第10章化學(xué)與環(huán)境保護(hù)2-課件

第10章化學(xué)與環(huán)境保護(hù)2ppt課件10.1環(huán)境與污染10.2大氣污染及其防治10.3水污染及其防治10.4土壤及其防治10.5

綠色化學(xué)人類的大氣環(huán)境，即包圍在地球表面的大氣層。10.2大氣污染及其防治大氣中的不定組分：由于自然或人為因素帶來的大氣污染物，如煤煙，粉塵，硫氧化物，氮氧化物......是大氣中的不定組分。當(dāng)它們達(dá)到一定的濃度時(shí)，將造成局部大氣污染，對(duì)人類造成嚴(yán)重危害。大氣是一種氣體混合物。大氣中除去水氣和雜質(zhì)的空氣稱為干潔空氣，有恒定，可變和不定組分組成。大氣中的恒定組分：氮為78.06%，氧為0.95%

氬為0.93%及其它氣體。大氣中的可變組分：大氣中的CO2和水蒸氣隨季節(jié)、氣象及我類活動(dòng)而變化。10.2大氣污染及其防治大氣污染源有人為源和自然源人為源有：工業(yè)企業(yè)排放的廢氣；交通運(yùn)輸工具排放的廢氣；室內(nèi)空氣污染（化學(xué)性污染、物理性、生物性、放射性）自然源：火山噴發(fā)、森林火災(zāi)、土壤風(fēng)化等自然原因產(chǎn)生的沙塵、二氧化硫、一氧化碳等。大氣污染：按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，是指由于人類活動(dòng)和自然過程引起某種物質(zhì)進(jìn)入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度的達(dá)到足夠的時(shí)間，并因此危害了人體的舒適、健康和福利或危害了環(huán)境的現(xiàn)象。幾種主要的空氣污染物：是分散在大氣中的液體和固體顆粒。粒徑大小0.1～200μm之間，復(fù)雜的非均勻體系。分降塵和飄塵。降塵：直徑>10μm，如水泥粉塵、金屬粉塵、飛塵等一般顆粒大，比重也大，在重力作用下，易沉降，危害范圍較小。飄塵：直徑<10μm，粒徑小，比重也小，可長(zhǎng)期漂浮在大氣中，具有膠體性質(zhì)，又稱氣溶膠。易隨呼吸進(jìn)入人體，危害健康，因此也稱可吸入顆粒物，又名氣溶膠(霧，煙，塵)1.顆粒物質(zhì)2.硫氧化物和酸雨硫氧化物SO2和SO3主要來自化石燃料的燃燒和金屬冶煉廠、硫酸廠等排放的尾氣。SO2是主要大氣污染物之一，它來源于煤和石油等燃料的燃燒、含硫礦石的冶煉、硫酸等化工產(chǎn)品生產(chǎn)排放的廢氣。SO2是一種無(wú)色、易溶于水、有剌激性氣味的氣體，能通過呼吸進(jìn)入氣管，對(duì)局部組織產(chǎn)生剌激和腐蝕作用，是誘發(fā)支氣管炎等疾病的原因之一，特別是當(dāng)它與煙塵等氣溶膠共存時(shí)，可加重對(duì)呼吸道粘膜的損害。SO2的味閾值是0.3ppm，達(dá)30~40ppm時(shí)，人呼吸感到困難。氮的氧化物有一氧化氮、二氧化氮、三氧化二氮、四氧化二氮和五氧化二氮等多種形式。大氣中的氮氧化物主要以一氧化氮(NO)和二氧化氮(NO2)形式存在。它們主要來源于石化燃料高溫燃燒和硝酸、化肥等生產(chǎn)排放的廢氣，以及汽車排氣。一氧化氮為無(wú)色、無(wú)臭、微溶于水的氣體，在大氣中易被氧化為NO2。NO2為棕紅色氣體，具有強(qiáng)刺激性臭味，是引起支氣管炎等呼吸道疾病的有害物質(zhì)。3.氮氧化物和光化學(xué)煙霧馬斯河谷煙霧事件發(fā)生于1930年比利時(shí)的馬斯河谷工業(yè)區(qū)，由于二氧化硫和粉塵污染對(duì)人體造成綜合影響，一周內(nèi)有近60人死亡，數(shù)千人患呼吸系統(tǒng)疾病。洛杉磯光化學(xué)煙霧事件發(fā)生于1943年美國(guó)洛杉磯，當(dāng)時(shí)該市的200多萬(wàn)輛汽車生病在排放大量的汽車尾氣，在紫外線照射下產(chǎn)生光化學(xué)煙霧，大量居民出現(xiàn)眼睛紅腫、流淚、喉痛等癥狀，死亡率大大增加。

倫敦?zé)熿F事件發(fā)生于1952年英國(guó)倫敦，由于冬季燃煤排放的煙塵和二氧化硫在濃霧和中積聚不散，頭兩個(gè)星期死亡4000人，以后的兩個(gè)月內(nèi)又有8000多人死亡。10.2.2全球性污染溫室效應(yīng)：據(jù)估計(jì)，如果氣溫上升1℃，海平面要升高10厘米，而全球3/4的大城市和占40%的人口都集中在離海岸不過60千米以內(nèi)的。1.全球氣候變暖（溫室效應(yīng)加?。?.大氣污染物對(duì)平流層臭氧的破壞臭氧是最強(qiáng)的氧化劑之一。它是大氣中的氧在太陽(yáng)紫外線的照射下或受雷擊形成的。臭氧具有強(qiáng)烈的剌激性，在紫外線的作用下，參與烴類和NOx的光化學(xué)反應(yīng)。臭氧又是高空大氣的正常組分，能強(qiáng)烈吸收紫外光。保護(hù)人和生物免受太陽(yáng)紫外光的輻射1）氮氧化物對(duì)臭氧層的破壞臭氧層的破壞主要由于以下原因：2）HO.自由基對(duì)臭氧層的破壞3）氟氯烴類對(duì)臭氧層的破壞10.2.3大氣污染的防治綜合防治原則：1．控制大氣污染源2．防止或減少污染物的排放改革能源結(jié)構(gòu)；提高煤炭品質(zhì)；對(duì)燃料進(jìn)行處理；改進(jìn)燃燒裝置和燃燒技術(shù)；采用無(wú)害工藝；開源節(jié)流綜合利用；加強(qiáng)管理；改進(jìn)汽車排氣裝置3．治理排放的主要污染物4．污染的法制宣傳與管理1.二氧化硫的去除原理：SO2氣態(tài)酸性氧化物(同堿、鹽反應(yīng))中間價(jià)態(tài)溶于水方法

1）干法優(yōu)點(diǎn)：排煙溫度高,易擴(kuò)散.

缺點(diǎn)：效率低,設(shè)備龐大.

活性炭吸附法催化氧化法2023/7/23162）濕法優(yōu)點(diǎn)：方法簡(jiǎn)單,流程短,建設(shè)費(fèi)用省缺點(diǎn)：溫度低,濕度大,煙氣上升高度低,難擴(kuò)散.氨法：2NH3.H2O+SO2(NH4)2SO3+H2O(工藝成熟,簡(jiǎn)單操作方便,重點(diǎn)掌握)(NH4)2SO3+H2SO4SO2+H2O+(NH4)2SO4回收(NH4)2SO4：(NH4)2SO3+(1/2)O2(NH4)2SO4回收石膏：(NH4)2SO4+Ca(OH)2CaSO4.2H2O+2NH3回收硫磺：(NH4)2SO32NH3+SO2+H2O

SO2

+H2S3S+2H2O2023/7/2317鈣法Ca(OH)2+SO2CaSO3+H2OCaSO3+SO2+H2OCa(HSO3)2回收石膏：CaSO3+(1/2)O2+2H2OCaSO4.2H2OCa(HSO3)2+NO+H2OCaSO4.2H2O+(1/2)N22Ca(HSO3)2+NO2+2H2O2CaSO4.2H2O+(1/2)N2+2SO2(此法同時(shí)除去NOx)

堿法(鈉法)NaOH2NaOH+SO2Na2SO3+H2ONa2CO3+SO2Na2SO3+CO2Na2SO3+SO2+H2O2NaHSO3

2.氮氧化物的去除煙道氣中的氮氧化物大多以NO形式存在，可用催化還原法除去。6NO+4NH35N2+6H2O6NO2+8NH37N2+12H2O3.汽車尾氣中有害氣體的去除2NO+2CON2+2CO2pt-pd10.3水體污染及其防治水體因接受過多的雜質(zhì)而導(dǎo)致其物理,化學(xué)及生物學(xué)特性的改變和水質(zhì)的惡化,從而影響水的有效利用,危害人體健康的現(xiàn)象,就是人們常說的水污染。根據(jù)污染物質(zhì)及其形成污染的性質(zhì),可以將水污染分成化學(xué)性污染,物理性污染和生物性污染三類?；瘜W(xué)性污染酸堿,重金屬,需氧性有機(jī)物,營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),有機(jī)毒物物理性污染懸浮物,熱,放射性生物性污染致病菌及病毒的污染

10.3.1水體的主要污染物1.

無(wú)機(jī)污染物無(wú)機(jī)污染物又分為無(wú)機(jī)無(wú)毒物和無(wú)機(jī)有毒物。無(wú)機(jī)無(wú)毒物：主要是指排入水體中的酸、堿、一般無(wú)機(jī)鹽及無(wú)機(jī)懸浮物質(zhì)。酸主要來源于礦山排水及許多工業(yè)廢水，如化肥、農(nóng)藥、粘膠纖維、酸法造紙等工業(yè)的廢水。堿性廢水主要來自堿法造紙、化學(xué)纖維制造、制堿、制革等工業(yè)的廢水。酸、堿污染水體

pH值發(fā)生變化，破壞其自然緩沖作用，消滅或抑制細(xì)菌及微生物的生長(zhǎng)，妨礙水體自凈，還可腐蝕船舶。若天然水體長(zhǎng)期遭受酸、堿污染，將使水質(zhì)逐漸堿化或酸化，從而對(duì)生態(tài)產(chǎn)生影響。酸、堿污染物不僅能改變水體的

pH值，而且可大大增加水中的一般無(wú)機(jī)鹽類和水的硬度，因酸堿中和可產(chǎn)生某些鹽類，酸、堿與水體中的礦物相互作用也產(chǎn)生某些鹽類。水中無(wú)機(jī)鹽的存在能增加水的滲透壓，對(duì)淡水生物和植物生長(zhǎng)有不良影響。無(wú)機(jī)有毒物：主要是重金屬如Hg、

Cd、

Pb、

Cr及它們的化合物，還有非金屬的無(wú)機(jī)毒性物質(zhì)如氰化物、砷、硒等。這類物質(zhì)具有強(qiáng)烈的生物毒性，它們排入天然水體，常會(huì)影響水中生物，并可通過食物鏈危害人體健康。這類污染物都具有明顯的累積性，可使污染影響持久和擴(kuò)大。22

汞離子與細(xì)胞膜中含巰基的蛋白質(zhì)有特殊的親合力，從而能直接損害這類蛋白質(zhì)和酶。(1)

汞

汞離子與某些蛋白質(zhì)蓄積于人體內(nèi)，特別是腎和肝中，因此，腎功能障礙是汞中毒的首要標(biāo)志。

甲基汞是自然界中因環(huán)境污染而產(chǎn)生有機(jī)汞，能使腦蛋白質(zhì)合成活性減低，并沉積于腦組織中，從而導(dǎo)致神經(jīng)系統(tǒng)中毒。微生物23

日本九州熊本縣南端有個(gè)水俁灣，居住著10000多漁民。1949年，灣內(nèi)的許多海藻變白，浮在水面，許多死魚也肚朝上地漂了起來，平時(shí)那些愛吃魚的貓，互相瘋狂地亂咬，有的跳海自殺。終于，1956年4月，一個(gè)5歲的小孩吐字不清，手腳麻木，時(shí)而傻笑。幾乎是同時(shí)，還發(fā)現(xiàn)30多名患者，有的手腳發(fā)麻，有的雙目開始失明，有的吞咽困難。早在1953年就有類似癥狀的人死亡，至1956年，共發(fā)現(xiàn)患者96名，其中18人死亡。人們對(duì)這種病取名為“水俁病”。原來，水俁灣內(nèi)有一家生產(chǎn)氮肥、乙醛、氯乙烯的化工廠，排出的廢水中含有大量的“甲基汞”。會(huì)出現(xiàn)神經(jīng)性疾病的癥狀，病情嚴(yán)重時(shí)，“狂貓”就會(huì)跳海，人也會(huì)死亡。水俁病日本的水俁病受害者。這是20世紀(jì)60年代初期很著名的一幅新聞圖片24(2)鉛

鉛中毒癥狀有食欲不振、口中有金屬味、失眠、頭痛、頭昏、腹痛和貧血，還可以引起腎病、高血壓、腦水腫等。

人體中的鉛90%

以上(兒童為64%)積蓄在骨骼內(nèi)，2%以下的鉛存在于血液中，其他存在于主動(dòng)脈、肝、腎為主的軟組織中。頭發(fā)和指甲中鉛的含量也較高，所以，頭發(fā)常作為活體檢查材料，國(guó)內(nèi)外均把發(fā)鉛作為評(píng)價(jià)鉛接觸的指標(biāo)。

兒童由于代謝和排泄功能不完善，血腦屏障成熟較晚，所以對(duì)鉛有特殊的易感性，低濃度的鉛即可導(dǎo)致兒童生長(zhǎng)遲緩、智力降低。由于汽車等交通工具的大量使用，鉛的環(huán)境污染日益嚴(yán)重，據(jù)報(bào)導(dǎo)每年有40萬(wàn)兒童鉛中毒，另有100

萬(wàn)兒童其血鉛水平足以影響他們的發(fā)育。25

鎘中毒可引起腎障礙，骨軟化癥或疼痛病。骨軟化癥患者由于骨膠原的正常代謝受到干擾，形成了不致密和不成熟的骨膠原，特別是婦女，由于妊娠、分娩、授乳而引起鈣不足等，使腸道對(duì)鎘的吸收率增高，易引起鎘中毒。(3)

鎘進(jìn)入人體的鎘可逐漸積蓄，到50歲時(shí)可達(dá)20~30mg。

高鈣食物會(huì)抑制消化道對(duì)鎘的吸收，維生素D也會(huì)影響鎘的吸收。261955年-1972年日本富山平原神通川流域

鎘污染受害者27

日本富山縣有條神通川河，從1955年起，處于河下游的一些母親們患了一種全身各部位都覺得疼痛的病，腰痛，背痛，關(guān)節(jié)也痛，痛也好像針扎。走路時(shí)彎腰拱背，嚴(yán)重時(shí)只能在地上爬?；顒?dòng)時(shí)常有細(xì)微的骨折，刺痛著神經(jīng)，令人叫聲不絕。所以叫“痛痛病”。久病者躺在床上，肌肉萎縮，骨胳變形彎曲，有的身高縮短25~30厘米。最后大多數(shù)因腎功能衰竭而死亡。1977年，共死亡207人。原來是含鎘廢水造成的。神通川河開發(fā)鉛鋅礦，鎘是共生物。鎘隨選礦廢水排入河中，使下游居民發(fā)生慢性鎘中毒，潛伏期長(zhǎng)達(dá)10~30年。含鎘廢水不定期可在冶煉和電鍍過程中產(chǎn)生，或以煙塵形式排放，這都會(huì)引起鎘中毒。2.有機(jī)污染物有機(jī)無(wú)毒物主要指需氧有機(jī)物。天然水中的有機(jī)物一般是水生生物生命活動(dòng)產(chǎn)物。生活污水和某些工業(yè)廢水中所含的碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪和木質(zhì)素等有機(jī)化合物可在微生物作用下最終分解為簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物質(zhì)：二氧化碳和水等。這些有機(jī)物在分解過程中需要消耗大量的氧，故又稱為需氧污染物。污染水體中的需氧污染物主要來自生活污水、牲畜污水及食品、造紙、制革、印染、焦化、石油化工等工業(yè)廢水。從排水的量上看，生活污水是需氧污染物的最主要來源。有機(jī)有毒物多屬于人工合成的有機(jī)物質(zhì)，這些有機(jī)物往往含量低，毒性大，異構(gòu)體多，毒性大小差別懸殊。有：農(nóng)藥，水中常見的農(nóng)藥概括起來，主要為有機(jī)氯、有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)汞，此外還有氨基甲酸酯類農(nóng)藥。酚類化合物，水體中酚的來源主要是冶金、煤氣、煉焦、石油化工、塑料等工業(yè)排放的含酚廢水。多環(huán)芳烴，是由石油、煤、天然氣及木材，在不完全燃燒或在高溫處理?xiàng)l件下所產(chǎn)生的。多氯聯(lián)苯（

PCB），表面活性劑等。

有毒有機(jī)污染物的共同特點(diǎn)：大多數(shù)為難降解有機(jī)物，在水中殘留時(shí)間長(zhǎng)，有蓄積性，可促進(jìn)慢性中毒、致癌、致畸、致突變等生理毒害。水體富營(yíng)養(yǎng)化：在湖泊（還有水庫(kù)、海岸的河口、港灣等）水流較緩的區(qū)域，最容易發(fā)生富營(yíng)養(yǎng)化問題。這是一種由磷和氮的化合物過多排入水體后的二次污染現(xiàn)象。主要表現(xiàn)為水體中藻類大量繁殖，嚴(yán)重影響了水質(zhì)?，F(xiàn)代湖沼學(xué)也把這一現(xiàn)象當(dāng)作湖泊演化過程中逐漸衰亡的一種標(biāo)志。3.水體的富營(yíng)養(yǎng)化4.放射性污染和熱污染隨著原子能工業(yè)的發(fā)展，放射性核素在醫(yī)學(xué)、工業(yè)、科研領(lǐng)域中的應(yīng)用，放射性污染水顯著地增加。熱污染指天然水體接愛“熱流出物”而使水溫升高的現(xiàn)象。10.3.2水的凈化水的凈化方法很多：

（1）按照水處理的作用原理分類

①物理法②化學(xué)法③物理化學(xué)法④生物法

處理對(duì)象：懸浮物處理方法：

a截留b沉淀

c過濾d氣浮

e離心分離f膜分離①物理法利用物理作用使懸浮狀態(tài)的污染物質(zhì)與廢水分離，在處理過程中污染物質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)不發(fā)生變化。

處理對(duì)象：酸堿、金屬離子、部分還原性物質(zhì)。

處理方法：

a中和

b氧化還原

c化學(xué)沉淀②化學(xué)法利用某種化學(xué)反應(yīng)使廢水中污染物質(zhì)的性質(zhì)或形態(tài)發(fā)生改變，而從水中除去的方法。

處理對(duì)象：膠體物質(zhì)、陰陽(yáng)離子、大分子有機(jī)物。

處理方法：

a混凝b電解

c萃取d吸附

e離子交換③物理化學(xué)法利用物理、化學(xué)共同作用使廢水中污染物質(zhì)的性質(zhì)或形態(tài)發(fā)生改變，而從水中除去的方法。④生化法（生物法）利用微生物的作用去除廢水中膠體和溶解性有機(jī)物的方法。

A、好氧生物處理法（如活性污泥法、生物膜法、氧化塘等）

B、厭氧生物處理法廢水按其處理程度分，可處理分為一、二、三級(jí)處理。一級(jí)處理是指除去水中的懸浮物、膠體、浮油，經(jīng)常采用中和、沉降、浮選、除油等方法。廢水經(jīng)一級(jí)處理后通常達(dá)不到排放標(biāo)準(zhǔn)。1.一級(jí)處理(預(yù)處理或初級(jí)處理)二級(jí)處理主要除去可以分解和氧化的有機(jī)物及部分懸浮膠體污染物，目前主要采用生物處理方法（又稱微生物法）及某些化學(xué)法。微生物法利用在自然界中存在的大量依靠有機(jī)物生存的微生物，它們具有氧化分解有機(jī)物的巨大能力?；瘜W(xué)法主要是化學(xué)絮凝法（或稱混凝法），常用的凝聚劑有硫酸鋁、明礬、硫酸亞鐵、硫酸鐵、三氯化鐵等無(wú)機(jī)凝聚劑和多種有機(jī)聚合物（高分子）凝聚劑。2.二級(jí)處理生物處理方法是最用的較經(jīng)濟(jì)的二級(jí)處理法，屬于生物法的有以下幾種：1）活性污泥法：將空氣連續(xù)鼓入曝氣池的廢水中，經(jīng)過一段時(shí)間后水中形成繁殖有大量好氣性微生物的活性污泥，它能吸附和分解廢水中的有機(jī)物。將離天曝氣池的廢水和活性污泥的混合液中的活性污泥分離后，出水即得到凈化。2）生物膜法：廢水連續(xù)通過固體填料時(shí)，在填料上會(huì)繁殖大量微生物，形成生物膜。此生物膜能吸附、分解廢水中的有機(jī)物。3）氧化塘法4）污水灌溉法三級(jí)處理是除去難以分解的有機(jī)物和無(wú)機(jī)物，處理方法化學(xué)法（化學(xué)沉淀法、氧化還原法）、物理化學(xué)法（吸附、離子交換、萃取、電滲析、反向滲透法等）等。這是以除去某些特定污染的一種“深度處理”方法。3.三級(jí)處理1)化學(xué)化學(xué)沉淀法2)氧化還原法4)反向滲透法3)離子交換法土壤污染的定義

土壤污染是指人類活動(dòng)產(chǎn)生的污染物質(zhì)，通過各種途徑輸入土壤，其數(shù)量和速度，超過了土壤凈化作用的速度，破壞了自然動(dòng)態(tài)平衡，使污染物質(zhì)的積累過程逐漸占居優(yōu)勢(shì)，從而導(dǎo)致土壤自然正常功能失調(diào)，土壤質(zhì)量下降，并影響到作物的生長(zhǎng)發(fā)育，以及產(chǎn)量和質(zhì)量下降。也包括由于土壤污染物質(zhì)的遷移轉(zhuǎn)化，引起大氣或水體污染，并通過食物鏈，最終影響到人類的健康。10.4土壤及其污染10.4.1土壤的主要污染物1.農(nóng)藥所謂化學(xué)農(nóng)藥，一般說來，凡是用來保護(hù)農(nóng)作物及其產(chǎn)品，使之不受或少受害蟲、病菌及雜草的危害，促進(jìn)植物發(fā)芽、開花、結(jié)果等的化學(xué)藥劑，都稱為化學(xué)農(nóng)藥。

土壤化學(xué)農(nóng)藥污染主要來自四個(gè)方面：①將農(nóng)藥直接施入土壤或以拌種、浸種和毒谷等形式施入土壤；②向作物噴灑農(nóng)藥時(shí)，農(nóng)藥直接落到地面上或附著在作物上，經(jīng)風(fēng)吹雨淋落入土壤；③大氣中懸浮的農(nóng)藥顆粒或以氣態(tài)形式存在的農(nóng)藥經(jīng)雨水溶解和淋溶，最后落到地面上；④隨死亡動(dòng)植物殘?bào)w或用污水灌溉而將農(nóng)藥帶入土壤。農(nóng)藥在土壤中長(zhǎng)期殘留積累的結(jié)果，將導(dǎo)致土壤生態(tài)環(huán)境發(fā)生變化和農(nóng)作物產(chǎn)品出現(xiàn)微量的殘留農(nóng)藥，甚至危害到人畜健康。2.