专题十四 化学与环境

专题十四化学与环境基本要求：1、认识废弃物的处理原则：2、了解典型的大气、水、土壤污染物的来源及危害：3、理解合理使用化肥、农药对环境保护的重大意义：4、形成正确、合理地使用化学物质的意识，认识化学在环境监测与环境保护中的重要作用：大气污染工厂废气酸雨腐蚀含硫废气大气污染主要污染物：粉尘、硫的氧化物、氮的氧化物、碳的氧化物氟氯烃、放射性物质等。一、来源：煤、石油等矿物燃料的燃烧；工业废气；汽车尾气等。二、危害：危害人体健康；形成酸雨使农作物减产，腐蚀建筑物，使土壤酸化，污染水源；改变气候（如沙尘暴）等。三、防治：依法进行管理，合理工业布局，改革生产工艺；工业废气进行消烟除尘和无害化处理；减少使用煤、石油、天然气等化石燃料；开发新能源（如太阳能、氢能、水能、风能等）；大力植树造林，严禁乱砍滥伐；集中供热；用燃气代替燃煤等。水污染主要污染物：重金属盐、洗涤剂、酸碱盐等无机物、石油等一、来源：工业三废的任意排放；农业上农药、化肥的流失；生活污水的任意排放；使用含磷洗衣粉等。二、危害：污染水源，加剧水源危机；改变水质，造成水富营养化，形成“水华”“赤潮”；危及人体健康；危及水中生物生长等。三、防治：加强对水质的监测，工业三废处理后排放；农业上合理使用农药和化肥；生活污水集中处理后排放；不使用含磷洗衣粉等。其他污染土壤污染：通过“土壤—植物—人体”或通过“土壤—水—人体”间接被人体吸收，从而危害人体健康。食品污染：例如Al、NaNO2、苏丹红、SO2、焦谷胺酸钠等。白色污染：大量的废旧农用薄膜、包装用塑料膜、塑料袋和一次性塑料餐具在使用后被抛弃在环境中，给景观和生态环境带来很大破坏。由于废旧塑料包装物大多呈白色，因此造成的环境污染被称为“白色污染”。自然环境中化学物质的循环自然环境可分为四个圈层：生物圈、大气圈、水圈和岩石圈，总称生态圈，这是经过漫长的演化而形成的。人类的出现人类出现距工业革命约300万年。工业革命至今不过200年，特别是近几十年，自然资源和能源的开发速度和规模都是惊人的，不仅将地下矿藏大量移至地表，把本来固定在岩石中的元素变成了可进入生态环境和人体的形态，而且将大量的工业废物排入大气、水体和土壤环境中，从而引发了近年来倍受关注的环境问题。1水循环所有生物机体组成中都含有水，没有水生命就不能维持。水约占地球表面的70％，水参加的植物的光合作用，既制造了维持生命的必需营养物糖类(C6H12O6)，同时又为生命提供了必需的氧气(O2)。水循环系统既受气象条件和地理条件等自然因素的影响，也会受到人类活动的影响。人类的生产活动和生活中排出的污染物，以各种形式进入水循环后，将参与循环而迁移和扩散。如排入大气的二氧化硫和氮的氧化物形成酸雨；土壤和工业废弃物经雨水冲刷，其中的污染物随径流和渗透又进入水循环而扩散等。总之，水的循环会对生态系统，对人类生存的环境质量带来显著影响。2氮循环氮是蛋白质的基本组成元素之一。所有生物体均含有蛋白质，所以氮的循环涉及到生物圈的全部领域。氮是地球上极为丰富的一种元素，在大气中约占78％。氮在空气中含量虽高，却不能为多数生物体所直接利用，必须通过固氮作用。植物从土壤中吸收铵离子(铵肥)和硝酸盐，并经复杂的生物转化形成各种氨基酸，然后由氨基酸合成蛋白质。3碳循环碳是构成生物体的基本元素之一，也是构成地壳岩石和煤、石油、天然气的主要元素。碳的循环主要是通过CO2来进行的。它可分为三种形式：光合作用;植物被动物采食后，糖类被动物吸收，在体内氧化生成CO2煤、石油和天然气等燃烧时，生成CO2，返回大气中。4氧循环水为植物光合作用所裂解，再为动、植物细胞的生物氧化而重新形成.在此过程中产生的O2进入大气并约在2000年内进行再循环，CO2为动、植物细胞所呼出进入大气中，平均停留300年，再为植物细胞固定。大气污染一般成年人每天需要呼吸约10m3～12m3的空气，它相当于一天进食量的10倍、饮水量的3倍。清洁的空气是人类健康的重要保证。大气污染物含硫化合物;含氮化合物;氧化物;卤化物;有机化合物:烃类，甲醛，有机酸，焦油，有机卤化物，酮类等燃料的燃烧是造成大气污染的主要原因。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HC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酸雨通常是指pH小于5.6的降水，是大气污染现象之一。酸雨主要是由废气中的SOx和NOx造成的。SO2通过气相或液相的氧化反应产生硫酸,大气中的烟尘、O3等都是反应的催化剂，O3还是氧化剂。燃烧过程产生的NO和空气中的O2化合为NO2，NO2遇水则生成硝酸和亚硝酸酸雨的危害：①对鱼类和水中生物的危害②使土壤酸化、贫瘠化③危害植物、作物和森林④对建筑材料和金属材料的腐蚀⑤可能导致温室效应的加剧。⑥对人体健康的影响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，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C②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。5臭氧层空洞在高层大气中(高度范围约离地面15km～25km)，由氧吸收太阳紫外线辐射而生成可观量的臭氧(O3)。臭氧能吸收波长在220nm～330nm范围内的紫外光，从而防止这种高能紫外线对地球上生物的伤害。O2hv2OO+O2O3臭氧层被破坏的原因原因之一是氟里昂的大量使用氟里昂进入大气平流层后，受紫外线辐射而分解产生C1原子，Cl原子则可引发破坏O3循环的反应：Cl+O3ClO+O2ClO+OCl+O2人口增长可能危害臭氧，氮肥生产最终会向大气层释放出含氮化合物，其中一部分可能是有害的氧化亚氮，其产生一氧化氮，破坏臭氧：N2O+ON2+O2=2NONO+O3NO2+O2NO2+ONO+O2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要指由于人类的各种活动排放的污染物进入河流、湖泊、海洋或地下水等水体中，使水和水体的物理、化学性质发生变化而降低了水体的使用价值。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(1)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食品污染按污染物的性质分类，食品污染可分两大类：一是生物性污染，即由致病微生物和寄生虫造成的污染；二是化学性污染，指有毒化学物质对食品污染。汞、镉、铅、砷等元素的一些化合物对食品造成的污染主要渠道是农业上施用的农药和未经处理的工业废水、废渣的排放。含有汞、镉化合物的工业废水直接排放到江、河、湖泊，造成水体污染，进而污染水生生物。用受到污染的水灌溉农田，引起土壤污染，必然又污染农作物。人们长期食用被污染的水、鱼、农作物，毒物能通过食物链而富集，在人体中积累而引起慢性中毒。环境中的农药可以通过人的皮肤、呼吸道和消化道进入人体。常见急性农药中毒事故大多数是由误食被农药严重污染的食品引起的。科学使用农药措施①开发高效、低毒、低残毒或无公害的新农药，取代或禁用剧毒、高残毒农药；②合理选择农药品种、选择适当的药液浓度和施药的方法，③加强农药的管理，对农药施用人员进行专门训练;④推广综合防治病虫害的方法。除了化学农药以外，生物防治、物理防治、农业防治等措施也是防治农业病虫害的有效办法。应当注意的几种食品污染硝酸盐和亚硝酸盐：必须严格控制肉制食品中这两种盐的添加量。黄曲霉素：黄曲霉菌及其毒素对食品的污染可分为对植物性食品和动物性食品污染两种情况。花生及其制品最易受黄曲霉素的污染，黄曲霉素可以使人急性中毒，也有很强的致癌性固体废弃物对环境的污染当前城市垃圾问题的两个特点是数量的剧增和成分的变化。人口剧增、城市人口密度大，必然导致城市垃圾数量的剧增。垃圾对土壤、水体和大气均会造成严重的污染。若将垃圾直接倒入河、湖、海，会使水面到处漂浮着塑料制品、废瓶、杂物等，不仅有碍观瞻，还会导致生态平衡的破坏。因此，对垃圾若不做及时的、正确的处理，对环境污染是很严重的。随着自然资源不断开发利用、人口的增长以及人均消费水平的提高，世界各国的垃圾以高于其经济增长速度2-3倍的平均速度增长，垃圾已成为现代都市越来越严重的环境问题。