《化學(xué)和環(huán)境》講義

《化學(xué)和環(huán)境》講義北京一改百年無(wú)酸雨歷史，已經(jīng)由無(wú)酸雨區(qū)轉(zhuǎn)而名列酸雨城市“黑名單”。8月份，北京80%的降雨都屬于“酸雨”。酸雨能夠腐蝕城市建筑物，鋼筋、水泥、大理石在它“耐心”的澆淋下會(huì)如酥土般瓦解，同時(shí)，它對(duì)北京古建筑的影響更是致命的。酸雨酸雨：指pH值小于5.6的降水

酸雨的形成SO2+H2O=H2SO3H2SO3+H2O=H2SO4(中國(guó)主要酸雨型)其它國(guó)家主要為HNO3二.酸雨的危害酸雨給地球生態(tài)環(huán)境和人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)都帶來(lái)嚴(yán)重的影響和破壞。研究表明，酸雨對(duì)土壤、水體、森林、建筑、名勝古跡等人文景觀均帶來(lái)嚴(yán)重危害，不僅造成重大經(jīng)濟(jì)損失，更危及人類生存和發(fā)展。酸雨對(duì)環(huán)境的危害（一、）對(duì)水域生物的危害江河、湖泊等水域環(huán)境，受到酸雨的污染，影響最大的是水生動(dòng)物，特別是魚類。其主要危害主要表現(xiàn)在以下方面：第一、水域酸化可引起魚類血液與組織失去營(yíng)養(yǎng)鹽分，導(dǎo)致魚類爛腮、變形，甚至死亡。首先，水體的酸化抑制細(xì)菌的繁殖，使細(xì)菌總數(shù)減少，降低了對(duì)有機(jī)物的分解速度，從而使真菌數(shù)則迅速增加。這些變化加速了水體的富營(yíng)養(yǎng)化，導(dǎo)致水體生產(chǎn)力的喪失。在酸化的水體中，浮游動(dòng)物的種類和數(shù)量會(huì)減少，多樣性降低，生物量下降。這些變化最終將影響魚類的種群和數(shù)量。因?yàn)轸~類處于食物鏈的末端,魚類食物的短缺,必然造成魚類種群和數(shù)量的減少?！坝辍敝写贯炈嵊昶浯?，魚類本身對(duì)酸度的變化特別敏感。一方面,由于水體ｐＨ值的突然改變，使魚類不能很快適應(yīng)，而造成大批魚類死亡；另一方面,長(zhǎng)期的酸雨使水體的ｐＨ值逐漸下降，魚類雖有一定的適應(yīng)能力，不至于突然死亡，但經(jīng)受不住持續(xù)的酸性壓力,導(dǎo)致功能失常、組織病變、繁殖能力下降，從而魚群的數(shù)量逐漸減少，最后消失。據(jù)有關(guān)報(bào)道，如在瑞典的9萬(wàn)多個(gè)湖泊中，已有2萬(wàn)多個(gè)遭到酸雨危害，4千多個(gè)成為無(wú)魚湖。挪威有２６０多個(gè)湖泊魚蝦絕跡。北美的加拿大和美國(guó)，已有幾萬(wàn)個(gè)大小湖泊遭到酸雨的破壞，其中加拿大就有4500多個(gè)湖泊無(wú)魚類生存，成為“死湖”。國(guó)內(nèi)報(bào)道重慶南山等地水體酸化，ＰＨ值小于４．７，魚類不能生存，農(nóng)戶多次養(yǎng)魚，均無(wú)收獲?；脽羝?第二、水域酸化還導(dǎo)致水生植物死亡消失，破壞各類生物間的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)，造成嚴(yán)重的水域生態(tài)系統(tǒng)紊亂。水體的酸化影響水生生物的種類。在ｐＨ值高于6.0的湖泊中，浮游植物種群正常，隨著ｐＨ值的降低，種群會(huì)發(fā)生變化。例如,在ｐＨ值大于6.0時(shí),湖泊中以硅藻為主；而ｐＨ值小于6.0時(shí)，則被綠藻所取代;當(dāng)ｐＨ值等于4.0時(shí)，轉(zhuǎn)板藻成為優(yōu)勢(shì)種。PH值影響<6食物的基本種類相繼死去，如，蜉蝣和stoneflies。<5.5魚類不能繁殖。幼魚很難存活。

因?yàn)槿鄙贍I(yíng)養(yǎng)造成很多畸形的成魚。魚類因窒息而死。<5.0魚群會(huì)相繼死去。<4.0假如有生物存活，將是非常不同于之前的生物種類。pH值對(duì)于湖中生物的影響

第三、酸雨還殺死水中的浮游生物，減少魚類食物來(lái)源，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)；第四、酸雨污染河流、湖泊和地下水，直接或間接危害人體健康；（二、）對(duì)陸生植物的危害森林是陸地生態(tài)系統(tǒng)中最重要的組成部分。它不僅給人類提供必需的木材的林副產(chǎn)品,而且具有涵養(yǎng)水源、保持水土、防風(fēng)固沙、凈化空氣和美化環(huán)境等多種生態(tài)功能。研究表明，酸性降水能影響樹木的生長(zhǎng)發(fā)育，降低生物產(chǎn)量,甚至引起森林死亡。首先,酸雨能直接侵入樹葉的氣孔，破壞葉面的蠟質(zhì)保護(hù)層，當(dāng)ｐＨ<3時(shí),使植物的陽(yáng)離子從葉片中析出,從而破壞表皮組織,流失某些營(yíng)養(yǎng)元素，從而使葉面腐蝕而產(chǎn)生斑點(diǎn)和壞死。其次，酸雨還阻礙植物的呼吸和光合作用等生理功能。當(dāng)ｐＨ<4時(shí)，植物光合作用受到抑制,從而影響成熟,降低產(chǎn)量。引起葉片變色、皺折、卷曲，直至枯萎。最后，酸雨落地滲入土壤后,使土壤酸化,破壞土壤的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu),從而間接影響樹木生長(zhǎng)。據(jù)資料記載，酸雨已造成北歐國(guó)家大面積森林死亡。歐洲每年有6500萬(wàn)公頃森林受酸雨危害。在意大利有9000公頃森林因酸雨而死亡。在德國(guó)的巴伐利亞州,約有四分之一的森林壞死,波蘭已觀察到針葉林大面積枯萎達(dá)數(shù)十萬(wàn)公頃,捷克的受害森林約占森林總面積的五分之一。我國(guó)重慶南山地區(qū)1800公頃松林因酸雨而死亡過(guò)半，廣西等省有10多萬(wàn)公頃森林也正在衰亡。對(duì)農(nóng)作物的危害酸雨會(huì)影響農(nóng)作物水稻的葉子，同時(shí)土壤中的金屬元素因被酸雨溶解，造成礦物質(zhì)大量流失，植物無(wú)法獲得充足的養(yǎng)分，將枯萎、死亡。但土壤中因酸雨釋出的金屬也可能為植物吸收造成影響，這問(wèn)題極其復(fù)雜，譬如，酸雨中某些金屬(如，鐵)的釋出反而有助于植物的生長(zhǎng)。因此，酸雨對(duì)植物、農(nóng)作物、森林的確實(shí)影響仍不清楚。（三、）對(duì)土壤的危害酸雨可使土壤發(fā)生物理化學(xué)性質(zhì)變化。影響之一是酸雨落地滲入土壤后，使土壤酸化，破壞土壤的營(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)。酸雨使植物營(yíng)養(yǎng)元素從土壤中淋洗出來(lái)，特別是Ｃａ、Ｍｇ、Ｆｅ等陽(yáng)離子迅速損失，所以長(zhǎng)期的酸雨會(huì)使土壤中大量的營(yíng)養(yǎng)元素被淋失，造成土壤中營(yíng)養(yǎng)元素的嚴(yán)重不足，從而使土壤變得貧瘠，影響植物的生長(zhǎng)和發(fā)育。另一個(gè)影響是土壤中某些微量重金屬可能被溶解，一方面造成土壤貧瘠化，另一方面有害金屬如Ｎｉ、Ａｌ、Ｈｇ、Ｃｄ、Ｐｂ、Ｃｕ、Ｚｎ等被溶出,在植物體內(nèi)積累或進(jìn)入水體造成污染，加快重金屬的遷移，特別是土壤中到處都存在鋁的化合物,在ｐＨ=56時(shí),土壤中的鋁基本上是不溶解的.但ｐＨ=46時(shí)鋁的溶解性約增加1000倍。酸雨造成森林和水生生物死亡的主要原因之一是土壤中的鋁在酸雨作用下轉(zhuǎn)化為可利用態(tài)，毒害了樹木和魚類.土壤酸化抑制微生物的活動(dòng),影響微生物的繁殖。影響之三是過(guò)量酸雨的降落，造成土壤微生物分解有機(jī)物的能力下降，影響土壤微生物的氨化、硝化、固氮等作用，直接抑制由微生物參與的氮素分解、同化、與固定,最終降低土壤養(yǎng)分供應(yīng)能力,影響植物的營(yíng)養(yǎng)代謝.酸雨對(duì)土壤的影響是積累的,土壤對(duì)酸沉降也有一定的緩沖能力,所以在若干年后才會(huì)出現(xiàn)土壤酸化現(xiàn)象?；脽羝?5主要是固硫和尾氣凈化

S+O2點(diǎn)燃SO2CaO+SO2=CaSO32CaSO3+O2=2CaSO4減少人為硫氧化物和氮氧化物的排放，研制煤炭中硫資源的綜合開發(fā)與利用，發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)、清潔燃燒技術(shù)等。酸雨的防治酸雨的防治①采用原煤脫硫技術(shù)，降低燃煤的含硫量。②優(yōu)先使用低硫燃料，如含硫較低的低硫煤和天然氣等。③改進(jìn)燃煤技術(shù)，減少燃煤過(guò)程中二氧化硫和氮氧化物的排放量。④對(duì)煤燃燒后形成的煙氣在排放到大氣中之前進(jìn)行煙氣脫硫。（目前多采用石灰法）上述的做法都是針對(duì)化石燃料含硫高，采取排放前的預(yù)防措施為主。那么對(duì)于已經(jīng)出現(xiàn)的污染又如何治理呢？⑤發(fā)展?jié)崈裘杭夹g(shù)，開展煤的綜合利用，如煤的氣化和液化等。⑥調(diào)整和優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)，降低燃煤在能源結(jié)構(gòu)中的比率，加快開發(fā)和利用太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)崮?、核能和氫能的新能源。二、大氣污?/p>

引起大氣污染的污染物有那些？它們來(lái)自哪里？它們會(huì)造成那些危害呢？干燥清潔空氣的化學(xué)成分0.000001臭氧0.000008氙氣0.00005氫氣0.0001氪氣0.000524氦氣0.0018氖氣0.03二氧化碳0.93氬氣體積分?jǐn)?shù)其他氣體如今，因?yàn)槿祟惖碾S意排放天空已是濃煙籠罩大氣污染物主要成分危害顆粒物大氣中液體、固體狀物質(zhì)，又稱飄塵加重呼吸道疾病，其它有害氣體轉(zhuǎn)化的催化劑S的氧化物SO2、SO3（SOx）加重呼吸道疾病，酸雨N的氧化物N2O、NO、NO2（NOx）降低血液的輸氧能力，光化學(xué)煙霧、酸雨、溫室效應(yīng)、破壞臭氧層C的氧化物CO(CO2不屬于大氣污染物）降低血液的輸氧能力，溫室效應(yīng)碳?xì)浠衔顲H4、C2H6

（HC）溫室效應(yīng)氟氯代烴CFCs（氟利昂）等溫室效應(yīng)，破壞臭氧層1、主要的大氣污染物2、大氣污染物的主要來(lái)源3.大氣污染的危害是多方面的它既危害人體健康，又影響動(dòng)植物的生成，嚴(yán)重時(shí)會(huì)影響地球的氣候。形成酸雨、破壞臭氧層和溫室效應(yīng)（使全球氣候變暖）等。CaCO3+2H+====Ca2++H2O+CO2↑在瑞典，CaCO3粉末被噴灑到受酸雨影響的湖泊中，你能寫出反應(yīng)的化學(xué)方程式嗎？

臭氧層受損南極上空臭氧層的變化臭氧層及其作用：可以吸收來(lái)自太陽(yáng)的大部分紫外線，使地球上的生物免遭傷害。所以臭氧層是地球的保護(hù)傘。①人類活動(dòng)排入大氣的某些化學(xué)物質(zhì)如氟氯代烷和含溴的鹵代烷烴（滅火劑，商品名為哈龍）等與臭氧發(fā)生作用，使臭氧層受到破壞，形成臭氧空洞現(xiàn)象。②

CCl4、CH4、噴氣式飛機(jī)在高空飛行排出的氮氧化物如N2O、NO以及大氣中的核爆炸產(chǎn)物等也會(huì)破壞臭氧層。臭氧層受損的主要原因Cl+O3→ClO+O2ClO+O→Cl+O2總反應(yīng)：O3+O→2O2Cl臭氧層破壞的危害

（一）危害人類健康

１．增加皮膚癌：臭氧減少１％，皮膚癌患者增加４％－６％，主要是黑色素癌。

２．損害眼睛，增加白內(nèi)障患者。

３．削弱免疫力，增加傳染病患者（二）破壞生態(tài)環(huán)境和工農(nóng)業(yè)發(fā)展：

１．農(nóng)產(chǎn)品減產(chǎn)及其品質(zhì)下降。

２．減少漁業(yè)產(chǎn)量。

３．破壞森林。

4、使塑料等高分子聚合物加速老化。（1）人類共同采取“補(bǔ)天”行動(dòng)：簽訂了《保護(hù)臭氧層維也納公約》《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》等國(guó)際公約（2）減少并逐步停止氟氯代烷等的生產(chǎn)和使用明天將去哪里？溫室效應(yīng)與全球變暖溫室效應(yīng)與全球變暖溫室氣體主要有：CO2、CH4、N2O、O3和氟氯代烷等；

溫室氣體主要來(lái)源有：

（1）化石燃料大量使用（產(chǎn)生CO2）；（2）森林面積減少（減少吸收CO2）；（3）致冷劑和噴霧劑的廣泛生產(chǎn)、使用（產(chǎn)生氟氯代烷）；（4