化学与环境污染第一章预览版.ppt

第一章 环境与污染化学基础知识,主讲：关伟 2010年xx月xx日,目录,第一节 环境基础知识 第二节 无机污染物基础知识 第三节 有机污染物基础知识,第一节 环境基础知识,1.环境： 广义的说，环境是指围绕着人群的空间及其中可以影响人类生产、生活和发展的各种自然因素、社会因素的总体。人类环境分为自然环境和社会环境。 2.环境保护： 环境保护是指人类为解决现实的或潜在的环境问题，协调人类与环境的关系，保障经济社会的持续发展而采取的各种行动的总称。 3.环境容量： 环境容量是在人类生存和自然生态系统不致受害的前提下，某一环境所能容纳的污染物的最大负荷量。环境容量包括绝对容量和年容量两个方面。,一.环境、环境保护、环境容量、环境自净,4.环境自净： 指环境中的污染物在物理、化学和生物作用下逐渐降解、转化使其达到自然净化的过程。 按其机理可分为物理净化、化学净化和生物净化3类。 （1）物理净化：通过稀释、扩散、淋洗、挥发、沉降等作用将污染物 净化。 （2）化学净化：环境自净的化学反应有氧化和还原、化合和分解、吸 附、凝聚、交换、络合等。 （3）生物净化：生物的吸收、降解作用使污染物浓度和毒性降低或消 失。,1.环境质量： 一般是指，一处具体环境的总体或某些要素，对于人群 的生存和繁衍以及社会发展的适宜程度，是反映人群对环境要求的，对环境状况的一种描述。 2.环境成本： 又称环境降级成本，是指由于经济活动造成环境污染而使环境服务功能质量下降的代价。 环境降级成本分为环境保护支出和环境退化成本。,二.环境质量和环境成本,（一）全球气候变暖 （二）臭氧层的耗损与破坏 （三）生物多样性减少 （四）酸雨蔓延 （五）森林锐减 （六）土地荒漠化 （七）大气污染 （八）水污染 （九）海洋污染 （十）危险性废物越境转移,三.人类主要面临的环境问题,由于人口的增加和人类生产活动的规模越来越大，向大气释放的二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、一氧化二氮（N2O）、氯氟碳化合物（CFC）、四氯化碳（CCl4）、一氧化碳（CO）等温室气体不断增加，导致大气的组成发生变化。大气质量受到影响，导致全球气候逐渐变暖。,（一）全球气候变暖,（二）臭氧层的耗损与破坏 臭氧层能吸收太阳的紫外线，以保护地球上的生命免遭过量紫外线的伤害，并将能量贮存在上层大气，起到调节气候的作用。 氟利昂（CFC）等气体被排放到大气中会使臭氧层遭到破坏，将使地面受到紫外线辐射的强度增加，给地球上的生命带来很大的危害。,（三）生物多样性减少 近百年来，由于人口的急剧增加和人类对资源的不合理开发，加之环境污染等原因，地球上的各种生物及其生态系统受到了极大的冲击，生物多样性也受到了很大损害。,（四）酸雨蔓延 酸雨是指大气降水中酸碱度（ph值）低于5.6的雨、雪或其他形式的降水。这是大气污染的一种表现。酸雨对人类环境的影响是多方面的。酸雨降落到河流、湖泊中，会妨碍水中鱼、虾的成长，以致鱼虾减少或绝迹；酸雨还导致土壤酸化，破坏土壤的营养，使土壤贫脊化，危害植物的生长，造成作物减产，危害森林的生长。 此外，酸雨还腐蚀建筑材料。,（五）森林锐减 今天的地球上，森林正以平均每年4000平方公里的速度消失。森林的减少使其涵养水源的功能受到破坏，造成了物种的减少和水土流失，对二氧化碳的吸收减少进而又加剧了温室效应。 （六）土地荒漠化 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。,（七）大气污染 大气污染的主要因子为悬浮颗粒物、一氧化碳、臭氧、二氧化碳、氮氧化物、铅等。大气污染导致每年有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。,（八）水污染 各国每年工业用水超过600km3，灌溉农田用水多达30004000 km3，其中受农药和各种有毒化学制品污染的水，不少于上述用水总和的1/3排入湖泊、河流、海洋。,（九）海洋污染 人类活动使近海区的氮和磷增加50%-200%；过量营养物导致沿海藻类大量生长；海洋污染导致赤潮频繁发生，全球们往海里倾倒的垃圾达200亿t。再加上其他污染造成海洋生态危机。,（十）危险性废物越境转移 危险性废物是指除放射性废物以外，具有化学活性或毒性、爆炸性、腐蚀性和其他对人类生存环境存在有害特性的废物。危险废物的越境转移是指危险废物从一国管辖地区或通过第三国向另一国管辖地区转移。危险废物在国际间的转移，尤其是向发展中国家的转移，会对人类健康和环境造成严重的危害。,1.马斯河谷事件 2.多诺拉事件 3.洛杉矶光化学烟雾事件 4.伦敦烟雾事件 5.四日市哮喘事件 6.米糠油事件 7.水俣病事件 8.痛痛病事件,四. 八大公害事件,大气层位于地球的最外层，介于地表和外层空间之间，它受宇宙因素（主要是太阳）作用和地表过程影响，形成了特有的垂直结构和特性。根据大气层垂直方向上温度和垂直运动的特征，一般把大气层划分为对流层、平流层、中间层、热层和散逸层五个层。,五.大气圈的结构,1.对流层 对流层的温度随高度升高而递减。平均每上升100m气温下降0.65。对流层大气有强烈的对流运动，对流层由此得名。此外，对流层中云、雨、雷、电等天气现象非常活跃。 2.平流层 平流层是自对流层顶到55km高度间的气层。气温的垂直分布除下层随高度变化不大外，自25km向上明显递增，到平流层顶达到-3度左右。平流层中水汽、杂质极少，几乎没有云、雨现象。故平流层没有强烈对流运动，气流平稳、能见度好，是良好的飞行层次。在2030公里高处，氧分子在紫外线作用下，形成臭氧层。 3.中间层 自平流层顶到85km间气层称中间层。这一层已经没有臭氧，气温随高度升高迅速下降。,4.热层（电离层） 中间层顶到800km高度间气层称为热层。空气密度很小，气温随高度迅速升高。当太阳光照射时，太阳光中的紫外线被该层中的氧原子大量吸收，因此温度升高，故称热层。热层中的氮（N2）、氧（O2）和氧原子（O）气体成分在强烈太阳紫外辐射（主要是波长短于0.1um波段）和宇宙射线作用下，处于高度电离状态，因而又称电离层。电离层具有吸收和反射无线电波的能力，能使无线电波在地面和电离层间经过多次反射，传播到远方。 5.散逸层 散逸层是指800km高度以上的大气层。这一层的气温随高度增高而升高。散逸层的上界也就是大气层的上界。,1.概念 温室效应主要是由于现代化工业社会过多使用矿石燃料：煤炭、石油和天然气等，这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的。由环境污染引起的温室效应是指地球表面变热的现象。 其他温室气体有：氯氟烃（CFC）、 甲烷、低空臭氧和氮氧化物气体等。,六. 温室效应及其危害,2.温室效应的危害 (1) 地球上的病虫害增加； (2) 海平面上升； (3) 气候反常，海洋风暴增多； (4) 土地干旱，沙漠化面积增大。,七.拉尼娜和厄尔尼诺现象及其危害,1.厄尔尼诺现象及危害 厄尔尼诺现象（圣婴）又称厄尔尼诺海流，是太平洋赤道带大范围内海洋和大气相互作用后失去平衡而产生的一种气候现象，就是沃克环流圈东移造成的。厄尔尼诺现象的基本特征是太平洋沿岸的海面水温异常升高，海水水位上涨，并形成一股暖流向南流动。它使原属冷水域的太平洋东部水域变成暖水域，结果引起海啸和暴风骤雨，造成一些地区干旱，另一些地区又降雨过多的异常气候现象。,2.拉尼娜现象及其危害 拉尼娜现象（圣女现象）是指赤道太平洋东部和中部海面温度持续异常偏冷的现象（与厄尔尼诺现象正好相反）。表现为东太平洋明显变冷，同时也伴随着全球性气候混乱，总是出现在厄尔尼诺现象之后。拉尼娜现象是一种厄尔尼诺年之后的矫正过渡现象。这种水文特征将使太平洋东部水温下降，出现干旱，与此相反的是西部水温上升，降水量比正常年份明显偏多。,1.什么是光化学烟雾 汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（CH）和氮氧化物（NOx）等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧（O3）、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象叫做光化学烟雾。,八.光化学烟雾及危害,2.光化学烟雾的危害 (1)损害人和动物的健康 人和动物受到主要伤害是眼睛和粘膜受刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。 (2)影响植物生长 臭氧影响植物细胞的渗透性，可导致高产作物的高产性能消失，甚至使植物丧失遗传能力。 (3)影响材料质量 光化学烟雾会促成酸雨形成，造成橡胶制品老化、脆裂，使染料褪色，建筑物和机器受腐蚀，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等。,（一）生态系统的定义。 生态系统是自然界一定空间的生物与环境之间相互作用、相互制约，不断演变，达到动态平衡、相对稳定的统一整体，是生态学领域的一个主要结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次。 （二）生态系统的组成。 生态系统由4个部分组成，即生产者主要指绿色植物和凡能进行光合作用制造有机物的植物种类；消费者主要是动物；分解者是指各种具有分解能力的微生物和一些微型动物；无生命物质指生态系统中的各种无生命的无机物、有机物和各种自然因素。,九.生态系统基本概念,（三）生态系统的类型。 生态系统按生态类型可分为淡水生态系统、海洋生态系统和陆地生态系统；按受人为的影响或干预的程度，可分为生态系统、半自然生态系统、人工生态系统等。 （四）生态系统的结构。 主要可分为形态结构和营养结构两种： 1.生态系统的形态结构是指生物的种类、种群数量、种的空间配置、种的时间变化等。 2.生态系统的营养结构是指生态系统中各个组成部分之间建立起来的营养关系，它是生态系统中能量流动和物质循环的基础。,生态系统的能量流动和物质循环始终是在不断地进行着。虽然自然因素和人为活动会经常给生态系统带来各种污染，但是在一定条件下和一段时期内，生产者、消费者和分解者之间又能保持一种相对稳定的平衡状态，这种平衡状态就是生态平衡。 生态系统内部的因素和外界因素的变化，都可能使生态系统受到影响而发生相应的变化，甚至破坏生态平衡。生态平衡的破坏或失调，一般可以归咎于两方面原因，即自然原因和人为因素。 自然原因主要指自然界发生的异常变化，由自然原因而引起的生态平衡的破坏称为第一环境问题，如火山爆发、地震、台风等自然原因所导致的生态平衡的破坏。 人为因素主要是指人类对自然资源的不合理利用以及由于工农业的发展而带来的环境污染等，由这类因素而引起生态平衡的破坏称为第二环境问题。,十.生态平衡、生态破坏的原因,1.定义 湿地是指天然或人工、长久或暂时性的沼泽地、湿原、泥炭地或水域地带，带有或静止或流动，淡水或半咸水体，包括低潮时水深不超过6米的水域。湿地包括滨海湿地、河口湿地、河流湿地、湖泊湿地、沼泽湿地等多种类型，浅海、滩涂、湖泊、河流、沼泽、水库、池塘、稻田等都属于湿地。,十一.湿地及其功能,2.湿地的功能 湿地是地球上生物多样性丰富和生产力较高的生态系统，具有以下功能： 防止海水入侵 调节气候 降解污染 防止自然力侵蚀 固碳 维持自然系统和过程 休闲、教育和科学研究,由于人类生活或生产活动改变了天然水的物理、化学或生物学的性质和组成，影响人类对水的利用价值或危害人类健康，称为水污染。在自然情况下，天然水的水质也常有一定变化，但这是一种自然现象，不算水污染。,十二.水污染及常见污染物,常见的水质污染物： （1）病原微生物，如大肠杆菌、伤寒杆菌、痢疾杆菌、霍乱弧菌等，引起传 染病的流行和传播； （2）植物营养物，如氮、磷、钾等，引起水质富营养化，故使水质恶化； （3）无机盐，如酸、碱、盐等无机化合物进入水体，影响生活、生产和农业 用水水质； （4）各种油类物质，影响水的感官性状，阻碍水体复氧能力，破坏水的自净 作用； （5）有毒化学物质，主要为重金属和难分解有机物，如汞、镉、铅、铬、 砷、硒、钒等以及有机氯化物、芳香胺类和多环有机化合物等； （6）放射性物质。,由于植物，特别是藻类大量繁殖而使水体水质恶化的一种现象，叫富营养化。所谓富营养化废水是指含过量有机养分的废水，如啤酒、糕点、糖果、罐头、屠宰、皮革、淀粉等生产废水，以及城市生活污水等。 防治办法首先要控制营养物质，主要是防止磷和氮进入水体。治理富营养化水体，可采取疏浚底泥，去除水草和藻类，引入低营养水稀释和实行人工曝气等措施。也可投放杀藻剂，以控制藻类植物的繁殖。,十三.富营养化、富营养化废水及防治办法,赤潮（red tide）是海洋中某些微小（2-20微米）的浮游藻类、原生动物或更小的细菌，在满足一定的条件下爆发性繁殖或突然性聚集，引起水体变色的一种自然生态现象 “水华“（water blooms）是一种在淡水中的自然生态现象，只是仅由藻类引起的，如蓝藻（严格意义上应称为蓝细菌）、绿藻、硅藻等。“水华“发生时，水一般呈蓝色或绿色。,十四.赤潮与水华现象,1.酸雨定义： 指pH值小于5.6的雨水，也包括学雾雹等其他形式的大气降水。酸雨是通俗叫法，科学上称为酸沉降，包括湿沉降如酸雨、酸雪、酸雾、酸霰、酸雹和干沉降如二氧化硫（SO2）、氮氧化物（NOX）、氯化合物等气体酸性物。 形成酸雨的酸性物质有自然源和人为源。 2.酸雨的危害： 酸雨可导致土壤酸化；加速土壤矿物质营养元素的流失；改变土壤结构，导致土壤贫脊化，影响植物正常发育；酸雨还能诱发植物病虫害，使作物减产。,十五.酸雨及其危害,1.重金属污染 指由重金属或其化合物造成的环境污染。主要由采矿、废气排放、污水灌溉和使用重金属制品等人为因素所致。环境污染方面所说的重金属，主要指锌、铜、钴、镍、锡、汞、镉、铅、铬以及类金属砷等。 2.重金属污染的特点 （1）水体中的某些重金属可在微生物作用下转化为毒性更强的金属化合物，如汞的甲基化作用就是其中典型例子； （2）生物从环境中摄取重金属可以经过食物链的生物放大作用，在较高级的生物体内成千万倍的富集起来，然后通过食物进入人体。在人体的某些器官中蓄积起来造成慢性中毒，危害人体健康； （3）在天然水体中只要有微量重金属即可产生毒性效应。重金属污染有时会造成很大危害，例如日本发生的水俣病（汞污染）和骨痛病（镉污染）等公害，都是由重金属污染引起的，所以，应严格防止重金属污染。,十六.重金属污染及特点,水俣病（甲基汞中毒） 砷中毒和砷污染,1.生化需氧量 指水中有机物再好养菌作用下分解成稳定状态需要的氧气量，单位为mg/L。生化需氧量不仅是表示水中有机物污染程度的一个指标，而且是确定水处理设施容积和运行管理的重要参数。其数值越大，表明污染越严重。 2.化学需氧量 指用适当的氧化剂处理水样需氧污染物所需消耗的氧量，简称COD，单位是mg/L。它是评价水质污染程度的重要综合指标之一，化学需氧量数值越大，表明水体污染越严重。,十七.生化需氧量（BOD）及化学需氧量（COD）,溶解氧（DO）是指溶解于水中的分子状态的氧，以每升水中氧的毫克数表示。水中溶解氧与水温、气压、溶质和大气中氧气的分压有直接关系。 水中溶解氧的来源有两个方面：一是水面从空气中吸收的氧；水藻类通过光合作用，吸收二氧化碳，释放出氧气。 溶解氧含量能反映出水体的污染程度，是衡量水体污染的一个重要指标。越干净的水所含溶解氧就越多。,十八.溶解氧（DO）,土壤是陆地表面能够生长植物的疏松表层是地球上生命活动不可缺少的重要物质。随着地球上生命的出现，土壤也相应形成。土壤由矿物质、有机物质（主要是有机物质和土壤微生物）、水分和空气组成。所以土壤组成是一个十分复杂的系统。 土壤污染是指进入土壤中的有害、有毒物质超出土壤的自净能力，导致土壤的物理、化学和生物学性质发生变化。土壤污染危害农作物生长，使农产品有毒物质含量增高，影响人体健康。,十九.土壤的污染,1.大气污染： 广义的说，大气环境受到外界因素影响直接或间接地改变正常状态，就是受到污染。污染大气的主要污染物是烟尘及有害气体。大量有害物进入大气，破坏正常空气的原来成分，将直接影响动植物生长及人体健康。 2.大气污染物的主要来源： 大气污染物主要来源于人类的生活及生产活动，主要有三种： （1）生活污染源 （2）工业污染源 （3）交通污染源 生活污染源和工业污染源属于固定污染源。交通污染源属于移动污染源。,二十.大气污染、大气污染物的来源,二十一.放射性污染 放射性元素的原子核在衰变过程放出、射线的现象，俗称放射线。由放射线物质所造成的污染，称为放射线污染。 放射线污染的来源有原子能工业排放的放射线废物、核武器试验的沉降物以及医疗、科研排出的含有放射线物质的废水、废气、废渣等。 二十二.固体废物及其对环境的危害 在人类的生产和生活活动过程中，往往有一些固体或泥状物质被丢弃，这些暂时没有利用价值的物质称为固体废物，亦称固体废弃物。固体废物种类很多，成分复杂，数量巨大。按其来源可分为工业固体废渣、城市垃圾和农业固体废渣物。 固体废弃物长期堆存不仅占用大量土地，而且会造成对水系和大气的严重污染和危害。,二十三.噪声的定义 噪声是指人们不需要，并感厌烦和干扰人们正常生活、工作、休息的声音。一般情况下，在夜晚当声音强度超过50分贝就会影响人们的工作和休息，被认为是噪声。在白天，商住区中当声音强度超过70分贝时，就会干扰交谈使人心烦意乱，精力不集中。所以一般将夜晚50分贝和白天60分贝定为商住区噪声的分界标准。 二十四.噪声污染的特点 噪声是为社会绝大多数人痛恶的环境公害。它的特点为： （1）环境噪声是感觉公害。 （2）在评价噪声时的标准是个变值。 （3）环境噪声是个局限性的公害。 （4）环境噪声公害是分散性公害。 （5）环境噪声公害治理可收到立竿见影的效果。,1.光： 通常所说的光是照耀在物体上能使视觉看到物体的那种物质。科学技术所说的光是光辐射，是任何能够刺激视网膜、引起视觉的辐射能。 2.光污染： 光污染是指超量的光辐射，包括紫外、红外辐射对人体健康和人类生活环境造成不良影响的现象。光污染最常见的眩光、亮度过高或对比过强造成的眩光使人的视力下降，导致工作效率降低并加速视力疲劳。,二十五.光和光污染,1.白色污染： 塑料在合成、加工、使用等环节中，会有部分失去制品的原有使用性能或价值，被人们排除在生产或消费领域以外，即被当作“废弃物”。大量塑料废弃物的出现被现代人们称为“白色污染”。 2.“白色污染”的主要来源： （1）农业用过的塑料制品 （2）商业塑料制品 （3）家庭用塑料制品,二十六.白色污染及其来源,环境影响评价是指对规划和建设项目实施后可能造成的环境影响进行分析、预测和评估，提出预防或者减轻不良影响的对策和措施，进行跟踪监测的方法和制度。 环境影响评价是环境质量评价工作重要组成部分之一。这种评价可以把环境保护工作做在工程建设或城镇建设之前，根据环境评价的结果，确定建设项目的区域、规模及环保措施。,二十七环境影响评价,1.地表水分类： 地表水指江河、湖泊、运河、渠道、水库等具有使用功能的地表水水域。根据地表水水域使用目的和保护目标，将其划分为5类： 类：主要适用于源头水、国家自然保护区； 类：主要适用于集中式生活饮用水水源地一级保护区、珍贵鱼类保护区、 鱼虾产卵场等； 类：主要适用于集中式生活饮用水水源地二级保护区、一般鱼类保护区及 游泳区； 类：主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱乐用水区； 类：主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。,二十八.地表水分类及质量标准,2.地表水质量标准,1.海水水质分类： 按照海域的不同使用功能和保护目标，海水水质分为4类： 第一类：适用于海洋渔业水域、海上自然保护区和珍稀濒危海洋生物保护区。 第二类：适用于水产养殖区、海水浴场、人体直接接触海水的海上运动或娱乐区，以 及与人类食用直接有关的工业用水区。 第三类：适用于一般工业用水区，滨海风景旅游区。 第四类：适用于海洋港口水域，海洋开发作业区。,二十九.海水水质分类、水质符合标准,2.海水水质符合标准,1.环境空气质量标准分级 根据环境空气质量标准规定，环境空气质量标准分为三级 ： （1）一级标准是为保护自然生态和人群健康，在长期接触情况下，不发生任何危害影响的空气质量要求。 （2）二级标准是为保护人群健康和城市、乡村、动植物，在长期和短期接触情况下，不发生伤害的空气质量要求。 （3）三级标准是为保护人群不发生急、慢性中毒和城市一般动植物（敏感者除外）正常生长的空气质量要求。,三十.环境空气质量标准分级、环境空气质量区的划分,2.环境空气质量区的划分 全国各地区，要根据地理、气候、生态、政治、经济和大气污染程度，划分成环境空气质量区。环境空气质量区分为三类： （1）一类区为国家规定的自然保护区、风景名胜区。 （2）二类区为城市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 和农村地区等。 （3）三类区为特定工业区。 一类区一般执行一级标准。二类区一般执行二类标准。三类区一般执行三类标准。三级标准为任何环境空气必须达到的最低标准。,ISO14000系列标准是国际标准化组织ISO/TC207负责起草的一份国际标准。 ISO14000是一个系列的环境管理标准，它包括了环境管理体系，环境审核，环境标志，生命周期分析等国际环境管理领域内许多焦点问题，旨在指导各类组织(企业，公司)取得和表现正确的环境行为。 ISO14000系列标准共分七个系列，即环境管理体系(EMS)、环境审核(EA)、环境标志(EL)、环境行为评估(EPE)，生命周期评估(LCA)，术语和定义(T&A)、产品标准中的环境指标。,三十一.ISO14000国际环境管理标准,1.清洁生产： 指以节能、降耗、减污为目标，以管理和技术为手段，将整体预防的环境保护战略持续应用于整个产品的生命周期（生产过程从摇篮到摇篮），使污染的产生量和排放量最小化，以期经济效益,环境效益和社会效益最大化，减少对人类与环境风险的一种综合性措施。 它具有鲜明的目的性、良好的系统性、突出的污染预防性、强调三效统一。 2.清洁生产的特点： （1）体现预防为主的环境战略 （2）体现集约型的增长方式 （3）体现环境效益与经济效益的统一,三十二.清洁生产及特点,1.可持续发展 (1)定义： 可持续发展是指既满足现代人的需求以不损害后代人满足需求的能力。 (2)可持续发展的三要素 环境与生态要素（Ecological aspect）指尽量减少对环境的损害。 社会要素（Social aspect）指仍然要满足人类自身的需要。 经济要素（Economic aspect）指必须在经济上有利可图。 2.循环经济 循环经济（cyclic economy）即物质闭环流动型经济，是指在人、自然资源和科学技术的大系统内，在资源投入、企业生产、产品消费及其废弃的全过程中，把传统的依赖资源消耗的线形增长的经济，转变为依靠生态型资源循环来发展的经济。,三十三.可持续发展与循环经济,所谓低碳经济，是指在可持续发展理念指导下，通过技术创新、制度创新、产业转型、新能源开发等多种手段，尽可能地减少煤炭石油等高碳能源消耗，减少温室气体排放，达到经济社会发展与生态环境保护双赢的一种经济发展形态。 发展低碳经济，一方面是积极承担环境保护责任，完成国家节能降耗指标的要求；另一方面是调整经济结构，提高能源利用效益，发展新兴工业，建设生态文明。这是摒弃以往先污染后治理、先低端后高端、先粗放后集约的发展模式的现实途径，是实现经济发展与资源环境保护双赢的必然选择。,三十四.低碳经济,1.环境经济学： 环境经济学是环境科学和经济学之间交叉的边缘学科，主要研究领域包括： (1)如何估算对环境污染造成的损失，包括直接物质损失、对人体健康的损害和间接的对人的精神损害； (2)如何评估环境治理的投入所产生的效益，包括直接挽救污染所造成的损失效益，和间接的社会、生态效益； (3)如何制定污染者付费的制度，确定根据排污情况的收费力度； (4)如何制定排污指标转让的金额。 环境经济学研究如何充分利用经济杠杆来解决对环境污染问题，使环境的价值体现得更为具体，将环境的价值纳入到生产和生活的成本中去，从而阻断了无偿使用和污染环境的通路，经济杠杆是目前解决环境问题最主要和最有效的手段。,三十五.环境经济学、环境法及环境伦理,2.环境法学： (1)定义： 环境法学是法学领域里的一门新兴的边缘型学科，不但涉及国内法、国际法以及法理学、行政法学、经济法学和刑法学等法学学科，而且还涉及环境科学（生态学）、环境社会学、环境经济学等其他自然科学和社会科学学科。环境法学是系统概述环境法基本理论和基本知识的课程，涵盖了环境法整个学科领域各主要门类或分支学科的主要内容。 (2)特点： 它是一门在理论上具有综合性和探索性的课程。 它也是一门应用性很强的课程。,3.环境伦理学： (1)定义： 环境伦理学是一门介于伦理学与环境科学之间的新兴的综合性科学。它的诞生，是在人类生存发展活动和生存环境系统发生尖锐对立后，为满足协调人和生存环境系统的关系，求得人类和生存环境系统共同持续发展的社会需要的产物。 (2)研究内容： 作为道德行为主体的环境意识、环境道德观念、环境道德情感、环境道德信念，环境道德原则、环境道德规范等一系列人类主观内省性的环境伦理学理论性内容。 作为人类环境伦理是非标准的环境道德评价，环境道德教育，及环境道德行为计量性控制指标体系环境政策、法规等的环境道德基础研究。 还要掌握自然环境系统运动规律和一定的自然科学知识，否则就无法正确理解、把握和预测人、社会、自然三者间环境伦理道德关系变化所导致的结局。,第一节 结束 返回目录,第二节 无机污染物基础知识,1.铝在环境中的分布及污染 铝在自然界分布极广，地壳中铝的质量分数仅次于氧和硅，居第三位。铝在矿物中主要以氧化物的形式存在，其矿物约有250多种。 2.铝的环境化学迁移及迁移转化 铝在自然界的化学性质十分活泼，以氧化物（+3价）形式存在。 在水中铝离子容易发生水解，生成羟基配合物和无定形氢氧化铝溶胶。氢氧化铝是两性的，它既溶于酸又溶于碱。 铝以铝酸盐和氢氧化物的形式存在于土壤中。在弱酸性或弱碱性土壤中，铝容易被固定，迁移能力弱；在酸性或碱性较强的土壤中，铝的活性强，容易发生淋溶迁移。 3.铝对人体的生物效应 铝是人体的有害元素，人口服及吸入过多的铝，可以引起毒性和异常变化。研究表明，适量的铝在人体内各元素的平衡及相互作用中占有一定的地位。当人体内铝过量时，对人体会产生毒性作用，干扰磷的代谢，产生多种骨骼病变。铝对中枢神经系统的不良影响尤为显著。,一.铝（Al）,1.铊的主要环境化学性质 铊在空气中不稳定，常温下易被氧化，生成一氧化铊（Tl2O）薄膜，减慢了进一步氧化的速率。 2.铊在环境中的分布 铊是分散元素，地壳中的质量分数为1.610-6。铊的矿物极少，大部分铊以分散状态的同晶形杂质存在于铅、锌、铁、铜等硫化物和硅酸盐矿物中，铊在矿物中替代了钾和铷。 3.铊对人体的生物效应 铊对人体是有毒元素，毒性仅次于甲基汞，比汞还强，是剧烈的神经毒物，主要由呼吸道和消化道进入人体，损伤人体中枢和周围神经系统、肝脏及肾脏，同时还有脱发作用。,二.铊（Tl）,1.铅在环境中的分布及污染、 在地壳中，铅是重金属里含量最多的元素，在自然界分布甚广。多以硫化物和氧化物存在，仅少数为金属状态，并常与锌、铜等元素共生。 目前铅的环境污染随着人类活动以及工业的发展而日趋加重，几乎在地球的每个角落都发现它的踪迹。矿山开采、金属冶炼、汽车废气是环境中铅的主要来源，此外还来自燃煤、油漆涂料等。 2.铅的环境化学及迁移转化 铅是熔点低(327.5)的重金属。常温下铅在干燥空气中不起化学变化，但在潮湿及含有二氧化碳的空气中失去光泽而变成暗灰色，表面生成碱式碳酸铅3PbCO3Pb(OH)2保护膜，耐腐蚀性能好。环境中的铅通常以+2价离子状态存在，天然水中的含铅量低。 3.铅对人体的生物效应 铅是作用于人体全身各个系统和器官的有毒元素。它可与体内一系列蛋白质、酶和氨基酸中的官能团 (如巯基SH)结合，干扰机体许多方面的生化和生理活动，引起中毒。,三.铅（Pb）,1.铬在环境中的分布及污染 铬是在环境中广泛分布的元素，地壳中所有岩石都含有铬，主要是以+3价铬存在。由于风化、火山爆发、风暴、生物转化等自然作用，岩石中的铬进入土壤、大气、水及生物体内。 有关铬的工业生产均可以产生含铬三废（废气、废水、废渣），如处理不当就会造成环境污染。 2.铬的环境化学及迁移转化 铬在潮湿的空气中是稳定的，具有抗腐蚀的性质。在自然环境中，铬以多种价态存在，通常是+2、+3和+6价形式。Cr2+在空气中迅速被氧化成Cr3+。 3.铬对人体的生物效应 铬是人体的必需元素，是人体内分泌腺的组分之一。各种形态铬的毒性不相同。金属铬很不活泼，是无毒的。一般认为+2价铬化合物也是无毒的。+3价铬化合物被消化道吸收少，毒性不大。+6价铬化合物毒性大，比+3价铬大100倍。,四.铬（Cr）,1.镉在环境中的分布及污染 镉以微量广泛分布在环境中，由于镉与锌的化学性质非常相似，所以镉的矿物与锌矿常常共生，以硫化镉（CdS）、碳酸镉（CdCO3）和氧化镉（CdO）形式存在。 冶炼厂和工业区空气中镉污染的来源主要是各种含镉物质的冶炼和燃烧，通过多种不同来源散发的镉化合物附着于烟尘之中。 镉对土壤的污染途径主要有两个，一是工业废气中镉扩散沉降累积于土壤中，二是用含镉废水灌溉农田，使土壤受到严重污染。 2.镉的环境化学及迁移转化 镉在潮湿的空气中会缓慢氧化，加热易挥发，其蒸气有毒，可与空气中的氧结合成氧化镉（CdO）。化合物中以氧化镉毒性最大，而且属于累及性的。在自然界中，镉主要以+2价形式存在。 3.镉对人体的生物效应 人的机体中都含有微量镉，是从空气、水和食物中摄取的。过量镉对人体产生毒性效应。长期摄入微量镉，通过器官组织中的积蓄还会引起痛痛病。,五.镉（Cd）,1.汞在环境中的分布及污染 在地壳中的总储量达1.61011t，它是稀有的分散元素，以微量广泛分布在岩石、土壤、大气、水和生物中，构成汞的地球化学循环。 大气中汞污染的重要来源是汞和其他有色金属的冶炼。化工生产中汞的排放是水体中汞的主要污染源。日本由于汞污染造成震惊世界的水俣病。我国汞污染比较普遍，在许多灌溉区都发现不同程度的汞污染。 2.汞的环境化学及迁移转化 汞是室温下惟一的液体金属，熔点很低，为-38.87。液体汞有一定的蒸气压，具有挥发性，吸入汞蒸气会危害人体健康。汞是比较稳定的金属，在室温下不被空气氧化，加热至沸腾时才缓慢与氧作用生成氧化汞（HgO）。汞不与盐酸和稀硫酸作用，仅与氧化性酸作用。 汞在自然界以金属汞、无机汞和有机汞的形式存在。 3.汞对人体的生物效应 汞对人体是有毒的，进入生物体内，与蛋白质中的巯基SH有高度的亲和力，结合成硫醇盐，可以使一系列含巯基酶的活性和蛋白质的合成受到抑制，以致功能发生变化而中毒。,六.汞（Hg）,1.硅尘的定义 含有游离二氧化硅（SiO2）的粉尘叫硅尘（旧称矽尘）。游离二氧化硅是一种不与其他元素的氧化物结合在一起的二氧化硅，如单体石英。在石棉和滑石中，虽然也有二氧化硅的成分，但它是与其他元素的氧化物，如氧化钙、氧化镁结合在一起的。这种以结合状态存在的二氧化硅，叫做硅酸盐。硅在自然界分布极广，大约有95%的矿石都含有游离二氧化硅。 2.硅尘与硅肺病 硅肺病（旧称矽肺病）是由于吸入游离二氧化硅粉尘而引起的尘肺病。硅肺病的发生与接触硅尘的时间、浓度、游离二氧化硅的含量及个体因素有关。,七.硅尘,1.石棉的组成、分类和用途 石棉属于硅酸盐矿物纤维，是唯一的天然矿物纤维。石棉含有硅、氧、氢、钠、镁和铁等元素，可以分为蛇纹石石棉和角闪石石棉。石棉具有绝缘、绝热、隔音、耐高温、耐酸碱和耐腐蚀等特征，用途广、用量大，石棉制品已达3000多种。世界上所有的石棉95%左右为温石棉，其纤维可以分裂成极细的元纤维，具有优良的纺丝性能。 2.石棉污染的来源 环境中的石棉污染主要来自土壤和岩石的侵蚀、风化和火山爆发等自然过程，以及石棉矿的开采、加工、运输和石棉制品的生产和使用等人为过程。 3.石棉的致癌作用 通过呼吸道和消化道侵入人体的石棉纤维已被确认有致癌作用。石棉纤维作用的靶器官主要是肺、胸膜和腹膜，其次是胃粘膜。因此，石棉纤维所诱发的癌症以肺癌、胸膜和腹膜的间皮瘤最为常见。,八.石棉,1.氰化物的性质 氢氰酸（HCN）是无色液体，易挥发，可溶于水、醇和醚中，其水溶性有苦杏仁臭味。HCN的酸性极弱，只有和少量无机酸或某些其他物质共存时才是稳定的。氰根离子(CN-)的一个重要特点是容易与某些金属形成配合物。 2.氰化物的来源 氰化物多数是人工制造的，但也有少量存在于天然物质中，如苦杏仁、枇杷仁、桃仁、木薯和白果等。污染环境的氰化物，主要来自于工业生产，如煤焦化、工业生产的原料或辅料、工业废水等。,九.氰化物,3.氰化物在环境中的转化 当水的pH值为68时，其中的氰化物多以HCN形式存在。HCN在受光照射时能分解生成低毒的氨、甲酸、草酸等。水中的微生物能分解低浓度的氰化物，使之成为无毒的简单物质。 4.氰化物对人体的危害 氰化钾、氰化钠和氢氰酸等简单氰化物都有剧毒，极小量即可致死，而各种氰化物的毒性相差却很大。 简单的氰化物经口、呼吸道后皮肤进入人体，极易被人体吸收。急性氰化物中毒的症状主要是呼吸困难，继而可以出现痉挛；呼吸衰竭往往是致死的主要原因。少量氰化物经消化道长期进入人体，会引起慢性毒害，出现头痛、头晕、心悸等症状。,1.砷在环境中的分布及污染 砷储量最多、分布最广的矿石是砷黄铁矿(FeAsS)，还有雄黄(As2S2)、雌黄(As2S3)等。但多伴生于铜、铅、锌等的硫化矿物中。 砷的污染时由于岩石风化、水循环运输等自然释放和燃煤、矿石开采冶炼、含砷农药使用、地热发电等人类活动造成的。 2.砷的环境化学及迁移转化 砷在室温下氧化很慢，但当加热灼烧时，则燃烧生成白色的三氧化二砷(As2O3)和五氧化二砷(As2O5)，成为有剧毒的物质。 环境中砷的化合物种类很多，有固态As2O3 （砒霜） 、液态AsCl3 、气态AsH3三种。一般砷以-3、0、+3、+5四种价态存在，单质砷只有在极少情况下产生。 3.砷对人体的生物效应 +3价砷具有较强的毒性，如砒霜、三氯化砷、亚砷酸等多是剧毒的物质。+5价砷与只有在体内还原为+3价砷时，才能产生毒性作用。此外，慢性砷中毒还伴随着砷的致癌作用。,十.砷（As）,1.硒在环境中的分布及污染 硒不是一种广泛分布在各种岩石中的化学元素。硒是亲硫元素，故常在硫化物岩石中作为杂质存在。工业上硒生产主要从冶炼硫化矿中回收。硒还是亲生物元素，故硒是动植物的必需元素，所以硒一般容易富集在有机质内。 由人类活动引起的硒向大气排放主要是矿物燃料燃烧，其次是有色金属熔炼和精炼、玻璃和陶瓷制造以及机械加工。在硒及其化学物的冶炼和使用过程中，硒的烟尘、含硒废水会污染周围环境。 2.硒的环境化学 硒的化学性质近似于硫。在室温下，氧对硒不起作用，加热时则产生大量蒸气，或燃烧生成二氧化硒（SeO2）。环境中的硒一般有0、-2、+4、+6四种价态。 3.硒对人体的生物效应 硒是人体的必需营养元素，人体缺硒容易产生多种疾病。但是，在某些硒含量特别高的地区，居民可能发生硒中毒。,十一.硒（Se）,1.氟在环境中的分布及污染 氟是构成地壳的固有元素之一。地壳中氟的平均浓度比氯还要高。 氟的环境污染以大气污染最为严重，还有废水和废渣的污染。 2.氟的环境化学 氟是已知元素中电负性最高的，所以其化学性质非常活泼，可以氧化所有金属形成氟化物，可以与大多数非金属直接发生剧烈的反应，因此，在环境中没有氟单质存在，它仅以-1价形态存在，其环境化学特征主要有以下几点： (1)许多氟化物具有挥发性 (2)环境中大多数氟化物都具有一定的水溶解性 (3)氟与许多元素有形成配合物的趋势 (4)无机胶体和有机胶体对氟有强烈的吸附作用 3.氟对人体的生物效应 氟是人体必需的微量元素，人从食物、水、空气中摄取氟。氟化物过量又会发生氟中毒，氟中毒可以分为两种情况： (1)在环境中接触一定浓度的氟化物引起的称为工业性氟中毒 (2)由于地理条件而引起的则称为地方性氟中毒,十二.氟（F）,1.溴在环境中的分布 溴属于地壳的分散元素，以微量广泛分布在大气圈、水圈、生物圈和土壤-岩石圈。溴主要聚集在海水内,部分通过植物吸收和土壤吸附累积在土壤中，部分通过水流向地表与地下运动，或通过蒸汽和飘尘向空气中散布，但它们大部分终究又返回到大海。 2.溴的主要环境化学性质 溴常温下是暗红色液体，溶于水，具有强烈的刺激性和毒性。溴化学性质活泼，能氧化除贵金属以外的金属，与许多非金属也能直接反应。溴还可以与碳氢化合物作用。 溴以-1、0、+1、+5、+7价形态存在。环境中的溴离子容易与金属离子形成稳定的配合物，也容易被有机物质吸着。 3.溴对人体的生物效应 一般情况下，人体内的溴是保持代谢平衡的。当人体内溴过量时也有累积作用，会发生溴中毒，多发生于溴经呼吸道及皮肤进入人体。,十三.溴（Br）,第二节 结束 返回目录,第三节 有机污染物基础知识,金属有机化合物又称有机金属化合物，指金属原子直接和碳原子相连而成的有机化合物，是元素有机化合物的重要类型之一。 有机汞 主要金属有机污染物： 有机铅 有机锡,一.金属有机污染物,(一)有机汞 汞的有机化合物是汞及其化合物中毒最强的物质，典型的有机汞为甲基汞和二甲基汞。甲基汞为剧毒物质，进入人体后可被吸收80%，均匀分布在全身器官组织中，肝、肾、头发里含量较多。甲基汞对中枢神经系统的毒性比其他汞的化合物强。 甲基汞中毒的三大症状是运动失调、视野缩小和语言障碍。著名的水俣病事件即是典型的甲基汞中毒症状。甲基汞中毒患者极难治愈，目前尚无有效的特殊疗法。 氯碱、树脂化工厂、化肥厂、制药厂、电器厂、电池厂和金矿等都排放含汞的工业废水、废渣。进入水体的汞以汞、甲基汞和二甲基汞存在。微生物将无机汞转化为甲基汞及二甲基汞。甲基汞化学性质非常稳定，在生物体内难分解。,(二)有机铅 有机铅，主要指四乙基铅(CH3CH2)4Pb，具有水果香味的油状剧毒液体，常温下可挥发。大气中的四乙基铅非常稳定，只有在100以上、或有氧化剂存在、或受紫外线照射时才发生分解。 四乙基铅是一种最优秀的抗爆震添加剂。汽油中的四乙基铅在内燃机燃烧后，90%成为无机铅，10%成为有机铅，随汽车尾气排放到大气中造成铅的污染。据估计，城市大气中90%以上的铅污染是由汽油燃烧造成的。 四乙基铅可引起头痛、失眠、精神兴奋、幻觉、痉挛等精神神经症状，慢性中毒为神经衰弱综合症和植物神经功能紊乱，出现血压、脉率、体温下降，重者可发生多发性神经病。,(三)有机锡 有机锡化合物包括烷基锡化合物和芳香基锡化合物，烷基和芳基为14个。 有机锡化合物特别是三烷基锡和三苯基锡克刺激人的皮肤、呼吸道及角膜，引起灼伤、接触性皮炎或过敏性皮炎。 急性中毒可损害中枢神经系统，引起脑和脊髓白质的水肿，导致中毒性脑病。有些有机锡化合物可致癌。,二.苯系物,苯及苯系物通常指苯、甲苯、二甲苯等，这些芳烃在相关化工厂及其周边地区产生污染。现在随着家庭装修的普及，苯及苯系物业已成为家庭的重要污染物之一。 苯及苯系物对人的皮肤、粘膜有刺激作用，可引起皮炎。吸入高浓度苯时，可引起中枢神经痉挛、酪酐，出现强烈兴奋，眩晕、头疼等症状，甚至因呼吸中枢瘁孪而造成死亡。苯及苯系物作用于造血组织，诱发贫血、白血球减少等各种疚状，长期慢性中毒会造成血性白血病。,三.多环芳烃污染,分子中有两个或更多的芳香环系的烃，称为多环芳烃。多环芳烃可分为孤立多环芳烃(笨环彼此分离)和稠合多环芳烃(苯环借两个相邻的碳原子结合)。 孤立多环芳烃如二联苯，简称联苯： 稠合多环芳烃如萘、蒽、芘： 萘 蒽 芘 多环芳烃是引起人和动物癌症最重要的致癌物之一。多环芳烃污染大气、水体、土壤和食品，并通过呼吸、饮食和接触等进人人体，经复杂生化作用，诱发人的癌症。,大气中常见的致癌多环芳烃及致搞活性一览表,四.有机磷农药,有机磷农药对神经有强烈毒害作用，可用做杀虫剂和灭菌剂，军事上也可用做军事毒剂。有机磷杀虫剂一般具有下列结构： 广泛使用的具有代表性的内吸有机磷杀虫剂有对硫磷(广谱杀虫剂 )、乐果(低毒)、酰胺磷、敌敌畏(农用和家用杀虫剂)。 有机磷能在环境中快速分解，但有些品种对人和哺乳动物的毒性也是影响胆碱酯酶的活性，出现神经症状。,五.酚,酚具特殊的臭味，易溶于水，易被氧化。环境中常见的酚主要为苯酚、甲酚、五氯酚及其钠盐。 酚是水质污染的一个重要标志，微量的酚可使水产生不适的味觉和嗅觉。 酚使细胞原浆中的蛋白质变形，形成不溶性蛋白质。在低浓度酚的空气中，能引起皮炎。吸人高浓度酚，可引起中枢神经障碍。 酚污染主要通过含酚废水对水体污染，产生含酚工业废水的有焦化厂、炼油厂、石油化工厂、造纸厂、塑料厂、农药厂、印染厂和木材厂等。,40的甲醛溶液俗称福尔马林，用做防腐剂。人体摄入后，可损伤肝脏、肾脏等器官，对中枢神经有麻痹、刺激作用。 少量的甲醛可刺激人的眼，鼻腔、喉等呼吸道器官，引起咳嗽、文气管炎、皮肤红肿、发痒等。 甲醛主要来源于化工、印染、建材、塑料、造纸、制革、医药等工业部门。随着家庭装修热的兴起，一些装饰材料也是甲醛的源泉。,六.甲醛、乙醛,七.硫醇和硫醚,硫醇的通式为R-SH，R为烃基。硫醇有难闻的气味，具恶臭，对人的嗅觉具高度灵敏度。 硫醇是大气中臭气污染的重要根源之一，造纸厂、炼油厂及化工厂都排放硫醇类化合物。 硫醇有催眠、麻痹中枢神经作用，与体内金属结合力极强，可使人体内维持生命所需要的微量元素失去活性而排遗。接触硫醇会产生刺激，致癌。 硫醚也具难闻的气味，有毒性。,八.表面活性剂,表面活性剂是指能改变液体界面间表面张力等性质的物质。烷基苯磺酸钠、烷基磺酸盐和烷基硫酸盐等都是使用最广的阴离子活性剂。 烷基苯磺酸钠是典型的表面活性剂。 烷基苯磺酸钠作为洗涤剂的主要成分，能使水产生大量泡沫而污染环境。,九.含卤素的有机污染物,有机卤化物大都具有毒性。2001年5月，世界127个国家和地区签署了“斯德哥尔摩公约”，决定在世界禁止或限制使用12种持久性有机污染物(POPs)，其中包括9种有机氯杀虫剂，3种其他有机氯化合物。 持久性有机污染物具有生物积累性、远距离迁移能力、高急性毒性和致癌性。 以下介绍几种主要的有机氯有机污染物： 氟利昂、哈龙