第九讲环保化学

环境与化学一、环境污染人类生存的环境，是指以人类社会为主体的外部世界的总和，包括自然环境和社会环境。这里所指的环境主要指自然环境，它是人类生活和生产所必需的自然条件和自然资源的总称，即阳光、温度、气候、地磁、空气、水、岩石、土壤、动植物、微生物以及地壳的稳定性等自然条件的总和。为便于研究，人们把环境分为大气圈、水圈、土壤圈—岩石圈、生物圈等4个圈层。环境环境污染概述环境问题所谓环境问题，是指环境系统的物质组成、结构和性质发生了不利于人类生存和发展的变化。狭义上说就是指由于人类的生产和生活方式所导致的各种环境污染、资源破坏和生态系统失调。国际社会普遍认为，贫困和过度消费导致人类无节制地开发和破坏自然资源，这是造成环境恶化的罪魁祸首。当前，人类仍面临着一系列全球性的环境问题，包括全球气候变化、臭氧层破坏、森林植被破坏、水土流失、土地荒漠化、水资源危机和海洋环境破坏、生物多样性减少、酸雨污染、有毒物品及废弃物污染等。表120世纪中叶世界环境公害事件名称地点时间污染物成因及结果马斯河谷烟雾事件比利时马斯河谷1930年12月烟尘、SO2山谷中工厂多，逆温天气，工业污染物积聚，又遇雾日。SO2被氧化为SO3进入肺深部。数千人发病，60多人死亡多诺拉烟雾事件美国多诺拉1948年10月烟尘、SO2工厂多，遇雾天和逆温大气，SO2与烟尘作用生成硫酸，吸入人肺部，4天内42％的居民患病、17人死亡伦敦烟雾事件英国伦敦1952年12月烟尘、SO2居民烟煤取暖，煤中硫含量高，排出的烟尘量大，遇逆湿天气，Fe2O3使SO2变成硫酸沫，吸附在烟尘上，吸入肺部，5天内4000人死亡洛衫矶光化学烟雾事件美国洛衫矶1943年5月到10月光化学烟雾汽车多，每天有1000多吨碳氢化合物进人大气，市区空气水平流动慢。石油工业和汽车废气在紫外线作用下生成光化学烟雾，使大多数居民患病，65岁以上老人死亡400人名称地点时间污染物成因及结果水俣事件日本九州南部熊木县水俣镇1953年甲基汞氮肥生产采用氯化汞和硫酸汞作催化剂。含甲基汞的毒水废渣排入水体，甲基汞被鱼吃后，人吃中毒的鱼而生病，水俣镇病者180多人，死亡50多人富山事件日本富山县1931～1972年镉炼锌厂未经处理净化的含镉废水排入河流。人吃含镉的米、喝含锅的水而中毒，全身骨痛，最后骨骼软化，患者超过280人，死广34人四日事件日本四日市1955年SO2、烟尘、金属粉尘工厂向大气排放SO2和煤粉尘数量多，并含有钴、锰、钛等。有毒重金属微粒及SO2吸人肺部，患者500多人，36人在气喘病折磨中死去米糠油事件日本本州1968年多氯联苯米糠油生产中，用多氯联苯作载加热，因管理不善，毒物进入米糠油中。人食用含多氯联苯的米糠油而中毒。患者5000多人，死亡16人有调查显示，作为地球上最大、最复杂的生态系统的森林，其面积在过去30年内急剧减少，仅在上世纪90年代，全球森林面积就减少2.4％。乱砍滥伐、过度耕作使世界23％的耕地严重退化，全球三分之一以上的土地面临沙漠化威胁，水土流失严重。我国荒漠化土地面积也已达国土陆地面积的27％、发生水土流失的土地面积占38％。全球一半的江河水流量大幅减少或被严重污染，淡水供应亮起了红灯，导致目前包括中国在内的80多个国家严重缺水。环境污染导致生物多样性受到严重破坏，生物物种加速灭绝。全球已有10％至15％的动植物种类受到威胁，而这个数据在我国为15％至20％。大气污染造成的酸雨为人类带来了灾难性后果，而我国属于世界三大酸雨区之一。另外，城市生活垃圾“白色污染”和固体废物污染问题、城市噪音污染问题、放射性污染与电磁辐射污染问题等都日益突出、形势严峻，对人类健康存在潜在威胁。人类活动产生的污染物或污染因素，进入环境的量，超过环境容量或环境自净能力时，就会导致环境质量变化，出现环境污染。什么是环境污染？环境污染的分类②按人类活动分：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染。①按环境要素分：大气污染、水污染、土壤污染。④按污染产生的原因分：有生活污染源、工业污染源、农业污染源、交通污染源污染等；⑤按污染物的形态分：有废气污染、废水污染、固体废弃物污染、噪音污染、辐射污染、光污染等；⑥按影响的范围分：有全球性污染、区域性污染和局部污染。③按污染物的性质分：化学污染、生物污染、物理污染2002年6月27日，桔红色的晚霞浮现在澳大利亚悉尼纳拉宾海滩的上空。由于空气污染严重，空气中的悬浮颗粒遭遇冷空气，透过阳光的照射便形成了如此灿烂的“晚霞”。大气污染

可怕的浓烟

这是德国柏林附近一家瑞士木材加工厂的烟囱冒出滚滚浓烟(2004年6月2日摄)2006年5月19日，北京十三陵水库笼罩在灰雾中鸟儿飞过英国中部地区的一家发电厂。(2006年10月30日，)烟头小，也是污染源环境污染物分类1.按污染物的来源分：自然源的污染物和人为源的污染物。人为源污染物的产生可分再分为：生产性污染物和生活性污染物。2.按污染物所影响的环境要素可分为：大气污染物、水体污染物、土壤污染物、生物污染物等。

3.按污染物的形态可分为：气体污染物、液态污染物、固体废物。

4.按污染物的性质可分为：化学污染物、物理污染物和生物污染物；化学污染物又可分为无机污染物和有机污染物；生物污染物又可分为病原体、变应原污染物等。5.按污染物在环境中化学性质的变化可分为：一次污染物和二次污染物。全球十大环境问题在相当长的时期里，人们只知道一味地向自然索取，过度消耗资源，因而遭到了大自然的报复，结果是资源日趋衰竭，环境严重污染，引发了全球的许多严峻环境问题，早在20世纪80年代初，全球气候变暖、臭氧层耗竭及酸雨三大全球性环境问题已初露端倪，进入20世纪90年代，地球荒漠化、海洋污染、物种灭绝等环境问题更是突破了国界，成为影响全人类生存的重大问题。如空气污染、气候变化、臭氧层损耗、淡水资源枯竭、水污染、森林锐减、水土流失、沙漠化、物种的灭绝、生物多样性锐减等。1.全球变暖造成全球气候变暖的主要原因是由于人类活动造成空气中二氧化碳、甲烷等温室气体的含量在逐渐增加。气候变暖的后果是南北极的气温上升，使部分冰山融化，加之海水受热膨胀，最终导致海平面上升。从1880年至今的100年多年以来，海平面上升了8厘米。2.臭氧层破坏臭氧能把太阳光中的大部分有害的紫外线吸收掉，是地球上所有生命的“保护伞”。臭氧层被破坏的后果是“无形杀手”—紫外线长驱直入，皮肤癌发病率增加。据美国科学家研究认为，臭氧含量减少1%，则损害人体的紫外线就会增加2.3%，皮肤癌发病率增加5.5%。造成臭氧层破坏的罪魁祸首是氟里昂，此外甲烷、四氯化碳、三氯甲烷等也会引起臭氧层的破坏。随着工业发展和化学燃料的大量使用，排入大气中的二氧化硫、二氧化氮等愈来愈多，造成雨、雪、雾、露等呈酸性，统称为酸雨。二战以后，各国，特别是发达国家和地区的城市化、工业化、交通运输业迅猛发展，煤炭、天然气、石油燃烧以及金属冶炼等产生的二氧化硫、二氧化氮大量排入空气中，经过复杂的大气物理和大气化学过程最终转化为硫酸和硝酸等，与水气或雨雪相遇，形成酸雨降落至地面。3.酸雨蔓延现在，全世界每年排入大气中的硫化物和氮氧化物高达3000万吨，有些烟雾大都经过高烟筒排放，在大气环流的作用下可以漂洋过海，到达几千千米之处，因而酸雨又被称为“跨国界的恶魔”。4.土地荒漠化程度加剧全球陆地面积占60%，其中沙漠和沙漠化面积29%。每年有600万公顷的土地变成沙漠。经济损失每年423亿美元。全球共有干旱、半干旱土地50亿公顷，其中33亿遭到荒漠化威胁。致使每年有600万公顷的农田、900万公顷的牧区失去生产力；人类文明的摇篮底格里斯河、幼发拉底河流域，由沃土变成荒漠。中国的黄河，水土流失亦十分严重。全世界60%的人口挤在离大海不到100千米的地方，沿海地区受到了巨大的人口压力，这种人口拥挤状况正使非常脆弱的海洋生态失去平衡。由于人类不断向大海排放污染物，大量建设海上旅游设施。近年来发生在近海水域的污染事件不断增多。海洋污染主要有原油泄漏污染、漂浮物污染和有机化合物污染及赤潮、黑潮等。全世界1/3的沿海地区（在欧洲是80%的沿海地区）遭到了破坏。危害：赤潮频繁发生；破坏红树林、珊瑚礁、海草；近海鱼虾锐减，渔业损失惨重；5.海洋污染美国一海上钻井平台爆炸墨西哥湾石油泄漏6.生物多样性锐减物种灭绝是自然现象，在过去的两亿年中，每27年中才有一种植物从地球上消失，每世纪有90多种脊椎动物灭绝。由于城市化、农业发展、森林减少和环境污染，自然生态区域变得越来越小了，这就导致了数以千计的物种绝迹，生物多样性正以前所未有的速度减少：据估计目前世界平均每天有一个物种消失，现在物种灭绝的速度是自然灭绝速度的1000倍！生物多样性的丧失已成为人类面临的全球范围内的环境问题。7.森林减少最近几十年以来，热带地区国家森林面积减少的情况十分严重。在1980年～1990年，世界上有150万平方千米森林（占全球总面积的12%）消失了。照此速度，40年以后，一些东南亚国家就再也见不到一棵树了。热带雨林不断减少的后果是二氧化碳浓度的增加，异常气候的出现和生物物种的减少。在今天的地球上绿色屏障--森林正以平均每年4000平方公里的速度消失。危害：涵养水源功能破坏；洪水肆虐、沙尘暴、物种减少；水土流失；二氧化碳吸收减少导致温室效应。8.大气污染大气污染主要因子：悬浮颗粒物、一氧化碳、臭氧、二氧化碳、氮氧化物、铅等。危害：二氧化碳导致气温升高，导致酸雨，危害人类健康。每年有：30-70万人因烟尘污染提前死亡；2500万的儿童患慢性喉炎；400-700万的农村妇女儿童受害。9.水污染1950年仅有20个国家的2千万人面临缺水问题，而1990年则有26个国家的3亿人中受到淡水短缺的困扰。据预测，到2025年将有40多个国家中占30%的人口受到水资源短缺的影响，到2050年，将有65个国家的约占全球人口60%的人口将面临淡水危机。淡水短缺，将会造成人们对水资源的竞争，必然引起更多的国与国之间甚至是国内各地方之间的冲突与争端。10.固体废物垃圾传播疾病；危险废物诱发疾病癌；污染土壤、水源、大气等。垃圾山，不是一座普通的山，而是火山，它带给人类的危害也许也并不亚于火山。

中国十大环境问题中国的二氧化硫排放量居世界第一，烟尘排放量和工业粉尘的排放量也很高。而现在城市中汽车尾气的排放在迅速上升。1.大气污染2.水体污染

中国七大水系中42%的水质已不能做饮用水源。75%以上的湖泊富营养化加剧，主要由氮、磷污染引起。对水体的污染有很大部分来自生活污水的排放。3.垃圾污染

中国的废弃物排放在不断增加，生活垃圾达到无害化处理要求的不到10%。白色污染严重。5.水土流失

山体植被的破坏使中国每年流失的土壤总量达50多亿吨，流失掉的土壤养分为4000万吨标准化肥，相当于全国一年的化肥使用量。数字惊人。中国国土上的荒漠化土地已近三分之一的国土陆地面积。每年的沙尘暴和土地沙化引起的居民迁移问题带来了多种负面效应。4.荒漠化近年来中国的旱灾和水灾频繁。黄河断流使黄河边上的老百姓吃水都困难。6.旱灾和水灾

中华鲟保护基地的牌子上面写着“中华鲟餐厅，欢迎光临，敬请品尝”。中国是世界上生物多样性破坏比较严重的国家。7.生物多样性破坏8.WTO与环境问题

一方面是“绿色贸易壁垒”，也就是说：中国的食品、机电、纺织、皮革、陶瓷、烟草、玩具、鞋业等行业的产品在出口贸易中受到限制。而另一方面，中国可能成为国外污染密集型企业转移的地点和国外工业废物“来料加工”的地点，这将极大地加重中国的环境问题。9.三峡库区问题

葛洲坝大量的生活垃圾堵在涡轮机的进水口。2007年7月24日，一清漂员在长江三峡奉节县水域打捞漂浮物。2007年7月24日，进入主汛期的长江上游连日暴雨，大量水上漂浮垃圾涌入三峡库区，对库区水环境造成污染和航运、旅游带来影响。为保证长江航运和库区水环境安全，每天打捞水上垃圾百余吨，以确保三峡大坝电厂运行安全和库区水质清洁。10.持久性有机污染物

国际上有一个《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》，其中确定的首批禁止使用的12种持久性有机污染物在中国的环境介质中多有检出，中国是公约的签字国。这类有机污染物具有转移到下一代体内，并在多年后显现其危害的特点，也被称为“环境激素”或“环境荷尔蒙”，危害严重。大气的组成大气污染一般成年人每天需要呼吸约10～12m3的空气，相当于一天进食量的10倍、饮水量的3倍。同时，大气层也是地球生命的保护伞，因为它吸收了来自外层空间的对地球生命有害的大部分宇宙射线和电磁辐射，尤其是紫外辐射。可见，大气对地球和地球生命是极端重要的。

然而，近代工业的高速发展和当初人们对环境保护的不重视，让人类付出了惨重的环境代价。导致数千人死亡的洛杉矶光化学烟雾事件（1944年）、伦敦烟雾事件（1952年）等几次严重的大气环境污染公害事件的出现，让各国政府开始正视人类赖以生存的大气环境问题，其中大气污染问题更是越来越得到科学家和公众的关注，大气污染原理及防治的研究工作也得到政府部门的大力支持。大气的结构高度（千米）1009080706050403020100160200240280320温度(K)对流层：N2,O2,H2O,Ar,CO2平流层：N2,O2,O3中间层：N2,O2,NO+,O2+热成层：O,O2,O+,O2+,N2,NO+,e外层大气的组成大气是由空气、少量水气、粉尘和其他微量杂质组成的混合物。近地空气的组成相对稳定，其主要成分按体积比约为：氮78.09％、氧20.95％、氩0.93％、CO20.03％，此外还有稀有气体氦、氖、氪、氙和甲烷、氮的氧化物、臭氧等共占0.1％，

★恒定组分N2 78.084%0.004%O2 20.948%0.002%Ar 0.934%0.001%可变组分H2O 变量(10-6%)CO2 32510-6不定组分Ne1810-6He510-6Kr110-6Xe0.0810-6CH4210-6H20.510-6N2O0.310-6CO0.510-3～0.210-6O3

变量(10-6)NH3410-6NO2110-9SO2110-9H2S0.5510-9大气污染物及污染源国际标准化组织的定义：“通常系指由于人类活动和自然过程引起某些物质介入大气中，呈现出足够浓度，持续了足够的时间，并因此而危害了入体的舒适、健康和福利或危害了环境。1.大气污染定义世界卫生组织的定义：“室外的大气若存在人为造成的污染物质，其含量与浓度及持续时间可引起多数居民的不适感，在很大范围内危害公共卫生，并使人类、动植物生存处于受妨碍的状态。”2.大气污染物主要有硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)，碳氧化物(COx)、碳氢化合物(CH)、卤化物及粉尘等。3.大气污染源大气污染物主要来自于工业、农业、交通运输和生活污生产建设。交通污染源又称移动污染源，农业污染源、生活污染源和工业污染源又称固定污染源。对直接从污染源排放出来的污染物质，我们称之为一次污染物。而一次污染物有可能与大气中某些物质发生化学或光化学反应，生成新的污染物，这些新污染物我们称之为二次污染物。大气环境标准我国目前执行的大气环境标准将我国环境空气质量按功能区分为三类：一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区，执行一级标准；二类区为城镇规划中确定的居民区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区，执行二级标准；三类区为特定工业区，执行三级标准。

我们平常在天气预报中看到的空气质量分级，是根据空气污染指数API（AirPollutionIndex）来确定的，表4-3、4-4分别为空气污染指数对应的污染物浓度限值和空气污染指数范围及相应的空气质量类别(表中PM10指可吸入悬浮颗粒)。表4-3空气污染指数对应的污染物浓度限值污染指数污染物浓度（毫克/立方米）APISO2（日均值）NO2（日均值）PM10（日均值）CO（小时均值）O3（小时均值）500.0500.0800.05050.1201000.1500.1200.150100.2002000.8000.2800.350600.4003001.6000.5650.420900.8004002.1000.7500.5001201.0005002.6200.9400.6001501.200表4空气污染指数范围及相应的空气质量类别空气污染指数API空气质量状况对健康的影响建议采取的措施0～50优可正常活动51～100良101～150轻微污染易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状脏病和呼吸系统疾病患者应减少体力消耗和户外活动151~200轻度污染201～250中度污染心脏病和肺病患者症状显著加剧，运动耐受力降低，健康人群中普遍出现症状老年人和心脏病、肺病患者应在停留在室内，并减少体力活动251~300中度重污染>300重污染健康人运动耐受力降低，有明显强烈症状，提前出现某些疾病老年人和病人应当留在室内，避免体力消耗，一般人群应避免户外活动

地球的热平衡温室效应

1.什么是温室效应？★由于大气中二氧化碳等气体含量增加，使全球气温升高的现象称为温室效应

”。

★

因此CO2的增加，被认为是大气污染物对全球气候产生影响的主要原因。

★温室气体并非只有CO2，还有甲烷（CH4）、氯氟烃（CFCs，即氟里昂）、一氧化二氮（N2O）和氢氧根（OH）等。

各种温室气体对全球变暖的影响2.多年来二氧化碳含量基本保持恒定不变的原因由于大气中的二氧化碳始终处于“边增长、边消耗”的动态平衡状态。大气中的二氧化碳有80％来自人和动、植物的呼吸，20％来自燃料的燃烧。散布在大气中的二氧化碳有75％被海洋、湖泊、河流等地面的水及空中降水吸收溶解于水中。还有5％的二氧化碳通过植物光合作用，转化为有机物质贮藏起来。3.空气中二氧化碳增加的原因①由于人口急剧增加，工业迅猛发展，煤炭、石油、天然气燃烧产生的二氧化碳，远远超过了过去的水平。②由于对森林乱砍乱伐，大量农田建成城市和工厂，破坏了植被，减少了将二氧化碳转化为有机物的条件。③表水域逐渐缩小，降水量大大降低，减少了吸收溶解二氧化碳的条件，破坏了二氧化碳生成与转化的动态平衡联合国报告称牛是地球温室效应元凶全球10.5亿头的牛群才是温室效应的“最大元凶”，其排放出的二氧化碳占了全球温室气体总量的18%。超越了人类交通工具，如汽车、飞机等的二氧化碳排放量。牛群的排泄物会产出100多种污染气体，其中甲烷的排放量占全球总量1/3，这种气体暖化地球的速度比二氧化碳快20倍。美学者称胖子是导致全球变暖的原因之一美国的胖子越来越多在上世纪90年代，美国人体重平均增加4.54公斤，为此航空业多烧掉3.5亿加仑的燃油，也就是说，多排放380万吨的二氧化碳以目前的趋势看，全球平均气温在未来50年内将升20C到30C，但如果温室气体排放继续增加，气温还会再升高几摄氏度。与100年前相比，非洲大陆的气温上升了0.50C，某些地区的气温则上升得更多，如肯尼亚部分地区在过去20年里气温上升了3.50C。温室效应的影响气候变暖导致非洲乞力马扎罗山的冰盖在过去80多年里消失了82%，肯尼亚山的冰盖在过去100年里消失了92%。2005年地球大气中的二氧化碳(温室气体主要成分)的含量创下新高，达到379.1ppm(1ppm为百万分之一)，比2004年的377.1ppm增加了0.53%。温室效应的危害

●地球温度上升，将导致寒带和两极的冰川大量融化，海平面上升，从而淹没地势较低的沿海城市及河流三角洲，如：上海、大连、纽约、伦敦等地都会发生这种现象。

●气温上升会使干旱的热带地区更加干旱，土地沙漠化的进程加快，自然灾害的进程加快，自然灾害也越来越频繁。●全球变暖将导致世界上四分之一的陆地动植物在未来50年内灭绝。2007.8.3消息:气候变暖可能致极地冰川藏14万年前的病毒复活2002年11月25日，在德国法兰克福附近的一个发电厂上空，一道彩虹划过被污染的厂区。飞机尾气污染已成为重要的交通污染之一，却未引起人们足够的重视。这是2001年12月28日，一架飞机在夕阳的照耀下从澳大利亚悉尼上空飞过。气候变化使得一些鸟类被迫改变迁徙时间和路线，还有一些鸟类甚至无法完成迁徙行动什么是《京都议定书》？

《京都议定书》是1997年12月在日本京都以法规的形式限制温室气体排放、抑制全球变暖的协议。

议定书于2005年2月16日正式生效，并且规定到2010年，所有发达国家二氧化碳等6种温室气体的排放量，要比1990年减少5.2%；截至2005年8月13日，全球已有142个国家和地区签署该议定书，其中包括30个工业化国家，占全世界总人口的80%。2006年10月30日，水蒸气从英国利兹市附近的发电站冷却塔中升起。

英国伦敦格罗夫纳广场上，一名示威者手持标语，上面写道：环境变化不是儿戏。2006年11月4日，伦敦市中心特拉法加广场上，万名民众举行示威游行，要求政府和世界各国首脑对全球变暖采取措施。2006年11月4日，在美国佛罗里达州戴尼亚，一些环保人士在沙滩上组成“制止全球变暖”的字样和伞的图案。当天，一些保人士在这里举行活动，呼吁人们关注全球变暖问题。2002年7月18日，印度北方邦几位农民坐在龟裂的稻田里祈祷降雨2003年5月21日拍摄的照片显示，在被称为地球第三极的青藏高原上，海拔5860米珠峰东绒布冰川只有少量冰塔林重庆2006年百年不遇的干旱重庆市嘉陵江的江面，孩子们在干枯的河床上抓螃蟹。陈财富两兄弟的鱼塘已经干枯了很多天村民陈玉石在自家的玉米地2006年8月12日四川省南充市高坪镇北斗坪村的一位村民走过一片干涸的稻田去挑水。2009-2010西南五省旱灾2006年10月9日，在重庆市朝天门嘉陵江汇入长江口，市民在岸边观望深褐色的“走沙水”现象。重庆市长江段出现滚滚泥沙的“走沙水”现象，来势迅猛，水面陡涨4米多。由于川渝地区遭遇罕见干旱，江河干涸，河床裸露时间较长后遭遇强降雨，许多泥沙随雨水冲入江中造成泥沙含量较高的“走沙水”。全球变暖

南极又一巨大冰架崩离冰架崩离

冰架崩离时形成的冰山北极的冰冻层正每年都在缩小全球变暖可能引起的七大事件1.最“老”的受害者--千年文化遗迹可能被淹没.2.最岌岌可危的体育项目--冰地曲棍球与高山滑雪走向衰亡.3.最没有明天的国度--太平洋岛国将遭“灭顶之灾”.4.改变最多的极地人--因纽特人、爱斯基摩人因祸得福.5.最受影响的行业--旅游“格局”面临重新洗牌.6.最无辜的动物--饥饿的北极熊开始互相残杀母北极熊和它的“孩子”在加拿大丘吉尔港附近活动7.最遭殃的大洲--脆弱的非洲首当其冲2004年7月26日清晨，乞力马扎罗山的雪峰在云遮雾罩中显现

★由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾，称为光化学烟雾。

光化学烟雾

NO、NO2是这种烟雾的主要成分，又因其1946年首次出现在美国洛杉矶，因此又叫洛杉矶型烟雾，以区别于煤烟烟雾(伦敦型烟雾)。洛杉矶光化学烟雾洛杉矶光化学烟雾光化学烟雾的分类★光化学烟雾是高浓度氧化剂的混合物，因此也称为氧化烟雾，光化学烟雾则主要是由汽车排气引起的。洛杉矶型烟雾★相对硫酸烟雾型污染物，从化学上看是属于还原性混合物，故又称为还原烟雾。伦敦烟雾主要由燃煤引起的。伦敦型烟雾项目伦敦型（还原型）洛杉矶型（氧化型）污染物颗粒物、SO2、硫酸雾等碳氢化合物、NOX、O3、醛类、PAN（过氧酰基硝酸酯）燃料煤、燃料油汽油、煤气、石油气象条件风速静风22m/s以下季节冬秋、夏气温低（4℃以下）高（24℃以上）湿度85％以上70％以下日光弱强臭氧浓度低高出现时间白天夜间连续白天毒性对呼吸道有刺激作用，严重时导致死亡对眼和呼吸道有强刺激作用。O3等氧化剂有强氧化破坏作用，严重时可导致死亡。伦敦型烟雾与洛杉矶烟雾的比较英国伦敦烟雾事件光化学烟雾的反应机理汽车排出的氮氧化物，在强烈的太阳光照射下，发生光化学分解，生成游离氧原子。游离氧原子的活性很高，在大气中经催化作用，与普通的氧分子结合生成臭氧。臭氧的氧化性极强，能将汽车排气中的碳氢化合物氧化成甲醛、乙醛和酮类等，并进一步与氮的氧化物反应，生成过氧酰基硝酸酯等一系列强氧化剂。NO2+hNO+O(<420nm)O+O2+MO3+MO3+NONO2+O2O+碳氢化合物稳定产物+自由基O3+碳氢化合物稳定产物（甲醛、乙醛、酮）+自由基自由基+碳氢化合物稳定产物+自由基含氧自由基+NONO2+自由基自由基+NO2稳定产物自由基+自由基稳定产物光化学烟雾的形成条件⒈物质条件：氮氧化物（NOx）和碳氢化合物（CxHy）等。①工厂排气、②汽车排气（以石油为燃料）⒉气象条件：①强烈光照（NO2的光解需290-420nm的光）②低风速、低湿度、逆温天气。⒊地理条件：

太阳辐射强度是一个主要条件，太阳辐射的强弱，主要取决于太阳的高度，即太阳辐射线与地面所成的投射角以及大气透明度等。光化学烟雾的危害⒈损害人和动物的健康。⒉影响植物生长。⒊影响材料质量。⒋促成酸雨形成。

光化学烟雾的控制

最有效的办法是控制碳氢化合物和氮氧化物的排放，这样才能避免光化学烟雾的发生。臭氧层能吸收太阳发射到地球的大量紫外线，保护人类和整个地球的生态系统免受过量紫外线的危害。

早在1981年，一份科学调查报告指出,如果该层臭氧减少1%，则抵达地球表面的紫外线将增加2%，人类的皮肤癌患者也将增加2%臭氧的作用臭氧层一位美国环境科学家曾预测：人类如果不采取措施，到2075年，全世界将有1.5亿人患皮肤癌，其中有300多万人死亡；将有1800多万人患白内障；农作物将减产7.5%；水产品将减产25%；材料损失将达47亿美元光化学烟雾的发生率将增加30%。臭氧层——地球的天然屏障Hello!Thebeautifulplanet.Thisisearth...臭氧与氧的转化

O3的形成始于在240nm以下的太阳辐射下O2的光分解：O2O+O反应活性很高的O原子与O2结合形成O3:O＋O2＋MO3＋M臭氧自身吸收200nm-300nm的uv,而发生分解:O3O＋O21985年在南极上空发现了臭氧洞

臭氧洞的发现

美国航空航天局的科学家2000年9月8日宣布，南极上空2000年9月3日的臭氧层空洞面积达到2830万平方公里。这个迄今为止观测到的最大的臭氧层空洞。美国航空航天局提供的影像中，南极上空的臭氧层空洞就像一个巨大的蓝色水滴。臭氧层是地球的保护伞，主要成分为臭氧（O3）,分布在20-25公里的高空。近十年来，地球大气中的臭氧含量不断减少，特别是在南极地区，臭氧几乎消耗殆尽，出现了较深的臭氧空洞。臭氧层的破坏根据统计，从1978年到1987年，全球各纬度的臭氧大约减少了1.2%-10.6%，目前更以每年2%的速度在减少。如果任其发展，到2085年，地球上空臭氧层中臭氧含量将会降到目前的一半以下。同时，整个世界将出现农作物减产、鱼产量下降、气候变化异常的现象。早在1981年，一份科学调查报告指出，地球臭氧层的含量每减少1%，有害紫外线的入射量大约会增加2%，人类患皮肤癌的可能性大约会提高2%。20世纪对大气层的化学研究发现，人类活动产生的微量气体，如氮氧化物(NOx)和氟里昂（CFCs）等，对大气中臭氧的含量有很大的影响,其中破坏臭氧层的主要物质是氟里昂.罪魁祸首是一种名叫氟里昂的化学药品，主要有：（1）氟里昂-11（CCl3F），沸点23.8℃（2）氟里昂-12（CCl2F2），沸点-29.8℃（3）氟里昂-13（CClF3）（4）氟里昂-22（CHClF2）

氟里昂气体进入大气后，向上漂浮，大约经过10年的时间到达离开地面25公里的高度。在那里，氟里昂气体被紫外线分解，释放出氯原子。资料显示：从20世纪的30年代初到90年代的五六十年中，人类总共生产了1500万吨氯氟烃。在大气层下部不会由于降雨、氧化或阳光作用而分解，可在环境中滞留40～150年。这种氯原子对臭氧有着很强的“杀伤力”，它先跟臭氧反应变成氧化氯，氧化氯再跟氧原子反应又回复成氯原子，就这样不断地进行连锁反应，直到氯原子失去活性。但在此之前，一个氯原子大约已经破坏了10000个臭氧分子。破坏臭氧层的化学物质并非只有氟里昂，而且影响臭氧层的也并非全是化学品。大型喷气机的尾气、火山爆发和核爆炸的烟尘均能达到平流层，其中含有各种可与O3作用的污染物，如NO和某些自由基等。

在北极圈附近臭氧减少的情形不那么严重。在过去的十年里北极的臭氧减少了3-4%。1992年的测量揭示出在美国，加拿大和欧洲的最北部分的上空ClO的含量令人惊奇的高。这暗示着北极将在近年内出现大的臭氧洞。臭氧层破坏的危害1.影响人类的健康。臭氧层被破坏后，其吸收紫外线的能力大大降低，使得人类接受过量紫外线辐射的机会大大增加了2.影响农作物的生产。实验表明，过量的紫外线辐射会使植物叶片变小，减少了植物进行光合作用的面积，从而影响作物的产量同时，过量紫外线辐射还会影响到部分农作物种子的质量，使农作物更易受杂草和病虫害的损害。3.影响水生生态系统。研究结果表明，紫外线辐射的增加会直接引起浮游植物、浮游动物、幼体鱼类以及整个水生食物链的破坏。紫外线的增强还会使城市内的烟雾加剧，使橡胶、塑料等有机材料加速老化，使油漆褪色等。保护措施9月16日为国际保护臭氧层日，签署《蒙特利尔议定书》为了拯救臭氧层，许多国家正在大力研制新一代制冷剂以取代氟里昂。虽然这些新型制冷剂的价格相对较高，但为了地球的明天，我们应当使用这些新型制冷剂。1.宣传保护臭氧层的知识2.削减或停止氯氟烃生产，使用替代品,如推广无氟冰箱，使用环保发胶3.削减卤素化学品如四氯化碳、三氯甲烷的产量，如少用空调，不用杀虫剂4.避免火灾，减少灭火器的使用5.控制核试验和航天器引起的污染物高空排放等。6.分类回收垃圾，少用一次性泡沫餐盒7.少乘私家车，多乘公共汽车或骑自行车澳大利亚的农场主们签署了一个每年减少全澳20％甲烷（相当于30万吨二氧化碳）排放量的协议。

酸雨★酸雨这个名词是英国化学家史密斯在1852年首先提出的。什么是酸雨

★被大气中酸性气体污染，

pH＜5.65的雨叫酸雨;

pH＜5.65的雪叫酸雪;

pH＜5.65的雾叫酸雾。酸雨的形成

★酸雨主要是由废气中的SOx和NOx造成的。

汽油和柴油都含有硫化合物，燃烧时排放出SO2，金属硫化物矿在冶炼过程也要释放出大量SO2。这些SO2通过气相或液相的氧化反应产生硫酸，其化学反应过程可表示为：气相反应：2SO2+O2→2SO3SO3+H2O→H2SO4液相反应：SO2+H2O→H2SO32H2SO3+O2→2H2SO4大气中的烟尘、O3等都是反应的催化剂。酸雨的形成过程

燃烧过程产生的NO和空气中的O2化合为NO2，NO2遇水则生成硝酸和亚硝酸，其反应过程可表示为：2NO+O2→2NO22NO2+H2O→HNO3+HNO2

酸雨的危害

1.酸雨使土壤肥力减退、农业减产

酸雨可导致土壤酸化，加速土壤矿物质营养元素的流失；改变土壤结构，导致土壤贫脊化，影响植物正常发育；酸雨还能诱发植物病虫害，使作物减产。

2.酸雨使森林衰退酸雨可造成植物的叶面损伤和坏死，早落叶，林木生长不良，以致单株死亡。土壤肥力降低，产量下降，造成大面积森林衰退。重庆南山风景区约三万亩马尾松发育不良，虫害频繁；万州有华山松97万亩，其中60万亩受到不同程度伤害；而奉节县有九万亩华山松，90%枯死。四川名胜峨眉山近十年来，冷杉林成片死亡。3.酸雨损坏建筑

酸雨能使表面硬化的水泥等非金属建筑材料溶解，出现空洞和裂缝，导致强度降低，从而建筑物损坏。科学家曾收集许多被酸雨毁害的石灰石和大理石建筑材料,分析发现该样品的碳酸盐的颗粒中总是嵌入硫酸钙晶体,硫从哪里来?认定与酸雨有关。沙浆混凝土墙面经酸雨侵蚀后,出现“白霜”经分析此种白霜就是石膏(硫酸钙)。●重庆市1956年建成的重庆体育馆水泥栏杆,由于酸雨腐蚀,石子外露,深达1厘米之多,按时间估计,平均每年侵蚀0.4毫米,十分惊人。●许多电视铁塔或桥梁即使用高级防护漆刷好几层，但在酸雨侵蚀下不出3～5年就会出现斑驳锈块，架空输电的金属器件寿命也大为缩短。酸化的地下水还腐蚀自来水管。

瑞典南部马克郡的西里那村，有一户人家三个孩子的头发都从金黄色变成了绿色。这就是使马克郡出名的“绿头发”事件。原因是他们把井中的汲水管由锌管换成了铜管，而pH小于5.6的水对铜有较强的腐蚀性，产生铜绿。所以这户人家的浴室和洗漱台都已被染成铜绿色。这种溶有铜或锌离子的水还能使婴幼儿发生原因不明的腹泻。马克郡的幼儿园发生过的集体“食物中毒”也是这个原因(大约半数的瑞典人都是把地下水作为饮用水源的)。英国的兰克夏，水龙头里曾放出含有因水管腐蚀而造成大量铁锈的浊水。酸雨甚至使输水管道因腐蚀而破裂。1985年圣诞节前4天，英国约克夏直径1米的输水管破裂，备用的也都不能使用，使20万人一度处于断水的恐慌之中。酸雨使桥梁以更快的速度被腐蝕，不仅造成了经济负担上的问题，而且也对一般大众的安全产生危险。1967年俄亥俄河上的桥倒塌，造成46人死亡。原因为何？由于酸雨的腐蝕。1967年12月15日，美国俄亥俄河上的银桥边排满了等待过桥的人。这正是圣诞节的采购高峰期，很多人手里拎着大包小包，正在往家赶。下午5点，正值下班高峰期。圣诞购物和下班回家的人们挤满了这座桥。谁也没有想到，悲剧就在这时发生了。坍塌的速度是惊人的—短短一分钟之内，银桥就彻底倒塌了。汽车、货车、卡车和上面的人一起坠入了俄亥俄河冰冷的河水中。银桥倒塌事件直接导致50余辆汽车坠入俄亥俄河中，46人丧生，其中两具尸体始终没能找到。

4.酸雨损坏文物

酸雨能使文物面目皆非，碑林、石刻大都由石灰岩雕成，遇到酸雨立即起化学反应，酸碱中和，即被腐蚀●南方某地属于酸雨区,有一块五百年历史的大理石碑,50年前字迹尚清晰,现在已一片模糊,这说明此事与近40至50年间的酸雨现象有关●我国的乐山大佛、大足石刻受酸雨损害的程度也相当严重。●大理石含钙特多，因此最怕酸雨侵蚀。例如，有两座高157米尖塔的著名德国科隆大教堂，石壁表面已腐蚀得凹凸不平，“酸筋”累累。

我国北京国子监街孔庙内的“进士题名碑林”(共198块)距今已有700年历史，上面共刻了元、明、清三代51624名中第进士的姓名、籍贯和名次，是研究中国古代科举考试制度的珍贵实物资料，已被列为国家级文物重点保护单位。近年来，许多石碑表面因大气污染和酸雨出现了严重腐蚀剥落现象，具有珍贵历史价值的石碑已变得面目皆非。●南方某地属于酸雨区,有一块五百年历史的大理石碑,50年前字迹尚清晰,现在已一片模糊,这说明此事与近40至50年间的酸雨现●酸雨同样也腐蚀金属文物古迹。例如，著名的美国纽约港自由女神像，钢筋混凝土外包的薄铜片因酸雨而变得疏松，一触即掉(而在1932年检查时还是完好的)，因此不得不进行大修(已于1986年女神像建立100周年时修复完毕)。●意大利威尼斯圣玛丽教堂正面上部阳台上的四匹青铜马曾被拿破仑掠到过巴黎，后来完璧归赵。近来却因酸雨损坏严重无法很好修复，只得移到室内，在原处用复制品代替。●荷兰中部尤特莱希特大寺院中，有一套组合音韵钟，是在17世纪铸造的名钟。300年来人们一直十分喜欢听它的声音。可是近30年来钟的音程出了毛病，音色也逐渐变得不洪亮。因为钟是用80％的铜制的，由于敲钟时反复震动铜锈逐渐剥落，酸雨腐蚀已经进入到钟的内部。

5.酸雨危害人体健康

6.酸雨造成了新的国际环境问题和争端人体耐酸能力高于耐碱能力，但眼角膜和呼吸道粘膜对酸类却十分敏感，酸雨或酸雾对这些器官有明显刺激作用，导致红眼病和支气管炎,咳嗽不止,这是酸雨对人体健康的直接影响。（1）酸雨引起的美加争端：

酸雨问题长期以来一直是美加关系的焦点之一。加拿大声称其湖泊,溪流以及森林的酸性物质有50%来自美国中西部的发电厂。这些厂排放的二氧化硫以及氮氧化物在空气中转变成酸性物质，向北飘荡,随雨雪降落到加拿大。70年代以来，加拿大一再要求美国强化排烟控制。1980年，美加两国达成合作意向,但美国认为一年需要花费五十至七十亿美元,因而以“努力削减，但建议的时间尚早”为辞而未予以行动。1987年，美国同意在五年内投资50亿美元开发使燃煤造成的大器污染物质减半的方法。但1988年1月,美国前总统里根只确认投资17亿美元,这招致加拿大的抗议。据估计,在这个时期，美国每年越境输入加拿大的二氧化硫为320万吨，而从加拿大进入美国为120万吨左右。所以加拿大始终力促美国减少排放量。（2）欧洲控制酸雨的合作与行动50年代初,北欧国家瑞典和挪威渔业减产,原因不明;1959年挪威科学家才揭示元凶是酸雨。欧洲大陆工业排放大量酸性气体,随高空气流飘到北欧,被雨雪冲刷,所形成酸雨使湖泊酸化,导致渔业减产。

60年代,欧洲建立了欧洲大气化学监测网,继而发现pH值低于4.0的酸雨地区,集中于地势较低地区,如荷兰,丹麦,比利时等。

7.酸雨的其它危害（1）北极也有酸雨：80年代,挪威科学家在北极圈内大面积地区都测到酸雨(酸雪)，是前苏联南部工业区排放的大气酸性物质,随气流,飘移几千公里到北极。酸雨不但没有国界，也没有洲界。（2）中国南极长城站测到酸雨：我国南极长城站1998年4月曾先后8次观测到酸雨，其中最低pH值只有4.45。长城站的铁质房屋和塔台被锈蚀得成层剥落，有的不得不进行更新。为了减缓腐蚀，每年要刷2-3次油漆。当刮西北风时,来自南美洲和亚太地区的大气污染物将吹到中国南极站所处的南极半岛,遇到降水,形成酸雨。这说明:南极也不是“净土”。（3）从酸雨到毒雪：90年代科学家又在冰雪世界的南极和北极收集到了含有有毒农药成份的“毒雪”。“毒雪”形成与酸雨或酸雪形成过程极为相似。也是人类活动，使用人造的农药到田间,杀虫增产，但农药却进入了环境；也是通过大气远程传输；也是在高空中，污染物被雨雪冲刷；也是最终降落地面,危害人类。四、如何防治酸雨？要防治酸雨的污染，最根本的途径是减少人为的污染物排放。人为排放的二氧化硫主要是由于燃烧高硫煤造成的，因此，研究煤炭中硫资源的综合开发与利用，是防治酸雨的有效途径。具体做法：是大力进行煤炭洗选加工，综合开发煤、硫资源。对于高硫煤和低硫煤实行分产分运合理使用。在煤炭燃烧过程中，采取排烟脱硫技术，回收二氧化硫，生产硫酸；发展脱硫煤、成型煤供民用；有计划地进行城市煤气化等。汽车尾气

汽车尾气及其污染汽车在促进经济繁荣、给人民生活带来方便的同时，也带来了能源和环保问题。其中对环境影响最大的，莫过于随着机动车总量的飞速增长而日益严重的汽车尾气污染。在北京、上海、广州等大城市，机动车已成为排放一氧化碳、氮氧化物、碳氢化合物等污染物的第一大污染源。业内人士估计，10—15年之后我国的汽车保有量可能超过1亿辆。因此，治理汽车污染将是一项长期的、艰巨的、复杂的系统工程。1.汽车尾气组成汽车尾气主要是指从排气管排出的废气。废气中含有150-200种不同的化合物，其中对人危害最大的主要有害成分是一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物、铅的化合物及颗粒物。有害气体扩散到空气中会造成空气污染，其中CnHm及NOx在阳光及其他适宜条件下还会形成光化学烟雾，危害更大，汽车排放已成为空气的主要污染源。汽车尾气的颗粒物中含有强致癌物苯并(a)芘。汽车尾气对人体的危害有两方面的：①直接的伤害：呼吸道的破坏，如呼吸阻力增大等等。②间接的伤害：唾液溶菌酶活性降低，呼吸功能及免疫功能受到损害等等。从眼前看，汽车尾气最重要的影响是形成光化学烟雾和危害人类健康的可吸入颗粒物；但从长远看，二氧化碳的排放总量问题更为重要，因为它是导致全球气候变暖的元凶。

汽车排放的尾气

①一氧化碳（CO）危害一氧化碳和人体红血球中的血红蛋白有很强的亲合力，它的亲合力比氧强几十倍，亲合后生成碳氧血红蛋白（COHb），从而消弱血液向各组织输送氧的功能，造成感觉、反应、理解、记忆力等机能障碍，重者危害血液循环系统，导致生命危险。②碳氢化合物（CnHm）的危害

CnHm和NOX在大气环境中受强烈太阳光紫外线照射后，产生一种复杂的光化学反应，生成一种新的污染物--光化学烟雾。③氮氧化物（NOX）主要是指NO、NO2，都是对人体有害的气体，特别是对呼吸系统有危害。在NO2浓度为9.4mg/m2（5PPm）的空气中暴露10分钟，即可造成呼吸系统失调。④细微颗粒物（PM2.5）

颗粒物是指空气中的固体或液体微粒。细微颗粒物对人体健康的影响是它可以进入肺脏的最深部，引起或加重哮喘病，急性呼吸系统症状如咳嗽、呼吸困难或呼吸疼痛，肺功能损失，以及慢性支气管炎，对儿童和老年人的危害尤为明显。2.解决汽车尾气办法在国际上，汽车污染严重的事件时有发生。美国洛杉矶市曾因数百万辆汽车排放出大量废气，造成洛杉矶光化学烟雾事件。英国伦敦也发生过类似的事件，数日之内伦敦被浓雾笼罩。最新的事件发生在墨西哥。由于大气污染指数超过规定的指标，墨西哥城2005年4月进入环境紧急状态。我国空气污染也相当严重，参加全国大气监测的北京、沈阳、上海等城市，被排在全球污染最严重的城市前10位。我国肺病死亡率高居城市死亡之首，目前平均每10万人就有36个死于肺癌，93人死于呼吸系统疾病。①汽车发动机设计改造②提高燃料质量③废气后处理④寻求新的替代燃料

①汽车发动机设计改造提高发动机效率，使发动机从启动至停止各个阶段实现更完全的燃烧。同国外相比，我国重点城市的机动车保有量并不很大，但轻型汽油车平均排放量为美国的4.5倍。日本东京的汽车数量为北京的4倍，而排放量却比北京低几倍。有资料报道：一辆中国汽车尾气污染物排放平均相当于先进国家10～15辆汽车的排放量。②提高燃料质量

在过去20多年中，不少国家在提高燃料质量方面已作出积极努力，对改善环境也起到了一定的作用。例如，美国与日本从1975年开始便逐步取消汽油加铅，欧洲各国也在20世纪80年代加速了这一进程。与此同时，降低柴油硫含量和大气质量标准中规定苯的指标等也是提高燃料质量所追求的目标。③废气后处理

在尾气排放上，柴油发动机与汽油发动机相比，柴油车排放的一氧化碳、烃类均低于汽油发动机，柴油还因其能效高有利于减少二氧化碳排放，但是柴油发动机所排放的颗粒物超过汽油发动机。因此，柴油后处理的主要目的是降低颗粒物排放。但是，目前柴油后处理技术远远落后于汽油后处理技术。④寻求新的替代燃料

目前已有一些新型燃料进入市场，例如，一些国家的车辆已普遍使用压缩天然气和液化石油气。新型燃料中值得一提的是生物燃料。生物燃料是完完全全的可再生燃料，并有助于减少温室气体。用燃料电池驱动的电动汽车才是真正无污染的。

拿破仑之死不可一世的法兰西第一帝国君主拿破仑于1821年在圣赫勒拿岛死去。拿破仑究竟死于何人之手?100多年来一直是个谜。随着科技的发展，20世纪70年代，科学家用重要的环境污染“监测器”——头发，分段分析其微量元素的浓度，以了解各时期内微量元素的摄人情况。结果发现拿破仑的头发里砷的含量比正常人高出40倍，而圣赫勒拿岛上的食用水中含有较多的砷。历史之谜终于揭开，叱咤风云的拿破仑，死于慢性砷中毒。自贡恐龙绝灭之谜无独有偶，近年来我国科学家在研究国内外罕见的十分壮观的我国四川省自贡市恐龙遗址时，发现这里大量石化了的恐龙骨骼与残骸重重堆积的奇异景象竟同样是由微量元素砷所造成的。地质学家通过多年研究，发现自贡恐龙骨骼中砷的含量达100—300mg／kg，比一般动物骨骼高出数百倍至数干倍，对此地岩中残存的碳