太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会第第 4 4 章章环境与环境污染环境与环境污染太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会自然环境社会环境地质环境交通环境环境水体环境大气环境土壤环境旅游环境商业环境自然条件和自然资源的总称人工建立的环境环境问题主要指生态环境的破坏和环境污染。太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会4.1 环境与生态系统生物环境自然环境生产者：绿色植物温度、阳光生态系统初级消费者：草食动物分解者：微生物消费者水、二氧化碳、氧气土壤次级消费者：肉食动物 三级消费者太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会生产者：又叫自养生物，主要是绿色植物，它们通过光合作用吸收太阳能合成有机物。由生产者固定的太阳能和合成的有机物是生态系统能量流动和物质循环的基础。植物、动物、微生物组成的生物群落，即生物环境。生物赖以生存的环境叫自然环境。生态系统主要功能：进行物质交换和能量交换。太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会消费者：靠食用生产者而生存的异养生物。按营养方式可分为初级消费者、次级消费者和三级消费者。生物与生物之间通过吃与被吃的食物关系形成一条链条，叫食物链，食物链上每一环节都叫营养级。注：食物链中必包含生产者。没有生产者，只有消费者的链条，不是食物链。分解者：异养生物、小型消费者，通过分解生产者、消费者的尸体来释放能量。太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会小知识点生态系统中，能量流动的渠道是食物链和食物网。通过这样的方式能量由一个营养级传递给下一个营养级，最后达到能量循环。生态系统最初的能量来源于太阳能。太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会破坏生态平衡的因素有自然因素和人为因素。自然 因素主要是些自然灾害，不常发生，但破坏严重。人为 因素是指人类在从事生产、生活的过程中引起的生态平 衡的破坏，这种破坏是大量的、长期的，会使环境质量 不断恶化环境污染。生态系统发展到一定阶段，它的生物种类的组成、 各种群的数量比率及能量和物质的输入、输出等，都处 于相对稳定状态，这种状态称为生态平衡。4.2 自然环境中化学物质的循环自然环境分为四个圈层：生物圈、大气圈、水圈和岩石圈，总称生态圈。自然环境发展历史分为：地球的形成、生物的形成和人类的出现三个阶段。生物圈大气圈岩石圈水圈1. 地球的形成a. 岩石圈的形成：放射性元素裂变、衰变陨星的碰撞地表温度升高 局 部 熔 融地壳、地幔、地核b. 大气圈的形成：主要成分：H2O、CO、CO2、CH4和N2等地球内部气体不断迸发，构成原始大气圈。c. 水圈的形成：水气凝结缺氧太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会2. 生物的形成简单无机化合物甲烷太阳能地热能简单有机化合物生物大分子释放O2细菌藻类光合作用O3层土壤层太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会3. 人类的出现人类的出现距工业革命约300万年，这些年间人类活动对环境影响并不明显。但工业革命至今不过200年，自然资源和能源的开发速度相当惊人，造成环境污染日益严重。太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会4.2.1 水循环 江、河、湖、海蒸发小水滴、小冰晶降雨、降雪地 下 水遇冷水循环依靠固、液、气三态易于转化的特性，借太 阳辐射和重力作用来实现。太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会4.2.2 氮循环 要想实现首先必须将游离氮转化成化合态的氮。 固氮处理的两种途径：1）高能固氮闪电、化学合成2）生物固氮植物的根瘤菌合成的氨和硝酸盐经降雨降落到地表后，被植物吸收，转变成各类氨基酸和蛋白质，并经食物链在各个营养级间循环转化，最后经分解者将残存在动植物残骸中的蛋白质分解成NH4+、NO3-，重新回到自然界。太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会4.2.3 碳循环 三种基本方式1）植物经光合作用，将大气中的CO2和H2O化合成糖类，后呼出CO2。2）动物采食植物，将糖类吸收，在体内氧化为CO2，再经呼吸释放出CO2 。3）煤、石油、天然气燃烧生成CO2。太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会4.2.4 氧循环 注上述三种循环都包含部分氧循环。参与循环的物质仅是该物质很少的部分，大部分还存留在各自的“储库”中。各物质总体循环一周所需时间很长。太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会4.3 大气污染大气中的水气主要来自水体、土壤和植物中水分的蒸发；大气中的固体悬浮物主要来自工业烟尘、火山喷尘和海浪飞逸带出的盐质等。氧气的作用机制氧气被吸进肺后与血液中的血红蛋白结合，由血液将氧输送到全身，然后与身体中的营养成分作用而释放出人体活动必须的能量。太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会4.3.1 汽车尾气 汽车尾气中的有害成分主要有CO、NOx、SO2、HC和颗粒等。1）CO汽油燃烧不完全的产物。CO的危害机制CO被吸入人体后，极易与血红蛋白结合，从而使血红蛋白失去携氧能力，使人窒息。2）NOxNOx主要指NO和NO2，在汽缸点火的高温瞬间由空气中的氮气和氧气化合而成。 NOx进入人体后，先刺激呼吸器官，与细胞液中水分结合生成硝酸和亚硝酸，产生刺激和腐蚀作用，引起肺水肿。危害：酸雨、光化学烟雾。3）SO2燃料中所含的硫经燃烧而成。危害：刺激上呼吸道、酸雨、与大气飘尘协同作用危害更大。太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会降尘：直径大于 的颗粒。特点：在空气中停留时间短，危害小。4）烃类污染物常以HC表示，主要是指汽车尾气排放的未经燃烧的汽油和燃烧不完全产生的多种烃类衍生物。危害：诱发光化学烟雾。5）颗粒物飘尘：直径小于 的颗粒，停留时间较长。太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会对健康危害最大的是 的颗粒，这种飘尘可直接到达肺细胞，引起呼吸道疾病。当它与SO2、NOx等产生协同作用后，可引起支气管炎、肺炎，甚至肺心病。6）铅化合物、碳颗粒和油雾铅化合物：来自汽油的抗爆添加剂，毒性大，能引起急性精神病，当血液中铅含量超过0.1 mg，可造成贫血。碳颗粒：燃料不完全燃烧的产物。油雾：由油箱及化油器的逸漏而造成。太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会4.3.2 光化学烟雾 大气中NOx和HC是一次污染物。它们在紫外线照射下，能发生化学反应，衍生出二次污染物。由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象称为光化学烟雾。 光化学烟雾 循环的开始太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会光化学烟雾的主要成分和产物：汽车尾气 + 阳光 + O2(g) O3(g) + NO2(g) + CO2(g) + 有机化合物O3、PAN和醛类物质的危害：刺激眼睛和粘膜引起眼红流泪、头痛、气喘咳嗽等症，重者死亡。催化转化器原理：使排放的废气和外界空气通过催化剂处理后，氮氧化合物转化为氮气，HC转化为二氧化碳和水。太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会4.3.3 酸雨 降雨的酸化程度常用PH值表示，正常雨水偏酸性，PH值为67，酸雨主要是指PH值小于5.6的降水。酸雨主要由废气中的SO2和NOx造成。气相：液相：这里的催化剂主 要是烟尘、臭氧太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会NOx形成酸雨的过程：酸雨的危害：使水域、土壤酸化，危害渔业生产，腐蚀建筑物、工厂设备和文化古迹，破坏生态平衡。4.3.4 温室效应 由于大气吸收的辐射热量多于散失的，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。温室效应的危害：使冰雪融化、极地变暖，海平面慢慢上升，同时，变暖的气候有利于病菌、霉菌和有毒物质的生长。温室效应是地球上生命赖以生存的必要条件，但随着人口激增、化石燃料用量猛增、滥砍滥伐森林，导致温室效应加剧，造成不良危害。太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会千年冰架断裂太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会4.3.5 臭氧层空洞 臭氧能吸收一定波长的紫外光，防止高能紫外线对地球生物的伤害。臭氧的形成：臭氧变薄、出现空洞意味着更多紫外辐射线到达地面，紫外线对生物具有破坏性，对人的皮肤、眼睛甚至免疫系统都会造成伤害，严重阻碍各种农作物和树木的正常生长，且加剧温室效应。1）氟里昂破坏O3的机理Cl本身只做催化剂，反复分解臭氧。总反应：2）氮的化合物破坏O3的机理总反应：太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会为了保护臭氧层免遭破坏，1987年签定了蒙特利尔议定书，及禁止使用氟里昂和其他卤代烃国际议定书。插 花太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会4.4 水体污染花 絮1977年，联合国向全世界发出警告：水源不久将成为继石油危机之后的另一个更为严重的全球性危机，人类将面临水源危机。天然水可分为降水、地表水和地下水三类。天然水体中通常含有三大类物质：悬浮物质、胶体物质和溶解物质。太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会水体污染主要是指由于人类各种活动排放的污染物流入河流、湖泊、海洋或地下水等水体中，使水和水体的物理、化学性质发生变化而降低了水体的使用价值。据统计，全世界75%的疾病都与水有关。水体污染主要是自然污染和人为污染，后者是主要的。自然污染是由自然因素造成的污染；人为污染是人类生活、生产活动中产生的废污水对水体的污染。太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会1）酸碱盐污染物引起水体中酸碱盐浓度超过正常量使水质变坏的现象就称为酸碱盐污染。危害：当水体长期受酸碱污染，会使水体不能维持正常的PH值范围，既影响水生生物的正常活动，造成水生生物的种群发生变化，导致鱼类减少，又会破坏土壤的性质，影响农作物的生长，还会腐蚀船舶、水上建筑等。太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会2）有毒无机污染物主要指汞、镉、铅等重金属和砷的化合物以及氰根离子、亚硝酸根离子等。重金属污染物：危害机制：a. 水中的微生物难于使之分解消除，不断被富集；b. 不易排泄，引起慢性中毒；c. 生物体内的重金属可被微生物降解成毒性更大的有机化合物。太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会例：水俣病由所食鱼中含的氯化甲基汞引起；“痛痛病”由镉污染引起。注：重金属污染不仅与摄入机体内的数量有关，也与其存在形态有关。氰化物：以各种形式存在于水中。危害：人中毒后会造成呼吸困难，全身细胞缺氧，以致窒息死亡。来源：工业废水（电镀废水等）。太原师范学院化学系 Taiyuan Normal University化学与社会3）有毒有机污染物主要包括有机氯农药、多氯联苯、高分