第7章 环境与化学new.ppt

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 10 m 飘尘 10 m 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 O2 O3 O3 CxHy RCHO RCHO NO2 NO CH3 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pH 5 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 N 1 5 P 0 1mg L 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 CH4 Pt 2N2 CO2 2H2O 4NO2 CH4 Pt 4NO CO2 H2O 2CO 2NO Pt 2CO2 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