化学与环境保护总结

1、化学与环境保护化学与环境保护v自然环境中的物质循环自然环境中的物质循环( (主要掌握主要掌握C C、N N循环）循环）v保护大气环境保护大气环境( (光化学烟雾、酸雨、温室效应、光化学烟雾、酸雨、温室效应、臭氧层破坏）臭氧层破坏）v保护水资源保护水资源（水资源污染、水的纯化、净化、（水资源污染、水的纯化、净化、软化）软化）v绿色化学绿色化学v碳是构成生物体最基本元素之一碳是构成生物体最基本元素之一v构成地壳岩石和矿物燃料的主要元素构成地壳岩石和矿物燃料的主要元素v碳循环主要通过碳循环主要通过COCO2 2进行进行碳循环v1 1、植物光合作用和呼吸作用中循环：、植物光合作用和呼吸作用中循环：v光

2、合作用将大气中的光合作用将大气中的COCO2 2+ H+ H2 2O O化合成碳水化合物化合成碳水化合物（糖类），在植物呼吸作用中以（糖类），在植物呼吸作用中以COCO2 2形式返回大形式返回大气，被植物再度利用；气，被植物再度利用；v2 2、经动物的呼吸释放回到大气、经动物的呼吸释放回到大气v植物被动物采食后，被吸收的糖类在动物体内氧植物被动物采食后，被吸收的糖类在动物体内氧化成化成COCO2 2，并通过呼吸作用释放回大气，被植物利并通过呼吸作用释放回大气，被植物利用；动植物遗体与排泄物经过多年沉积，转化成用；动植物遗体与排泄物经过多年沉积，转化成矿物燃料。矿物燃料。v3 3、煤、石油、天然

3、气等矿物燃料的燃烧，生成、煤、石油、天然气等矿物燃料的燃烧，生成COCO2 2， COCO2 2返回大气后重新进入循环。返回大气后重新进入循环。v碳的循环主要是通过碳的循环主要是通过COCO2 2来进行的。它可分来进行的。它可分为三种形式：为三种形式： 氮循环氮循环氮的固定主要途径：氮的固定主要途径：v非生物固氮：非生物固氮：如：闪电高能固氮，闪电等如：闪电高能固氮，闪电等产生的电离作用将大气中的氮氧化成硝酸产生的电离作用将大气中的氮氧化成硝酸盐随降雨进入土壤。火山喷发出的岩浆所盐随降雨进入土壤。火山喷发出的岩浆所固定的氮。工业固氮等。固定的氮。工业固氮等。v生物固氮：生物固氮：通过生物固氮形

4、成硝酸盐，如通过生物固氮形成硝酸盐，如豆科植物根部根瘤菌可使氮气转变为硝酸豆科植物根部根瘤菌可使氮气转变为硝酸盐。盐。大气中的大气中的N2生物固氮生物固氮工业固氮工业固氮高能固氮高能固氮( (闪电固氮闪电固氮) )豆科植物豆科植物非豆科植物非豆科植物动物动物动植物遗体、残体、动植物遗体、残体、排泄物中的有机氮排泄物中的有机氮NH3NO3NH3NO3氮肥氮肥氨化细菌氨化细菌硝化细菌硝化细菌反硝化细菌反硝化细菌反硝化作用反硝化作用食物链食物链氨化作用氨化作用硝化作用硝化作用氮循环的主要环节有：氮循环的主要环节有：固氮作用固氮作用生物体内有生物体内有机氮的合成机氮的合成氨化作用氨化作用硝化作用硝化作

5、用反硝化作反硝化作用用氮循环氮循环保护大气环境保护大气环境v一次污染物与二次污染物一次污染物与二次污染物v光化学烟雾（光化学烟雾（什么是光化学烟雾、光化学烟什么是光化学烟雾、光化学烟雾的形成、危害）雾的形成、危害）v酸雨的形成酸雨的形成、危害、日常降水、危害、日常降水v温室效应温室效应（什么是温室效应、作用。温室气（什么是温室效应、作用。温室气体）体）v臭氧层空洞臭氧层空洞（臭氧层形成、臭氧作用、臭氧（臭氧层形成、臭氧作用、臭氧层破坏的原因、臭氧层破坏对人类健康的影层破坏的原因、臭氧层破坏对人类健康的影响）响）一次污染物、二次污染物一次污染物、二次污染物 直接从各类污染源排出的物质称为一次污染

6、直接从各类污染源排出的物质称为一次污染物。物。 二次污染物是指不稳定的一次污染物与大气二次污染物是指不稳定的一次污染物与大气中原有成分发生反应，或者污染物之间相互反中原有成分发生反应，或者污染物之间相互反应而生成一系列新的污染物质。应而生成一系列新的污染物质。 如如H2S，SO2和和NO等被氧化而生成新的污染物，等被氧化而生成新的污染物，NO2和和HNO3就是由就是由NO被氧化而生成的。被氧化而生成的。 洛杉矶烟雾形成洛杉矶烟雾形成 洛杉矶烟雾是由汽车的尾气所引起的，而洛杉矶烟雾是由汽车的尾气所引起的，而日光在其中起了重要作用：日光在其中起了重要作用：2NO(g)+O2(g) 2NO2(g)h

7、vNO2(g) NO(g)+O(g)hvO(g)+O2(g) O3(g)hvl O O3 3是一种强氧化剂，是一种强氧化剂，O O3 3与烃类发生一系列复杂的化学反与烃类发生一系列复杂的化学反应，其产物中的烟雾含有醛类、酮类等刺激眼睛的物质。应，其产物中的烟雾含有醛类、酮类等刺激眼睛的物质。l 在此过程中，在此过程中，NONO和和NONO2 2还会形成另一类刺激性强烈的物还会形成另一类刺激性强烈的物质如质如PANPAN（具有强烈的刺激性（具有强烈的刺激性, ,是一种极强的催泪剂是一种极强的催泪剂）。l 烃类中一些挥发性小的氧化物会凝结成气溶胶滴而降低烃类中一些挥发性小的氧化物会凝结成气溶胶滴而

8、降低能见度能见度。 酸雨的形成酸雨的形成降雨的酸化程度表示？降雨的酸化程度表示？通常用通常用pHpH值表示。值表示。 正常雨水偏酸性，正常雨水偏酸性，pHpH值约为值约为6 67 7，为什么？，为什么？这是由于大气中的这是由于大气中的COCO2 2溶于雨水中，形成部分电溶于雨水中，形成部分电离的碳酸：离的碳酸： CO2(g)+H2O H2CO3 H+HCO-3水的弱酸性可使土壤养分溶解，供生物吸收。水的弱酸性可使土壤养分溶解，供生物吸收。酸雨酸雨酸雨通常是指酸雨通常是指pHpH小于小于5.65.6的降水的降水v 酸雨的形成是一个复杂的大气化学和大气物理酸雨的形成是一个复杂的大气化学和大气物理过

9、程，主要是由废气中的过程，主要是由废气中的SOSOx x和和NONOx x造成的。造成的。v1 So1 Sox x形成酸雨形成酸雨v汽油柴油都含有硫化物，燃烧后生成汽油柴油都含有硫化物，燃烧后生成SOSO2 2v金属硫化物矿在冶炼过程中也要释放大量金属硫化物矿在冶炼过程中也要释放大量SOSO2 2。 酸雨形成的过程酸雨形成的过程 气相反应： 2SO2+O2 2SO3 SO3+H2O H2SO4液相反应： SO2+H2O H2SO3 2H2SO3+O2 2H2SO4大气中的烟大气中的烟尘尘、O O3 3等都是反等都是反应应的催化的催化剂剂。 2 2 NONOx x形成酸雨形成酸雨 汽车尾气的排放

10、以及工业废气的排放产生氮氧化汽车尾气的排放以及工业废气的排放产生氮氧化物。物。其反应过程可表示为其反应过程可表示为：2NO+O2 2NO2 2NO2+H2O HNO3+HNO2酸雨对环境有多方面的危害：酸雨对环境有多方面的危害： 1.1.使水域和土壤酸化，损害农作物和林木使水域和土壤酸化，损害农作物和林木生长，危害渔业生产生长，危害渔业生产(pH(pH值小于值小于4.84.8时，鱼类时，鱼类就会消失就会消失) )； 2. 2. 腐蚀建筑物、工厂设备和文化古迹也危腐蚀建筑物、工厂设备和文化古迹也危害人类健康。害人类健康。 3.3.酸雨可随风飘移而降落到几千里外，导酸雨可随风飘移而降落到几千里外，

11、导致大范围的公害。致大范围的公害。 因此，酸雨已被公认为全球性的重大环境问因此，酸雨已被公认为全球性的重大环境问题之一。题之一。温室效应温室效应温室效应温室效应，是大气保温效应的俗称，是大气保温效应的俗称。 大气能使大气能使太阳短波辐射太阳短波辐射到达地面，但地表向到达地面，但地表向外放出的外放出的长波热辐射线长波热辐射线却被大气的温室气体吸收，却被大气的温室气体吸收，这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类这样就使地表与低层大气温度增高，因其作用类似于栽培农作物的温室，故名似于栽培农作物的温室，故名温室效应温室效应。 温室效应影响温室效应影响好的方面好的方面 如果大气不存在这种效应，那么地

12、表温度将会下降约如果大气不存在这种效应，那么地表温度将会下降约33330 0C C或更多。或更多。坏的方面坏的方面 若温室效应不断加强，全球温度也必将逐年持续升高。若温室效应不断加强，全球温度也必将逐年持续升高。v温室气体：温室气体：v 有有COCO2 2，甲烷，甲烷CHCH4 4，氯氟烃，氯氟烃（CFCs，即氟，即氟氯昂）一氧化二氮（氯昂）一氧化二氮（N2O）和氢氧根）和氢氧根OH-。v 在温室效应中，在温室效应中，浓度最大的为浓度最大的为CO2。温室效应的危害温室效应的危害l 温室效应的加剧导致全球变暖，会对气候、生态环温室效应的加剧导致全球变暖，会对气候、生态环境及人类健康等多方面带来影

13、响。境及人类健康等多方面带来影响。l 1. 1. 地球表面温度升高会使更多的冰雪融化，极地变地球表面温度升高会使更多的冰雪融化，极地变暖，海平面慢慢上升，降雨量也会增加。暖，海平面慢慢上升，降雨量也会增加。l 2. 2. 降水量的增加会使草原以及对水敏感的物种出现降水量的增加会使草原以及对水敏感的物种出现变化。很多植物变化。很多植物 将会在与以往不同时期内播种、开花与将会在与以往不同时期内播种、开花与结果；植物的生长周期会缩短，甚至使植物品种打乱；结果；植物的生长周期会缩短，甚至使植物品种打乱；l 3. 3. 变暖、变湿的气候条件会促进病菌、霉菌和有毒变暖、变湿的气候条件会促进病菌、霉菌和有毒

14、物质的生长，导致食物受污染或变质。因此，气候变暖物质的生长，导致食物受污染或变质。因此，气候变暖将引起全球疾病的流行，严重威胁人类健康。将引起全球疾病的流行，严重威胁人类健康。臭氧层空洞之迷臭氧层空洞之迷1. 03层如何形成？2. 03在高空以及地面的作用？3. 03层破坏的原因是什么？4. 03层破坏对人类健康有何影响？臭氧层空洞之迷臭氧层空洞之迷1、03层如何形成？223O2OO+OO厚度：厚度：20Km20Km在高层大气中在高层大气中( (高度范围约离地面高度范围约离地面151524km)24km)臭氧层空洞之迷臭氧层空洞之迷2、O3在地面和高空的作用O3是是O2的同素异形体，的同素异形

15、体，强氧化性强氧化性。地面地面 高空高空有害，形成光化学烟雾。有害，形成光化学烟雾。能吸收太阳光中的高能量紫外线。能吸收太阳光中的高能量紫外线。4、臭氧层破坏的原因（1 1）氯氟烃氯氟烃CFCs(Chloro-fluoron-carbon）CFCsCFCs性质性质 化学性质很稳定，在很低的温度下会蒸发。化学性质很稳定，在很低的温度下会蒸发。 进入大气平流层，在受紫外线的照射下会分解进入大气平流层，在受紫外线的照射下会分解 生成一种氯原子，导致臭氧分解。生成一种氯原子，导致臭氧分解。 臭氧层空洞之迷臭氧层空洞之迷总反应 O3 反应结果：反应结果：O O3 3变成了变成了O O2 2。ClCl的作

16、用？的作用？ 催化剂催化剂 （2）其他，如氮的氧化物，如NONO等。等。 O3 + NO NO2 + O2 O + NO2 NO + O2 O3 + O 2O2臭氧层空洞之迷臭氧层空洞之迷增加皮肤癌，主要是黑色素癌；增加皮肤癌，主要是黑色素癌；损害眼睛，增加白内障患者；损害眼睛，增加白内障患者；削弱免疫力，增加传染病患者；削弱免疫力，增加传染病患者；臭氧层空洞之迷臭氧层空洞之迷5、03层破坏对人类健康有何影响层破坏对人类健康有何影响？v水资源污染（重金属、耗氧有机物）水资源污染（重金属、耗氧有机物）v水的净化、纯化和软化水的净化、纯化和软化v（净水原理、消毒原理、水软化方法）（净水原理、消毒原

17、理、水软化方法）保护水资源保护水资源重金属污染重金属污染主要包括主要包括: :汞汞(Hg)(Hg)、镉、镉(Cd)(Cd)、铅、铅(Pd)(Pd)等重金属的化合物。等重金属的化合物。重金属污染的特点：重金属污染的特点：（1 1）重金属进入人体中不易排泄，将会在人体内积蓄，）重金属进入人体中不易排泄，将会在人体内积蓄，引起慢性中毒。引起慢性中毒。（2 2）水中的某些重金属污染物又可以被微生物转化为毒）水中的某些重金属污染物又可以被微生物转化为毒性更大的有机化合物：性更大的有机化合物：例如：水俣病就是由所食鱼中含有氯化甲基汞引起的，例如：水俣病就是由所食鱼中含有氯化甲基汞引起的，骨痛病则是镉污染引

18、起的骨痛病则是镉污染引起的耗氧有机物污染耗氧有机物污染耗氧有机物有哪些？其本身有无毒性？污染程度如何耗氧有机物有哪些？其本身有无毒性？污染程度如何判定？判定？耗氧有机物耗氧有机物: :碳氢化合物、蛋白质、脂肪、纤维素等碳氢化合物、蛋白质、脂肪、纤维素等特点：本身无毒性，但在分解时需消耗水中的溶解氧特点：本身无毒性，但在分解时需消耗水中的溶解氧对水污染程度：生物化学需氧量对水污染程度：生物化学需氧量(BOD)(BOD) 间接地用单位体积水中，耗氧有机物微生物分解过间接地用单位体积水中，耗氧有机物微生物分解过程所消耗的氧量程所消耗的氧量( (以以mg mg L L-1-1为单位为单位) )，即生物

19、化学，即生物化学需氧量需氧量(BOD)(BOD)来表示。来表示。 BODBOD与水体污染的关系与水体污染的关系 一般在水温在一般在水温在2525时，时，5 5天的单位体积天的单位体积水中，微生物氧化分解耗养有机物的需氧水中，微生物氧化分解耗养有机物的需氧量量(BOD(BOD5 5) )作为指标。作为指标。 BODBOD5 5低于低于3mg3mgL L-1-1时，水质较好。时，水质较好。 BODBOD5 5达到达到7.5mg7.5mgL L-1-1时，水质不好；时，水质不好； BODBOD5 5大于大于10mg10mgL L-1-1时，表明水质很差，时，表明水质很差，鱼类已不能存活鱼类已不能存活

20、。水的净化、纯化和软化水的净化、纯化和软化一、水的净化一、水的净化 硫酸铝硫酸铝AlAl2 2(SO(SO4 4) )3 3作为沉降剂？作为沉降剂？ 水解反应：水解反应：Al2(SO4)3+ 6H2O 2Al(OH)3+ 3H2SO4Al(OH)Al(OH)3 3为絮状沉淀物，具有较强吸附力，为絮状沉淀物，具有较强吸附力，自身沉降过程中把水中悬浮物吸附掉。自身沉降过程中把水中悬浮物吸附掉。 明矾净水？明矾净水？ 明矾成分？明矾成分？KAl（SO4)212H2O v明矾净水原理：明矾净水原理：vKAl(SO4)2 K+ + Al3+ + 2SO42-v而而Al3+很容易水解，生成胶状的氢氧很容易

21、水解，生成胶状的氢氧v化铝化铝Al(OH)3：vAl3+ + 3H2O Al(OH)3 + 3H+氯气消毒的原理 氯气消毒的原理是氯气在水中会生成氯气消毒的原理是氯气在水中会生成次氯酸，次氯酸又会分解放出氧气次氯酸，次氯酸又会分解放出氧气: H2O+Cl2 HClO+HCl 2HClO 2HCl+O2 HClO有强的氧化能力，能使有机体氧化有强的氧化能力，能使有机体氧化以达到杀灭细菌的效果。以达到杀灭细菌的效果。漂白粉消毒原理？v漂白粉成分？漂白粉成分？vCa(ClO)2+CaCl2v漂白粉如何制得？漂白粉如何制得？ v2Ca(OH)2+2Cl2 Ca(ClO)2+CaCl2+2H2Ov Ca

22、(ClO)2+2H2O Ca(OH)2+2HClOv 2HClO 2HCl+O2二、水的纯化二、水的纯化硬水硬水易起浮渣易起浮渣（泡沫少、浮渣多）（泡沫少、浮渣多）软水软水有较多泡沫有较多泡沫（泡沫多、浮渣少）（泡沫多、浮渣少）硬水：硬水：含较多可溶含较多可溶Ca2+、Mg2+、Fe3+、Mn2+时的水时的水软水：不含或含较少可溶性软水：不含或含较少可溶性钙、镁化合物钙、镁化合物的水的水B硬水和软水的检验方法：肥皂水硬水和软水的检验方法：肥皂水A硬水和软水：硬水和软水：净化的水中还会有一些化学物质净化的水中还会有一些化学物质。C硬水的危害硬水的危害长期灌溉使用，溶解性盐类会在土壤中长期灌溉使用，溶解性盐类会在土壤中 沉积，导致土壤盐碱化程度加重。沉积，导致土壤盐碱化程度加重。浪费燃料，易出事故。浪费燃料，易出事故。长期饮用硬水，易患结石。长期饮用硬水，易患结石。浪费洗涤剂，洗不净且衣物变硬。浪费洗涤剂，洗不净且衣物变硬。3 2322Ca(HCO )CaCOH O+CO 加热D.硬水软化硬水软化水的纯化：水的纯化：2 2