化学与环境资料课件.pptx
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- 化学 环境 资料 课件
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1、一一、生态系统、生态系统 生物生物环境与非生物环境之间;生物群落内不同种群环境与非生物环境之间;生物群落内不同种群之之间不停间不停地进行物质交换和能量交换,构成各种各样的生地进行物质交换和能量交换,构成各种各样的生态系统态系统。 例如例如: : 一片森林、沙漠、海洋、村落、城市等都可视为一个一片森林、沙漠、海洋、村落、城市等都可视为一个生态系统。生态系统。 生态系统群落可分为生态系统群落可分为生产者、消费者和分解者生产者、消费者和分解者。二、二、生态平衡生态平衡 生态系统发展到一定阶段、它的生物种类组成,各个种群数量比率及生态系统发展到一定阶段、它的生物种类组成,各个种群数量比率及能量物质输入
2、、输出等都处于相对稳定状态,这种状态称为生态平衡。能量物质输入、输出等都处于相对稳定状态,这种状态称为生态平衡。 生态平衡是一种生态平衡是一种动态平衡动态平衡,生态系统虽能自动调节并维持自身稳定的,生态系统虽能自动调节并维持自身稳定的结构和正常的功能,但自动调节功能有一定限度,当超过这个限度,就结构和正常的功能,但自动调节功能有一定限度,当超过这个限度,就会破坏生态平衡,造成生态失调。会破坏生态平衡,造成生态失调。 破坏生态平衡的因素有:破坏生态平衡的因素有: 自然自然因素因素(如火山爆发、地震、台风,旱涝灾等,其破坏都很严重)(如火山爆发、地震、台风,旱涝灾等,其破坏都很严重) 人为因素人为
3、因素(指人类生产和生活活动引起的破坏,这种破坏是大量的、(指人类生产和生活活动引起的破坏,这种破坏是大量的、长期的、甚至是多方面的)长期的、甚至是多方面的)生生态态系系统统生生物物环环境境自自然然环环境境阳光、温度,气候等阳光、温度,气候等土壤、水、土壤、水、CO2CO2、O2O2、有机物等、有机物等生产者生产者绿色植物绿色植物光合细菌等光合细菌等消费者消费者初级:草食动物初级:草食动物次级:肉食动物次级:肉食动物三级:大型肉食动物三级:大型肉食动物分解者分解者微生物、小型动物微生物、小型动物E 自然环境自然环境 是人类生活和生产赖以生存和发展的必要物质条件,是人类生活和生产赖以生存和发展的必
4、要物质条件,是人类周围各种自然条件和自然资源的总和。是人类周围各种自然条件和自然资源的总和。包括地质环境、土壤环境、大气环境、水体环境、生物环境等。包括地质环境、土壤环境、大气环境、水体环境、生物环境等。E 社会环境社会环境 人类在自然环境基础上,为不断提高物质和精神生活水人类在自然环境基础上,为不断提高物质和精神生活水平,通过长期有计划、有目的发展、逐步创造和建立起来的一种平,通过长期有计划、有目的发展、逐步创造和建立起来的一种人工环人工环境境,它是人类物质文明和精神文明发展的标志,它随经济和科学技术的,它是人类物质文明和精神文明发展的标志,它随经济和科学技术的发展而不断的变化。发展而不断的
5、变化。 包括生产环境(工业和农业等)、交通环境(机场港口、公路和铁包括生产环境(工业和农业等)、交通环境(机场港口、公路和铁路等)、商业环境、文教环境、卫生环境、聚落环境、旅游环境等。路等)、商业环境、文教环境、卫生环境、聚落环境、旅游环境等。 自然环境经过漫长的演化形成四个自然环境经过漫长的演化形成四个圈层圈层: : 各各圈层之间有着复杂的物质交换和能量交换。圈层之间有着复杂的物质交换和能量交换。 碳、氢、氧、氮、磷是自然界中的主要元素,物质和能量碳、氢、氧、氮、磷是自然界中的主要元素,物质和能量交换主要是通过这些元素及其组成的化合物循环实现的。交换主要是通过这些元素及其组成的化合物循环实现
6、的。2 2、化学物质在自然环境中的循环、化学物质在自然环境中的循环 水循环水循环 所有生物机体组成中都含有水,自然界中绝大多数生所有生物机体组成中都含有水,自然界中绝大多数生物及非生物变化多在水中进行,没有水参与的循环,就物及非生物变化多在水中进行,没有水参与的循环,就没有生态系统的功能,生命就不能维持,例如:没有生态系统的功能,生命就不能维持,例如: 6CO2 + 6H2O C6H12O6 + O2 叶绿素叶绿素 自然因素和人为因素(如砍伐森林、围湖造田、地下自然因素和人为因素(如砍伐森林、围湖造田、地下水开采、污水排放等)的破坏,对水的循环都会产生极水开采、污水排放等)的破坏,对水的循环都
7、会产生极大的影响。大的影响。 氮循环氮循环 氮是蛋白质基本组成元素之一,所有生物体均含有蛋白质,所以氮的氮是蛋白质基本组成元素之一,所有生物体均含有蛋白质,所以氮的循环涉及到生物圈的全部组成。循环涉及到生物圈的全部组成。 氮是地球上极为氮是地球上极为丰富(约丰富(约占大气组成的占大气组成的78%78%),虽然含量高,但却不能),虽然含量高,但却不能为多种生物体直接利用,必须通过两种固氮作用(为多种生物体直接利用,必须通过两种固氮作用( N N2 2的惰性的惰性)。)。EE 化学固氮化学固氮EE 生物固氮生物固氮 2NH3N2 + 3H2高温、高压高温、高压催化剂催化剂2 NO 2 NO N N
8、2 2 + O+ O2 2闪电闪电 碳循环碳循环 碳是构成生物体的最基本的元素之一,也是构成地碳是构成生物体的最基本的元素之一,也是构成地壳岩石、煤、石油、天然气等主要元素,其物种约壳岩石、煤、石油、天然气等主要元素,其物种约40004000万种之多,具有成键的特殊性。万种之多,具有成键的特殊性。 氧循环氧循环 氧在自然界中含量丰富,分布广泛,而且性质活泼,氧在自然界中含量丰富,分布广泛,而且性质活泼,环境中处处有游离态的氧(环境中处处有游离态的氧(O O2 2)和化合态的氧(如)和化合态的氧(如NONO3 3- -、SOSO4 42-2-、COCO3 32-2-、SiOSiO3 32-2-等
9、等)等等), , 所以氧在自然界的循环最所以氧在自然界的循环最为复杂。为复杂。 上述上述几种几种循环都包括氧循环都包括氧的循环,它们之间都是相互的循环,它们之间都是相互关联的。关联的。3 3、环境污染环境污染 由于某种物质或能量介入,使环境质量恶化的现象。由于某种物质或能量介入,使环境质量恶化的现象。 当当某种能造成污染的物质的浓度或其总量超过环境的自净某种能造成污染的物质的浓度或其总量超过环境的自净能力,就会产生危害,环境就受到了污染。能量的介入也会能力,就会产生危害,环境就受到了污染。能量的介入也会使环境质量恶化,如热污染、噪声污染、电磁辐射污染等。使环境质量恶化,如热污染、噪声污染、电磁
10、辐射污染等。 环境污染环境污染既可由人类活动引起,如人类生产和生活活动排既可由人类活动引起,如人类生产和生活活动排放的污染物对环境的污染;也可由自然的原因引起,如火山放的污染物对环境的污染;也可由自然的原因引起,如火山爆发释放的尘埃和有害气体对环境的污染。爆发释放的尘埃和有害气体对环境的污染。4 4、环境污染类型:环境污染类型: 按按环境要素分为环境要素分为大气污染、水体污染大气污染、水体污染和和土壤污染土壤污染等;等; 按按污染的性质分为生物污染、化学污染和物理污染;污染的性质分为生物污染、化学污染和物理污染; 按按污染物的形态分为废气污染、废水污染、固体废物污染物的形态分为废气污染、废水污
11、染、固体废物污染以及噪声污染、辐射污染等;污染以及噪声污染、辐射污染等; 按按污染产生来源分为工业污染、农业污染、交通运输污染产生来源分为工业污染、农业污染、交通运输污染和生活污染等;污染和生活污染等; 按按污染物分布范围分为:全球性污染、区域性污染、污染物分布范围分为:全球性污染、区域性污染、局部性污染等。局部性污染等。一、大气的结构与组成一、大气的结构与组成空气空气EE EE 大气圈大气圈大大气气圈圈电电离离状状态态气气体体组组成成均质层均质层非均质层非均质层电离层(电离层(60Km60Km以上)以上)非电离层(非电离层(60Km60Km以下)以下)1 1、大气结构、大气结构离地面高度离地
12、面高度h/kmh/kmE 平流层:对流层上至平流层:对流层上至50Km50Km的范围。的范围。2 2、大气组成、大气组成 E =E =N N h h = = N N hc波长波长/nm E/(kj.mol-1) 波长波长/nm E/(kj.mol-1) 波长波长/nm E/(kj.mol-1) 800 149.5 500 239.2 200 598 700 170.9 400 299 100 1196 600 199.3 300 398.7 射射线线X X| |射射线线真真空空紫紫外外近近紫紫外外可可见见光光近近红红外外基基本本红红外外远远红红外外微微波波无无线线电电波波0.010.01101
13、010102002002002004004004004008008008008002500250025002500500050005000500030000300003E43E45E45E45E45E43E73E7波长(波长(nmnm) E E 240240 kj.mol kj.mol-1-1 对应波长为对应波长为499.5nm499.5nm, 而而I I2 2的键能为的键能为149 kj.mol149 kj.mol-1-1 ,可见,可见I I2 2 多吸收多吸收91 kj.mol91 kj.mol-1-1 ,的能量,这,的能量,这份能量就是使电子从基态跃迁到激发态所需要的能量。份能量就是使电
14、子从基态跃迁到激发态所需要的能量。 在高空大气中,在高空大气中,O O2 2 在波长在波长129 129 242nm242nm有有3 3个吸收带,其光解反应为:个吸收带,其光解反应为:在热层和中间层:在热层和中间层: : 129nm129nm波长波长176nm176nm主要在中间层:主要在中间层: 176nm176nm波长波长195nm195nm在平流层:在平流层: 185nm185nm波长波长242nm242nmI2I2*2I.光O2 O + OO2 O + O* *光光O2 2OO2 2O. .光光O2 2OO2 2O. .光光在平流层有在平流层有3 3个吸收带,其光解反应为:个吸收带,其
15、光解反应为:在在30 30 35Km35Km以上:以上: 200nm 200nm波长波长267nm267nm光光 267nm 267nm波长波长310nm310nm光光 310nm 310nm波长波长350nm350nm光光 450nm 450nm波长波长750nm750nmO3 O2 + O*光AB + 光 AB* AB+ + e-式中:式中:X X代表中性分子,代表中性分子,X X+ + 代表正离子。代表正离子。E E层:层: 位于位于90 90 140km 140km 处,主要离子为处,主要离子为 NONO+ +、O O2 2+ + ,起电离作用的主要是,起电离作用的主要是17 17 1
16、02.7nm 102.7nm 的紫外线和的紫外线和 1.0 1.0 10nm 10nm 的的 X X 射线,主要电离反应:射线,主要电离反应: O O2 2 + + 光光 O O2 2+ + + e- + e- N N2 2 + + 光光 N N2 2+ + + e- + e- N N2 2+ + + O NO + O NO+ + + N + N O O+ + + N + N2 2 NO NO+ + + N + N N N2 2+ + + O + O2 2 N N2 2 + O + O2 2+ + O + O + 光光 O O+ + + e- + e- O O+ + + O + O2 2 O
17、O2 2+ + + O + O O O+ + + N + N2 2 NO NO+ + + N + N 在在F F层起电离作用的主要是层起电离作用的主要是30 30 91nm91nm的紫外线,的紫外线,F F层中没有负离层中没有负离子,电子与正离子通过复合而消失。子,电子与正离子通过复合而消失。空气污染指数 空气质量级别 空气质量状况 活动建议050 优 可正常活动51100 良101150 1 轻微污染 敏感、易感人群限制 较长时间户外活动151200 2 轻度污染201250 1 中度污染 老年人、儿童及易感人群应避免 户外活动,并减少体力活动251300 2 中度重污染301 重度污染 一
18、般人群应应避免 户外活动, 并减少体力活动温室气体含量温室气体含量增多。增多。年份 CO2/10-6 年份 CO2/10-6 年份 CO2/10-61806 280 1949 311 1990 3531864 288 1970 325 2000 3691914 300 1980 338 2006 381.2(2) (2) 除去或回收温室气体。这种方法由于受到成本和技术等除去或回收温室气体。这种方法由于受到成本和技术等的限制,目前不太容易实行,但也是人类努力的方向。的限制,目前不太容易实行,但也是人类努力的方向。高度(高度(kmkm) 研究表明:平流层中的臭氧浓度减少,紫外线辐射量将增加研究表明
19、:平流层中的臭氧浓度减少,紫外线辐射量将增加,皮肤癌和白内障的发病率就分别增加和,皮肤癌和白内障的发病率就分别增加和0.2 0.2 1.6%1.6%。 2 2、形成、形成原因:原因:1 1、定义、定义:pH小于5.6的天然降水。 酸雨中酸雨中90%90%以上是硫酸和硝酸,是大气中的以上是硫酸和硝酸,是大气中的SO2SO2和和NONO经氧化与水作用形成的,而经氧化与水作用形成的,而SO2SO2、NONO主要主要来源于燃煤、燃油等化石燃料。来源于燃煤、燃油等化石燃料。 3 3、危、危 害害 A A、森林退化,湖泊酸化,鱼类死亡,水生生、森林退化,湖泊酸化,鱼类死亡,水生生物种群减少;物种群减少;C
20、 C、有毒重金属污染增强;、有毒重金属污染增强;B B、农田土壤酸化、贫脊,粮食、蔬菜、瓜果、农田土壤酸化、贫脊,粮食、蔬菜、瓜果大面积减产;大面积减产;D D、使建筑物和桥梁损坏,文物面目皆非。、使建筑物和桥梁损坏,文物面目皆非。、防治、防治酸雨的措施酸雨的措施1 1、减少化石燃料燃烧产生的污染、减少化石燃料燃烧产生的污染(1 1)改善煤的质量,开展煤的综合利用)改善煤的质量,开展煤的综合利用(2 2)改进燃烧装置和燃烧技术)改进燃烧装置和燃烧技术(3 3)调整和优化能源结构,加快利用)调整和优化能源结构,加快利用太阳太阳 能能、风能、地热能、核能和氢能等、风能、地热能、核能和氢能等新新 能
21、源。能源。1 1、厨房、厨房污染源污染源燃烧产生的燃烧产生的COCO、COCO2 2、SOSO2 2、NONOx x等造成的污染;等造成的污染;厨房油烟含有丙烯醛、苯并芘等致癌物。厨房油烟含有丙烯醛、苯并芘等致癌物。 厨房油烟对鼻、眼、咽喉黏膜有较强的刺厨房油烟对鼻、眼、咽喉黏膜有较强的刺激作用,可引起鼻炎、咽喉炎、气管炎等呼吸激作用,可引起鼻炎、咽喉炎、气管炎等呼吸系统疾病,严重的可致癌。系统疾病,严重的可致癌。危害危害 2 2、装饰、装饰材料材料 苯苯来源:涂料、填料、胶黏剂、防水材料等来源:涂料、填料、胶黏剂、防水材料等危害:对皮肤、眼睛和上呼吸道的刺激作用危害:对皮肤、眼睛和上呼吸道的
22、刺激作用 甲醛甲醛(HCHOHCHO) 是一种无色、有强烈刺激性气味的气体,主要来自是一种无色、有强烈刺激性气味的气体,主要来自黏合剂。甲醛可引起过敏性皮炎、造成免疫功能异常、黏合剂。甲醛可引起过敏性皮炎、造成免疫功能异常、影响中枢神经系统,甚至引发癌症。影响中枢神经系统,甚至引发癌症。 氡是无色、无味的放射性气体,是一种主要的室内放氡是无色、无味的放射性气体,是一种主要的室内放射性污染物。其主要来自地下岩石或土壤,以及含有放射射性污染物。其主要来自地下岩石或土壤,以及含有放射性元素的天然石材等。长期吸入氡会引起肺癌,因此,氡性元素的天然石材等。长期吸入氡会引起肺癌,因此,氡常被称为常被称为“
23、隐形杀手隐形杀手”。 氡氡 吸烟吸烟烟碱烟碱COCO醛类醛类苯并芘苯并芘 当今影响大气质量问题主要有哪些?它当今影响大气质量问题主要有哪些?它们的成因、危害和防治措施?们的成因、危害和防治措施?nP.M 2.5细颗粒物又称细粒、细颗粒。大气中粒径小于或等于2m(有时用小于2.5m,即PM2.5)的颗粒物。nPM2.5表示每立方米空气中这种颗粒的含量,这个值越高,就代表空气污染越严重。可吸入颗粒物又称为PM10,指空气动力学当量直径在10微米以下的颗粒物。1 1、化学成分、化学成分 细颗粒物的化学组成十分复杂,不同时间和空间,细颗粒物的化学成分是不同的,不同化学组分的颗粒物对人体健康和大气能见度
24、的影响亦不相同,这些影响还与化学成分在颗粒物内部和表面存在状态有关。 此外,不同来源的颗粒物,其化学组成有所不同,因此颗粒物的化学组成可用来进行颗粒物的来源分析。 细颗粒物的化学成分包括无机成分、有机成分、微量金属元素、元素碳(EC)、生物物质(细菌、病菌、霉菌等)等。 大气中的含碳粒子是由有机碳(OC)和吸光的元素碳(EC)组成,颗粒物的成分很复杂,主要取决于其来源。主要有自然源和人为源两种,但危害较大的是后者。与较粗的大气颗粒物相比,细颗粒物粒径小,富含大量的有毒、有害物质且在大气中的停留时间长、输送距离远,因而对人体健康和大气环境质量的影响更大。 研究表明,颗粒越小对人体健康的危害越大。
25、细颗粒物能飘到较远的地方,因此影响范围较大。 2 2、自我防护、自我防护1 1、雾霾天气少开窗,最好不出门或晨练、雾霾天气少开窗,最好不出门或晨练2 2、外出戴医用口罩、外出戴医用口罩3 3、多喝桐桔梗茶、桐参茶、桐桔梗颗粒、桔梗汤等、多喝桐桔梗茶、桐参茶、桐桔梗颗粒、桔梗汤等“清肺清肺 除尘除尘”茶饮茶饮4 4、适量补充维生素、适量补充维生素D D5 5、饮食清淡多喝水、饮食清淡多喝水7 7、尽量减少吸烟甚至不吸烟、尽量减少吸烟甚至不吸烟 1、过滤法:包括空调、加湿器、空气清新器等,优点是明显降低PM2.5的浓度,缺点是滤膜需要清洗或更换。2、水吸附法:超声雾化器、室内水帘、水池、鱼缸等,能
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