化学与环境保护

1、第5章化学与环 境 保 护5.1 5.1 环境质量评价的一般要求环境质量评价的一般要求5.1 环境质量评价的一般要求环境质量评价的一般要求 环境质量关系到人类的健康和生活,关系到工农业生产活动的正常进行,关系到生态平衡的正常延续。要保护环境,改善环境质量,必须制定环境质量标准,并对环境质量进行评价。在环境质量研究中，依据某种环境标准，用某种计算方法，求出的简明、概括地描述和评价环境质量的数值。它是环境质量参数和环境质量标准的复合值， 英文(Environmental Quality Index)缩写为 EQI或E。环境质量指数广泛应用于污染物排放评价、污染源控制或治理效果评价、环境污染程度评价

2、以及某些环境影响评价等方面。 环境质量指数环境质量指数 EE综合综合= E地面水地面水 + E地下水地下水 + E大气大气 + E土壤土壤生活饮用水水质常规检验项目及限值生活饮用水水质常规检验项目及限值 表1生活饮用水水质常规检验项目及限值.doc大气质量标准 表2大气质量标准.gif5.2 5.2 环境质量监测的主要手段环境质量监测的主要手段 为了了解环境污染状况，消除和控制污染以及研为了了解环境污染状况，消除和控制污染以及研究污染物的存在和转化规律，就需要对污染物的存在究污染物的存在和转化规律，就需要对污染物的存在形态、含量进行本底的和现状的分析鉴定，提供可靠形态、含量进行本底的和现状的分

3、析鉴定，提供可靠的分析数据。因此，的分析数据。因此，分析化学分析化学在环境监测工作中，任在环境监测工作中，任务繁重，责任重大，务繁重，责任重大，环境分析化学环境分析化学已成为一个具有特已成为一个具有特色的分支领域。色的分支领域。阿勒泰市大气环境质量自动监测站阿勒泰市大气环境质量自动监测站 西安西安“无车日无车日”重环境重环境 设设4个空气质量监测点个空气质量监测点 环境分析的主要特点如下：环境分析的主要特点如下： （1）研究领域广、对象复杂。研究领域广、对象复杂。要针对各种污染源要针对各种污染源（工业、农业、交通、生活等）和各类环境要素（工业、农业、交通、生活等）和各类环境要素（大气、水体、土

4、壤、动物、植物、食品及人体组（大气、水体、土壤、动物、植物、食品及人体组织等生物材料）中成千上万种的化学物质进行定性织等生物材料）中成千上万种的化学物质进行定性或定量的测定。或定量的测定。 （2 2）被测组分含量低，被测组分含量低，特别是环境背景值含量极特别是环境背景值含量极微微（1010-6-610 10 -12-12g g）。）。例如已测定太平洋中心上空中例如已测定太平洋中心上空中铅的含量为铅的含量为1 ng g1 ng g-1-1而南北极则低于而南北极则低于0.5ng g0.5ng g-1-1。雨水中汞的平均含量为雨水中汞的平均含量为0.2ng g0.2ng g-1-1。对含量极微的。对

5、含量极微的组分进行分析，通常采用微量分析或超微量分析的组分进行分析，通常采用微量分析或超微量分析的方法，并需要采用高灵敏度的分析技术。方法，并需要采用高灵敏度的分析技术。（3 3）样品组成复杂，样品组成复杂，不仅测定元素的总量，还要做不仅测定元素的总量，还要做形态分析。形态分析是指分析某种元素物理化学形态分析。形态分析是指分析某种元素物理化学形态，包括物理形态分析和化学形态分析。物理形形态，包括物理形态分析和化学形态分析。物理形态分析包括区分金属的物理性质如溶解态、胶体和态分析包括区分金属的物理性质如溶解态、胶体和颗粒状等；而化学形态分析是指区分各种化学形态颗粒状等；而化学形态分析是指区分各种

6、化学形态如单质、有机形态和无机形态。不同形态的元素性如单质、有机形态和无机形态。不同形态的元素性质相差很大，表现出在环境中的不同行为，如有机质相差很大，表现出在环境中的不同行为，如有机污染物的异构体多，异构体之间的毒性差别大。污染物的异构体多，异构体之间的毒性差别大。 （4）样品稳定性差样品稳定性差。有些污染物在环境介质中可能。有些污染物在环境介质中可能发生溶解、沉淀、吸附、氧化、还原、光解、水解、发生溶解、沉淀、吸附、氧化、还原、光解、水解、生物降解等变化，因此样品的采集时间、地点、气生物降解等变化，因此样品的采集时间、地点、气象条件的影响、贮存条件（容器性质、温度、避光象条件的影响、贮存条

7、件（容器性质、温度、避光条件）等会影响样品的组成和浓度。这需要在现场条件）等会影响样品的组成和浓度。这需要在现场进行连续的动态分析，要求仪器和方法测定速度快，进行连续的动态分析，要求仪器和方法测定速度快，自动化程度尽可能高。自动化程度尽可能高。 5.3 5.3 三废处理三废处理5.3.1 废气的处理废气的处理 大气污染物绝大部分是由化石燃料燃烧和工业大气污染物绝大部分是由化石燃料燃烧和工业生产过程产生的，一般可通过下列措施防止或减少生产过程产生的，一般可通过下列措施防止或减少污染物的排放。污染物的排放。改革能源结构，积极开发无污染改革能源结构，积极开发无污染能源（太阳能、地热能、海洋能、风能等

8、），或采能源（太阳能、地热能、海洋能、风能等），或采用相对低污染能源（天然气、沼气等）；用相对低污染能源（天然气、沼气等）；改进燃改进燃煤技术和能源供应办法，逐步采取区域采暖、集中煤技术和能源供应办法，逐步采取区域采暖、集中供热的方法，这样既能提高燃烧效率，又能降低有供热的方法，这样既能提高燃烧效率，又能降低有害气体排放量；害气体排放量；采用无污染或低污染的工业生产采用无污染或低污染的工业生产工艺；工艺；及时清理和合理处置工业、生活和建筑废及时清理和合理处置工业、生活和建筑废渣，减少地面扬尘；渣，减少地面扬尘；加强企业管理，注意节约能加强企业管理，注意节约能源和开展资源综合利用，并要减少事故性

9、排放和逸源和开展资源综合利用，并要减少事故性排放和逸散；散；植树造林，这是治理大气污染、绿化环境的植树造林，这是治理大气污染、绿化环境的重要途径。重要途径。5.3.2 废水的处理废水的处理 污染水体的污染物主要来自城市生活污水、工业废污染水体的污染物主要来自城市生活污水、工业废水和径流污水。这些污水若不经处理就排入地面水水和径流污水。这些污水若不经处理就排入地面水体，会使河流、湖泊受到严重污染。因此必须先将体，会使河流、湖泊受到严重污染。因此必须先将其输送至污水处理厂进行处理后排放。其输送至污水处理厂进行处理后排放。 排放到污水处理厂的污水及工业废水，排放到污水处理厂的污水及工业废水，可利用多

10、种分离和转化进行无害化处理，其可利用多种分离和转化进行无害化处理，其基本方法可分为基本方法可分为物理法、化学法、物理化学物理法、化学法、物理化学法和生物法等。法和生物法等。 1.废水处理基本方法废水处理基本方法 （1）物理法）物理法 利用物理作用处理、分离和回收废水中利用物理作用处理、分离和回收废水中的污染物，在处理过程中不改变其化学性质。的污染物，在处理过程中不改变其化学性质。常采用的有沉淀法、过滤法、离心法、蒸发常采用的有沉淀法、过滤法、离心法、蒸发法。法。（2）化学法）化学法 利用化学反应或物理化学作用处理、回利用化学反应或物理化学作用处理、回收废水中的污染物，常用的方法有化学沉淀收废水

11、中的污染物，常用的方法有化学沉淀法、混凝法、中和法、萃取法、吸附法、离法、混凝法、中和法、萃取法、吸附法、离心交换法、电渗析法等心交换法、电渗析法等（3）生物法）生物法 利用微生物的生化作用处理废水中的有利用微生物的生化作用处理废水中的有机污染物。常用的方法有活性污泥法、生物机污染物。常用的方法有活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法等。膜法、厌氧生物处理法等。（4）需氧生物处理法）需氧生物处理法 ：利用需氧微生物在有氧条件下将废水中复杂有利用需氧微生物在有氧条件下将废水中复杂有机物分解的方法。机物分解的方法。（5）厌氧生物处理法）厌氧生物处理法 ：在厌氧细菌或兼性细菌的作用下将污泥中的机在厌氧

12、细菌或兼性细菌的作用下将污泥中的机物分解，最后产生甲烷和二氧化碳等气体。物分解，最后产生甲烷和二氧化碳等气体。5.3.3 废渣的处理废渣的处理 垃圾不是完全不可以利用的，通过各种加工处理垃圾不是完全不可以利用的，通过各种加工处理可以把垃圾转化为有用的物质或能量，所以人们把垃可以把垃圾转化为有用的物质或能量，所以人们把垃圾看成一种资源。面对垃圾资源与日剧增同自然资源圾看成一种资源。面对垃圾资源与日剧增同自然资源日渐枯竭的严峻现实，人类已开始自觉和不自觉地投日渐枯竭的严峻现实，人类已开始自觉和不自觉地投入垃圾处理技术的研究。入垃圾处理技术的研究。 许多国家根据本国的垃圾有机成分含量高的特点，许多国

13、家根据本国的垃圾有机成分含量高的特点，用垃圾生产高能燃料、复合肥料，制造沼气和发电，用垃圾生产高能燃料、复合肥料，制造沼气和发电，并将沼气最终用于城市管道燃气、汽车燃料、工业燃并将沼气最终用于城市管道燃气、汽车燃料、工业燃料。料。 当前全球垃圾资源开发处理现状主要特点为：当前全球垃圾资源开发处理现状主要特点为：发达国家垃圾资源开发处理量远高于发展中国家；发达国家垃圾资源开发处理量远高于发展中国家；垃垃圾处理技术在发达国家以卫生填埋为主，而在发展中国圾处理技术在发达国家以卫生填埋为主，而在发展中国家以堆肥为主；家以堆肥为主；垃圾资源开发处理系列化和垃圾资源垃圾资源开发处理系列化和垃圾资源综合利用

14、多元化已成为全球垃圾处理和综合回收利用的综合利用多元化已成为全球垃圾处理和综合回收利用的新趋势。新趋势。1.城市垃圾的处理和利用城市垃圾的处理和利用 城市垃圾的处理：垃圾的焚烧城市垃圾的处理：垃圾的焚烧 填埋填埋 堆肥堆肥 城市垃圾的回收利用：城市垃圾的回收利用： 城市垃圾是含丰富的再生资源，分别为废纸、城市垃圾是含丰富的再生资源，分别为废纸、有色金属、塑料、玻璃等，若能充分利用其价值相有色金属、塑料、玻璃等，若能充分利用其价值相当可观，例如每处理利用当可观，例如每处理利用100万吨废纸，即可避免万吨废纸，即可避免砍伐砍伐600万公顷的森林，从万公顷的森林，从120130吨罐头盒中可吨罐头盒中

15、可回收回收1吨锡。美国每年仅回收利用废纸的收益即达吨锡。美国每年仅回收利用废纸的收益即达到到700多万美元。多万美元。 2.工业废渣的处理和应用工业废渣的处理和应用钢渣：钢渣目前广泛应用与建筑材料，农业钢渣：钢渣目前广泛应用与建筑材料，农业（肥料）和冶金。（肥料）和冶金。粉煤灰：主要用于制砖，也可用于水泥制造，粉煤灰：主要用于制砖，也可用于水泥制造，铺路。铺路。 5.4 绿色工艺的设计绿色工艺的设计 三废的处理过程不应产生新的污染，这样才能实现三废的处理过程不应产生新的污染，这样才能实现减少或消除污染。更实际意义的是绿色工艺的设计。化减少或消除污染。更实际意义的是绿色工艺的设计。化学工作者正是

16、在探索污染物的防治、转化、处理及综合学工作者正是在探索污染物的防治、转化、处理及综合利用的途径，积极改革旧工艺，探寻无污染或低排放的利用的途径，积极改革旧工艺，探寻无污染或低排放的“绿色绿色”新工艺中发挥着重要作用。新工艺中发挥着重要作用。 例如有机化学家在有机合成工业中，提出对合成途例如有机化学家在有机合成工业中，提出对合成途径原子利用率和径原子利用率和E E因子的分析和估价，以此综合考虑因子的分析和估价，以此综合考虑对原料的选取、能量的耗损、以及废料的环境商值对原料的选取、能量的耗损、以及废料的环境商值EQ EQ 等，探索新的合成工艺。等，探索新的合成工艺。 E E因子定义为每生产因子定义

17、为每生产1kg 1kg 期望产品的同时产生期望产品的同时产生的废物的量，即的废物的量，即E E因子因子= =废料质量废料质量/ /产品质量。产品质量。 精细化工（如染料）和制药工业的精细化工（如染料）和制药工业的E因子较因子较大，主要废料是在纯化产品的反应过程中产生的无大，主要废料是在纯化产品的反应过程中产生的无机盐。一般步骤多废料就多。因此，减少合成步骤、机盐。一般步骤多废料就多。因此，减少合成步骤、无机盐的形成，即开发无盐生产工艺，可减少废料无机盐的形成，即开发无盐生产工艺，可减少废料向环境的排放。向环境的排放。 环境商值环境商值EQ EQ 是综合考虑废物的排放量和废物是综合考虑废物的排放

18、量和废物在环境中的毒性行为，用以评价各种合成方法相对在环境中的毒性行为，用以评价各种合成方法相对于环境的好坏。于环境的好坏。 环境商环境商EQ=EEQ=EQ Q 式中式中E E 即为即为E E因子，因子，Q Q 为根据废物在环境中的为根据废物在环境中的行为给出的对环境不友好度，行为给出的对环境不友好度， 例如，无害的例如，无害的NaCl NaCl 和和(NH(NH4 4) )2 2SOSO4 4 若若Q Q 定为定为1 1，则，则有害重金属离子的盐类基于其毒性大小，其有害重金属离子的盐类基于其毒性大小，其Q Q 为为10010010001000。 环境商值愈大，废物对环境的污染愈严重，因环境商

19、值愈大，废物对环境的污染愈严重，因此此EQ EQ 值的大小是化学工程师衡量或选择合理生产值的大小是化学工程师衡量或选择合理生产工艺的重要因素。工艺的重要因素。 要降低要降低EQ EQ 值，意味着要减少生产工艺过程中废值，意味着要减少生产工艺过程中废物的排放量，就是要提高合成工艺中的原子利用率。物的排放量，就是要提高合成工艺中的原子利用率。 为此，要选择合适的途径，提高原子利用率。为此，要选择合适的途径，提高原子利用率。除理论产率外，还需考虑和比较不同途径的原子利除理论产率外，还需考虑和比较不同途径的原子利用率，这是有关生产过程对环境产生的潜在影响的用率，这是有关生产过程对环境产生的潜在影响的又

20、一评价标准。又一评价标准。 随着人类生产和社会活动的增加，大量污染物进随着人类生产和社会活动的增加，大量污染物进入环境，冲击生态环境和影响人体健康。人们对改善入环境，冲击生态环境和影响人体健康。人们对改善环境质量要求可持续发展的愿望日益迫切。纵然，环环境质量要求可持续发展的愿望日益迫切。纵然，环境问题是多方面的，也是全球性的。联合国于境问题是多方面的，也是全球性的。联合国于1972 年年6 月月5 日至日至16日在斯德哥尔摩首次召开日在斯德哥尔摩首次召开113 个国家参加个国家参加的人类环境会议。的人类环境会议。 会议通过了一个全球保护环境的行动计划和会议通过了一个全球保护环境的行动计划和人人类环境宣言类环境宣言，呼吁，呼吁“为了这一代和将来的世世代代为了这一代和将来的世世代代而保护和改善环境，已成为人类一个紧迫的目标而保护和改善环境，已成为人类一个紧迫的目标”，“这个目标将同争取和平和全世界的经济与社会发展这个目标将同争取和平和全世界的经济与社会发展这两个既定的基本目标共同和协调地实现这两个既定的基本目标共同和协调地实现”。会议通。会议通过了将每年的过了将每年的6 月月5 日定为日定为“世界环境日世界环境日”的决议。每的决议。每年的世界环境日都有一个主题，旨在通过宣传，强化年的世界环