工程化學(xué)第七章環(huán)境化學(xué)ppt

第七章環(huán)境工程中的化學(xué)7.1環(huán)境和環(huán)境問(wèn)題7.2大氣污染及其危害7.3水體污染及其危害7.4土壤污染及其危害本章重點(diǎn)【概念】環(huán)境；環(huán)境污染；環(huán)境污染物【其它】大氣中的主要污染物；

水體中的主要污染物；

土壤中的主要污染物；7.1

環(huán)境和環(huán)境問(wèn)題7.1.1

環(huán)境環(huán)境(environment)是指某一特定生物體或生物群體以外的空間，以及直接或間接影響該生物體或生物群體生存的一切事物的總和。環(huán)境科學(xué)中，主體就是人類(lèi)，環(huán)境包括人類(lèi)賴(lài)以生存和發(fā)展的自然環(huán)境和人類(lèi)創(chuàng)造的社會(huì)環(huán)境,是兩者的綜合體。人類(lèi)活動(dòng)圈與其它圈層的關(guān)系人類(lèi)活動(dòng)圈生物圈巖石圈大氣圈水圈營(yíng)養(yǎng)元素CO2、O2H2S、CO2CO2、O27.1.2.環(huán)境問(wèn)題由于人為因素使環(huán)境的構(gòu)成或狀態(tài)發(fā)生變化，環(huán)境素質(zhì)下降，從而擾亂和破壞了生態(tài)系統(tǒng)和人們的正常生活和生產(chǎn)，就叫做環(huán)境污染。造成環(huán)境污染的因素有物理的、化學(xué)的、生物的三方面，其中因化學(xué)物質(zhì)引起的約占80%-90%。一.環(huán)境污染1.環(huán)境污染的概念二十世紀(jì)五六十年代的“八大公害事件”馬斯河谷煙霧事件、多諾拉煙霧事件、洛杉磯光化學(xué)事件、倫敦?zé)熿F事件、水俁病、痛痛病事件、四日市氣喘病、米糠油事件等二十世紀(jì)七十年代以來(lái)的“六大公害事件”

塞維索化學(xué)污染、三哩島核電站泄露、墨西哥液化氣爆炸、博帕爾農(nóng)藥泄露、切爾諾貝利核電站泄露、萊茵河污染等事件二.二十世紀(jì)震驚世界的公害事件:環(huán)境問(wèn)題三.當(dāng)代環(huán)境問(wèn)題1.臭氧層破壞2.全球變暖3.酸雨蔓延環(huán)境問(wèn)題環(huán)境問(wèn)題環(huán)境問(wèn)題的認(rèn)識(shí)過(guò)程20世紀(jì)60年代環(huán)境污染1972年包含生態(tài)破壞，與社會(huì)因素相聯(lián)系20世紀(jì)80年代提出解決環(huán)境問(wèn)題的根本途徑—可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略20世紀(jì)90年代可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略得到國(guó)際認(rèn)同環(huán)境問(wèn)題可持續(xù)發(fā)展是指既滿(mǎn)足現(xiàn)代人的需求以不損害后代人滿(mǎn)足需求的能力。換句話(huà)說(shuō)，就是指經(jīng)濟(jì)、社會(huì)、資源和環(huán)境保護(hù)協(xié)調(diào)發(fā)展，它們是一個(gè)密不可分的系統(tǒng)，既要達(dá)到發(fā)展經(jīng)濟(jì)的目的，又要保護(hù)好人類(lèi)賴(lài)以生存的大氣、淡水、海洋、土地和森林等自然資源和環(huán)境，使子孫后代能夠永續(xù)發(fā)展和安居樂(lè)業(yè)。四.可持續(xù)發(fā)展的定義7.2大氣污染及其危害環(huán)境污染物是指進(jìn)入環(huán)境后使環(huán)境的正常組成和性質(zhì)發(fā)生直接或間接有害于人類(lèi)的變化的物質(zhì)。環(huán)境污染物大部分由人類(lèi)的生產(chǎn)和生活活動(dòng)產(chǎn)生的。環(huán)境污染物是個(gè)相對(duì)的概念，“放錯(cuò)地點(diǎn)的原料”。它進(jìn)入環(huán)境后可通過(guò)物理、化學(xué)、生物反應(yīng)而變成危害更大或?qū)⒔到獬蔁o(wú)害的物質(zhì)。

1.環(huán)境污染物的概念7.2.1環(huán)境污染物按形態(tài)分：氣體、液體、固體污染物按性質(zhì)分：化學(xué)污染物、物理污染物和生物污染物按來(lái)源分：工業(yè)、農(nóng)業(yè)、交通運(yùn)輸和生活污染物按環(huán)境要素分：大氣、水體、土壤污染物等2.環(huán)境污染物的類(lèi)別7.2.2大氣中的污染物顆粒物質(zhì)

氣態(tài)物質(zhì)大氣污染物

含硫化合物、氮化合物、碳?xì)浠衔?、碳氧化合物、鹵素化合物等氣溶膠體固體液體降塵飄塵煙粒徑大于10微米的固體顆粒粒徑小于10微米的固體顆粒粒徑小于1微米的固體顆粒粒徑在0.1-100微米液體顆粒霧空氣中的固體和液體顆粒物質(zhì)與空氣一起結(jié)合成的懸浮體（粒徑在1微米以下）一.大氣中典型的單一性污染物1.二氧化硫(SO2)

2.一氧化碳(CO)3.氮氧化物(NOx)

4.碳?xì)浠衔?3，4苯并芘)

5.鹵素化合物

(氟氯烴

)3，4-苯并芘

3，4苯并芘是由5個(gè)苯環(huán)構(gòu)成多環(huán)芳烴，是1933年第一次由瀝青中分離出來(lái)的一種致癌物。常溫下為淺黃色晶狀固體，熔點(diǎn)179~179.3℃，沸點(diǎn)312℃．難溶于水，微溶于乙醇、甲醇，易溶于苯、甲苯、二甲苯、氯仿、乙醚、丙酮等等有機(jī)溶劑。堿性情況下穩(wěn)定，遇酸易起化學(xué)變化。3，4-苯并芘

環(huán)境中3，4苯并芘的主要來(lái)源于工業(yè)生產(chǎn)和生活中煤炭、石油和天然氣燃燒產(chǎn)生的廢氣；機(jī)動(dòng)車(chē)輛排出的廢氣；加工橡膠、熏制食品以及紙煙與煙草的煙氣等。據(jù)報(bào)道，一包香煙內(nèi)含有0．32微克的3，4苯并芘。由于3，4苯并芘較為穩(wěn)定，在環(huán)境中廣泛存在，且與其他多環(huán)芳烴化合物的含量有一定相關(guān)性，所以都把3．4苯并芘作為大氣致病物質(zhì)的代表。3，4苯并芘是一種強(qiáng)的環(huán)境致癌物，可誘發(fā)皮膚、肺和消化道癌癥，是環(huán)境污染主要監(jiān)測(cè)項(xiàng)目之一。1943年，美國(guó)洛杉磯第一次出現(xiàn)，所以光化學(xué)煙霧也稱(chēng)為洛杉磯煙霧，呈藍(lán)色，具強(qiáng)氧化性，能使橡膠開(kāi)裂，刺激人的眼睛，傷害植物的葉子，使大氣能見(jiàn)度降低。大氣中的一次污染物氮氧化物和碳?xì)浠衔锏?，在?yáng)光照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生二次污染物，這種一次污染物和二次污染物（如臭氧，醛等）的混合物所形成的煙霧污染現(xiàn)象，稱(chēng)為光化學(xué)煙霧。二.大氣中的綜合性污染物1.光化學(xué)煙霧

自由基也稱(chēng)游離基，是指由于共價(jià)鍵均裂而生成的帶有未成對(duì)電子的碎片。大氣中常見(jiàn)的自由基如HO·，RO·等都是非?；顡艿模嬖跁r(shí)間很短，一般只有幾分之一秒。光化學(xué)反應(yīng)中生成的臭氧、醛、酮、醇、PAN等統(tǒng)稱(chēng)為光化學(xué)氧化劑，以臭氧為代表，所以光化學(xué)煙霧污染的標(biāo)志是臭氧濃度的升高。

2.酸雨

當(dāng)大氣未受到SO2等污染時(shí)，降水由于溶入部分大氣中的CO2而略呈酸性，pH值約為5.6。如果受到SO2和NOx污染后，酸度增大，形成“酸雨”。7.2.3大氣污染的防治

1.減少污染物排放量2.控制排放和充分利用大氣自?xún)裟芰?.廠址選擇、煙囪設(shè)計(jì)、城區(qū)與工業(yè)區(qū)規(guī)劃等要合理4.綠化造林，使有更多植物吸收污染物，減輕大氣污染程度。7.3

水體污染及其危害7.3.1天然水的概況地球上的水分布水資源和利用天然水的組成地球上水的分布地球表面約有70％以上被水所覆蓋，所以地球素有“水的行星”之稱(chēng)。分布：地球上的水分布在海洋、湖泊、沼澤、河流、冰川、雪地、以及大氣、生物體、土壤和地層。比較容易開(kāi)發(fā)利用的，與人類(lèi)生活和生產(chǎn)關(guān)系密切的淡水儲(chǔ)量為400多萬(wàn)km3，僅占淡水的11％，總水量的0.3％。

水資源和利用地球上水的總量是固定的，約13.86億km3，但可利用的淡水只占水總量的0.3％。當(dāng)前主要的缺水類(lèi)型有：資源型缺水、工程型缺水和水質(zhì)型缺水。據(jù)21世紀(jì)城市水資源國(guó)際學(xué)術(shù)研討會(huì)透露，我國(guó)已被聯(lián)合國(guó)列為世界上13個(gè)最缺水的國(guó)家之一，目前我國(guó)人均用水量是世界人均用水量的30%左右。

天然水的組成水體的定義：在水污染化學(xué)中，水體指河流、湖泊、沼澤、水庫(kù)、地下水、冰川、海洋等貯水體的總稱(chēng)。水體的組成不僅包括水，而且也包括其中的懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)、溶解物質(zhì)、底泥和水生生物，所以水體是個(gè)完整的生態(tài)系統(tǒng)，或是被水覆蓋地段的自然綜合體。天然水的組成重要離子組成Ca2+、Mg2+、Na+、K+Cl-、SO42-、HCO3-、CO32-金屬離子[M(H2O)x]n+溶解氣體（O2

、CO2

等）水生生物（藻類(lèi)）天然水的組成

水生生物—赤潮赤潮:是水體中某些微小的浮游植物、原生動(dòng)物或細(xì)菌，在一定的環(huán)境條件下突發(fā)性地增殖和聚集，引起一定范圍內(nèi)一段時(shí)間中水體變色現(xiàn)象。通常水體顏色因赤潮生物的數(shù)量、種類(lèi)而呈紅、黃、綠和褐色等。赤潮雖然自古就有，但隨著工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展，水體污染日益加重，赤潮也日趨嚴(yán)重。我國(guó)自1933年首次報(bào)道以來(lái)，至1994年共有194次較大規(guī)模的赤潮，其中60年代以前只有4次，1990年后則有157起。7.3.2水體污染水體污染(waterbodypollution)：主要是由于人類(lèi)活動(dòng)排放的污染物進(jìn)入河流、湖泊、海洋或地下水等水體，使水和水體底泥的物理、化學(xué)性質(zhì)或生物群落組成發(fā)生變化，從而降低了水體的使用價(jià)值，這種現(xiàn)象稱(chēng)為水體污染。水體自?xún)?self-purificationofwaterbody)廣義的是指受污染的水體由于物理、化學(xué)、生物等方面的作用，使污染物濃度逐漸降低，經(jīng)一段時(shí)間后恢復(fù)到受污染前的狀態(tài)；狹義的是指水體中微生物氧化分解有機(jī)污染物而使水質(zhì)凈化的作用。一.水體污染與自?xún)籼烊晃廴驹?包括大氣沉降物、巖石風(fēng)化、有機(jī)物自然降解以及水體由于自然災(zāi)害等原因產(chǎn)生的放射性物質(zhì)和硫化物、氟化物等。人為污染源:工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的廢水以及生活污水等。二.水體污染物的來(lái)源

三.水體污染物的種類(lèi)未經(jīng)處理的城市生活污水、造紙污水、農(nóng)業(yè)污水、都市垃圾大量進(jìn)入水體，會(huì)消耗水中溶解的氧氣。由于水中缺氧，危及魚(yú)類(lèi)的生存、致使需要氧氣的微生物死亡。河流、小溪的自我凈化能力下降，導(dǎo)致河流和溪流發(fā)黑、變臭、毒素積累，傷害人畜。

1.死亡有機(jī)質(zhì)氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物能刺激藻類(lèi)及水草生長(zhǎng)、干擾水質(zhì)凈化，使BOD5升高的物質(zhì)。水體富養(yǎng)化嚴(yán)重時(shí)，湖泊可被某些繁生植物及其殘骸淤塞，成為沼澤甚至干地。局部海區(qū)可變成"死海"，或出現(xiàn)"赤潮"現(xiàn)象。2.氮、磷等植物營(yíng)養(yǎng)物3.有機(jī)和無(wú)機(jī)化學(xué)藥品

4.石油化工洗滌劑

5.重金屬水中重金屬(汞,鉛,鎘,鎳,硒,砷,鉻,鉈,鉍,釩,金,鉑,銀等)含量是水質(zhì)污染程度的重要指標(biāo)。如重金屬汞（Hg）排入水體，底泥中的厭氧菌會(huì)把汞轉(zhuǎn)化為甲基汞（CH3Hg+），甲基汞易在生物體內(nèi)聚集，使毒性增強(qiáng),還可通過(guò)水生植物進(jìn)入食物鏈,經(jīng)魚(yú)類(lèi)等水產(chǎn)品進(jìn)入人體。

6.酸類(lèi)

酸類(lèi)是重要污染物。水中酸主要來(lái)源于煤礦,一些金屬(銅,鉛,鋅等)礦山的廢棄物,以及向河流中排放酸的工廠。7.懸浮固體物

懸浮固體物是水污染的外觀指標(biāo)，主要來(lái)源于土壤流失,以及向河流傾倒的垃圾。8.油類(lèi)物質(zhì)油污染是目前海洋污染中最普遍、最嚴(yán)重的污染物。主要來(lái)自于水上機(jī)動(dòng)交通運(yùn)輸工具、油船或海上采油設(shè)備等的意外事故。1.改進(jìn)工藝，減少?gòu)U水排放2.發(fā)展閉路循環(huán)3.進(jìn)行廢水的凈化處理物理處理法：采用沉淀、過(guò)濾、離心分離、氣浮、蒸發(fā)結(jié)晶、反滲透等方法，通過(guò)物理作用分離、回收廢水中不溶解的呈懸浮狀態(tài)的污染物(包括油膜和油珠)的廢水處理法。化學(xué)處理法：通過(guò)化學(xué)反應(yīng)和傳質(zhì)作用來(lái)分離、去除廢水中呈溶解、膠體狀態(tài)的污染物或?qū)⑵滢D(zhuǎn)化為無(wú)害物質(zhì)的廢水處理法。生物處理法：通過(guò)微生物的代謝作用，使廢水溶液、膠體以及微細(xì)懸浮狀態(tài)的有機(jī)物、有毒物等污染物質(zhì)，轉(zhuǎn)化為穩(wěn)定、無(wú)害的物質(zhì)的廢水處理方法。

7.3.2水體污染的防治7.4

土壤污染及其危害7.4.1土壤的組成土壤的組成固體物質(zhì)液體物質(zhì)氣體物質(zhì)土壤礦物質(zhì),有機(jī)質(zhì)和微生物等

土壤水分土壤孔隙中的空氣土壤中這三類(lèi)物質(zhì)構(gòu)成矛盾的統(tǒng)一體。它們互相聯(lián)系，互相制約，是土壤肥力的物質(zhì)基礎(chǔ)。通常土壤具有很強(qiáng)的自?xún)裟芰?，但自?xún)裟芰κ怯邢薜摹?.4.2土壤的主要污染物病原體，包括腸道致病菌、腸道寄生蟲(chóng)（蠕蟲(chóng)卵）、破傷風(fēng)桿菌、霉菌和病毒等。它們主要來(lái)自肥料的人畜糞便和垃圾，或灌溉農(nóng)田的生活污水。一.生物污染物—病原體二.化學(xué)污染物有毒化學(xué)物質(zhì)，如鎘、鉛等重金屬以及有機(jī)氯農(nóng)藥等。它們主要來(lái)自工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中排放的廢水、廢氣、廢渣以及農(nóng)業(yè)上大量施用的農(nóng)藥和化肥。

如尾礦、廢石、粉煤灰和工業(yè)垃圾等。它們主要來(lái)自工廠、礦山的固體廢物。三.物理污染物四.放射性物質(zhì)

由核裂變產(chǎn)生的兩個(gè)重要的長(zhǎng)半衰期放射性元素是90鍶（半衰期為28年）和137銫（半衰期為30年）。放射性物質(zhì)主要來(lái)自核爆炸的大氣散落物，工業(yè)、科研和醫(yī)療機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的液體或固體放射性廢棄物。土壤污染具有隱蔽性和滯后性土壤污染的累積性土壤污染具有不可逆性土壤污染治理難度大7.4.3土