化学与社会课件

第二章化学键

第一节离子键和离子化合物第二节共价键和共价化合物第三节配位键和配位化合物第四节金属键第五节分子间作用力和氢键化学键:相邻原子间强烈的相互作用力，包括离子键、共价键、金属键，一般几百kJ

mol-1。化学键分子间作用力：分子与分子之间比较弱的相互作用力，一般在几个至几十个kJ

mol-1。正负离子之间强烈的静电作用力，称为离子键。第一节离子键和离子化合物当活泼金属和活泼非金属元素的原子互相接近时，它们都有达到稳定结构的倾向，前者失去电子形成正离子，后者得到电子形成负离子。离子型化合物：由离子键结合成的化合物。每个离子尽可能多地吸引异号离子形成紧密堆积。如：Na+(2s22p6)Cl-(3s23p6)两个原子间电负性差大于1.7时，一般生成离子键，小于1.7时一般生成共价键。电负性差别越大的原子间越倾向于形成离子化合物。NaCl晶体中，

Cl-

Na=2.1,Na离子与Cl离子之间是离子键；在H2O分子中，

O-

H=1.4,H原子与O原子之间存在共价键。离子键的强度：用晶格能表示。晶格能——1mol离子晶体解离成自由气态离子所吸收的能量。晶格能的大小与离子电荷和离子半径有关。晶格能越大，离子键越强，晶体越稳定，该晶体熔点和硬度就越高。NaF与CaO中(r++r-)大致相同，分别为0.231和0.240nm，

Z+

Z-

分别为1，4，所以熔点CaO（2614℃

）>NaF（993℃

）NaF与NaCl中

Z+

Z-

均为1，(r++r-)分别为0.231和0.282nm，所以熔点NaF（993℃

）>NaCl（801℃）第二节共价键和共价化合物1916年Lewis提出共价键概念——共价键理论。当不同元素原子电负性差值不大(Δ<1.7)

，或者是同种元素原子间，价电子就不能在原子之间完全转移，而是通过共用电子对形成八电子稳定结构。这种通过共用电子对而形成的原子间的作用力称为共价键。1、经典的共价键概念路易斯的共价键理论缺陷：

不能说明共价键本质；

不能解释有些分子的中心原子最外层电子数虽少于8（如BF3）或多于8（如SF6）仍能稳定存在；

不能解释共价键特性——方向性。2、价键理论0R0R（核间距）E氢分子形成过程的能量曲线1927年，Heitler和London用量子力学来处理H原子形成H2分子的过程，得到了H2分子能量与两个H原子核间距的关系曲线。该理论基本要点：

1）具有自旋相反的单电子的原子相互接近时，单电子可以配对构成共价键；2）成键原子轨道重叠越多，形成的共价键越稳定（原子轨道最大重叠原理）。价键理论认为共价键的本质是两个原子有自旋相反的未成对电子，它们的原子轨道发生了重叠，使体系能量降低而成键。

共价键具有方向性+++++除s

轨道外，其它原子轨道均有方向性，要取得最大程度的重叠，成键的两个轨道必须在有利的方向上。

共价键具有饱和性共价键的数目取决于成键原子所拥有的未成对电子的数目。电子配对后，不再与第三个电子成键。+附图5.11共价键方向性附图5.12共价键饱和性按照价键理论，价键理论的局限问题1

根据共价键理论，C原子的外层原子轨道上有4个电子，2个在2s轨道上，已成对，2个平行占据2p轨道的电子未成对，共价数应为2。然而事实上C原子的共价数常为4。问题2

O原子的3个两两垂直的2p轨道上有四个电子，其中两个轨道上各有一个未成对电子，它们可以与H原子生成键。根据共价键的方向性，这两个键的夹角是90º。但事实上两个O—H键的夹角是104.5º。3、杂化轨道理论

1928年pauling提出杂化轨道理论：在同一个原子中，能量相近的不同类型的几个原子轨道在成键时，可以互相叠加重组，成为相同数目、能量相等、成键能力更强的新轨道，这种新轨道叫杂化轨道。（1）sp杂化（BeCl2为例）sp杂化轨道是由一个s轨道和一个p轨道组合而成的。杂化轨道间的夹角为180°，呈直线型。所以，sp杂化的分子其空间构型为直线型。2s2pBe原子基态2p2s激发态sp杂化杂化态（2）sp2杂化（BCl3为例）2s2pB原子基态2p2s激发态sp2杂化杂化态sp2杂化轨道是由一个s轨道和两个p轨道组合而成，形成的三条sp2杂化轨道在同一平面，互成120°，未参加杂化的轨道与该平面垂直。所以，sp2杂化的分子其空间构型为平面三角形。（3）sp3杂化（CH4为例）sp3杂化轨道是由一个s轨道和三个p轨道组合而成，形成的四条sp3杂化轨道。sp3杂化轨道间夹角为109°28´。空间构型为正四面体。2s2pC原子基态2p2s激发态sp3杂化杂化态

键——原子轨道沿着键轴方向以“头碰头”方式重叠。s轨道总形成键，p轨道间只形成一个键。

键s键和p键重叠方式示意图

键和

键

键——原子轨道沿键轴方向以“肩并肩”方式重叠。

键氮分子中三键示意图σ键，重叠程度大，较稳定；π键，重叠程度小，较活泼。多重键中，必有一σ键，其余为π键。烯烃的结构乙炔的结构杂化轨道理论：在同一个原子中，能量相近的不同类型的几个原子轨道在成键时，可以互相叠加重组，成为相同数目、能量相等、成键能力更强的新轨道，这种新轨道叫杂化轨道。3、杂化轨道理论sp杂化轨道成键特征：两个sp杂化轨道的夹角为180°，分子空间构型为直线型。例如BeCl2,HgCl2,CO2,HC≡CH等sp2杂化轨道成键特征：三个键处在同一个平面上，键角为120°。分子空间构型为平面三角形。例如BX3,AlCl3,

H2C=CH2等sp3杂化轨道成键特征：四个键指向正四面体的四个顶点，键角为109°28’。例如CH4,CX4,C(金刚石)等(4)等性杂化和不等性杂化(1)杂化均由具有未成对电子的轨道参加，称为等性杂化。(2)若具有孤对电子的原子轨道参与杂化，形成的杂化轨道所含s和p轨道的成分不同，称为不等性杂化。NH3和H2O分子都属于不等性sp3杂化。sp3不等性杂化氨分子中N原子可以进行sp3杂化形成不等性sp3杂化轨道。N原子不等性sp3杂化轨道成键特征：其中有一个杂化轨道含有一对电子(孤对电子)，孤对电子比成键电子更靠近原子核，因此压迫另3个轨道使键角小于109°28'。O原子和S原子也能进行不等性sp3杂化NH3H2O(a)

键的极性在共价键中，根据成键原子的电负性，可分为极性和非极性共价键。单质中同种原子电负性相同，电子云在两核间均匀分布，整个分子的正电荷中心和负电荷中心恰好重合，其化学键是非极性共价键，简称非极性键，如O2、N2等。

化合物中由不同原子间形成的共价键，因成键原子的电负性不同，共用电子对偏向电负性较大原子一方，电子在两核之间不是均匀分布，这种化学键是极性共价键，简称极性键。(5)键的极性和分子的极性分子中正、负电荷量是相等的，电荷的分布是分散的，但可确定其中心—正、负电荷中心。正、负电荷中心重合的分子是非极性分子；正、负电荷中心不重合的分子是极性分子。(b)分子的极性

分子空间结构对称，分子无极性,如CO2,BF3,CH4等为非极性分子;

分子空间结构不对称，极性分子,如NH3,H2O等为极性分子。非极性键构成的分子，必是非极性分子；极性键构成的分子：双原子分子—分子和键的极性一致；如H2,O2等为非极性分子,HCl,HI等则为极性分子多原子分子：

多原子分子：Eb=Σ例如：H2O

D

(H-OH)=498kJ.mol-1

D

(O-H)=428kJ.mol-1Eb==463kJ.mol-1键能——298.15K,100kPa下，气态分子每断裂1mol化学键(成气态原子）所需之能量Eb。对双原子分子：Eb=

D(6)共价键的键能O该反应为放热反应，可获得的化学能约为800KJ。从p82中表3-3的几种燃料的热值比较可见，“氢能”是未来理想的能源。主要技术环节：

1.制备氢气的理想方法

2.氢气的储存

由一个原子（给予体）提供电子对，另一个原子（接受体）提供空轨道，形成的共价键叫配位键。如：H3N→H+配位键形成条件：其中一个原子的价电子层有孤电子对（即未共用的电子对）；另一个原子的价电子层有可接受孤电子对的空轨道。第三节配位键和配位化合物由中心离子(或中心原子)通过配位键与配位体形成一个稳定的结构单元,含有该结构单元的化合物称为配合物。该结构单元可以是正离子、负离子或电中性：电中性，如Ni(CO)4带电荷，如[Cu(NH3)2]2+,[Fe(CN)6]3-[Cu(en)2]Cl2K3[Fe(CN)6]以[Cu(NH3)4]

SO4

为例，[Cu(NH3)4]2+即为其中稳定的结构单元，称为内界，SO42-则为外界。金属离子Cu2+为中心离子。在它周围直接配位着四个NH3分子称为配位体。在配位体中，与中心原子直接相结合的原子叫做配位原子(如NH3中N)。与中心离子直接相结合的配位原子的总数是配位数。在[Cu(NH3)4]2+中,Cu2+离子的配位数为4。Cu2+NH3NH3H3NH3N

[Cu(NH3)4]2+离子的结构如NH3分子只能提供一个配位原子的配位体称为单齿配体。相对于单齿配体，含有两个或两个以上配位原子的配位体称为多齿配体。

[Cu(en)2]2+的结构[Co(NH3)6]Cl3中心离子配位体配位数}内界外界}配合物K3[Fe(CN)6]中心离子配位体配位数}外界内界}配合物第四节金属键金属的电离能较小，最外层的价电子容易脱离原子的束缚而形成自由电子。这些自由电子为所有金属离子共用，自由电子和金属离子之间的作用力称为金属键。金属键的特点：金属键的本质：金属离子与自由电子之间的库仑引力。没有方向性、没有饱和性由于自由电子可以在整个金属晶体的范围内运动，因此，金属晶体又具有独特的性质：展延性

金属离子之间可以错位移动。导电导热性

在外电场存在下，金属中的自由电子可以定向移动而导电。

分子间存在着一种较弱作用力，叫分子间力，一般在几个至几十个KJ

mol-1。

分子间力源于分子的极性。第五节分子间力与氢键分子间力实质是分子极性间的静电引力。分子偶极可分为三种：①

固有偶极极性分子具有的极性，与外电场无关。1、分子偶极②

诱导偶极外电场作用下，分子发生变形极化，产生诱导偶极，使分子的极性增加。

电场撤去，诱导偶极消失。③瞬时偶极——分子中原子的电子和核的相对运动会使分子发生瞬时的变形而产生瞬时偶极。如：

瞬时偶极总是以异极相邻状态存在。存在时间极短，却反复发生。

非极性分子可以产生瞬时偶极，瞬时偶极必定采取异极相邻状态，此状态不断重复而产生的吸引力就是色散力。(1)

非极性分子间——色散力色散力的大小主要决定于分子的变形性。分子的半径越大，最外层电子离核越远，核对其吸引力越弱，分子的变形性就越大。同时，分子的相对分子质量（分子量）越大，分子所含的电子就越多，分子的变形性就越大，色散力就越强。２、分子间力

固有偶极和诱导偶极间的吸引力是诱导力。(2)

极性分子和非极性分子间——诱导力

极性分子作为电场使非极性分子变形而产生诱导偶极。诱导力的大小随极性分子的极性增大而增大，与被诱导的分子的变形性成正比。(3)

极性分子间——取向力

极性分子的固有偶极间因取向而产生的引力叫取向力。取向力的大小决定于分子极性的大小，分子极性越大，取向力越大。非极性分子之间：色散力极性分子和非极性分子之间：色散力、诱导力极性分子之间：色散力、诱导力、取向力

分子的极性不同，三种力的比例也不同，但色散力是主要的，存在于一切分子之间。其强度与分子的大小有关，随分子量的增大而增大。只有当分子的极性很大（如H2O分子）时以取向力为主。诱导力一般较小。

在X—H……Y中:

H—与电负性大、半径小的元素(X)成强极性共价键的氢；

Y—有孤对电子、电负性大、半径小的元素(F、O、N)。1氢键的形成条件

于是在H与Y间以静电引力结合，成第二键，称氢键，较弱。3、氢键冰与氨水中的氢键

主要是对熔点、沸点、溶解度、黏度、表面张力等，有明显影响。又如：

CH4SiH4GeH4SnH4

Tfp/℃-164-112-90-524、分子间力和氢键对物质性质的影响如：

HeNeArKrXe

Tbp/℃-269-246-186-153-107解：⑴C6H6-CCl4—

色散力；

⑵CH3OH-H2O—

色散力、诱导力、取向力、氢键；

⑶He-H2O

—

色散力、诱导力；

⑷H2S-H2O

—

取向力、诱导力、色散力、氢键。例题：下列每组物质中，不同物质间分子之间存在着何种成分分子间力。分子间作用力的应用示例例5.11：卤素单质和卤化氢的沸点(°C)如下：说明理由。

卤素单质：F2：-219.62；Cl2：-34.6；Br2：58.78；I2：184.35。

卤化氢：HF：19.5；HCl：-84.1；HBr：-67；HI：-35。解：卤素单质的分子间力是色散力，从大到小的顺序为：I2,Br2,Cl2,F2，因此沸点从高到低的顺序也是I2,Br2,Cl2,F2，卤化氢是极性分子，除色散力外还有取向力和诱导力，但色散力是主要的。范德华力从高到低的顺序应是HI,HBr,HCl,HF，但由于HF中存在氢键，因此HF的沸点意外地高。附图5.19氢键对氢化物沸点的影响

第三章能源

第一节能源概述

第二节煤炭

第三节石油和天然气

第四节核能

第五节化学电源

第六节节能和新能源第三章能源一次能源：指在自然界现成存在，可以直接取得且不必改变其基本形态的能源。常规能源：也叫传统能源，是指已经大规模生产和广泛利用的能源。二次能源：由一次能源加工或转换成另一种形态的能源产品。新能源：是以新技术为基础，系统开发利用的能源。能量的转化1、煤燃烧加热水，化学能转化成内能；2、水蒸汽推动发电机发电，内能转化成电能；3、电能通过电动机可转化为机械能；4、电能通过灯管或灯泡转化为光能；5、电炉把电能转化为热能；1.煤的形成2.煤的组成、结构和分类3.煤炭资源的综合利用折算成原子比，可用C135H96O9NS表示我国煤炭年消耗量在10亿吨以上，其中：

发电和煤焦30%

各种工业锅炉、窑炉50%

人民生活20%我国煤炭直接燃烧的热效率：煤球20-30%蜂窝煤50%碎煤20%化学方法(1)煤的气化(2)煤的焦化(3)煤的液化煤矸石是与煤层伴生的一种含碳量低、比煤坚硬的黑灰色岩石,是煤工业的主要废弃物。12一、氧化还原反应

氧化还原反应——电子发生转移或偏移的反应元素氧化数升高的过程——氧化反应，氧化数降低的过程——还原反应。氧化剂+还原剂还原产物+氧化产物氧化数降低，还原反应氧化数升高，氧化反应第五节化学电源

Zn+CuSO4=ZnSO4+Cu

△H(298.15)=-218.66kJ/mol

这是将化学能转变为热能的过程。将氧化还原反应的化学能转变为电能的装置，称为化学电池或化学电源。1.化学电池结构二、化学电池盐桥的作用：补充电荷、维持电荷平衡。盐桥是一倒插的U型管,内含KCl或KNO3溶液，可用琼脂溶胶或多孔塞保护，使KCl或KNO3溶液不会自动流出。2.若干概念在原电池中，给出电子的电极为负极，接受电子的电极为正极。两电极反应之和称为电池反应。如：电池反应Zn(s)+Cu2+(aq)=Zn2+(aq)+Cu(s)

在正极上发生Cu的还原反应：Cu2+(aq)+2e-

=

Cu(s)在负极上发生Zn的氧化反应：Zn+(aq)+2e-=Zn(s)

原电池能够产生电流，表明原电池两极间存在电势差，即每个电极都有一个电势，称为电极电势，表示电极得失电子的能力。3.电极电势两电极的电势大小(高低)不同，其差值即为电池的电动势。E=φ(正极)-φ(负极)

原电池的电动势可以测量，但电极电势的绝对值无法测定。在实际应用中只需知道其相对值。国际上统一(人为)规定:标准氢电极的电极电势为零：未知

的测定:标准氢电极与待测电极组成原电池后,测其电池反应的电动势E。补充：标准氢电极

标准氢电极：将镀有一层疏松铂黑的铂片插入c(H+)=1的酸溶液中。在298.15K时不断通入p(H2)=100kPa的纯氢气流，铂黑很易吸附氢气达到饱和，同时对电化学反应有催化作用，使氢气很快与溶液中的H＋达成平衡。这样组成的电极称为标准氢电极。标准氢电极示意图根据

E=φ(正极)-φ(负极)0.76V=0V–φ(Zn2+/Zn)根据

E=φ(正极)-φ(负极)0.34V=φ(Cu2+/Cu)–0V1、一次电池

放电后不能充电或补充化学物质使其复原的电池。锌-锰干电池电极反应:(-)Zn→Zn2++2e-(+)2MnO2+2NH4++2e-→Mn2O3+2NH3+2H2O

电动势1.5V。它携带方便，但反应不可逆，寿命有限。锌-锰干电池示意图三、几种常见的化学电池2、二次电池放电后通过充电使其复原的电池。铅蓄电池电极反应：负极：Pb+SO42-=PbSO4+2e-

正极：PbO2+4H++SO42-+2e-

=PbSO4+2H2O

总反应式Pb+PbO2+2H2SO42PbSO4+2H2O放电充电铅蓄电池示意图在放电后，可以利用外界直流电源进行充电，输入能量，使两电极恢复原状。充电时，两极反应为放电时的逆反应。正常蓄电池中硫酸密度在1.25～1.30g

cm-3之间。若低于1.20gcm-3，则表示已部分放电，需充电后才能使用。具有原料易得、价格低廉、技术成熟、使用可靠，又可大电流放电等优点，所以使用很广泛。其中约80%用于汽车工业（主要用于启动马达）。缺点是太笨重（例如：载重2t的搬运车电池自重0.5t)燃料电池是把燃料燃烧反应的化学能直接转化为电能的“能量转换机器”。能量转换率很高，理论上可达100％。实际转化率约为70%~80％。3、燃料电池燃料电池由燃料(氢、甲烷、肼、烃、甲醇、天然气等)、氧化剂(氧气、空气等)、电极和电解质溶液等组成。燃料，如氢，连续不断地输入负极作还原活性物质，把氧连续不断输入正极，作氧化活性物质，通过反应连续产生电流。优点：a.能量转换效率高，运行寿命长

b.无噪声，无污染

c.可连续大功率供电燃料电池汽车—全世界都在大力发展的绿色汽车氢-氧燃料电池太阳能的光化转换利用下述可逆反应，在不同条件下吸收或放出能量。

Ca(OH)2(s)

+

热→CaO(s)+H2O(l)或NH4HSO4+M2SO4

+

热→M2S2O7+H2O(g)+NH3(g)M2S2O7+热→M2SO4

+SO3(g)H2O+NH3(g)+SO3(g)→NH4HSO4+热生物质能的利用生物质能源又称可再生有机质能源，诸如木材、桔杆、藻类等。生物质能分布广、储量丰富，全球每年通过光合作用储存于植物中的能量，大约是目前消费能量的17倍。直接燃烧的缺点：热量利用率低，仅15%左右，并对环境有较大的污染。生物质能的高效利用技术包括：通过发酵或高温分解等方法生产甲醇、乙醇等液体燃料。经高温干馏生成一氧化碳、氢气、甲烷等气体燃料。通过厌氧发酵法生产沼气。

第四章环境《化学与社会》

第四章环境

第一节基本概念

第二节环境污染

第三节环境管理基本概念(1)环境的定义(2)地球环境系统(3)生态系统及生态平衡(4)环境问题

环境，一词的含义和内容极其丰富，它随着各种具体状况的差异而不同。单就环境科学而言环境的含义是“以人类社会为主体的外部世界的总体”

自然环境

是指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因素的总和。

社会环境

是指人类在自然环境的基础上，为不断提高物质和精神生活水平，通过长期有计划、有目的地发展，逐步创造和建立起来的一种人工环境。人类环境自然环境社会环境地质环境土壤环境水体环境生物环境大气环境等生产环境交通环境商业环境文教环境卫生环境等《中华人民共和国环境保护法》

第一章总则第二条

本法所称环境是指影响人类生存和发展的各种天然的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、野生动物、自然遗迹、人文遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等。地球环境系统生态系统及生态平衡

生物群落和其生存环境之间以及生物群落之间不停地进行物质交换和能量交换，构成了多种多样的生态系统。例如：一片森林、一带沙漠、 一片海洋、一个村落、一座城市。生态系统及生态平衡

任何生态系统的共同特征

1.具有能量流动、物质循环和信息传递三大功能；

2.具有自我调节的能力；

3.是一种动态系统。生态系统生物环境自然环境温度，阳光土壤水，二氧化碳，氧气有机物等生产者：绿色植物，光合细菌等消费者：草食动物，肉食动物分解者：微生物，小型动物生态系统及生态平衡生态环境破坏

指人类盲目地开发自然资源引起的生态退化及由此而衍生的环境效应。环境污染

是指由于人为或自然因素使环境的化学组分或物理状态发生变化，环境质量恶化，扰乱或破坏了人类正常的生产、生活条件。八大公害事件(1)马斯河谷事件 (2)洛杉矶光化学烟雾事件(3)多诺拉烟雾事件 (4)伦敦烟雾事件

(5)四日事件（哮喘病) (6)水俣病事件 (7)富山事件（骨痛病） (8)米糠油事件马斯河谷烟雾事件1930年12月发生于比利时的马斯河谷污染类型：大气污染

污染源/物：

谷地中工厂密布，烟尘、SO2排放量大

扩散途径/致害原因：

河谷地形，逆温天气而且有雾，不利于污染物稀释扩散；SO2、SO3和金属氧化物颗粒进入肺部深处

受体（人）反应/后果：

咳嗽、呼吸短促、流泪、喉痛、恶心、呕吐、胸闷窒息；几千人中毒，60人死亡洛杉矶光化学烟雾事件1943年5—10月发生于洛杉矶市污染类型：

大气污染、光化学污染（二次污染）污染源/物：

该市400万辆汽车每天耗油2400万升，排放烃类1000多吨扩散途径/致害原因：

三面环山，静风，不利于空气流通；阳光充足，石油工业废气和汽车废气在紫外线作用下生成光化学烟雾受体（人）反应/后果：

刺激眼、喉、鼻，引起眼病和咽喉炎；大多数居民患病，65岁以上老人死亡400人多诺拉烟雾事件1948年10月发生于美国多诺拉镇污染类型：

大气污染污染源/物：

河谷内工厂密集，排放大量SO2和烟尘扩散途径/致害原因：

河谷形盆地，又遇逆温和多雾天气，不利于污染物稀释扩散；SO2、SO3和烟尘生成硫酸及盐，吸入肺部受体（人）反应/后果：

咳嗽、喉痛、胸闷、呕吐、腹泻；4天内43%的居民（6000人）患病，20人死亡四日事件1955年以来发生于日本四日市，并蔓延到几十个城市污染类型：

大气污染污染源/物：

工厂大量排放SO2和煤尘，其中含钴、锰、钛等重金属颗粒扩散途径/致害原因：

重金属粉尘和SO2随煤尘进入肺部受体（人）反应/后果：

支气管炎、支气管哮喘、肺气肿；患者500多人，其中36人因哮喘病死亡伦敦烟雾事件

1952年12月发生于英国伦敦市污染类型：

大气污染污染源/物：

居民取暖燃煤中含硫量高，排放大量SO2和烟尘扩散途径/致害原因：

逆温天气，不利于污染物稀释扩散；SO2等在金属颗粒物催化下生成SO3、硫酸和磷酸盐，附着在烟尘上吸入肺部受体（人）反应/后果：

胸闷、咳嗽、喉痛、呕吐；5天内死亡4000人，历年共发生12起，死亡近万人水俣病事件

1953-1961年发生于日本熊本县水俣镇污染类型：

海洋污染、汞污染（二次污染）污染源/物：

氮肥厂含汞催化剂随废水排入海湾扩散途径/致害原因：

无机汞在海水中转化成甲基汞，被鱼、贝类摄入，并在鱼体内富集，当地居民食用含甲基汞的鱼而中毒受体（人）反应/后果：

口齿不清、步态不稳、面部痴呆、耳聋眼瞎、全身麻木，最后精神失常；截至1972年有80多人患病，50多人死亡，22个婴儿生来神经受损富山事件1931-1975年发生于日本富山县神通川流域，并蔓延到其它七条河的流域污染类型：

水体污染、土壤污染、镉污染污染源/物：

炼锌厂未处理的含镉废水排入河中扩散途径/致害原因：

用河水灌溉稻米，使米中也含镉，变成镉米，当地居民长期饮用被镉污染的河水和食用镉米而中毒受体（人）反应/后果：

开始时关节痛，继而神经痛和全身骨痛，最后骨骼软化萎缩、自然骨折、饮食不进、衰弱疼痛至死；截至1968年5月确诊患者258例，其中死亡128例，至1977年12月又死亡79例米糠油事件

1968年发生于日本爱知县等23个府县污染类型：

食品污染、多氯联苯污染污染源/物：

米糠油生产中用多氯联苯做热载体，因管理不善，多氯联苯进入米糠油中扩散途径/致害原因：

食用含多氯联苯的米糠油受体（人）反应/后果：

眼皮浮肿、多汗、全身有红丘疹，重症患者恶心呕吐、肝功能下降、肌肉疼痛、咳嗽不止，甚至死亡；患者5000多人，死亡16人，实际受害者超过1万人环境污染

是指由于人为或自然因素使环境的化学组分或物理状态发生变化，环境质量恶化，扰乱或破坏了人类正常的生产、生活条件。一、大气污染二、水体污染三、固体废物污染大气污染

是指大气中污染物质的浓度达到了有害程度，以致破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件，对人和物造成危害的现象。 由于大气污染的作用，可以使某个或多个环境要素发生变化，使生态环境受到冲击而失去平衡，环境系统的结构和功能发生变化。形成大气污染的主要因素污染源大气状态受体性质工业污染、机动车尾气、生活污染如风和大气湍流、温度情况以及云雾等如环境敏感度、受体与污染源距离等

大气层的组成和结构

大气污染物的种类及其演变

主要的大气污染类型

主要的全球性大气污染问题

中国的大气环境现状恒定组分

空气:氮78.09%氧20.95氩0.93%,另有微量的稀有气体可变组分

随季节和气象变化及生产、生活而变化通常：二氧化碳：0.02%-0.04%

水蒸汽：≤4%不定组分来自于自然因素：尘埃、SOx、NOx、H2S等来自于人类活动：煤烟、尘、SOx、NOx等大气层厚度约10,000km。一般把上界定为1200-1400km，超过1400km以外，气体非常稀薄。大气圈中空气分布不均匀温度随高度变化是地球大气最显著的特征对流层平均厚度约12km，占整个大气质量的四分之三，几乎所有水汽都在这一层。温度分布下高上低，垂直递减0.6℃/100m大气对流在垂直和水平方向上都很充分，污染物可以随气流被输送到远方。当污染物量大，尤其是在近地1km以下的边界流动层出现上热下冷的逆温层时，污染物无法向上扩散，就可能发生严重的大气污染事件。平流层位于对流层之上,存在着厚度约20km的臭氧层,能吸收200300nm的太阳紫外线。温度随高度上升而增加,层顶0-3℃,比对流层顶高出60～70℃层内很少发生对流，只有随地球自转而产生平流运动。该层内无云、雨、风暴等天气现象，是静悄悄的世界。层内很少有水汽和灰尘，大气透明度好一次污染物(原发性污染物）是直接从各类污染源排出的物质二次污染物（继发性污染物）是指不稳定的一次污染物与大气原有成分发生反应，或者污染物之间发生反应而生成一系列新的污染物质污染物一次污染物二次污染物含硫化合物碳的氧化物含氮化合物碳氢化合物卤代化合物氧化剂颗粒物放射物质SO2,H2SCO,CO2NO,NH3C1-C3化合物HF,Cl2,HCl

—煤尘，粉尘，金属微粒铀，钍，镭等SO3,H2SO4,MSO4无NO2,HNO3,MNO3醛、酮、酸O3

——

——主要大气污染物

1.颗粒物

2.硫氧化物Sox

3.氮氧化物NOx

4.碳的氧化物

5.烃类HC

是指所有能在大气中分散的固体和液体物质，其聚集颗粒远较单个分子大，是大气中最重要的污染物质之一。颗粒物主要包括气溶胶、烟、雾、尘等，其粒径范围主要在0.01-200

m。全世界每年排入大气的颗粒物质总量为28亿吨人为排放量25亿吨天然排放量3亿吨人为排放天然排放自然来源火山喷发海水飞沫森林火灾大风扬尘人为来源燃料燃烧工业生产交通运输对气候的影响

降低大气能见度遮挡阳光，降低气温烟尘的凝聚核作用会导致城市雾雨增加严重危害人类健康

直径在0.1～10μm之间的颗粒物危害性最大，能引起矽肺病、呼吸道疾病等颗粒物的主要危害矽肺案实例

1993年，温州市泰顺县隧道工程公司、泰顺县地方建筑工程公司等转包了沈阳至本溪一级公路吴家岭隧道工程。同年7月，雇佣大批泰顺县农村民工进场施工。施工地的地质中二氧化硅含量高达97．6％，施工现场尘土飞扬，噪声刺耳，而包工头却没有给乡亲们提供必要的劳动保护措施。两年后工程结束时，400名民工中共有196名被确诊患上矽肺病，至2001年5月陆续死亡10人。近二百名“矽肺病”患者向当地法院起诉，状告泰顺县隧道工程公司等单位和个人致人伤残，索赔金额2．0886亿元。

2001年10月24日，温州市中级人民法院根据原告所受损害的伤残程度，一审判决原告伤残者分获3．8万至38万元不等的经济赔偿，已亡者获得的经济赔偿为226800元。什么叫矽肺病？矽肺是由于长期吸入含有游离二氧化硅的粉尘而引发的职业病。病人感到气短、胸痛、咳嗽和乏力、失眠、食欲减退等，并逐渐丧失劳动能力。它是一种没有特效治疗的疾病。1.二氧化硫和硫化氢气体大气中的硫约2/3来自天然源，以H2S最为重要SO2除了来自火山爆发和H2S的氧化外，更多地来自于含硫煤和石油的燃烧、石油炼制以及有色金属冶炼和硫酸制造等2.亚硫酸及硫酸（盐）微粒形式

硫进入大气时的形态

SO2是一种无色、有刺激气味的不可燃气体，是一种分布广、危害大的主要大气污染物质。它在空气中很不稳定，只能存留几天的时间,其演化途径大体有两种。（一）SO2的催化氧化（二）SO2的光化学氧化（一）SO2的催化氧化

2SO2+2H2O+O2→H2SO4

上述转化在大气中悬浮颗粒物中的铁、镁、锰盐等的催化作用下，其氧化速率可增大10-100倍（二）SO2

的光化学氧化

2SO2+O2

→

2SO3

该反应进行得较为缓慢。但含有SO2的大气中同时含有碳氢化物和氮氧化物时，则该转化反应速率将大大提高。硫氧化物的严重危害1.SO2造成的危害

SO2是形成酸雨的主要因素

SO2阻止作物生长

SO2危害人类健康

（刺激上呼吸道甚至肺部，破坏酶的活力，影响碳水化合物及蛋白质的代谢，抑制机体免疫机能。）硫氧化物的严重危害2.SO3造成的危害在大气中可存留一周以上，且能飘移1000km以外，造成远离污染源以外的区域性污染3.SO2与颗粒物的协同作用

使其危害作用再增加3-4倍

氮的氧化物NOx包括：

N2O,NO,N2O3,NO2,N2O4,N2O5 (N:+1→+5价）

其中：NO和NO2在大气中存在较多，是污染大气的主要氮氧化物。它们也会对人体产生较大的危害作用。

NO

作用于中枢神经系统，产生麻痹，引起痉挛和运动失调；与血红蛋白结合,使血液输氧能力下降。来源天然来源只占大气中NO量的很少一部分，主要是在闪电作用下大气中N2的氧化，土壤中微生物的硝化作用以及大气中氨的氧化等。绝大部分的NO来自于人为来源：高温下燃料燃烧和氨氧化法制备硝酸的中间体。NO很快被氧化为NO2

NO+O32NO2

2NO+O22NO2

NO2是大气中最活泼、最重要的污染物之一，然而更多的NO2则是来自于化石燃料燃烧、交通运输、硝酸工业以及涉及硝酸反应的行业等

NO2

毒性约为NO的4-5倍,对人体的危害远比NO严重，对人体的呼吸器官有强烈的刺激作用。经呼吸进入人体的NO2溶于肺泡表面的水后形成HNO2和HNO3，强烈地刺激和腐蚀肺部，是引起肺气肿和肺癌的病因之一。

NOx可使织物褪色，损坏棉或尼龙织品，腐蚀金属及建筑物等。

NOx导致形成酸雨和光化学烟雾，对环境造成更大的破坏！

CO是低层大气中最丰富的气态污染物，也是人类向大自然排放量最大的污染物CO是无味无嗅有毒气体，我国规定居民区日平均最高容许浓度为1.00mg/m3大气中绝大部分的CO由自然因素产生至今大气中CO的浓度未见增加，也无因CO造成的灾害事例，其自然净化机理迄今不完全清楚。

CO2是主要温室气体之一

CO对人体的危害

Hb+O2HbO2

(血红蛋白)Hb+COHbCO萜烯类9%人为源5%进入大气的烃类绝大部分来自天然源:CH4、萜烯类其它的烃类化合物包括烷烃，烯烃，炔烃，芳烃，多环芳烃等

光化学烟雾的重要组成成分，由此产生的二次污染物会对人体健康和动植物生长产生很大危害一部分多环芳烃有明显的致癌作用，附着在飘尘中通过呼吸进入人体，严重危害人类健康酸雨温室效应加剧臭氧层空洞二、水体污染是指人为排入水体的污染物质超过了水体的自净能力，使水体的组成及水质发生变化，造成动植物生存条件恶化，对人类生活和健康带来不良影响的现象。水体中主要污染物的来源和危害水污染处理技术水资源的合理利用、保护和开发向水体直接排放未经妥善处理的废水，以及直接倾倒废渣、垃圾等废物施用的农药、化肥及堆放于地面的废渣、垃圾等废物，经降水淋洗，随地面径流而进入水体随大气扩散的有毒或有害的物质通过重力沉降或降水过程进入水体无机无毒物包括酸、碱、一般无机盐和氮、磷等植物营养物质无机有毒物包括各种重金属（汞、铅、镉、铬等）、氰化物和氟化物等有机无毒物主要是指在水体中比较容易分解的有机化合物，如碳水化合物、脂肪、蛋白质等有机有毒物主要为酚类化合物、多环芳烃、石油类物质，以及各种人工合成的具有积累性的稳定有机化合物，如多氯联苯、有机农药、合成洗涤剂等（一）无机无毒物

1.酸碱污染物

2.植物营养物

酸碱污染物的危害使水体的pH值发生变化，破坏其自然缓冲作用，杀死或抑制细菌和微生物的生长，防碍水体的自净对水生生态系统产生不良影响，鱼类减产，甚至绝迹腐蚀水下设备及船舶，增加水中的一般无机盐类和水的硬度

天然水体对排入的酸、碱有较强的净化作用，例如酸与石灰石反应H2SO4+(Ca,Mg)CO3Ca,Mg)CO3+H2O+CO2碱与硅石反应2(Na,K)OH+SiO2(Na,K)SiO3+H2O污染水体的酸主要来源

酸雨、矿山排水工业废水（冶金、化工、制酸厂、农药厂、人造纤维、造纸、金属加 工等）污染水体的碱主要来源

工业废水（碱法造纸、制碱、制革、印染、炼油等）植物营养物主要指氮、磷，过多的植物营养物进入水体，将造成水质恶化。它们主要来源于

农田施肥城市生活污水某些工业废水农业废弃物富营养化作用引起的湖泊生态系统的变化

水体出现富营养化现象时，浮游生物大量繁殖，因占优势的浮游生物颜色不同，水面往往呈现蓝色、红色、棕色等，这种现象在江河、湖泊中称为水华，在海洋中则称为赤潮。 这种水体上层处于溶解氧过饱和状态，下层处于缺氧状态，底层处于厌氧状态，对水生生物的生长不利。水体中的主要污染物

（二）无机有毒物

1.氰化物

2.重金属污染

氰化物是剧毒物质!!一般人只要一次口服0.1g左右NaCN就会致死，敏感的人甚至一次口服0.06g就可致死。水体中CN-的浓度达0.3-0.5mg/L时，就可使鱼类和水中微生物中毒死亡。据技术人员测算，蒂萨河被污染后河水中氰化物的含量超过正常值的700倍。

氰化物急性中毒症状

中毒者口中有苦杏仁味、恶心呕吐、头昏耳鸣、全身乏力、呼吸困难，并出现痉挛等症状。

水体中氰化物的主要来源工业废水

电镀废水:浓度一般在20-70mg/L丙烯腈废水:氰化物高达1000mg/L煤气废水以及炼焦炼油废水等有色金属冶炼厂废水

是指汞（Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、铬(Cr)，以及类金属砷(As)等生物毒性显著的元素，也包括具有一定毒性的一般重金属元素，如锌(Zn)、铜(Cu)、钴(Co)、镍(Ni)、锡(Sn)等。目前最引人注意的是汞(Hg)、镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)、铬(Cr)。2.重金属污染

重金属污染最主要的特征是：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。从毒性和对生物体、人体的危害方面来看，重金属污染有如下特点：天然水体中只要有微量重金属即可产生毒性效应水体微生物不能降解重金属，却能将某些重金属转化为毒性更强的金属有机化合物重金属毒性不仅与摄入机体内的数量有关，还与其存在形态有密切关系重金属可通过食物链在生物体内成千上万倍地富集，而达到相当高的浓度重金属进入人体，累积在某些器官中造成慢性累积性中毒，潜伏期较长重金属污染究竟有什么危害？？汞对神经系统有累积性毒害影响,引起大脑损伤，手足抽筋（水俣病）镉引起骨骼变脆及肝、肾、肺的病变（骨痛病）铅毒害神经系统和造血系统，引起精神迟钝、贫血等砷引起细胞代谢紊乱、肠胃道失常、肾衰退等

又称需氧有机物或耗氧有机物，包括碳水化合物、蛋白质、脂肪和木质素等，主要来自城市生活污水和造纸、皮革、印染、食品、纺织等工业废水。

（三）有机无毒物

需氧有机物造成水体缺氧!碳氢化合物+O2

好氧微生物

CO2+H2O有机硫化物+O2好氧微生物CO2+H2O+SO42-有机氮化物+O2好氧微生物CO2+H2O+NO3-

当水中含有大量耗氧有机物时，水中溶解的氧将急剧下降，致使大多数水生生物不能生存，鱼类大量死亡若水中含氧量降得太低，这些有机物又会在厌氧微生物参与下，分解为甲烷、硫化氢、氨等物质，使水变质发臭。

总表达式为：含有机硫和氮的化合物+H2OCO2+H2S+CH4+NH3厌氧微生物生物化学需氧量（BOD）是单位体积水中耗氧有机物生化分解过程所消耗的氧量（以mg.L-1为单位），可表示有机物质对水体的污染程度:BOD5（25℃，5天）<3mg

L-1，水质较好BOD5(25℃，5天)达到7.5mg

L-1时,水质不好BOD5(25℃，5天)>10mg

L-1，水质很差，鱼类不能存活

(四）有机有毒物有机氯农药酚类化合物多氯联苯合成洗涤剂石油类污染物

70年代，一批棕色的鹈鹕所筑的1200个巢中只孵出一只小鸟，附近其它以鱼为食的鸟类也有类似情况：它们下的蛋其壳细薄如纸，自身的体重就能压碎。经研究发现，这些鸟体内和蛋中含有高浓度的滴滴涕、多氯联苯等有机氯化物，使鸟类体内的碳酸酐酶不能正常发挥作用。雷切尔.卡逊女士

与《寂静的春天》

1962年，美国科学家卡逊女士发表《SilentSpring》，她以通俗的笔法，提醒世人警惕过度使用农药的恶果。但类似的公害事件至今并未在世界绝迹。雷切尔.卡逊女士

与《寂静的春天》

1962年，美国科学家卡逊女士发表《SilentSpring》，她以通俗的笔法，提醒世人警惕过度使用农药的恶果。但类似的公害事件至今并未在世界绝迹。突发性的严重公害事件特点是毒性大、化学性质稳定、残留时间长、易溶于脂肪，且蓄积性强在水生生物体内富集，其浓度可达水中的数十倍，严重影响水生生物的繁衍通过食物链进入人体后，可使人发生急慢性中毒，有些有机氯农药甚至还会对人体产生致癌、致畸、致突变等生理毒害。有机氯农药的严重危害

"绿色农药"

具有选择性好、与环境相容、无公害、作用独特、活性高、使用方便且价格便宜的优点。首选生物农药：是指有害生物自然天敌的活体农药，或某些生物代谢的次生物质作农药。“绿色农药”—未来的农药

植物性农药是生物农药的一种。90年代以后，人们对高等植物体内所含的杀虫、抑菌的化学机理进行深入研究，并以此为模板化学合成新型生理活性物质。目前，我国已批量生产10多个，如拟除虫菊酯、烟碱制剂、鱼藤制剂、川楝树制剂、大蒜素、苦参碱制剂等。拟除虫菊酯的用量已占很大比重。“绿色农药”—未来的农药另一种植物性农药是从几种有效植物的浸取液中按一定比例混合制得植物源农药。例如西北农业大学筛选了700多种植物的杀虫活性成分，研制出有良好效果的“楝素杀虫乳油”、“蚜螨特”、“胺西菊酯”等几种新品种。“绿色农药”—未来的农药联苯的分子结构多氯联苯（PCB）

是联苯分子中一部分或全部的氢被氯取代后所形成的各种异构体混合物的总称。

化学性质稳定、不易燃烧，强酸、强碱、氧化剂都难以使之分解，耐热性好，绝缘性好，难挥发，常用作绝缘油、润滑油、添加剂等，被广泛地用于变压器、电容器以及塑料、树脂、橡胶等各种工业。PCB就存在于这些工业的废水中。

目前，世界PCB年产量达10万吨，每年排入海洋等水体中约有2.5万吨，对海洋造成严重污染。日本近海海水和海底中PCB的总蓄积量达3万多吨。现在从南极的企鹅到北冰洋的鲸鱼体内都能检出PCB，它的污染已不容忽视。多氯联苯污染的严重危害

PCB在天然水体中很难降解，在水生生物体内蓄积，并经食物链最终进入人体，蓄积于人体脂肪组织以及脑、肝等器官。

PCB对人体的毒害表现在：皮肤溃疡、痤疮、黄疸、肝肿大、水肿、腹水等症状，且有致畸、致癌、致遗传变异等危险。多氯联苯污染的严重危害

肥皂的主要成分是脂肪酸钠，在硬水中生成脂肪酸钙和脂肪酸镁，难溶于水，丧失洗涤能力；同时肥皂水呈碱性，不易洗涤羊毛、丝绸等织物。合成洗涤剂的主要成分是十二烷基苯磺酸钠，与硬水形成的十二烷基苯磺酸盐溶于水，且能被生物降解。肥皂与合成洗涤剂的优缺点

合成洗涤剂的主要成分是表面活性剂，在其分子中同时存在着亲水基团和憎水基团，这是合成洗涤剂具有去污作用的重要原因所在。例如合成洗涤剂的去污原理

合成洗涤剂中除了表面活性剂以外，一般加有辅助剂，其中聚磷酸盐占总量的50%。排入水体后，提供了植物营养元素磷，易造成水体富营养化。

合成洗涤剂在被生物降解过程中消耗水中的溶解氧，影响鱼类生存。合成洗涤剂污染的危害珍惜环境使用无磷洗衣粉！

目前，许多先进国家已禁止使用合成洗涤剂，并在努力探索开发无污染的新型洗涤剂。

1991年发生的海湾战争，人为地使大量原油从科威特的艾哈迈迪油港流入波斯湾，是世界上最大的一次石油污染海洋事件，对环境的危害难以估量。目前，通过不同途径排入海洋的石油数量每年为几百万至一千万吨。事故原因包括：废水排放、事故溢油、海底油田泄露以及井喷事故等等油类污染物在水面形成油膜，影响氧气进入水体，破坏了水体的复氧条件油类覆盖和堵塞了生物的表面和精细结构，抑制生物正常生长,当水中含有0.01-0.1mg/L时,对鱼类和水生生物就会产生影响当水中含有0.3-0.5mg/L时,不适合饮用石油污染的严重危害（1）物理处理法（2）化学处理法（3）物理化学法（4）生物处理