第五章 化学与环境

1、第五章第五章 化学与环境化学与环境5-1 5-1 环境污染与人类的关系环境污染与人类的关系5-2 5-2 大气污染与防治大气污染与防治5-3 5-3 水污染与防治水污染与防治 5-4 5-4 土壤污染与防治土壤污染与防治 5-5 5-5 新型环保问题新型环保问题5-6 5-6 可持续发展的化学可持续发展的化学5-1 5-1 环境污染与人类的关系环境污染与人类的关系5.1.1 5.1.1 环境污染与社会公害环境污染与社会公害 5.1.2 5.1.2 环境污染与人体健康环境污染与人体健康5.1.3 5.1.3 环境污染与化学工业环境污染与化学工业环环 境境 环境问题是当今世界所面临的重大问题之一，

2、环境污染环境问题是当今世界所面临的重大问题之一，环境污染和生态破坏不仅给社会经济发展与人民正常生活带来损失，和生态破坏不仅给社会经济发展与人民正常生活带来损失，更严重危害人类健康、贻害子孙后代。无论是保护环境，还更严重危害人类健康、贻害子孙后代。无论是保护环境，还是发展经济，其最终目的都是为了使人们过上健康快乐的生是发展经济，其最终目的都是为了使人们过上健康快乐的生活，维护人与社会、人与自然的和谐。因此联合国把活，维护人与社会、人与自然的和谐。因此联合国把人口、人口、资源、粮食、环境与发展资源、粮食、环境与发展并列为当今国际社会的五大问题。并列为当今国际社会的五大问题。 环境由环境由自然环境自

3、然环境和和社会环境社会环境两部分组成两部分组成。 自然环境自然环境；是指环绕人类周围的自然界，是人类和其是指环绕人类周围的自然界，是人类和其他生命体赖以生存和发展的物质基础他生命体赖以生存和发展的物质基础。具体包括。具体包括地质（矿藏地质（矿藏、温泉、自然遗迹等）、大气、水体、土壤和生物（森林、温泉、自然遗迹等）、大气、水体、土壤和生物（森林、草原、野生动植物等）草原、野生动植物等）等环境。等环境。 社会环境社会环境又称人工环境；具体包括又称人工环境；具体包括工农业生产、交通（工农业生产、交通（机场、港口、公路铁路）、居住（村落、城市）、商业、文机场、港口、公路铁路）、居住（村落、城市）、商业

4、、文教（学校、医院、疗养区）、旅游（文物古迹、风景名胜）教（学校、医院、疗养区）、旅游（文物古迹、风景名胜）等区域等区域的建设的建设。 环境问题概述环境问题概述 为不断提高物质和精神生活水平，通过长期有计划、有目的的发为不断提高物质和精神生活水平，通过长期有计划、有目的的发展，逐步创造和建立起来的人工环境，其质量是人类物质文明和精神展，逐步创造和建立起来的人工环境，其质量是人类物质文明和精神文明建设的标志之一。文明建设的标志之一。 那么什么是环境问题呢？那么什么是环境问题呢？ 环境问题本质上是环境问题本质上是人与自然的关系人与自然的关系问问题。题。由于人类的活动或自然原因，环境条件发生了变化，

5、引起了环境由于人类的活动或自然原因，环境条件发生了变化，引起了环境的破坏和污染，以致影响人类的生产和生活，给人类带来了灾害，这的破坏和污染，以致影响人类的生产和生活，给人类带来了灾害，这就是环境问题。就是环境问题。 环境污染，就是指由于人类或自然（风暴、火山喷发）的因素，环境污染，就是指由于人类或自然（风暴、火山喷发）的因素，向自然界排入了一些有害物质，使自然界的组成和性质发生了变化，向自然界排入了一些有害物质，使自然界的组成和性质发生了变化，给人类的生存和发展带来不利的因素和危害。给人类的生存和发展带来不利的因素和危害。 环境污染不同的分类标准有不同的划分，环境污染不同的分类标准有不同的划分

6、，1. 按照环境要素分，有按照环境要素分，有大气、水体和土壤污染等；大气、水体和土壤污染等；2. 按污染物的性质分，有生物、物理和化按污染物的性质分，有生物、物理和化学污染等；学污染等；3. 按污染物的形态分，有废气、废水、固体废弃物、光和按污染物的形态分，有废气、废水、固体废弃物、光和辐射污染等；辐射污染等；4. 按污染产生的原因有生活、工业、农业和交通污染源按污染产生的原因有生活、工业、农业和交通污染源等；等；5. 按影响的范围分则有全球性、区域性和局部性污染等。按影响的范围分则有全球性、区域性和局部性污染等。三废三废：废气、废液和废渣废气、废液和废渣三致：致突变、致癌、致畸三致：致突变、

7、致癌、致畸环境污染物的来源环境污染物的来源： 工业：三废，量大、成分复杂、毒性强工业：三废，量大、成分复杂、毒性强 农业：农药、化肥、农业废弃物等农业：农药、化肥、农业废弃物等 交通运输：噪音、燃料燃烧的排放物等交通运输：噪音、燃料燃烧的排放物等 生活：生活中的生活：生活中的“三废三废” 等。等。 在自然界里不论大气、水、岩石、土壤、在自然界里不论大气、水、岩石、土壤、生物都是由化学物质组成的。而且，经久不息地生物都是由化学物质组成的。而且，经久不息地进行着千变万化的各种化学反应，在整个历史进进行着千变万化的各种化学反应，在整个历史进程中，人与环境相互依存，相互作用。程中，人与环境相互依存，相

8、互作用。5.1.1 5.1.1 环境污染与社会公害环境污染与社会公害 环境污染的公害首先出现的是环境污染的公害首先出现的是大气污染大气污染，随，随后是后是水污染水污染最后是最后是土壤污染土壤污染，随着高科技的发展，随着高科技的发展，近年来出现的还有近年来出现的还有核污染核污染。 联合国规定，联合国规定，6月月5日为世界环境日日为世界环境日，以此激发，以此激发全人类的环境保护意识。全人类的环境保护意识。5.1.2 环境污染与人体健康环境污染与人体健康 环境污染对人体健康的危害，环境污染对人体健康的危害，取决于污染物的取决于污染物的理化性质、进入人体的剂量、作用时间、个体敏感理化性质、进入人体的剂

9、量、作用时间、个体敏感性性等因素。等因素。 清洁生产和绿色化学是解决当前环境问题最根清洁生产和绿色化学是解决当前环境问题最根本的方法，符合可持续发展的理念。本的方法，符合可持续发展的理念。5-2 5-2 大气污染与防治大气污染与防治5.2.1 5.2.1 大气中化学污染物及危害大气中化学污染物及危害5.2.2 5.2.2 综合性的大气污染综合性的大气污染5.2.3 5.2.3 大气污染的防治大气污染的防治. 近半个世纪以来，随着工业和交通运输的迅速近半个世纪以来，随着工业和交通运输的迅速发展，向大气中大量排放烟尘、有害气体、金属氧发展，向大气中大量排放烟尘、有害气体、金属氧化物等，使某些物质的

10、浓度超过它们的化物等，使某些物质的浓度超过它们的本底值本底值并对并对人及动植物产生有害的效应，这就是人及动植物产生有害的效应，这就是大气污染大气污染。主要热点问题主要热点问题： 全球性的酸雨全球性的酸雨 温室效应温室效应 臭氧层的破坏臭氧层的破坏 光化学烟雾光化学烟雾对流层顶对流层顶对流层对流层平流层顶平流层顶平流层平流层中间层中间层中间层顶中间层顶热层热层( (电离层电离层) )N2、O2、ArCO2、H2ON N2 2、O O2 2、O O3 3N2、O2+、O+、NO+、O2、e - -N2、O2、O2+、NO+0110100908070605040302010离地面高度 z/ km16

11、0 200 240 280 320温度 T/K5.5.2 2.1.1 大气圈的结构与组成大气圈的结构与组成表表2.4 干燥清洁空气的组成干燥清洁空气的组成( (体积分数体积分数) )气体类别气体类别 气体类别气体类别氮氮(N2)78.09氦氦(He)5.2410- -4氧氧(O2)20.95氪氪(Kr)1.010- -4氩氩(Ar)0.93氢氢(H2)0.510- -4二氧化碳二氧化碳(CO2)0.03氙氙(Xe)0.0810- -4氖氖(Ne)1810- -4臭氧臭氧(O3)0.0110- -4/%/%原因是冬季燃煤所致，主要污染物为颗粒物、SO2 等黄色烟雾。12月10日大雾散去，4000

12、 人死亡，其中大部分是老人，感染支气管炎和有关肺部疾病的患者达数千人。伦敦的警察举着火把让自己看清别人，也让别人看清自己。伦敦烟雾 1952.12.593 重要的大气污染事件原因是汽车排放的废气造成的，主要污染物是O3、PAN、醛类、NOx 等兰色烟雾，死亡 400 人。这类污染容易在夏秋季、气温较高的气象条件下形成。洛杉矶烟雾 1952.12硝酸过氧酰酯类NOxCxHyO2紫外光逆温层O3 85%PAN 10%醛等光化学烟雾引发反应引发反应O NO NOnm 3922hv成因总反应成因总反应危害危害 强氧化性、强刺激性，会引起红眼病等。光化学烟雾硝酸过氧酰酯类小高炉炼钢土法炼锌贵州威宁彝族回

13、族苗族自治县二塘镇 这是一位从事金属表带抛光的工人体检胸片， 他们每天都要接触二氧化硅、二氧化硅、重金属、三氯乙烯重金属、三氯乙烯等可能导致职业病的有害物质。 一名工人展示自己体检的胸片3030岁的人岁的人6060岁的肺岁的肺 工人工人“重金属中毒重金属中毒” 山窝里的冶炼厂修了一条200多米的烟道直通向山顶的烟囱。广西壮族自治区柳州金秀瑶族自治县的七建乡和三角乡之间。土法生产砒霜天真的孩子还不知道自己身上这些会发痛发痒的斑点意味着什么。As2O3大气层中的某些微量组分，能让太阳的短波辐射透过，加热地面，而地面增温后所放出的热辐射（属长波红外辐射），却被这些组分吸收，使大气增温，这种现象称为温

14、室效应温室效应。温室气体主要有 CO2、CH4、N2O、CFCl、O3 等多原子分子。温室效应与全球气候变暖表2.6 大气中温室气体的现有浓度、增长率及对增温的作用名名 称称现有浓度现有浓度/(mLm-3)估计年估计年增长率增长率%对增温的作用对增温的作用 %CO23500.455平流层平流层O30.110(随高度变化随高度变化)0.5对流层对流层O30.020.1(随高度变随高度变化化)00.7CH41.71215N2O0.30.26CFC- -11(CFCl3)2.310- -45.024CFC- -12 (CF2Cl2)410- -45.0龙卷风 2010年8月8日，舟曲遭遇特大山洪泥石

15、流,吞噬人数达到1700多人 在美国，龙卷风每年造成的死亡人数仅次于雷电。它对建筑的破坏也相当严重，经常是毁灭性的。 洪涝沙漠化控制全球变暖的基本对策控制全球变暖的基本对策(1) 基本控制对策 能源对策 绿色对策(2) 发达国家负有减少温室气体排放的主要责任破坏臭氧层的化学物质主破坏臭氧层的化学物质主要归纳为三个方面要归纳为三个方面(1) 制冷剂氟利昂和灭火剂哈龙(2) 大型喷气飞机的高空飞行 2004年5月，全球1.6万架商用飞机每年产生超过6亿吨CO2和约0.3亿吨NOx废气。(3) 核爆炸实验。 1984年英国科学家首次发现南极上空出现了“臭氧空洞”，1985年美国的人造卫星“雨云7号”

16、测到这个“洞”，其面积与美国领土相等，深度相当于珠穆朗玛峰的高度。公认的看法是：人类活动排入大气的某些化学物质与臭氧发生作用，导致了臭氧的损耗。臭氧层空洞 大气污染物中的大气污染物中的SOSOx x、NONOx x、ClCl2 2等有毒气体对人体的呼吸等有毒气体对人体的呼吸道有着强烈的刺激作用，造成急性缺氧危害，严重者引起心道有着强烈的刺激作用，造成急性缺氧危害，严重者引起心脏恶化而死亡等；另外，雾霾中的有机稠环芳烃类对人类也脏恶化而死亡等；另外，雾霾中的有机稠环芳烃类对人类也会产生远期的危害，特别对孕妇，它会影响到母体内胚胎器会产生远期的危害，特别对孕妇，它会影响到母体内胚胎器官分化、发育，

17、甚至会引起生物体细胞遗传物质的遗传信息官分化、发育，甚至会引起生物体细胞遗传物质的遗传信息突变，以及诱发肿瘤致癌等突变，以及诱发肿瘤致癌等 重金属在人的机体内持续作用会引起慢性危害，重金属在人的机体内持续作用会引起慢性危害，慢性作慢性作用对人体的危害比急性作用的危害更加深远和严重，用对人体的危害比急性作用的危害更加深远和严重，如有机如有机甲基汞引起的水俣病和镉引起的骨痛病。甲基汞引起的水俣病和镉引起的骨痛病。 5.2.1 5.2.1 大气中化学污染物及危害大气中化学污染物及危害1 1、硫氧化物（、硫氧化物（SOSO2 2和和SOSO3 3）的污染及危害的污染及危害来源：硫化物矿石的焙烧、煤燃烧

18、和金属的冶炼中。来源：硫化物矿石的焙烧、煤燃烧和金属的冶炼中。危害：危害：SO2具有刺激性气味，对眼、鼻、咽喉、肺等器官有强具有刺激性气味，对眼、鼻、咽喉、肺等器官有强刺激性作用。刺激性作用。 能引起黏膜炎、嗅觉和味觉障碍、倦怠无力等能引起黏膜炎、嗅觉和味觉障碍、倦怠无力等疾患。疾患。 空气中空气中SOx 的安全浓度约为的安全浓度约为 (百万分之五百万分之五)。 5ppm 即即 5cm3/m3 2 2、氮氧化物（、氮氧化物（NONO和和NONO2 2）的污染及危害的污染及危害 来源：矿物的燃烧，生产或使用硝酸的工厂排放的尾气，氮来源：矿物的燃烧，生产或使用硝酸的工厂排放的尾气，氮肥厂、有机中间

19、体厂等。肥厂、有机中间体厂等。 危害：危害：NOx高浓度会引起头晕、头疼、咳嗽、心悸等；低浓高浓度会引起头晕、头疼、咳嗽、心悸等；低浓度长时间能诱发儿童支气管炎疾病。植物、棉织物、尼龙、金度长时间能诱发儿童支气管炎疾病。植物、棉织物、尼龙、金属材料都会受到腐蚀。属材料都会受到腐蚀。对人体的安全浓度也约为对人体的安全浓度也约为5ppm 。 3 3、 碳氧化物（碳氧化物（COCO和和COCO2 2）的污染及危害的污染及危害来源：来源：CO2是大气中的正常成分，是温室效应产生的原因。是大气中的正常成分，是温室效应产生的原因。 CO是在燃料不完全燃烧时产生的。是在燃料不完全燃烧时产生的。危害：对人体的

20、危害是因为它与血红蛋白亲和力约为氧的危害：对人体的危害是因为它与血红蛋白亲和力约为氧的 230- 270倍，最终导致组织低氧，甚至心肌坏死。倍，最终导致组织低氧，甚至心肌坏死。4.4.其他污染物及危害其他污染物及危害 有机污染物：主要来自石油烃类、燃煤过程中和人工合成有机污染物：主要来自石油烃类、燃煤过程中和人工合成的卤代烃类制品。如：的卤代烃类制品。如：大气中的稠环芳香烃是引起癌症的主要大气中的稠环芳香烃是引起癌症的主要物质物质；多氯联苯，通过呼吸道或通过食物链进入人体，蓄积在；多氯联苯，通过呼吸道或通过食物链进入人体，蓄积在人体各种组织，造成病变，严重者可以死亡。人体各种组织，造成病变，严

21、重者可以死亡。 重金属元素：如，铅中毒表现为肠胃效应，出现厌食、消重金属元素：如，铅中毒表现为肠胃效应，出现厌食、消化不良和便秘，还会影响小孩的脑部发育。汞蒸气有高度的扩化不良和便秘，还会影响小孩的脑部发育。汞蒸气有高度的扩散性和较大的脂溶性，侵入呼吸道后，可被肺泡完全吸收并经散性和较大的脂溶性，侵入呼吸道后，可被肺泡完全吸收并经血液送至全身，造成严重病变。血液送至全身，造成严重病变。5.2.2 5.2.2 综合性的大气污染综合性的大气污染 二十一世纪影响到全球人类生存的环境危机问题是：二十一世纪影响到全球人类生存的环境危机问题是： 酸雨、臭氧层的破坏和温室效应酸雨、臭氧层的破坏和温室效应 。

22、 另外，共存于大气中的各种物质会发生相互作用，有的可另外，共存于大气中的各种物质会发生相互作用，有的可能相互抵消，有的则可能使危害加剧。能相互抵消，有的则可能使危害加剧。 一一、酸雨酸雨酸雨被定义为酸雨被定义为 pH小于小于5.6的降水，包括雾、雨、雪。的降水，包括雾、雨、雪。1、产生产生：分析表明，酸雨中的酸度主要是由硫酸、硝酸和氯：分析表明，酸雨中的酸度主要是由硫酸、硝酸和氯气气、HCl造成的，它们占总酸度的造成的，它们占总酸度的90%以上，其余为以上，其余为H2S等一些等一些弱酸。矿石燃料的使用大大增加了弱酸。矿石燃料的使用大大增加了SOx的排放量；机动车交通的排放量；机动车交通造成的造

23、成的NOx 排放，在工业化国家占其总排放，在工业化国家占其总NOx排放量的排放量的30-50%。2、危害、危害：酸雨对河湖生态系统造成严重危害酸雨对河湖生态系统造成严重危害。 酸雨造成酸雨造成，引起鱼类、水生生物大量死亡，对，引起鱼类、水生生物大量死亡，对河湖生态系统造成严重危害；河湖生态系统造成严重危害；酸雨还会毁灭森林，损害农作酸雨还会毁灭森林，损害农作物物；对金属、涂料、纤维、皮革、石雕、岩石壁画、古建筑、对金属、涂料、纤维、皮革、石雕、岩石壁画、古建筑、建筑材料等，都有不同程度的加快腐蚀和破坏的作用。酸雨建筑材料等，都有不同程度的加快腐蚀和破坏的作用。酸雨还会祸及人体健康，引发气喘、诱

24、发心脏病等。还会祸及人体健康，引发气喘、诱发心脏病等。3、防治防治 根本措施根本措施是要减少是要减少SOx和和NOx的排放。的排放。还积极采取治理措施，如在已酸化的土壤和湖泊中加入熟石还积极采取治理措施，如在已酸化的土壤和湖泊中加入熟石灰，中和其中的酸性物质，在短期内可取得较好的效果。灰，中和其中的酸性物质，在短期内可取得较好的效果。 二、二、 臭氧层破坏和臭氧空洞臭氧层破坏和臭氧空洞 1、臭氧的性质和臭氧层的作用、臭氧的性质和臭氧层的作用 臭氧是大气中的微量气体之一，臭氧是大气中的微量气体之一， 主要浓集主要浓集 在平流层中在平流层中20-25km的高空。它可吸收掉一部分由太阳光产生的紫外线

25、辐的高空。它可吸收掉一部分由太阳光产生的紫外线辐射射(波长：波长：240-320nm)，可穿透动植物的表皮细胞，使其细胞变，可穿透动植物的表皮细胞，使其细胞变异或变性），异或变性），臭氧层为地球提供了一个防止紫外辐射屏障臭氧层为地球提供了一个防止紫外辐射屏障。 2、 臭氧遭破坏的原因：臭氧遭破坏的原因： 人类活动产生的一些痕量气体如人类活动产生的一些痕量气体如NOx和氯氟烃和氯氟烃CFCl3（氟氟利昂利昂-11）、）、CF2Cl2（氟利昂氟利昂-12）等进入平流层，与）等进入平流层，与O3发生反发生反应，导致大应，导致大 气中气中O3的减少的减少。 美国 Rowland 于 1974 年首先提

26、出氟利昂等物质破坏臭氧层的理论。氟利昂等物质在短波紫外线的作用下分解成 Cl、Br、HO 等活泼自由基，可作为催化剂引起连锁反应，促使 O3 分解。OOO2nm 290210 3hvCl CFCl CFCl2nm 226 3hvClClCFClCF2nm 221 22hv其中 O. 也是 O3分解产物：现已明了氯原子来自氟利昂的光化学分解：CF2Cl2 CFCl+Cl.产生的产生的Cl与与O3反应，使反应，使O3消失超过了消失超过了O3的生成，而使的生成，而使O3层破坏。层破坏。O3+.ClClO.+O2ClO.+O3.Cl+2O2 1925年美国化学家托马斯托马斯. 米德奇雷米德奇雷 (Th

27、oms Midgly) 在元素周期律的指导下，大胆而正确地选定氟的化合物为研究对象，经两年多的实验研究，成功制得了完全符合制冷要求的新化合物 CF2Cl2(沸点 29.8)，并于 1930 年投产。从此开始了系列氟利昂和哈龙的研制与生产。 1960 年起大量生产和使用，至 1974 年达生产高峰.广泛用做制冷剂、喷雾剂、发泡剂、清洁剂等。给发达国家带来了巨大的经济利益。 然而，20 世纪七八十年代科学家们已研究清楚氟利昂是破坏臭氧层的主要物质，从此开始限制生产和使用。氟利昂的功与过 3、臭氧层破坏的危害性：臭氧层破坏的危害性：大量紫外线辐射将直接达到地大量紫外线辐射将直接达到地面，对地球生命系

28、统产生极大的危害，还将导致地球气面，对地球生命系统产生极大的危害，还将导致地球气候出现异常。候出现异常。 随着平流层中臭氧的减少，愈来愈多的紫外线直接照随着平流层中臭氧的减少，愈来愈多的紫外线直接照射到地面上。研究表明，臭氧层中臭氧总量减少射到地面上。研究表明，臭氧层中臭氧总量减少1%1%，到达，到达地面的有害紫外线约增加地面的有害紫外线约增加2%2%，由此导致皮肤癌的发病率增，由此导致皮肤癌的发病率增加加2%-5%2%-5%，白内障患者增加，白内障患者增加0.6%-0.8%0.6%-0.8%。另外，还会引起晒。另外，还会引起晒斑、雪盲症、视力损害、皮肤老化等疾病，对人体免疫系斑、雪盲症、视力

29、损害、皮肤老化等疾病，对人体免疫系统功能产生抑制作用，降低抵御艾滋病病毒的能力。强紫统功能产生抑制作用，降低抵御艾滋病病毒的能力。强紫外线还会杀害海洋浮游生物，使鱼类因食物链遭到破坏而外线还会杀害海洋浮游生物，使鱼类因食物链遭到破坏而面临生存危机。此外，还会影响植物光合作用，使农作物面临生存危机。此外，还会影响植物光合作用，使农作物减产等等。减产等等。4、拯救臭氧层、拯救臭氧层 联合国联合国1990年规定，全球于年规定，全球于2010年完全停止氟氯烃年完全停止氟氯烃的生产和排放。的生产和排放。1994年联合国大会将每年年联合国大会将每年9月月16日定为日定为“国际保护臭氧层日国际保护臭氧层日”

30、。最近，国外已找到用空气和水。最近，国外已找到用空气和水在一定的装置和条件下完全替代空调器和电冰箱制冷系在一定的装置和条件下完全替代空调器和电冰箱制冷系统中使用的氟立昂的办法，相信随着科学技术的发展，统中使用的氟立昂的办法，相信随着科学技术的发展，破坏臭氧层化学物质的替代物将会不断出现。破坏臭氧层化学物质的替代物将会不断出现。 20002000年年1010月南极上空的臭氧空洞面积达月南极上空的臭氧空洞面积达29002900万万kmkm2 2，是迄今为止观测到的臭氧空洞的最大面积。南极臭氧空是迄今为止观测到的臭氧空洞的最大面积。南极臭氧空洞是指南极地区上空受特殊的热力和动力条件，出现大洞是指南极

31、地区上空受特殊的热力和动力条件，出现大气臭氧总含量季节性大幅度下降的一种现象，通常于气臭氧总含量季节性大幅度下降的一种现象，通常于8 8月中旬开始逐渐形成，月中旬开始逐渐形成，1 1月底或月底或1212月初臭氧空洞消失。月初臭氧空洞消失。、 三、温室效应三、温室效应 1、产生： 大气中某些痕量气体如大气中某些痕量气体如CH4、N2O、CF2Cl2、CFCl3、O3、CO2；尤其是尤其是 CO2 的排放量的增加，对长波（红外线的排放量的增加，对长波（红外线）辐射的）辐射的吸收量也随其增加，而引起的地球平均气温上升的吸收量也随其增加，而引起的地球平均气温上升的现象现象称为温室效应称为温室效应。 温

32、室效应在地球环境的演化过程中，起到了极其重要温室效应在地球环境的演化过程中，起到了极其重要的作用，的作用， 如果没有大气层的保温作用，全球的平均气温将如果没有大气层的保温作用，全球的平均气温将不是现在的不是现在的15，而是，而是 -40地球上的各种生物就难以生存地球上的各种生物就难以生存和繁衍。但是，全球气候不断变暖，也给人类带来很大的害和繁衍。但是，全球气候不断变暖，也给人类带来很大的害处。处。2、温室效应带来的危害：、温室效应带来的危害： 主要是主要是，使极地或高山上的冰川融化，使极地或高山上的冰川融化，导致导致海平面上升海平面上升。经专家研究预测到经专家研究预测到2121世纪末，地球世纪

33、末，地球平均气温上升平均气温上升1-3.51-3.5，海平面升高，海平面升高15-9515-95cmcm，沿海地沿海地区某些大城市将被淹没，还将导致人类区某些大城市将被淹没，还将导致人类食用水减少食用水减少，传染病流行传染病流行。 其次是其次是，亚热带可能会比现在更干，亚热带可能会比现在更干，而热带可能变得更湿。由此海洋产生更多的热量和水而热带可能变得更湿。由此海洋产生更多的热量和水分，气流更强，台风和飓风将更加频繁。分，气流更强，台风和飓风将更加频繁。 温室效应对温室效应对的变化，可能的变化，可能导致物种的导致物种的灭绝和农作物减产灭绝和农作物减产。3 3、对策：、对策： 全球气候变暖是错综

34、复杂的环境问题。但就二氧化碳全球气候变暖是错综复杂的环境问题。但就二氧化碳等温室气体增加造成气温升高而言，人们都认识到，要控等温室气体增加造成气温升高而言，人们都认识到，要控制全球变暖必须控制大气中二氧化碳的含量。制全球变暖必须控制大气中二氧化碳的含量。 因此，首先要提高煤、石油等能源的利用率，其次是因此，首先要提高煤、石油等能源的利用率，其次是使用使用无碳的无碳的绿色能源绿色能源：如太阳能、水能、风能、海洋能、：如太阳能、水能、风能、海洋能、地热能、核能等地热能、核能等代替煤、石油等矿物燃料。此外，应大力代替煤、石油等矿物燃料。此外，应大力植树造林，减少对森林的滥砍滥伐。植树造林，减少对森林

35、的滥砍滥伐。绿色能源绿色能源：使用过程中无任何有害排放物的能源：使用过程中无任何有害排放物的能源 ；清洁清洁能源：能源：便于运输、燃烧充分，无废渣和烟尘排放，但便于运输、燃烧充分，无废渣和烟尘排放，但有少量无色有害排放物的能源有少量无色有害排放物的能源 。四、光化学烟雾四、光化学烟雾 大气中的烃类和氮氧化物，在阳光下发生光化学反应生大气中的烃类和氮氧化物，在阳光下发生光化学反应生成的烟雾污染现象。成的烟雾污染现象。 光化学烟雾光化学烟雾会诱发人流泪、眼红或呼吸紧张的病症：会诱发人流泪、眼红或呼吸紧张的病症： 夏季的晴天，在强烈日光的照射下，在机动车废气或工夏季的晴天，在强烈日光的照射下，在机动

36、车废气或工厂废气排放量较多的地方，会造成光化学反应生成的烟雾污厂废气排放量较多的地方，会造成光化学反应生成的烟雾污染现象。染现象。5.2.3 大气污染的防治大气污染的防治 大气污染源：包括有工业污染源（冶金、水泥、化工大气污染源：包括有工业污染源（冶金、水泥、化工、炼焦）、炼焦） 、农业污染源（化肥、农药）、农业污染源（化肥、农药） 、交通污染源和、交通污染源和生活污染源。主要由为这些行业提供的燃料燃烧而来。其生活污染源。主要由为这些行业提供的燃料燃烧而来。其中一部分是由中一部分是由燃料的本质引起燃料的本质引起，另一部分则为，另一部分则为燃烧条件而燃烧条件而造成的造成的。因此必须从燃料结构和燃

37、烧条件来防止污染物。因此必须从燃料结构和燃烧条件来防止污染物。1、 硫氧化物污染的防治硫氧化物污染的防治 燃料脱硫燃料脱硫和和烟气脱硫烟气脱硫。燃料脱硫一般是将煤和重油。燃料脱硫一般是将煤和重油脱硫。烟气脱硫对高浓度脱硫。烟气脱硫对高浓度SO2 烟气，一般是将经烟气，一般是将经SO2催化催化氧化生成硫酸后回收利用。对低浓度氧化生成硫酸后回收利用。对低浓度SO2烟气，通常依据烟气，通常依据SO2的酸性和还原性采用多种方法治理。的酸性和还原性采用多种方法治理。2、氮氧化物污染的防治、氮氧化物污染的防治氮氧化物废气的治理按其化学性质，先将氮氧化物废气的治理按其化学性质，先将NOX氧化为氧化为NO2，

38、再再 依据依据NO2的酸性、氧化还原性加以处理。的酸性、氧化还原性加以处理。 3、 汽车尾气污染物的防治汽车尾气污染物的防治 汽车排放的气体中有害成分包括一氧化碳、碳氢化物、氮汽车排放的气体中有害成分包括一氧化碳、碳氢化物、氮氧化物、硫氧化物、颗粒物等。它们是引起光化学烟雾的主要氧化物、硫氧化物、颗粒物等。它们是引起光化学烟雾的主要成分。成分。 根据汽车产生污染物的理化性质，可采用催化转化法将有根据汽车产生污染物的理化性质，可采用催化转化法将有害物质直接转化为无害物质。汽车尾气的完全催化转化一般分害物质直接转化为无害物质。汽车尾气的完全催化转化一般分两步进行。一步是催化还原两步进行。一步是催化

39、还原NOX，另一步是催化氧化碳氢化物另一步是催化氧化碳氢化物和和CO。目前已有一些高效催化剂，能同时对碳氢化物、目前已有一些高效催化剂，能同时对碳氢化物、CO和和NOX进行净化，减少汽车尾气对大气造成的污染。进行净化，减少汽车尾气对大气造成的污染。雾霾与雾霾与PM2.5 PM2.5 是指一些空气动力学当量直径为等于2.5 微米的颗粒物，又称为可入肺颗粒物。有：烟尘、可吸入悬浮颗粒物（浮尘）、 NOx 、 SOx 、CO、 O3 、挥发性有机烃类和稠环芳烃致癌有机物的微粒等。 PM2.5 粒径小，富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远，因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。

40、 PM2.5 只是地球大气成分中含量很少的组分，但它们能折射大量的可见光；可降低人肉眼的视野和道路能见度，对日光的传播与农作物的生长、交通安全等有着重要的影响。，重度污染和污染源5-3 5-3 水污染与防治水污染与防治 水是生命的源泉，工农业生产的血液，城市的命脉水是生命的源泉，工农业生产的血液，城市的命脉。 水是人类生产与生活不可缺少的环境要素。水在大水是人类生产与生活不可缺少的环境要素。水在大自然中川流不息，周而复始地运动组成水的循环系统。自然中川流不息，周而复始地运动组成水的循环系统。 地球上水的总量约为地球上水的总量约为13.4亿亿km3，咸水，咸水97.5%，淡水，淡水2.5%。 淡

41、水中大部分以两极的冰盖冰川和深度在淡水中大部分以两极的冰盖冰川和深度在 750m以上的地下水的形式存在。世界人均水资源以上的地下水的形式存在。世界人均水资源2200m3，我，我国人均水资源国人均水资源1700m3。 目前我国国土面积的目前我国国土面积的30%，人口面积的，人口面积的60%处于缺水处于缺水状态。我国已被列为世界上状态。我国已被列为世界上120个国家中第个国家中第13个贫水大国个贫水大国之一。之一。 水体污染水体污染 当污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等后，其含量超过水当污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等后，其含量超过水体的自净化能力，使水体的理化性质或生物群落组成发生变化，从

42、体的自净化能力，使水体的理化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和功能的现象而降低了水体的使用价值和功能的现象。5.3.15.3.1 水体污染物及危害水体污染物及危害 水体污染有两类：水体污染有两类：自然污染自然污染和和人为污染人为污染。 人为污染是人类生活和生产活动中产生的废水对水体的污染，人为污染是人类生活和生产活动中产生的废水对水体的污染，包括生活污水、工业废水、农田排水和矿山排水，还有废渣和垃包括生活污水、工业废水、农田排水和矿山排水，还有废渣和垃圾倾倒在水中或岸边经降雨淋洗流入水体造成的污染。从污染的圾倾倒在水中或岸边经降雨淋洗流入水体造成的污染。从污染的化学组成划分

43、，主要是化学组成划分，主要是酸、碱、盐等无机污染物、重金属污染物酸、碱、盐等无机污染物、重金属污染物、耗氧有机污染物、有毒有机污染物和生物体污染物、耗氧有机污染物、有毒有机污染物和生物体污染物等。等。 一、酸碱盐等无机污染物一、酸碱盐等无机污染物 1、水体酸污染和碱污染的重要来源、水体酸污染和碱污染的重要来源 水体酸污染的重要来源：冶金、轧钢、金属加工的酸水体酸污染的重要来源：冶金、轧钢、金属加工的酸洗工序洗工序(电镀电镀)、人造纤维、印染、造纸等工业废水。、人造纤维、印染、造纸等工业废水。 碱污染的重要来源：碱法造纸、化学纤维、制碱、制碱污染的重要来源：碱法造纸、化学纤维、制碱、制药、炼油等

44、工业废水。药、炼油等工业废水。2、危害：、危害： 水的酸碱度发生变化，水中的微生物生长受到抑制，水水的酸碱度发生变化，水中的微生物生长受到抑制，水体自净能力受到阻碍，并可腐蚀水下各种设备，使水生生物体自净能力受到阻碍，并可腐蚀水下各种设备，使水生生物的种群变化，鱼类减产，甚至绝迹；的种群变化，鱼类减产，甚至绝迹； 各种溶于水的氯化物以及其它无机盐类会造成水体含盐各种溶于水的氯化物以及其它无机盐类会造成水体含盐量增高，硬度变大。进行灌溉时会使农田盐渍化，造成减产量增高，硬度变大。进行灌溉时会使农田盐渍化，造成减产或颗粒无收；或颗粒无收； 氰化物是毒性很强的污染物之一，氰化物是毒性很强的污染物之一

45、， 氰化物可对细胞中氰化物可对细胞中氧化酶造成损害，氧化酶造成损害， 人中毒后呼吸困难，人中毒后呼吸困难， 全身细胞缺氧因而全身细胞缺氧因而窒息死亡。窒息死亡。 饮用水中含氰不得超过饮用水中含氰不得超过0.01 g/L， 地面水不地面水不超过超过0.1 g/L。 二、重金属污染物二、重金属污染物 重金属污染主要通过食物或饮水进入人体，能在人重金属污染主要通过食物或饮水进入人体，能在人体的一定部位积累，且不易排出，使人慢性中毒。如：体的一定部位积累，且不易排出，使人慢性中毒。如：汞、镉、铅、铬等。汞、镉、铅、铬等。三、三、 耗氧有机污染物耗氧有机污染物 耗氧性有机污染物引起水体溶解氧浓度降低，对

46、水中耗氧性有机污染物引起水体溶解氧浓度降低，对水中多数好氧呼吸的生物产生危害作用。多数好氧呼吸的生物产生危害作用。天然水体内溶解氧一天然水体内溶解氧一般为般为5-10g/L，如鱼类在溶解氧小于如鱼类在溶解氧小于4 g/L的水中，就会窒的水中，就会窒息而死；息而死； 此外，当水体处于缺氧状态时，水中某些化合物被还此外，当水体处于缺氧状态时，水中某些化合物被还原，产生有害的物质如原，产生有害的物质如H2S、N2、CH4等，厌氧的水体还会等，厌氧的水体还会因有机物发酵而污染水体，使藻类和绿色植物绝迹。因有机物发酵而污染水体，使藻类和绿色植物绝迹。四、四、 有毒有机污染物有毒有机污染物 酚类化合物酚类

47、化合物产生臭味，溶于水毒性较大，能使细胞蛋白产生臭味，溶于水毒性较大，能使细胞蛋白质发生变性和沉淀。低浓度时，使鱼肉产生酚味；高浓度时质发生变性和沉淀。低浓度时，使鱼肉产生酚味；高浓度时，使鱼类大量死亡；人类长期饮用含酚水可引起头昏、贫血，使鱼类大量死亡；人类长期饮用含酚水可引起头昏、贫血及各种神经系统症状。及各种神经系统症状。 有机农药有机农药及其降解产物对水环境污染十分严重：有机及其降解产物对水环境污染十分严重：有机氯农药易溶于脂肪和有机溶剂而不溶于水，光学性质稳定，氯农药易溶于脂肪和有机溶剂而不溶于水，光学性质稳定，残留时间长；有机磷农药的毒性大，但在环境中较易分解；残留时间长；有机磷农

48、药的毒性大，但在环境中较易分解；其它如多环芳烃是环境中重要的致癌物质之一，多氯联苯是其它如多环芳烃是环境中重要的致癌物质之一，多氯联苯是一种稳定性高的化学物质，侵入肌体后不易排泄，易聚集于一种稳定性高的化学物质，侵入肌体后不易排泄，易聚集于脂肪组织、肝、脑中，引起皮肤和肝脏损害等。脂肪组织、肝、脑中，引起皮肤和肝脏损害等。五、五、 生物体污染物生物体污染物 城市生活污水、医院污水或污水处理厂排入城市生活污水、医院污水或污水处理厂排入地表水后，引起病源微生物污染。排放的污水中地表水后，引起病源微生物污染。排放的污水中常含有细菌、原生动物、寄生蠕虫等。常含有细菌、原生动物、寄生蠕虫等。 5.3.2

49、 5.3.2 污水的化学净化污水的化学净化 对于污染严重，经自净化仍不能达到要求的水体，必须对于污染严重，经自净化仍不能达到要求的水体，必须进行废水处理。针对不同的污染物，有不同的处理方法，按进行废水处理。针对不同的污染物，有不同的处理方法，按原理分为物理法、生物法、物理化学法和化学法等。原理分为物理法、生物法、物理化学法和化学法等。 物理法主要利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物理法主要利用物理作用分离废水中呈悬浮状态的污染物质，如沉淀法、筛滤法、气浮法。物质，如沉淀法、筛滤法、气浮法。 生物法是利用微生物作用，使废水中的有机污染物转化生物法是利用微生物作用，使废水中的有机污染物转化为无

50、毒无害的物质，如好氧生物处理法和厌氧生物处理法；为无毒无害的物质，如好氧生物处理法和厌氧生物处理法； 物理化学法是通过吸附、混凝等过程将废水中污染物得物理化学法是通过吸附、混凝等过程将废水中污染物得以净化；以净化； 化学法是利用化学反应的作用来分离和回收污染物或化学法是利用化学反应的作用来分离和回收污染物或改变污染物的性质，使其从有害变为无害，如中和法、氧改变污染物的性质，使其从有害变为无害，如中和法、氧化还原法、化学沉淀法等，现分别介绍如下：化还原法、化学沉淀法等，现分别介绍如下：1、中和法、中和法 中和法的目的是调节废水的中和法的目的是调节废水的pH值。酸性废水可直接放值。酸性废水可直接放

51、入碱性废水进行中和，也可采用石灰、石灰石、电石渣等处入碱性废水进行中和，也可采用石灰、石灰石、电石渣等处理；碱性废水可加入废酸、吹入理；碱性废水可加入废酸、吹入CO2气体或用烟道废气中的气体或用烟道废气中的SO2来中和。来中和。2、 氧化还原法氧化还原法 将溶解于水中的有毒物质，利用其氧化或还原的性质，将它转将溶解于水中的有毒物质，利用其氧化或还原的性质，将它转化成无毒或毒性甚小的新物质，以达到处理的目的。化成无毒或毒性甚小的新物质，以达到处理的目的。（1）氧化法）氧化法 常用的氧化剂有空气、漂白粉、氯气、高锰酸钾和臭氧等。目常用的氧化剂有空气、漂白粉、氯气、高锰酸钾和臭氧等。目前比较成熟的是

52、用漂白粉处理含氰废水，让有毒的前比较成熟的是用漂白粉处理含氰废水，让有毒的CN-离子转变离子转变成无毒的成无毒的CO2和和N2，其反应式如下：其反应式如下：Ca(ClO)2+H2O+CN-Cl-+Ca(OH)2+N2+CO2此外，此外，Cl2和和O3是强氧化剂，比较常用；是强氧化剂，比较常用；O3能氧化大部分无机物能氧化大部分无机物和有机物，用和有机物，用O3处理后的废水由于不产生二次污染，能够进行生处理后的废水由于不产生二次污染，能够进行生物处理，是一种很有前途的方法。物处理，是一种很有前途的方法。（2）还原法）还原法 主要选用的还原剂有铁屑或，将重金属离子还原为单质沉淀而主要选用的还原剂有

53、铁屑或，将重金属离子还原为单质沉淀而分离。如分离。如Hg22+和和Hg2+可与铁发生置换反应达到分离。可与铁发生置换反应达到分离。 3、化学凝聚法、化学凝聚法 在某些工业废水中含有细小带电颗粒物质形成胶体，不易沉在某些工业废水中含有细小带电颗粒物质形成胶体，不易沉淀。此时向废水中投入絮凝剂，中和原来杂质粒子的电荷而发生淀。此时向废水中投入絮凝剂，中和原来杂质粒子的电荷而发生絮凝。常用的絮凝剂有硫酸铝、硫酸铁、以及有机高分子絮凝剂絮凝。常用的絮凝剂有硫酸铝、硫酸铁、以及有机高分子絮凝剂聚丙烯酰胺等。聚丙烯酰胺等。 实际治理某种废水时往往是多种方法联合运用，如：实际治理某种废水时往往是多种方法联合

54、运用，如：Cr()Cr()的毒性的毒性比比CrCr3+3+大大10001000倍，能引起遗传密码的改变，是致癌物质之一。处理酸性含倍，能引起遗传密码的改变，是致癌物质之一。处理酸性含Cr()Cr()的废水时，加入还原剂的废水时，加入还原剂FeSOFeSO4 4，将将Cr()Cr()还原为还原为CrCr3+3+，然后以石灰然后以石灰为沉淀剂，使为沉淀剂，使CrCr3+3+生成生成Cr(OH)Cr(OH)3 3而去除。而去除。 总之废水的处理是把废水中的有害物质以某种形式分离出去，或总之废水的处理是把废水中的有害物质以某种形式分离出去，或者将其转化为无害而稳定的物质。工业废水种类繁多，成分复杂，不

55、同者将其转化为无害而稳定的物质。工业废水种类繁多，成分复杂，不同的污染物混合在一起又会产生新的污染物，因此一般不宜采取集中处理的污染物混合在一起又会产生新的污染物，因此一般不宜采取集中处理的方法，而以排放单位分别处理为主。的方法，而以排放单位分别处理为主。 一、石油一、石油 1 1、石油进入海洋的途径、石油进入海洋的途径 船舶海上运输遇难、排油、漏油、违章排泄，船舶海上运输遇难、排油、漏油、违章排泄，海底油田井喷事故和泄露，工业含油废气、车辆含海底油田井喷事故和泄露，工业含油废气、车辆含油废气的沉降以及未经燃烧的油随发动机尾气排放油废气的沉降以及未经燃烧的油随发动机尾气排放等。等。 石油进入海

56、洋以后，将发生一系列的变化，如石油进入海洋以后，将发生一系列的变化，如扩散、汽化、乳化、光化学氧化、吸附、沉积、生扩散、汽化、乳化、光化学氧化、吸附、沉积、生物吸收和生物降解等。物吸收和生物降解等。5.3.3 5.3.3 典型的水体污染物典型的水体污染物石油污染产生的危害：石油污染产生的危害：（1 1）石油比水轻，浮于水面，且极易扩散形成油膜，油膜覆盖在水面）石油比水轻，浮于水面，且极易扩散形成油膜，油膜覆盖在水面上，使水与空气隔绝，阻止了大气中氧的溶解，在加上水中有机物质上，使水与空气隔绝，阻止了大气中氧的溶解，在加上水中有机物质分解需消耗水体中的溶解氧，因而使水体缺氧变臭。分解需消耗水体中

57、的溶解氧，因而使水体缺氧变臭。（2 2）石油在水中发生氧化反应时，也需要消耗水中的溶解氧，因而引）石油在水中发生氧化反应时，也需要消耗水中的溶解氧，因而引起水体缺氧，水生生物窒息死亡。起水体缺氧，水生生物窒息死亡。（3 3）石油及其分解产物中存在许多有毒的物质，这些物质危害水生生）石油及其分解产物中存在许多有毒的物质，这些物质危害水生生物，造成水生生物畸变，甚至经食物链进入人体，使人的肠、胃、肝物，造成水生生物畸变，甚至经食物链进入人体，使人的肠、胃、肝发生病变，危害人体健康。发生病变，危害人体健康。（4 4）受污染的水体还会引起动植物的大量死亡。如）受污染的水体还会引起动植物的大量死亡。如1

58、9891989年美国埃克森年美国埃克森石油公司的泄油灾难。石油公司的泄油灾难。（5 5）海面浮油还会沾污海兽的皮毛，使它们失去保温作用，海兽因丧）海面浮油还会沾污海兽的皮毛，使它们失去保温作用，海兽因丧失游泳的能力而死亡。失游泳的能力而死亡。（6 6）石油污染还会破坏海滨风景区和海滨浴场等。）石油污染还会破坏海滨风景区和海滨浴场等。 3 3、减轻海洋石油污染、减轻海洋石油污染 需要所有国家和地区的共同努力及国际协议需要所有国家和地区的共同努力及国际协议的支持。现在已经通过了一些国际公约和协议来的支持。现在已经通过了一些国际公约和协议来控制水体和海洋的石油污染。目前，处理海洋石控制水体和海洋的石

59、油污染。目前，处理海洋石油污染的主要方法有分散法、吸附法、凝固法和油污染的主要方法有分散法、吸附法、凝固法和围拦法等，美国和韩国还研究出利用细菌治理油围拦法等，美国和韩国还研究出利用细菌治理油污染的方法。污染的方法。 1 1、合成洗涤剂的组成：、合成洗涤剂的组成： 主要由表面活性剂、三聚磷酸盐、泡沫稳定剂、荧主要由表面活性剂、三聚磷酸盐、泡沫稳定剂、荧光增白剂、羧甲基纤维素、芒硝等配制而成，其中表面光增白剂、羧甲基纤维素、芒硝等配制而成，其中表面活性剂、三聚磷酸盐是合成洗涤剂中引起水体污染的主活性剂、三聚磷酸盐是合成洗涤剂中引起水体污染的主要物质。要物质。 合成洗涤剂是随着生活污水和工业废水进

60、入水体的。合成洗涤剂是随着生活污水和工业废水进入水体的。 二、合成洗涤剂二、合成洗涤剂合成洗涤剂产生的危害：合成洗涤剂产生的危害：（1 1）水中的合成洗涤剂在微生物的作用下可以分解，但要）水中的合成洗涤剂在微生物的作用下可以分解，但要消耗水中溶解的氧，使水中溶解氧降低。消耗水中溶解的氧，使水中溶解氧降低。（2 2）阴离子型合成洗涤剂在水中容易形成泡沫，浓度较高）阴离子型合成洗涤剂在水中容易形成泡沫，浓度较高时，可能形成永久性的泡沫，漂浮在水面上，阻止空气与水时，可能形成永久性的泡沫，漂浮在水面上，阻止空气与水的接触，进一步降低水中的溶解氧，甚至造成缺氧而发臭。的接触，进一步降低水中的溶解氧，甚