工程化学第七章环境化学ppt

1、第七章 环境工程中的化学7.1 环境和环境问题环境和环境问题7.2 大气污染及其危害大气污染及其危害7.3 水体污染及其危害水体污染及其危害7.4 土壤污染及其危害土壤污染及其危害【概念【概念】环境；环境污染；环境污染物环境；环境污染；环境污染物【其它【其它】大气中的主要污染物；大气中的主要污染物； 水体中的主要污染物；水体中的主要污染物； 土壤中的主要污染物；土壤中的主要污染物；7.1 环境和环境问题环境和环境问题 7.1.1 环境环境 环境(environment)是指某一特定生物体或生物群体以外的空间，以及直接或间接影响该生物体或生物群体生存的一切事物的总和。 环境科学中，主体就是人类，

2、环境包括人类赖以生存和发展的自然环境和人类创造的社会环境,是两者的综合体。人类活动圈与其它圈层的关系人类活动圈与其它圈层的关系人类活动圈人类活动圈生物圈生物圈岩石圈岩石圈大气圈大气圈水圈水圈营养元素CO2、O2H H2 2S S、CO2CO2COCO2 2、O O2 27.1.2.环境问题环境问题n由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，环由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，环境素质下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人们境素质下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产，就叫做的正常生活和生产，就叫做环境污染环境污染。n造成环境污染的因素有物理的、化学的、生物的造成环境污染的因素有物

3、理的、化学的、生物的三方面，其中因化学物质引起的约占三方面，其中因化学物质引起的约占80%-90%80%-90%。一一. 环境污染环境污染1.环境污染的概念环境污染的概念二十世纪五六十年代的二十世纪五六十年代的“八大公害事件八大公害事件” 马斯河谷烟雾事件、多诺拉烟雾事件、洛杉矶光化学事件、马斯河谷烟雾事件、多诺拉烟雾事件、洛杉矶光化学事件、伦敦烟雾事件、水俣病、痛痛病事件、四日市气喘病、米伦敦烟雾事件、水俣病、痛痛病事件、四日市气喘病、米糠油事件等糠油事件等二十世纪七十年代以来的二十世纪七十年代以来的“六大公害事件六大公害事件” 塞维索化学污染、三哩岛核电站泄露、墨西哥液化气爆炸、塞维索化学

4、污染、三哩岛核电站泄露、墨西哥液化气爆炸、博帕尔农药泄露、切尔诺贝利核电站泄露、莱茵河污染等博帕尔农药泄露、切尔诺贝利核电站泄露、莱茵河污染等事件事件二二. .二十世纪震惊世界的公害事件二十世纪震惊世界的公害事件 : :环境问题环境问题三三. .当代环境问题当代环境问题1. 臭氧层破坏2. 全球变暖3. 酸雨蔓延环境问题环境问题环境问题环境问题20世纪60年代环境污染环境污染1972年包含生态破包含生态破坏，与社会坏，与社会因素相联系因素相联系20世纪80年代提出解决环提出解决环境问题的根境问题的根本途径本途径可可持续发展战持续发展战略略20世纪90年代可持续发展可持续发展战略得到国战略得到国

5、际认同际认同环境问题环境问题 可持续发展是指既满足可持续发展是指既满足现代人现代人的需求以不的需求以不损害损害后代人后代人满足需求的能力。换句话说，就是满足需求的能力。换句话说，就是指指经济经济、社会社会、资源资源和和环境保护协调发展环境保护协调发展，它，它们是一个密不可分的系统，既要达到发展经济们是一个密不可分的系统，既要达到发展经济的目的，又要保护好人类赖以生存的大气、淡的目的，又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源和环境，使水、海洋、土地和森林等自然资源和环境，使子孙后代能够永续发展和安居乐业。子孙后代能够永续发展和安居乐业。 四四.可持续发展的定义可持续发展的定

6、义7.2 大气污染及其危害大气污染及其危害n环境污染物是指进入环境后使环境的正常组成和性质发环境污染物是指进入环境后使环境的正常组成和性质发生生直接或间接有害于直接或间接有害于人类的变化的物质。人类的变化的物质。n环境污染物大部分由人类的生产和生活活动产生的。环环境污染物大部分由人类的生产和生活活动产生的。环境污染物是个相对的概念，境污染物是个相对的概念，“放错地点的原料放错地点的原料”。它进。它进入环境后可通过物理、化学、生物反应而变成危害更大入环境后可通过物理、化学、生物反应而变成危害更大或将降解成无害的物质。或将降解成无害的物质。 1. 环境污染物的概念环境污染物的概念7.2.1环境污染

7、物环境污染物n按按形态形态分：气体、液体、固体污染物分：气体、液体、固体污染物n按按性质性质分：化学污染物、物理污染物和生物污染分：化学污染物、物理污染物和生物污染物物n按按来源来源分：工业、农业、交通运输和生活污染物分：工业、农业、交通运输和生活污染物n按环境按环境要素要素分：大气、水体、土壤污染物等分：大气、水体、土壤污染物等2. 环境污染物的类别环境污染物的类别7.2.2大气中的污染物大气中的污染物颗粒物质 气态物质 大大气气污污染染物物 含硫化合物、氮化合物、碳氢化合物、碳氧化合物、卤素化合物等 气溶胶体 固体液体降尘 飘尘 烟 粒径大于10微米的固体颗粒 粒径小于10微米的固体颗粒

8、粒径小于1微米的固体颗粒粒径在0.1-100微米液体颗粒 雾空气中的固体和液体颗粒物质与空气一起结合成的悬浮体（粒径在1微米以下） 一一.大气中典型的单一性污染物大气中典型的单一性污染物1. 二氧化硫二氧化硫(SO2) 2. 一氧化碳一氧化碳(CO) 3. 氮氧化物氮氧化物(NOx) 4. 碳氢化合物碳氢化合物(3，4苯并芘) 5. 卤素化合物卤素化合物 (氟氯烃 ) 3，4-苯并芘苯并芘 3，4苯并芘是由5个苯环构成多环芳烃，是1933年第一次由沥青中分离出来的一种致癌物。常温下为浅黄色晶状固体，熔点179179.3，沸点312难溶于水，微溶于乙醇、甲醇，易溶于苯、甲苯、二甲苯、氯仿、乙醚、

9、丙酮等等有机溶剂。碱性情况下稳定，遇酸易起化学变化。 3，4-苯并芘苯并芘 环境中 3，4苯并芘的主要来源于工业生产和生活中煤炭、石油和天然气燃烧产生的废气；机动车辆排出的废气；加工橡胶、熏制食品以及纸烟与烟草的烟气等。据报道，一包香烟内含有032微克的 3，4苯并芘。 由于 3，4苯并芘较为稳定，在环境中广泛存在，且与其他多环芳烃化合物的含量有一定相关性，所以都把34苯并芘作为大气致病物质的代表。3，4苯并芘是一种强的环境致癌物，可诱发皮肤、肺和消化道癌症，是环境污染主要监测项目之一。 n19431943年，美国洛杉矶第一次出现，所以光化学烟雾也年，美国洛杉矶第一次出现，所以光化学烟雾也称为

10、称为洛杉矶烟雾洛杉矶烟雾，呈，呈蓝色蓝色，具强氧化性，能使橡胶开，具强氧化性，能使橡胶开裂，刺激人的眼睛，伤害植物的叶子，使大气能见度裂，刺激人的眼睛，伤害植物的叶子，使大气能见度降低。降低。n大气中的大气中的一次污染物一次污染物氮氧化物和碳氢化合物等，在阳氮氧化物和碳氢化合物等，在阳光照射下发生光化学反应而产生光照射下发生光化学反应而产生二次污染物二次污染物，这种一，这种一次污染物和二次污染物（如臭氧，醛等）的混合物所次污染物和二次污染物（如臭氧，醛等）的混合物所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。二二. .大气中的综合性污染物大气中的综合性污染物1.光化

11、学烟雾光化学烟雾 n自由基也称游离基，是指由于共价键均裂而生成的带有自由基也称游离基，是指由于共价键均裂而生成的带有未成对电子的碎片。大气中常见的自由基如未成对电子的碎片。大气中常见的自由基如HOHO，RORO等都是非常活拨的，存在时间很短，一般只有几分等都是非常活拨的，存在时间很短，一般只有几分之一秒。之一秒。n光化学反应中生成的臭氧、醛、酮、醇、光化学反应中生成的臭氧、醛、酮、醇、PANPAN等统称为等统称为光化学氧化剂，以臭氧为代表，所以光化学烟雾污染的光化学氧化剂，以臭氧为代表，所以光化学烟雾污染的标志是臭氧浓度的升高。标志是臭氧浓度的升高。 2. 酸雨 当大气未受到当大气未受到SOS

12、O2 2等污染时，降水由于溶入部分等污染时，降水由于溶入部分大气中的大气中的COCO2 2而略呈酸性，而略呈酸性，pHpH值约为值约为5.65.6。如果受。如果受到到SOSO2 2和和NOxNOx污染后，酸度增大，形成污染后，酸度增大，形成“酸雨酸雨”。 7.2.3大气污染的防治大气污染的防治 1.减少污染物排放量减少污染物排放量 2.控制排放和充分利用大气自净能力控制排放和充分利用大气自净能力 3.厂址选择、烟囱设计、城区与工业区规厂址选择、烟囱设计、城区与工业区规划等要合理划等要合理 4.绿化造林，使有更多植物吸收污染物，绿化造林，使有更多植物吸收污染物，减轻大气污染程度。减轻大气污染程度

13、。 7.3 水体污染及其危害水体污染及其危害7.3.17.3.1天然水的概况n地球上的水分布n水资源和利用n天然水的组成地球上水的分布n地球表面约有70以上被水所覆盖，所以地球素有“水的行星”之称。n分布：地球上的水分布在海洋、湖泊、沼泽、河流、冰川、雪地、以及大气、生物体、土壤和地层。n比较容易开发利用的，与人类生活和生产关系密切的淡水储量为400多万km3，仅占淡水的11，总水量的0.3。水资源和利用n地球上水的总量是固定的，约13.86亿km3，但可利用的淡水只占水总量的0.3。n当前主要的缺水类型有：资源型缺水、工程型缺水和水质型缺水。n据21世纪城市水资源国际学术研讨会透露，我国已被

14、联合国列为世界上13个最缺水的国家之一，目前我国人均用水量是世界人均用水量的30%左右。 天然水的组成n水体的定义：在水污染化学中，水体指河流、湖泊、沼泽、水库、地下水、冰川、海洋等贮水体的总称。n水体的组成不仅包括水，而且也包括其中的悬浮物质、胶体物质、溶解物质、底泥和水生生物，所以水体是个完整的生态系统，或是被水覆盖地段的自然综合体。天然水的组成重要离子组成Ca2+、Mg2+、Na+、K+Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-金属离子M(H2O )x n+溶解气体（O2 、CO2 等等）水生生物（藻类 ）天然水的组成水生生物赤潮n赤潮:是水体中某些微小的浮游植物、原生动物或细菌，在一定

15、的环境条件下突发性地增殖和聚集，引起一定范围内一段时间中水体变色现象。通常水体颜色因赤潮生物的数量、种类而呈红、黄、绿和褐色等。n赤潮虽然自古就有，但随着工农业生产的迅速发展，水体污染日益加重，赤潮也日趋严重。n我国自1933年首次报道以来，至1994年共有194次较大规模的赤潮，其中60年代以前只有4次，1990年后则有157起。7.3.2 水体污染n水体污染(water body pollution)：主要是由于人类活动排放的污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体，使水和水体底泥的物理、化学性质或生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值，这种现象称为水体污染。n水体自净(self-

16、purification of water body)广义的是指受污染的水体由于物理、化学、生物等方面的作用，使污染物浓度逐渐降低，经一段时间后恢复到受污染前的状态；狭义的是指水体中微生物氧化分解有机污染物而使水质净化的作用。一.水体污染与自净n天然污染源:包括大气沉降物、岩石风化、有机物自然降解以及水体由于自然灾害等原因产生的放射性物质和硫化物、氟化物等。n人为污染源:工农业生产过程中产生的废水以及生活污水等。二. 水体污染物的来源 三. 水体污染物的种类n未经处理的城市生活污水、造纸污水、农业污水、都市垃圾大量进入水体，会消耗水中溶解的氧气。由于水中缺氧，危及鱼类的生存、致使需要氧气的微生

17、物死亡。n河流、小溪的自我净化能力下降，导致河流和溪流发黑、变臭、毒素积累，伤害人畜。 1.死亡有机质死亡有机质n氮、磷等植物营养物能刺激藻类及水草生长、干扰水质净化，使BOD5升高的物质。n水体富养化严重时，湖泊可被某些繁生植物及其残骸淤塞，成为沼泽甚至干地。局部海区可变成死海，或出现赤潮现象。2. 氮、磷等植物营养物3. 有机和无机化学药品 4.石油化工洗涤剂 5. 重金属水中重金属(汞, 铅, 镉, 镍, 硒, 砷, 铬, 铊, 铋, 钒, 金, 铂, 银等)含量是水质污染程度的重要指标。如重金属汞（Hg）排入水体，底泥中的厌氧菌会把汞转化为甲基汞（CH3Hg+），甲基汞易在生物体内聚集

18、，使毒性增强,还可通过水生植物进入食物链, 经鱼类等水产品进入人体。 6. 酸类 酸类是重要污染物。水中酸主要来源于煤矿,一些金属(铜, 铅, 锌等)矿山的废弃物, 以及向河流中排放酸的工厂。 7. 悬浮固体物 悬浮固体物是水污染的外观指标，主要来源于土壤流失,以及向河流倾倒的垃圾。 8 .油类物质 油污染是目前海洋污染中最普遍、最严重的污染 物。主要来自于水上机动交通运输工具、油船或海上采油设备等的意外事故。1. 改进工艺，减少废水排放2. 发展闭路循环3.进行废水的净化处理n物理处理法：采用沉淀、过滤、离心分离、气浮、蒸发结晶、反渗透等方法，通过物理作用分离、回收废水中不溶解的呈悬浮状态的

19、污染物(包括油膜和油珠)的废水处理法。n化学处理法：通过化学反应和传质作用来分离、去除废水中呈溶解、胶体状态的污染物或将其转化为无害物质的废水处理法。n生物处理法：通过微生物的代谢作用，使废水溶液、胶体以及微细悬浮状态的有机物、有毒物等污染物质，转化为稳定、无害的物质的废水处理方法。 7.3.2 水体污染的防治水体污染的防治 7.4 土壤污染及其危害土壤污染及其危害7.4.1土壤的组成土壤的组成固体物质 液体物质气体物质土壤矿物质,有机质和微生物等 土壤水分 土壤孔隙中的空气 n土壤中这三类物质构成矛盾的统一体。它们互相联系，互相制约，是土壤肥力的物质基础。n通常土壤具有很强的自净能力，但自净能力是有限的。