第五章化学与环境.ppt

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1、化 学 与 环 境,第五章,国务院关于印发国家环境保护 “十一五”规划的通知 国发200737号 当前，我国经济社会发展与资源环境约束的矛盾日益突出，环境保护面临严峻的挑战。 要紧紧围绕实现规划确定的主要污染物排放总量控制目标，把防治污染作为重中之重，加快结构调整，加大污染治理力度，确保到2010年二氧化硫、化学需氧量比2005年削减10%。同时，要加快淮河、海河、辽河、太湖、巢湖、滇池、松花江等重点流域污染治理，加快城市污水和垃圾处理，保障群众饮用水水源安全。,5.1 环境形势 1、环境形势依然严峻 “十五”环境保护计划指标没有全部实现，二氧化硫排放量比2000年增加了27.8%，化学需氧量

2、仅减少2.1%，未完成削减10%的控制目标。淮河、海河、辽河、太湖、巢湖、滇池（以下简称“三河三湖”）等重点流域和区域的治理任务只完成计划目标的60%左右。主要污染物排放量远远超过环境容量，环境污染严重。全国26%的地表水国控（国家重点监控）断面劣于水环境V类标准，62%的断面达不到III类标准；流经城市90%的河段受到不同程度污染，75%的湖泊出现富营养化；30%的重点城市饮用水源地水质达不到III类标准；近岸海域环境质量不容乐观；46%的设区城市空气质量达不到二级标准，酸雨污染程度没有减轻。,2、规划目标。 到2010年，二氧化硫和化学需氧量排放得到控制，重点地区和城市的环境质量有所改善，

3、生态环境恶化趋势基本遏制，确保核与辐射环境安全。,前 言,3、人类的寿命 平均寿命：70多岁。 衰老医学和长寿调查：平均寿命可为110-130岁或更长 死亡的原因：80-90的死亡是疾病因素。,4、环境问题与疾病问题 环境问题：人口剧增、资源耗竭、生态破坏、环境污染、臭氧空洞、土地退化、淡水短缺、物种消失、气候变暖 疾病问题：新的传染病层出不穷，旧的传染病卷土重来。 据研究，近30年有20多种新的病毒发现，如艾滋病病毒、疯牛病毒等，2003年SARS病毒爆发流行更是震惊世界。,5、二十世纪十大公害事件 1930年马斯河谷烟雾事件 比利时马斯河谷工业区。在这个狭窄的河谷里有炼油厂、金属厂、玻璃厂

4、等许多工厂。12月1日到5日的几天里，河谷上空出现了很强的逆温层，致使13个大烟囱排出的烟尘无法扩散，大量有害气体积累在近地大气层，对人体造成严重伤害。 一周内有60多人丧生，其中心脏病、肺病患者死亡率最高，许多牲畜死亡。这是二十世纪最早记录的公害事件。,1943年洛杉矶光化学烟雾事件 夏季，美国的洛杉矶市，250万辆汽车每天燃烧掉1100吨汽油。汽油燃烧后产生的碳氢化合物等在太阳紫外光线照射下引起化学反应，形成浅蓝色烟雾，使大多市民患了眼红、头疼病。后来人们称这种污染为光化学烟雾。 1955年和1970年洛杉矶又两度发生光化学烟雾事件，前者有400多人因五官中毒、呼吸衰竭而死，后者使全市四分

5、之三的人患病。,1948年多诺拉烟雾事件 美国的多诺拉城有许多大型炼铁厂、炼锌厂和硫酸厂。1948年10月26日清晨，大雾弥漫，受反气旋和逆温控制，工厂排出的有害气体扩散不出去，全城14000人中有6000人眼痛、喉咙痛、头痛胸闷、呕吐、腹泻；17人死亡。,1952年伦敦烟雾事件 祸首是燃煤排放的粉尘和二氧化硫。 烟雾使能见度降低，所有飞机停飞，汽车白天开灯行驶，行人走路都困难；烟雾使呼吸道疾病患者猛增；使人死亡。 自1952年以来，伦敦发生过12次大的烟雾事件。,1953-1956年水俣病事件 日本水俣镇一家氮肥公司排放的废水中含汞，这些废水排入海湾后经过某些生物的转化，形成甲基汞。这些汞在

6、海水、底泥和鱼类中富集，又经过食物链使人中毒。 最先发病的是爱吃鱼的猫。中毒后的猫发疯痉挛，纷纷跳海自杀。1956年，出现了与猫的症状相似的病人。因为开始病因不清，所以用当地地名命名。1991年，日本环境厅公布的中毒病人仍有2248人，其中1004人死亡。,1955-1972年骨痛病事件 日本富山县的一些铅锌矿向河水中排放了含“镉” 的废水。人长期饮用这样的河水，食用含镉河水生产的稻谷，就会得“骨痛病”。 病人骨骼严重畸形、剧痛，身长缩短，骨脆易折。,1968年日本米糠油事件 先是几十万只鸡吃了有毒饲料后死亡。人们没深究毒的来源，继而在北九州一带有13000多人受害。这些鸡和人都是吃了含有多氯

7、联苯的米糠油而遭难的。 病人开始眼皮发肿，手掌出汗，全身起红疙瘩，接着肝功能下降，全身肌肉疼痛，咳嗽不止。,1984年印度博帕尔事件 12月3日，美国联合碳化公司在印度博帕尔市的农药厂因管理混乱，操作不当，致使地下储罐内剧毒的甲基异氰酸脂因压力升高而爆炸外泄。45吨毒气形成一股浓密的烟雾，以每小时5000米的速度袭击了博帕尔市区。死亡近两万人，受害20多万人，5万人失明，孕妇流产或产下死婴，受害面积40平方公里，数千头牲畜被毒死。,1986年切尔诺贝利核泄漏事件 4月26日，位于乌克兰基辅市郊的切尔诺贝利核电站，由于管理不善和操作失误，4号反应堆爆炸起火，致使大量放射性物质泄漏。 31人死亡，

8、237人受到严重放射性伤害。而且在20年内，还将有3万人可能因此患上癌症。核电站周围的庄稼全被掩埋，距电站7公里内的树木全部死亡，此后半个世纪内，10公里内不能耕作放牧 这是世界上最严重的一次核污染。,1986年剧毒物污染莱茵河事件 11月1日，瑞士巴塞尔市桑多兹化工厂仓库失火，近30吨剧毒的硫化物、磷化物与含有水银的化工产品随灭火剂和水流入莱茵河。顺流而下150公里内，60多万条鱼被毒死，500公里以内河岸两侧的井水不能饮用，靠近河边的自来水厂关闭。有毒物沉积在河底，将使莱茵河因此而“死亡”20年,5.1 环境基本知识,5.2 环境及环境污染慨述 1、环境 影响人类生存和发展的各种天然的和经

9、过人工改造的自然因素的总体。即包括自然环境和社会环境。,自然环境：是人类生活和生产所必需的自然条件和自然资源的总称。如大气、水、植物、动物、土壤、岩石矿物、太阳辐射等。 社会环境：是人类在自然环境的基础上，为不断提高物质和精神生活水平，通过长期有计划、有目的地发展， 逐步创造和建立起来的一种人工环境。,2、环境背景值（自然本底值） 是指在不受污染的情况下，环境组成的各要素。 如大气、水体、岩石、土壤、植物、农作物、水生生物和人体组织中与环境污染有关的各种化学元素的含量及其基本的化学成份。 它反映环境质量的原始状态。,3、生态系统与生态平衡 （1）生态系统 一定空间范围内，生物群落（动、植、微生

10、物）与非生物因素通过能量流动和物质循环而共同构成的统一体。 例如，在一个池塘中有水、鱼类、植物和微生物。 （2）生态平衡及失调 生物群落与非生物因素的能量流动和物质循环处于稳定状态时称为生态平衡，反之，则表现为生态平衡的破坏或失调。,（3）破坏生态平衡的因素 自然因素 主要指火山爆发、地震、台风、旱涝灾等自然灾害。 特点:对生态系统的破坏很严重，但地域常有一定的局限性，且出现的频率一般不高。,人为因素 指人类生产和生活活动所引起的对生态平衡的破坏。如过度砍伐、破坏植被、过度开发水利资源、滥捕滥杀、过度狩猎等。 特点:大量的、长期的、多方面的。 这种人为因素会使环境质量不断恶化，从而干扰了人类的

11、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。,4、食物链 一种生物被另一种生物吞食，后者在被第三种生物吞食，并为其提供物质和能量，彼此以食物联接起来的锁链关系，称为食物链。 它是生态系统最基本的功能和特性。,5、环境污染 （1）环境污染 由于自然或人为的原因， 污染物进入环境，对人的身体和精神状态产生直接、间接或者潜在的有害影响，或妨碍各种生物的繁殖与生存，破坏了生态系统的平衡，造成资源破坏和经济损失的。,六、环境污染物的来源和种类,（ 2）环境污染物的来源 自然因素：火山爆发、风暴、火灾等。 人为因素（主要来源）：工业“三废”、生活“三废”、农业生产、医源性污

12、染等。,（3）环境污染物的种类 1）化学性污染物 种类最多，威胁最大(特别是有机污染物)。 目前美国化学文摘中登记的化学物质以每周6000种的速度递增，而其中大部分是在自然界中从未发现过的新化合物。,据统计，在过去的100年中，地球上人工合成化学物质的浓度已从稍大于零增加到了约1ug/kg，按目前速度，100年后将增加到mg/kg级。将对生态环境造成极大的压力，也对人类健康构成极大的威胁。,2）物理性污染物 噪声、紫外线、电磁辐射、电离辐射等。 3）生物性污染物 各种病原微生物和寄生虫卵、生物毒素等。,由污染源直接排入环境，其物理和化学性状都未发生改变的污染物，称为一次污染物。 由一次污染物造

13、成的环境污染称一次污染。 一次污染物与环境中的其他物质发生反应，形成新的污染物，称为二次污染物。 由二次污染物造成的环境污染称为二次污染。,（4）污染物的分类,6、环境污染物进入人体内的途径,吸收,浓缩富集,结合、分布、代谢,排泄,环境污染物吸收、分布、代谢、排泄模型图,7、环境污染的特征 （1）广泛性：范围、地区和影响人群广泛。,（2）长期性 环境污染对人群健康影响的时间长,（3）复杂性 环境中的有害因子种类很多，它们常常是同时综合作用于人体。 污染物之间具有联合作用，污染物和环境之间也具有联合作用。,（4）多样性 污染物对人体的影响既可产生局部刺激和腐蚀作用，也可致全身中毒；直接作用和间接

14、作用；近期危害，又可能有远期危害；“三致”作用。 （5）治理的困难性 环境污染一旦形成，治理非常困难，尤其重金属、多氯联苯、有机氯农药、合成洗涤剂、塑料以及放射性等污染在环境中难以消除。,8、目前存在的主要环境问题 大气污染、水污染、 固体废弃物污染、 全球森林危机、 海洋污染、土壤资源破坏与生态恶化、生物多样性资源锐减、有害化学物质的越境转移等。,空气（大气）对维持人类生命是十分重要的：提供氧气；吸收了外层空间的大部分宇宙射线；维持了地球的热平衡。 空气是人类一刻也不能缺少的生存条件(一个人可以几周不吃饭，几天不喝水，但几分钟不呼吸空气就可能因缺氧而致命)。,5.3 大气污染及其防治,1、清

15、洁干燥的空气，其组成为,N2 O2 Ar CO2 78.08% 20.95% 0.93% 0.03% 99.99% ( 其他：Ne He Xe Kr H2 O3 NO2 等) 0.001%,一、大气的组成 包围地球并随地球运动的大气层称为大气圈，厚度为20003000Km 。,2、环境科学对大气组成的分类,1）恒定组分：N2、O2、Ar、Ne、Kr等气体， 2）可变组分：CO2 (0.020.04%)、H2O(g) (04%) 3）不定组分：煤烟、粉尘、含S N C的化和物（NO2、H2S、SOx） 是大气中的主要污染成分,二、大气污染,按世界卫生组织规定，大气污染的定义为：室外的大气若存在人

16、为造成的污染物质，其含量与浓度及持续时间可引起多数居民的不适感，在很大范围内危害公共卫生，并使人类、动植物生存处于受妨碍的状态。,1、大气污染源及污染物,（1）大气污染源 主要有工业污染源、交通污染源和生活污染源。 1)生活污染源。 人们由于烧饭、取暖等生活上的需要，大量通过诸如炉灶、锅炉等设备燃烧化石燃料，从而向大气排放大量的煤烟等污染物。 生活污染源具有量大、分布广等特点，其危害性不容忽视。,2)工业污染源 工业污染源来源较广，包括火力发电厂、钢铁厂、水泥厂和化工厂等耗能较多的企业燃烧矿物燃料而排放的污染物；各工厂生产过程中的排气(如炼焦厂向大气排放硫化氢、酚、苯、烃类等有毒物质；各类化工

17、厂直接向大气排放具有刺激性、腐蚀性、异味性或恶臭的有机和无机气体等)以及各类工矿企业生产过程中排放的矿物和金属粉尘。,3)交通运输污染源 近年来，由于大规模交通的发展，由飞机、船舶、汽车等交通工具(移动源)排放的尾气，越来越多成为人们关注的对象。在一些发达国家，汽车排放的尾气已构成大气污染的主要污染源。,1、大气污染源及污染物,（2）、大气污染物 大气污染物种类很多，其中对人类危害最大的主要有颗粒物(粉尘)、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、碳氢化合物及卤化物等。,2、大气污染物的分类 一次污染物: 污染物是从污染源直接排放出来的。 二次污染物：若一次污染物与大气中原有成分或其他污染物之间发生化学

18、或光化学反应，生成新的污染物。,根据能源性质和大气污染物组成，可将大气污染分为: 煤烟型污染：是以燃煤为主，一次污染物主要是煤烟、粉尘和SO2等。 石油型污染：是以燃油为主，一次污染物主要是碳氢化合物、氮氧化物等。 混合型污染：是以燃煤为主，包括燃油，是由煤烟型向石油型过渡的阶段。 特殊型污染：是指排放的特殊气体所造成的污染，如氯气、硫化氢等。,三、大气主要污染物的危害 （1）颗粒物（煤烟、粉尘）,污染源：煤、石油燃烧（占60%）矿山、金属冶炼等 火山、岩石风化。 1）降尘 直径10m，可因重力很快降落到地面。 2）飘尘 直径10m，以气溶胶的形式长期飘浮在空中，能进入人体呼吸道。 其中0.5

19、5m的飘尘 对人体危害最大。,飘尘的危害： 可直接到达人体肺部，造成矽肺、呼吸道疾病。 表面积巨大，可吸附污染物，造成粉尘与污染物协同作用。 使大气能见度降低。,（2）SO2,污染源：煤、石油的燃烧等。,SO2的危害： 1）低浓度时可引起鼻腔、咽喉刺激性反应，高浓度时引起支气管炎，窒息。 2）可破坏叶绿素，使植物叶片枯黄、脱落、树 干枯死，水稻减产。 3）形成酸雨。,建于：1702年 左图：1908年 右图：1969年,(3) CO,污染源：汽车尾气的排放、燃料燃烧等。 危害：极易与血液中运载氧气的血红蛋白结合, 其结合能力比氧气强250倍，因此，在低浓度时就能使人受到缺氧性伤害，轻者眩晕，

20、重者脑细胞受到永久性损伤， 甚至窒息死亡。,（4）NOx NO、NO2等,污染源： 1）煤、石油的燃烧； 2）化工厂排放的废气。 危害： 1）刺激呼吸系统。 2）使血红素硝基化，从而使人中毒。3）形成酸雨，光化学烟雾。,（5）挥发性有机化合物VOCs （如：苯、碳氢化合物、甲醛） 主要污染源：汽油发动机废气、油漆涂料厂、家庭装修等。,危害： 1）有害有机物使人体致癌； 如：3，4苯并芘 一种强致癌物。 2）形成光化学烟雾,汽车尾气中每1g烟尘约含3，4苯并芘 70g；汽车行驶1小时可排放300g 3，4苯并芘；3，4苯并芘 的最小致癌量为：0.42g。,（6）有毒化学品（如氯气、氨气、氟化物）

21、 排放源有：化工厂等。 危害：对动物、植物、微生物和人体有直接危害。,（7）难闻气味 人为排放源有：污水处理厂、垃圾填埋场、化工厂、石油精炼厂、食品加工厂、油漆制造、塑料生产、制砖等。 主要危害： 直接引起人体不适或伤害； 对植物和动物有毒性； 破坏微生物生存环境，进而改变整个生态状况。,（8）温室气体（如：二氧化碳、甲烷、氯氟烃） 二氧化碳：燃料燃烧； 甲烷：采煤、气体泄漏、垃圾填埋场； 氯氟烃：制冷设备在生产、使用和废弃时气体泄漏。,主要危害： a、气温升高，两极冰雪融化，引起海平面上升，将给沿海国家带来灾难。 科学家预测：如果地球表面温度的升高按现在的速度继续发展，到2050年全球温度将

22、上升24，南北极地冰山将大幅度融化，导致海平面上升，一些岛屿国家和沿海城市将淹于水中，如纽约，上海，东京和悉尼等。,b、地球上的病虫害增加。 c、气候反常，海洋风暴增多。 d、气温升高，全球各地降水和干湿状况会发生变化。 e、气温升高，蒸发加强，气候会变得干旱。 f、气温升高，导致各地农业生产有所改变。 (1)温带耕作业发达地区将会退化成草原。 (2)半干旱地区将变为干旱地区。 (3)亚寒带将会适宜温带作物生长。,温室效应对人类健康的影响,对发病率的影响 对死亡率的影响,病原微生物繁殖,改变生物传媒和病原体的地理分布,原始病毒从冰川融化而进入环境,炎热地区、炎热季节：死亡率,寒冷地区、寒冷季节

23、：死亡率,(1) 固定源排放的废气比例较高、污染严重； (2) 燃煤大国，属煤烟型污染； (3) 机动车污染日益严重。,四、 我国大气污染的主要特征,原因：煤为主要能源(废气一般虽经除尘但未脱硫；民用煤比例过高) ； 机动车日益增多。,五、大气环境标准简介,为了保护环境和人类的健康，世界各国都分别制定了大气环境标准。 目前我国有关大气环境的国家标准有77项。,如GB 3095-1996“环境空气质量标准”，将我国环境空气质量的功能区分为三类： 一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区； 二类区为城镇规则中确定的居民区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区； 三类区为特

24、定工业区。,我国还有有关大气污染物排放标准18项，有关大气相关监测规范、方法标准56项。 为了保护环境，世界各国相继开展了空气污染预报和污染警报的发布工作，且已成为各国政府环境保护工作的主要内容之一。借鉴国际通用的作法，我国也采用空气污染指数（API）来表示空气污染的程度。,* 以城市空气中SO2、NO2和可吸入颗粒物(PM10)的浓度为依据换算成空气污染指数即API和空气质量级别,空气污染指数（API）及相应空气质量级别,六、综合性大气污染及防治 1、温室效应加剧 1）温室效应的定义 温室效应作为一种自然现象，是指来自太阳（太阳辐射）的能量穿过大气层到达地面，而从地球反射出来的热量则被大气层

25、中的气体部分地阻挡或吸收了。 假若没有大气层，地球表面的平均温度不会是现在合宜的15，而是-18。这温度上的差别是由于一类名为温室气体所引致，温室气体让大气层吸收红外线辐射的份量多过它释放出到太空外，这使地球表面温度上升，此过程可称为天然的温室效应。,大气层中的温室气体，能让太阳的短波辐射透过，加热地面，而地面增温后所放出的热辐射（属长波红外辐射），却被这些组分吸收，使大气增温，这种现象称为温室效应。,2）温室气体 京都议定书及我国温室气体防治法草案指出的温室气体包括: 二氧化碳，甲烷，氧化亚氮，氢氟碳化物，全氟碳化物，六氟化硫等六种气体，其中以前三种为最主要。,3）温室效应加剧的原因 由于人

26、类活动释放出大量的温室气体，尤其是CO2气体，加强了温室效应的作用。导致全球气温上升。 近一百多年，全球平均气温在上升，尤其是近几年。目前有记录以来最热的年份是1998年，其次是2005、2002、2003、2004年。 全球变暖引起了全人类的极大关注。,4）温室效应加剧的影响 a、气温升高，两极冰雪融化，引起海平面上升，将给沿海国家带来灾难。 科学家预测：如果地球表面温度的升高按现在的速度继续发展，到2050年全球温度将上升24，南北极地冰山将大幅度融化，导致海平面上升，一些岛屿国家和沿海城市将淹于水中，如纽约，上海，东京和悉尼等。,b、地球上的病虫害增加。 c、气候反常，海洋风暴增多。 d

27、、气温升高，全球各地降水和干湿状况会发生变化。 e、气温升高，蒸发加强，气候会变得干旱。 f、气温升高，导致各地农业生产有所改变。 (1)温带耕作业发达地区将会退化成草原。 (2)半干旱地区将变为干旱地区。 (3)亚寒带将会适宜温带作物生长。,温室效应对人类健康的影响,对发病率的影响 对死亡率的影响,病原微生物繁殖,改变生物传媒和病原体的地理分布,原始病毒从冰川融化而进入环境,炎热地区、炎热季节：死亡率,寒冷地区、寒冷季节：死亡率,全球变暖对中国的影响 1)气候变暖使我国农业生产的不稳定性增大。 一方面升温可延长作物的有效生长期，提高作物光合作用，使农业增产。另一方面，由于地表水蒸发量增大，会

28、加重我国华北和西北的干旱、砂化、碱化及草原退化等危害；东南沿海地区的台风频率和强度可能增加。农业病虫害增加。,2)海水平面上升使我国沿海经济发展受到威胁。 我国的黄河、长江、珠江三大三角洲，以及相当广泛的平原低地，都是我国经济密集和发达地区，海水平面上升将对其产生严重后果。据估计，如果海水平面上升的情况发生，我国第三大城市天津市的70人口、80的工业产值将受到威胁，一些大化工厂、大电厂、大盐场、大油田也将受到损害。农业也会因海水入侵、土壤盐渍化加重、排水困难而受到损害。,3)气候变暖还会对我国生物多样化产生影响。 气候变暖使生物带、生物群落纬度分布发生变化，使部分动植物和高等真菌等物种处于濒临

29、灭绝、变异的境地 。,控制温室气体剧增的基本对策有： 1调整能源战略 调整能源战略包括提高现有能源利用率、改善能源结构和增加清洁能源比重。,提高现有能源利用率，减少CO2排放，可以采取以下一些措施： 1)采用高效能转化设备。如电热共生产系统，可提高煤炭转换成电能的比重，减少原煤直接燃烧，而使用城市用燃气、电力等清洁能源的消费形式。 2)加强工业企业的技术改造，采用低耗能工艺，如新法炼钢可节能l2。 3)改进运输，降低油耗，强化对机动车排气的监督管理。 4)推出新型高效家电。 5)改进建筑保温。 6)利用废热、余热集中供暖，有利于城市和大型企业改进燃料结构，可节能30。,改善能源结构、增加清洁能

30、源比重主要是指从使用含碳量高的燃料(如煤)，转向含碳量低的燃料(如天然气)，或转向不合碳的能源，加太阳能、风能、核能、燃料电池、地热能、水力、海洋能、生物质能等。这些选择都特使我们向减少CO2排放的方向迈进。,2.植树造林，发展植物净化 目前热带森林年损失1400万公顷、每年从空气中就少吸收4亿吨CO2。为抑制CO2增长，应大面积植树造林。,3控制人口，提高粮产，限制毁林 不发达国家人口失控和发达国家无节制消费及短期行为是造成温室灾害的重要原因之一，因而应在全球推行控制人口数量，提高人口素质，使人口发展与环境和经济相适应。解决第三世界的粮食问题，应依靠农业技术进步，发展生态农业，走提高单产之路

31、，摈弃毁林从耕的落后生产方式。,4加强环境意识教育，促进国际合作 缺乏环境意识是环境恶化的重要原因，为此，应通过各种渠道和宣传工具，进行危机感、紧迫感和责任感的教育，使越来越多的人认识到温室灾害已经开始，气候有可能日益变暖，人类应为自身和全球负责，建立长远规划，防止气候恶化。而且这类环境污染是没有国界的，必须把地球环境作为整体统一考虑、合作治理，认真对待地球变暖问题，否则各国的发展进步都是无法实现的。,2 、臭氧层空洞,臭氧在大气中的主要分布在距地面1535km范围的平流层中，浓度峰值在25km处附近。由于O3层能够吸收99以上来自太阳的紫外辐射，为地球人类及动植物提供了一个防止有害紫外辐射的

32、屏障。所以有人称它为地球生命的“保护神”。,1）臭氧层空洞 臭氧层中臭氧浓度低于正常浓度的区域称为臭氧层空洞。 1984年，英国科学家首先发现南极上空出现了“臭氧空洞”。1985年，美国的“雨云7”号气象卫星也测到了这个“洞”，当时发现它的面积与美国领土相等。随后经过几年的连续观测，发现南极大陆上空春季月份(9一11月)的O3量急剧减少，最多减少约为60，且可持续到12月(即南半球的夏季)。,2）臭氧的形成 在离地面约15km35km高层大气中，由氧吸收太阳紫外线辐射而自然形成O3，其浓度高达0.2ppm。 其形成机理是： O2 hv( 242nm)OO O2O O3 O3 hv(=220-3

33、20nm) O2O 可见，高层大气中同时存在着臭氧形成和分解的两种光化学过程，这两种过程最后达到动态平衡，结果形成了一个浓度相对稳定的臭氧层。,3）臭氧层空洞的原因 联合国环境规划署的一份报告认为，臭氧层的破坏90%是由氟里昂和哈龙，其次是由N2O和NO气体造成的。,20世纪二、三十年代以后，人类合成的“氯氟烃“（CFC）被广泛使用起来。它们成为了冷冻设备、家用冰箱和空调的制冷剂，成为了塑料工业中各类硬软泡沫塑料的发泡剂，成为了医用、美发、空气清新的气雾剂，还成为了烟草工业的烟丝膨胀剂。,臭氧层破坏的机理,CF2Cl 2 + h Cl + CF2Cl Cl + O3 ClO + O2 ClO

34、+ O Cl + O2 总反应：O3 + O 2O2 一个Cl原子可破坏10万个O3分子,NO + O3 NO2 + O2 NO2 + O NO + O2 总反应 O3 + O 2O2,氯氟烃破坏O3,NOx破坏O3,还有四类化学物质具有与氯氟烃相似的行为，它们的名称和用途分别是： 1）哈龙（Halon），用于灭火器具和灭火系统； 2）四氯化碳（CTC），是制造氯氟烃的原料，也是干洗店常用的干洗剂； 3）三氯乙烷，用于金属元件和电子元件的清洗； 4）甲基溴（MB），用于农业大棚的熏蒸。这四类物质挥发性强，在高空中也能分解臭氧分子，与氯氟烃一起，它们被统称为“消耗臭氧层物质”（ODS）。,4）臭

35、氧层的作用 臭氧能吸收波长在220nm320nm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。,5）臭氧层空洞对人类的影响 臭氧层的破坏造成的危害主要表现在下列几个方面： （1)对人类健康的影响 紫外线对促进在皮肤上合成维生素D，对骨组织的生成、保护均起有益作用。但紫外线中的紫外线B(波长280一320nm)过量照射可以引起皮肤癌、免疫系统疾病及白内障等眼科疾病。据估计平流层O3，减少1(即紫外线B增加2)，皮肤癌的发病率将增加4一6。按现在全世界每年大约有10万人死于皮肤癌计，死于皮肤癌的人每年大约要增加5干人。,（2)对植物的影响 近10多年来，科学家对200多个品种的植物进行

36、了增加紫外线照射的实验，发现其中三分之二的植物显示出敏感性。 一般说来，秧苗紫外辐射会使植物叶片变小，因而减少捕获阳光进行光合作用的有效面积，生成率下降。对大豆的初步研究表明，紫外辐射会使其更易受杂草和病虫害的损害，产量降低。,（3)对水生系统的影响 水生植物大多贴近水面生长，这些处于海鲜生态食物链最底部的小型浮游植物的光合作用最容易被削弱(约60），从而危及整个生态系统。 增强的紫外线B还可通过消灭水中微生物而导致淡水生态系统发生变化，并因此减弱了水体的自然净化作用。 增强的紫外线B还可杀死幼鱼、小虾和蟹。研究表明，在O3量减少9的情况下，约有8的幼鱼死亡。,（4)对其他方面的影响 过多的紫

37、外线会加速塑料老化，增加城市光化学烟雾。,为了保护大气臭氧层，各国采取的一些措施，大致可概括为： 1)冻结和削减氟利昂与哈龙的生产及消耗量 将氟利昂的生产及使用冻结在l986年的水平上，1994年停止生产和使用哈龙。,2)减少氟利昂的排放量 除禁止氟利昂作气溶胶应用外，通过再循环使用的方式也可减少其排放量。如制软泡沫塑料中所用的氟利昂，收集后再生，经炭过滤再使用，能减少操作损失50。,3)寻求代用品 较好的代用品应该是既不会破坏臭氧层，也不会产生温室效应的化合物。为做到这两点，它们的分子内不能含有氯和溴原子，并最好在短时间内分解，在大气中不吸收红外线。目前日本已在研究碳链中加入O、N、S、Si

38、等，使分子易断裂加快分解。 另外，许多国家目前正投入力量研究不采用氟利昂制冷原理的技术。例如磁制冷技术、气体制冷技术、热电制冷技术、吸附制冷技术和吸收制冷技术等。,臭氧层被破坏发现和国际保护行动时间表,20世纪20-30年代CFC（氯氟烃，也称氟利昂）开始人工合成。 1974年美国科学工作者Rowland发表CFC破坏臭氧层理论。 1977年联合国环境规划署UNEP研讨CFC气体问题，批准“有关臭氧层的全球行动计划“，成立臭氧问题调整委员会CCOL。,1978年美国禁止使用CFC气体制造喷雾制品。 1979年加拿大、瑞典开始禁止制造使用CFC喷雾制品。 1980年在欧盟部长级理事会上，决定冻结

39、CFC-11、-12的制造，削减喷雾用CFC的生产。 1981年联合国环境规划署在拟订臭氧层保护公约上取得一致意见；挪威禁止制造和进口使用含CFC的喷雾制品。,1985年联合国环境规划署缔结维也纳公约，旨在加强臭氧层保护的研究； 英国科学家观测到南极上空出现臭氧层空洞，并证实其同氟利昂（CFC）有直接关系。 1987年联合国环境规划署UNEP组织制定了关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书，对8种破坏臭氧层的物质（5种特定CFC和3种特定哈龙）提出了将年产量和消耗量在10年内减少一半的要求。这8种物质被称为“受控物质“。,1988年美国国家环保局EPA根据清洁大气法，公布CFC的控制规则； 欧盟提

40、出到1998年CFC的境内生产减少一半，并禁止从未缔结控制公约的国家进口，通过了到2000年全面禁止使用CFC气体的提案； 在荷兰海牙的国际会议上，决定提前一年开展旨在强化蒙特利尔议定书的CFC控制内容的再评价工作； 英国科学家出版报告书，指出南极上空的臭氧层在前所未有地减少。 1989年维也纳公约和蒙特利尔议定书缔约国第一次会议在赫尔辛基召开，发表了赫尔辛基宣言，提出：在本世纪末全部停止使用8种受控物质。,1990年维也纳公约和蒙特利尔议定书缔约国第二次会议在伦敦召开，将以CFC为主的受控物质扩大到20种，决定到2000年全部停止使用（但三氯乙烷到2005年全部停止使用），并决定设立多边基金

41、，对发展中国家淘汰消耗臭氧层物质提供资金援助和技术支持。 1992年为提前停止使用蒙特利尔议定书所列的受控物质，在哥本哈根召开了第四次缔约国会议。 1994年科学家发现南极上空的臭氧层破坏面积已达2400万平方公里，欧洲和北美上空的臭氧层平均减少了10%-15%。,1996年经济发达国家停止使用和生产大部分受控物质；多边基金共集资4.5亿美元，在发展中国家共安排了1100多个淘汰受控物质的项目，以便帮助发展中国家实现到2010年全部停止使用受控物质的目标。 1999年蒙特利尔议定书第十一次缔约方会议在北京举行。,3、 酸雨 1）酸雨是指pH小于5.6的大气降水，包括雨、雪、雾、露、霜。 纯水的

42、pH值为7，但因为空气中含有CO2，且CO2浓度一般约为350m1m3左右，它可使降水的pH值降低到5.6，因而认为pH值小于5.6的大气降水是大气遭受了污染。,首先用酸雨这个名词的人是英国化学家史密斯。1852年，他发现在工业化城市曼彻斯特上空的烟尘污染与雨水的酸性有一定的关系，报导过该地区的雨水呈酸性，并于1872年编著的科学著作中首先采用了“酸雨”这一术语。,20世纪50年代后期，酸雨在欧洲被察觉。进入80年代以后，酸雨发生的频率更高，危害更大，并打破国界扩展到世界范围，欧洲、北美和东亚是酸雨危害严重的区域。我国对酸雨的监测起步较晚。1979年开始在北京、上海、南京、重庆、贵阳等地开展降

43、水化学成分的测定。在1981年进行了一次全国性酸雨普查，监测结果是，全国有20多个省、市、自治区出现程度不同的酸雨，占普查数的87%。目前酸雨已成为我国严重的区域性环境问题。,当前世界最严重的三大酸雨区是西北欧、北美和中国。 我国酸雨 H2SO4/HNO3 10/1，而发达国家为 (12)/1。,1999年度全国降水污染状况,酸雨形成中的主要化学过程可表示为：,SO2型 1）液相反应 SO2 + H2O(l) H2SO3 2 H2SO3 + O2 2H2SO4 2)气相反应 SO2 + O2 SO3 + O SO3 + H2O H2SO4 NOx 型 2NO + O2 2NO2 2NO2 +

44、H2O HNO3 + HNO2,2）酸雨的形成 是一个复杂的大气化学和大气物理过程，主要是由废气中的SOx和NO x，遇降水生成相应的酸，随雨水降落到地面形成的。,3）我国的酸雨有如下特点 （1)有明显的地域性，南方多于北方 从北到南有逐渐加重的趋势，降水的pH5.6的城市几乎都在长江以南，尤以湖南、江西、 四川、广西等省为严重。可能是出于北方土壤多属碱性，这些碱性尘粒被风带到空中，在降水的冲刷过程中对酸起中和作用。南方则不同，气候潮湿，大气中土壤尘粒较少，而且土壤大多属酸性，对酸没有中和能力，或中和能力很小。,（2)酸雨大都属硫酸型 我国能源以燃煤为主，目前脱硫水平尚低，SO2排放总量仅次于

45、美国和欧洲而居世界第三位。故我国酸雨大都属硫酸型，但随着城市汽车的增加，酸雨中硝酸的成分有增加的趋势。 （3)降水酸度有明显的季节性，一般冬季pH值低，夏季pH值高。,4 ）酸雨的危害,（1） 会导致森林成片死亡（酸雨会损坏植物叶面和根部）； （2） 会使湖中鱼虾绝迹（湖泊被酸化）； （3） 会使农作物减产甚至死亡（破坏农田的土壤成分）； （4） 会对人体产生直接危害（造成地下水酸化）； （5） 会腐蚀建筑物和工业设备，造成重大的经济损失； （6） 会对露天文物起腐蚀作用，加速文物资源的破坏甚至毁灭。,要减少酸雨，首先需要努力减少空气中二氧化硫和氮氧化物的含量。为此，在工业方面和消费生活方面，

46、人们可以做的事是多方面的。 工厂可以采取的措施有： a) 安装烟气脱硫装置； b) 提高煤炭燃烧利用率； c) 选择低硫煤； d) 增加使用绿色能源的比例。,公民可以采取的措施有： a) 用煤气或天然气代替烧煤（因为前两者燃烧后不产生酸性气体）； b) 使用省电的电器（因为中国的大部分电力仍来自燃煤发电）； c) 乘坐公共交通（因为减少车辆数目就可以减少汽车尾气的排放量）； d) 选择包装简单的商品（因为生产过度包装要多消耗电力）； e) 参与废物回收（因为使用回收的资源制造产品可以节省电力）。,4、光化学烟雾,1）光化学烟雾 是由汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NO

47、x）等一次污染物，在阳光的作用下发生化学反应，生成臭氧、醛、酮、酸、过氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物，参与光化学反应过程的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叫做光化学烟雾。 1943年首次在美国洛杉矶市发生，故也称为洛杉矶型烟雾。,（1）对人体健康的影响 人的主要伤害是眼睛和粘膜受刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。 研究表明光化学烟雾中的过氧乙酰硝酸酯(PAN)是一种极强的催泪剂，其催泪作用相当于甲醛的200倍。另一种眼睛强刺激剂是过氧苯酰硝酸酯(PBN)，它对眼的刺激作用比PAN大约强100倍。空气中的飘尘在眼刺激剂作用方面能起到把浓缩眼刺激剂送

48、入眼中的作用。近来据报导，PAN和PBN还有致癌危险。美国环保机构统计，美国每年癌症患者中有58是由汽车废气引起空气污染所致。 光化学烟雾对鼻、咽喉、气管和肺等呼吸器官也有明显的刺激作用，并导致头痛，使呼吸道疾病恶化。对老人、儿童及病弱者尤为严重。在1952年洛杉机的光化学烟雾事件中，于两天内使65岁以上的老人死亡400余人。,2）光化学烟雾的危害,（2）对植物的危害 对光化学烟雾敏感的植物包括许多农作物(棉花、烟草、甜菜、番茄和菠菜等)，以及某些饲料作物，观赏植物(如菊花、蔷薇、兰花和牵牛花等)和多种树木。 植物受害是判断光化学烟雾污染程度的最敏感的指标之一。 光化学烟雾对植物的损害 是十分

49、严重的。在美国，光化学烟雾影响农作物减产已遍及27个州。据有关当局统计，仅加利福尼亚州1959年由光化学烟雾引起的农作物减产损失达800万美元。,（3）降低大气的能见度 光化学烟雾的重要特征之一是使大气的能见度降低、视程缩短。 这主要是在于污染物质在大气中形成的光化学烟雾气溶胶所引起的。这种气溶胶颗粒大小使其不易因重力作用而沉降，能较长时间悬浮于空气中，长距离迁移。它们与人视觉能力的光波波长相致，能散射太阳光，从而明显地降低了大气的能见度，因而妨害了汽车与飞机等交通工具的安全运行，导致交通事故增多。,（4）其他危害 光化学烟雾会加速橡胶制品的老化和龟裂，腐蚀建筑物和衣物，缩短其使用寿命。,研究表明，在60( N(北纬)-60( S(南纬)之间的一些大城