环境污染与化学

杨卫国清华大学环境学院2013年11月,环境是什么？,环境是什么？,环境管理体系、规范及使用指南的定义：环境是指 组织运行活动的外部存在，包括空气、水、土地、自然资源、植物、动物、人以及他们之间的相互关系。环境是一个相对的概念，是相对某中心而言，中心以外的都叫环境。,环境问题是怎么形成的？,萌芽阶段工业革命以前,农业社会毁林垦荒，水土流失,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,环境问题是怎么形成的？,发展恶化阶段 从产业革命到1984年发现南极臭氧空洞为止,大气环境污染,环境范畴,环境问题是怎么形成的？,大气环境污染,环境范畴,20世纪4060年代著名的“八大公害”事件,1、比利时马斯河谷烟雾事件（1930）,2、美国洛杉矶光化学烟雾事件（1943）,3、美国宾夕法尼亚州多诺拉烟雾事件（1948）,4、英国伦敦烟雾事件（1952）,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,20世纪4060年代著名的“八大公害”事件,1、比利时马斯河谷烟雾事件（1930）,2、美国洛杉矶光化学烟雾事件（1943）,3、美国宾夕法尼亚州多诺拉烟雾事件（1948）,4、英国伦敦烟雾事件（1952）,5、日本熊本县水俣事件（1953-1961）,6、日本四日哮喘病事件（1955）,7、日本北九州市米糠油事件（1968）,8、日本富山事件（1931-1975）,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,环境问题是怎么形成的？,当代环境问题阶段全球性环境问题,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,水的组成,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,水体中化学污染物,（1）酸、碱和无机盐：,大致可分为无机无毒物质 无机有毒物质有机耗氧物质 有机有毒物质,无机无毒物质,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,（2） N、P等植物营养物质,水体中化学污染物无机无毒物质,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,水体中化学污染物,（1） 重金属,如Be、Cr、Co、Cd及As、Ti、Ni、Sc、Mn、Zr、Pb、Pd等都有致癌性。,无机有毒物质,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,水体中化学污染物无机有毒物质,（2） 氰化物（含氰基（CN-）的化合物，是剧毒物质）,在酸性溶液中氰化物可生成HCN而挥发。各种氰化物分解出CN-及HCN的难易程度不同，其毒性也不同。 KCN、NaCN、Ca(CN)2可解离出CN-，有剧烈毒性; 较易分解的络合物如Zn(CN)42-、Ni(CN)42-等也有相当的毒性; 较稳定的络合物Fe(CN)42-和CNO-氧化物则基本无毒。,电镀,焦化,高炉煤气,水体中含氰化物：0.1mg/L能杀死虫类；0.3mg/L能杀死赖以自净的微生物；0.30.5mg/L时，鱼类中毒死亡。人只要口服0.28g左右KCN则可致死。,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,水体中化学污染物无机有毒物质,（3） 氟化物（F-）,水体含氟量低时对人体有益，饮用水浓度超过1mg/L时则出现氟斑牙，更高时使人骨骼变形，引起氟骨症和损害肾脏等。,摄入过量的氟对身体是非常有害的，会造成脱发、发育不良、牙齿参差不齐、牙齿严重发黄等一系列症状，,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,水体中化学污染物,有机耗氧物质,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,水体中化学污染物有机有毒物质,（1） 酚类化合物,常温下无色晶体，有毒；暴露在空气中呈粉红色；有特殊气味；微溶于水，易溶于有机溶剂；温度高于65时，能跟水以任意比例互溶；能使细胞蛋白质发生变性和沉淀。,制药厂,油漆生产,当水体中酚浓度为0.10.2mg/L时，鱼肉产生酚味；浓度高时，可使鱼类大量死亡。若人们长期饮用含酚水，可引起头昏、贫血及各种神经系统症状，甚至中毒。,石油化工,焦化,高炉煤气,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,水体中化学污染物有机有毒物质,（2） 有机农药,农药喷在农田中，经淋溶等作用进入水体，产生污染。,有机磷农药,毒性大；易分解；累积性不强；对生态系统影响不明显。,有机氯农药,易溶于脂肪和有机溶剂；不易溶于水；毒性大；光学性质稳定；残留时间长；积累性极高，对生态系统影响显著。,对硫磷,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,水体中化学污染物有机有毒物质,（3） 多环芳烃（PAH）,石油、煤等燃料及木材，可燃气体在不完全燃烧或在高温处理条件下所产生的。排入大气中的悬浮粉尘经沉降和雨洗等途径到达地表，加之各类废水的排放引起地表水和地下水污染。,PAH是环境中重要致癌物质之一。如接触含PAH较多的煤焦油和沥青的作业工人，可发生职业性癌症。,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,水体中化学污染物有机有毒物质,（4） 多氯联苯（PCBs）,联苯分子中一部分氢或全部氢被氯取代后所形成的各种异构体混合物的总称。,电器绝缘材料,增塑剂,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,水体中化学污染物有机有毒物质,（5） 洗涤剂,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,水体中化学污染物有机有毒物质,（6） 石油类污染物,主要来自工业排放，清洗石油运输船只的船舱、机件及油船事故、海上采油等。,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,大气的组成,其他：二氧化碳（CO2）臭氧（O3）氖（Ne）氦（He）氪（Kr）氢（H2）氙（Xe）,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,大气中的污染物主要来源,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,大气中的主要污染物,一次污染物颗粒物、SO2、CO、NOx、碳氢化合物等,伦敦烟雾中H2SO4光化学烟雾中过氧乙酰硝酸酯酸雨中H2SO4和HNO3等O3、光化学氧化剂,颗粒小毒性更强,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,大气中的主要污染物,粉尘、烟、飞灰、黑烟、煤烟尘,颗粒污染物,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,大气中的主要污染物颗粒污染物,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,大气中的主要污染物气态污染物,（1）含硫化合物（主要指SO2、SO3、H2S等）,大都在燃烧含硫的煤和石油等燃料时产生；黑色和有色金属冶炼、硫酸化工厂等的生产过程中也排放出大量含硫化合物。,硫酸烟雾(伦敦烟雾),Mn,Fe,NH3,煤烟型污染多发生在冬季，且气温较低、湿度较高和曝光较弱的气象条件下。,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,大气中的主要污染物气态污染物,（2）氮氧化物（ NO、N2O、NO2、N2O3、N2O4、N2O5等的总称）,毒性不大,毒性为NO的5倍；形成光化学烟雾后，毒性更强,主要来源：燃料的燃烧过程、机动车和柴油机的排气；生产和使用硝酸的工厂、氮肥厂、有机中间体厂及黑色和有色金属冶炼厂等排放的尾气,颗粒物水,酸雨,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,大气中的主要污染物气态污染物,氮氧化物在大气中的化学转化光化学烟雾,NOx HC,臭氧（O3 ） 醛 PAN（过氧乙酰硝酸酯）,一次污染物,二次污染物,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,大气中的主要污染物气态污染物,（3）碳氧化合物（主要是CO、CO2）,CO：无色、无嗅的有毒气体； 化学性质稳定，可以在大气中停留较长时间； 一定条件下可以转变为CO2，但转变速率很低。,CO2是一种温室气体,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,大气中的主要污染物气态污染物,（4）碳氢化合物（烃类）,甲烷CH4,非甲烷烃,在活泼的氧化物（如原子氧、O3、HO等）作用下，HC将发生一系列链式反应，生成一系列化合物，如醛、酮、烷、烯以及重要的中间产物自由基。自由基进一步促进NO向NO2转化，形成光化学烟雾的重要二次污染物臭氧、醛、过氧乙酰硝酸酯。,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,大气中的主要污染物气态污染物,（5）含卤素化合物（卤代烃、其他含氯化合物、氟化物）,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,大气中的主要污染物气态污染物,（5）含卤素化合物（卤代烃、其他含氯化合物、氟化物）,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,大气中的主要污染物气态污染物,（5）含卤素化合物（卤代烃、其他含氯化合物、氟化物）,氟化氢（HF）含氟化合物原料电子工业强酸性腐蚀剂生产“氟利昂”、含氟树脂、有机氟化物等,斑釉齿症,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,全球大气环境问题,pH值低于5.6的降水,“空中死神”,酸雨,SO2、NOx,H2SO4、HNO3,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,全球大气环境问题臭氧层破坏,紫外线,紫外线,氟利昂(氟氯碳化合物),哈龙(含氯、溴),水环境污染,大气环境污染,环境范畴,全球大气环境问题,CO2、CFCs、CH4、N2O,太阳短波辐射,地面长波辐射,CO2起55%的作用其次是氟利昂（CFCs）占17%CH4占15%，N2O占6%；其他温室气体起7%的作用,气候变暖,森林破坏,燃料燃烧,煤矿开采,水环境污染,大气环境污染,环境范畴,环境范畴,地球将在200年内毁灭。“人类已经步入越来越危险的时期，我们已经历了多次事关生死的事件。由于人类基因中携