第五章环境保护与化学

第五章环境保护与化学

本章思考题

1、解释总悬浮颗粒物、飘尘、降尘，简述微粒三种最重要的表面性质。

2、简述酸雨的形成必须具备的几个条件，酸雨的化学组成和关键性离子组分都有

哪些？

3、简述温室效应的危害并说明：

（1）H2O和CO2的分子具有何种特征使他们能够吸收红外辐射？（2）为什么CFCs 比如CFC-11、CFC-12等目前能够成为十分有效的温室气体？

（3）除了H2O和CO2、CFCs，再列举出两种其他的温室气体。

4、简述O3的生成与损耗的动态平衡化学机制以及O3层破坏的催化反应机理。

5、光化学烟雾形成的必要条件？用反应式表示出光化学烟雾发生的简化化学机制。

6、如何定义天然水中的酸度和碱度？通常用哪些物质中和酸性废水和碱性废水？

7、简述污染水体中常见的金属离子污染物及其存在形式。

8、什么是需氧污染物？什么是富营养化污染？水体的富营养化污染会产生什么后

果？

9、天然水体中存在哪几类颗粒物？简述水中主要无机物的分布和存在形态。（一）地球大气层的结构

1、对流层：地球大气层靠近地面的一层。它同时是地球大气层里密度最高的一层，它蕴含了整个大气层约75%的质量，以及几乎所有的水蒸气及气溶胶。平均厚度12km，赤道19km，两极8-9km；夏季厚，冬季薄。是天气变化最复杂的层次。

特点:

（1）气温随高度升高而降低，高度每增加l00m，气温约下降0.65℃。

（2）空气密度大。

（3）天气复杂多变。

（4）对流层下部湍流。

对流层中气象条件复杂，既有形成污染物易于扩散的条件，又会出现污染物。

2、平流层

对流层层顶之上约55km处的大气。

特点：

（1）大气稳定，温度垂直分布。

（2）平流层内垂直对流运动很小，平流运动占显著优势。

（3）空气比下层稀薄，水汽、尘埃含量很少，很少有天气现象，透明度极高。（4）在15-35km的范围内（平流层上层），厚度约20km的臭氧层。

3、中间层

从平流层顶约85km高处的大气为中间层。无臭氧组分，气温随高度的增加而迅速降低。

特点：

（1）空气更稀薄

（2）无水分

（3）温度随高度增加而降低，中间层顶，气温最低（-100℃）

（4）中间层中上部，气体分子（O2、N2）开始电离。

4、热层

从80km到约800km的地方

特点：

（1）温度随高度增加迅速增高；

（2）大气更为稀薄;

（3）大部分空气分子被电离成为离子和

自由电子，又称电离层，

可以反射无线电波

5、散逸层

800km以上高空

特点：

（1）空气稀薄，密度几乎与太空相同

（2）空气分子受地球引力极小，所以气体及其微粒可以不断从该层逃逸出去5.2.2 大气污染物的来源

（一）大气污染的定义

大气污染：由于人类活动或自然过程向大气中排入了一些有害物质，当排放量足够大（即污染物浓度达到一定程度）时，使原来洁净的空气品质下降，若这种情况维持时间足够长，便会对人类、动物、植物和大气中的物品产生危害和不良影响，这种大气状态称为大气污染。

大气污染物的来源分为两种：天然源和人为源。

1、天然源：

（1）自然尘

（2）森林、草原火灾

（3）火山活动（排放出SO2、硫酸盐尘等颗粒物）

（4）森林排放（主要为萜烯类碳氢化合物）

（5）海浪飞沫（颗粒物主要为硫酸盐和亚硫酸盐）

（6）海洋浮游植物，海洋表层（二甲基硫等挥发性含硫气体）

2、人为源

（1）燃料燃烧

（2）工业排放

（3）固体废弃物的焚烧

（4）农业活动排放

（5）生物质

（三）常见主要大气污染物

常见的主要大气污染物主要包含：含硫化合物、含氮化合物、碳氧化合物、含卤素

化合物、挥发性有机物、颗粒污染物等。

1、含硫化合物

SO2

SO2是无色有刺激性臭味的气体，当浓度为1～5ppm时就可闻到臭味，5ppm时长时间吸入可引起心悸、呼吸困难等心肺疾病。重者可引起反射性声带痉挛，喉头水肿以至窒息。最主要的是一定条件下二氧化硫可以进一步与氧气反应形成三氧化硫，即2SO2+O2=2SO3，而三氧化硫易溶于水形成硫酸颗粒形式的气溶胶，SO3+H2O=H2SO4，若呼入这种气溶胶，易于被肺部组织吸收，对人体造成严重伤害。而且可以形成酸雨，主要是硫酸型酸雨。

对酸雨的一般认识：

pH值小于5.6的雨雪或其它形式的大气降水称为酸雨。

最早引起注意的是酸性降雨，所以习惯上统称为酸雨。

酸雨的化学组成：

阳离子——H+、Ca2+、NH4+、Na+、K+、Mg2+

阴离子——SO42-、NO3-、Cl-、HCO3-

酸雨中对酸性成分有重要影响的几种物质：

@ 大气中SO2、NO x经过气相、液相或者在气液界面转化为HNO2、HNO3、H2SO4等导致pH的降低；

@在转化过程中O3、H2O、HO2、HO等成为重要氧化剂

@Fe、Mn等金属离子在氧化过程中扮演了催化剂的重要角色；

@大气中NH3、Ca2+、Mg2+等则使降水的pH有升高的趋势。因此多数情况下，降水的酸碱性取决于该地区大气中酸碱物质的比例关系。

酸雨中的关键性离子组分：

?Cl-和Na+主要是来自海洋，浓度相近，对降水酸度不产生影响。

?阴离子中SO42- 占绝对优势；

?阳离子中，H+、Ca2+、NH4+占80%以上。

?酸雨区与非酸雨区，阴离子SO42-+ NO3-相差不大，而阳离子Ca2++NH4++K+浓度相差却较大。

酸雨的形成必须具备以下几个条件

(1)污染源条件即酸性污染物的排放以及转化条件。如果大气中二氧化硫的排放量较

大，污染严重，降水中SO42-的浓度就高，pH就低。

(2) 大气中的气态碱性物质浓度较低，对酸性降水的缓冲能力很弱。氨是大气中唯

一的常见气态碱。由于它的水溶性，能与酸性气溶胶或雨水中的酸反应，中和作用而降低酸度。在大气中，氨与硫酸气溶胶形成中性的硫酸铵，SO2也可由于与NH3的反应而减少，避免了进一步转化成酸。大气中氨的来源主要是有机物分解和农田施用的氮肥的挥发。

(3)大气中颗粒物的酸碱度及其缓冲能力，许多研究表明，降水的pH不但取决于某

一地区排放酸性物质的多少，而且和该地区的土壤酸碱性质有很大关系，如果碱性土壤中颗粒到大气中后和酸性物质中和，不易形成酸雨。但是颗粒上的金属离子往

往容易成为二氧化硫氧化的催化剂，加剧酸雨的形成，

我国很多地方的大气中颗粒物浓度较高，在酸雨研究中不容忽视。

颗粒物作用是：所含的催化金属促使SO2氧化成酸,二是对酸起中和作用。

(4)天气形式的影响，如果地形和气象条件有利于污染物的扩散，则大气中污染物的浓度降低，酸雨就减弱，反之则会加重。重庆地区燃煤量仅仅相当于北京的1/3，但是每年由于重庆地区山地不利于污染物扩散，所以容易形成酸雨。

SO2主要是由火力发电厂、石油化工厂、有色金属冶炼厂、使用硫化物的企业、丝缫厂等产生的。硫氧化物产生的主要原因是含硫燃料（煤中含硫0.5%～5%，石油中含硫0.5%～3%）的燃烧反应产生的S+O2=SO2。硫氧化物的另一个主要来源是从硫化物矿中提取某些金属的过程，

二氧化硫，如金属锌冶炼过程中的第一步反应2ZnS+3O2=2ZnO+2SO2。

H2S: 大气中的H2S人为源排放量不大，主要是天然源排放的，除了火山活动外，H2

2、含氮化合物

?NO是无色无味的气体，微溶于水，与易燃物、有机物接触易着火燃烧，在空气中易被氧化成二氧化氮。而二氧化氮有强烈毒性。二氧化氮是棕红色的刺鼻气体，吸入气体初期仅有轻微的眼及上呼吸道刺激症状，如咽部不适、干咳等。常经数小时至十几小时或更长时间潜伏期后发生迟发性肺水肿、成人呼吸窘迫综合征，出现胸闷、呼吸窘迫、咳嗽、咳泡沫痰等，可并发气胸及纵隔气肿。肺水肿消退后两周左右可出现迟发性阻塞性细支气管炎。

?二氧化氮还是酸雨的成因之一，主要形成的是硝酸型酸雨。此外，氮氧化物是“光化学烟雾”的引发剂之一。

?一般情况下空气中的氮和氧并不能直接反应生成氮氧化物，但是当空气遇到高温，如工厂采用煤的高温燃烧时，汽车内燃机中温度也非常高，这时氮气和氧气就会化合生成两个一氧化氮分子，即N2+O2=2NO，随后一氧化氮非常容易与大气中的氧气反应生成二氧化氮，2NO+O2=2NO2，此反应的发生一般需要一氧化

2/3来自汽车等流动源的排放。

NH3：大气中的NH3不是重要的污染物，它主要来自动物废弃物、土壤腐殖质的氨化、土壤NH3基肥料的损失及工业排放。

3、碳氧化合物

?CO是一种无色无味的气体，它对血液中的血色素亲和能力比氧大210倍，一氧化碳进入体内后会立刻与血红蛋白结合，从而阻碍血红蛋白输送氧的功能，能引起严重缺氧症状。当CO达到约100ppm（1ug/mL）时就可以使人感到头痛和疲劳。

不过CO对植物没有影响和危害。

?CO2是一种无色无味的气体，密度比空气略大，无毒，是一种窒息性气体。在空

气中通常含量为0.03％（体积），若含量达到10％时，就会使人呼吸逐渐停止，最后窒息死亡。CO2是产生温室效应的主要作用者，当二氧化碳在大气层中的含量增加，会使地面反射的红外辐射大量截留在大气层中，导致大气层温度升高，形成温室效应。而温室效应会使全球气候变暖，从而导致海平面上升，另外还会使气候移动，造成物种的变化，而且水的贮存、分配等都会受到影响。

4、含卤素化合物

?氟利昂

平流层中氟利昂分子受紫外光照射，首先产生非常活泼的氯原子

CF2Cl2(g)=CF2Cl(g)+Cl(g)

CF2Cl2(g)=CF2(g)+2Cl(g)

CFCl3(g)=CFCl2(g)+Cl(g)

CFCl3(g)=CFCl(g)+2Cl(g)

反应中产生的Cl原子导致O3分子是在上述两个反应组成的链反应中不断被消耗，同时又不断产生新的Cl原子。

Cl(g)+O3(g)=O2(g)+ClO(g)

ClO(g)+O(g)=Cl(g)+O2(g)

?氟利昂是20世纪20年代合成的，其化学性质稳定，不具有可燃性和毒性，被当作制冷剂、发泡剂和清洗剂，广泛用于家用电器、泡沫塑料、日用化学品、汽车、消防器材等领域。

?20世纪80年代后期，氟利昂的生产达到了高峰，产量达到了144万吨。在对氟利昂实行控制之前，全世界向大气中排放的氟利昂已达到了2000万吨。由于它们在大气中的平均寿命达数百年，所以排放的大部分仍留在大气层中，其中大部分仍然停留在对流层，一小部分升入平流层。

5、有机污染物

挥发性有机污染物

（Volatile organic compounds,VOC)

常压下沸点低于260度的有机化合物，碳原子数小于12，易挥发，许多有毒。

主要来自机动车和燃料排气、石油炼制和有机化工生产，有机溶剂的使用，建筑材料的挥发。

6、颗粒污染物

大气是由各种固体和液体微粒均匀分散在空气中形成的一个庞大的分散体系，可以称为气溶胶体系。气溶胶体系中分散各种粒子称为大气颗粒物，它们可以使无机或有机，可以使固态或液态。

大气颗粒物的分类

?粉尘（微尘、Dust）

颗粒直径：1 ～100um，固体；机械粉碎的固体微粒，风吹扬尘，风沙。

?烟(烟气，Fume)

颗粒直径：0.01 ～1um；物态：固体；

生成、现象：由升华、蒸馏、熔融及化学反应等产生的蒸气凝结而成的固体颗粒。如熔融金属、凝结的金属氧化物、汽车排气、烟草燃烟、硫酸盐等。

?灰（Ash）

颗粒直径：1 ～200 um；物态：固体；

生成、现象：燃烧过程中产生的不燃性微粒，如煤、木材燃烧时产生的硅酸盐颗粒，粉煤燃烧时产生的飞灰等。

?雾（Fog）

颗粒直径：2～200um；物态：液体；

生成、现象：水蒸气冷凝生成的颗粒小水滴或冰晶水平视程小于1km。

?霭（Mist）

颗粒直径：大于10 um；物态：液体；

生成、现象：与雾相似，气象上规定称轻雾，水平视程在1 ～2km之内，使大气呈灰色。

?霾（Haze）

颗粒直径：～0.1 um；物态：固体；

生成、现象：干的尘或盐粒悬浮于大气中形成，使大气混浊呈浅蓝色或微黄色。水平视程小于2km。

?烟尘(熏烟，Smoke)

0.01～5 um；固体与液体；含碳物质，如煤炭燃烧时产生的固体碳粒、水、焦油状物质及不完全燃烧的灰分所形成的混合物，如果煤烟中失去了液态颗粒，即成为烟炭。

?烟雾（Smog）

0.001～2um；固体；粒径在2um以下，现泛指各种妨碍视程(能见度低于2km)的大气污染现象。光化学烟雾产生的颗粒物，粒径常小于0.5um使大气呈淡褐色。

?总悬浮颗粒物(Total Suspended Particulate TSP)

总悬浮颗粒物是粒径小于100μm的空气中的全部粉尘，它主要来源于燃料燃烧时产生的烟尘、生产加工过程中产生的粉尘、建筑和交通扬尘、风沙扬尘以及气态污染物经过复杂物理化学反应在空气中生成的相应的盐类颗粒。

总悬浮颗粒物是大气质量评价中的一个通用的重要污染指标，用标准大容量颗粒采集器在滤膜上所收集的颗粒物的总质量来表示这个指标。

在总悬浮颗粒物中包括飘尘和降尘。

?飘尘和降尘

长期飘泊在大气中颗粒直径小于l0um的悬浮物称为飘尘(Airborne particle)，大于l0um的微粒，由于自身的重力作用而很快沉降下来的这部分微粒称为降尘（Dustfall）。

大气颗粒物的源和汇

源：产生气体的过程称为气体的源（sources）。

汇：由大气中去除气体的过程就是被去除气体的汇（sinks）。

1）大气颗粒物来源：大气颗粒物可分为天然源和人为源两类。

颗粒物的天然来源

天然源可起因于地面扬尘(风吹灰尘)，和地壳、土壤的成分很相似，海浪溅出的浪沫，火山爆发的喷出物，森林火灾的燃烧物，宇宙来源的陨星尘及生物界产生的颗粒物如花粉、袍子等。

二次颗粒物的天然来源主要是森林中排出的碳氢化合物(主要是萜烯类)，进入大气后经光化学反应，产生的微小颗粒，与自然界硫、氮、碳循环有关的转化产物如由H2S、SO2经氧化生成的硫酸盐，由NH3、NO和NO2氧化生成的硝酸等。

颗粒物的人为来源

燃料燃烧过程中产生的固体颗粒物，如煤烟、飞灰等，各种工业生产过程中排放的固体微粒，汽车尾气排出的卤化铅凝聚而形成的颗粒物以及如人为排放SO2在一定条件下转化为硫酸盐粒子等的二次颗粒物。

2)大气颗粒物的汇: 干沉降和湿沉降

?干沉降：干沉降是指颗粒物通过重力作用或与其它物体碰撞后发生沉降。干沉降消除过程存在着两种机制：

一种通过重力对颗粒物的作用，使它降落在土壤、水体的表面或植物、建筑等物体上，沉降的速率与颗粒的粒径、密度、空气运动粘滞系数等有关。

另一种沉降机制是粒径小于0.l m的颗粒，即艾根粒子，靠布朗运动扩散、互相碰撞而凝集成较大的颗粒，通过大气湍流扩散到地面或碰撞而消除。

?湿沉降：湿沉降是指降雨、下雪使颗粒物消除的过程。

它是去除大气颗粒物和痕量气态污染物的有效办法。

湿沉降存在雨除(Rain out)和冲刷(Wash out)两种机制。

雨除对半径小于1微米的颗粒物去除效率高

冲刷则对降雨时在云下面的颗粒物与降下来的雨滴发生惯性碰撞或扩散、吸附过程，从而使颗粒物除去除，对半径为4微米的颗粒物效率较高。

大气颗粒物的粒度分布

粒度是指颗粒物粒子直径的大小。城市大气中直径小于0.1um的颗粒居多数。

?以下两种颗粒物合称为细粒(小于2μm)。

由蒸汽凝结或光化学反应使气体经成核作用而形成的颗粒，粒度为

0.005-0.05μm。

粒径在0.05-2μm范围的颗粒物是由颗粒凝聚或通过蒸气凝结气而长大的。

?粒径大于2μm的颗粒物属粗粒，由机械粉碎、液滴蒸发等过程形成的。主要是自然界及人类活动的一次污染物。

?细颗粒主要化学组分为SO42-、NH4+、NO3-、Pb和含有烟炱和凝聚有机物的碳

?粗颗粒化学组分为Fe、Ca、Si、Na、Cl、Al等。

微粒的表面性质

微粒三种最重要的表面性质:成核作用、粘合和吸着。

?成核是指过饱和蒸汽在微粒上凝结形成液滴的现象，雨滴的形成也涉及成核作用。

?粒子可以彼此互相紧紧的粘合或在固体表面上粘合。粘合或凝聚是小颗粒形成较大的凝聚体并最终达到很快沉降粒径的过程。

?吸着是指分子为颗粒物吸着的现象。如果气体或蒸气溶解在微粒中，这种现象称为吸收。

?若吸着在颗粒物表面上，则定义为吸附。涉及特殊的化学相互作用的吸着，

定义为化学吸附作用。例如Ca(OH)2(s)+CO2→CaCO3+H2O

大气中的无机颗粒物

大于3μm(空气动力学相应的直径)的金属颗粒物，不影响呼吸或不参与大气间相互作用。

重点研究小于2μm的细颗粒物：飘尘的天然源来自风传粉尘，火山爆发烟气以及海浪引起的震霭，其量可十倍于人为源。

?人为源：大量的细颗粒物来自电厂(燃煤)、市政焚化、冶金过程、采矿及地面交通运输等。其中最重要的是冶金过程，使大量的环境重要金属进入大气，颗粒物直径小于2μm的占46.6%。

?天然源：颗粒物的天然源一般大于人为源载带量。由于颗粒物是易消失的粉尘和海浪溅沫，其中大颗粒占优势，沉降迅速，对环境影响不大，除非在散发源附近如火山爆发将大量颗粒物散发达数公里之遥。

大气有机颗粒物

?大气颗粒有机污染物是指吸附和沉积在各种大气颗粒上的有机物，大气中的另一类有机物为挥发性有机物。

?根据1979年以前公开发表的文献报告统计，已经确证的颗粒有机污染物，由于燃烧所产生的有109种，因废物焚烧所产生的235种，煤/油燃烧所产生的69种。

?按类别分为多环芳香族化合物、芳香族化合物，含氮、氧、硫、磷类化合物，烃基化合物，脂肪族化合物，羰基化合物和卤代化合物。

颗粒物对人体健康的影响

?颗粒物通过呼吸道进入人体，较大的粒子可能停留在鼻腔及鼻咽部，很小的颗粒可以进入并停留在肺部。

?目前，世界上对可吸入粒子的粒径大小有两种意见，一种定为l0μm以下，一种定为l5μm以下。

5.2.3 大气污染物的危害

（一）对人体的影响

感觉上不舒服生理上可逆性反应急性危害症状

1、急性中毒污染物浓度较低时，通常不会造成人体急性中毒，但在某些特殊条件下，如工厂在生产过程中出现特殊事故，大量有害气体泄露外排，外界气象条件突变等，便会引起人群的急性中毒。如印度帕博尔农药厂甲基异氰酸酯泄露，直接危害人体，发生了2500人丧生，十多万人受害的惨剧。

2、慢性中毒主要表现为污染物质在低浓度、长时间连续作用于人体后，出现的患病率升高等现象。近年来我国城市居民肺癌发病率很高，其中最高的是上海市，城市居民呼吸系统疾病明显高于郊区。

3、致癌作用这是长期影响的结果，是由于污染物长时间作用于肌体，损害体内遗传物质，引起突变，如果生殖细胞发生突变，使后代机体出现各种异常，称致畸作用；如果引起生物体细胞遗传物质和遗传信息发生突然改变作用，又称致突变作用；如果诱发成肿瘤的作用称致癌作用。

（二）对工农业生产的危害

★大气中的酸性污染物和二氧化硫、二氧化氮等，对工业材料、设备和建筑设施的腐蚀；

★飘尘增多给精密仪器、设备的生产、安装调试和使用带来的不利影响。

★对动植物和水生生物产生毒害。严重的酸雨会使森林衰亡和鱼类绝迹。

1、大气中的含硫化合物可以形成酸雨，给工农业生产带来严重的危害，其危害主要有：

1)湖泊酸化。

2)酸雨使流域土壤和水体底泥中的金属(例如铝)可被溶解进入水中毒害鱼类。

3)酸雨抑制土壤中有机物的分解和氮的固定、淋洗与土壤粒子结合的钙、镁、

钾等营养元素，使土壤贫瘠化。

4)酸雨伤害植物的新生芽叶，干扰光合作用，影响其发育生长。

5)酸雨腐蚀建筑材料，金属结构、油漆及名胜古迹等。

2、大气中的含氮化合物可以形成光化学烟雾，能给工农业生产及人们的生活带来严重的危害。

光化学烟雾现象

只要大气中存在三个条件：强烈的太阳光+碳氢化合物+氮氧化合物时，就会由光化学反应引发一系列的化学过程，产生一些氧化性很强的物质，如臭氧、PAN（过氧乙酰基硝酸脂），HNO3，H2O2等二次污染物，该过程实际就是光化学烟雾的形成过程。

PAN是由乙酰基与空气重的O2结合而形成过氧乙酰基，然后再与NO2化合生成的化学物。

概念：主要含有氮氧化物和碳氢化合物等一次性污染物的大气，在阳光照射下发生化学反应而产生的二次污染物，这种由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，称为光化学烟雾，因最早在1940年的美国洛杉矶首先发现，因此又称为洛杉矶烟雾。

光化学烟雾特征及危害：

?烟雾蓝色

?具有强氧化性，能使橡胶开裂

?对眼睛、呼吸道等有强烈刺激，并引起头痛、呼吸道疾病恶化，严重造成死亡

?对植物叶子有害，能使大气能见度降低

?刺激物浓度峰值出现在中午和午后

?污染区域出现在污染源下风向几十到几百公里的范围内

当前，世界大城市许多发生过光化学烟雾：日本东京、英国伦敦、澳大利亚、德国、中国的兰州西固石油化工区等等。

烟雾箱模拟揭示的机理

研究条件：封闭的容器+反应气体（丙烯（HC）、NOx、空气）+模拟太阳光照射观察结果：

随时间增加，NO向NO2转化。（NO消耗）

由于氧化而大量消耗丙烯（碳氢化合物消耗）。

臭氧、PAN（过氧乙酰基硝酸脂）、HCHO、NO2等二次污染物生成。

关键反应：

NO2光解导致O3的生成（光化学反应_诱因）

丙烯氧化得到活性自由基，HO,HO2（自由基链反应_强化）

活性自由基促使NO向NO2转化同时使PAN、O3等生成（结果）

反应过程：

引发反应主要是NO2光解：

NO2+hv(<430nm)→NO+O k1(NO转化为NO2的引发反应)

O+O2+M→O3 k2

O3+NO→NO2+O2 k3

碳氢化合物（烃类）的氧化能够得到大量活性自由基，对活性自由基的引发反应主要由于醛类和NO2光解：

NO2+hv→NO+O (自由基发生的引发反应)

RCHO+hv→RCO+H (自由基发生的引发反应)

RH+O→R+HO(自由基增殖反应)

RH+HO→R+H2O(自由基增殖反应)

R+O2→RO2(自由基增殖反应)

H+O2→HO2(自由基增殖反应)

RCO+ O2→RC(O)OO(自由基增殖反应)

大量的活性自由基(HO2 RO2 RC(O)OO)使NO转化为NO2：

例如：

NO+HO2→NO2+HO

NO+RO2→NO2+RO (RO+O2→HO2+R`CHO)

NO+RC(O)OO→NO2+RC(O)O (RC(O)O→R+CO2)

所以说，在一个自由基形成之后到它灭亡之前可以参加多个自由基传递反应，正是这种自由基传递过程提供了NO转化为NO2的最终条件。NO2既是链反应的引发物质，又是链反应的终止物质。

反应终止的条件：NO，HC等消耗殆尽，O3、NO2、PAN、HNO3等最终形成。

NO2+HO→HNO3

NO2+RC(O)OO→RC(O)OONO2(PAN)

O+O2+M→O3

RC(O)OONO2→RC(O)OO+ NO2

光化学反应简化机制的总结

12个反应方程

引发反应：

?NO2+hv→NO+O

?O+O2+M→O3

?O3+NO→NO2+O2

自由基传递：

?RH+HO+O2→RO2+H2O

?RCHO+HO+O2→RC(O)O2+ H2O

?RCHO+hv+2O2→RO2+HO2+CO

?HO2+NO→NO2+HO

?RO2+NO+O2→NO2+ R`CHO+HO2

?RC(O)OO+NO+O2→NO2+RO2+CO2

终止：

?NO2+HO→HNO3

?NO2+RC(O)OO→RC(O)OONO2(PAN)

?RC(O)OONO2→RC(O)OO+ NO2

3、大气中的碳氧化合物是产生温室效应的主要原因，温室效应给人类带来了很大的影响。

进入大气的太阳辐射约50%以直接方式或被云、颗粒物和气体散射的方式到达地球表面；另外的50%被直接反射回去或被大气吸收。

地球表面能量返回大气由传导、对流和辐射三种能量传输机制来完成。

温室效应：

大气中自然发生的温室效应：一般主要是由于水分子的吸收红外辐射引起的，H2O吸收的红外光线的波长700-850nm和1100-1400nm，而且吸收微弱，所以自然条件下的温室效应不是很强烈。

人为的温室效应：增加大气中CO2等温室气体浓度，阻止地球热量的散失，使地球发生可感觉到的气温升高，这就是有名的“温室效应”。CO2吸收的红外光线的波长1200-1630nm，并强烈吸收。850-1200nm范围的红外光，能够强烈地被CFCs （还有甲烷、一氧化二氮等）吸收，因此人为排放的大量气体造成的温室效应要远远大于自然条件下的温室效应。

主要温室气体

?大气中温室气体：CO2、N2O、CH4、CO、CH3CHCl2、O3、CFC-11（氯氟烃）、CFC-12（氯氟烃）、CCl4。

CO2：自1750年以来，大气中CO2的浓度增加了31%，目前大气中CO2的浓度是过去42万年内最高的。人为排放的CO2占3/4是化石燃料的燃烧，其余1/4来自土地利用变化造成毁林开荒（绿色植物对CO2吸收的减少）。过去的20年里，CO2的增长幅度为1.55ppm/a。

CH4：增长很快，1975年以来增长了1060ppbv（十亿分之一的

体积比），目前大气中CH4浓度是42万年以来最高的。目前约

有一半多是人为排放，例如燃烧化石燃料、家畜饲养、水稻种

植、垃圾填埋等。

N2O：1750年以来增加了46ppb，还在增长，目前浓度液是过去1000年中最高的。大约增加的1/3来自人为排放。农业土壤、家畜饲养、化学工业。

CFC（氯氟烃的统称）：原来在大气中不存在，完全来自人为排放。从1995年开始由于执行蒙特利尔议定书的结果，全球大气中CFC开始缓慢下降。然而一些替代物（如哈龙类物质：卤代烷的化学品）的浓度却开始上升。哈龙类物质比CFC稳定一些，但是也能够光解，并破坏臭氧。

大气中许多组分对不同波长的辐射都有其特征吸收光谱，其中能够吸收长波长的主

要有CO2和水蒸气分子。水分子只能吸收波长为700-850nm和1100-1400nm的红外辐射，且吸收很弱，二队850-1100nm的辐射全无吸收。也就是说水分子只能吸收部分红外辐射，而且较弱。因而当地面吸收了来自太阳的辐射，转变为热能，再以红外光向外辐射时，大气中的水分子只能截留一小部分红外光。

大气中的CO2虽然含量比水分子少得多，但它可以强烈的吸收波长为1200-1630nm 的红外辐射，因为他在大气中的存在对截留红外辐射能量影响较大。对于维持地球热平衡有重要影响。

一些气体能够成为温室气体的原因（H2O和CO2）

H2O和CO2具备以下的条件：

1）H2O和CO2分子中具有多个原子，吸收红外线时，其分子

发生波动，这样红外辐射线能够在其分子内部发生量子转换，

因此能够被他们吸收；这就是为什么虽然大气中氩含量很多，

但是不能有效吸收红外线的原因。

2）因为红外辐射是电磁波，因此物质分子吸收红外光后，要求其分子内部电场发生改变，也就是分子之间的电偶极距发生变化，H2O和CO2具有不对称的电偶极距，因此能够吸收红外线，并导致内部电场发生变化。而N2、O2等虽然能够在受到红外光辐射时，其分子内部发生原子之间的能量转换而发生分子颤动，但是其分子是对称的，因此不会导致内部电场发生变化，因而不能有效吸收红外线。

3）在大气中要求一定的浓度，H2O和CO2在大气中的浓度较高，像HCl、CO、NO、N2O等分子都具备这样的条件，但是其在大气中的

浓度远远低于H2O和CO2，因此目前他们还不是主要的温室气体。

4）虽然CO2是研究的最主要的温室气体，但是CFCs等浓度增加造成的温室效应要比CO2强很多。目前CFCs比如CFC-11、CFC-12已经成

为十分有效的温室气体。

大气中的温室气体就如温室的玻璃一样，它允许来自太阳的可见光射到地面，也能阻止地面重新辐射出来的红外光返回外空间。

一般而言，H2O和CO2吸收的红外光线的波长分布在1200nm以上和850nm 以下的范围，例如H2O吸收的红外光线的波长700-850nm和1100-1400nm，而且吸收微弱，CO2吸收的红外光线的波长1200-1630nm，并强烈吸收。但是对于850-1200nm范围的红外光，对于H2O和CO2则是透明的（不能被吸收）。但是这个范围波段的红外光能够强烈地被CFCs（还有甲烷、一氧化二氮等）吸收。

对于H2O和CO2对红外光的吸收，目前已经是“纯”吸收，就是说，在在1200nm以上和850nm以下的红外光目前基本上已经全部被H2O和CO2吸收了，再增加的单位的H2O和CO2浓度对于红外光的吸收只占总吸收量的很少一部分，但是，原来大气中CFCs等的浓度较低，因此他们增加一个单位浓度，对于红外光的吸收量是很大的，因此目前CFCs比如CFC-11、CFC-12等已经成为十分有效的温室气体。

温室效应危害

1）全球平均温度上升，两极冰融化，海平面上升，沿海一些城市可能被淹没；

2）全球气温上升中，由于两极温度升高快，而赤道升温慢，因此会导致全球的大气环流发生改变，例如西风漂流等减弱，东北信风和东南信风都会减弱等，从而引发一系列的气候变化反应；

3）另外由于温室气体上升，还会伴随大量其他环境问题，如物种对气候不适应导致的物种灭绝，生物对气候的不适应可能导致的疾病流行等等。

4、大气中的含氯化合物可以破坏大气中的臭氧层，从而给人类带来严重影响。

臭氧层是地球的“保护伞”。太阳辐射到地球的波长等于200-300nm紫外线99%吸收。1985年南极地区发现臭氧层空洞以后，1988年发现北极上空也出现了一个臭氧层空洞。

臭氧层的破坏主要是氟氯烃和氮氧化物引起的。

科学家认为，臭氧层中的臭氧浓度减少10%，则地面紫外线的辐射将增加20%，导致皮肤癌的发病率增加15-25%，

若臭氧层破坏，地球上2/3的生物将失去繁殖能力，最终危害人体免疫系统功能。臭氧层破坏

一般太阳辐射线分为三个波段：紫外<400nm，可见400-760nm，红外>760nm.

其中紫外又分为三个波段：<290nm，290-320nm，320-400nm；其中<290nm，290-320nm的紫外光几乎全部被平流层的臭氧吸收，只有320-400nm的波段中的约1%紫外线能够达到地球表面。所以我们经常说O3能够吸收99%的太阳紫外线。

对于臭氧的垂直分布，平流层占整个大气臭氧总量的90%以上，在高度15-35km范围内，臭氧含量很高，因此称之为“臭氧层”。

?臭氧（O3）是氧气（O2）的同素异形体，在常温下，它是一种有特殊臭味的淡蓝色气体，吸入过量会影响人体的呼吸系统（当1小时内臭氧的平均水平超过

1.22ppm时，呼吸这种空气是有害的）。

?即使臭氧分子的浓度较低，但是在锻炼期间，臭氧可以降低正常健康人的肺功能，还会影响植物的生长。

?而且能破坏橡胶，进而损害车辆的轮胎。但是高空的臭氧层主要集中在15～35km 的平流层中，它可以保护人类，它像一个屏障一样可以挡住太阳强烈的紫外线照射，使地面的人类、动物和植物免受强烈紫外线带来的伤害。

O3的生成与损耗的动态平衡化学机制

平流层中O3的生成与损耗是同时进行的，长期保持动态平衡:

?生成反应：O2 + hν（λ< 243nm）→ 2O

2O + 2O2 + M → 2O3

总生成反应：3O2 + + hν→ 2O3 其中M是第三种物质?消耗反应：O3 + hν（210<λ< 290nm）→ O2 + O

或者：O + O3 → 2O2

总消耗反应：2O3 + hν→ 3O2

所以长期自然情况下，平流层中的O3的生成与损耗是同时进行的，保持动态平衡。O3层破坏的催化反应机理

上述的过程中，O3的形成与损耗同时进行，保持平衡。但是由于人类排放的水

蒸气、氟氯烃、氮氧化物等污染物进入平流层后，他们会加速O3的破坏，导致O3层变薄。

目前O3层破坏主要有三类链反应：HOx、NOx、ClOx。

（1）水蒸气、甲烷等的影响

平流层中存在的水蒸气、甲烷，可与激发态氧原子形成含氢物质(H，OH与HO2)，例如

H2O+O→2HO

CH4+O→CH3+HO

这些物质可造成O3损耗约10%。反应：

HO + O3 → HO2 + O2

HO2 + O → HO + O2

总反应：O + O3 → 2O2

（2）NOx的催化作用

平流层中的N2O(超音速飞机排放)可为紫外线辐射分解为N2和O，其中，约有1%的N2O又与激发态的氧原子结合，经氧化后产生NO和NO2 ：N2O+ O→ 2NO

NO+O3→NO2+O2

NO2 + O → NO + O2

总反应：O + O3 → 2O2

经氧化后产生NO和NO2是造成O3损耗的重要过程，估计约占O3总损耗量的70%。（3）天然或人为的氯、溴及其氧化物的催化作用

平流层中ClOx的天然源是海洋生物产生的CH3Cl：

CH3Cl + hν→ CH3 + Cl(该过程贡献Cl很少)

ClOx的人为源是制冷剂（主要来源）

CFCl3 + hν→ CFCl2 + Cl

CF2Cl2 + hν→ CF2Cl + Cl

光解产生的Cl 可破坏O3

Cl + O3 → ClO + O2

O + ClO → Cl + O2

总反应：O + O3 → 2O2

该过程是三位化学家F.Sherwood.Rowland(什伍德.罗兰)、Mario Molina(马利奥.莫琳娜)、Paul Crutzeu(保罗.克里森)在1995年提出并总结的，因此当年获得了1995年诺贝尔化学奖。

大气污染的治理技术主要包括：

颗粒污染物控制技术、气体污染物控制技术、烟气中SO2的治理

技术和汽车尾气治理技术。

（一）颗粒污染物控制技术

从废气中回收颗粒污染物的过程称为除尘。实现的设备装臵称为

除尘器，常用的除尘器有：机械式除尘器、过滤式除尘器、湿

式除尘器、静电除尘器。

?1、机械式除尘器

?通过重力、惯性力和离心力等质量力的作用使颗粒物与气体分离的装臵。机械式除尘器主要有：重力除尘器、惯性除尘器、旋风除尘器。

优点

?能够处理高温，高湿气流，高比电阻粉尘及易燃易爆的含尘气体。

?在去除粉尘粒子同时，还可去除气体中的水蒸汽及某些气态污染物。既能除尘又能冷却净化。

?相同能耗下，去除效率比干式机械除尘器高。

吸附剂需具有的特点

?内表面积大

?具有选择吸附性

?高机械强度、化学和热稳定性

?吸附容量大

?来源广泛，廉价

3、气体催化法

用水或水溶液做吸收剂，

吸收烟气中SO2的方法。

主要设备是指脱硫塔

（或洗涤塔、洗涤器）

和脱硫除尘器。脱硫

塔主要有喷淋空塔、

填料塔、双回路塔及

喷射鼓炮塔等四种。

汽车尾气的主要污染物

?CO：燃料的不完全燃烧产生

?CH：燃料的未燃或燃烧不完全产生

?NO X：汽车发动机燃烧室的高温、富氧

?颗粒物：铅化合物、硫酸盐，低分子物质。

柴油机排放比汽油机多30-60倍，成分复杂，特别是碳烟。

主要控制技术

◆燃料改进与替代

无铅汽油（0.013g/L），低硫汽油或柴油；乙醇与汽油的合成燃料；天然气和液化石油气。

◆机内控制（提高发动机的燃烧效率）

1）控制空燃比（化油器发动机）：电控汽油喷射系统（EFI）利用氧传感器反馈

控制适宜的空燃比，提高效率，降低油耗，控制有害气体排放。

2）废气在循环（EGR）：20%循环，降低NO X约60%，但油耗增加3%。

◆机外控制技术

利用在发动机外部的催化转化器将产生的有害气体转化为无害气体，主要方法是催化净化法。

1）一段净化法去除碳氢化合物

2）二段净化法

利用二个催化反应器或在一个反应器中装入两段性能不同的催化剂，完成净化反应。先利用废气中的CO将NO x还原为N2，再在引入空气的作用下，将CO和碳氢化合物氧化为CO2和H2O。

3）三元催化净化技术（Three Way Catalyst,TWC ）

?同时净化3种污染物：CO，NO X，HC。同时降低90% 。

?主要使用贵金属+陶瓷载体，Pt,Rd,Pd稀土金属。

?催化剂寿命要求80000-160000Km，防中毒很关键（铅和磷）

TWC+EFI成为国内外汽油车排放控制技术的主流。

未来汽车技术

◆混合动力技术（电动马达与汽油发动机）

启动和低负荷--电动马达系统驱动

高负荷?a汽油发动机驱动

减速和发动机运行?a能量储存电池，循环使用

◆电动汽车

车载蓄电池，关键是高性能电池，电池效率和充电问题是其商业化的关键，为此开发了燃料电池系统

◆燃料电池汽车技术

美国通用公司提出的由氢燃料经化学反应产生电源将是清洁高效的电动汽车，直接将化学能转化为电能，不需充电。

5.3 水污染的防治与处理

5.3 水污染的防治与处理

5.3.1 水分子结构天然水基本特征

1. 水和水分子结构

水是地球上常见的物质之一。水是氧的氢化物，具有V型结构的极性分子。这种V 型结构使水分子正负电荷向两端集中，一端为两个H离子带正电荷，一端为氧带负电荷，所以水是极性分子。极性使水分子之间存在氢键，并有多个水分子缔合nH2O=(H2O)n。常称“水分子团”。

2. 天然水的基本特征

(1) 天然水的组成

天然水是含有可溶性物质和悬浮物的一种天然溶液。可溶性物质非常复杂，主要是岩石风化过程中，经过水文地球化学和生物地球化学的迁移、搬运到水中的地壳矿物质。

包括：悬浮物质、胶体物质、溶解物质（气体、离子）、水生生物等。

天然水中常见的八大离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-、SO42-。常见的八大离子占天然水中离子总量的95%-99%。水中这些主要离子的分类，常用来作为表征水体主要化学特征性指标。

?除上述的八大离子之外，还有H+、OH-、NH4+、HS-、S2-、NO2-、NO3-、HPO4-、PO43-、Fe2+、Fe3+等。

?一般水体中的特征离子

海水中：一般Na+、Cl-占优势；

湖水中：Na+、Cl-、SO42-占优势；

地下水：主要离子成分受地域变化影响很大，一般说地下水硬度高就是其中Ca2+、Mg2+含量高，对于一些苦水或咸水地区，地下水中Na+、HCO3-含量较高；

河水：所含有的部分Na+和大部分的Ca2+主要分别来源于硅酸盐和碳酸盐的风化、溶解；水中所含有的SO42-主要来自硫化物矿物和硫酸盐矿物（如石膏）的溶解。

水中可溶性金属离子可以多种形态存在，举例。铁可以以Fe(OH)2+、Fe(OH)2+、Fe2(OH)24+、Fe3+等形态存在。这些形态在中性(pH=7)水体中的浓度可以通过平衡常数加以计算：

Fe3++H2O=Fe(OH)2++H+

Fe3++H2O=Fe(OH)2++2H+

2Fe3++H2O=Fe2(OH)24++2H+

假如存在固体Fe(OH)3(s)，则Fe(OH)3(s)+3H+= Fe3++3H2O

在pH=7时：[Fe3+]=9.1×103×（1.0×10-7）3=9.1×10-18mol/L

将这个数值代入上面的方程式中，可得出其他各形态的浓度：

[Fe(OH)2+]=8.1×10-14 mol/L

[Fe(OH)2+]=4.5×10-10 mol/L

[Fe2(OH)24+]=1.02×10-23mol/L

虽然这种处理是简单化了，但很明显，在近于中性的天然水溶液中，水合铁离子的浓度可以忽略不计。

2）天然水中溶解的重要气体

?天然水中溶解的气体有氧气、二氧化碳、氮气、甲烷、氮气等。水表面以CO2、N2、O2为特征，不流通的深海中含有的CO2过饱和、有时还有硫化氢。

?气体溶解在水中，对于生物种类的生存是非常重要的。

?例如：鱼需要溶解氧，一般要求水体溶解氧浓度不能低于4mg/L，鱼类呼吸作用的结果消耗溶解氧的同时又释放出CO2；在污染水体许多鱼的死亡，不是由于污染物的直接毒害致死，而是由于在污染物的生物降解过程中大量消耗水体中的溶解氧，导致它们无法生存

(3) 水生生物

?水生生物可直接影响许多物质的浓度，其作用有代谢、摄取、转化、存储和释放等。

?水生生态系统生存的生物体，可以分为自养生物和异养生物。

?自养生物利用太阳能或化学能量，把简单、无生命的无机物元素引进至复杂的生命分子中即组成生命体。

?异养生物利用自养生物产生的有机物作为能源及合成它自身生命的原始物质。例如营腐生活和寄生生活的真菌，大多数种类的细菌

?藻类是典型的自养水生生物，通常CO2、NO3-和PO43-多为自养生物的C、N、P源。

?自养生物中的藻类，其大小尺寸差异显著，最大可长达60m,最小的只有几个微米，富营养的水体中1mL水中的藻类细胞达到10万个以上。

我国南方几乎一年四季都可见到―水华‖，是淡水水体中藻类大量繁殖的一种自然生态现象，是水体富营养化的一种特征。

形成水华的藻类主要有：微囊藻、项圈藻。藻类是湖泊、水库等流动缓慢的水体中最常见的能够进行光合作用的浮游植物。

水处理过程中由于藻类的大量繁殖，大大增加了污水处理的难度，因为藻类尺寸很小，能够穿透污水处理厂的过滤滤池，水体中含有藻类，会导致处理后的水中有异味，这时一般采用臭氧和活性炭杀菌过滤的处理方法，但是增

加了处理成本。

（4）细菌等其他微生物

细菌的特点是形体十分微小，内部组织结构简单，大多是单细胞；

水环境中主要微生物：原生动物、藻类、真菌、放线菌、细菌；

细菌等微生物关系到水环境自然净化和废水生物处理过程的重要的微生物群体；

一般污水处理中，根据氧化过程需要氧的不同，分为：厌氧菌（油酸菌、甲烷菌）、好氧菌（醋酸菌、亚硝酸菌）、兼氧菌（乳酸菌）；

3. 天然水中的碱度和酸度

在说明天然水的酸碱度之前，我们有必要说明一下水体中的碳酸平衡。

天然水中的CO2占有独特地位，溶解的碳酸盐化合态与岩石圈、大气圈进行均相、多相的酸碱反应和交换反应。对于调节天然水的pH值和组成起着重要作用。

在水体中存在着CO2、H2CO3、HCO3-和CO32-等四种化合态，常把CO2和H2CO3合并为H2CO3*，实际上H2CO3含量极低，主要是溶解性气体CO2。因此，水中CO2，H2CO3*，- HCO3-，CO32-体系可以用下面的反应和平衡常数表示：

根据K1及K2值，就可以知道不同pH值时，水体中主要含有的离子种类，

pH<6时：主要含有CO2+H2CO3，

6

pH>10：主要含有CO32-。

（1）天然水中的碱度: 水中能与强酸发生中和作用的全部物质，也就是能接受质子H+的物质总量，包含有强碱(如NaOH，Ca(OH)2等)、弱碱(如NH3，C6H5NH2等)和强碱弱酸盐(如各种碳酸盐，重碳酸盐、硅酸盐、磷酸盐、硫化物和腐植酸盐等)。

（2）天然水中的酸度: 水中能与强碱发生中和作用的全部物质，也就是能放出H+或经过水解能放出H+的物质总量。组成水中酸度物质包含有强酸(如HCl、H2SO4和HNO3)、弱酸(CO2及H2CO3、H2S蛋白质及各种有机酸、强酸弱碱盐(FeCl3，Al(SO4)3等。

（3）天然水的缓冲能力

?天然水体的pH值一般在6-9之间，而且对于某一水体，其pH几乎保持不变，这表明天然水体具有一定的缓冲能力，是一个缓冲体系。

?一般认为各种碳酸盐化合物是控制水体pH值的主要因素，并使水体具有缓冲作用。但最近研究表明，水体与周围环境之间发生的多种物理、化学和生物化学反应，对水体的pH值也有着重要作用。

?但无论如何，碳酸化合物仍是水体缓冲作用的重要因素。因而，人们时常根据它的存在情况来估算水体的缓冲能力。

这里需要纠正一个经常犯的概念性错误，常有人把酸碱度和pH混淆起来，其实这是两个不同的概念。

?举例：我们说碱度和pH是两个不同的概念，可以通过一个例子说明：一般pH反映的是水中氢离子的活泼程度，而碱度是能够与强酸发生中和作用的全部物质，亦即能接受质子H+的物质总量。例如摩尔浓度相同的NaOH和NaHCO3与同一浓度的HCl溶液反应。

?二者消耗的HCl溶液是相同的，也就是说二者的碱度相同.

?但是它们的pH肯定不相同，应为一个是强碱，一个是弱碱，其中氢离子的浓度肯定不相同。

?水的碱度对于水处理，天然水的化学与生物学作用具有重要意义。通常，在水处理中需要知道水的碱度，

?例如常用铝盐作为絮凝剂去除水中的悬浮物，反应为

?Al3++3OH-=Al(OH)3(s)。

?胶体状的Al(OH)3(s)在带走悬浮物的同时，也除去了水中的碱度，为了不使处理效率下降，需要保持水中一定的碱度。

?另外，碱度与生物量之间也存在着关系：

CO2+H2O+hv(光能)→{CH2O}(表示生物物质的简单形式)+O2

HCO3-+H2O+hv(光能)→{CH2O}+OH-+O2

所以在藻类大量繁殖时，水中CO2消耗很快，以至于不能保持与大气CO2的平衡，此时水中HCO3-代替CO2参与光合作用，造成水中的pH会很高，碱度也很高。甚至大于10。

（4）酸碱化学理论在水处理中的应用

?工业废水带有很多酸碱性物质，这些废水如果直接排放，就会腐蚀管道，损害农作物、鱼类等水生生物、危害人体健康，因此处理至符合排放标准后才能排放

?酸性废水主要来自钢铁厂、电镀厂、化工厂和矿山等；

?碱性废水主要来自造纸厂、印染厂和化工厂等。

?在处理过程中除了将废水中和至中性pH值外，还同时考虑回收利用或将水中重金属形成氢氧化物沉淀除去除。

?对于酸性废水，中和的药剂有石灰、苛性钠、碳酸钠、石灰石、电石渣、锅炉灰和水软化废渣等。例如，德国对含有1％硫酸和1％-2％硫酸亚铁的钢铁酸洗废液，先经石灰浆处理到pH=9-10，然后进行曝气以帮助氢氧化亚铁氧化成氢氧化铁沉淀，经过沉降，上层清液再加酸调pH值至7-8，使水可以重复使用。

高三鲁科版化学一轮复习专题环境保护与绿色化学

专题讲座四环境保护与绿色化学 [考纲要求] １．了解氮氧化物、二氧化硫等污染物的来源、性质和危害，体会化学对环境保护的重要意义。２．了解化工生产过程中产生的“三废”对环境的危害，树立绿色化学的观念。３．原子经济性的概念和原子利用率的计算。 一、环境污染及其防治 １．环境污染 与化学相关的环境污染问题主要包括如下几个方面。一是大气污染问题：是指由空气中的颗粒物、硫的氧化物（SO２、SO３）、氮的氧化物（NO、NO２等）、CO、碳氢化合物、氟氯代烷等造成的污染（其中SO２、NO x主要来源于化石类燃料的大量使用）。大气污染的具体表现主要有：形成酸雨、酸雾；臭氧层空洞；光化学烟雾；室内空气污染（指家用燃料的燃烧、烹调、吸烟产生的CO、CO２、NO、NO２、SO２等，各种建筑材料和装饰材料释放出的甲醛、苯等有机物造成的污染等，其中CO与血红蛋白作用会使血液失去输氧能力，导致CO中毒）。二是水体污染：是指过量有害物质进入水中造成的污染。导致水体污染的物质主要有两大类，一类是重金属污染，如重金属Hg、Cd、Pb、Cr等进入水中形成的污染，这些重金属主要来自于化工、冶金、电子、电镀等排放的工业废水。另一类是植物营养物质污染：水中高浓度的N、P等植物营养物质，导致水体富营养化而形成的污染。它主要是由进入水中腐烂的含蛋白质的物质、含磷洗涤剂及大量使用磷肥造成的。三是固体废弃物造成的污染：主要是指生活垃圾、工业废料随意堆放造成的污染，目前最引人注意的是由塑料制品造成的白色污染及废旧电池造成的重金属污染。垃圾污染范围广泛，对环境及生物的不良影响途径多样。 思考：当今环境污染存在以下几方面问题：（用物质化学式或元素名称填写相关原因） （１）酸雨——形成原因主要是SO２和氮氧化合物。 （２）光化学烟雾——主要是氮氧化合物、碳氢化合物造成的。 （３）臭氧空洞——主要是氟氯代烷、氮氧化合物等的排放引起的。 （４）温室效应——主要是由于大气中CO２等的含量的不断增加造成的。 （５）白色污染——聚乙烯等难降解塑料的大量使用。 （6）赤潮——含磷洗衣粉的大量使用，工、农业及城市生活污水的任意排放。 ２．环境保护的措施 （１）工业废气携带颗粒物的回收利用。 （２）工业、生活污水经处理达标后排放，限制使用含磷洗涤剂。 （３）回收、限制难降解塑料，研制可降解塑料。 【例１】环境问题及解决措施 Ⅰ.臭氧层空洞 大气平流层中O２吸收紫外线可变成臭氧（O３），而冰箱中的制冷剂氟里昂在紫外线作用下分解出氯原子，氯原子能加速臭氧的分解，从而破坏平流层中的臭氧层。同样超音速飞机的尾气及发动机尾气中的NO也能加快O３的分解，反应式如下：NO＋O３―→NO２＋２O；NO２＋O―→NO＋O２。请你写出总的反应式：______________；其中NO的作用是______________和____________。 解析通过化学反应方程式的加和可以得到总的反应式：O３错误!O２＋O。通过第一个反应式可知NO作还原剂，由总反应式可知NO作催化剂。 答案O３错误!O２＋O 还原剂催化剂 Ⅱ.水源污染（富营养化）

化学与环境保护 论文

化学与环境保护 从环境保护出发，介绍了环境污染的现状、防治方法及我国环境污染防治取得的成绩，综述了绿色化学的定义、特点及研究内容。指出绿色化学是近年来国际上普遍提倡和开展的研究课题，绿色化学的发展能节约能源，减少环境污染，将成为可持续发展战略的核心内容。 人类在改造自然创造物质财富的进程中，特别是20世纪，随着有机化学工业的发展，石油、天然气生产的急剧增长，化工污染越来越突出，环境问题日趋严重。不可否认，环境科学的研究成果和化学知识的应用为推动人类的进步做出了巨大的贡献，化学及其制品已经渗透到人类生活、生产和国民经济的各个领域。但另一方面，由于只注意经济的发展而忽视了环境保护，污染环境和危害人类健康的事件接连发生。在水体方面，1956年。日本熊本县水俣湾被化工厂排放含汞废水污染，诱发水俣病，使一些人四肢麻木、精神失常、一会儿酣睡、一会儿兴奋异常，惨痛而死。而大气方面，有马斯河谷烟雾事件、多诺拉烟雾事件、伦敦烟雾事件。原因就是燃煤产生的二氧化硫转化成硫酸雾，导致人们胸闷、咳嗽、呕吐，年老体弱者因而死亡。环境污染给人类赖以生存的自然环境的可持续发展带来了巨大的威胁。如何保护我们赖以生存的自然环境，实现人与自然的协调发展，已经成为世界各国共同关注和思考的问题。 2.环境污染与治理 2.1水污染及治理 水是一切细胞和组织的重要成分，是构成自然界一切生命的重要物质基础，是名副其实的生命之源。由于人类大规模的生产活动，使某些有害物质进入水体，引起天然水体发生物理和化学上的变化，造成水污染。水污染按污染物质的类型可分为：病原体污染、需氧物质污染、植物营养物质污染、石油污染、热污染、有毒化学物质污染、无机物污染、放射性污染。 在水污染防治技术上，我国科技工作者通过不懈努力，取得了一定的成果。历时五年的“甲基汞污染综合防治与对策研究”取得可喜成果；“长江中下游浅水湖生态渔业研究”通过了专家鉴定；无磷洗衣粉的研制生产……为水资源保护与可持续利用做出了积极贡献。 2.2大气污染及治理 排放到大气中的污染物有二氧化硫、飘尘、氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳、二氧化碳等。大气污染来源主要有三个方面：一是生活污染源，包括饮食或取暖时燃料向大气中排放的有害气体和烟雾；二是工业污染源，包括火力发电、钢铁和有色金属冶炼、各种化学工业给大气造成的污染；三是交通污染源，包括汽车、飞机、火车、轮船等交通工具的烟煤、尾气排放。人类活动导致全球大气层的主要变化及环境问题可以归结为三个方面：一是大气中温室气体的增加导致气候变化，二是大气臭氧层破坏形成臭氧层空洞，三是酸雨和污染物的越界输送。 为了保护全球大气环境，改善本国的环境质量，一些国家在治理大气污染方面制定了新的计划。比如，英国政府宣布实施为期10年的“全球空气质量战略”计划，以使英国的空气变得清新；我国已经加入联合国《气候变化框架公约》和修正的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔公约》，颁布了《中华人民共和国大气污染防治法》，从调整能源政策入手，改善能源生产结构，增大一次能源中水电、核电及太阳能的比例。 3.我国化学污染防治的成绩

《化学与环境保护》教学设计

初一数学教学反思 初一是新课改年级,所以我对教学过程中存在的问题还缺乏意识或者有时候抓不住重点和本质，缺乏对教学诊断、调整、纠错的能力。提高对教学过程中问题的敏感度。养成一种对教学的自觉反思行为、习惯。冲破经验的束缚，从而使自己从“经验型”教师走向“学者型”教师。形成“学会教学”的能力。 从平时的练习和检测中可以看出，学生的惰性表现突出。在新授的知识中，理解的内容少，记忆的内容多，特别是学生对记忆，掌握不够，容易出现三天不记，几乎忘记的现象。另外家庭实验支手的少，上课提问鸦雀无声。所以在今后的教学中教师应注重引导学生对知识的记忆、理解、掌握，调动学生学习的积极性，以提高学生的学习效果。 作为一名数学教师，其首要任务是树立正确的数学观，积极地自觉地促进自己的观念改变，以实现由静态的，片面的、机械反映论的数学观向动态的，辩正的模式论的数学观的转变。特别是实现对上述问题的朴素的不自觉的认识向自觉认识的转化。 要以发展的眼光对待学生，做到眼中有人，心中有人。“眼中有人”是指关注现在的学生，培养学生的自主性、主动性和创造性。认识并肯定学生在教学过程中的主体地位，爱护尊重学生的自尊心与自信心。培养学生自觉自理能力，激发学生的兴趣和求知欲，主动参

与性，要尊重学生的差异，不以同一标准去衡量学生，更不要以学生的分数论英雄。教师要多鼓励学生提出“为什么？”“做什么？”怎样做？”鼓励学生敢于反驳，挑战权威，挑战课本。培养学生的创新精神。 对于上一学期的初一数学教育教学工作，我对以下几个方面进行了反思： 一、对教学目标反思 教学目标是教学设计中的首要环节，是一节课的纲领，对纲领认识不清或制定错误必定注定打败仗。对于我们新分教师来说我自认为有以下几点不足： 1、对教学目标设计思想上不足够重视，目标设计流于形式。 2、教学目标设计关注的仍然只是认知目标，对“情感目标”、“能力目标”有所忽视。重视的是知识的灌输、技巧的传递，严重忽视了教材的育人功能。 3、教学目标的设计含混不可测，不足够具有全面性、开放性。 教学目标的制定要符合学生的认知程序与认知水平。制定的教学目标过高或过低都不利于学生发展。要让学生跳一跳摘到桃子。“这么简单的题都做不出来”“这道题都讲过几遍了还不会做”，碰到这样情况，教师不应埋怨学生，而要深刻反思出现这样状况到底是什么原

环境保护与绿色化学

环境保护与绿色化学 摘要： 如今，我们的生存家园地球面临着越来越严重的环境危机，我们人类的生存环境正在日益恶化。现在全球公认的三大环境危机是酸雨，臭氧层空洞和温室效应。而正在继续破环环境的人类将面临什么样的挑战还未知。而绿色化学正是解决环境危机的重要手段之一。 关键词： 环境保护;绿色化学;意识提升 人类正面临有史以来最严重的环境危机，由于人口急剧的增加，资源的消耗日益扩大，人均耕地、淡水和矿产等资源占有量逐渐减少，人口与资源的矛盾越来越尖锐；环保问题就成为经济与社会发展的重要问题之一。作为国民经济支柱产业之一的化学工业及相关产业，在为创造人类的物质文明作出重要贡献的同时，在生产活动中不断排放出大量有毒物质，化学工业也为环境和人类的健康带来一定的危害。发达国家对环境的治理，已开始从治标，即从末端治理污染转向治本，即开发清洁工业技术，消减污染源头，生产环境友好产品。“绿色技术”已成为21世纪化工技术与化学研究的热点和重要科技前沿。 绿色化学又称绿色技术、环境无害化学、环境友好化学、清洁化学。绿色化学即是用化学及其它技术和方法去减少或消除那些对人类健康、社区安全、生态环境有害的原料、催化剂、溶剂、试剂、产物、副产物等的使用和产生。 下面先给出绿色化学的12项原则（来自网络）： “1．防止——防止产生废弃物要比产生后再去处理和净化好得多。 2．讲原子经济——应该设计这样的合成程序，使反应过程中所用的物料能最大限度地进到终极产物中。 3．较少有危害性的合成反应出现——无论如何要使用可以行得通的方法，使得设计合成程序只选用或产出对人体或环境毒性很小最好无毒的物质。 4．设计要使所生成的化学产品是安全的——设计化学反应的生成物不仅具有所需的性能，还应具有最小的毒性。 5．溶剂和辅料是较安全的——尽量不同辅料（如溶剂或析出剂），当不得已使用时，尽可能应是无害的。 6．设计中能量的使用要讲效率——尽可能降低化学过程所需能量，还应考虑对环境和经济的效益。合成程序尽可能在大气环境的温度和压强下进行。 7．用可以回收的原料——只要技术上、经济上是可行的，原料应能回收而不是使之变坏。8．尽量减少派生物——应尽可能避免或减少多余的衍生反应（用于保护基团或取消保护和短暂改变物理、化学过程），因为进行这些步骤需添加一些反应物同时也会产生废弃物。9．催化作用——催化剂（尽可能是具选择性的）比符合化学计量数的反应物更占优势。10．要设计降解——按设计生产的生成物，当其有效作用完成后，可以分解为无害的降解产物，在环境中不继续存在。 11．防止污染进程能进行实时分析——需要不断发展分析方法，在实时分析、进程中监测，特别是对形成危害物质的控制上。 12．特别是从化学反应的安全上防止事故发生——在化学过程中，反应物（包括其特定形

绿色化学与环境保护

绿色化学与环境保护 一、环境污染及其防治 1．环境污染 (1)大气污染问题 大气污染是指由空气中的颗粒物、硫的氧化物(SO2、SO3)、氮的氧化物(NO、NO2等)、CO、碳氢化合物、氟氯代烃等造成的污染(其中SO2、NO x主要来源于化石类燃料的大量使用)。大气污染的具体表现主要有：形成酸雨、酸雾；臭氧层空洞；光化学烟雾；室内空气污染(指家用燃料的燃烧、烹调、吸烟产生的CO、CO2、NO、NO2、SO2等，各种建筑材料和装饰材料释放出的甲醛、苯等有机物造成的污染等；其中CO与血红蛋白作用会使血液失去输氧能力，导致CO中毒)。 (2)水体污染 指过量有害物质进入水中造成的污染。导致水体污染的物质主要有两大类，一类是重金属污染，如重金属Hg、Cd、Pb、Cr等进入水中形成的污染，这些重金属主要来自于化工、冶金、电子、电镀等排放的工业废水。另一类是植物营养物质污染：水中高浓度的N、P等植物营养物质，导致水体富营养化而形成的污染。它主要是由进入水中腐烂的含蛋白质的物质、含磷洗涤剂及大量使用的磷肥造成的。 (3)固体废弃物造成的污染 主要是指生活垃圾、工业废料随意堆放造成的污染。目前最引人注意的是由塑料制品造成的白色污染及废旧电池造成的重金属污染。垃圾污染范围广泛，对环境及生物的不良影响途径多样。 2．环境保护的措施 (1)工业废气携带颗粒物的回收利用。 (2)工业、生活污水经处理达标后排放，限制使用含磷洗涤剂。 (3)回收、限制难降解塑料，研制可降解塑料。 二、绿色化学 1．绿色化学有关概念 (1)核心：利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境造成的污染。又称为“环境无害化学”“环境友好化学”“清洁化学”。绿色化学的理想在于不再使用有毒有害的物质，不再产生废物，不再处理废物，这是一门从源头上减少或消除污染的化学。 (2)绿色化学的研究主要是围绕化学反应、原料、催化剂、溶剂和产品的绿色化开展的，因此化学反应及其产物具有以下特征： ①采用无毒、无害的原料；

环境保护与绿色化学

《环境保护与绿色化学》说课稿 湖南省常德市汉寿县第五中学杨志刚 一、说教材 本节的教学要求不高，难度也不大，在教学中教师可根据具体情况自行设计活动形式。活动的宗旨是使每个学生都动起来，因此在教学中要设法调动学生的积极性，使他们主动参与，在活动中受到教育和启发，提高环境意识。由于本节内容较多，及所涉及的活动形式较新，为了说好教材，我从教学目标、教学重点、教学难点、教学内容四个方面进行说明。 1、教学目标 【知识目标】 1）了解造成环境污染的原因及环境污染的危害性。 2）了解环境保护的一般方法及处理工业尾气、废水、废渣的重要意义。 3）通过参与环境保护学习活动，学习一些环保知识，增强环境保护的意识。 4）了解绿色化学的核心是利用化学原理从源头上减少和消除工业生产对环境的污染。 【能力目标】 1）培养学生自主学习的能力，科研意识，思维能力和表达能力等。 2）培养学生组织活动、协作学习、与人交流、沟通等社会实践能力。 3）学会资料的收集、整理，培养学生从中获取有效信息的能力，培养学生将知识加工整合用于实践的能力。 【德育目标】 通过正确认识环境和环境问题，体会化学物质在美化人们生活的同时，也会带来负面效应，使学生认识到人类的行为与环境和谐的必要性，激励他们保护家园，积极投身环保，树立主人翁社会责任感。 2、教学重点 大气污染、水污染、土壤污染、居室污染的来源、危害及防治，本地环境状况的调查分析。 3、教学难点课前资料的收集与整理。 4、教材内容 将教学目标、教学内容课题化。教师在认真研究、分析教材后确定系列课题——大气污染（包括子课题酸雨、臭氧层破坏、温室效应）、水污染（重金属离子污染）、土壤污染、居室污染、本地环境状况调查，供学生选择。这样做可使全体学生都动起来，让其“有事能做”，“有事可做”，“有事愿做”。充分调动学生的积极性。 二、说教学方法和学法 “师生共同探究式”教学模式，这种模式中，师与生的关系是平等的。具体指在教师的指导和安排下，将学生分为几个小组，每一小组针对某一主题开展调查研究、收集资料、整理资料。也就是说本节课中教师的“教”，主要是在课外，而在课堂教学过程中，以班会的形式开展教学，教师留给了学生才华展现的机会。 三、说教学过程 ⒈资料准备

化学与环境论文

化学与环境论文

环境化学主要研究化学物质在环境中的存在、转化、行为和效应及其控制化学的原理和方法。它是化学科学的一个新的重要分支，也是环境科学的核心组成部分。根据国家自然科学基金委员会《自然科学学科发展战略调研报告》的划分，环境化学的研究主要包括环境分析化学，大气、水体和土壤环境化学，污染生态化学，污染控制化学等四部分内容［1］。 环境化学的发展大致可分为三个阶段：1970年以前为孕育阶段，70年代为形成阶段，8 0年代以后为发展阶段。二次大战以后至60年代，发达国家经济从恢复逐步走向高速发展，由于当时只注意经济的发展而忽视了环境保护，污染环境和危害人体健康的事件接连发生，事实促使人们开始研究和寻找污染控制途径，力求人与自然的协调发展。60年代初，由于当时有机氯农药污染的发现，农药中环境残留行为的研究就已经开始。这个阶段是环境化学的孕育阶段。到了70年代，为推动国际重大环境前沿性问题的研究，国际科联1969年成立了环境问题专门委员会(SCOPE)，1971年出版了第一部专著《全球环境监测》，随后，在7 0年代陆续出版了一系列与化学有关的专著，这些专著在70年代环境化学研究和发展中起了重要作用。 1972年在瑞典斯德歌尔摩召开了联合国人类环境会议，成立了联合国环境规划署，确立了一系列研究计划，相继建立了全球环境监测系统(GEMS)和国际潜在有毒化学品登记机构(IRPTC)，并促进各国建立相应的环境保护结构和学术研究结构。应该说，这一系列的举措在人类的环境保护事业中起到了里程碑作用。 80年代全面地开展了对各主要元素，尤其是生命必需元素的生物地球化学循环和各主要元素之间的相互作用，人类活动对这些循环产生的干扰和影响，以及对这些循环有重大影响的种种因素的研究；重视了化学品安全性评价；开展了全球变化研究，涉及臭氧层破坏、温室效应等全球性环境问题。同时加强了污染控制化学的研究范围。 1992年在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展会议(UNCED)，国际科联组织了数十个学科的国际学术机构开展环境问题研究。例如：国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)1989年制订了“化学与环境”研究计划，开展了空气、水、土壤、生物和食品中化学品测定分析等六个专题的研究。 1991年和1993年在我国北京召开的亚洲化学大会和IUPAC会议上，环境化学均是重要议题之一。 1995年诺贝尔化学奖第一次授予三位环境化学家Crutzen,Rowland和Molina，他们首先提出平流层臭氧破坏的化学机制。Crutzen于1970年提出了NOx理论，Rowland和Molin a于1974年提出了CFCs理论，这几位化学家的实验室模拟结果在现实环境中得到验证。从发现平流层中氧化氮可以被紫外辐射分解而破坏全球范围的臭氧层开始，追踪对流层大气中十分稳定的CFCs类化学物质扩散进入平流层的同样归宿，阐明了影响臭氧层厚度的化学机理，使人类可以对耗损臭氧的化学物质进行控制。这些理论的研究成果因1985年南极“臭氧洞”的发现而引起全世界的“震动”，从而导致1987年《蒙特利尔议定书》的签订。这充分表明环境化学家的工作已经引起全人类的重视，环境化学已经开始走向全面发展。 我国的环境化学研究也已经有了20多年的历史，自70年代起，在典型地区环境质量评价，环境容量和环境背景值调查，污染源普查，围绕工业“三废”污染，在大气、水体、土壤中环境污染物的表征、迁移转化规律，生物效应以及控制等方面进行了大量的工作。近年

病理科实验室安全与环境保护制度

病理科实验室安全与环境保护制度 1、加强实验室的环境安全 病理实验室在设计中就要考虑到其特殊性，尤其是新建、改建、扩建的病理实验室时，应配备完善的安全防护和环境保护的设施。 （1）实验室的工作区域主要分为污染区、半污染区和非污染区，这些区域应明确分开做到既相互联系又互不干扰和污染。 ①污染区：污染源主要是临床送检的标本和属于危险品的化学试剂。接收送检的标本的收发室、取材室、储存室、冰冻切片制作室、细胞学涂片制作室和尸检解剖室都属于污染区，应安装紫外灯等消毒装置，每天进行消毒；安装良好的通风设施，将甲醛等有害废气排出。 ②半污染区：污染源主要属于危险品的化学试剂。 制片技术室包括组织处理实验室、组织包埋实验室、石蜡组织切片室、HE 染色和其他染色实验室以及一些相关技术实验室、病理诊断室、组织切片和蜡块储存室、大体标本制作室和陈列室等属于半污染区，应安装良好的通风设施，将有害废气排出。 ③非污染区：非污染区不应有生物性和化学性的污染物存在，但也应该安装良好的通风设施，保持室内空气新鲜。（文字档案室、摄影室、办公室和休息室等属于非污染区） （2）配备实验室所必须的设施，一旦出现事故能在最短时间内进行救治和处理，使对实验室工作人员受到的伤害和实验室受到的破

坏最大限度地减低。 ①配备工作衣、手套、口罩、眼镜、面罩等劳动防护用品，供实验室需要时使用。 ②安装喷淋设备。 ③安装专门的通风柜台（局部通风），分别用于取材、配制和使用有害的化学试剂，使工作中产生的有害废气从通风柜里排走而不会散发到整个实验室。同时实验室也安装良好的通风设施如排气扇（全室通风），将实验室中的有害废气排出。 ④有污染物的实验室要在天花板或墙壁上固定安装紫外灯（离地面约 2.5 米左右）进行消毒。 ⑤实验室要配备足够数量的消防器材和设施，消防器材不得移作它用，楼梯、走廊内不得堆放杂物，保证消防通道畅通。 ⑥配备有消毒药水、止血帖等药箱，以作急救用途。 2、加强实验室排污管理，维护环境和公共安全病理实验室产生的污染主要是危险品污染、医疗垃圾和废气污染。 （1）危险品污染：实验室中使用的许多化学药品都是危险品，包括：爆炸品、易燃液体、易燃固体、自燃物品和遇湿易燃物品、氧化剂和有机过氧化物、毒害品和感染性物品、腐蚀品以及压缩气体和液化气体等均列为危险品。 ①致癌物质如黄曲霉素 B1、联苯胺类（DAB）等。 ②高毒试剂如三氯甲烷、苯胺、硫化氢、氯化氢、叠氮钠。 ③中毒试剂如苯、硫酸、甲醛、甲醇、二甲苯。

化学与环境保护

化学与环境保护 篇一：化学与环境保护论文 化学与环境保护 从环境保护出发，介绍了环境污染的现状、防治方法及我国环境污染防治取得的成绩，综述了绿色化学的定义、特点及研究内容。指出绿色化学是近年来国际上普遍提倡和开展的研究课题，绿色化学的发展能节约能源，减少环境污染，将成为可持续发展战略的核心内容。 人类在改造自然创造物质财富的进程中，特别是20世纪，随着有机化学工业的发展，石油、天然气生产的急剧增长，化工污染越来越突出，环境问题日趋严重。不可否认，环境科学的研究成果和化学知识的应用为推动人类的进步做出了巨大的贡献，化学及其制品已经渗透到人类生活、生产和国民经济的各个领域。但另一方面，由于只注意经济的发展而忽视了环境保护，污染环境和危害人类健康的事件接连发生。在水体方面，1956年。日本熊本县水俣湾被化工厂排放含汞废水污染，诱发水俣病，使一些人四肢麻木、精神失常、一会儿酣睡、一会儿兴奋异常，惨痛而死。而大气方面，有马斯河谷烟雾事件、多诺拉烟雾事件、伦敦烟雾事件。原因就是燃煤产生的二氧化硫转化成硫酸雾，导致人们胸闷、咳嗽、呕吐，年老体弱者因而死亡。环境污染给人类赖以生存的自然环境的可持续发展带来了巨大的威胁。如何保护我们赖以生存的自然环境，实现人与自然的协调发展，已经成为世界各国共同关注和思考的问题。

2.环境污染与治理 2.1水污染及治理 水是一切细胞和组织的重要成分，是构成自然界一切生命的重要物质基础，是名副其实的生命之源。由于人类大规模的生产活动，使某些有害物质进入水体，引起天然水体发生物理和化学上的变化，造成水污染。水污染按污染物质的类型可分为：病原体污染、需氧物质污染、植物营养物质污染、石油污染、热污染、有毒化学物质污染、无机物污染、放射性污染。 在水污染防治技术上，我国科技工作者通过不懈努力，取得了一定的成果。历时五年的“甲基汞污染综合防治与对策研究”取得可喜成果；“长江中下游浅水湖生态渔业研究”通过了专家鉴定；无磷洗衣粉的研制生产??为水资源保护与可持续利用做出了积极贡献。 2.2大气污染及治理 排放到大气中的污染物有二氧化硫、飘尘、氮氧化物、碳氢化物、一氧化碳、二氧化碳等。大气污染来源主要有三个方面：一是生活污染源，包括饮食或取暖时燃料向大气中排放的有害气体和烟雾；二是工业污染源，包括火力发电、钢铁和有色金属冶炼、各种化学工业给大气造成的污染；三是交通污染源，包括汽车、飞机、火车、轮船等交通工具的烟煤、尾气排放。人类活动导致全球大气层的主要变化及环境问题可以归结为三个方面：一是大气中温室气体的增加导致气候变化，二是大气臭氧层破坏形成臭氧层空洞，三是酸雨和污染物的越

化学与环境质量的关系分析

化学与环境质量的关系分析 发表时间：2018-11-06T16:36:49.107Z 来源：《建筑学研究前沿》2018年第19期作者：郭伟丽 [导读] 我国的的环境问题逐渐的加重，环境污染产生的原因也逐渐的增多。 深圳太科检测有限公司广东省深圳市 518000 摘要：近年来，随着我国科学技术的不断发展以及综合国力的不断提升，对于化学的相关研究也在不断地加强。由于化学工程和化学工艺在我国的使用逐渐的增多，我国的环境也出现了一定的问题。本文将针对化学与环境质量之间所存在的关系进行详细的研究和分析，为我国的环境保护做出相应的贡献。 关键词：化学；环境质量；关系；分析 一、我国的环境现状 近年来，我国的的环境问题逐渐的加重，环境污染产生的原因也逐渐的增多。目前，我国北方的雾霾现象以及南方的酸雨都是环境污染加重的表现。随着人们对生活质量的关注，对环境保护的呼声也越来越大。我们通过对初中和高中化学知识的学习，都能够了解到化学对于环境有着十分重要的影响。针对化学的发展对于环境产生的影响，我们要根据实际情况的不同对化学产生的环境问题进行分析和治理，从而改善我国日益加重的环境问题。 面对化学对于环境产生的污染，一般可以通过以下几种方式进行治理。首先是减少化学物质的使用，尽量采用无污染的材料进行建筑和生产，这也是治理化学污染最有效的方法，能够从源头上解决污染问题的产生。其次，是对一些难以替代的化学物品的处理。科学技术的不断提升使得各行各业得到了快速的发展，而各行各业在生产中对于化学材料和化学药品的使用也在不断的增多。针对这样的现实状况，我们务必要做好对这些化学物品的处理，以有效的减少化学物质对环境的污染。另外，化学物质之间的相互反应还可以将一些有害的物质转化为无毒无害的物质，对治理环境污染问题做出了一定的贡献。通过对化学的正确学习，我们能够发展化学对于环境有着严重的影响。化学的发展既能够造成环境污染的问题，同时也能够治理环境污染。 二、化学与大气污染之间的关系 大气污染是指空气中含有一些有害物质，会使空气的质量降低并对人的身体造成一定的伤害。大气污染一般表现形式就是雾霾和酸雨，产生的原因主要是煤油等物质的燃烧，产生的二氧化硫，二氧化氮一级一氧化碳等。这些都是化学对于环境所造成的不良影响，加重了环境污染的状况。 这样的状况下，我们应该正确的应用我们所学习的化学知识，对此类污染问题进行分析和治理。例如，我们可以使用一些价格比较低廉的化学药品与二氧化硫等对空气具有较强污染能力的有毒有害气体进行中和反应，降低煤油燃烧后的有毒有害产物含量。这就是利用化学知识对环境进行治理的一个很好的办法。此外，还可以再煤油等物质的燃烧过程中通入适量的氧气等助燃物质，使煤炭能够得到充分的燃烧，从而产生更少的有毒有害气体进而保护环境。 我们在实际的生活中应该运用所学习的化学知识，尽己所能的保护环境。在燃烧煤炭等物品时要保持通风，使延期的含量能够维持煤炭的完全燃烧。另外，还应该尽量减少使用会污染环境的化学用品。出行时也可以尽量少开私家车，选择一些比较环保的交通工具，减少对大气的污染。 三、化学与水污染之间的关系 水资源一直都是人类赖以生存的重要能源之一，由此也可以看出对于人类生活的重要影响。如今，随着重工业的发展不断的进行，工业污染以及工业废水的不断增加，水已经不能依靠自然进化能力进行充分的进化，水体污染现象十分的严重。另外，水污染还会对水生生物的生活产生十分严重的影响。 水体污染是一个十分严重的问题，必须要通过合理有效的方式进行治理，保证水体质量能够符合国家标准。水处理是采用一定的化学药剂来处理生活污水以及工业污水的过程。化学药剂的正确使用能够使水体得到有效的净化，减少水中的污染物质。例如，水中酸的含量过多时，就可以采用一些价格较为低廉的碱性药品进行处理，从而使水的酸碱度保持在正常范围内。例如，水体中经常会存在金属含量过多的情况，化学药品的加入也能够及时有效的解决这些问题。 化学知识的学习让我们明白了许多的道理，同时我们也应该注意生活中的点点滴滴。例如，减少农药和化肥的使用，既能够减少成本，又能够减少因化肥和农药所造成的水体污染。例如，在洗衣粉的选用过程中要选择无磷洗衣粉，造成水体富营养化等问题。这些都是我们在日常的生活中能够做到的一些事情，对于环境保护有着很大的作用。 四、化学与土壤污染之间的关系 土壤资源是人们农业生产的重要前提条件，土壤资源对人们生命健康也有着极为重要影响，总之，土壤资源是人类生存不可或缺的一部分。土壤资源是农作物种植的基础，是生物多样性存在的前提，它对人类社会的意义非凡，所以，我们在生产与生活的过程中，一定要采取措施保护土壤资源。但是，就目前而言，我国都土壤资源的不合理运用已经造成了很多问题，比如说：土地沙漠化、土壤板结、土壤退化。这些问题给人们未来生存和发展带来了巨大的挑战，严重威胁着人类的未来。 土壤资源的破坏和退化，主要是因为人们在生产与生活过程中的一些错误行为所导致的。土壤资源遭到破坏的主要原因有以下几点：第一，农民在开展农业生产的过程中，不合理的利用土地，在土地种植过程中超负荷的开展农作物种植，造成土壤肥力下降，而且，面对土壤肥力下降的情况又没有及时采取措施恢复土壤肥力，让土壤进行自我恢复。而且，农民为了让土壤能够恢复肥力就给土地大量使用化肥，化肥中含有许多化学元素给土壤带来负面影响，最为严重的就是导致土壤板结。第二，农民在农作物种植过程中，滥用农药化肥，造成土壤板结。在农作物种植过程中，化肥农药的运用是在所难免的，但是，有些农民为了提高农作物的生产效率，减少农作物的虫害，在管理农作物的过程中大量运用化肥农药，这样就会造成土壤污染。而且，农药的过多运用还会对农作物产生不良影响，最终给人们的生命安全造成威胁。 人们在生产生活过程中，要实现可持续发展，提高土壤的利用质量，农业生产一定要合理利用土壤资源，规范使用化肥农药。为了更好地处理化学与土壤质量的关系，本文提出了相关措施：第一，农民在开展农业生产的过程中，要合理利用土地，及时恢复地力。为了提

环境保护与绿色化学教案.doc

课题环境保护与绿色化学 教学目标 知识与技能 1、了解一些环境保护的知识及“绿色化学”的思想； 2、通过收集、调查、发言，培养学生团结合作、科研实践、组织表达等能力。 过程与方法 1、课前学生对学习内容进行社会调查和查阅相关资料； 2、课堂中，学生根据准备的材料进行发言，讨论。 情感、态度与价值观 通过参加环境教育活动，学习一些环境知识，增强环境保护意识，树立主人翁社会责任感，体会化学与社会发展的关系。 教学重点增强环境保护意识，体会化学与社会发展的关系。 教学难点课前资料的收集与整理。 课前准备1、提前一周印发阅读材料，布置学生分组进行调查，收集资料，访问身边的人群，为课堂的讨论发言做好充分准备。 2、小组长负责召集成员进行原始材料的收集和分类整理，准备发 言内容。 3、材料可以是图片、文字（报刊杂志，复印材料等）、实物、影 片等。 教学过程 一、创设情境，引入课题 1、播放幻灯片《森林狂想曲》 这是一幅多么迷人的自然美景。然而，如今的地球正在遭受着前所未有的灾难 2、播放幻灯片《环境污染》 （边播放边讲解）大气污染加剧、水污染严重、赤潮、酸雨、臭氧空洞、固体废弃物与日俱增、温室效应、水土流失、土地沙漠化……。生存环境的日益恶化，严重威胁着人类的健康和生命，于是，全人类大声疾呼：“Save Our

Soul”，(拯救生命)，保护地球，保护环境。 3、播放幻灯片《环境保护与绿色化学》 [引言]纵观历史，从使用火到水、木材、煤、石油、天然气等资源，人类能源的来源全部都是从自然界中得到，仅仅注重资源开发是远远不够的，人类要实现可持续发展，必须做到合理开发资源，最大限度地利用好资源，还要保护好环境，而化学不仅在资源的开发和综合利用上发挥重要的作用，在环境保护方面也大有用武之地。 [展示]幻灯片《大气环境和水环境监测》 要了解环境的污染情况，消除和控制污染以及研究污染物的存在、分布和转化规律，就需要对污染物的存在形态、含量等进行分析和鉴定，提供可靠的分析数据。化学工作者承担着繁重的环境监测工作。 二、组织学生发言、讨论，了解一些环境污染及防治措施知识 [引言］俗话说：“明枪易躲，暗箭难防”。难防，不等于不触防。隐藏在我们身边的无形杀手究竟是什么?下面请第一小组同学代表给大家讲讲。 [问题1]居室污染的来源、危害及防治措施。 [学生活动］讲述居室污染的来源、危害及防治措施。 [问题2]硫氧化物和氮氧化物是形成酸雨的主要物质。工业上常利用它们与一些廉价易得到的化学物质发生反应加以控制、消除或回收利用。请举例说明这些方法的化学反应原理和类型。 [学生活动］讲述酸雨的防治措施 [问题3]含氮、磷的大量污水任意排向湖泊、水库和进海海域，会出现水华、赤潮等水体污染问题。你认为在农村和城市造成的这种水体污染各有什么特点，并查阅资料了解有关的污染及治理情况。 [学生活动］讲述水体富营养化及治理 [问题4]“世界环境日”的来历怎样？历年“世界环境日”主题是什么？古人说：“千里之行，始于足下。”我们每个人应该为环境保护作些什么？

化学与环保

化学、环境污染与环境保护 人类的生产生活离不开化学，化学工业也是环境污染的重要源头之一，于此同时环境保护、治理环境也离不开化学科学的重要作用。 化学与环境污染有着密切的联系，例如以下四种比较大的环境污染。 (一）大气污染 大气污染的污染源主要是： （1）人类大量燃烧煤、石油、天然气等化石燃料，向大气排放大量CO2、SO2、CO等有害气体。 （2）汽车尾气所含的N、O化合物，C、H化合物。 （3）人类使用冰箱、空调时释放的氟氯烃化合物等。大气污染的后果是温室效应、臭氧层空洞、酸雨、酸雾等。人类生活在空气中，大气遭到污染，人类何求健康何求安定？而全球空气污染最严重的20个城市，有10个在中国。中国已是仅次于欧洲和北美的第三大酸雨区，直接损失南方11省就达440亿元。酸雨多分布在江南的四川盆地、黔、湘、赣、鄂及沿海的闽粤；而华北由于降水少、土壤酸性低，很少观测到降酸雨。值得注意的是北方的候马、京津、丹东、图门等地区也出现酸性降水。 （二）水污染 联合国把中国列为13个最缺水的国家之一。中国年人均用水量为2200立方米，仅为世界人均用水量的30%左右，人均水资源占有量居世界110位。在这样严峻的形势下，工厂污水、生活废水仍在源源不断地排向江、河、湖、海，导致我国水污染情况日益严重。海水富营养化使赤潮频频发生，鱼类体内的有毒污染物使实用者的生命健康受到威胁。 （三）固体废弃物污染 源自工厂企业城市居民的生活垃圾，对人的身体危害很大，如： 废旧电池污染，可使含有镉、锌、汞等重金属。一节一号电池能污染60万升水，烂在地理能使一平方米的土地失去使用价值，他们的污染可持续20年之久。目前中国电池产量占世界2/3，仅北京一年就产生废电池6000吨。 （四）噪声污染 30-40分贝是比较安静的正常环境，超过50分贝就会影响睡眠和休息，70分贝以上就会干扰谈话，使人心烦意乱，分散注意力，防碍工作和休息，对人的心理、生理产生严重的影响。强大的噪声可引起耳聋、神经衰弱、消化不良、高血压、头昏、头痛等症状。而随着工业的发展，噪声污染日益突出。 人类的生活生产离不开化学，同时化学也在环境保护、治理污染中起着重要作用。

农药污染和环境保护论文.doc

3．2．1.1 水体中农药的来源途径 水体中农药的来源主要是以下几个方面：向水体直接施用农药；含农药的雨水落入水体；植物或土壤粘附的农药，经水冲刷或溶解进入水体；生产农药的工业废水或含有农药的生活污水等都时刻危害着地表水和地下水的水质，不利于水生生物的生存，甚至破坏水生态环境的平衡。 3．2．1.2 农药污染对水环境的危害 在有机农药大量使用期，世界一些著名河流，如密西西比河、莱茵河等的河水中都检测到严重超标的六六六和滴滴滴。有时为防治蚊子幼虫施敌敌畏，敌百虫和其他杀虫剂于水面；为消灭渠道、水库和湖泊中的杂草而使用水生型除草剂等造成水中的农药浓度过高，大量的鱼和虾类的水生动物死亡。还在一些农药药夜配制点有不少药瓶和其他包装物，降雨后会产生径流污染，施药工具的随意清洁也造成水质污染。 3．2.2 农药对土壤的污染 3．2．2.1 土壤中农药的来源途径 农药进入土壤的途径有三种情况：第一种是农药直接进入土壤包括施用的一些除草剂，防治地下害虫的杀虫剂和拌种剂，后者为了防治线虫和苗期病害与种子一起施入土壤，按此途径这些农药基本上全部进入土壤；第二种是防治病虫害喷撒农田的各类农药。它们的直接目标是虫、草，目的是保护作物，但有相当部分农药落于土壤表面或落于稻田水面而间接进入土壤。第三种是随着大气沉降，灌溉水和植物残体。

3．2．2.2 土壤农药对农作物和土壤生物的影响 土壤农药对农作物的影响，主要表现在对农作物生长的影响和农作物从土壤中吸收农药而降低农产品质量。农作物吸收土壤农药主要看农药的种类，一般水溶性的农药植物容易吸收，而脂溶性的被土壤强烈吸附的农药植物不易吸收。 在前苏联的实验资料中显示水溶性农药乐果很易被莴苣，燕麦和萝f、等作物吸收，作物与土壤中农药浓度之比为5．3—4．8。植物对乐果的吸收系数是很高的农作物还易从砂质土中吸收农药，而从粘土和有机质中吸收比较困难。蚯蚓是土壤中最重要的无脊椎动物，它对保持土壤的良好结构和提高土壤肥力有着重要意义。但有些高毒农药，比如毒石畏、对硫磷、地虫磷等能在短时期内杀死它。 除此之外，农药对土壤微生物的影响是人们关心的又一个农药对微生物总数的影响，对硝化作用、氨化作用、呼吸作用的影响。而对土壤微生物影响较大的是杀菌剂，它们不仅杀灭或仰制了病原微生物，同时也危害了一些有益微生物，如硝化细菌和氨化细菌。随着单位耕地面积农药用量的减少，除草剂和杀虫剂对土壤微生物的影响进一步地消弱，而杀菌剂对土壤微生物的负面作用将会更加地成为我们关注的对象。 3．2.3 农药对大气的污染 由于农药污染的地理位置和空间距离的不同，空气中农药的量分布为三个带。第一带是导致农药进入空气的药源带。在这一带的空气中农药的浓度最高，之后由于空气流动，使空气中农药逐渐发生扩散和稀释，并迁离使用带。此外，由于蒸发和挥发

高中化学必修二《环境保护与绿色化学》【创新教案】

第二节化学与资源综合利用、环境保护 第二课时环境保护与绿色化学 教材分析 地位与作用： 本节课为人教版必修二第四章第二节，是高中化学必修模块的最后一节，以化学与可持续发展为主题，站在资源利用和环境保护这一角度，进一步阐明化学和人类可持续发展的关系，是上节内容进一步深化。人类从自然界获取全部的能源，其中的大多数属于不可再生的资源。人类要实现可持续发展的同时，不仅要注重资源开发，而且要做到资源的合理开发和利用，同时我们还应做好环境的保护。而化学不仅对资源的合理开发起到指导作用，同时在资源的综合利用以及环境保护方面也有重要意义。为此，教材在安排学习第一节内容之后，紧接着又安排了第二节内容，为的就是让学生在第一节课的学习基础上，通过这节课的学习增强环保意思，增强自身再扔，同时对“绿色化学”与可持续发展有一个全面的认识。 本课内容分两个主题，主题1首先是让学生在做社会调查和资料收集整理的基础上，意识到环境污染的严重性和环境保护的紧迫性，并让学生对常见的环境污染进行交流与讨论，找出相关污染的来源、危害及防治措施。主题2则建立在学生了解已有环境知识的基础上，在讨论中认识环境污染的预防（绿色化学）的相关知识与科学方法，从而逐步形成绿色化学的观念。 教学目标 ㈠、知识与技能 1. 了解当今存在的主要环境问题，知道环境污染的几种类型及防治，及其危害。 2. 能描述出绿色化学的含义，树立绿色化学的观念。 3. 通过环氧乙烷制备讨论，认识化学反应在制造新物质方面的作用以及新物质的合成对人类生活的影响。、 4.以酸雨的防治和无磷洗涤剂的使用为例，体会化学对环境保护的意义 ㈡、过程与方法： 1、通过收集、调查、发言，培养学生团结合作、科研实践、组织表达等能

中学化学实验与环境保护

中学化学实验与环境保护 众所周知，当前环境保护问题已经是全人类所要面对的一个非常严峻的问题，全球气候变暖、大气污染、沙尘暴等，以及由环境持续恶化引起的极端天气正在影响、威胁着全人类。人类只有一个地球，“环境保护”正唤起人类行动起来，爱护环境、保护家园。可是全国数以万计的高校、中学的化学实验室几乎每天都在排放污染物，这种“聚沙成塔”的污染成分复杂，累积效应强而又容易为人忽视。而作为一名化学实验教师，在工作中应该怎样做，使学生能及时准确做完化学实验，又能在实验中尽量减少或不污染环境呢？ 一、要加强实验室建设 对实验室进行规范化管理，严格遵守实验管理工作制度。每学期初向任课教师下发实验通知单以便做好实验准备工作，将实验所需仪器、药品准备齐全，以保证实验能顺利进行。实验后做好实验记录，仪器损坏记录等。尤其要禁止学生将药品带出实验室或擅自使用，以防止对学生造成人身伤害或对环境造成污染。如在初三化学“酸的性质”实验中有稀硝酸，还有铜片。有的学生在做过Cu与HCl不反应的实验后，出于好奇会试试与H2SO4、HNO3是否能反应。而与

HNO3进行反应时，会产生NO2气体。NO2气体是一种有毒气体，既是大气中的重要污染物，是形成光化学烟雾的元凶，又会对人的呼吸器官有强烈的刺激作用。 再如，在现今科技高速发展的时代，火柴这个曾经给人们带来便利的小东西，正在逐渐退出舞台，而在化学实验室，火柴却仍然在发光发热，甚至还成了某些学生的玩具。由于现在的学生在日常生活中用到火柴的地方很少，更很少有机会划火柴，所以有的学生就会充分利用上实验课的机会，将划火柴当成游戏。实验室所用的火柴就是最普通的那种火柴，这种火柴的火柴头主要由氧化剂、易燃物和黏合剂等组成，火柴盒侧面主要由红磷、三硫化二锑、黏合剂组成，当划火柴时，火柴头和火柴盒侧面摩擦发热，放出的热量使KClO3分解，产生少量氧气，使红磷生火，从而引起火柴头上易燃物燃烧，这样火柴便划着了，生成五氧化二磷、二氧化硫等物质。这看似很小的火柴，划着后生成的物质好像不多，但想一下，在一间教室内，如果划上几十根几百根火柴，效果会如何呢？所以任课教师向学生强调节约资源的同时，在准备实验时，要根据一次实验所用火柴的数量，发到各实验桌上，下一节课之前再重新换上，这样虽然麻烦，但至少可以使二氧化硫等有害气体少产生一些。 二、以改进化学实验为途径来减少污染

化学与环境保护教案

化学与环境保护教案文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

化学与环境保护 [教学目标] 1．了解造成环境污染的原因及危害，认识环境保护的重要性和必要性。 2．了解科学、技术、社会的相互关系。 3．了解化工生产中遵循“绿色化学”思想的重要性。 [要点精析] 一、环境及环境保护 环境是我们人类赖以生存的空间，由于人口的不断增加，科技的进步，不仅提高了生产能力和生活质量，同时也给环境带来了破坏，使得组成环境的大气、水体、土壤等发生了变化，人类活动导致的环境污染超出了环境的自净能力，使环境质量下降并造成有害于人类或其它生物的正常生长和发展。因此，保护环境治理环境是每个人义不容辞的责任。 二、环境污染 1、大气污染——当大气中污染物质的浓度达到有害程度，以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件，对人或物造成危害的现象叫做大气污染。 凡是能使空气质量变坏的物质都是大气污染物。大气污染物目前已知约有１００多种。按其存在状态可分为两大类。一种是气溶胶状态污染物。另一种是气体状态污染物。气溶胶状态污染物主要有粉尘、烟液滴、雾、降尘、飘尘、悬浮物等。气体状态污染物主要有以二氧化硫为主的硫氧化合物，以二氧化氮为主的氮氧化合物，以二氧化碳为主的碳氧化合物以及碳、氢结合的碳氢化合物。大气中不仅含无机污染物，而且含有机污染物。随着人类不断开发新的物质，大气污染物的种类和数量也在不断变化着。 大气污染物的主要来源：

空气质量报告中涉及的污染物主要是：SO2、NO2和可吸入颗粒物。 （1）光化学烟雾——是一种淡蓝色的烟雾，汽车尾气和工厂废气里含大量氮氧化物和碳氢化合物，这些气体在阳光和紫外线作用下，会发生光热化学反应，产生光化学烟雾。它的毒性很大，对人体有强烈的刺激作用，严重时会使人出现呼吸困难，视力衰退，手足抽搐等症。 光化学烟雾的来源：NO x、C x H y 如下图： 光化学烟雾的成分：臭氧、醛类、酮等 光化学烟雾的防治：省环保局指出，首先要加强机动车污染防治工作，主要是提高机动车排放标准；其次是加强燃煤电厂烟气脱硝工作。相关人士还提出，可建立一个臭氧超标预警系统，当臭氧浓度达到预警浓度时，将建议公众尽量少出门，减少私车使用。（2）臭氧层破坏——臭氧层是地球最好的保护伞，它吸收了来自太阳的大部分紫外 线。某些大气污染物的排放使得臭氧层密度降低形成空洞的现 象。 原因：氟氯烃、NO x 危害：过量的紫外线照射，会破坏植物的生长，使农作物减产。会引起皮肤癌和白内障等。