校本课程∶化学与环境之专题讲座.doc

校本课程：化学与环境之专题讲座主题2 大气污染课时：2课时 主讲老师：高小刚 时间：星期三下午劳动课 地点：化学实验室二楼东内容提要：1、大气污染的概念及起因 2、大气污染的分类2、大气污染的现状3、大气污染的危害 4、大气污染的防治 第一课时空气是无色、无臭、无味的混合气体，主要由氧、氮、氩组成（占99.96），二氧化碳、臭氧、水蒸汽、氖、氦等含量很少。一般情况下，它们在空气中的组成是保持相对恒定的，正常情况下空气是清洁的。然而由于人类的生产和生活活动，向大气中排出了许多物质，引起空气成分改变，对人类和其他生物产生不良影响。二氧化硫、飘尘、氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳、二氧化碳等是排放到大气中的主要污染物。一：大气污染的概念，起因 （1）概念 当大气中污染物质的浓度达到有害程度，以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件，对人或物造成危害的现象叫做大气污染。或者说大气中污染物或由它转化成的二次污染物的浓度达到了有害程度的现象。（2）原因 造成大气污染的原因，既有自然因素又有人为因素，尤其是人为因素，如工业废气、燃烧、汽车尾气和核爆炸等。随着人类经济活动和生产的迅速发展，在大量消耗能源的同时，同时也将大量的废气、烟尘物质排入大气，严重影响了大气环境的质量，特别是在人口稠密的城市和工业区域。所谓干洁空气是指在自然状态下的大气（由混合气体、水气和杂质组成）除去水气和杂质的空气，其主要成分是氮气，占78.09%；氧气，占20.94%；氩，占0.93%；其它各种含量不到0.1%的微量气体(如氖、氦、二氧化碳、氪)。 二：大气污染的分类（1） 天然污染物和人为污染物大气污染物的天然发生源，如排出火山灰、二氧化硫、硫化氢等的活火山，自然逸出煤气和天然气的煤田和油田，放出有害气体的腐烂的动植物。天然污染源造成的大气污染，目前还不能控制。能引起公害的往往是人为污染物，它们主要来源于燃料燃烧和大规模的工矿企业。颗粒物： 指大气中液体、固体状物质，又称尘。 硫氧化物： 是硫的氧化物的总称，包括二氧化硫，三氧化硫，三氧化二硫，一氧化硫等。 碳的氧化物： 主要包括二氧化碳和一氧化碳。氮氧化物： 是氮的氧化物的总称，包括氧化亚氮，一氧化氮，二氧化氮，三氧化二氮等。 碳氢化合物： 是以碳元素和氢元素形成的化合物，如甲烷、乙烷等烃类气体。 其它有害物质： 如重金属类，含氟气体，含氯气体等等。（2） 固定污染源和移动污染源按污染源的运动状态分为固定污染源和移动污染源，固定污染源是排放污染物的固定设施，如排放硫氧化物、氮氧化物、煤尘、粉尘及其他有害物的锅炉、加热炉、工业窑炉、民用炉灶等。移动污染源主要是排放大气污染物的交通工具，如排放碳、氮、硫的氧化物、碳氢化合物、铅化物、黑烟等的汽车、飞机、船舶、机车等。（3）工业污染源、生活污染源和交通运输污染源按人们的社会活动功能分为工业污染源、生活污染源和交通运输污染源（见污染源）。（4）局部大气污染源和区域性大气污染源按污染物的影响范围分为局部大气污染源和区域性大气污染源。前者污染源是造成小范围局部地区的大气污染，后者造成大范围（有时超出行政区划或国界）的区域性的大气污染。三，大气污染的现状 1995年，据87个城市监测，大气中总悬浮微粒年日均值为55732微克/立方米，北方城市平均392微克/立方米；南方城市平均242微克/立方米。45个城市年日均值超过国家二级标准，占监测城市数的51.7。据84个城市监测，降尘年月均值3.7060.13吨/平方公里，平均值为17.7吨/平方公里月，南方城市降尘量平均值为10.16吨/平方公里月；北方平均值为24.73吨/平方公里月。据88个城市监测，二氧化硫年日均值2424微克/立方米，北方城市平均值为81微克/立方米；南方城市平均值为80微克/立方米，南北方城市总体污染水平相近。超过年日均值标准的城市为48个，占监测城市数的54.4。据88个城市监测，氮氧化物年日均值12129微克1立方米，北方城市平均值为53微克/立方米；南方城市平均值为41微克/立方米，北方城市较南方城市污染严重。氮氧化物已成为广州、北京冬季的首位污染物，表明我国一些特大城市大气污染开始转型。由于大气受到污染，一些地区开始形成酸雨区。我国的酸雨区主要分布于长江以南、青藏高原以东地区及四川盆地。华中地区酸雨污染最重，其中心区域酸雨年均pH值低于4.0，酸雨频率在80以上。西南地区以南充、宜宾、重庆和遵义等城市为中心的酸雨区，近年来有所缓减，但仅次于华中地区，其中心地区年均pH值低5.0，酸雨频率高于80。华东沿海地区的酸雨主要分布在长江下游地区以南至厦门的沿海地区，该区域酸雨污染强度较华中、西南地区弱，但区域分布范围较广，覆盖苏南、皖南、浙江大部及福建沿海地区。华南地区的酸雨主要分布于珠江三角洲及广西的东部地区，重污染城市降水年均pH值在4.55.0之间，中心区域酸雨频率在6090范围。广西地区的酸雨污染较普遍，除南部滨海地区，大部分地区酸雨频率在30以上，酸雨区沿湘桂走廊向东西扩展，东与珠江三角洲相连。年冬，伦敦浓雾笼罩，经久不散，就像一个巨大的盖子罩的城市上空，家庭和工厂的许多烟囱排出的浓烟积聚在下面，使污染物浓度不断增加，最高时烟尘浓度达.毫克立方米，比平时高出倍，二氧化硫的含量也高达.。粥一样的浓雾沾滞在伦敦市区，飞机停飞，汽车开灯缓行。过路行人感到一股股强烈刺鼻的气味扑面而来，市民们感到胸闷、喉痛，其他疾病也随之不断发生。灰色的烟雾笼罩着伦敦的一切。从月日至日，伦敦的这场浓雾事件中，有人死亡，其中多数是婴儿和老人。以后两个月内，又有多人死于非命。事件发生后，舆论大哗。英国政府被迫组织专家组织对致害原因进行调查。由于这样大范围的调查是破天荒第一次，工作难度大，组织上又不得力，当时科学技术和思想还没有达到一定的水平，因此，始终没有弄清原因，也就不了了之，更无法采取措施，吸取教训。随着科学技术的发展，直到年，科学家针对伦敦的地形、气候、工业布局、生活环境等多方面的调查、研究，才找出原因。造成伦敦多次发生烟雾事件的根源是烟尘和二氧化硫的核泄漏一般的情况对人员的影响表现在核辐射,也叫做放射性物质,放射性物质以波或微粒形式发射出的一种能量就叫核辐射，核爆炸和核事故都有核辐射。它有a,b和y三种辐射形式。a辐射只要用一张纸就能挡住，但吸入体内危害大；b辐射是高速电子，皮肤沾上后烧伤明显；y辐射和X射线相似，能穿透人体和建筑物，危害距离远。宇宙、自然界能产生放射性的物质不少，但危害都不太大，只有核爆炸或核电站事故泄漏的放射性物质才能大范围地对人员造成伤亡。共同作用。汽车排放的尾气，除空气中的氮和氧以及燃烧产物CO2、水蒸汽为无害成份外，其余均为有害成份。汽车发动机排放的尾气一部分毒性物质，是由于燃料不完全燃烧或燃气温度较低时发生较多。尤其是在次序起动、喷油器喷雾不良、超负荷工作运行。燃油不能很好地与氧化合燃烧，必定生成大量的CO、HC和煤烟。另一部分有毒物质，是由于燃烧室内的高温、高压而形成的氮氧化合物NOx（NOx和NO和NO2的总称）。 然而上述的CO是一种无色无味有毒的气体，它不易与其它物质发生反应而成为大气成份中比较稳定的组成部分，能停留23年。当人们吸入过多的CO后，CO可与血液中的血红素结合，阻碍血液吸收氧气和输送氧气而中毒死亡。它引起的公害称为汽车尾气第一排气公害。 CH化合物中，特别是烯在大气上空，在太阳光紫外线作用下，会与氧化氮起光化反应生成臭氧、醛等烟雾状物质，刺激人们的喉、眼、鼻等粘膜。它不仅危害人们与动物，而且使生态环境遭到破坏，严重影响农作物的生长，近使农业减产，同时还具有致癌作用。它成为汽车尾气排放的第二公害。 MOx是NO及NO2的总称，其中NO与血液中的血红素的结合能力比CO还强。容易使人们中毒而死亡。NO2是一种褐色有毒气体，有特殊刺激臭味，损害人的眼睛和肺部。它是产生酸雨和引起气候变化、产生烟雾的主要原因。成为汽车尾气的排放公害。 汽车尾气排放的颗粒物，一般是由直径为0.140m的多孔性炭粒构成。它能粘附O2及苯芘有毒物质，有臭味，对人们呼吸道极为有害（颗粒度较大的炭粒能迅速沉淀，不易从肺部排出）。 第二课时一：大气污染的危害1对人体健康的危害。受污染的大气进入人体，可导致呼吸、心血管、神经等系统疾病和其他疾病。化学性物质污染。主要来自煤和石油的燃烧、冶金、火力发电、石油化工和焦化等工业生产过程排入大气的有害物质最多。一般通过呼吸道进入人体，也有少数经消化道或皮肤进入人体。对居民主要产生慢性中毒，城市大气污染是慢性支气管炎、肺气肿和支气管哮喘等疾病的直接原因或诱因。世界上闻名的重大污染事件有比利时的马斯河谷事件，美国的多诺拉事件。墨西哥的帕沙利卡事件，英国的伦敦事件等。放射性物质污染。主要来自核爆炸产物。放射性矿物的开采和加工、放射性物质的生产和应用，也能造成空气污染。污染大气起主要作用的是半衰期较长的放射性元素。生物物质污染。一种空气应变源，主要有花粉和一些霉菌孢子，能在个别人身上起过敏反应，可诱发鼻炎、气喘、过敏性肺部病变。城市居民受大气污染是综合性的，一般是先污染蔬菜、鱼贝类，经食物链进入人体。2对动植物危害。动物往往由于食用或饮用积累了大气污染的植物和水，发生中毒或死亡。大气污染物浓度超过植物的忍耐程度，会使植物的细胞和组织器官受到伤害，生理功能和生长发育受阻，产量下降，产品品质变坏，群落组成发生变化，甚至造成植物个体死亡，种群消失。急性伤害导致细胞死亡，常在短时间里显示出来。3对材料的危害。如腐蚀金属、侵蚀建筑材料、使橡胶制品脆裂、损坏艺术品、使有色金属褪色等。4对大气的影响。能改变大气的性质和气候的形式。二氧化碳吸收地面幅射，颗粒物散射阳光，可使地面温度上升或降低。细微颗粒物可降低见光度，增加云量和降水量，雾的出现频率也增加并延长持续时间。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1 kg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2.010-7 m3.010-7 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。汽车在大量消耗资源的同时，其排放的尾气会严重影响人类健康。汽车尾气中的一氧化碳与血液中的血红蛋白结合的速度比氧气快250倍。所以，即使有微量一氧化碳的吸入，也可能给人造成可怕的缺氧性伤害。轻者眩晕、头痛，重者脑细胞将受到永久性损伤；氮氧、氢氧化合物会使易感人群出现刺激反应，患上眼病、喉炎，尾气中氮氢化合物所含苯并芘是致癌物质，它是一种高散度的颗粒，可在空气中悬浮几昼夜，被人体吸入后不能排出，积累到临界浓度便激发形成恶性肿瘤。一氧化氮是一种无色无臭的气体，它在常温下很容易跟空气中的O2化合生成棕色、有刺激气味的二氧化氮。二氧化氮在空气中的本底值大约是0.001ppm。二氧化氮有毒，空气中含量为0.1ppm时，即可嗅到它的臭味；含量在150ppm以上对人的呼吸器官就有强烈刺激作用，引起肺水肿，严重者可致肺疽，有生命危险。二氧化氮遇水便形成硝酸。酸雨就是水和硫酸、硝酸的混合物。人为排放氧化物的重要原因是燃料在燃烧过程中助燃空气里的氮和氧在高温条件下作用生成一氧化氮，一氧化氮再氧化即成二氧化氮。例如汽油机和柴油机中油料燃烧后，汽缸里排出的气体中一氧化氮浓度可达4000ppm；汽车加速时尾气中一氧化氮浓度可达6000ppm；火力发电厂废气中的一氧化氮含量也可达到1000ppm以上。而且燃烧温度越高，一氧化氮生成量越大。从工厂烟囱排出来的高浓度氮氧化物是棕色气体，人们称之为黄龙。二氧化氮不但本身有毒，它在紫外线作用下还会产生臭氧。一氧化碳是一种对血液神经有害的毒物，主要来自煤和石油的燃烧。一氧化碳进入体内，经肺泡进入血循环，主要与血红蛋白结合，导致肌体组织缺氧。实验表明，大约100ppm浓度的一氧化碳会使人产生昏眩、头痛或其他中毒症状。燃料不完全时会产生大量一氧化碳。供氧不足的燃烧称作贫氧燃烧，产物即以一氧化碳为主。二氧化碳本身是没有毒性的，人体呼吸吐出的就是二氧化碳。但二氧化碳浓度的不断增加，对全球的气候却产生了不容忽视的影响。二氧化碳气体有一个特性，就是能够吸收红外光。太阳辐射到地球上的可见光除少部分通过植物的光合作用将能量转换并贮存以外，大部分被云层、飘尘和地面反射回空间。反射是以红外光的形式进行的，但空气中二氧化碳气体却阻拦变成红外光的热能反射离开地表，于是地表附近的二氧化碳气体就起到了类似温室玻璃的作用，阳光可以射到温室里来，热量却散发不出去。这种“温室效应”能使地表低层大气温度升高，地表变暖。据调查，19世纪大气中二氧化碳浓度是290ppm，现已达320ppm以上。1885年到1940年间，地球表面平均温度确实上升了0.6。有人认为，如果大气中二氧化碳继续增加，则50100年内地球上的气温将升高好几度，赤道附近的干旱地区