环境保护与可持续发展课件讲义

化学与环境第一讲：关于环境6/7/20231标题添加点击此处输入相关文本内容点击此处输入相关文本内容总体概述点击此处输入相关文本内容标题添加点击此处输入相关文本内容第一节、环境与环境问题

一、环境（ENVIRONMENT）1.环境的定义:以人类为主体的外部世界，即人类赖以生存和发展的物质条件的整体。1)中心:人2)层次:人类生产生活的场所进行生产生活活动的物质基础6/7/202332.环境的构成1)人工环境(Man_madeEnvironment)：是指人类在利用和改造自然环境中创造出来的人工环境.6/7/20234人工环境构成综合生产力技术进步人工构筑物人工产品与能量政治体制社会行为宗教信仰文化与地方因素6/7/202352)自然环境NaturalEnvironment

(地理环境GeographicEnvironment）a.

定义：

指环绕于我们周围的各种自然因素和自然资源的总和，它包括大气、水、土壤、生物和各种矿物质资源等。6/7/20236b.构成物质:空气、水、土壤、动植物能量：气温、阳光、引力、磁力自然现象：地壳运动、太阳稳定性、大气力量、水循环、水土演变6/7/20237二、环境质量

所谓环境质量，一般是指在一个具体的环境内，环境的总体或环境的某些要素，对人群的生存和繁衍以及社会经济发展的事宜程度，是反映人群的具体要求而形成的对环境评定的一种概念。最早在20世纪60年代，由于环境问题的日趋严重，人们常用环境质量的好坏来表示环境遭受污染的程度。6/7/20238

环境质量包括大气环境质量、水环境质量、土壤环境质量、城市环境质量，还有生产环境质量、文化环境质量。环境质量是对环境状况的一种描述，这种状况的形成，有来自自然的原因，也有来自人为的原因，而且后者是更重要的原因。6/7/20239三、环境的分类根据不同原则，人类环境有不同的分类方法。通常原则是：环境范围的大小、环境的主体、环境的要素、人类对环境的作用，以及环境的功能。6/7/202310（1）聚落环境

聚落是人类聚居的地方与活动的中心。分为院落环境、村落环境和城市环境。院落环境是由一些功能不同的构筑物和与它联系在一起的场院组成的基本环境单元。村落环境是农业人口聚居的地方。城市环境是非农业人口聚居的地方。6/7/202311（2）地理环境

地理环境是围绕人类的自然现象的总体，它位于地球的表层，即岩石圈、水圈、土圈、大气圈和生物圈相互制约、相互渗透、相互转化的厚度为约10~30千米的交错带上。6/7/202312（3）地质环境

地质环境是指地理环境中除生物圈以外的其余部分。它能为人类提供丰富的矿物资源。6/7/202313（4）宇宙环境宇宙环境是人类进入空间活动的年代以后，人和飞行器在太阳系内飞行触及到的环境。宇宙环境由广漠的空间和存在其中的各种天体以及弥漫物质组成。聚落环境、地理环境、地质环境和宇宙环境就是四个层次的环境等级。6/7/202314四、人类环境的特性

由于人类环境存在连续不断的、巨大和高速的物质、能量和信息的流动，表现出对人类活动的干扰与压力，具有不容忽视的特性：（1）整体性（2）有限性（3）不可逆性（4）隐显性（5）持续反应性（6）灾害放大性6/7/202315五、环境科学的研究内容①人类和环境的关系②污染物在自然环境中的迁移、转化、循环和积累的过程和规律③环境污染的危害④环境状况的调查、评价和环境预测⑤环境污染的控制和防治⑥自然资源的保护和合理使用⑦环境监测、分析技术和预报⑧环境区域规划和环境规划⑨环境管理6/7/202316六、环境问题1.环境问题EnvironmentalProblem1)环境问题是指全球环境或区域环境中出现的不利于人类生存和发展的各种现象.2)起因:

狭义:是人类经济社会发展与环境的关系不协调而引起的。广义：

由自然力或人力引起的生态平衡破坏，最后直接或间接影响人类的生存和发展的一切客观存在问题。6/7/2023172.环境问题的分类1)原生环境问题(第一类环境问题)PrimaryEnvironmentalProblemsl 由自然力引起，多表现为自然灾害特点:人类目前不可避免，对其抵抗力很弱6/7/2023182)次生环境问题(第二类环境问题）

SecondaryEnvironmentalProblems

由于人类的生产和生活活动引起生态系统破坏和环境污染，反过来又威胁人类自身的生存和发展的现象。它又可以分为环境污染和生态环境破坏两类。6/7/202319主要表现为以下方面:a.生态环境（EcologicalEnvironment)破坏

是指人类活动直接作用于自然生态系统，造成生态系统的生产能力显著减少和结构显著改变，从而引起的环境问题产生的主要原因:是由于不合理开发和利用自然资源，超出环境承载能力，使生态环境质量恶化或自然资源枯竭。6/7/202320b.环境污染（Pollution):

俗称“三废＂加上噪声污染产生原因:

人口激增、城市化和工农业高速发展

特点：污染物一经排放后，不会马上消失，存在时间较长。6/7/202321三、环境问题的形成和发展(一)早期环境问题（人类出现～20世纪70年代）工业革命以前:代表性的问题为生态环境破坏严重水土流失水旱灾频繁沙漠化问题6/7/202322第一次产业革命(18世纪后半叶-20世纪30年代):这个时期环境问题主要表现是工业污染。但由于经济发展的不平衡，从全球角度看，危害还是局部的

6/7/202323第二次产业革命(1930年代以后-20世纪70年代):过去潜在的污染危害和新的污染共同酿成了社会公害的发生6/7/202324公害－属于恶性污染事件。影响范围广，持续时间长，伤亡人数较大。6/7/2023256/7/202326洛杉矶光化学烟雾(1943)伦敦烟雾事件(1952)6/7/202327八大公害事件八大公害事件：是指在世界范围内，由于环境污染而造成的八次较大的轰动世界的公害事件。公害事件：因环境污染造成的在短期内人群大量发病和死亡事件。6/7/202328马斯河谷事件

多诺拉事件

洛杉矶光化学烟雾事件

伦敦烟雾事件

四日市哮喘事件

米糠油事件

水俣病事件

骨痛病事件6/7/2023291马斯河谷事件

1930年12月1～5日比利时马斯河谷工业区由于该工业区处于狭窄的河谷中，许多重型工厂分布在那里，包括炼焦、炼钢、电力、玻璃、炼锌、硫酸、化肥等工厂，还有石灰窑炉。12月1～5日时值隆冬，发生气温逆转，大雾像一层厚厚的棉被覆盖在整个工业区的上空，工厂排出的有害气体在近地层积累，无法扩散，二氧化硫的浓度也高得惊人,整个河谷地区的居民有几千人生病。病人的症状表现为胸痛、咳嗽、呼吸困难等。一星期内，有60多人死亡。据推测，事件发生期间，大气中的二氧伦硫浓度竟高达25～100毫克/立方米，空气中还含有有害的氟化物。6/7/2023302多诺拉事件1948年10月26～31日美国宾夕法尼亚州多诺拉镇该镇处于河谷，10月最后一个星期大部分地区受反报旋和逆温控制，加上26～30日持续有雾，使大气污染物在近地层积累。二氧化硫及其氧化作用的产物与大气中尘粒结合是致害因素，发病者5911人，占全镇人口43%。症状是眼痛、喉痛、流鼻涕、干咳、头痛、肢体酸乏、呕吐、腹泻，死亡17人。6/7/2023313洛杉矶光化学烟雾事件40年代初期美国洛杉矶市全市250多万辆汽车每天消耗汽油约1600万升，向大气排放大量碳氢化合物、氮氧化物、一氧化碳。该市临海依山，处于50公里长的盆地中，汽车排出的废气在日光作用下，形成以臭氧为主的光化学烟雾。6/7/202332光化学烟雾汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（CH）和氮氧化物（NOx）等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧（O3）、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象叫做光化学烟雾。6/7/202333大气中的氮氧化物与碳氢化合物经过紫外线照射发生反应就形成了光化学烟雾。通常所有这些都是高度易反应并/或氧化，因此光化学烟雾被认为是现代工业化的难题。而大气中的氮氧化物主要来源于化石燃料的燃烧和植物体的焚烧，以及农田土壤和动物排泄物中的的转化。其中，以汽车尾气为主要来源。6/7/202334化学反应过程形成臭氧的活性有机物和氮氧化物的主要来源是汽车排放的尾气。1、污染空气中NO2的光解是光化学烟雾形成的起始反应。化学式：NO2==NO+O（条件为光照）O+O2==O32NO+O2==2NO2综合一下：3O2==2O3（光照，NO2）2、碳氢化合物被HO、O等自由基和臭氧氧化，导致醛、酮、醇、酸等产物以及重要的中间产物RO2、HO2、RCO等自由基的生成。光化学反应中生成的臭氧、醛、酮、醇、PAN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标志是臭氧浓度的升高。6/7/202335经过研究表明，在60N（北纬）～60S（南纬）之间的一些大城市，都可能发生光化学烟雾。光化学烟雾主要发生在阳光强烈的夏、秋季节。随着光化学反应的不断进行，反应生成物不断蓄积，光化学烟雾的浓度不断升高约3h~4h后达到最大值。这种光化学烟雾可随气流飘移数百公里，使远离城市的农村庄稼也受到损害。6/7/202336光化学烟雾的表现特征是烟雾弥漫，烟雾呈蓝色，大气能见度降低。光化学烟雾一般发生在大气相对湿度较低、大气温度较低，气温为24～32℃的夏季晴天，污染高峰出现在中午或稍后。光化学烟雾是一种循环过程，白天生成，傍晚消失。

6/7/202337主要危害光化学烟雾的成分非常复杂，具有强氧化性，刺激人们眼睛和呼吸道黏膜，伤害植物叶子，加速橡胶老化，并使大气能见度降低。对人类、动植物和材料有害的主要是臭氧、PAN和丙烯醛、甲醛等二次污染物。臭氧、PAN等还能造成橡胶制品的老化、脆裂，使染料褪色，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等。6/7/202338预防措施1.控制污染源，减少氮氧化物和碳氢化合物污染源的排放。预防光化学烟雾主要是控制污染源，减少氮氧化物和碳氢化合物的排放。NO的主要来源是燃煤，近70%来自于煤炭的直接燃烧，可见固定源是NO排放的重要来源。6/7/2023392.减少机动车尾气的排放

NO和碳氢化合物的另一个重要来源是机动车尾气的排放。当燃料在发动机汽缸里进行燃烧时，由于内燃机所用的燃料中含有碳、氢、氧之外的杂质，使得内燃机的燃烧不完全，排放的尾气中含有一定量的CO、碳氢化合物、NO、微粒物质和臭气（甲醛、丙烯醛等）。碳氢化合物成分复杂，含有强致癌物质。因此控制机动车尾气排放对于预防光化学烟雾有很大的积极作用。6/7/2023403.植树造林

实验证明，树木在一定浓度范围内，吸收各种有毒气体，使污染的空气得以净化。因此应大力提倡植树造林，绿化环境。6/7/2023414伦敦烟雾事件1952年12月5～8日英国伦敦市5～8日英国几乎全境为浓雾覆盖，四天中死亡人数较常年同期约多4000人，45岁以上的死亡最多，约为平时3倍；1岁以下死亡的，约为平时2倍。事件发生的一周中因支气管炎死亡是事件前一周同类人数的93倍。6/7/2023425四日市哮喘事件1961年日本四日市1955年以来，该市石油冶炼和工业燃油产生的废气，严重污染城市空气。重金属微粒与二氧化硫形成硫酸烟雾。1961年哮喘病发作，1967年一些患者不堪忍受而自杀。1972年该市共确认哮喘病患者达817人，死亡10多人。6/7/2023436米糠油事件1968年3月日本北九州市、爱知县一带生产米糠油用多氯联苯作脱臭工艺中的热载体，由于生产管理不善，混入米糠油，食用后中毒，患病者超过1400人，至七八月份患病者超过5000人，其中16人死亡，实际受害者约13000人。6/7/2023447水俣病事件

1953～1956年日本熊本县水俣市含甲基汞的工业废水污染水体，使水俣湾和海里的鱼中毒，人食用毒鱼后受害。1972年日本环境厅公布：水俣湾和新县阿贺野川下游有汞中毒者283人，其中60人死亡。从1949年起，位于日本熊本县水俣镇的日本氮肥公司开始制造氯乙烯和醋酸乙烯。由于制造过程要使用含汞（Hg）的催化剂，大量的汞便随着工厂未经处理的废水被排放到了水俣湾。1954年，水俣湾开始出现一种病因不明的怪病，叫"水俣病"，患病的是猫和人，症状是步态不稳、抽搐、手足变形、神经失常、身体弯弓高叫，直至死亡。经过近十年的分析，科学家才确认：工厂排放的废水中的汞是"水俣病"的起因。汞被水生生物食用后在体内被转化成甲基汞，这种物质通过鱼虾进入人体和动物体内后，会侵害脑部和身体的其他部位，引起脑萎缩、小脑平衡系统被破坏等多种危害，毒性极大。在日本，食用了水俣湾中被甲基汞污染的鱼虾人数达数十万。6/7/2023458骨痛病事件1955～1972年日本富山县神通川流域锌、铅冶炼厂等排放的含镉废水污染了神通川水体，两岸居民利用河水灌溉农田，使稻米和饮用水含镉而中毒，1963年至1979年3月共有患者130人，其中死亡81人。19世纪80年代，日本富山县平原神通川上游的神冈矿山成为从事铅、锌矿的开采、精炼及硫酸生产的大型矿山企业。然而在采矿过程及堆积的矿渣中产生的含有镉等重金属的废水却直接长期流入周围的环境中，在当地的水田土壤、河流底泥中产生了镉等重金属的沉淀堆积。镉通过稻米进入人体，首先引起肾脏障碍，逐渐导致软骨症，在妇女妊娠、哺乳、内分泌不协调、营养性钙不足等诱发原因存在的情况下，使妇女得上一种浑身剧烈疼痛的病，叫痛痛病，也叫骨痛病，重者全身多处骨折，在痛苦中死亡。从1931年到1968年，神通川平原地区被确诊患此病的人数为258人，其中死亡128人，至1977年12月又死亡79人。6/7/202346从1984年英国科学家发现南极上空出现的"臭氧洞"开始，全球气候变化、生物多样性锐减等全球环境问题日益受到人们的关注。

(二)当代环境问题

（20世纪80年代～至今）6/7/202347莱茵河污染事件(1986)维索化学污染(1976)6/7/202348埃克森.瓦尔迪兹油轮漏油(1989)6/7/202349阿摩科·卡迪兹号”油轮漏油(1978)6/7/202350博帕尔农药泄漏（1984）

6/7/202351切尔诺贝利核电站泄漏(1986)6/7/2023526/7/202353早期环境问题与当代环境问题的比较

早期环境问题当代环境问题影响范围主要出现在工业发达国家，重点是局部性、小范围的环境污染问题不仅在发达国家，也包括发展中国家。重点关注大范围、全球性的环境污染和大面积生态破坏危害后果环境污染对人体健康的影响不仅明显危害人体健康，还威胁全人类的生存和发展，阻碍经济发展污染类型及解决方法污染源相对简单，污染物较单一，可通过地区自身力量予以控制和解决污染源和破坏源众多，分布广，来源杂。需通过众多国家乃至全人类共同努力才能予以解决污染（公害）事件以长期积累性污染事件为主以突发性污染事件为主，影响范围和危害程度均高于早期环境问题中的同类情况6/7/202354全球十大环境问题

1、全球气候变暖

由于人口的增加和人类生产活动的规模越来越大，向大气释放的二氧化碳（co2）、甲烷（ch4）、一氧化二氮（n2o）、氯氟碳化合物（cfc）、四氯化碳（ccl4）、一氧化碳（co）等温室气体不断增加，导致大气的组成发生变化。大气质量受到影响，气候有逐渐变暖的趋势。6/7/202355

由于全球气候变暖，将会对全球产生各种不同的影响，较高的温度可使极地冰川融化，海平面每10年将升高6厘米，因而将使一些海岸地区被淹没。全球变暖也可能影响到降雨和大气环流的变化，使气候反常，易造成旱涝灾害，这些都可能导致生态系统发生变化和破坏，全球气候变化将对人类生活产生一系列重大影响。6/7/2023562、臭氧层的耗损与破坏

在离地球表面10~50千米的大气平流层中集中了地球上90%的臭氧气体，在离地面25千米处臭氧浓度最大，形成了厚度约为3毫米的臭氧集中层，称为臭氧层。它能吸收太阳的紫外线，以保护地球上的生命免遭过量紫外线的伤害，并将能量贮存在上层大气，起到调节气候的作用。但臭氧层是一个很脆弱的大气层，如果进入一些破坏臭氧的气体，它们就会和臭氧发生化学作用，臭氧层就会遭到破坏。6/7/202357

臭氧层被破坏，将使地面受到紫外线辐射的强度增加，给地球上的生命带来很大的危害。研究表明，紫外线辐射能破坏生物蛋白质和基因物质脱氧核糖核酸，造成细胞死亡；使人类皮肤癌发病率增高；伤害眼睛，导致白内障而使眼睛失明；抑制植物如大豆、瓜类、蔬菜等的生长，并穿透10米深的水层，杀死浮游生物和微生物，从而危及水中生物的食物链和自由氧的来源，影响生态平衡和水体的自净能力。6/7/2023583、生物多样性减少

《生物多样性公约》指出，生物多样性“是指所有来源的形形色色的生物体，这些来源包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成的生态综合体；它包括物种内部、物种之间和生态系统的多样性。”在漫长的生物进化过程中会产生一些新的物种，同时，随着生态环境条件的变化，也会使一些物种消失。所以说，生物多样性是在不断变化的。近百年来，由于人口的急剧增加和人类对资源的不合理开发，加之环境污染等原因，地球上的各种生物及其生态系统受到了极大的冲击，生物多样性也受到了很大的损害。6/7/202359

有关学者估计，世界上每年至少有5万种生物物种灭绝，平均每天灭绝的物种达140个，估计到21世纪初，全世界野生生物的损失可达其总数的15%~30%。在中国，由于人口增长和经济发展的压力，对生物资源的不合理利用和破坏，生物多样性所遭受的损失也非常严重，大约已有200个物种已经灭绝；估计约有5000种植物在近年内已处于濒危状态，这些约占中国高等植物总数的20%；大约还有398种脊椎动物也处在濒危状态，约占中国脊椎动物总数的7.7%左右。因此，保护和拯救生物多样性以及这些生物赖以生存的生活条件，同样是摆在我们面前的重要任务。6/7/2023604、酸雨蔓延

酸雨是指大气降水中酸碱度（ph值）低于5.6的雨、雪或其他形式的降水。这是大气污染的一种表现。酸雨对人类环境的影响是多方面的。酸雨降落到河流、湖泊中，会妨碍水中鱼、虾的成长，以致鱼虾减少或绝迹；酸雨还导致土壤酸化，破坏土壤的营养，使土壤贫脊化，危害植物的生长，造成作物减产，危害森林的生长。6/7/202361此外，酸雨还腐蚀建筑材料，有关资料说明，近十几年来，酸雨地区的一些古迹特别是石刻、石雕或铜塑像的损坏超过以往百年以上，甚至千年以上。世界目前已有三大酸雨区。我国华南酸雨区是唯一尚未治理的。

6/7/2023625、森林锐减

在今天的地球上，我们的绿色屏障--森林正以平均每年4000平方公里的速度消失。森林的减少使其涵养水源的功能受到破坏，造成了物种的减少和水土流失，对二氧化碳的吸收减少进而又加剧了温室效应。6/7/2023636、土地荒漠化

全球陆地面积占60%，其中沙漠和沙漠化面积29%。每年有600万公顷的土地变成沙漠。经济损失每年423亿美元。全球共有干旱、半干旱土地50亿公顷，其中33亿遭到荒漠化威胁。致使每年有600万公顷的农田、900万公顷的牧区失去生产力。人类文明的摇篮底格里斯河、幼发拉底河流域，由沃土变成荒漠。中国的黄河，水土流失亦十分严重。6/7/2023647、大气污染

大气污染的主要因子为悬浮颗粒物、一氧化碳、臭氧、二氧化碳、氮氧化物、铅等。大气污染导致每年有30-70万人因烟尘污染提前死亡，2500万的儿童患慢性喉炎，400-700万的农村妇女儿童受害。6/7/2023658、水污染

水是我们日常最需要，也上接触最多的物质之一，然而就是水如今也成了危险品。水污染其中包括城市水资源污染.河流水资源污染等。

6/7/2023669、海洋污染

人类活动使近海区的氮和磷增加50%-200%；过量营养物导致沿海藻类大量生长；波罗的海、北海、黑海、东中国海等出现赤潮。海洋污染导致赤潮频繁发生，破坏了红树林、珊瑚礁、海草，使近海鱼虾锐减，渔业损失惨重。

6/7/20236710、危险性废物越境转移

危险性废物是指除放射性废物以外，具有化学活性或毒性、爆炸性、腐蚀性和其他对人类生存环境存在有害特性的废物。美国在资源保护与回收法中规定，所谓危险废物是指一种固体废物和几种固体的混合物，因其数量和浓度较高，可能造成或导致人类死亡率上升，或引起严重的难以治愈疾病或致残的废物。6/7/202368(三)潜在的环境问题

潜在的环境问题是指目前尚没有从总体上认识，但在一定的时期后会对人类产生巨大影响的环境问题。

环境诱变转基因生物的风险6/7/202369环境诱变剂

当各种诱变剂被人为地强加于地球环境中之后，生物基因的情报系统由于诱变剂的作用受到损伤而发生紊乱，不能正确地传递遗传信息，具体地说就是发生了突变。那么这类诱变剂则被认为是环境诱变剂。案例分析20世纪最大的药物灾难——反应停事件

6/7/20237020世纪最大的药物灾难——反应停事件6/7/202371人类发明的化学药物，既给人类带来了极大的益处，但也给自己造成了意想不到的伤害，对化学药物的盲目依赖和滥服药物，已造成了许多不应有的悲剧。其中最典型的案例之一，就反应是著名的停事件。

反应停于20世纪50至60年代初期在全世界广泛使用，它能够有效地阻止女性怀孕早期的呕吐，但也妨碍了孕妇对胎儿的血液供应，导致大量“海豹畸形婴儿”出生。自60年代起，反应停就被禁止作为孕妇止吐药物使用，仅在严格控制下被用于治疗某些癌症、麻疯病等。6/7/2023