化学对环境保护的意义-STS教学案PPT课件.ppt

STS教学案 化学2必修化学对环境保护的意义以酸雨的防治和无磷洗涤剂的使用为例 1 一 新科学词汇酸雨无磷洗涤剂二 目的1 2 为何要用无磷洗涤剂 而磷会产生怎样的生活污染 酸雨的发现成因酸雨形成的影响因素酸雨的危害酸雨的治理措施酸雨的黑色幽默 2 问题一 酸雨是怎样形成的 又会造成那些危害 问题二 酸雨应该如何防治 问题三 为什么要推广使用无磷洗涤剂 3 酸雨的概念被大气中存在的酸性气体污染 pH值小于5 65的降水叫酸雨 酸雨主要是人为地向大气主要来源 酸雨主要是人为地向大气中排放大量酸性物质造成的 我国的酸雨主要是因大量燃烧含硫量高的煤而形成的 此外 各种机动车排放的尾气也是形成酸雨的重要原因 4 酸雨的成因是一种复杂的大气化学和大气物理的现象 酸雨中含有多种无机酸和有机酸 绝大部分是硫酸和硝酸 工业生产 民用生活燃烧煤炭排放出来的二氧化硫 燃烧石油以及汽车尾气排放出来的氮氧化物 经过 云内成雨过程 即水汽凝结在硫酸根 硝酸根等凝结核上 发生液相氧化反应 形成硫酸雨滴和硝酸雨滴 又经过 云下冲刷过程 即含酸雨滴在下降过程中不断合并吸附 冲刷其他含酸雨滴和含酸气体 形成较大雨滴 最后降落在地面上 形成了酸雨 由于我国多燃煤 所以的酸雨是硫酸型酸雨 而多燃石油的国家下硝酸雨 5 酸雨多成于化石燃料的燃烧 S H2SO4S O2 点燃 SO2SO2 H2O H2SO3 亚硫酸 2H2SO3 O2 2H2SO4 硫酸 也可以被认为是SO2先被氧化为SO3 SO3再与水反应生成H2SO4 总的化学反应方程式 S O2 点燃 SO2 2SO2 2H2O O2 2H2SO4 氮的氧化物溶于水形成酸 a NO HNO3 硝酸 2NO O2 2NO2 3NO2 H2O 2HNO3 NO总的化学反应方程式 4NO 2H2O 3O2 4HNO3b NO2 HNO3总的化学反应方程式 4NO2 2H2O O2 4HNO3 6 酸雨的危害 硫和氮是营养元素 弱酸性降水可溶解地面中矿物质 供植物吸收 如酸度过高 pH值降到5 6以下时 就会产生严重危害 它可以直接使大片森林死亡 农作物枯萎 也会抑制土壤中有机物的分解和氮的固定 淋洗与土壤离子结合的钙 镁 钾等营养元素 使土壤贫瘠化 还可使湖泊 河流酸化 并溶解土壤和水体底泥中的重金属进入水中 毒害鱼类 加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程 可能危及人体健康 受到最大危害的是那些缓冲能力很差的湖泊 当有天然碱性缓冲剂存在时 酸雨中的酸性化合物 主要是硫酸 硝酸和少量有机酸 就会被中和 然而 处于花岗岩 酸性 地层上的湖泊容易受到直接危害 因为雨水中的酸能溶解铝和锰这些金属离子 这能引起植物和藻类生长量的减少 而且在某些湖泊中 还会引起鱼类种群的衰败或消失 由这种污染形式引起的对植物的危害范围 包括从对叶片的有害影响直到细根系的破坏 7 酸雨危害的图片 8 前后对比 9 控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和氮氧化物的排放 目前世界上减少二氧化硫排放量的主要措施有 1 原煤脱硫技术 可以除去燃煤中大约40 一60 的无机硫 2 优先使用低硫燃料 如含硫较低的低硫煤和天然气等 3 改进燃煤技术 减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量 例如 液态化燃煤技术是受到各国欢迎的新技术之一 它主要是利用加进石灰石和白云石 与二氧化硫发生反应 生成硫酸钙随灰渣排出 4 对煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫 目前主要用石灰法 可以除去烟气中85 一90 的二氧化硫气体 不过 脱硫效果虽好但十分费钱 例如 在火力发电厂安装烟气脱硫装置的费用 要达电厂总投资的25 之多 这也是治理酸雨的主要困难之一 10 酸雨的黑色幽默 泡菜酸雨酸化了土壤以后 进一步也酸化了地下水 德国 波兰和前捷克交界的黑三角地区 当地先以森林 后以森林被酸雨破坏而著名 的一位家庭主妇 在接待日本客人奉茶时说 我们这个地区只有几口井的井水可供饮用 我们自己也常开玩笑说 只要用井水泡蔬菜 就能够做出很好的泡菜 酯腋菜 来 自由女神化妆酸雨同样也腐蚀金属文物古迹 例如 著名的美国纽约港自由女神像 钢筋混凝土外包的薄铜片因酸雨而变得疏松 一触即掉 而在1932年检查时还是完好的 因此不得不进行大修 已于1986年女神像建立100周年时修复完毕 意大利威尼斯圣玛丽教堂正面上部阳台上的四匹青铜马曾被拿破仑掠到过巴黎 后来完璧归赵 近来却因酸雨损坏严重无法很好修复 只得移到室内 在原处用复制品代替 世界上类似情况还有许多 荷兰中部尤特莱希特大寺院中 有一套组合音韵钟 是在17世纪铸造的名钟 300年来人们一直十分喜欢听它的声音 可是近30年来钟的音程出了毛病 音色也逐渐变得不洪亮 因为钟是用80 的铜制的 由于敲钟时反复震动铜锈逐渐剥落 酸雨腐蚀已经进入到钟的内部 洞穿珍贵彩色玻璃在欧洲 镶有中世纪古老彩色玻璃的教堂等建筑超过10万栋 这些彩色玻璃弥足珍贵 在第二次世界大战中曾卸下来疏散开 多数安然无恙 可是却和其他古建筑一样 不能躲过酸雨的侵袭 这些彩色玻璃逐渐失去神秘的光泽 变褐 有的甚至完全褪色 仔细观察玻璃表面 有无数细小的洞 酸雨在小洞中继续和钾 钠 钙发生反应 钙是中世纪生产的玻璃中才有的 例如和钙发生化学反应后生成石膏 酸雨从内部损害了玻璃 11 为什么要推广使用无磷洗涤剂 污垢的衣服在洗衣粉的魔力下变得清洁干净 但是合成洗衣粉中的增净剂磷酸盐是造成湖泊等水体富营养化的 元凶 磷对于水生藻类来说属于营养物质 食用含磷洗涤剂后产生的污水流入河流 湖泊或海中会导致水的富营养化 使水中藻类大量繁殖形成赤潮 水华等灾害 造成水质污染 12 所谓富营养化是指水体中含有大量的磷 氮等植物生长所需的营养物质 造成藻类和其他浮游生物爆发性繁殖 水体中的溶解性氧量下降 水质恶化 导致鱼类和其它生物大量死亡的现象 富营养化现象通常发生在湖泊 河口 海湾等水流缓慢 营养物质容易积累的封闭或半封闭性水域 水体出现富营养化时 大量繁殖的浮游生物往往会使水面呈现红色 棕色 蓝色等各种颜色 这种现象发生在海域称为 赤潮 发生在江河湖泊中则叫 水华 本世纪以来 世界各地曾出现过多起 水华 及 赤潮 事件 如北美洲的伊利湖富营养化严重 面临 死亡 的危机 日本的濑户内海因频繁发生 赤潮 给渔业生产带来的经济损失巨大 我国的情况也不容乐观 据调查 全国因受污染达到富营养化水平的湖泊已占全部湖泊的63 6 其中污染严重的有太湖 滇池 巢湖等 天津附近的渤海湾也曾出现过多起 赤潮 富营养化污染的根源在于含磷和含氮废水的大量排放 主要有生活污水 工业废水 如食品 化肥生产工业等 以及农田排水 生活污水是我们日常生活中产生的污水 包括厨房洗涤水 厕所冲洗水 洗澡水等 一般氮和磷浓度都很高 而含磷洗衣粉是生活污水中磷污染的主要来源之一 13 水体出现富营养化后会带来什么后果和危害呢 首先是大量繁殖的浮游生物会使原本水清如镜的水体变得浑浊有色 其次是藻类等浮游生物死亡后的残骸被微生物分解 不断消耗水中的溶解氧 使得溶解氧降低 再有是部分浮游生物残骸沉积在水体底层发生腐化 产生硫化氢等有毒气体 此外一些浮游生物还会分泌出毒素 所有这些都会