课件：大气污染水污染土壤污染.ppt

化学与环境,1,I、化学与环境概述,一、环境污染及其危害,2,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，人类扔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。,3,20世纪中叶世界环境公害事件,4,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。,5,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。,6,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；,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；,按影响的范围分：有全球性污染、区域性污染和局部污染。,按污染物的性质分：化学污染、生物污染、物理污染,按人类活动分：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染。,按环境要素分：大气污染、水污染、土壤污染。,1、环境污染的分类,7,2002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”。,8,大气污染,9,可怕的浓烟,10,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),11,2006年5月19日，北京十三陵水库笼罩在灰雾中,12,鸟儿飞过英国中部地区的一家发电厂(2006年10月30日),13,二、环境污染与人体健康,14,三、环境保护与可持续发展,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。,15,1、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年以来的100年以来，海平面上升了8厘米。,16,2、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。,17,3、酸雨蔓延,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。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”。,18,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。,4、土地荒漠化程度加剧,19,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,20,6、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。,21,7、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。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。,22,8、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。,23,9、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。,24,10、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。,25,1、大气污染 2、水体污染 3、垃圾污染 4、荒漠化 5、生物多样性破坏 6、旱灾和水灾 7、水土流失 8、WTO与环境问题 9、三峡库区问题 10、持久性有机污染物,中国十大环境问题,26,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,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。,2、水体污染,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。,27,2005年中国环境新闻工作者协会组织的环境警世图片展,28,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,29,8、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。,30,9、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,31,2007年7月24日，一清漂员在长江三峡奉节县水域打捞漂浮物。,32,2007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。,33,10、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。,II、水污染及其防治,指大量污染物质排入水体，超过水体的自净能力使水质恶化，水体及其周围的生态平衡遭到破坏，对人类健康、生活和生产活动等造成损失和威胁的情况,34,一、水污染物及其危害,35,水体污染来源示意图,36,水体污染种类,37,38,1、无机无毒污染物 pH变化导致生物种群变化，鱼类减少，破坏土壤性质，影响农作物生长，国家标准：渔业淡水域6.5-8.5；海水域7.0-8.5；农田灌溉5.1-8.5;水的硬度；盐类浓度愈大，水产品下降。,39,2、无机有毒污染物：主要是指汞、镉、铅等重金属和砷的化合物以及氰根离子、亚硝酸根离子等。它们对人类及生态系统可产生直接的损害或长期积累性损害。 Hg:国家标准0.001mg/L,允许排放0.05mg/L，中枢神经中毒，引起大脑损伤，手足抽筋。日本“水俣病事件”：日本水俣市50年代发生过一件怪事：那里的猫忽然发了疯，到处乱窜乱跳，最后纷纷投海自杀。56年初，人与猫症状相同，精神错乱，手足抽筋，严重的导致死亡，死60多人，1959年证实附近新氮肥公司，水银为催化剂，排放废水所致。 Cd:国家标准0.01mg/L,允许排放0.1mg/L，引起骨痛病及肝、肾和肺的病变。,40,19551972年日本“富士痛病”：症状：初期腰、背膝关节痛随后遍及全身，数年后，骨骼变形，身长缩短2030cm疼痛难忍，呼吸困难，并发症死亡，1968年死128例，1977年死79例。原因是在神通川建炼锌厂。,41,Cr：国家标准0.05mg/L,允许排放0.5mg/L，引起皮肤溃疡、贫血、肾炎等，有致癌作用。 Pb：国家标准0.05mg/L,允许排放1.0mg/L，毒害神经系统和造血系统，引起精神迟钝、贫血。 As：国家标准0.05mg/L,允许排放0.5mg/L，引起细胞代谢紊乱，肠胃道失常，肾衰退。 CN-：国家标准0.05mg/L,允许排放0.5mg/L，引起呼吸困难，全身细胞缺氧而窒息死亡。 Mn：“神奈川发疯事件”1939年11月神奈川有15名疯子,11月14日第一天面部浮肿，第三天浮肿至双脚，第8天视力衰退，12月9日神志不清,12月17日极度痛苦中死亡。原因是一自行车店，废干电池380节，深埋在井底，饮用水之后的结果。,42,3、耗氧有机物,城市生活污水和食品、造纸等工业废水中含有大量的碳氢化合物、蛋白质、脂肪等。它们在水中的好氧微生物（指生存时需要氧气的微生物）的参与下，与氧作用分解（通常也称为降解）为结构简单的物质时，要消耗水中溶解的氧，所以常称这些有机物为耗有机物。 主要反应为： 碳氢化合物 含有机硫化合物 含有机氮化合物 危害：水中溶解的氧将急剧下降，以致使大多数水生生物不能生存，鱼类及其它生物大量死亡。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，与水作用产生甲烷、硫化氢、氨等物质，使水变质发臭。 BOD指标 mg/L 7.5mg/L 10mg/L (生物化学需氧量) 水质好 不好 很差,43,4、植物营养污染物,洗涤剂、化肥、饲料等含、等的化合物及其一些物质，是植物生长、发育的养料，称为植物营养素。 水体中这些植物营养素的积累，适于水生植物的繁殖，这就引起藻类及其它浮游生物的迅速繁殖。当这些水体中植物营养物质积聚到一定程度后，水体过分肥沃，藻类繁殖特别迅速，使水生生态系统遭到破坏，这种现象称为水体的富营养化。 水体出现富营养化现象时，浮游生物的大量繁殖，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，在海洋上称为赤潮。1998年9月18日，勃海海域面积达3000平方公里。 危害：藻类有恶臭，有的还有毒，表面有一层胶质膜，鱼不能食用。富营养化水体的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，会导致鱼类大量死亡。同时大量藻类尸体沉积水体底部，会使水体逐渐变浅，年深月久，变成沼泽，引起水体生态系统的变化。,44,5、有机有毒污染物,主要包括有机氯农药、多氯联苯、多环芳烃、高分子聚合物、染料等类有机化合物。 特点：大多数为难降解有机物，或持久性有机物，在水中残留时间长，且易溶于脂肪等被生物体富集，有蓄积性，可造成人体慢性中毒、致畸、致癌、致突变等生理危害。 物质 苯胺 氯苯 六六六 硫磷 标准ug/L 0.1 0.02 0.2 0.02 3 日本“米糠油事件”：1968年3月，日本九州，几十只鸡中毒死亡，不久人体发病，至1968年7月患者五千人，16人死亡。原因：日本九州粮食加工公司食用油工厂，用聚氯联苯脱臭。,45,二噁英污染事件,1999年5月底,比利时国内发生了一“鸡污染事件”肉鸡饲养场的鸡饲料被染导致肉鸡体内二噁英含量超标。其实二噁英污染事件的出现并不是第一次。历史上发生的日本米糠油事件、越战期间美军在越南施洒落叶剂造成的严重污染及美国纽约州发生的固体废弃物填埋场上建筑住宅污染事件等,都是二噁英污染事件。 根据有关研究证明，二噁英有强致癌性、生殖毒性、内分泌毒性和免疫毒性效应。由于二噁英是某些化学过程中产生的副产品，而不是特意生产的产品，人们一般不会在短时间内接触到大量二噁英，所以它的致癌作用是经过长期积累后才显现出来,一旦进入体内很难排出。,46,二噁英的危害,二噁英既可以通过饮食从消化道进入人体,也既可以通过饮食从消化道进入人体,1盎司(约28.35克)二噁英可置100万人于死地。1盎司(约28.35克)二噁(口英)可置100万人于死地。,47,6、石油污染,石油在开采、炼制、贮运、使用的过程中，原油和各种石油制品进入环境而造成污染可带来严重的后果。 危害原因：(1)石油的各种成分有一定的毒性；(2)石油具有破坏生物的正常生活环境，造成生物机能障碍的物理作用；(3)石油覆盖在水面上形成薄膜层，阻止大气中的氧在水中溶解，且因石油膜的生物分解和自身的氧化作用，消耗水中的溶解氧，致使海水缺氧；(4)油膜堵塞鱼的鳃部，使鱼呼吸困难，引起死亡。 每年排入海洋石油1000-1500万吨，其中河流排入500万吨、船舶150万吨、油田泄漏100万吨；吨原油可覆盖12平方公里，速度100-300m/h；人工清理花费250美元吨,10-15美元米,生物5-7年才重新繁殖. 世界最大的泄油事故：1991年海湾战争，泄海原油100多万吨;1970-1990年，油轮事故1000多起，其中10万吨以上10起。,48,7、病原体污染物,来源：生活污水、屠宰场、医院等。包括血吸虫病、霍乱、伤寒、痢疾、病毒性肝炎、脊髓灰质炎。 莱茵河已不适宜生物生存：1986年11月1日,桑多兹化学公司仓库发生火灾，1250吨剧毒农药爆炸，灭火剂以4km/h速度流向两瑞、德、法、荷四国沿河村镇，8天后，几十吨水银流入莱茵河。结果莱茵河污染延续十余年。 恒河：印度宗教传说，恒河水来自“神山圣湖”又称“圣水河”教徒的最大宿愿是到圣河边圣地朝圣、喝水、沐浴以洗刷自己的过失。1982年1月25日,有1000多万人来此洗澡，每年3万名教徒死人被扔进恒河涤罪，以及生活垃圾导致严重污染。 8、热污染 热电厂、核电站及各种工业过程中的冷却水均可引起热污染。 危害：温度提高可直接杀死水中的某些生物，而且，温度升高后，必然降低了水中氧的溶解量。,49,二、水污染的净化与防治,解决废水问题的主要原则：（）革新生产工艺，减少废水排放，发展“无害工艺”。如“无氰工艺”；免子肌内提取ATP时，用离子交换树脂代替汞盐，H2S。 （）注意水资源的净化回收利用。如“闭路循环” （）发展和采用先进技术，选择新的处理工艺，减少消耗。 水处理方法：基本方法可分为：物理法、化学法、物理化学法、生物法,50,废水按水质状况及处理后出水的去向确定其处理程度。可分为一级、二级、三级处理。,一级处理由筛滤、重力沉淀和浮选等物理方法串联组成，主要是用以除去废水中大部分粒径在0.1mm以上的大颗粒物质，且减少废水的腐化程度。 二级处理是采用生物处理方法（又称微生物法）及某些化学法，用以去除水中的可降解有机物和部分胶体污染物。微生物法利用在自然界中存在的大量依靠有机物生存的微生物，它们具有氧化分解有机物的巨大能力。化学法主要是化学絮凝法（或称混凝法），常用的凝聚剂有硫酸铝、明矾、硫酸亚铁、硫酸铁、三氯化铁等无机凝聚剂和多种有机聚合物（高分子）凝聚剂。 三级处理可采用化学法（化学沉淀法、氧化还原法）、物理化学法（吸附、离子交换、萃取、电渗析、反渗透法等）这是以除去某些特定污染的一种“深度处理”方法。,51,1、中和沉淀法：水中若含有酸、碱污染物，应调节水的pH，使其处在一定的pH范围内。对于酸性废水，可以用废碱、石灰、石灰石、电厂渣等进行中和，对于碱性废水，可吹入CO或烟道气中的SO。 用中和法还可使重金属离子生成难溶的氢氧化物沉淀。化学沉淀法一般有投药、混合、反应、沉淀等过程。 2、氧化还原法：利用氧化还原反应将水中有毒物变成无毒物、难溶物或易于除去的物质，是水处理工艺中较重要的方法之一。 常用的氧化剂：空气、氯气、漂白粉、臭氧、双氧水；常用还原剂：铁粉、硫酸亚铁、亚硫酸钠、二氧化硫。 3、混凝法：向胶体浑浊液中投加电解质，凝聚水中胶状物质，使之和水分开。常用混凝剂有：硫酸铝、明矾、硫酸亚铁、氯化铁、聚氯化铝。 4、离子交换法：利用离子交换树脂能与水中杂质离子进行交换反应，将杂质离子交换到树脂上去，达到纯化。,52,、水资源的合理利用、保护与开发,（）水资源的合理利用、保护。 、实行计划供水，尽量降低工业用水，提高水的重复利用率。降低工业用水量的主要途径是改革生产用水工艺，提高循环用水率。 、要减少农业用水量，实行科学灌溉。改革灌溉方法是提高用水效率的最大潜力所在。 （）海水淡化。淡化也称脱盐。常用的方法有：蒸馏法（多级急骤蒸馏）、冷冻法、反渗透法、电渗析法和离子交换法等多种。,53,III、土壤污染及其防治,一、土壤污染物及其危害,54,我国遭受不同程度污染的农田已达1000万hm2，粮食减产达1.31010kg; 我国单位耕地面积化肥用量为世界平均用量的 2.9倍. 在我国北方地区 , 1 4个县市的 69个点位的调查表明 , 37个点位的地下水NO3 - 含量已高达 50mg/。 1994年 ,我国农药的施用量已超过 2.2105,占世界农药总产量的十分之一。 据估计，我国受农药污染的土地已达到 1.310 82 .,并非危言耸听,55,我国的土壤污染形势 局部地区有所改善 ,但总体形势比较严峻 。,防治土壤污染，保护土壤资源， 维持生态平衡，保护人类健康。 实际上已成为突出的全球问题。,56,土壤污染物的来源及危害,57,1、土壤污染物的主要种类 （1）重金属污染物(heavy metal pollution) 重金属主要指汞、镉、铅、铬、铜、锌。类金属砷和非金属氟也包括其中。 （2）有机污染物(organic pollution) 要有有机农药、三氯乙醛(酸)、矿物油类、表面活性剂、废塑料制品，以及工矿企业排放的含有机质的三废。 （3）固体废物与放射性污染物(solid waste and radioactive contaminant) 按其来源不同，可分为工业固体废物、农业固体废物，放射性固体废物和城市垃圾四类。,58,2、几种主要重金属在土壤中的行为及危害,（1）镉(cadmium) 金属镉无毒性，但镉的化合物毒性极大，而且属于积蓄型，引起慢性中毒的潜伏期可达1030年之久。 土壤中的镉有水溶性(离子态和络合态)及非水溶性(化学沉淀和难溶络合态)两种，它们随环境条件的变动而互相转化。对作物起危害作用的主要是水溶性镉。 在酸性条件下，镉化合物的溶解度增大，毒性增强； 在碱性条件下，则形成氢氧化镉沉淀。 在氧化条件下，镉的活性或毒性增强。 镉在土壤中常会与羟基、氯化物形成络合离子而提高活性。,59,（2）铬(chrome) 金属铬无毒性，三价铬有毒，六价铬毒性更大，还有腐蚀性。对皮肤和粘膜表现为强烈的刺激和腐蚀作用，还对全身有毒性作用。铬对种子萌发，作物生长也产生毒害作用。 土壤中的有机质可促进对铬的吸附与螯合作用，同时还有助于土壤中六价铬还原为三价铬。有机质对六价铬的还原作用随土壤pH值的升高而减弱。 土壤中粘土矿物对铬有较强的吸附作用，粘土矿物对三价铬的吸附能力为六价铬的30-300倍，且这种吸附作用随pH的升高而减弱。 土壤pH值及氧化还原电位均可改变铬的化合物形态。在低Eh值时，Cr6+被还原成Cr3+；而在中性和碱性条件下，Cr3+可以Cr(OH)3 形态沉淀。,60,（3）砷(arsenic) 土壤中的砷多呈砷酸形态，包括砷酸盐(五价)和亚砷酸盐(三价)。无机或有机砷化合物都有毒性，但有机砷对植物的可给性或毒性较弱，且易在土壤中转化为无机态。无机态亚砷酸盐类的毒性比砷酸盐类强。 土壤中砷的可给性受pH的影响很大，在接近中性的情况下，砷的溶解度较低。土壤中的砷酸和亚砷酸随氧化还原电位的变化而相互转化。,61,（4）铅(plumbum) 铅对人体神经系统、血液和血管有毒害作用，并对卟啉转变、血红素合成的酶促过程有抑制作用。早期症状为细胞病变。引起慢性中毒后，出现贫血、高血压、生殖能力和智能减退(特别是儿童脑机能减退)等症状。铅急性中毒的症状为便秘，腹绞痛，伸肌麻痹等。 在中性至碱性条件下形成的Pb3(PO4)2和PbCO3的溶解度很小，植物难以吸收，故在石灰性及碱性土中，铅的污染实际上并不严重。 土壤的粘土矿物及有机质对铅也起者强吸附作用，且随土壤pH的增高而增强。,62,（5）汞(hydrargyrum) 汞对作物生长发育的影响主要有抑制光合作用、根系生长和养分吸收、酶的活性、根瘤菌的固氮作用等。 植物根系和叶子均可吸收Hg，比较容易吸收的汞有金属汞、Hg2+、乙基汞和甲基汞。无机汞在土壤中的化学沉淀作用很强，因此，无机汞对植物的毒害不很明显。但汞的化合物被还原为金属汞，而以汞蒸气出现时，它就可以自叶面气孔进入植物体。 无机汞化合物在嫌气细菌的作用下，可以转化为有机汞化合物，被植物吸收，增强其对植物的汞污染。,63,(6) 锌(zincum)、铜(cuprum)、镍(nickel)、锰(manganese) 土壤pH、有机质含量以及氧化还原条件等显著影响着锌、铜、镍、锰在土壤中的变化。在pH6.5，同时，土壤通气良好时，它们可分别形成植物不易吸收的氧化物或氢氧化物而沉淀。粘土矿物可牢固的吸附锌、铜、镍而使它们失去活性。有机质能对这些离子进行鏊合，从而增加了它们的移动性，植物的吸收可能增加。有机质对它们鳌合能力的大小为铜镍锌锰。,64,二、土壤性质与土壤重金属污染,1、pH的影响 当土壤中pH降低某些重金属如铅、铜、锌、铬等易转化为水溶性的重金属盐类，pH越低其活动度越大，越易于迁移；pH增高，某些重金属则转化为难溶性化合物如CdS、HgS等，pH越高，它们越易于趋于固定而减低其活性，在土壤中容易积累。类金属砷例外。 2、Eh的影响 土壤Eh主要影响在土壤中的各重金属价态变化，以致影响到重金属在土体中的富集量和毒性。 3、有机-无机胶体的吸附作用。,65,三 土壤的农业污染(agricultural pollution),土壤是农药的主要承受者，大量而连续地施用，就会造成土壤污染。,1、氮肥对环境的污染 （1）对土壤及作物的影响(硝酸盐及亚硝酸盐的毒性) （2）造成水体的富营养化(eutrophication) （3）对大气的污染,66,2、磷肥对环境的污染 施入土壤中的磷肥除少部分被作物吸收利用外，大部分被土壤所固定，磷肥因其本身含有各种污染物质，从而造成土壤、作物的污染。主要有以下几种： （1）重金属污染 （2）氟污染 （3）放射性污染 （4）造成水体的富营养化,67,四、土壤污染的防治,土壤污染的防治要贯彻以防为主的方针： 首先控制和消除土壤污染源，即控制工业和城市“三废”的排放，合理施用农药、化肥等农用物资。 其次，对已污染的土壤，要采取一切措施，消除土壤中的污染物或者提高土壤环境容量，控制土壤中污染物的迁移转化，使之不能进入或微量进入食物链，不致造成对人体健康和农业生产的危害。,68,1、土壤污染的预防措施(preventive measure) 执行国家有关污染物的排放标准 建立土壤污染监测、预测与评价系统 发展清洁生产,69,2、污染土壤的治理措施 (1)重金属污染土壤的治理措施 土壤中重金属的显著化学行为是不移动性、累积性，具有不可逆性的特点。因此，对受重金属污染土壤的治理要根据污染程度的轻重进行改良。从降低重金属的活性，减小它的生物有效性入手，加强土、水管理。,70,重金属污染土壤的治理措施： 通过农田的水分调控，调节水田土壤Eh值来控制土壤重金属的毒性 施用石灰、有机物质等改良剂 重金属的毒性与土壤pH关系密切。 客土、换土法 生物修复(biological reserve),71,(2) 有机物（农药）污染土壤的防治 对于有机物、农药污染的土壤，除合理施用农药、采用病虫害综合防治，改进农药剂型等以预防为主的系列技术措施外，对污染土壤的治理应从加速土壤中农药的降解入手。其中采取以下措施： 增施有机肥料，提高土壤对农药的吸附量，减轻农药对土壤的污染。 调控土壤pH和Eh，加速农药的降解。,72,IV、大气污染及其防治,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。,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。”,73,2、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。,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。,3、大气污染源,74,二、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（Air Pollution Index）来确定的。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见下表(表中PM10指可吸入悬浮颗粒)。,75,表 空气污染指数对应的污染物浓度限值,76,表 空气污染指数范围及相应的空气质量类别,77,三、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。,78,各种温室气体对全球变暖的影响,79,1、空气中二氧化碳增加的原因,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。 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。 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,80,81,二氧化碳来源,82,以目前的趋势看，全球平均气温在未来50年内将升高2到3，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0.5，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3.5 。,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%。,2、温室效应的影响,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%。,83,3、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。,84,85,2007.8.3消息:气候变暖可能致极地冰川藏14万年前的病毒复活,86,2002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,87,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。,88,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,89,什么是京都议定书？,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%。,90,2006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。,91,2002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,92,2003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,93,重庆2006年百年不遇的干旱,94,重庆的綦江三角镇，村民陈玉石在自家的玉米地。他表示，今年(2006)的玉米将颗粒无收,95,全球变暖 南极又一巨大冰架崩离,冰架崩离,96,4、全球变暖可能引起的七大事件, 最“老”的受害者-千年文化遗迹可能被淹没。, 最岌岌可危的体育项目-冰地曲棍球与高山滑雪走向衰亡。, 最没有明天的国度-太平洋岛国将遭“灭顶之灾”。, 改变最多的极地人-因纽特人、爱斯基摩人因祸得福。, 最受影响的行业-旅游“格局”面临重新洗牌。,97, 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,98, 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,99,四、 光化学烟雾,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。,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)。,100,洛杉矶光化学烟雾,101,洛杉矶光化学烟雾,102,1、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,103,伦敦型烟雾与洛杉矶烟雾的比较,104,2、光化学烟雾的反应机理,NO2 + h NO + O (420nm) O + O2 + M O3 + M O3+ NO NO2 + O2 O + 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 + NO NO2 + 自由基 自由基 + NO2 稳定产物 自由基 + 自由基 稳定产物,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。,105,3、光化学烟雾的形成条件,106,物质条件：氮氧化物（NOx）和碳氢化合物（CxHy）等。工厂排气、汽车排气（以石油为燃料）,气象条件：强烈光照（NO2的光解需290-420nm的光）低风速、低湿度、逆温天气。,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。,107,3、光化学烟雾的危害,(1)损害人和动物的健康。 (2)影响植物生长。 (3)影响材料质量。 (4)促成酸雨形成。,4、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。,108,臭氧层地球的天然屏障,五、臭氧层,109,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%,1、臭氧的作用,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%。,110,2、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： O2 O + O 反应活性很高的O原子与O2结合形成O3: OO2M O3M 臭氧自身吸收200nm-300nm的UV,而发生分解: O3 OO2,111,1985年在南极上空发现了臭氧洞,3、臭氧洞的发现,112,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。,113,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。,114,4、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%。,115,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）,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。,116,5、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。,117,6、保护措施,有关国际公约,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。,118,1.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,119,六、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。,被大气中酸性气体污染， pH5.65的雨叫酸雨; pH5.65的雪叫酸雪; pH5.65的雾叫酸雾。,120,121,1、酸雨的形成,酸雨主要是由废气中的SOx和NOx造成的。,122,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 2SO3 SO3+H2O H2SO4 液相反应： SO2+H2O H2SO3 2H2SO3+O2 2H2SO4 大气中的烟尘、O3等都是反应的催化剂。,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+O22NO2 2NO2+H2OHNO3+HNO2,123,2、酸雨的危害,酸雨使土壤肥力减退、农业减产,酸雨使森林衰退,124,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。,酸雨损坏建筑,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35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。,酸雨使桥梁以更快的速度被腐蝕，不僅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。,125,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,126,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。,127,酸雨危害人体健康,酸雨造成了新的国际环境问题和争端,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。,128,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