环境管理_环境与化学培训教材

西安理工大学理学院应用化学系,第 7 章 环 境 与 化 学,环境问题是当今人类面临的三大问题之一，环境污染与保护将是本世纪关注的重点。特别是温室效应、臭氧层空洞、酸 雨沉降等，本章着重介绍环境污染的现状 及其防治对策。,第 7 章 环境化学,恬静、清新、美丽,它曾经就在我们身边！,但是：,现状,？！,我们的地球 怎么了？,环境污染！ 生态平衡破坏！,人类由顺从自然转而利用 改造自然，而在利用和改造自然的同时，也在破坏着自己赖以生存的环境。越演越烈，以至威胁到人类自身。 对已被破坏的环境进行治理，保护 和防止环境的进一步破坏，是人类面临的重大而迫切的课题。,7.1 环境污染与化学,环 境：生物环境；非生物环境。 生态平衡：物质循环和能量流动相对平衡。 影响因素：自然;人为（物理因素，生物因 素，化学因素） 环境污染: 指由人类生产和生活活动引起 的对生态平衡的破坏。,一、生态平衡,二、大气环境,大气是人类生存和活动的空间，洁净的空气对生命来说比任何东西都重要。 1.大气圈及其构造 大气层：(根据气体的温度沿地球表面 垂直方向的变化) 对流层，平流层，中间层。,所谓天就是指包围着地球的大气层。（根据气体的温度沿地球表面垂直方向的变化)可分为五层。,对流层,平流层,中间层,热气层,散逸层,可变组分：指二氧化碳（通常含量为 0.02%0.04%）和水蒸气（含量小于4%）。,恒定组分：占大气体积20.95%的氧、78.09% 的氮和0.93%的氩，微量氖、氦、氪、氙、氡。,2.大气组成,不定组分：主要指因地因时随时变化的组分， 这是空气污染的主要来源。,（1）粉尘： 主要来自燃料所产生的烟尘，矿石开采烧结、水泥工业、钢铁工业以及金属冶炼。会诱发呼吸道疾病，甚至癌症。,3.大气的污染,分类：降尘(10m) 飘尘(10m),组成：无机物（矿物、金属 ） 有机物（碳氢化合物、多环芳烃）,大气污染,（2）氮氧化物(NOx : NO、NO2 ) 大部分来自燃料燃烧、汽车等交通工具的尾 气以及硝酸的生产或使用。NOx的严重危害是能引发,光化学烟雾,由汽车尾气（NOx）引起的光化学烟雾最早发生在1946年美国的洛杉矶，又称“洛杉矶烟雾”。,NOx与光化学烟雾,产生：CxHy化物、NO2在日光下：,O+O2O3,O3+CxHyRCHO,RCHO+NO2+NOCH3(CO)OONO2 （过氧乙酰硝酸酯PAN）,PAN+O3+RCHO光化学烟雾 （强氧化剂）,危害：NO与血红素结合，引起中毒；NO2强烈 刺激眼、鼻、呼吸系统，使血红素硝化。,光化学烟雾使头晕目眩，手足抽搐；腐蚀金属，危害树木、庄稼。,燃料燃烧，矿物煅烧产生SO2。1952年12月英国伦敦烟雾事件的起因，就是大气中SO2在粉尘的催化下转化为SO3：,（3）硫氧化物（SOx ：SO2和SO3 ）,SO3与雾滴结合成硫酸酸雾。,伦敦型烟雾,（4）碳氧化物（COx）,CO2、CH4、N2O、O3、氟里昂等，称为温室效应气体。,特性：允许阳光进入 地面，对红外 线有强烈吸收 作用，使大气 温度上升。,太阳,地球,太阳光,热辐射,云的反射,热辐射,大气层,散射,反射,温室效应气体,吸收,开发新能源，又要禁止砍伐森林，增加人们的环保意识，特别是要有效地控制人口增长。,自然能源的消耗急增，森林面积的减少以及海洋漏油污染等。,引起温室效应的原因,解决对策,人为温室气体 对全球变暖的贡献,（5）氟里昂（CFC） 由于氟里昂很稳定，在低层大气中可长期存在（寿命约为几十年甚至上百年），还未来得及分解即进入臭氧层，以远快于O3产生的速率分解 O3分子。,臭氧层的位置在地面上30km左右的平流层中。,大气臭氧层及其破坏,80年代发现南极上空出现臭氧空洞; 90年代北半球又发现新的空洞。,目前，最早使用CFC的24个发达国家已于1985年和1987年分别签署了限制使用CFC的维也纳公约和蒙特利尔议定书。1993年2月，中国政府批准了中国消耗臭氧层物质逐步淘汰方案，确定在2010年完全淘汰消耗臭氧层物质。,1995年1月23日，联合国大会通过决议，为纪念1987年9月16日签署的关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书，把每年的9月16日定为“国际保护臭氧层日”。,指pH5.6的酸性降水，是酸性气体污染大气所产生的后果之一。 酸雨对环境破坏性很大: 湖泊、河流中生物受损； 森林被破坏； 土壤生态系统遭破坏； 腐蚀建筑物、设备以及文物古迹。,（6）酸雨,特点：酸雨可以漂移，造成大范围公 害。有季节性，夏季pH高。,危害：使土壤、江河、湖泊酸化，导致鱼类不能繁育；腐蚀建筑和古迹；影响人体健康；使农作物枯死。,酸雨在毁灭森林！,三、水体环境,排入水体的污物超过水体的自净能力时，会造成水质恶化，使水的用途受到影响水体污染。包括：自然污染、人为污染。,（1）无机污染物 酸，碱，无机盐，汞，铬，镉，铅等重金属和氰化物，砷化物； （2）有机污染物 耗氧有机物，难降解有机物；无毒的（碳水化合物、脂肪、蛋白质）、有毒的（有机氯、磷农药等)。,破坏土壤，危害农作物；腐蚀水下设备、 船壳。来自电镀，焦化，煤气厂的污染物毒 性大，进入水体长期存在，通过食物链富集 于人体。水中溶解氧下降影响水中生物的生 存乃至死亡。,危害,有毒物质在食物链上的浓集水俣病,水体污染,许多化学物质对食物链上的影响正在增强。例如DDT可以聚集在生物组织内，特别是动物的脂肪中。,当这些物质进入人体后将增加人类患癌症和其他疾病的可能性，并对大脑结构产生长期影响。,水体污染,（3）水体富营养化,水体中氮、磷超过指标就是富营养。 （N1.5，P0.1mgL-1）,赤潮,海洋遭受污染后产生的灾难性海洋现象： 赤潮,石油泄漏造成的海洋污染已经成为当前十分严重的水污染问题。,海洋污染,原 油 泄 漏,7.2 环境保护与化学,慢速过滤工艺流程,一、生活用水的净化处理,沉淀-过滤-灭菌,快速过滤工艺流程,二、废水处理,废水处理程度：一级、二级、三级,污水处理方法分类,对废气的治理的方法有：,7.3 大气污染的防治,1.从排烟中去除 CO、 NOx（催化还原）,4NO+CH4Pt2N2+CO2+2H2O,4NO2+CH4Pt4NO+CO2+H2O,2CO+2NOPt2CO2+N2,2.从排烟中除去SO2,氨法,石灰乳法,碱法,催化还原去除CO、NOx,二十一世纪是生命科学的世纪，因此要求对生命科学，特别是对构成生命的蛋白质、核酸、糖类等基本物质以及与生命现象有关的化学有一个基本的了解。,7.4 生命科学与化学,一、构成生命的重要物质,构成生命的重要物质,与生命相关的 有机化合物,碳水 化合物,蛋白质,脂肪,核酸,碳,氢,氧,氮,细胞在生命过程中，把储存在DNA顺序中的遗传信息转录为RNA，再翻译成蛋白质的表达过程，称作基因表达。,二、基因的表达与调控,基因是具有遗传效应的DNA片段。,中心法则,DNA（基因、染色体）“指纹识别”,条形图案表示人的遗传特点。 样品表明，犯罪嫌疑人的血样E 与S2明显匹配。,是具有特殊结构和功能的半透膜。生物膜的主要化学成分是磷脂和蛋白质，并由它们构成流动镶嵌模型结构。,三、生物膜,被动运输 主动运输,生物膜的主要功能,生物膜是当前分子生物学、细胞生物学中 一个十分活跃的研究领域。,氧自由基:指O2、HO2、HOOH 及OH等活性 氧，具有较分子氧活泼的化学反应性。,四、氧自由基与人体健康,自由基:指带有未成对电子的分子、原子或离子。,SOD是体内O2的清除剂。,H2O2被体内的过氧化氢酶催化而清除。,五、微量元素与疾病,甲状腺肿（缺碘）,大骨节病（缺Se）,Fe 血红蛋白成分，输送O2、CO2； Cu与Fe共同起氧化还原反应； Co 维生素B12成分，造血； Zn 参与核酸和能量代谢；