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化学与环境生命科学与医药化工学院：梁华定本章内容•1、环境问题•2、人类生存的环境•3、环境与生态平衡•4、环境污染•5、大气污染及防治•6、水体污染及防治•7、固体废弃物对环境的污染及防治•8、居室环境污染及防治第一节环境问题•1、人口膨胀导致过度开发。现今世界人口每年净增近1亿人，为了供养如此大量的人口，已出现冲破自然规律，掠夺性地开发自然资源的问题，从而导致资源耗竭、植被减少、土地沙化、水土流失，出现生态环境恶化现象。•2、能耗过大，导致大气污染。本世纪初消耗15＊108吨，70年代70＊108吨，而今已超过100＊108吨。燃烧产生废气造成的大气污染日益严重。•3、淡水匮乏和水质变坏。地球上的淡水占总量的3％，可供人类使用占淡水总量的0.35%。近半个世纪以来，全球淡水使用量已增加4倍以上，且水资源的严重。人类发展受淡水资源的制约日益严重。•4、垃圾成灾、污染环境。全球排放的生活垃圾每年达20＊108吨•1972年联合国人类环境会议在斯德哥尔摩举行，发表了《人类环境宣言》，1992年在里约热内卢举行，发表了《环境与发展宣言》第二节人类生存的环境•环境：是指环绕于人类周围的各种自然因素的总和。•1、大气圈：由于地心引力而随地球旋转的大气层。厚度大约10000Km，总质量约为6000万亿吨。•大气圈结构：（1）对流层：平均厚度为12Km。其特点是：A、气温随高度增加而降低；B、气体密度大，整个大气质量的3／4和几乎所有的水汽都在这一层；C、气体强烈上下对流（有利于扩散污染气体），若出现下冷上热，污染物难以扩散，极易造成污染。该层是天气现象，污染物活动区。•（2）平流层：位于对流层以上，气温随高度增加而上升，并且经常保持稳定，厚度12－52Km。原因是在25Km左右处存在厚度约为20Km，浓度为0.2ppm的臭氧层，能强烈吸收200－300nm的紫外线。•（3）中层：52－86Km（顶层温度约为180K）（4）热层（电离层）：86－800Km（温度高达1250－1750K）（5）外层（逸散层）：800Km以上，大气极稀。2、水圈：指连续包围地球表面的水层。既有液态水，也包括固态水和气态水，海洋、湖泊、河流、冰川、和雪山中的水、地下水、大气水等。•全球13.86亿Km3，占地壳总重量50％，地球表面积71％，人均4＊1010Kg。其中海洋13.38亿Km396.5％，大气1.29万Km30.001％，陆地0.48亿Km33.5％，陆地淡水0.35亿Km3（70％冰川等，30％地下深层水，仅0.007％河流、湖泊水可利用）。•3、岩石圈：地球内部分为地壳、地幔和地核三个同心圈层，其中地壳及地幔顶部是由坚硬的岩石所组成的，又称岩石圈（厚度约70－150Km）。•4、生物圈：指地球表生物有机体及其生存环境的总称。目前已知的植物约30余万种，动物约100余万种，微生物则不计其数。生物圈是地球特有的圈层，对地表物质的循环，能量转换和积聚具有特殊的作用。第三节环境与生态平衡•1、生态系统及其组成•（1）生态系统：生物郡落和其生存环境之间以及生物郡落内部不同种郡之间不停地进行物质和能量交换，构成了多种多样的生态系统。•（2）生态系统组成：生物环境（生物成分）包括A、生产者：绿色植物、光合细菌等其它自养生物；B、消费者：初级消费者（草食动物）、次级消费者（肉食动物）、三级消费者（大型肉食动物）；C、分解者：微生物、小型动物。自然环境（非生物成分）包括温度、阳光；土壤；水、二氧化碳、氧气；有机物等。•（3）生态系统中能量流动的渠道是食物链和食物网。•（4）破坏生态平衡的因素有：自然因素也有人为因素。自然因素主要是指火山爆发、地震、台风、旱涝灾等自然灾害；人为因素是指人类生产和生活活动引起的对生态平衡的破坏。主要可分为物理的（噪声、振动、辐射）、生物的（微生物、寄生虫）和化学的（有毒无机、有机物）三个方面。第四节环境污染•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。•一人类活动对环境的影响•1、对大气的影响，•（1）大气的组成•恒定组成：N278.09%;O220.95%;Ar0.93%可变组成：CO2;H2O(空间、位置、季节、气候)不定组成：粉尘、SOx;NOx;CxHy;H2S;CO•（2）重大的大气污染事件•伦敦烟雾事件：1952年12月5日－9日伦敦烟雾弥漫笼罩全城，伦敦许多市民因呼吸这种污浊空气而中毒，病患者咳嗽、喉痛、呕吐，一时伦敦医院住满了中毒病患者，死亡4703人；后来在1956、1957、1962年又发生了同类事件，死亡2千余人。主要原因：煤燃烧产生烟尘和二氧化硫的协同作用，其中烟尘起主导作用。洛杉矶光化学烟雾事件•洛杉矶每年8月－12月由烟雾笼罩全城，主要症状是红眼、喉部疼痛伴头昏头痛，首次发生在1940年，1944年年4000人死亡，1955年400人死亡，1970年光雾日子达128天，75％市民患红眼病。主要原因是石油废气（汽车排气引起）产生的洛杉矶烟雾(O3NOxSO2CO醛类）。•四日市哮喘事件：1961年日本四日市由烟雾引起哮喘病增多（支气管25％，支气管哮喘30％，哮喘支气管炎10％，肺气肿5％），患者超过500人，死亡10人；1964年连续三天开始死亡，1967年患者自杀数人，1972年患817人，死亡10多人。主要原因是重油烟雾和二氧化硫。•多诺拉事件：1948年，美国宾夕尼亚洲多诺拉市，大雾28天，看不见人和物，发病5911人占43％，其中轻度15％、中度17％、重度11％（呕吐、腹泻、胸闷），死亡20人，主要原因是冶炼厂烟尘和二氧化硫。历史上一些较大的大气污染事件时间地点简况额外伤亡人数1930年12月1日－5日马斯河谷（比利时）烟尘和SO2，逆温层，一周内死亡率剧增6千多人得病60多人死亡1931年曼彻斯特（英）烟尘和SO2，9天内呼吸道病人剧增死亡592人1948年11月26日－12月1日伦敦（英）烟尘和SO2，一周内支气管炎死亡人数剧增死亡700－800人1956年1月3日－6日伦敦（英）烟尘和SO2，死亡1000人1957年12月2日－5日伦敦（英）烟尘和SO2，死亡400人1962年12月5日－10日伦敦（英）烟尘和SO2，死亡750人1970年7月18日东京（日）光化学烟雾，加上SO2，受害者近万人海湾战争与环境灾难•1990年8月2日伊拉克入侵科威特，美国为首的多国部队出动70万人，1991年1月17日大规模空袭，2月24日发动地面进攻，2月28日结束战争。•美国投入8.8万吨炸药，双方死亡10万人以上，军费开支1000亿美元，经济损失3600亿元。•环境问题：（1）输油管终端被破坏，波斯湾海洋污染，（100多万吨）黑色油带以24000千米／天向南流；因水域浅，更新慢，恢复要100年。•（2）科威特950口油井着火，最多一次烧掉1亿多美元的80万吨的原油，每小时放出1900吨的二氧化硫。1991年11月6日全部扑灭，残留油垢达1000多万吨。•（3）伊拉克军备、弹药库、生化及核设备被空袭，仅美国耗燃料共25.7万吨，据统计产生CO2110.5万吨，NO22.6万吨，CO6万吨，CH47.5万吨.2、对土地的影响•土地退化：1945－1990年，人为造成土壤退化面积达19.6公顷，占全球有植被土地面积的17％，相当于中国、印度两国土地面积总和。每年有600万公顷土地变成荒漠；2000万公顷土地严重侵蚀，不能耕种、放牧；每年损失表土230－260亿吨。•原因：a、过度放牧和过度耕种（非洲南部9国牛的头数超过草场承载力的50－100％）；b、土壤盐碱化（过度灌溉，每浇水1万米3，相当于加盐碱2－5吨，长期结累）c、森林砍伐（植被减少，养分损失）。•3、对水资源的影响•（1）人口增强了对用水的压力：1900年人均取水量242m3，1970年年人均取水量700m3；全球取水量每年递增4－8％，1995年淡水取水量3240Km3；据调查全世界有100多个国家缺水，1997年专家指出，目前全球每年有1200万人死于缺水，有13亿人缺少安全可靠的饮用水，在未来25年中将有30亿人面临严重缺水局面。我国位于40个缺水大国的前列，特别是华北平原，缺水6％，北京每天缺水55万m3。（2）毁林与土壤退化减少了稳定的径流量，保水能力下降。•（3）温室效应影响水资源的分配，加剧地区季节性缺水。•（4）水的污染降低了水资源的质量，加剧了水资源的短缺。估计全球可供利用的水中将有1／4的水因被污染而不能安全利用。•重大的水污染事件：•1956年日本水俣湾的有机汞中毒，受害居万余人；•1955年日本富山县矿山引起的镉污染的骨痛病事件；•1968年日本生产米糠油时，含有多氯联苯引起的中毒事件。4、人为因素对生态平衡的影响•（1）植被破坏引起生态平衡的失调。森林是大自然的“总调度室”，地球陆地表面森林情况：最初1862年1962年1972年76亿公顷（覆盖率60％）55亿38亿28亿（覆盖率20.7％）(每年减少2000万公顷）•南美洲面积35％是热带森林，年减少40000Km3是世界气侯的平衡因素；•森林破坏（水土流失，水源枯竭，草原荒芜，河流干涸，土地沙漠化、盐碱化），人为捕杀（商业和食用）的结果导致野生动物濒临灭绝。（20世纪，哺乳动物总数3800种，消失数110种；鸟类9000种，消失数180种；非洲大象：1979年130万头，1989年62.5万头；南大洋蓝鲸剩5％；濒临灭绝动物超过1000种）2、引进物种引起生态问题•（1）1930年美国为防止水土流失从日本引进葛藤；由于没有严冬阻止葛藤生长，枝叶生长繁茂，很快排挤其它植物，现在美国人视葛藤为恶魔，提出宣战。•（2）美国引进金鱼鱼种，排挤鳟鱼。•（3）中美洲牙买加盛产甘蔗，受老鼠危害，引进肉食性哺乳动物消灭了大部分动物。（老鼠初期被消灭，后期适应树栖生活，反而大量繁殖。•3、建造大型工程引起生态问题•原苏联援建埃及的阿斯旺大坝（利大于弊，得多于失）•（1）高坝人工湖引起几次轻微地震，这是过去没有先例的；（2）尼罗河流域的无价之宝－－每年冲积的几亿吨淤泥，现在淤积在纳寒尔湖；（3）埃及沙丁鱼每年捕捞减少18000吨；（4）水库淹没有80000人被迫迁徒。•原苏联北水南调工程：可能影响全球气候。4、现代工农业生产带来的环境污染•有毒物质进入生态系统的物质循环，有的在食物链中转移和富集，产生十分严重的生态后果。污染物对生态的破坏影响妥为近期效应和远期效应（遗传）•当大气中DDT浓度0.000003ppm，进入水体被游浮生物吸收达0.04ppm，小鱼吞食游浮生物后达0.5ppm，大鱼吃小鱼后2.0ppm，达水鸟吃鱼后达2.5ppm。第五节大气污染及防治•1、主要大气污染物的来源、危害•（1）颗粒物质：颗粒物是大气中的固体或液体颗粒状物质，又称为尘和雾。A、粉尘：主要来自工厂生产（开矿、选矿、金属冶炼），人类生活中煤和石油燃烧时产生的各种粉尘。粉尘按粒径大小，分为降尘和飘尘。•降尘：指粒径＞10um，在重力作用下能在较短时间内沉降下来的固体颗粒物；•飘尘：指粒径＜10um，长期飘浮在空气中的固体颗粒物，且飘浮范围很广，在大气中会不断积蓄使污染程度加重；主要成分：碳粒、飞灰、CaCO3,ZnO,PbO2,各种重金属尘粒。飘尘具吸湿性；其表面具有很强的吸附性；有的飘尘本身具催化作用；因此危害性很大。•我国年排放烟尘1300万吨，国家标准0.15mg/m3。•B、湿雾：指液态颗粒物，有酸雾、油雾、农药、有害蒸汽等。其粒径＜10um，如对光线有散射作用的气溶胶。（2）硫氧化物（SO2、少量SO3）•来源：主要来自发电厂和供热厂中含硫化石燃料的燃烧，其次是冶炼厂、硫酸厂的排放气，有机物的分解和燃烧，海洋及火山活动等。•全球排放总量平均每年递增5％，1980年达2亿吨，国家标准0.15mg/m3。•危害：A、通过催化氧化和光化学氧化较易氧化成，极易与水蒸气生成硫酸雾和硫酸酸雨；B、窒息性臭味气体，破