大学化学化学与环境.ppt

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1、第五章第五章 化学与环境化学与环境环境的定义（环境的定义（1）自然环境自然环境亦称地理环境，是指环绕于人类周围的自然界，包括大气、亦称地理环境，是指环绕于人类周围的自然界，包括大气、水、土壤、生物和各种矿物资源等，是人类赖以生存和发水、土壤、生物和各种矿物资源等，是人类赖以生存和发展的物质基础。展的物质基础。 社会环境社会环境是指人类在自然环境的基础上，为不断提高物质和精神生是指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、有目的的发展，逐步创造和建活水平，通过长期有计划、有目的的发展，逐步创造和建立起来的人工环境，如城市、农村、工矿区等。其发展和立起来的人工环境，如城

2、市、农村、工矿区等。其发展和演替，受自然、经济以及社会规律的支配和制约，其质量演替，受自然、经济以及社会规律的支配和制约，其质量是人类物质文明建设和精神文明建设的标志之一。是人类物质文明建设和精神文明建设的标志之一。环境的定义（环境的定义（2）中华人民共和国环境保护法中华人民共和国环境保护法从法学的角度对从法学的角度对环境概念进行的阐述：环境概念进行的阐述：“本法所称环境是指本法所称环境是指影响影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、目

3、然遗迹，人文矿藏、森林、草原、野生生物、目然遗迹，人文遗迹、风景名胜区、自然保护区、城市和乡村遗迹、风景名胜区、自然保护区、城市和乡村等。等。” 人类的自然地理环境人类的自然地理环境水水 圈圈大气圈大气圈岩石圈岩石圈生物圈生物圈环境问题（环境问题（1）环境问题是指环境问题是指由于人类活动作用于周围环境所引起由于人类活动作用于周围环境所引起的环境质量变化，以及这种变化对人类的生产、生活的环境质量变化，以及这种变化对人类的生产、生活和健康造成的影响。和健康造成的影响。人类在改造自然环境和创建社会人类在改造自然环境和创建社会环境的过程中，自然环境仍以其固有的自然规律变化环境的过程中，自然环境仍以其固

4、有的自然规律变化着。社会环境一方面受自然环境的制约，也以其固有着。社会环境一方面受自然环境的制约，也以其固有的规律运动着。人类与环境不断地相互影响和作用，的规律运动着。人类与环境不断地相互影响和作用，产生环境问题。产生环境问题。环境问题（环境问题（2）第一环境问题：第一环境问题：由自然演变和自然灾害引起的原生环由自然演变和自然灾害引起的原生环境问题，如地震、洪涝、干旱、台风、崩塌、滑坡、境问题，如地震、洪涝、干旱、台风、崩塌、滑坡、泥石流等。泥石流等。第二环境问题：第二环境问题：由人类活动引起的次生环境问题，一由人类活动引起的次生环境问题，一般又分为般又分为环境污染环境污染（工业生产造成大气、

5、水环境恶化工业生产造成大气、水环境恶化等）、等）、生态失衡生态失衡（乱砍滥伐引起的森林植被的破坏、（乱砍滥伐引起的森林植被的破坏、过度放牧、大面积开垦引起的草原退化、沙漠化和土过度放牧、大面积开垦引起的草原退化、沙漠化和土地沙化）和地沙化）和资源短缺资源短缺三大类。三大类。造成环境污染的人为因素造成环境污染的人为因素主要可分为三大类：主要可分为三大类： 物理污染如噪声、振动、热、光、辐射及放射物理污染如噪声、振动、热、光、辐射及放射性等；性等；生物污染如微生物、寄生虫等；生物污染如微生物、寄生虫等； 化学污染化学污染如如有毒的无机物有毒的无机物和和有机物有机物。环境污染环境污染白色污染白色污染

6、20世纪环境八大公害事件世纪环境八大公害事件 马斯河谷事件马斯河谷事件（比利时（比利时1930.12.1）SO2废气废气. 洛杉矶光化学烟雾事件洛杉矶光化学烟雾事件（洛杉矶市（洛杉矶市1943年夏）汽车废气年夏）汽车废气 伦敦烟雾事件伦敦烟雾事件（伦敦（伦敦1948.12）SO2废气废气. 水俣病事件水俣病事件（日本（日本1953）甲基汞）甲基汞 骨痛病事件骨痛病事件（日本（日本1972）镉中毒）镉中毒. 米糠油事件米糠油事件（日本（日本1958）多氯联苯）多氯联苯 博帕事件博帕事件 （印度（印度1984）甲基异氰酸酯）甲基异氰酸酯 莱茵河化学药品事件莱茵河化学药品事件 （瑞士（瑞士1986）

7、硫化物、磷化物、汞）硫化物、磷化物、汞洛杉矶光化学烟雾事件洛杉矶光化学烟雾事件水俣病水俣病肢端感肢端感觉麻木觉麻木（左）（左）中心性中心性视野缩视野缩小小（右）（右）水俣病事件水俣病事件 甲基汞中毒甲基汞中毒汞污染引起的胎儿性水俣病患者汞污染引起的胎儿性水俣病患者胎儿性水俣病发笑症胎儿性水俣病发笑症（3 3岁开始）岁开始）5-1 大气的污染与防治大气的污染与防治影响生态平衡和人类生存的重大环境问题中最为突影响生态平衡和人类生存的重大环境问题中最为突出并带有全球性潜在威胁的四大问题均来自大气污染出并带有全球性潜在威胁的四大问题均来自大气污染酸雨在加重和蔓延酸雨在加重和蔓延光化学烟雾光化学烟雾平流

8、层的臭氧遭受破坏平流层的臭氧遭受破坏全球气候变暖全球气候变暖5-1-1 酸雨酸雨酸雨是值酸雨是值pH值低于值低于5.6的降水。的降水。正常的雨水正常的雨水pH约为约为6，这是由于大气中，这是由于大气中CO2 溶于雨水后溶于雨水后造成的。酸雨的形成是一个复杂的大气化学造成的。酸雨的形成是一个复杂的大气化学和物理过程，主要是由于人们燃烧含硫的煤和物理过程，主要是由于人们燃烧含硫的煤炭、冶炼金属硫化矿、燃料油料等产生的废炭、冶炼金属硫化矿、燃料油料等产生的废气中含有的气中含有的SO2、NOx排入天空造成的。它排入天空造成的。它们在大气中被氧化并吸收水分形成们在大气中被氧化并吸收水分形成硫酸和硝硫酸和

9、硝酸酸，随雨水一起降落到地面。，随雨水一起降落到地面。SO2的氧化的氧化催化氧化催化氧化光催化光催化4223242222SOH2OSOH2SOH2OH2OSO2 大气中的烟尘大气中的烟尘大气中的烟尘大气中的烟尘42hv233hv22SOHOHSOOSOOSO NO的氧化的氧化酸雨的危害酸雨的危害农林牧渔减产农林牧渔减产建筑物、文物腐蚀建筑物、文物腐蚀5-1-2 光化学烟雾（光化学烟雾（1）排到大气中的排到大气中的碳氢化合物（碳氢化合物（HC）和和氮的氧化物（氮的氧化物（NOX ）等称为一次污染物。在太阳光紫外线照射下，一次污染物等称为一次污染物。在太阳光紫外线照射下，一次污染物可能再发生化学反

10、应，衍生出种种二次污染物。这种由可能再发生化学反应，衍生出种种二次污染物。这种由一一次污染物和二次污染物的混合物次污染物和二次污染物的混合物（气体和颗粒物）所形成（气体和颗粒物）所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。因其的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。因其1946年首次出现年首次出现在美国洛杉矶，因此又叫洛杉矶型烟雾。主要是由在美国洛杉矶，因此又叫洛杉矶型烟雾。主要是由汽车排汽车排出的尾气和工业废气中出的尾气和工业废气中的氮氧化物和碳氢化合物，在一定的氮氧化物和碳氢化合物，在一定的气象条件下形成的。的气象条件下形成的。5-1-2 光化学烟雾（光化学烟雾（2）反应反应3生成臭氧生成臭氧O3 是一

11、种强氧化剂，能氧化烃类成醛、是一种强氧化剂，能氧化烃类成醛、酮等类物质，这些醛、酮对人和动物的眼睛由极强的酮等类物质，这些醛、酮对人和动物的眼睛由极强的刺激作用。刺激作用。与与碳碳氢氢化化合合物物等等的的作作用用332222O (4)(g)O(g)OO(g) (3)O(g)NO(g)(g)NO (2)(g)2NO(g)O2NO(g) (1) 必须在光的作用下完成必须在光的作用下完成5-1-3 臭氧层的空洞（臭氧层的空洞（1） 大气层的结构大气层的结构逸散层：逸散层：800 Km（exosphere）热层：热层：500 Km（thermosphere）中间层：中间层：85 Km（mesosphe

12、re）平流层：平流层：55 Km（stratosphere）（臭氧层）：（臭氧层）：30 35 Km（ozone layer）对流层：对流层：14 Km（troposphere）5-1-3 臭氧层的空洞（臭氧层的空洞（2） 大气臭氧层主要有三个作用：大气臭氧层主要有三个作用： 保护作用：保护作用：能够吸收太阳光中的波长能够吸收太阳光中的波长300 nm以下的紫外线，以下的紫外线，保护地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害。保护地球上的人类和动植物免遭短波紫外线的伤害。 加热作用：加热作用：吸收太阳光中的紫外线并将其转换为热能加热吸收太阳光中的紫外线并将其转换为热能加热大气，这对大气的循环具有

13、重要的影响。大气，这对大气的循环具有重要的影响。 温室气体的作用：温室气体的作用：臭氧层减少，会产生使地面气温下降的臭氧层减少，会产生使地面气温下降的动力。因此，臭氧的高度分布及变化是极其重要的。动力。因此，臭氧的高度分布及变化是极其重要的。 臭氧层对于地球上的生命极其重要臭氧层对于地球上的生命极其重要臭氧层被破坏，对地球有什么危害？臭氧层被破坏，对地球有什么危害？农作物枯死农作物枯死动物免疫系统和动物免疫系统和DNA会受到破坏会受到破坏大海中的生物会大幅度减少大海中的生物会大幅度减少人类皮肤病患者大幅增加人类皮肤病患者大幅增加5-1-3 臭氧层的空洞（臭氧层的空洞（2） 堪称地球上芸芸众生堪

14、称地球上芸芸众生“保护伞保护伞”的臭氧层，确正的臭氧层，确正被它所保护的人类严重破坏。被它所保护的人类严重破坏。1985年南极地区发年南极地区发现臭氧层空洞以后，现臭氧层空洞以后，1988年发现北极上空也出现年发现北极上空也出现了一个臭氧层空洞。两个空洞都一直以极其惊人了一个臭氧层空洞。两个空洞都一直以极其惊人的速度扩大。的速度扩大。臭氧层破坏的原因（臭氧层破坏的原因（1）人类活动产生的大量人类活动产生的大量NOx 排入大气，如超音速飞排入大气，如超音速飞机在臭氧层高度上飞机、宇航飞机器不断发射，机在臭氧层高度上飞机、宇航飞机器不断发射，都可排出大量都可排出大量NOx 进入臭氧层和进入臭氧层和

15、O3 反应，如下列反应，如下列反应式：反应式：NO作为催化剂，使作为催化剂，使O3 分解分解22223ONOONOONOONO 23O2OO 臭氧层破坏的原因（臭氧层破坏的原因（2）人们大量生产和使用人们大量生产和使用氟氯烃化合物氟氯烃化合物（最重要的使人们（最重要的使人们常用的氟利昂常用的氟利昂CCl2F2 ）也是罪魁。由于它性质较稳定，）也是罪魁。由于它性质较稳定，能长时间滞留在大气中而不发生变化，但当它逐渐到能长时间滞留在大气中而不发生变化，但当它逐渐到达臭氧层时，受紫外线光照便进行分解、生成氯原子，达臭氧层时，受紫外线光照便进行分解、生成氯原子，从而破坏臭氧层（从而破坏臭氧层（Cl原子

16、本身也作为催化剂，催化分原子本身也作为催化剂，催化分解解O3 ）223OClOClOOClOOCl 23O2OO 5-1-4 全球气候变化（温室效应）全球气候变化（温室效应）温室效应温室效应 ：大气具有让太阳光短波辐射透过并到达大气具有让太阳光短波辐射透过并到达地表，同时又能吸收太阳光的长波和阻挡地表向外发地表，同时又能吸收太阳光的长波和阻挡地表向外发射的长波辐射，仅让很少的一部分热辐射散失到宇宙射的长波辐射，仅让很少的一部分热辐射散失到宇宙空间。由于大气吸收的辐射多于散失的，最终导致地空间。由于大气吸收的辐射多于散失的，最终导致地球保持相对稳定的气温，这种现象称为温室效应。球保持相对稳定的气温，这种现象称为温室效应。温室效应下的地球温室效应下的地球温室气体温室气体研究表明：大气中吸收长波辐射的分子，多为研究表明：大气中吸收长波辐射的分子，多为CO2、H2O、CH4、N2O和氟氯烃等多原子分子，故称这些气体为温室气体。和氟氯烃等多原子分子，故称这些气体为温室气体。 洁净的大气都是一个恒定的化学组成，所以能保持相对稳定的气温。洁净的大气都是一个恒定的化学组成，所以能保持相对稳定的气温。但