化学与环境

当前的环境状况吉林石化爆炸形成的烟雾吉林石化烟囱冒出的黑烟重度污染的城市20世纪30－60年代震惊世界的八大公害事件•马斯河谷烟雾事件（episode）•洛杉矾光化学烟雾事件（episode）•多诺拉烟雾事件（episode）•伦敦烟雾事件(Londonsmogevent)•四日市（哮喘）事件（event）•水俣病事件（event）•骨痛病事件（富山事件，event）世界著名八大环境公害事件一览表当人类活动产生的污染物或某种能造成污染物质，进入环境的浓度或总量超越环境容量或环境自净的能力，从而导致环境质量下降及恶化的现象，就是环境污染。想一想什么是环境污染呢？一、环境污染的分类：1．按环境要素分：大气污染、水体污染、土壤污染2．按人类活动分：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染3．按造成污染的性质、来源分：化学污染、生物污染、物理污染（噪声、放射性、热、电磁波等）、固体废物污染、能源污染二、化学在环境保护上的应用主要有以下几个方面：1．对环境情况进行监测：对污染物的存在形态、含量进行分析和鉴定。2．治理三废：对生产过程中产生的废气、废水和废渣进行处理，减少环境污染，实现资源的回收利用。3．寻找源头治理环境污染的生产工艺，实施清洁生产——绿色化学三、介绍几类环境污染及其防治大气污染主要污染物:SO2、NO、NO2、H2S、CxHy、粒子状污染物、氟化物（F）、铅及其化合物（Pb）、挥发性有机物和放射性元素等来源:煤、石油的燃烧,矿石冶炼,汽车尾气,工业废气等（1）汽车尾气汽车尾气中的有害成分主要有CO，NOx，SO2，颗粒物和臭氧等。汽车尾气中的颗粒物包括铅化合物、碳颗粒和油雾等。（2）光化学烟雾•大气中的RH和NOx等为一次污染物，在太阳光中紫外线照射下能发生化学反应，衍生种种二次污染物。由一次污染物和二次污染物的混合物(气体和颗粒物)所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。NOx是这种烟雾的主要成分，又因其1946年首次出现在美国洛杉矶，因此又叫洛杉矶型烟雾。（3）酸雨所谓酸雨是指气态染污物、飘尘和大气雨云结合形成的pH＜5.6的雨雪或其它形式的大气降雨。通常认为由于石化燃料燃烧放出的二氧化硫及氮氧化物，是酸雨形成的主因，即酸雨的主要成分为硫酸和硝酸。酸雨使土壤、湖泊、河流酸化，它抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗与土壤粒结合的钙、镁、钾等营养元素，使土壤贫瘠。酸雨与大气中的烟雾结合形成酸雾，其酸性和腐蚀能力大增，使建筑物和各种露天材料受损。4温室效应加剧温室保暖：来自太阳的短波辐射（0.5微米左右）很容易通过玻璃将室内晒热，而受热后的室内辐射出来的红外线（4-100微米）却不易穿过玻璃散射出去。温室效应：由于大气吸收的辐射热量多，而散失少，结果升高了地球的气温，这种现象叫做“温室效应”，据估计，如果没有大气，近地面的平均温度为-23C。温室效应的原因CO2，现有浓度345克/吨，年增长0.4%;CH4,现有浓度1.65克/吨，年增长1%氟里昂11（一氟三氯），现有浓度0.2毫克/吨，年增长5%；氟里昂12，现有浓度0.35毫克/吨，年增长5%；温室效应的危害①气候发生变化1960-2030年升温4C②对生态的影响北方森林向高纬度推进。③海平面上升④导致多种疾病如疟疾。对策和途径①减少温室气体的产生量1997年12月11日，通过了京都宣言②除去温室气体把排出的二氧化碳转化为碳酸盐；③回收温室气体种树；利用海洋的浮游生物，④适应气候的变化引进新的粮食品种；适应气候变化。水体污染地球表面上水的覆盖面积约占四分之三。水约占人体体重的三分之二。每人每天约需5L水，没有水就没有生命。生产和生活用水，基本上都是淡水。地球上全部地面和地下的淡水量总和仅占总水量的0.63％。人类年用水量已近4万亿立方米，全球有60％的陆地面积淡水供应不足，近20亿人饮用水短缺。水质的优劣直接关系到工农业生产能否正常进行，关系到水生生物的生长，更关系到人体的健康，因此，水质的优劣极为重要。水体污染有两类：一类是自然污染，另一类是人为污染，而后者是主要的。人为污染是人类生活和生产活动中产生的废污水对水体的污染，包括生活污水、工业废水、农田排水和矿山排水等。水中主要污染物质无机污染物:含氟，氮，磷，砷，硒，硼，汞，镉，铬，锌，铅化合物.有机污染物:酚，氰，多氯联苯(PCB)、多环芳烃(PAH)，取代苯.农药污染物:DDT，六六六，敌百虫，敌敌畏等.水体的富营养化水体过分肥沃，藻类繁殖特别迅速，使水生生态系统遭到破坏，这种现象称为水体的富营养化。这种现象在江河、湖泊中称为水华，在海洋上则称为赤潮。减少洗涤剂中的含磷量是防止水体发生富营养化、保护水质的重要措施。土壤环境污染土壤环境污染的特点具有一定的隐蔽性:植物吸收入果实,人类食用并积累,出现病状,才发现.难以修复:有些重金属污染具有不可逆转性.后果严重:土壤资源有限,土壤的生成需数万年.土壤的污染与水污染及大气污染等有关:(1)水体污染型:污水通过灌溉或其它途径进入土壤表层(2)大气污染型:大气中的污染物通过雨水进入土壤表层(3)农业污染型:由于农药化肥施用不合理造成的土壤表层污染•大气：废气的处理大气污染物绝大部分由化石燃料燃烧和工业生产产生。防止和减少污染物排放的措施a.改革能源结构，积极开发无污染能源。b.改进燃煤技术和能源供应办法。c.采用无污染或低污染的工业生产工艺。d.及时清理和合理处置工业、生活和建筑废渣，减少地面扬尘。三废的处理•此外：e.加强企业管理，注意节约能源，减少事故性排放和逸散。f.植树造林。这是治理大气污染和绿化环境的重要途径。废气的处理《中华人民共和国大气污染防治法》于1988年6月开始实行，旨在推动我国的大气污染防治工作。•废水：废水的处理污水厂处理污水的方法有物理法、化学法、物理化学法和生物法。废水处理程度可分为一级、二级和三级处理。1）一级处理由筛滤、重力沉淀和浮选等物理方法串联组成。目的：除去废水中粒径在0.1mm以上的大颗粒物质。经一级处理后的废水，一般还达不到排放标准。•二级处理：采用生物处理方法和某些化学法。目的：除去水中可降解有机物和部分胶体污染物。生物法处理废水就是利用微生物的代谢作用，使废水中有机污染物氧化降解成无害物质的方法。化学法主要是化学絮凝法——向水中投入絮凝剂，使细小悬浮颗粒的胶体聚集成较粗大的颗粒而沉淀与水分离。经二级处理后的水一般可达到农田灌溉标准和废水排放标准。废水的处理•三级处理：采用化学法和物理化学法等，它是一种除去某些特定污染的“深度处理”方法。化学法就是通过化学反应使废水中污染物以沉淀或其他形式从水中除去；化学沉淀法就是利用某些化学物质作沉淀剂，与废水中的污染物进行化学反应，生成难溶于水的物质沉淀析出，从而分离。Cd2++Ca(OH)2Cd(OH)2+Ca2+Hg2++Ca(OH)2Hg(OH)2+Ca2+废水的处理•国际废渣的处理全球垃圾资源开发处理现状特点a.发达国家垃圾处理量远高于发展中国家。b.垃圾处理技术在发达国家以卫生填埋为主，在发展中国家以堆肥为主。c.垃圾资源开发处理系列化和垃圾资源综合利用多元化已成为全球垃圾处理和综合回收利用的新趋势。固体废弃物污染及其治理（1）固体废弃物污染固体废弃物是指人类在生产和生活中丢弃的固体和泥状物，如采矿业的废石、尾矿、煤矸石；工业生产中的高炉渣、钢渣；农业生产中的秸秆、人畜粪便；核工业及某些医疗单位的放射性废料；城市垃圾等等。若不及时清除，必然会对大气、土壤、水体造成严重污染，导致蚊蝇孳生、细菌繁殖，使疾病迅速传播，危害人体健康。（2）处理固体废弃物的方法：卫生填埋、堆肥和回收利用填埋高温堆肥垃圾发电绿色化学与清洁生产绿色化学的核心是要利用化学原理从源头消除污染。绿色化学是指化学反应和过程以“原子经济性”为基本原则，即在获取新物质的化学反应中充分利用参与反应的每个原料原子，实现“零排放”。不仅充分利用资源，而且不产生污染；并采用无毒、无害的溶剂、助剂和催化剂，生产有利于环境保护、社区安全和人身健康的环境友好产品。绿色化学化工的目标是寻找充分利用原材料和能源，且在各个环节都洁净和元污染的反应途径和工艺。对生产过程来说，绿色化学包括：节约原材料和能源，淘汰有毒原材料，在生产过程排放废物之前减降废物的数量和毒性；对产品来说，绿色化学旨在减少从原料的加工到产品的最终处置的全周期的不利影响。应用无毒无害的催化剂反应过程反应物反应产物艺工产生的全安提高能源的利用率无毒无害原料可再生资源原子经济性反应高选择性反应环境友好产品（安全、能降解、可再利用）应用无毒无害的溶剂绿色化学示意图①设计比现有产品的毒性更低或更安全的化学品，以防止意外事故的发生；②设计新的更安全的、对环境良性的合成路线，例如尽量利用分子机器型催化剂、仿生合成等，使用无害和可再生的原材料；③设计新的反应条件，减少废弃物的产生和排放，以降低对人类健康和环境产生的危害。清洁生产•放大联合国于1972年6月5日至16日在斯德哥尔摩召开了人类环境会议，通过了全球保护环境的行动计划和《人类环境宣言》，并将每年6月5日定为“世界环境日”，旨在通过宣传，强化公众的环境意识。知识积累：世界环境日水华是淡水中的一种自然生态现象，是由于水的富营养化引起藻类（如蓝藻、绿藻、硅藻等）的迅猛生长，水一般呈蓝色或绿色。淡水中“水华”造成的最大危害是：饮用水源受到威胁，藻毒素通过食物链影响人类的健康，蓝藻“水华”的次生代谢产物MCRST能损害肝脏，具有促癌效应，直接威胁人类的健康和生存。赤潮是由于海水中浮游藻类、原生动物或细菌异常增殖或聚集而引起海水变色的现象。实际上，赤潮并不一定都是红色的，它可因引发赤潮的生物种类和数量不同而呈现出不同颜色。返回铅污染铅(Pb)是一种蓝白色的重金属元素，是重要的工业原料，广泛运用于冶炼、印刷、焊接、陶瓷、橡胶和涂料、油漆、杀虫剂及机动车燃料中。铅是一种既有用又有毒的元素，它既为人类服务又毒害、摧残着人类。目前，全世界每年约消耗400万吨铅。汽车尾气已经成为人类健康的一大公害。汽油无铅化，是人类生存、环境保护的必然趋势，也是提高效率、节约能源的一大重要举措。70年代以后，世界各国尤其是工业化国家越来越严格地限制使用含铅汽油，而提倡使用被誉为汽车“绿色食品”的无铅汽油。无铅汽油一般是加入了甲基叔丁基醚[CH3OC(CH3)3]作为高辛烷值组份。这种组份沸点较低，可以改善汽油的蒸发、汽车的启动、加速等性能以及减少发动机活塞磨损和耗油量。美国1972年12月开始实施逐步淘汰含铅汽油战略，于1996年1月l日实现全面禁止含铅汽油。日本早在1985年就实现了普通汽油无铅化。整个欧州联盟无铅汽油市场占有率已达60％。新加坡、马来西亚等亚太国家和地区均已在2000年全部实现汽油无铅化。到2003年底中国汽车保有量已经达到2383万辆，其中家用汽车占31%。预计中国的汽车保有量在2030年将到达3.15亿辆，其中家用汽车的比例将从2003年的19%上升到2030年的78%。我国政府对无铅汽油的推广使用也很重视。从1993年起在部分机动车辆试用无铅汽油以来，至2000年底，全国已基本实现汽油无铅化。塑料作为人工合成的高分子材料,由于它具有良好的成型、成膜、绝缘、耐酸碱、耐腐蚀、低透气、透水性能以及易于着色、外观鲜艳等特点，从50年代开始，随着石油化工的发展而得到迅速发展，成为一类与生活息息相关的材料，广泛用于家电、汽车、家具、包装用品、农用薄膜等许多方面。世界塑料原料(树脂)产量1991年首次突破1亿吨，1994年突破1.1亿吨，1995年突破1.5亿吨，2001年和2002年分别突破1.8亿吨和1.9亿吨，2003年突破2亿吨，达到2.06亿吨，2004年已突破2.1亿吨。目前全球塑料产量超过1000万吨的国家有5个，即中国、美国、德国、日本和韩国。我国塑料产量增长十分迅速，1991年产量仅为250万吨，2000年突破1000万吨，增至1080万吨，2002年和2003年增达1290万吨和1590万吨。从产量看，我国已经成为