大學(xué)化學(xué)課件：第七章 化學(xué)與環(huán)境保護(hù)

第七章化學(xué)與環(huán)境保護(hù)垃圾堆積面對(duì)環(huán)境保護(hù)，化學(xué)需要做什么？

1、環(huán)境化學(xué)——用化學(xué)的技術(shù)和方法研究環(huán)境中物質(zhì)間相互作用，并在此基礎(chǔ)上研究控制污染的原理和方法2、綠色化學(xué)——利用化學(xué)原理從源頭上消除污染。

采取無(wú)毒、無(wú)害的原料.潔凈、無(wú)污染的化學(xué)反應(yīng)途徑與工藝.生產(chǎn)出有利于環(huán)境保護(hù)與人類安全的、環(huán)境友好的化學(xué)產(chǎn)品?；瘜W(xué)與環(huán)境保護(hù)7.1自然環(huán)境中的物質(zhì)循環(huán)(主要掌握C、N循環(huán)）7.2保護(hù)大氣環(huán)境7.3保護(hù)水資源7.4綠色化學(xué)自然環(huán)境可分為四個(gè)圈層：生物圈、大氣圈、水圈和巖石圈，總稱為生態(tài)圈各圈層之間有物質(zhì)交換和能量交換

生態(tài)圈生物圈大氣圈水圈巖石圈7.1自然環(huán)境中物質(zhì)循環(huán)7.1.1水循環(huán)(自學(xué)）7.1.2碳循環(huán)7.1.3氮循環(huán)7.1.4氧循環(huán)(自學(xué)）碳是構(gòu)成生物體最基本元素之一構(gòu)成地殼巖石和礦物燃料的主要元素碳循環(huán)主要通過(guò)CO2進(jìn)行7.1.2碳循環(huán)碳的循環(huán)過(guò)程(主要以CO2形式）1、植物光合作用和呼吸作用中循環(huán)：光合作用將大氣中的CO2+H2O化合成碳水化合物（糖類），在植物呼吸作用中以CO2形式返回大氣，被植物再度利用；2、經(jīng)動(dòng)物的呼吸釋放回到大氣植物被動(dòng)物采食后，被吸收的糖類在動(dòng)物體內(nèi)氧化成CO2，并通過(guò)呼吸作用釋放回大氣，被植物利用；動(dòng)植物遺體與排泄物經(jīng)過(guò)多年沉積，轉(zhuǎn)化成礦物燃料。3、煤、石油、天然氣等礦物燃料的燃燒，生成CO2，CO2返回大氣后重新進(jìn)入循環(huán)。碳的循環(huán)主要是通過(guò)CO2來(lái)進(jìn)行的。主要可分為三種形式：

7.1.3氮循環(huán)氮的固定主要途徑：非生物固氮：如：閃電高能固氮，閃電等將大氣中的氮氧化成硝酸鹽隨降雨進(jìn)入土壤?；鹕絿姲l(fā)出的巖漿所固定的氮。工業(yè)固氮等。生物固氮：通過(guò)生物固氮形成硝酸鹽，如豆科植物根部根瘤菌可使氮?dú)廪D(zhuǎn)變?yōu)橄跛猁}。大氣中的N2生物固氮工業(yè)固氮高能固氮

(閃電固氮)豆科植物非豆科植物動(dòng)物動(dòng)植物遺體、殘?bào)w、

排泄物中的有機(jī)氮NH3NO3ˉNH3NO3ˉ氮肥氨化細(xì)菌硝化細(xì)菌反硝化細(xì)菌反硝化作用食物鏈氨化作用硝化作用氮循環(huán)的主要環(huán)節(jié)有：固氮作用→生物體內(nèi)有機(jī)氮的合成→氨化作用→硝化作用→反硝化作用氮循環(huán)大氣中的N2動(dòng)植物遺體NO3-土壤中的微生物NH3、NO3-氮素化肥生物固氮氮循環(huán)非生物固氮氧循環(huán)氧在自然界中含量豐富、分布廣泛，性質(zhì)活潑氧在自然界中的循環(huán)最復(fù)雜。上述的幾循環(huán)中都包含了一部分氧循環(huán)。7.2保護(hù)大氣環(huán)境7.2.1大氣圈的構(gòu)成(自學(xué)）與污染7.2.2光化學(xué)煙霧7.2.3酸雨的形成7.2.4溫室效應(yīng)7.2.5臭氧層空洞7.2.1大氣圈的構(gòu)成與污染

大氣圈的構(gòu)成大氣圈

10000km

對(duì)流層

:11.2km影響地球氣候平流層:50km透明度好氣流穩(wěn)定非均質(zhì)層

熱層（電離層）外層（散逸層）中間層:

80km～85km通常把隨地球旋轉(zhuǎn)的大氣層叫做大氣圈,其高度可達(dá)10000km。大氣圈的化學(xué)組成大氣圈是由空氣、少量水氣、粉塵和其他微量雜質(zhì)組成的混合物。

空氣的主要成分按體積之比是氮為78.09%，氧為20.09%，氬為0.93%,CO2為0.03%。此外還有稀有氣體氦、氖、氙和甲烷、氮的氧化物、氨、臭氧等占0.1%。

大氣對(duì)人類生存的重要性人類生活在大氣圈中，依靠空氣中的氧氣而生存。人可幾周不進(jìn)食，幾天不喝水，但斷絕空氣幾分鐘生命就難以維持，這充分表明空氣對(duì)維持生命的重要性，而清潔的空氣則是人類健康的重要保證。

一次污染物、二次污染物

直接從各類污染源排出的物質(zhì)稱為一次污染物。二次污染物是指不穩(wěn)定的一次污染物與大氣中原有成分發(fā)生反應(yīng)，或者污染物之間相互反應(yīng)而生成一系列新的污染物質(zhì)。

如H2S，SO2和NO等被氧化而生成新的污染物.NO2就是由NO被氧化而生成的。

污染物一次污染物二次污染物含硫化合物SO2，H2SSO3，H2SO4，MSO4

碳的氧化物CO，CO2無(wú)

含氮化合物

NO，NH3NO2，HNO3，MNO3

碳?xì)浠衔顲1～C3化合物醛、酮、酸

鹵化化合物HF，Cl2，HCl、鹵代烴無(wú)

氧化劑——O3、過(guò)氧化物

顆粒物質(zhì)煤塵、粉塵、金屬微?！?/p>

放射性物質(zhì)鈾，釷，鐳等——

大氣中污染的分類PM（particulatematter），例如:PM2.5,PM10粒徑>10微米的顆粒物，會(huì)被擋在人的鼻子外面PM102.5微米-10微米的顆粒物，可進(jìn)入上呼吸道，但部分可通過(guò)痰液等排出，對(duì)人體健康危害相對(duì)較小;

PM2.5,即粒徑<2.5微米的細(xì)顆粒物，相當(dāng)于人類頭發(fā)1/10，會(huì)進(jìn)入支氣管，干擾肺部的氣體交換，引發(fā)包括哮喘、支氣管炎和心血管病等方面的疾病。這些顆粒還可以通過(guò)支氣管和肺泡進(jìn)入血液，其中的有害氣體、重金屬等溶解在血液中，對(duì)人體健康的傷害更大。網(wǎng)絡(luò)探索——顆粒物與霧霾何為PM2.5PM，英文全稱為particulatematter(顆粒物）?？茖W(xué)家用PM2.5表示每立方米空氣中這種顆粒的含量，這個(gè)值越高，就代表空氣污染越嚴(yán)重。定名PM2.5叫“細(xì)顆粒物”，PM1或稱“超細(xì)顆粒物”。悟空：“師父，前方煙霧繚繞，如仙境一般，怕是到西天大雷音寺了吧？”唐僧：“悟空，那是北京市區(qū)！如此仙境，難怪是全國(guó)幸福指數(shù)最高的城市了！要不，你留下吧！”悟空：“師父，我要去西天！”唐僧：“徒兒不知，留在此地是去西天最快的方式”唐僧師徒侃北京霧霾7.2.2光化學(xué)煙霧之謎美國(guó)洛杉磯光化學(xué)煙霧事件西南海岸陽(yáng)光明媚、風(fēng)景秀麗商業(yè)、旅游城市從20世紀(jì)40年代初開始，每年從夏季至早秋，只要是晴朗的日子，城市上空就會(huì)出現(xiàn)一種彌漫天空的淺藍(lán)色煙霧。使整座城市上空變得渾濁不清。這種煙霧使人眼睛發(fā)紅，咽喉疼痛，呼吸憋悶、頭昏、頭痛。

1943年以后，煙霧更加肆虐，以致遠(yuǎn)離城市100千米以外的海拔2000米高山上的大片松林也因此枯死，柑橘減產(chǎn)。1955年，因呼吸系統(tǒng)衰竭死亡的65歲以上的老人達(dá)400多人；這就是最早出現(xiàn)的新型大氣污染事件——光化學(xué)煙霧污染事件。

光化學(xué)煙霧

發(fā)生條件？光化學(xué)煙霧是由于汽車尾氣和工業(yè)廢氣排放造成的.汽車尾氣中有害成分：CO、NO、NO2以及烴類化合物、顆粒物、臭氧等。一般發(fā)生在濕度低的夏季晴天的中午或午后。

光化學(xué)煙霧是什么？汽車尾氣含有大量的氮氧化物（NO、NO2）和烴類化合物(HC)等一次污染物。在太陽(yáng)光中紫外線照射下能發(fā)生復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生的以臭氧為主的醛、酮、酸、過(guò)氧乙酰硝酸酯（PAN）等二次污染物。由一次污染物和二次污染物的混合物(氣體和顆粒物)所形成的煙霧稱為光化學(xué)煙霧。特征及危害？

光化學(xué)煙霧的特征是外觀通常呈藍(lán)色。具有強(qiáng)氧化性,能使橡膠開裂,刺激人們眼睛,傷害植物葉子,并使大氣能見度降低！光化學(xué)煙霧

洛杉磯煙霧形成

洛杉磯煙霧是由汽車的尾氣所引起的，而日光在其中起了重要作用：

O3是一種強(qiáng)氧化劑，O3與烴類發(fā)生一系列復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)，其產(chǎn)物中的煙霧含有醛類、酮類等刺激眼睛的物質(zhì)。在此過(guò)程中，NO和NO2還會(huì)形成另一類刺激性強(qiáng)烈的物質(zhì)如PAN（具有強(qiáng)烈的刺激性,是一種極強(qiáng)的催淚劑）。烴類中一些揮發(fā)性小的氧化物會(huì)凝結(jié)成氣溶膠滴而降低能見度。

7.2.3酸雨的形成降雨的酸化程度表示？通常用pH值表示。

正常雨水偏酸性，pH值約為6～7，為什么？這是由于大氣中的CO2溶于雨水中，形成部分電離的碳酸：

CO2(g)+H2O

H2CO3

H++HCO-3水的弱酸性可使土壤養(yǎng)分溶解，供生物吸收。酸雨酸雨通常是指pH小于5.6的降水

酸雨的形成是一個(gè)復(fù)雜的大氣化學(xué)和大氣物理過(guò)程，主要是由廢氣中的SOx和NOx造成的。{1}Sox形成酸雨汽油柴油都含有硫化物，燃燒后生成SO2金屬硫化物礦在冶煉過(guò)程中也要釋放大量SO2。

酸雨形成的過(guò)程

{2}NOx形成酸雨

NO和空氣中的O2化合為NO2，NO2遇水則生成硝酸和亞硝酸，其反應(yīng)過(guò)程可表示為：酸雨對(duì)環(huán)境有多方面的危害：

1.使水域和土壤酸化，損害農(nóng)作物和林木生長(zhǎng)，危害漁業(yè)生產(chǎn)(pH值小于4.8時(shí)，魚類就會(huì)消失)；

2.腐蝕建筑物、工廠設(shè)備和文化古跡，也危害人類健康。

3.酸雨可隨風(fēng)飄移而降落到幾千里外，導(dǎo)致大范圍的公害。因此，酸雨已被公認(rèn)為全球性的重大環(huán)境問(wèn)題之一。酸雨的危害

1982年冬，美國(guó)紐約出現(xiàn)22℃高溫，創(chuàng)百年紀(jì)錄；1987年夏，希臘雅典出現(xiàn)罕見持續(xù)46℃高溫天氣；1988年7月，中國(guó)武漢高溫天氣持續(xù)25天之久。地球出汗了！7.2.4溫室效應(yīng)“溫室效應(yīng)”下的地球4.3.4溫室效應(yīng)溫室效應(yīng)，是大氣保溫效應(yīng)的俗稱。大氣能使太陽(yáng)短波輻射到達(dá)地面，但地表向外放出的長(zhǎng)波熱輻射線卻被大氣的溫室氣體吸收，這樣就使地表與低層大氣溫度增高，因其作用類似于栽培農(nóng)作物的溫室，故名溫室效應(yīng)。

溫室效應(yīng)影響好的方面如果大氣不存在這種效應(yīng)，那么地表溫度將會(huì)下降約330C或更多。壞的方面若溫室效應(yīng)不斷加強(qiáng)，全球溫度也必將逐年持續(xù)升高。溫室氣體：

有CO2，甲烷CH4，氯氟烴（CFCs，即氟氯昂）一氧化二氮（N2O）和氫氧根OH-。在溫室效應(yīng)中，濃度最大的為CO2。大氣中的二氧化碳濃度（ppm）逐年增加溫室效應(yīng)的危害

溫室效應(yīng)的加劇導(dǎo)致全球變暖，會(huì)對(duì)氣候、生態(tài)環(huán)境及人類健康等多方面帶來(lái)影響。

1.地球表面溫度升高會(huì)使更多的冰雪融化，極地變暖，海平面慢慢上升，降雨量也會(huì)增加。

2.降水量的增加會(huì)使草原以及對(duì)水敏感的物種出現(xiàn)變化。很多植物將會(huì)在與以往不同時(shí)期內(nèi)播種、開花與結(jié)果；植物的生長(zhǎng)周期會(huì)縮短，甚至使植物品種打亂；

3.變暖、變濕的氣候條件會(huì)促進(jìn)病菌、霉菌和有毒物質(zhì)的生長(zhǎng)，導(dǎo)致食物受污染或變質(zhì)。因此，氣候變暖將引起全球疾病的流行，嚴(yán)重威脅人類健康?？绰?，試想企鵝在說(shuō)什么？

溫室效應(yīng)危害-冰川溶化

網(wǎng)絡(luò)探索——馬爾代夫水下內(nèi)閣會(huì)議2009年10月17日，印度洋島國(guó)馬爾代夫首次在水下召開內(nèi)閣會(huì)議。目的是提醒人們?nèi)蜃兣瘜?duì)島國(guó)造成的影響。網(wǎng)絡(luò)探索——馬爾代夫水下內(nèi)閣會(huì)議馬爾代夫群島中80%是珊瑚礁島，地勢(shì)低平，平均海拔不足1米。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化問(wèn)題研究小組2007年警告說(shuō)，全球海平面至2100年可能升高0.18米至0.59米，那時(shí)馬爾代夫?qū)⒆兊脽o(wú)法居住。

馬爾代夫總統(tǒng)納希德?lián)暮Ｆ矫嫔仙龢?gòu)成嚴(yán)重威脅，曾提出想在澳大利亞、印度或斯里蘭卡購(gòu)買一處新“家園”，安置33萬(wàn)居民。

/p-34222051.html7.2.5臭氧層空洞之迷03層如何形成？03在高空以及地面的作用？03層現(xiàn)狀如何？03層破壞的原因是什么？03層破壞對(duì)人類健康有何影響？思考的幾個(gè)問(wèn)題7.2.5臭氧層空洞之迷1、03層如何形成？厚度：20Km在高層大氣中(高度范圍約離地面15～24km)7.2.5臭氧層空洞之迷2、O3在地面和高空的作用O3是O2的同素異形體，強(qiáng)氧化性。地面——

高空——有害，形成光化學(xué)煙霧。能吸收太陽(yáng)光中的高能量紫外線。光化學(xué)煙霧O3是一種強(qiáng)氧