STSE教育中的环境教育

主讲人：吴育飞STSE教育中的环境教育环境污染与环境保护•环境污染：指人为因素使环境质量不断恶化，从而干扰了人类的正常生活，对人体健康产生直接或间接甚至是潜在的不利影响，这就称为环境污染。•生态平衡：生态系统发展到一定阶段，它的生物种类的组成，各个种群的数量比率及能量和物质的输入、输出等都处于相对稳定状态，这种状态称为生态平衡。•这是一种动态平衡。生态系统能自动调节并维护自身稳定结构和正常功能，但自动调节能力有一定的限度，当超过这个限度，就会破坏生态平衡，造成生态失调。•环境污染的人为因素主要可分为三方面：•物理因素（噪声、振动、热、光、辐射及放射性等）•生物因素（如微生物、寄生虫等）•化学因素（有毒的有机物和无机物）一、关注大气和居室的空气质量•1.从空气质量报告谈起•●解读空气质量报告污染指数（API）首要污染物空气质量级别空气质量状况SO2NO2PM10233556PM102良某城市某日空气质量报告•●PM10：指直径小于或等于10µm的悬浮颗粒物•●污染指数（API）：是将某种污染物浓度进行简化处理而得出的简单数值形式。它是污染物的评价标准，或规定、或本底。•.空气污染指数空气质量级别空气质量状况对健康的影响0～501优可正常活动51～1002良可正常活动101～1503（1）轻微污染长期接触，易感人群出现症状150～2003（2）轻度污染长期接触，健康人群出现症状201～2504（1）中度污染接触一定时间后，健康人群出现症状251～3004（2）中重度污染接触一定时间后，心脏病和肺病患者症状显著加剧＞3005重度污染健康人群有明显强烈症状，提前出现某些症状我国空气污染指数分级标准（试行）•2.影响大气质量的因素•清洁干燥空气的组成：氮气78%、氧气21%、其他气体和杂质1%。•影响大气质量的因素主要有：•汽车尾气与光化学烟雾•二氧化硫与酸雨•可吸入颗粒物•温室效应•臭氧空洞•其它•●汽车尾气与光化学烟雾•根据内燃机的燃烧过程和燃烧物的排放，其产生的主要污染物有：•氮气(N2)+氧气(O2)•燃油•燃油电火花未燃烧或挥发不完全燃烧氧化氮（NOx）碳氢化合物（HC）一氧化碳（CO）一次污染物•.氧化氮（NOx）碳氢化合物（HC）一氧化碳（CO）一次污染物臭氧(O3)过氧乙酰硝酸酯(PAN)一氧化碳（CO）紫外线二次污染物•光化学烟雾给人和自然带来的危害：•臭氧(O3)会刺激人的呼吸系统而使之产生角质化病变。•过氧乙酰硝酸酯(PAN)不仅是光化学烟雾中刺激眼睛的主要有害物，还是植物的毒剂，也是造成皮肤癌的可能致变剂。•减少尾气污染的方法：•安装尾气净化器、使用清洁燃料（最好是以氢气为动力的燃料电池）•●二氧化硫与酸雨•正常雨水略偏酸性，PH值约为6—7，这是大气中二氧化碳溶于雨水所致。•CO2+H2OH2CO3H++HCO3•1952年，英国化学家发现当时最大的工业城市曼彻斯特的雨水明显超过正常值的酸性与城市上空的烟尘污染有关，“酸雨”由此而得名。—•“酸雨”的主要形成成分是二氧化硫，其来源有：•发电厂、供热锅炉、内燃机燃油、制酸工厂的排放、金属硫化物矿的冶炼•气相反应：SO2+O2SO3•SO3+H2OH2SO4•液相反应：SO2+H2OH2SO3•H2SO3+O2H2SO4•大气中的烟尘和臭氧都是反应的催化剂，臭氧也是氧化剂催化剂催化剂•酸雨对环境的危害：•水域、土壤酸化（影响植物生长）•危害渔业生产（PH＜4.8，鱼类消失）•腐蚀建筑物、设备和文物古迹•此外，酸雨气体还可随风漂移降落到几千公里以外。我国主要以硫酸酸雨为主。•●可吸入颗粒物•总悬浮颗粒物（TSP）：漂浮在大气中的固态和液态颗粒物的总称，其粒径范围为0.1～100µm。•总悬浮颗粒可分为一次颗粒物和二次颗粒物•总悬浮颗粒物中，粒径在10µm以下的颗粒物可以进入人的呼吸系统，称为可吸入颗粒物（PM10）飘尘•可吸入颗粒物及其吸附的其他有毒物质，被吸入体内会聚集在呼吸系统中，引发多种疾病。•可吸入颗粒物在大气中可持续很长时间，含量高时会导致大气能见度降低。•减少大气中可吸入颗粒物的方法：•●消除工业烟尘——改造锅炉、提高燃烧效率和安装有效的除尘设备等•●减少扬尘——保持路面清洁，减少裸露面积，拆房作业时纱网防尘、水雾喷淋•●及时清除生活和建筑垃圾•●扩大造林绿化面积。•●温室效应•产生温室效应的气体物质：CO2、CH4、H2O、N2O、氟氯代烃•温室效应：大气中的二氧化碳、甲烷及水蒸气等温室气体允许部分太阳辐射（短波辐射）透射并达到地面，使地球表面温度升高；同时，这些温室气体又能吸收从地球表面发出的长波辐射，使热量留在大气层内，仅让很少的一部分热量散失到宇宙空间，从而是地球表面的温度进一步升高，这种现象称为温室效应。•.名称现有浓度(ml/m-3)估计年增长率估计对温室效应增加的贡献率（%）CO23500.455CH41.71—215N2O0.30.26氟氯代烃6.3×10-45.024大气中温室气体的现有浓度、增长率以及对增温的作用近百年来，地球平均气温上升了约0.6℃，海平面因此上升10—20cm.照此下去，某些沿海城市及岛屿将会被淹没在浩瀚的大海之中。因此必须遏止全球变暖的趋势•●臭氧空洞•自然界中的臭氧90%集中在距地面15—50km的大气平流层中，也就是人们通常所说的臭氧层。臭氧层被称为人类和生物的保护伞。•20世纪80年代，科学家观测到南极上空的臭氧每年9—10月份急剧减少，形成了“臭氧空洞”。继南极之后，1987年科学家又发现北极上空也出现了“臭氧空洞”。•破坏臭氧层的物质：人类排入大气中的氟氯代烃和阻燃剂中含溴的卤代烷烃•Cl+O3ClO+O2•ClO+OCl+O2•总反应：O3+O2O2•反应结果是O3变成了O2，Cl在其中起了催化作用。反应中一个氯原子破坏约10万个O3，而溴原子破坏臭氧的能力更强。•此外，CCl4、CH4、喷气式飞机在高空飞行排出的氮氧化物如N2ONO以及大气中的核爆炸产物等也破坏臭氧层。•20世纪30年代以前，NH3、SO2、C3H8是工业和家庭冰箱的制冷剂，1925年后开始逐步使用CF2Cl2（沸点为—29.8℃），1974年产量和释放量达到高峰，且广泛用于制冷剂、发泡剂等。•国际上共同签定了《保护臭氧层维也纳公约》、《关于消耗臭氧层的蒙特利尔议定书》等国际公约后，近几年，观测到的臭氧层空洞开始缩小。•3.如何改善空气质量•（1）减少化石燃料燃烧产生的污染•根据化石燃料的成分结构和燃烧排放过程，其主要污染物为酸性气体和粉尘颗粒物。•我国是世界上耗煤最多的国家之一，为减少煤燃烧对大气造成的污染，目前主要采取如下措施：•●改善燃煤质量：推行煤炭的洗选加工，降低煤的含硫量和含灰量。同时限制高硫分、高灰的煤炭的开采。•●改进燃烧装置和燃烧技术、改进排烟设备：调节空燃比、采用新兴煤粉燃烧器、提高除尘技术、加入填加成分•●发展洁净煤技术，实现综合利用：煤的汽化、液化以及它们的加工合成•●调整和优化能源结构：降低煤在能源结构中的比例，开发和利用太阳能、风能、地热能、核能和氢能等新能源。•（2）减少机动车尾气污染•机动车排出的大气污染物主要有一氧化碳（CO）、氮氧化物(NOx)、碳氢化合物（HC）等，减少汽车等机动车尾气污染是改善大气质量的重要环节。•●提高汽油质量，减少碳氢化合物和颗粒物的排放碳氢化合物•●推广使用无铅汽油•●在尾气系统中安装催化转化器：一般用铂、钯为催化剂•催化转化器的前半部:•CO+NOCO2+N2•催化转化器的后半部•CO+O2CO2•C7H16+O2CO2+H2O•由于含铅化合物会使催化剂中毒，所以装有催化转化器的汽车必须使用无铅汽油。•（3）减少地面和路面扬尘：增加植被的覆盖面积，经常保持城市路面的湿度催化剂