第四章：化学与环境

1. 第四章：化学与环境 4.1 环境污染概述 4.1.1 环境与环境问题 4.1.2 环境污染 4.1.3 全球十大环境问题 4.1.4 困扰中国的十大环境问题

2. 第四章:化学与环境 4.1 环境污染概述 4.1.1 环境与环境问题 一、环境污染 1.环境 人类生存的环境，是指以人类社会为主体的外部世界的总和，包括自然环境和社会环境。本章所指的环境主要指自然环境，它是人类生活和生产所必需的自然条件和自然资源的总称，即阳光、温度、气候、地磁、空气、水、岩石、土壤、动植物、微生物以及地壳的稳定性等自然条件的总和。为便于研究，人们把环境分为大气圈、水圈、土壤圈—岩石圈、生物圈等4个圈层。

3. 2.环境问题 所谓环境问题，是指环境系统的物质组成、结构和性质发生了不利于人类生存和发展的变化。狭义上说就是指由于人类的生产和生活方式所导致的各种环境污染、资源破坏和生态系统失调。国际社会普遍认为，贫困和过度消费导致人类无节制地开发和破坏自然资源，这是造成环境恶化的罪魁祸首。 当前，人类扔面临着一系列全球性的环境问题，包括全球气候变化、臭氧层破坏、森林植被破坏、水土流失、土地荒漠化、水资源危机和海洋环境破坏、生物多样性减少、酸雨污染、有毒物品及废弃物污染等。

4. 表4-1 20世纪中叶世界环境公害事件

5. 有调查显示，作为地球上最大、最复杂的生态系统的森林，其面积在过去30年内急剧减少，仅在上世纪90年代，全球森林面积就减少2.4％。乱砍滥伐、过度耕作使世界23％的耕地严重退化，全球三分之一以上的土地面临沙漠化威胁，水土流失严重。我国荒漠化土地面积也已达国土陆地面积的27％、发生水土流失的土地面积占38％。全球一半的江河水流量大幅减少或被严重污染，淡水供应亮起了红灯，导致目前包括中国在内的80多个国家严重缺水。环境污染导致生物多样性受到严重破坏，生物物种加速灭绝。全球已有10％至15％的动植物种类受到威胁，而这个数据在我国为15％至20％。大气污染造成的酸雨为人类带来了灾难性后果，而我国属于世界三大酸雨区之一。另外，城市生活垃圾“白色污染”和固体废物污染问题、城市噪音污染问题、放射性污染与电磁辐射污染问题等都日益突出、形势严峻，对人类健康存在潜在威胁。有调查显示，作为地球上最大、最复杂的生态系统的森林，其面积在过去30年内急剧减少，仅在上世纪90年代，全球森林面积就减少2.4％。乱砍滥伐、过度耕作使世界23％的耕地严重退化，全球三分之一以上的土地面临沙漠化威胁，水土流失严重。我国荒漠化土地面积也已达国土陆地面积的27％、发生水土流失的土地面积占38％。全球一半的江河水流量大幅减少或被严重污染，淡水供应亮起了红灯，导致目前包括中国在内的80多个国家严重缺水。环境污染导致生物多样性受到严重破坏，生物物种加速灭绝。全球已有10％至15％的动植物种类受到威胁，而这个数据在我国为15％至20％。大气污染造成的酸雨为人类带来了灾难性后果，而我国属于世界三大酸雨区之一。另外，城市生活垃圾“白色污染”和固体废物污染问题、城市噪音污染问题、放射性污染与电磁辐射污染问题等都日益突出、形势严峻，对人类健康存在潜在威胁。

6. 第四章:化学与环境 4.1 环境污染概述 4.1.2 环境污染 一、环境污染 1、什么是环境污染？ 人类活动产生的污染物或污染因素，进入环境的量，超过环境容量或环境自净能力时，就会导致环境质量变化，出现环境污染。

7. 2、环境污染的分类 ①按环境要素分：大气污染、水污染、土壤污染。 ②按人类活动分：工业环境污染、城市环境污染、农业环境污染。 ③按污染物的性质分：化学污染、生物污染、物理污染 ④按污染产生的原因分：有生活污染源、工业污染源、农业污染源、交通污染源污染等； ⑤按污染物的形态分：有废气污染、废水污染 、固体废弃物污染、噪音污染、辐射污染、光污染等； ⑥按影响的范围分：有全球性污染、区域性污染和局部污染。

8. 2002年6月27日，桔红色的晚霞浮现在澳大利亚悉尼纳拉宾海滩的上空。由于空气污染严重，空气中的悬浮颗粒遭遇冷空气，透过阳光的照射便形成了如此灿烂的“晚霞”。

9. 大气污染

10. 可怕的浓烟

11. 这是德国柏林附近一家瑞士木材加工厂的烟囱冒出滚滚浓烟(2004年6月2日摄)这是德国柏林附近一家瑞士木材加工厂的烟囱冒出滚滚浓烟(2004年6月2日摄)

12. 2006年5月19日，北京十三陵水库笼罩在灰雾中

13. 鸟儿飞过英国中部地区的一家发电厂。(2006年10月30日，)鸟儿飞过英国中部地区的一家发电厂。(2006年10月30日，)

14. 烟头小，也是污染源

15. 二、环境污染物分类 1、按污染物的来源分：自然源的污染物和人为源的污染物。 人为源污染物的产生可分再分为：生产性污染物和生活性污染物。

16. ★3、按污染物的形态可分为：气体污染物、液态污染物、固体废物。★3、按污染物的形态可分为：气体污染物、液态污染物、固体废物。 2、按污染物所影响的环境要素可分为：大气污染物、水体污染物、土壤污染物、生物污染物等。 ★4、按污染物的性质可分为：化学污染物、物理污染物和生物污染物；化学污染物又可分为无机污染物和有机污染物；生物污染物又可分为病原体、变应原污染物等。 5、按污染物在环境中化学性质的变化可分为：一次污染物和二次污染物。

17. 第四章:化学与环境 4.1 环境污染概述 4.1.3 全球十大环境问题 在相当长的时期里，人们只知道一味地向自然索取，过度消耗资源，因而遭到了大自然的报复，结果是资源日趋衰竭，环境严重污染，引发了全球的许多严峻环境问题， 早在20世纪80年代初，全球气候变暖、臭氧层耗竭及酸雨三大全球性环境问题已初露端倪，进入20世纪90年代，地球荒漠化、海洋污染、物种灭绝等环境问题更是突破了国界，成为影响全人类生存的重大问题。如空气污染、气候变化、臭氧层损耗、淡水资源枯竭、水污染、森林锐减、水土流失、沙漠化、物种的灭绝、生物多样性锐减等。

18. 1、全球变暖 造成全球气候变暖的主要原因是由于人类活动造成空气中二氧化碳、甲烷等温室气体的含量在逐渐增加。气候变暖的后果是南北极的气温上升，使部分冰山融化，加之海水受热膨胀，最终导致海平面上升。从1880年以来的100年以来，海平面上升了8厘米。 2、臭氧层破坏 臭氧能把太阳光中的大部分有害的紫外线吸收掉，是地球上所有生命的“保护伞”。臭氧层被破坏的后果是“无形杀手”—紫外线长驱直入，皮肤癌发病率增加。据美国科学家研究认为，臭氧含量减少1%，则损害人体的紫外线就会增加2.3%，皮肤癌发病率增加5.5%。造成臭氧层破坏的罪魁祸首是氟里昂，此外甲烷、四氯化碳、三氯甲烷等也会引起臭氧层的破坏。

19. 3、酸雨蔓延 随着工业发展和化学燃料的大量使用，排入大气中的二氧化硫、二氧化氮等愈来愈多，造成雨、雪、雾、露等呈酸性，统称为酸雨。二战以后，各国，特别是发达国家和地区的城市化、工业化、交通运输业迅猛发展，煤炭、天然气、石油燃烧以及金属冶炼等产生的二氧化硫、二氧化氮大量排入空气中，经过复杂的大气物理和大气化学过程最终转化为硫酸和硝酸等，与水气或雨雪相遇，形成酸雨降落至地面。现在，全世界每年排入大气中的硫化物和氮氧化物高达3000万吨，有些烟雾大都经过高烟筒排放，在大气环流的作用下可以漂洋过海，到达几千千米之处，因而酸雨又被称为“跨国界的恶魔”。

20. 4、土地荒漠化程度加剧 全球陆地面积占60%，其中沙漠和沙漠化面积29%。每年有600万公顷的土地变成沙漠。经济损失每年423亿美元。全球共有干旱、半干旱土地50亿公顷，其中33亿遭到荒漠化威胁。致使每年有600万公顷的农田、900万公顷的牧区失去生产力；人类文明的摇篮底格里斯河、幼发拉底河流域，由沃土变成荒漠。中国的黄河，水土流失亦十分严重。

21. 5、海洋污染 全世界60%的人口挤在离大海不到100千米的地方，沿海地区受到了巨大的人口压力，这种人口拥挤状况正使非常脆弱的海洋生态失去平衡。由于人类不断向大海排放污染物，大量建设海上旅游设施。近年来发生在近海水域的污染事件不断增多。海洋污染主要有原油泄漏污染、漂浮物污染和有机化合物污染及赤潮、黑潮等。全世界1/3的沿海地区（在欧洲是80%的沿海地区）遭到了破坏。危害：赤潮频繁发生；破坏红树林、珊瑚礁、海草；近海鱼虾锐减，渔业损失惨重；

22. 6、生物多样性锐减 物种灭绝是自然现象，在过去的两亿年中，每27年中才有一种植物从地球上消失，每世纪有90多种脊椎动物灭绝。由于城市化、农业发展、森林减少和环境污染，自然生态区域变得越来越小了，这就导致了数以千计的物种绝迹，生物多样性正以前所未有的速度减少：据估计目前世界平均每天有一个物种消失，现在物种灭绝的速度是自然灭绝速度的1000倍！生物多样性的丧失已成为人类面临的全球范围内的环境问题。

23. 7、森林减少 最近几十年以来，热带地区国家森林面积减少的情况十分严重。在1980年～1990年，世界上有150万平方千米森林（占全球总面积的12%）消失了。照此速度，40年以后，一些东南亚国家就再也见不到一棵树了。热带雨林不断减少的后果是二氧化碳浓度的增加，异常气候的出现和生物物种的减少。在今天的地球上绿色屏障--森林正以平均每年4000平方公里的速度消失。 危害：涵养水源功能破坏；洪水肆虐、沙尘暴、物种减少；水土流失；二氧化碳吸收减少导致温室效应。 8、大气污染 大气污染主要因子：悬浮颗粒物、一氧化碳、臭氧、二氧化碳、氮氧化物、铅等。 危害：二氧化碳导致气温升高，导致酸雨，危害人类健康。每年有：30-70万人因烟尘污染提前死亡；2500万的儿童患慢性喉炎；400-700万的农村妇女儿童受害。

24. 9、水污染 1950年仅有20个国家的2千万人面临缺水问题，而1990年则有26个国家的3亿人中受到淡水短缺的困扰。据预测，到2025年将有40多个国家中占30%的人口受到水资源短缺的影响，到2050年，将有65个国家的约占全球人口60%的人口将面临淡水危机。 淡水短缺，将会造成人们对水资源的竞争，必然引起更多的国与国之间甚至是国内各地方之间的冲突与争端。 10、固体废物 垃圾传播疾病；危险废物诱发疾病癌；污染土壤、水源、大气等。垃圾山，不是一座普通的山，而是火山，它带给人类的危害也许也并不亚于火山。

25. 第四章:化学与环境 4.1 环境污染概述 1、大气污染 2、水体污染 3、垃圾污染 4、荒漠化 5、生物多样性破坏 6、旱灾和水灾 7、水土流失 8、WTO与环境问题 9、三峡库区问题 10、持久性有机污染物 4.1.3 中国十大环境问题

26. 1、大气污染 中国的二氧化硫排放量居世界第一，烟尘排放量和工业粉尘的排放量也很高。而现在城市中汽车尾气的排放在迅速上升。 2、水体污染 中国七大水系中42%的水质已不能做饮用水源。75%以上的湖泊富营养化加剧，主要由氮、磷污染引起。对水体的污染有很大部分来自生活污水的排放。 3、垃圾污染 中国的废弃物排放在不断增加，生活垃圾达到无害化处理要求的不到10%。白色污染严重。

27. 4、荒漠化 5、水土流失 中国国土上的荒漠化土地已近三分之一的国土陆地面积。每年的沙尘暴和土地沙化引起的居民迁移问题带来了多种负面效应。 山体植被的破坏使中国每年流失的土壤总量达50多亿吨，流失掉的土壤养分为4000万吨标准化肥，相当于全国一年的化肥使用量。数字惊人。 6、旱灾和水灾 近年来中国的旱灾和水灾频繁。黄河断流使黄河边上的老百姓吃水都困难。

28. 2005年中国环境新闻工作者协会组织的环境警世图片展2005年中国环境新闻工作者协会组织的环境警世图片展

29. 7、生物多样性破坏 中国是世界上生物多样性破坏比较严重的国家。 中华鲟保护基地的牌子上面写着“中华鲟餐厅，欢迎光临，敬请品尝”。

30. 8、WTO与环境问题 一方面是“绿色贸易壁垒”，也就是说：中国的食品、机电、纺织、皮革、陶瓷、烟草、玩具、鞋业等行业的产品在出口贸易中受到限制。而另一方面，中国可能成为国外污染密集型企业转移的地点和国外工业废物“来料加工”的地点，这将极大地加重中国的环境问题。

31. 9、三峡库区问题 葛洲坝大量的生活垃圾堵在涡轮机的进水口。

32. 2007年7月24日，一清漂员在长江三峡奉节县水域打捞漂浮物。2007年7月24日，一清漂员在长江三峡奉节县水域打捞漂浮物。

33. 2007年7月24日，进入主汛期的长江上游连日暴雨，大量水上漂浮垃圾涌入三峡库区，对库区水环境造成污染和航运、旅游带来影响。为保证长江航运和库区水环境安全，每天打捞水上垃圾百余吨，以确保三峡大坝电厂运行安全和库区水质清洁。

34. 10、持久性有机污染物 国际上有一个《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》，其中确定的首批禁止使用的12种持久性有机污染物在中国的环境介质中多有检出，中国是公约的签字国。这类有机污染物具有转移到下一代体内，并在多年后显现其危害的特点，也被称为“环境激素”或“环境荷尔蒙”，危害严重。

35. 第四章:化学与环境 第二节 大气污染 4.2.1 大气的组成 一般成年人每天需要呼吸约10～12m3的空气，相当于一天进食量的10倍、饮水量的3倍。同时，大气层也是地球生命的保护伞，因为它吸收了来自外层空间的对地球生命有害的大部分宇宙射线和电磁辐射，尤其是紫外辐射。可见，大气对地球和地球生命是极端重要的。 然而，近代工业的高速发展和当初人们对环境保护的不重视，让人类付出了惨重的环境代价。导致数千人死亡的洛杉矶光化学烟雾事件（1944年）、伦敦烟雾事件（1952年）等几次严重的大气环境污染公害事件的出现，让各国政府开始正视人类赖以生存的大气环境问题，其中大气污染问题更是越来越得到科学家和公众的关注，大气污染原理及防治的研究工作也得到政府部门的大力支持。

36. 一、大气的结构 100 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 高度（千米） 160 200 240 280 320 温度 ( K ) 按照距地球表面从低到高一般划分为对流层（0～12km）、平流层（12～50km）、中间层（50～85km）、热层（85～800km）和外逸层（800km以上）。其中从地面到平流层顶端的范围又叫低层，属气象学研究范围；平流层以上则叫高层，属空间科学研究的范围。或者将从地表至90km左右的大气层称之为同质层，其密度随着高度的增加而减小。在同质层的上面，由于成分很不一致，所以称为异质层。地球大气的总质量约为5.2×1018kg，相当于地球质量的百万分之一。其中约50％集中在5km高度以下，75％集中在10km高度以下，90％的质量集中在30km高度以下。 外层 热成层： O,O2,O+, O2+, N2, NO+,e 中间层： N2,O2,NO+,O2+ 平流层：N2,O2,O3 对流层：N2,O2,H2O,Ar,CO2

37. 二、大气的组成 • ★恒定组分 • N2 78.084%0.004% • O2 20.948%0.002% • Ar 0.934% 0.001% • 不定组分 • Ne 1810-6 • He 510-6 • Kr 110-6 • Xe 0.0810-6 • CH4 210-6 • H2 0.510-6 • N2O 0.310-6 CO 0.510-3～0.210-6 O3变量(10-6) NH3 410-6 NO2 110-9 SO2 110-9 H2S 0.5510-9 • 可变组分 • H2O 变量(10-6%) • CO2 32510-6 大气是由空气、少量水气、粉尘和其他微量杂质组成的混合物。近地空气的组成相对稳定，其主要成分按体积比约为：氮78.09％、氧20.95％、氩0.93％、CO2 0.03％，此外还有稀有气体氦、氖、氪、氙和甲烷、氮的氧化物、臭氧等共占0.1％，

38. 第四章:化学与环境 第二节 大气污染 4.2.2 大气污染物及大气环境标准 一.大气污染物及污染源 1.大气污染定义 国际标准化组织的定义：“通常系指由于人类活动和自然过程引起某些物质介入大气中，呈现出足够浓度，持续了足够的时间，并因此而危害了入体的舒适、健康和福利或危害了环境。 世界卫生组织的定义：“室外的大气若存在人为造成的污染物质，其含量与浓度及持续时间可引起多数居民的不适感，在很大范围内危害公共卫生，并使人类、动植物生存处于受妨碍的状态。”

39. 2、大气污染物 主要有硫氧化物(SOx)、氮氧化物(NOx)，碳氧化物(COx)、碳氢化合物(CH)、卤化物及粉尘等。 3、大气污染源 大气污染物主要来自于工业、农业、交通运输和生活污生产建设。交通污染源又称移动污染源，农业污染源、生活污染源和工业污染源又称固定污染源。 对直接从污染源排放出来的污染物质，我们称之为一次污染物。而一次污染物有可能与大气中某些物质发生化学或光化学反应，生成新的污染物，这些新污染物我们称之为二次污染物。

40. 二.大气环境标准 我国目前执行的大气环境标准将我国环境空气质量按功能区分为三类： 一类区为自然保护区、风景名胜区和其他需要特殊保护的地区，执行一级标准； 二类区为城镇规划中确定的居民区、商业交通居民混合区、文化区、一般工业区和农村地区，执行二级标准； 三类区为特定工业区，执行三级标准。 我们平常在天气预报中看到的空气质量分级，是根据空气污染指数API（Air Pollution Index）来确定的，表4-3、4-4分别为空气污染指数对应的污染物浓度限值和空气污染指数范围及相应的空气质量类别(表中PM10指可吸入悬浮颗粒)。

41. 表4-3 空气污染指数对应的污染物浓度限值

42. 表4-4 空气污染指数范围及相应的空气质量类别

43. 第四章:化学与环境 第二节 大气污染 4.2.3 温室效应 地球的热平衡

44. 一、温室效应 1、什么是温室效应？ ★由于大气中二氧化碳等气体含量增加，使全球气温升高的现象称为温室效应”。 ★因此CO2的增加，被认为是大气污染物对全球气候产生影响的主要原因。 ★温室气体并非只有CO2，还有甲烷（CH4）、氯氟烃（CFCs，即氟里昂）、一氧化二氮（N2O）和氢氧根（OH）等。

45. 各种温室气体对全球变暖的影响

46. 2、多年来二氧化碳含量基本保持恒定不变的原因2、多年来二氧化碳含量基本保持恒定不变的原因 由于大气中的二氧化碳始终处于“边增长、边消耗” 的动态平衡状态。大气中的二氧化碳有80％来自人和动、植物的呼吸，20％来自燃料的燃烧。散布在大气中的二氧化碳有75％被海洋、湖泊、河流等地面的水及空中降水吸收溶解于水中。还有5％的二氧化碳通过植物光合作用，转化为有机物质贮藏起来。

47. 3、空气中二氧化碳增加的原因 ①由于人口急剧增加，工业迅猛发展，煤炭、石油、天然气燃烧产生的二氧化碳，远远超过了过去的水平。 ②由于对森林乱砍乱伐，大量农田建成城市和工厂，破坏了植被，减少了将二氧化碳转化为有机物的条件。 ③表水域逐渐缩小，降水量大大降低，减少了吸收溶解二氧化碳的条件，破坏了二氧化碳生成与转化的动态平衡

49. 二氧化碳来源。

50. 联合国报告称牛是地球温室效应元凶 全球10.5亿头的牛群才是温室效应的“最大元凶”，其排放出的二氧化碳占了全球温室气体总量的18%。 超越了人类交通工具，如 汽车、飞机等的二氧化碳 排放量。牛群的排泄物会 产出100多种污染气体，其中 甲烷的排放量占全球总量1/3， 这种气体暖化地球的速度比二 氧化碳快20倍。