赤潮生物是引发赤潮的内在因素,全球海域中已发现能引发赤潮浮游生物300余种;

②化学因子。海水中的营养盐类是浮游植物生长的物质基础,因而赤潮的发生与水体富营养化有着密切的关系;

③物理因子。每种赤潮生物的生长与繁殖都需要适宜的温盐环境,存在适应其生理需求的温度和盐度;

④水文因子。包括浪、潮、流、锋面及水体稳定性,其对赤潮的影响在一定程度上受地理环境影响。

18.在污染源强一定的情况下,区域大气质量的主要影响因素有哪些?(南京农业大学2009年研)

答:在污染源强一定的情况下,区域大气质量的主要影响因素有风向、风速、大气的稳定度、降水情况和雾。具体影响如下:

(1)风的影响

风对空气污染的影响包括风向和风速的大小两个方面。风向影响着污染物的扩散方向,风速的大小决定着污染物的扩散和稀释状况。

(2)大气的稳定性

①大气的降温率与大气稳定性的关系

地球表面的上方,大气温度随高度变化的速率,是气象变化的一个重要因素,它直接影响空气的垂直混合状况。大气温度随高度的分布情况与大气的稳定性关系密切,同时影响着受污染的空气被较洁净的空气混合而冲稀其污染浓度的作用。

②逆温

当上层空气下沉时,落入高压气团中,因受压而变热,使气温高于下层的空气,即下沉逆温;有时下沉逆温和辐射逆温会同时发生,高空为下沉逆温,低空为辐射逆温。

(3)降水的影响

各种形式的降水,特别是降雨,能有效地吸收、淋洗空气中的各种污染物。

(4)雾的影响

雾像一顶盖子,它会使空气污染状况加剧。

19.叙述酸雨的基本成分和形成机制。说明酸雨对环境的危害和防治对策。(中山大学2015年研)

答:(1)酸雨的基本成分

酸雨的基本成分是SOx和NOx发生反应所形成的酸。

(2)酸雨的形成机制

大气中存在形成酸的物质包括含硫化合物—SO2、SO3、H2S、二甲基(DMS)、COS、CS2、CH3SH、硫酸盐和H2SO4;含氮化合物—NO、NO2、N2O、硝酸盐、HNO3以及氯化物和HCl等。这些物质在降水过程中进入降水,使其呈酸性。

(3)酸雨对环境的危害

①酸雨对水生生态系统的影响

一方面酸雨会使湖泊变成酸性,湖水pH值降低导致鱼类等水生生物死亡,另一方面酸雨浸渍了土壤,侵蚀了矿物,使铝元素和重金属元素沿着基岩裂缝流入附近水体,影响水生生物生长。

②酸雨对陆生生态系统的影响

长年酸雨使土壤中和能力下降,使土壤贫瘠;土壤中的铝和重金属元素被活化,对树木生长产生毒害作用;土壤酸化程度加剧,就会引起根系严重枯萎,致使树木死亡。

③酸雨对各种材料的影响

酸雨加速了许多用于建筑结构、桥梁、水坝、工业装备、供水管网、地下储罐、水轮发电机、动力和通信电缆等材料的腐蚀。

④酸雨对人体健康的影响

酸雨使地面水变成酸性,地下水中金属量也增高,饮用这种水或食用酸性河水中的鱼类会对人体健康产生危害。

(4)防治酸雨的对策

①使用低硫燃料和改进燃烧装置,减少SO2污染最简单的方法是改用含硫低的燃料,另外,改烧固硫型煤、低硫油,或以煤气、天然气代替原煤,也是减少硫排放的有效途径;

②烟道气脱硫脱氮;

③控制汽车尾气排放。

20.简述臭氧层破坏的原因。(中山大学2013年研)

答:臭氧层破坏的主要原因是:

(1)人类过多使用氟氯烃(CFCs)类物质

部分CFCs物质,由于其有非同寻常的化学稳定性(如CFC-11在大气中寿命为75a,CFC-12在大气中寿命为110a),因而其影响将持续一个世纪或更长的时间。

(2)在平流层内存在着O·、O2和O3的平衡。而O3与氮氧化物、氯、溴及其他各种活性基团的作用会破坏这种化学平衡。如图3,部分CFCs物质,由于其有非同寻常的化学稳定性,因而可以在同温层中积聚。强大的紫外线辐射引起它们光解而放出氯原子,于是氯原子夺去臭氧中的一个氧原子(一个氯原子能破坏近10万个臭氧分子),从而使臭氧失去其吸收紫外线的性能。

图3  影响臭氧浓度的物理化学过程

21.臭氧层破坏的主要原因是什么?应如何应对?(中山大学2014年研)

答:(1)臭氧层破坏的主要原因

人类过多使用氟氯烃(CFCs)类物质。部分CFCs物质,由于其有非同寻常的化学稳定性(如CFC-11在大气中寿命为75a,CFC-12在大气中寿命为110a),因而其影响将持续一个世纪或更长的时间。其他某些人造化学物质也会对臭氧层有很大威胁,如哈龙。

(2)因为氯氟烃类物质造成臭氧层的破坏最大,因此,应尽快控制CFCs的排放。具体有如下措施:

①提高利用效率,降低操作损失。降低CFCs排放量最简单的方法是改进设备以减少其损失;

②回收与再循环。用于制造柔性泡沫的CFC-11,大部分是在生产过程中挥发而损失掉的,通过炭过滤器可以将它回收50%。对用于制造固体泡沫的CFC-12,采用类似技术也可减少一半排放量。CFCs在汽车空调器系统内也可以再循环,可采用简单的系统内过滤器或干燥器;

③改进CFCs产品。有些CFCs产品对臭氧层的破坏较小或没有威胁,这些产品可以在一定程度上替代CFC-11和CFC-12,从而大大减少对臭氧层的威胁;

④非CFCs产品的替代品。在可以找到其他替代产品时,应尽量减少CFCs的使用。

22.若某个噪声污染源的声压级是80分贝,请问其相应的声压是多少?若某地有两个声强80分贝的噪声源,问叠加后的声压级为多少分贝?(南京农业大学2009年研)

答:(1)声压级计算公式为:

式中,p为被测声压;P0为基准声压,其值为2×10-5/m2;LP为声压级,dB(分贝)。

某个噪声污染源的声压级是80分贝,Lp=80dB,经计算:p=0.2Pa。

叠加后的声压计算公式为:

代入数据,则Lp1+2=10lg(2×108)=83.01dB。

经计算,若某地有两个声强80分贝的噪声源,叠加后的声压级为83.01dB。

23.什么是噪声?噪声标准是根据什么原则制定的?噪声标准分别为几类?(四川大学2013年研)

答:(1)噪声是指不需要的,使人厌烦并对人类生活和生产有妨碍的声音,即它不单独取决于声音的物理性质,而且和人类的生活状态有关。

(2)制定噪声标准的原则

①随地区和时间的不同而异,即工厂中的噪声标准应与乡村地区(包括需要安静的疗养区)、交通量少的安静住宅区或较居住区、城市内的住宅区、靠近干道和运输繁忙的铁路线附近的居住区、城市中心区等应有所不同。

②白天和夜间也应有所区别,对环境影响最大的噪声源,应有其特定的标准。

(3)噪声标准分类

①听力保护标准;

②机动车辆噪声标准;

③环境噪声标准。

24.什么是噪声?噪声污染有什么特点?(中山大学2014年研)

答:(1)噪声是指不需要的,使人厌烦并对人类生活和生产有妨碍的声音,即它不单独取决于声音的物理性质,而且和人类的生活状态有关。

(2)噪声污染特点

①噪声没有污染物,即噪声在空中传播时并未给周围环境留下什么毒害性的物质;

②噪声对环境的影响不积累,不持久;

③噪声传播的距离有限;

④噪声声源分散,而且一旦声源停止发声,噪声也就消失;

⑤噪声不能集中处理,需要特殊的方法进行控制。

25.什么叫危险废物?如何判断?(南京农业大学2009年研)

答:(1)危险废物的定义

危险废物是指根据其物理或化学性质、要求必须对其进行特殊处理和处置,以免对人体健康或环境造成影响的废物,它是一类对环境影响极为恶劣的废弃物。

(2)判断危险废物的方法

危险废物对环境影响极为恶劣,人们通常把“危险”和“有毒”联系起来。“有毒”和“危险”废物的定义比较混乱,“有毒”一般是指狭义的具体物质,能对人和动物造成死亡或严重伤害;“危险”的含义较为广泛,包括所有有毒的废品,以及对人体健康有直接或长远的影响,或对环境造成危险的废物。危险特性是指急性毒性、易燃性、腐蚀性、反应性和浸出毒性,凡具有其中一种或一种以上特性者,即可鉴别为危险废物。

26.简述固体废物污染的危害,处理固体废弃物的原则是什么?(中山大学2013年研)

答:(1)固体废弃物污染危害

①侵占土地。固体废物不加利用时必然占地堆放,堆积量越大,占地也越多;

②污染土壤和地下水。废物堆置或没有适当防渗措施的垃圾填埋,其中的有害组分很容易随着渗滤液浸出而污染土壤及地下水;

③污染水体。除对地下水的污染外,由于不少国家把固体废物直接倾入河流、湖泊和海洋,使地表水体受到严重影响—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;

④污染大气。固体废物污染大气环境一般通过如下途径:a.尾矿粉煤灰、污泥和垃圾中的尘粒随风飞扬;b.运输过程中产生的有害气体和粉尘;c.固体废物本身或在处理(如焚烧)时散发毒气和臭味等。

(2)处理固体废弃物的原则

①减量化原则

要求用较少的原料和能源投入来达到既定的生产目的或消费目的,从经济活动的源头就注意节约资源和减少污染。

②无害化原则

又称安全化,是指将废物内的生物性或者化学性的有害物质,进行无害化或安全化处理。例如,利用焚烧化处理化学法,将微生物杀灭,促进有毒物质氧化或分解。

③资源化原则

指将废物直接作为原料进行利用或者对废物进行再生利用。

27.分别叙述固体废弃物的类别和特性。处理固体废弃物的原则是什么?处置危险废弃物的关键问题是什么?(中山大学2010年研)

答:(1)固体废物的类别和特性

①固体废物

指在人类的生产和生活过程中,产生的暂时没有利用价值而被丢弃的固体或泥状物质。

②固体废物的类别

a.按其化学性质可分为有机废物和无机废物;

b.按其危害状况可分为有害废物和一般废物;

c.欧美等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;

d.我国从固体废物管理的需要出发,将其分为工矿业固体废物、有害固体废物和城市垃圾等三类。

③固废的特性

a.侵占土地;

b.污染土壤和水体(堆放在土地上的固体废物,其渗漏液将污染土壤,并通过土壤污染地下水以及其他径流;倾倒在江河湖海中的固废将直接污染水体);

c.固体废物中的有毒、危险废物直接危害人体健康。

(2)处理固体废弃物的原则

①减量化原则

要求用较少的原料和能源投入来达到既定的生产目的或消费目的,进而从经济活动的源头就注意节约资源和减少污染。

②无害化原则

又称安全化,是指将废物内的生物性或者化学性的有害物质,进行无害化或安全化处理。例如,利用焚烧化处理化学法,将微生物杀灭,促进有毒物质氧化或分解。

③资源化原则

指将废物直接作为原料进行利用或者对废物进行再生利用。

(3)处置危险废弃物的关键问题

在处理和处置过程中,应防止二次污染。对于必须排放的固体废物也应妥善处理,使其安全化、稳定化、无害化,并尽可能减少其容积和数量。

28.请叙述土壤背景值的含义及开展背景值研究的意义。(南京农业大学2009年研)

答:(1)土壤背景值的含义

①按地区考虑,本底值是指一个国家或一个地区土壤中某元素的平均含量,并与污染区同一元素含量进行比较,超过本底值者即为污染。超过越多,污染越重。此概念的缺点在于,同一地区不同类型土壤中某元素的含量可能极不相同,用平均值表示,与实际情况往往出入较大。

②根据土壤类型考虑,本底值是指未被污染的某一类型土壤中某元素的平均含量,并与受污染的同一类型土壤中相同元素的平均含量相比,即可得出该土壤受污染程度的结论。

(2)开展背景值研究的意义

环境背景值的测定和研究是环境科学的一项基础工作。这项工作能为环境质量的评价和预测,污染物在环境中迁移转化规律的研究等提供依据。对于环境病因研究,国民经济规划和工业、城市合理布局等,环境背景值是必需的参考资料。

三、论述题

1.从生态系统的结构和功能阐述生态系统的研究在环境保护上的意义。(中山大学2013年研)

答:(1)从结构来说生态系统的研究在环境保护上的意义如下:

构成生态系统的各组成部分,各种生物的种类、数量和空间配置在一定时期均处于相对稳定的状态,使生态系统能够各自保持一个相对稳定的结构。对生态系统的结构特征一般从形态和营养关系两个角度进行研究。

①形态结构,生态系统的生物种类、种群数量、种的空间配置(水平分布、垂直分布)、种的时间变化(发育、季相)等构成了生态系统的形态结构。

②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。它是生态系统中能量和物质循环的基础。

生态系统中,由食物关系把多种生物链接起来,一种生物以另一种生物为食,另一种生物再以第三种生物为食……彼此形成一个以食物连接起来的连锁关系,称为食物链。按照生物间的相互关系,一般可把食物链分为捕食性食物链、碎食性食物链、寄生性食物链。

a.捕食性生物链,是指由一些以其他动物为食物的动物构成的食物链;

b.碎食性食物链,是由一些食碎屑生物构成的;

c.寄生性食物链,是由一些寄生性生物构成的。

(2)从功能来说生态系统的研究在环境保护上的意义如下:

生态系统中能量流动、物质循环和信息联系构成了生态系统的基本功能。

①生态系统中的能量流动。生态系统中全部生命活动所需要的能量均来自太阳,太阳能在生态系统中的流动是按热力学定律进行的。在生态系统中,能量从植物体内转移至草食动物体内时大约为总能量的1/10。一般来说,能量沿着绿色植物→草食动物→一级肉食动物→二级肉食动物逐级流动,而后者所获得的能量大体等于前者所含能量的1/10。

②生态系统中物质循环。在生态系统中不仅随时进行着能量的转换和流动,而且无时无刻不在进行着各个组成间的物质循环。生态系统中的一切生物(动物、植物、微生物)和非生物的环境,都是由运动着的物质构成的,并在地球长期的演化过程中建立起各种循环体系。与人类环境关系比较密切的主要有水、碳、氮三大循环。

③生态系统中的信息联系。在生态系统的各组成部分之间及各组分内部,伴随着能量和物质的传递与流动,还同时存在着各种信息的联系,而这些信息把生态系统连成一个统一的整体,起着推动物质循环、能量流动的作用。

2.阐述生态系统退化的原因和类型,举一例详细论述受损生态系统的恢复目标和技术手段。(中山大学2011年研)

答:(1)生态系统退化的原因

生态系统退化是系统内组分及其相互作用过程发生的不良变化。凡是干扰系统内各组成成分及其生态学过程的因素都可能引起系统退化。从对系统的作用途径上可将干扰因素归纳为两大类。

①对系统结构成分的直接或间接影响,包括森林的乱砍乱伐,过度利用、挖取药材,寻求工业原料、滥捕乱猎动物等。

②对系统结构成分和环境直接或间接的影响,包括农药的滥用、大气污染、污水排放等。

(2)生态系统退化的类型

陆生自然生态系统在破坏的干扰下,主要形成以下6种退化类型:

①裸地。又称光板地。环境条件极端,分为原生裸地(自然干扰形成)和次生裸地(人为干扰形成)。

②森林采伐迹地。人为干扰造成,其退化状态因采伐的强度和频度而异。

③弃耕地。人为干扰形成,退化状态因弃耕时间而定。

④荒漠化地。自然或人为干扰形成。

⑤矿山废弃地。指被采矿活动破坏的、未经治理而无法使用的土地,包括:a.废石堆废弃地;b.开采坑废弃地;c.尾矿废弃地;d.采石矿废弃地。

⑥垃圾堆放场。又称垃圾填埋场,是人为干扰形成的堆积来自家庭、城市、工业等的废弃物的地方。

(3)举例:受损草地生态系统的修复

①恢复目标

实现生产力高、生物多样性丰富、系统趋于稳定的目的。

②修复方法与技术

a.围栏养护,轮草轮牧;

b.重建人工草地;

c.实施合理的牲畜育肥生产计划。

3.何谓生态系统中的物质循环?以碳为例,论述碳在生态系统循环不平衡引起的效应?(中山大学2013年研)

答:(1)生态系统中的物质循环

物质循环是指无机化合物和单质通过生态系统的循环运动。各种生物维持生命所必需的化学元素虽然为数众多,但生物体全部原生质中约有97%以上是由氧、碳、氢、氮和磷五种元素组成,此外,还有硫、钙、镁、钾等等。这些无机养分在生态系统内一次又一次地利用、再利用,即发生循环,这就是生态系统的物质循环或生物地球化学循环。

(2)碳的物质循环

①碳是构成生物体的主要元素,以二氧化碳的形式储存于大气中。

②植物借光合作用吸收空气中二氧化碳制成糖类等有机物质而释出氧气,供动物需用。

③植物和动物又通过呼吸作用吸入氧气而放出二氧化碳重返空气中。

④动植物死亡后的遗体经微生物分解破坏,最后也氧化变成二氧化碳、水和其他无机盐类。

⑤地质史上生物遗体所形成的化石燃料被人类燃烧时,耗去空气中的氧而释放出二氧化碳。

⑥空气中的二氧化碳有很大一部分为海水所吸收,逐渐转变为碳酸盐沉积海底,形成新岩石;或通过水生生物的贝壳和骨骼移到陆地。这些碳酸盐又从空气中吸收二氧化碳成为碳酸氢盐而溶于水中,最后也归入海洋。

⑦其他如火山爆发和森林大火等自然现象也会使碳元素变成二氧化碳回到大气中。

(3)生态系统中的碳循环被打破引起的效应

①直接导致空气中的二氧化碳的浓度升高,从而加剧全球变暖,进而使环境进一步恶化。

②植物吸收的二氧化碳含量减少则导致光合作用减弱,从而导致粮食减产,加剧全球粮食危机。

③碳循环的不平衡导致碳循环的被迫中断,从而破坏生态系统的稳定,使水质酸化。

4.根据我国能源利用现状。试分析各类能源开发利用对环境的影响,并阐述可采用哪些措施降低能源利用过程对环境的影响。(南京农业大学2009年研)

答:(1)我国能源的现状

①能源丰富而人均消费量少

我国是一个能源比较丰富的国家,从几种广泛利用的常规能源来看,储量都比较大。如煤炭的探明储量居世界第3位;石油居第6位;天然气居第16位;而水力资源则居世界第1位。但分布很不均匀,且人均消费量少,居世界第89位。

②能源构成以煤为主

从目前情况看,煤炭仍然在我国一次能源构成中占65%以上,成为我国主要的能源。

③燃煤严重污染环境

以煤为主的能源构成以及多在陈旧的设备和炉灶中沿用落后的技术直接燃烧使用,而且这种使用方式竟占直接燃煤总量的62%,成为我国大气污染严重的主要根源。

④农村能源供应短缺

我国农村人口多,能源需求量大,但农村所用电量仅占总发电量的14%左右。

(2)能源开发利用对环境的影响

①化石能源开发利用对环境的影响

a.开采过程中如果发生泄漏爆炸等事故,易造成人员伤亡和环境的污染。

b.运输和储存过程中易产生扬尘或泄漏等。

c.加工处理过程中易产生废水、废气和固体废物。

d.使用过程中产生大量的温室气体和颗粒物及二氧化硫、二氧化氮等酸性气体,污染环境。

②水利发电开发利用对环境的影响

a.自然方面。大水库可能引起地面沉降,地表活动,甚至诱发地震。此外,它还会引起流域水文上的改变,其次是水库建成后,由于蒸发量大,气候凉爽且较稳定,降雨量减少,使水库地区的小气候大为改观。

b.库区水质。不仅指流入和流出水库的水在颜色和气味等物理化学性质方面发生改变,而且水库中各层水的密度、温度、甚至溶解氧等都有所不同。

c.生物方面。与水库具体的地理位置和季节有关,如依泰普水库建成后,大量的野生动植物被淹没死亡,甚至全部灭绝;而且腐烂的动物植物尸体更耗尽水中的溶解氧,进一步造成水库内鱼类的大量死亡,另一些生物又可能大量繁殖,结果破坏了原有的生态平衡。

d.社会经济方面。建水库改善用水的供应和管理,增加农田灌溉,生产电力以及其他工农生产等社会经济利益。但同时亦有其不利之处,如居民搬迁后重新定居,会对社会结构产生影响。如果计划不周,社会生产和人民生活安排不当,还会引起一系列社会经济的问题。至于古迹文物的淹没与破坏更是文化和经济上的一大损失。

③核能开发利用对环境的影响

a.慢性辐射的影响问题。由反应堆和核工业前处理和后处理车间中释放的少量放射性,通过水或空气特别是食物链的放大效应,如碘-131在甲状腺中、锶-90在肾中、铅-137在肌肉中的富集,会造成人体内的慢性辐射。

b.放射性废物的环境问题。反应堆定期排出的大量放射性,主要来自两方面,即裂变碎片产物和反应堆中的其他材料受堆芯强中子场作用产生的中子活化产物,一旦这些物质泄漏到自然环境中,造成的污染将持续数百年。

c.反应堆的安全问题。如果冷却系统失灵,堆芯温度便不断升高,以致堆芯自身熔融,造成放射性物质外溢,此时,如果没有安全壳密闭就容易造成严重危害。

(3)降低能源利用过程对环境的影响的措施

①煤的综合利用与燃烧技术的改进

a.煤的气化和综合利用;

b.改进煤的燃烧技术。

②保护农村生态平衡的能源政策

③因地制宜开发多种能源

a.水力是可再生的资源;

b.核电站在国外几十年的运行经验;

c.大力开发太阳能。

④其他技术措施

a.提高热和电的利用率

第一,集中供暖和联片供热;

第二,加速研究热机新技术和发展高效率的电热并供装置;

第三,发展炊事用电。

b.合理利用石油资源

增加道路沥青的产量和质量也是节约能源的有效措施。

c.加强能源软科学的研究

第一,能源软科学是指通过大范围的调查研究和综合分析,提出科学的对能源问题的决策依据;

第二,做好了软科学的研究工作,才能有目标明确、论据科学、切实可行、效益良好的能源开发利用的方针政策与规划措施。

5.我国水环境污染现象十分普遍,部分水体水质为V类甚至劣于V类水质标准。结合水污染防治技术,你认为应该采取哪些措施改善水环境。(南京农业大学2009年研)

答:随着工业发展、城镇化提速以及人口数量的膨胀,我国面临着十分严峻的环境形势。在可供淡水有限的情况下,应积极采取措施保护宝贵的水资源。一般采取以下几种措施:

(1)提高水的利用效率,开辟第二水源

①降低工业用水量,提高水的重复利用率降低工业用水量

提高工业用水重复利用率,不仅是合理利用水资源的重要措施,而且减少了工业废水量,减轻了废水处理量和对水体的污染。

②减少农业用水,实行科学灌溉

改变传统农业灌溉方式,采用现代灌溉,包括喷灌、滴灌和微喷等节水灌溉技术,可大量减少农业用水。

③回收利用城市污水

回收和重新使用废水,使其变为可用的资源是另一种提高水使用效率的方法。

(2)调节水源流量,增加可靠供水

①建造水库;

②跨流域调水;

③地下蓄水;

④海水淡化;

⑤拖移冰山;

⑥恢复河、湖水质;

⑦合理利用地下水。

(3)加强水资源管理

通常需要建立水资源管理机构,制定合理利用水资源和防止污染的法规;另外,还应当包括实行新的用水经济政策。我国新修订的《中华人民共和国水法》中,就强化了水资源的统一管理,明确我国要实现水资源的可持续利用、建立节水防污型社会目标,要以提高用水效率为核心,把水资源节约、保护、合理配置放在突出的位置,来促进资源与社会经济、生态环境协调发展。

(4)增加下水道建设,发展城市污水处理厂

普遍采用二级以上的污水处理技术,是水系保护的重要措施。

6.论述水体富营养化形成机理,以太湖蓝藻爆发为例阐述水体富营养化的防治对策。(中山大学2011年研)

答:(1)水体富营养化的形成机理

①水体富营养化是由水系统中含量有限的氮、磷等营养物质增多而引起的。生活污水和化肥、食品等工业的废水以及农田排水都含有大量的氮、磷及其他无机盐类。

②天然水体接纳这些废水后,水中营养物质增多,促使自养型生物旺盛生长,尤其是蓝藻和红藻的个体数量迅速增加,而其他藻类的种类则逐渐减少。

③藻类繁殖迅速,生长周期短。藻类及其他浮游生物死亡后被需氧微生物分解,不断消耗水中的溶解氧,或被厌氧微生物分解,不断产生硫化氢等气体,从两个方面使水质恶化,造成鱼类和其他水生生物大量死亡。

④藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中,又把大量的氮、磷等营养物质释放到水中,供新的一代藻类等生物利用。

(2)水体富营养化的防治对策

①控制外源性营养物质输入

绝大多数水体富营养化主要是外界输入的营养物质在水体中富集造成的。如果减少或者截断外部输入的营养物质,就使水体失去了营养物质富集的可能性。为此,首先应从控制人为污染源着手,应准确调查清楚排入水体营养物质的主要排放源,监测排入水体的废水和污水中的氮、磷浓度,计算出年排放的氮、磷总量,为实施控制外源性营养物质的措施提供可靠的科学依据。

②减少内源性营养物质负荷

输入到湖泊等水体的营养物质在时空分布上是非常复杂的。氮、磷元素在水体中可能被水生生物吸收利用,或者以溶解性盐类形式溶于水中,或者经过复杂的物理化学反应和生物作用而沉降,并在底泥中不断积累,或者从底泥中释放进入水中。减少内源性营养物负荷,有效地控制湖泊内部磷富集,应视不同情况,采用不同的方法。

7.论述光化学烟雾的形成机制及防治对策。(中山大学2011年研)

答:(1)光化学烟雾是HC和NOx在阳光作用下发生化学反应而生成的刺激性产物。具体形成机制如下:

①NO2的光解导致O3的生成

NO2+hv→NO+O·

O·+O2+M→O3+M

NO+O3→NO2+O2

②HC氧化生成了具有活性的自由基,如HO·,HO2·,RO2·等

自由基的引发反应主要是有NO2和醛光解引起的:

NO2+hv→NO+O·

RCHO+hv→RCO·+H·

碳氢化合物的存在是自由基转化和增值的根本原因:

RH+O·→R+HO·

RH·+HO·→R+H2O

H·+O2→HO2·

R·+O2→RO2·

RCO·+O2→[RC(O)O2]·

式中,R为烷基;RO2为过氧烷基;RCO为酰基;[RC(O)O2]为过氧酰基。

③通过以上途径生成的HO2·,RO2,[RC(O)O2]均可将NO氧化成NO2

NO+HO2·→NO2+HO·

NO+RO2→NO2+RO·

RO·+O2→HO2·+RCHO

NO+RC(O)O2→NO2+RC(O)O

RC(O)O→R·+CO2

式中,RO为烷氧基;RCHO为醛。

(2)光化学烟雾的防治对策

①控制污染源。除控制工业污染源外,主要是改善汽车发动机的结构与工作状态和安装尾气催化转化器,前者可降低燃料消耗、减少有害气体排放,后者可使尾气无害化;碳氢化合物是光化学烟雾形成过程中必不可少的重要组分,因此控制碳氢化合物,尤其是那些反应活性高的有机物(如烯烃、含有侧链的芳烃)的排放,能有效地控制光化学烟雾的形成和发展。

②采用无污染运输。如使用氢作为发动机燃料,利用氢氧燃料电池供电来驱动运输工具(电动车),利用电磁感应的方法推动火车(超导悬浮列车)等。利用清洁能源,开发无污染运输已引起科学家和各国政府的高度重视。

③利用化学抑制剂。目的是消除自由基,以抑制链式反应的进行,从而控制光化学烟雾的形成。

④植树造林。树木在一定浓度范围内,能吸收各种有毒气体,使污染的空气得以净化。因此应大力提倡植树造林,绿化环境。

8.试述我国大气污染现状。(温州大学2015年研)

答:(1)大气污染定义

大气污染是指自然界中局部的质能变化和人类的生产和生活活动,改变大气圈中某些原有成分和向大气中排放有毒害物质,以致使大气质量恶化,影响原来有利的生态平衡体系,严重威胁着人体健康和正常工农业生产,以及对建筑物和设备财产等构成损坏。重要的空气污染物有:碳氢化合物(HC)、一氧化碳(CO)、氮氧化物(NOx)、硫氧化物(SOx)和微粒物质等。

(2)我国大气污染概况

①当前,我国大气污染问题十分严峻,主要表现为煤烟型污染特征;

②城市大气环境中总悬浮颗粒物浓度普遍超标;

③二氧化硫污染保持在较高水平;

④机动车尾气污染物排放总量迅速增加;

⑤氮氧化物污染呈加重趋势;

⑥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。

我国大气污染的来源主要有:SO2的大量排放;烟尘、粉尘的排放;机动车尾气等。

(3)造成我国大气污染的原因如下:

①环境意识薄弱,对可持续发展战略认识不足;

②能源、利用不合理,能源浪费严重;

③执法不严,监督管理力度不够;

④缺乏实用的治理技术。

(4)针对以上原因,有如下的治理措施:

①地方政府对环境质量负责,走可持续发展的道路;

②发展清洁能源,改善能源消费结构;

③推行煤炭洗选加工,控制高硫分、高灰分煤炭污染;

④淘汰落后生产工艺,防治工业废气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;

⑤加强大气污染防治实用技术的推广,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;

⑥完善环境监督管理制度;

⑦逐步完善机动车排气污染监督管理体系。

9.噪声对人类环境有什么危害?(温州大学2015年研)

答:(1)噪声定义

噪声是指不需要的,使人厌烦并对人类生活和生产有妨碍的声音,即它不单独取决于声音的物理性质,而且和人类的生活状态有关。

(2)噪声对人类环境的危害

①干扰睡眠。噪声会影响人的睡眠质量和数量,老年人和病人对噪声干扰更敏感。

②损伤听力。噪声可以使人造成暂时性的或持久性的听力损伤,后者即耳聋。

③对人体的生理影响。

a.噪声会引起人体紧张的反应,刺激肾上素的分泌,因而引起心率改变和血压升高;

b.噪声会使人的唾液、胃液分泌减少,胃酸降低,从而易患胃溃疡和十二指肠溃疡;

c.噪声对人的内分泌机能也会产生影响。

④对儿童和胎儿的影响。

a.在噪声环境下,儿童的智力发育缓慢;

b.噪声使母体产生紧张反应,会引起子宫血管收缩,以致影响供给胎儿发育所必需的养料和氧气。

⑤对动物的影响。强噪声会使鸟类羽毛脱落,不下蛋,甚至内出血,最终死亡。

⑥对建筑物的损害。在美国统计的3000件喷气飞机使建筑物受损害的事件中,抹灰开裂的占43%,损坏的占32%,墙开裂的占15%,瓦损坏的占6%。

10.什么是固体废弃物和危险废物?它们对环境有何危害?处理处置固体废弃物有哪些途径?(四川大学2013年研)

答:(1)固体废弃物是指人类在生产、加工、流通、消费以及生活等过程提取目的组分之后,废弃的固态或泥浆状物质。废物具有相对性,其中一个过程的废物,往往可以成为另一过程的原料,所以有人说固体废物是“被错待了的原料”,应该加以利用。

危险废物是指列入国家危险废物名录或者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特性的废物。其中,危险特性是指急性毒性、易燃性、腐蚀性、反应性和浸出毒性,凡具有其中一种或一种以上特性者,即可鉴别为危险废物。

(2)固体废弃物和危险废物对环境的危害

①固体废物对环境的危害

a.侵占土地;

b.污染土壤和地下水;

c.污染水体;<

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