化学与环境学习课件

3化学与环境环境的定义：影响人类生存和发展的各种天然和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜、城市和乡村等。第一页，共七十六页。

②小环境。个人活动的空间如车间、办公室、农村田野、实验室、课堂、宿舍、居室等，亦称工作和生活环境。

8.1环境污染与化学一、环境概念包括大气、水、土壤、岩石以及存在于其交界处的生物圈和阳光。

2．人类活动环境①大环境。与人类生存直接有关的大气层（高20km）、水层和土层（深10km）范围内人人共享的环境物质之总和。

1．自然环境第二页，共七十六页。2．环境问题指环境效应及某些特殊病态。（1）环境效应①生态效应是一种环境生物效应。主要指保持生态平衡，即在一段时期内环境中物质循环和能量流动状态应保持相对稳定。②温室效应是一种全球性的环境物理和化学效应。大气中CO2的积累，吸收地面向太空的热辐射，保持地面空气温度升高。③热岛效应是一个区域环境物理和化学效应。主要指城市地区由于人口稠密、工业集中造成温度高于周围地区的现象。第三页，共七十六页。上海等大城市的高楼病、肺癌发病率高，饮水不洁或缺水是50多种水质病患（如氟骨症、传染性肝炎）流行和传播的主因。（2）环境疾病①城市病

指现代化和城市化使人类疾病类型发生改变的现象。原因主要是大气和水质污染。第四页，共七十六页。

③地方病

指发生在某一特定地区，同当地自然环境有密切关系的疾病，由环境的化学和生物效应引起。如一个地区碘元素分布异常，可引起地方性甲状腺肿或地主性克汀病。氟元素过多会引起地方性氟中毒。②职业病如粉尘引起硅肺；某些化工厂的CO、烟雾引发心纹痛；雷达、射频设备引起电磁辐射病（白内障、心律不齐、神经衰弱等）。第五页，共七十六页。20世纪化学工业带来的污染(世界八大公害事件)第六页，共七十六页。一、马斯河谷烟雾事件污染物发生时

间、地点致害原因

中毒症状公害

成因马斯河谷烟雾二氧化硫烟尘1930年12月

比利时马斯河谷SO2→SO3→

肺部、咳嗽…1.工厂多工业污染物积聚

2.遇雾天第七页，共七十六页。事件污染物发生时

间、地点致害原因

中毒症状公害

成因洛杉矶光化学烟雾光化学烟雾1943.5-12月

美国洛杉矶石油工业、汽车尾气/紫外线作用、眼病喉头炎氮氧、碳氢化物→大气二、洛杉矶光化学烟雾第八页，共七十六页。事件污染物发生时

间、地点致害原因

中毒症状公害

成因多诺拉烟雾二氧化硫烟尘1948年10月美国多诺拉SO2+烟尘→

硫酸→肺部、咳嗽、胸闷、喉痛、呕吐1.工厂多工业污染物积聚

2.遇雾天三、多诺拉烟雾第九页，共七十六页。事件污染物发生时

间、地点致害原因

中毒症状公害

成因伦敦烟雾二氧化硫烟尘1952年12月英国伦敦SO2+烟尘→

硫酸→肺部、咳嗽、胸闷、喉痛、呕吐1.工厂多工业污染物积聚

2.遇雾天四、伦敦烟雾第十页，共七十六页。事件污染物发生时

间、地点致害原因

中毒症状公害

成因水俣

事件甲基汞1943年日本九州鱼吃甲基汞、人吃鱼→失常氮肥生产催化剂五、水俣事件第十一页，共七十六页。事件污染物发生时

间、地点致害原因

中毒症状公害

成因四日

事件

哮喘病SO2

煤尘

…1955年3月日本四日市重金属微粒SO2→肺部,支气管哮喘Co/Mn/

Ti粉尘

SO2六、四日事件哮喘病第十二页，共七十六页。事件污染物发生时

间、地点致害原因

中毒症状公害

成因富山

骨痛病镉1972年3月日本富山关节、神经、全身骨痛、骨骼萎缩、食含镉的米、水炼锌厂含镉废水七、富山骨痛病第十三页，共七十六页。事件污染物发生时

间、地点致害原因

中毒症状公害

成因米糠油事件多氯联苯1968年日本九州艾知县等23个府县食用含多氯联苯的米糠油、全身起红疙瘩、呕吐、恶心、肌肉痛生产中多氯联苯进入米糠油八、米糠油事件第十四页，共七十六页。其它化学污染事件发生时间、地点致害原因及严重后果河面着火～1970年

美国俄亥俄州Cuyahoga河严重化学污染引起河面着火化学中毒1984年印度Bhopal化工厂甲基异氰酸大量泄漏致死约4000人，伤者无数。皮癌增多1980年以后探明氟氯烃对大气臭氧层破坏，紫外光透过大气层第十五页，共七十六页。水资源问题及水体污染一、水的组成和结构水分子间的氢键H2O第十六页，共七十六页。二、地球上有多少水？地球表面的四分之三被海洋、江河、湖泊中的水覆盖，十分之一被冰川覆盖。从太空观察，地球是个美丽的蔚蓝的水球。此外，地层、大气、生物体内都含有水。可供人类饮用的水有多少？可供人类使用的淡水仅占地球总水量的0.65%左右，缺水将是人类面临的最大危机。第十七页，共七十六页。三、水有什么特性？水的比热容在所有液态和固态物质中是最大的，为4.2千焦／千克·开水具有高蒸发热，44KJ/mol水在4℃时体积最小，密度最大，为1千克／升。第十八页，共七十六页。冰的结构冰的结构第十九页，共七十六页。四、水的重要作用对调节地表气温，维持地表气温相对恒定具有重要作用对于水生动、植物的生存有着重要意义水是生命的源泉

水与生命的起源原始大气层的组成：甲烷、水蒸气、氨气等还原性气体组成。原始大气光化学反应：

第二十页，共七十六页。氰化氢和甲醛氨基酸多肽、嘌呤碱、嘧啶碱、核苷酸

蛋白质和核酸

DNA分子

生命的“化学进化”时期从前生命物质到原始生命

前生命有机物

原始生命

第二十一页，共七十六页。五、人体每天需要多少水？人的生命离不开水，成人体内含水量一般约占人体质量的60%左右。一个成年人平均每天补充水2.5—4升；一个60岁的人摄入体内的总水量可达55吨。人体失水2％—5％，就要补充水。如果因流血或出汗过多而丧失10％的水，生理机能就会失调；人体内失水在14％以上时，体内产生的毒物不易排出；丧失22％以上的水，则会导致死亡。中老年人由于体内固有水减少，皮肤干燥无光泽、皱纹增多、易患皮炎、便秘、肾脏病等症。

要合理饮水：通常每天要喝8—10杯水(每杯300毫升)；要提倡餐前空腹饮水，即于早、中、晚三餐之前约一小时左右喝一杯水。早晨起床后空腹饮水尤为重要，提倡喝200-400毫升温开水。第二十二页，共七十六页。六、水的净化和软化

水净化过程示意图石灰—纯碱第二十三页，共七十六页。水净化中的化学过程硫酸铝的作用：常用的沉降剂，它在水中会发生水解反应，生成氢氧化铝白色絮状沉淀物，在其沉降过程中吸收水中悬浮物，一并带下，所以能净水。

Al2(SO4)3+6H2O→2Al(OH)3+3H2SO4石灰-纯碱的作用：去除钙、镁离子，使水软化。Ca(OH)2+CaHCO3→2CaCO3+H2OCa(OH)2+Mg2++CO32+→CaCO3+Mg(OH)2曝气的作用：除去挥发性物质，带入的氧气可消除水中的不愉快气味，还可以使还原性离子氧化除去。例如，Fe2+→Fe(OH)3;Mn2+→MnO2(H2O)n

第二十四页，共七十六页。氯气的作用：对饮水进行消毒，氯气可杀灭病原微生物以及除去汞、锰、氰等有害物质，但氯气本身又会造成污染，会产生多达129种有机化合物，其中三氯甲烷等有致癌作用。我国规定饮水中氯仿CHCl3最高浓度小于60微克／升。许多国家采用ClO2或臭氧消毒饮水。H2O+Cl2→HClO+HCl2HClO→2HCl+O2开水要烧多久最合适？刚煮沸的水中氯代物含量超标，煮沸2-3分钟可使三氯甲烷大部分挥发消失；过度烧过的开水也不宜引用。第二十五页，共七十六页。我国饮用水质量标准我国规定饮用水质量标准为：pH6.5—8.5；Ca2+、Mg2+总浓度小于0.0045摩尔／升；细菌总数小于100个／毫升。第二十六页，共七十六页。八、海水淡化海水淡化是利用物理、化学或生物学方法将海水中溶解的盐(约3.5％)脱除，使其转化为生活用水或工农业用水．蒸馏法：采用多级闪急蒸馏技术，将一定温度的海水引到一个压力较低的设备中，海水急速蒸发，蒸气急速离开海水，而盐留在海水中。反渗透法：是一种膜分离技术，使用复合反渗透膜,对海水加压，当压力大于渗透压时，海水中的水分可通过其中的半透膜小孔流向淡水一边，但盐分不能通过，于是海水中的盐分和淡水被分离开了。耗能仅为蒸馏法的1/40。电渗析法：也是一种用薄膜淡化海水的新技术，它使用的是一种功能性薄膜即离子交换膜。阴、阳离子交换膜交替排列在电渗析法设备的两大电极板之间，组成了多个相互独立的隔室。通电后海水中的盐类物质会被分解成阳离子(Na+)和阴离子(Cl-)，在电磁场的作用下，这些阳、阴离子渗出膜外，于是室内的海水得到淡化。耗能约为蒸馏法的1/20。第二十七页，共七十六页。第二十八页，共七十六页。九、水污染及危害

我国自然水资源总量居世界第4位，但人均水资源占有量却为第82位。全国668个城市中，有400多个城市供水不足，平均每年因缺水而损失工业产值2000多亿元。干旱缺水已成为我国农业稳定发展和粮食安全供给的主要制约因素。全国农村也有近5000万人饮水不足。21世纪世界水资源委员会报告指出，全世界一半以上大河已被污染，生态体系遭到严重破坏，由于水危机使2500万人沦为“环境难民”(第一次超过“战争难民”的人数)。预计到2025年，“环境难民”将达7500万。第二十九页，共七十六页。水体污染来源示意图第三十页，共七十六页。与化学有关的水体污染物要有：1、有机物（低含氧水中，耗氧有机物与厌氧微生物使水变质变发臭）2、重金属（破坏酶的活性）3、合成化学品4、酸性废水5、植物营养物（含氮、磷化合物）

P>20mg/m3

、N>300mg/m3第三十一页，共七十六页。水污染使鱼大量死亡第三十二页，共七十六页。赤潮第三十三页，共七十六页。水华第三十四页，共七十六页。滇池绿藻泛滥第三十五页，共七十六页。水体富营养化第三十六页，共七十六页。

还能“共饮长江水”吗？第三十七页，共七十六页。七大水系水质比例七大水系污染程度由重到轻的顺序为：海河、辽河、淮河、黄河、松花江、长江、珠江第三十八页，共七十六页。

水体污染，不仅影响工农业、渔业生产，破坏水生生态系统，还会直接危害人体健康。

因此必须采取各种措施，预防和治理水污染，保护和改善水质。如:工业上，通过应用新技术、新工艺减少污染物的产生，同时对污染的水体作处理使之符合排放标准。农业上提倡使用农家肥，合理使用化肥和农药。生活污水也应逐步实现集中处理和排放。第三十九页，共七十六页。大气及其污染问题大气第四十页，共七十六页。煤燃烧第四十一页，共七十六页。汽车尾气排放第四十二页，共七十六页。沙尘暴第四十三页，共七十六页。武汉市环境监测中心站介绍，近日江城寡雨少风，空气质量不断下降，至昨日污染指数已高达145，接近“轻度污染”。这也是今年以来最“脏”的一天。逢阴霾天气，空中粉尘加重，呼吸道敏感人群应减少户外活动。第四十四页，共七十六页。几种空气污染物的主要来源

空气污染物主要来源SO2CO氮氧化物可吸入颗粒煤，石油等燃料的燃烧，生产硫酸等工厂排放的尾气化石燃料等不完全燃烧机动车辆等排放的废气地面扬尘、燃煤排放的粉尘等第四十五页，共七十六页。一、大气的结构温度/K海拔高度/km第四十六页，共七十六页。二、大气的组成包围地球的全部气体称为大气，随地球旋转的大气层叫大气圈，而弥漫于地球周围的混合气体称为空气。大气的组成：干洁空气，水气，悬浮颗粒物。干洁空气的组成：除去水气和杂质的空气，其主要成分是氮气（N2)，占78.09%；氧气(O2)，占20.94%；氩(Ar)，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)。每人每天要呼吸约1万多升空气！第四十七页，共七十六页。三、大气污染大气污染的定义：在干洁的大气中，痕量气体的组成是微不足道的。但是在一定范围的大气中，出现了原来没有的微量物质，其数量和持续时间，都有可能对人、动物、植物及物品、材料产生不利影响和危害。

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。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）第四十八页，共七十六页。大气污染的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。第四十九页，共七十六页。空气污染指数(AIRPOLLUTIONINDEX）

空气污染指数(简称API)是一种反映和评价空气质量的方法，就是将常规监测的几种空气污染物的浓度简化成为单一的概念性数值形式、并分级表征空气质量状况与空气污染的程度，其结果简明直观，使用方便，适用于表示城市的短期空气质量状况和变化趋势。根据我国空气污染的特点和污染防治工作的重点，目前计入空气污染指数的污染物项目暂定为：二氧化硫、氮氧化物和总悬浮颗粒物。第五十页，共七十六页。我国空气指数的分级标准目前我国所用的空气指数的分级标准是：(1)空气污染指数(API)50点对应的污染物浓度为国家空气质量日均值一级标准；(2)API100点对应的污染物浓度为国家空气质量日均值二级标准；(3)API200点对应的污染物浓度为国家空气质量日均值三级标准；(4)API更高值段的分级对应于各种污染物对人体健康产生不同影响时的浓度限值，API500点对应于对人体产生严重危害时各项污染物第五十一页，共七十六页。污染指数污染物浓度InTSPSO2NOx5001.0002.6200.9404000.8752.1000.7503000.6251.6000.5652000.5000.2500.1501000.3000.1500.100500.1200.050污染指数API分级限值污染指数污染物浓度APITSPSO2NOx5001.0002.6200.9404000.8752.1000.7503000.6251.6000.5652000.5000.2500.1501000.3000.1500.100500.1200.0500.050第五十二页，共七十六页。空气污染

指数(API)空气质量级别空气质量状况对健康的影响对应空气质量的适用范围0～50Ⅰ优可正常活动自然保护区、风景名胜区和其它特殊保护的地区51～100Ⅱ良可正常活动居住区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区101～200Ⅲ普通

(轻度污染)长期接触，易感人群症状有轻度加剧，健康人群出现刺激症状特定工业区201～300

Ⅳ不佳(中度污染)一定时间接触后，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>300Ⅴ差

(重度污染)健康人除出现较强烈症状，降低运动耐受力外，长期接触会提前出现某些疾病

空气污染指数及对应的空气质量级别(仅供参考)第五十三页，共七十六页。四、大气污染的危害一：大气中二氧化碳的含量增加：

燃料中含有各种复杂的成分，在燃烧后产生各种有害物质，即使不含杂质的燃料达到完全燃烧，也要产生水和二氧化碳，正因为燃料燃烧使大气中的二氧化碳浓度不断增加，破坏了自然界二氧化碳的平衡，以至可能引发“温室效应”，致使地球气温上升。

二、臭氧层破坏臭氧层是地球最好的保护伞，它吸收了来自太阳的大部分紫外线。然而近二十年的科学研究和大气观测发现：每年春季南极大气中的臭氧层一直在变薄，事实上在极地大气中存在一个臭氧“洞”三、酸雨

酸雨通常指pH值低于5.6的降水。第五十四页，共七十六页。温室效应的成因

大气中的二氧化碳浓度增加，阻止地球热量的散失，使地球发生可感觉到的气温升高，这就是有名的“温室效应”。

二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能。它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩，使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散，其结果是地球表面变热起来。因此，二氧化碳也被称为温室气体。温室效应的危害：使全球气温升高，冰川融化，海平面上升，沿海一些城市淹没。第五十五页，共七十六页。温室效应在很多都市里，温室效应使楼顶风景经常是灰色调。一些科学家提出调节地球温度以消除温室效应。第五十六页，共七十六页。“臭氧洞”形成机理

南极“臭氧洞”的成因目前尚无定论，其中最为令人信服的当是污染物质学说。此外还有：美国宇航局汉普顿芝利中心Callis等人提出南极臭氧层的破坏与强烈的太阳活动有关；麻省理工学院的Tung等人认为是南极存在独特的大气环境造成冬末春初臭氧耗竭，根据大气动力学说，指出大量氯氟烃化合物的使用，以及南极初春没有足够阳光产生大量氧原子，并因此提出了不需要氧原子的循环机理。臭氧层空洞的危害臭氧层被破坏后，紫外线会通过大气层长驱直入。强烈的紫外线照射会抑制人的免疫力，会使白内障和皮肤癌患者增加。

第五十七页，共七十六页。南极臭氧层空洞第五十八页，共七十六页。酸雨的成因随着工业化和能源消费增多，酸性排放物也日益增多，它们进入空气中，经过一系列作用就形成了酸雨。酸性排放物包括：硫氧化物(SO2，SO3);

氮氧化物(NOx)

人们对酸性排放物已经有了控制，但仍然还有酸雨现象。大气尘埃可能是造成酸雨问题的另一原因。

酸雨的危害：1、导致鱼类死亡2、使土壤酸化3、使桥梁、艺术品、建筑物、机器等腐蚀4、危害人体健康第五十九页，共七十六页。第六十页，共七十六页。直接引起酸沉降的主要物质是人为和天然排放的SOx（SO2和SO3）和NOx（NO和NO2）。第六十一页，共七十六页。森林受到酸雨破坏第六十二页，共七十六页。同一座雕像分别在1908年（左）和1969年（右）的外观第六十三页，共七十六页。九十年代我国酸雨分布第六十四页，共七十六页。大气污染对人的危害

大气中的有害物质主要通过下述三个途径侵入人体造成危害：(1)通过人的直接呼吸而进入人体;(2)附着在食物上或溶于水中，使之随饮食而侵入人体；

(3)通过接触或刺激皮肤而进入到人体。其中通过呼吸而侵入人体是主要的途径，危害也最大。大气污染对人的危害大致可分为：急性中毒，慢性中毒，致癌三种。防治大气污染：1、新能源利用2、化石燃料的除硫方法3、经济高效回收SO2的技术4、车辆尾气的净化催化剂第六十五页，共七十六页。

无铅汽油加入了甲基叔丁基醚[CH3OC(CH3)3]作为高辛烷值组份。这种组份沸点低，可改善汽油的蒸发、汽车的启动、加速等性能以及减少发动机活塞磨损和耗油量。铅污染和塑料污染一、铅污染与无铅汽油铅(Pb)是一种重要的工业原料，广泛运用于冶炼、印刷、焊接、陶瓷、橡胶和涂料、油漆、杀虫剂及机动车燃料中。全世界每年约消耗400万吨铅。汽车尾气已成为人类健康的一大公害，含铅是原因之一。汽油无铅化，是人类生存、环境保护的必然趋势，也是提高效率、节约能源的一大重要举措。70年代后，世界各国普遍使用“无铅汽油”，被誉为汽车的“绿色食品”。第六十六页，共七十六页。日本早在1985年就实现了普通汽油无铅化。美国于1996年1月1日实现全面禁止含铅汽油。整个欧州联盟无铅汽油市场占有率已达60％。新加坡、马来西亚等亚太国家和地区均已在2000年全部实现汽油无铅化。我国从1993年起试用无铅汽油，至2000年底全国已基本实现汽油无铅化，现已使用复合无铅汽油。第六十七页，共七十六页。

随着塑料产量增大和成本

降低，大量的商品包装袋、液

体容器以及农膜等，用后即丢，

成为“白色污染”，构成一大

社会公害。二、塑料污染及其危害塑料是人工合成的高分子材料,具有良好的成型、成膜、绝缘、耐酸碱、耐腐蚀、低透气、透水性能以及易着色、外观鲜艳等特点，已成为一类与生活息息相关的材料，广泛用于家电、汽车、家具、包装用品、农用薄膜等许多方面。世界塑料年产量已达1亿2千万吨，我国每年产量超过500万吨。第六十八页，共七十六页。固体废弃物（垃圾）是一种环境污染物。第六十九页，共七十六页。一般垃圾处理的方法有：1、分类回收2、填埋3、高温堆肥固体废弃物污染问题固体废弃物是指人类在生产和生活过程中产生的，由于不再需要或失去利用价值而被遗弃的固体或半固体物质。按其来源分类城市垃圾工业固体废弃物矿业固体废弃物农业固体废弃物放射性固体废弃物第七十页，共七十六页。塑料包装制品回收标志第七十一页，共七十六页。居室中的污染物及有关毒物（1）污染源室内污染比“户外污