工程化学电子教案5

1、,第七章 化学与环境保护,第七章化学与环境保护 7.1大气的机构和组成 7.2大气污染的现状与发展 7.3大气污染的控制 7.4臭氧层空洞,7.5温室效应及其控制对策 7.6光化学烟雾 7.7环境与可持续发展的概念 7.8可持续发展的形成与实施 7.9中国的可持续发展,7.1 大气的结构和组成,大气圈层厚度大约10000km 大气圈的总质量约为6000万亿吨,一、 大气的结构,平均温度随高度的分布,二、 大气的组成,1. 原始大气的成分,二、 大气的组成,1. 原始大气的成分,原始大气的主要成分： CH4, NH3 海洋 H2O,还原性大气,还原性大气 氧化性大气,N2-CO2型,N2-O2-

2、CO2型,2. 当代大气的成分,(1)恒定组分: N2:78.09%; O2:20.95%; Ar:0.93%,(2)可变组分: CO2:0.02%-0.04%; H2O:4%以下,(3)不定组分:如H2S, SO2, NO2, O3等,一、大气污染的发展变迁史,大气污染问题引起人们重视是从煤的使用开始的。,7.2 大气污染的形成与发展,18世纪末20世纪初：大气污染的形成时期,煤烟型污染,20世纪20年代40年代：大气污染的发展时期。,石油型污染+煤烟型污染,洛杉矶光化学烟雾,20世纪50年代70年代：大气污染泛滥时期,70年代以后： 复苏期,二、重大的大气污染事件,马斯河谷事件 伦敦烟雾事

3、件,世界上重大的大气污染事件,逆温层,我国的大气污染状况与特征,19881994年全国废气中主要污染物排放情况 （不含乡镇工业）,我国空气污染的主要特征,（1）空气污染物主要来自固定源的燃料燃烧和工业排放的尾气，且其比例较高。 （2）大气污染属煤烟型污染，主要污染物为烟尘和SO2。 （3）机动车排气污染日趋严重。,不见天日的本溪市,北京的冬日,7.3 大气污染的控制,主要污染物,颗粒物质:(烟,尘,雾等,直径为0.1-10m),集成电路生产线上的工人必须穿着特殊的衣服，防止尘埃进入生产车间。,危害:,硫氧化物（SO2，SO3）,来源：含S化石燃料的燃烧（80%是煤）；冶炼厂， 硫酸厂的排放气，

4、有机物的分解和燃烧。,危害：SO2对人的呼吸道有强刺激作 用，对植物生长有抑制作用。 SO3会形成酸雨； 当SOx与颗粒物共存时，危害 增大3-4倍。,氮氧化物（NO，NO2）,来源：化石燃料的高温燃烧过程中空气中的N2与O2反应；生产和使用HNO3的工厂的排放气；氮肥厂，金属冶炼厂的排放气。,危害：NO刺激呼吸系统，与血红素结合生成亚硝基血红素使人中毒；NO2严重刺激呼吸系统，并使血红素硝基化，比NO更严重，NO2还会形成酸雨，导致光化学烟雾。,来源： 自然来源：大气中：CH4+ OH CH3 CO 海洋 人为来源：化石燃料的燃烧；汽车尾气,碳氧化物（CO，CO2）,危害：CO：煤气中毒；C

5、O2：温室效应,碳氢化物,来源：炼油厂排放气，燃料燃烧，汽 车尾气,危害：不饱和烃易与O，NO，O3等 发生光化学反应，导致光化学 烟雾。,7.4 臭氧层空洞,1.臭氧层的作用,一、臭氧层空洞对人类的威胁,臭氧是地球的保护伞,2. 臭氧层空洞对人类的影响,对人类健康的影响 对植物的影响 对水生系统的影响 对其他方面的影响,紫外线杀手,紫外线的防护：,指数0-2，强度一级，最弱，在太阳下活动2-3小时不会对皮肤产生伤害，不需采取防护措施； 指数3，4级，强度二级，弱，在太阳下活动1-2小时不会对皮肤产生伤害，可适当采取一些防护措施； 指数5，6级，强度三级，中等，在太阳下活动1小时以上会使局部皮

6、肤发红，须采取防护措施； 指数7-9，强度四级，强，太阳下活动半小时以上就会皮肤产生伤害，须采取防护措施； 指数10，强度五级，很强，在太阳下活动20分钟即对皮肤产生伤害，应尽可能不在室外活动。,二、臭氧层空洞的形成,（1）氟利昂和哈龙：致冷剂和灭火剂； （2）氮氧化物：大型喷气式飞机在（平流层底 部）高空频繁飞行，排出大量NOx； 核爆炸：核试验中有大量NOx进入 平流层； 化肥的使用。,1. 影响大气臭氧层的化学物质及来源,氟利昂的功与过,氟利昂的历史功绩,致冷剂：沸点低，易液化；无味，无毒；不腐蚀金属；热稳定性好,喷雾剂，发泡剂，清洁剂等,氟利昂的表示方法：,CFC-11：CFCl3,C

7、FC-12：CF2C2,CFC-113：C2F3Cl3,个位：F原子数； 十位：H原子数+1 百位：C原子数-1,氟利昂的过：,三、保护臭氧层的全球对策,1）冻结和削减氟利昂与哈龙的生产及消耗量。 2）减少氟利昂的排放量。 3）寻求代用品。 4）继续对对流层臭氧形成和耗损的机理、氟利昂等排放的影响，对人类和生态系统的危害等方面进行综合调查研究。,7.5 温室效应及其控制对策,全球地表温度年平均值的变化,地球大气中CO2等微量气体，可以让太阳短波辐射自由通过（吸收极少），而对地表的长波辐射有强烈吸收作用，这些气体有类似花房温室的玻璃的作用，使大气的温度升高，故称为温室效应。,一、温室效应,(一)

8、什么是温室效应,太阳温度6000K，辐射波长0.15m-4m 太阳波辐射或短波辐射; 地球温度288K,辐射波长3-120m,红外辐射或长波辐射.,(二) 温室效应加剧的原因,正常大气,H2O: 太阳短波:0.93-2.85m 地球长波:4.5-80m,O3: 太阳短波:0.2-0.3 m,0.6 m附近 地球长波:7.5-13 m,CO2: 太阳短波:4.3 m 地球长波:12.5-17 m,7.5 m-13 m 是地球的大气窗,非正常大气,CH4,CFC,N2O,O3量日益增多,对7.5 m-13 m的地球长波有强烈吸收,使大气窗关闭,加剧了温室效应.,(三)温室气体,CO2:56%CH4

9、:11% CFC:24%N2O:6%,CO2:,70%来自矿物燃料 的燃烧； 森林毁坏； 汽车,CH4：,破坏力：1个CH4分子是1个CO2分子的 25倍； 含量：工业化前：0.7cm3m-3， 目前：1.65cm3m-3， 来源：沼气发酵，垃圾填埋，采煤等。,CFC:,主要是CFC-11,CFC-12; 破坏力:1个CFC分子是1个CO2分 子的几千万倍; 来源: 致冷剂,N2O:,来源:化肥用量增加,林木与农作物焚烧,O3:,平流层中臭减少,对流层中臭氧增加.,二、 全球变暖及其对人类的影响,海水平面的变化 温度带和降水带的移动 全球气候变暖对我国的影响 （1）气候变暖使我国农业生产的不稳

10、定性增大。 （2）海水平面上升使我国沿海经济发展受到威胁。 （3）气候变暖还会对我国生物多样化产生影响。,三、控制全球变暖的综合对策,1. 调整能源战略 （1）采用新技术，降低生产能耗； （2）采用高效能转化设备，提高能源利用率。 （3）开发新能源； （4）改进交通运输工具的燃料使用装置，降低油耗，减少废气的排放量； （5）生活：利用废热供暖，采用新型高效家电，改进建筑保温。,2. 植树造林，发展植物净化,7.6 光化学烟雾,洛杉矶光化学烟雾,一、光化学烟雾的特征与危害,1.特征,蓝色烟雾，具有强氧化性，对人及动植物有严重刺激作用，高峰出现在有强阳光照射的午间，傍晚消失。,由NOx,HC等一次

11、污染物在阳光照射下经一系列光化学反应,生成O3(占80%),PAN(10%),PBN及醛类等二次污染物,由一次和二次污染物混合形成的烟雾为光化学烟雾.,PAN,PBN,过氧乙酰硝酸酯,过氧苯酰硝酸酯,2. 危害,对人体健康的影响,降低大气能见度,导致交通事故;,对眼睛的刺激作用; 对鼻、咽喉、气管和肺等呼吸器官的刺激作用； PAN，PBN的催泪作用及致癌作用。,2. 对植物的危害,叶片生出斑点，造成农作物减产,4. 其他危害,光化学烟雾会加速橡胶制品的老化和龟裂，腐蚀建筑物和衣物，缩短其使用寿命。,三、光化学烟雾的形成机制：,一次污染物NOx，HC的来源,汽车,一个拥有10万辆汽车的城市，每天

12、空气中增加NOx11吨，HC21吨。,NO2 + h 392 nm NO + O,O + O2 + M O3 + M*,NO + O3 NO2 + O2,二次污染物的形成,硝酸过氧酰酯类,三、光化学烟雾的控制对策,光化学烟雾的警报装置,控制污染源,1.改进汽车装置结构,使燃烧完全,减少副反应. 2.汽车尾气催化转化:,使用化学抑制剂,3.在汽油中加入甲醇或乙醇.,对于环境科学而言，“环境”的含义应是 “以人类社会为主体的外部世界的总体”。,环境,7.7 环境与可持续发展的概念,自然科学：环境工程学、环境地学、环境 生物学、环境化学等。,环境科学,社会科学：环境社会学、环境经济学、环 境法学等。

13、,环境科学是运用自然科学和社会科学的有 关学科的理论、技术和方法来研究环境问 题，形成与其有关的学科相互渗透、交叉 的许多分支学科。,可持续发展,可持续发展,实质,协调人与自然的关系，从根本上缓解人 口爆炸、资源短缺、环境污染、生态破 坏的问题。,应是既满足当代人的需求， 又不对后代人满足其需求 的能力构成危害的发展。,内容,1.可持续发展不否定经济增长（尤其是穷国的 经济增长），但需要重新审视如何实现经济 增长。,2.可持续发展以自然资源为基础，同环境承 载能力相协调。,5.持续发展的实施以适宜的政策和法律体系 为条件，强调“综合决策”和“公众参与”。,3.可持续发展以提高生活质量为目标，同

14、社 会进步相适应。,4.可持续发展承认并要求体现出环境资源的 价值。,三种生产及其联系,可持续发展的基本理论三种生产的和谐,人与环境系统概念模型图,三 种 生 产 的 调 和,要从不可持续发展的模式转变到可持续发展 的模式。,要使三种生产的运行关系从不和谐转变为 和谐，关键在于“调和”。,两座里程碑,7.8 可持续发展的形成与实施,人 类 环 境 宣 言,人 类 环 境 宣 言,声明“在地球上许多地区，我们可以看到周围有 越来越多的人为的损害迹象；水、空气、土壤 以及生物中污染已达到危险的程度；生物界的生 态平衡受到重大和不适当的扰乱；一些无法取代 的资源受到破坏和陷于枯竭；人为的环境，特别

15、是生活和工作环境里存在着有害于人类身体、精 神和社会健康的严重缺陷”。,“世界环境日”：每年的6月5日“地球日”：每年4月22日, 1992巴西里约热内卢 世界环境与发展首脑大会,联合国环境与发展 大会会徽,大会的成就,1.认识的一致和深化,3.明确了责任，开辟了资金渠道,里约环境与发展宣言 21世纪议程 关于森林问题的原则声明 气候变化框架公约 生物多样性公约,*有关可持续发展的文件：,可持续发展的实施, 21世纪议程,联合国环境规划署标志,3.促进陆地、海洋资源的利用和合理的土地利用， 减少大气污染或限制人为的温室气体排放；保 护生物多样性，以增强生态系统抗御气候变化 和大气污染的能力。,

16、1.减少污染和更新能源;,2.提高工业资源和材料的综合利用率，开发清洁 生产的技术和工艺，加强对环境大气污染的监 测等;,保 护 大 气 层,改 善 陆 地 环 境,1.保护和合理使用森林资源,2.防沙治旱,3.保护山区生态系统,4.促进农业和农村的可持续发展,5.保护和管理淡水资源,6.加强对有毒化学品、危险废物、固体废物的 环境无害化管理,净 化 海 洋 环 境,3.研究全球气候变化和大气现象对海洋环境、 海洋资源的影响,2.海洋环境保护,1.对沿海区和海洋环境进行综合管理和可持续发展,4.加强区域和国际合作,中国的重大生态环境问题,1.人 口 危 机,2.中国工业化和环境质量,7.9 中

17、国的可持续发展,中国工业化的特点,1.工业高速增长,2.工业结构重型化,3.乡镇工业低水平扩张,中国可持续发展的实施,中国环境保护徽,中国21世纪议程,3.资源与环境的合理利用与保护,1.可持续发展总体战略,2.经济可持续发展,有关实施环境可持续发展的对策、方案和计划,1.建立和健全可持续发展的法制,可持续发展的实施,2.行业和地方制定规划的具体推进 国家八七扶贫攻坚计划 中国21世纪议程优先项目计划 节能技术政策大纲 中国21世纪议程林业行动计划 中国水利21世纪议程,3.中国加大环境保护治理力度,“九五”期间，重点治理淮河、辽河、太湖、巢湖、滇池的污染，以及酸雨控制区和二氧化硫污染控制区的大气污染，总投资额为1880亿元人民币。,1972年人类环境会议后不久，联合国成立了环境与发展委员会，为1992年将要召开的联合国环境与发展大会作舆论政策方面的准备。,4. 中国积极参与环境与发展领域的国际合作,1991年6月在北京召开发展中国家环境与发展部长级会议， 6月19日发表了北京宣言。,李鹏总理会