龙吟民族中学化学校本教材

龙吟民族中学化学校本教材龙吟民族中学：胡桓目录：一、绿色化学二、酸雨三、酒与健康四、日用洗涤剂与人类健康五、氢能六、居室污染七、河流污染八、废旧电池的污染与回收绿色化学——一种新的化学理念1、什么是绿色化学?绿色化学又称环境无害化学，与其相对应的技术称为绿色技术、环境友好技术。理想的绿色技术应采用具有一定转化率的高选择性化学反应来生产目的产品，不生成或很少生成副产品或废物，实现或接近废物的零排放过程。化学工艺过程中使用无毒无害原料、溶剂和催化剂。绿色意识是人类追求自然完美的一种高级表现，它不把人看成大自然的主宰者，而是看作大自然中的普通一员，追求的是人对大自然的尊重以及人与自然的和谐关系。绿色意识与环保不同，它们属于两个不同层次的概念。通常所说的环保意识带有明显的被动状态，带有比较强的功利目的。我们经常谈到环境污染给人类带来多少疾病和多大经济损失等等，实际上还是把人放在与自然相对立的位置上，在这种思想指导下，人们可以去治理和解决一些急迫的污染问题，但对于眼下不对人产生危害而仅仅对自然界产生危害的问题，反应就不那么积极了。只有在以绿色意识为核心谈环保意识的时候，才会有正确持续的产物。绿色意识的发展产物就是绿色科技，绿色科技的范围比绿色化学广得多。所谓绿色科技是指以绿色意识为指导研究与环境兼容、不破坏生态平衡、节约资源和能源的绿色科学和工程技术，它的目标在于研究可持续发展的源头战略问题。由于当今世界主要的环境问题大部分直接与化学反应、化工生产过程及它们的产物有关，因此绿色化学便自然而然地成为绿色科技的重要组成部分。由于以上观点，绿色化学又可定义为以绿色意识为指导，研究和设计对环境负作用尽可能少，在技术和经济上可行的化学和化工生产过程。绿色化学的最大特点在于它是在始端就采用实现污染预防的科学手段，因而过程和终端均为零排放或零污染。显然，绿色化学技术不是去对终端或生产过程的污染进行控制或处理。所以绿色化学技术根本区别于三废处理，后者是终端污染控制而不是始端污染的预防。2、绿色化学研究的问题当然应该着眼于当前和发展未来并重，就目前来说，主要研究问题共有12个方面（又称12项原则）（1）从源头制止污染，而不是在末端治理污染。（2）合成方法应具备原子经济性原则，即尽量使参加反应过程的原子都进入最终产物。（3）在合成方法中尽量不使用和不产生对人类健康和环境有毒有害的物质。（4）设计具有高使用效益低环境毒性的化学产品。（5）尽量不用溶剂等辅助物质，不得已使用时它们必须是无害的。（6）生产过程应该在温和的温度和压力下进行，而且能耗最低。（7）尽量采用可再生的原料，特别是用可再生物质代替石油和煤等矿物原料。（8）尽量减少副产品。（9）使用高选择性的催化剂。（10）化学产品在使用完后能降解成无害的物质并且能进入自然生态循环。（11）发展适时分析技术以便监控有害物质的形成。（12）选择参加化学过程的物质，尽量减少发生意外事故的风险。酸雨什么是酸雨酸雨是指pH值小于5.6的雨雪或其他形式的大气降水。pH值是表征酸碱度强弱的数值，pH值为7时是中性；pH大于7时表现为碱性，pH值越高碱性越强；反之，pH值小于7时表现为酸性，pH值越低，酸性越强。酸雨是大气受污染的一种表现，因最早引起注意的是酸性的降雨，所以习惯上统称为酸雨。纯净的雨雪在降落时，空气中的二氧化碳会溶入其中形成碳酸，因而具有一定的弱酸性。空气中的二氧化碳浓度一般约在316ppm左右，这时降水的pH值可达5.6。这是正常的现象，不是我们通常所说的酸雨。我们所讲的酸雨是指由于人类活动的影响，使得pH值降低至5.6以下的酸性降水。随着近现代工业化的发展，这样的降水开始出现，并且逐年增多。它已经开始影响到人类赖以生存的环境，以及人类自己了。古代的雨雪酸度没有记载，对大约180年前的格陵兰岛积冰的测定表明，那时降雪的pH值为6～7.6之间。二十世纪50年代以前，世界上降水的pH值一般都大于5，少数工业区曾降酸雨。从60年代开始，随着工业的发展和矿物燃料消耗的增多，世界上一些工业发达地区(如北欧南部和北美东部)降水的pH值降到5以下，而且范围不断扩大，生态系统受到了明显的伤害。1872年，英国化学家史密斯在其《空气和降雨：化学气候学的开端》一书中首先使用了“酸雨”这一术语，指出降水的化学性质受到燃煤和有机物分解等因素的影响，也指出酸雨对植物和材料是有害的。二十世纪50年代中期，美国水生生态学家戈勒姆进行了一系列研究工作，揭示了降水的酸度同湖水和土壤酸度之间的关系，并指出降水酸度是矿物燃料燃烧和金属冶炼排出的二氧化硫造成的。但是，他们的工作都没有引起人们的注意。二十世纪60年代间，瑞典土壤学家奥登首先对湖沼学、农学和大气化学的有关记录进行了综合性研究，发现酸性降水是欧洲的一种大范围现象，降水和地面水的酸度正在不断升高，含硫和含氮的污染物在欧洲可以迁移上千公里。1972年瑞典政府向联合国人类环境会议提出一份报告：《穿越国界的大气污染：大气和降水中的磕对环境的影响》。从此更多的国家关注酸雨这一问题，研究的规模也在不断扩大。1975年5月，在美国俄亥俄州立大学举行了第一次国际酸性降水和森林生态系统讨论会。1982年6月在瑞典斯德哥尔摩召开了国际环境酸化会议，酸雨已成为当前全球性环境污染的主要问题之一。酸雨的形成是一种复杂的大气化学和大气物理现象。酸雨中含有多种无机酸和有机酸，绝大部分是硫酸和硝酸，以硫酸为主。硫酸和硝酸是由人为排放的二氧化硫和氮氧化物转化而成的，可以是当地排放的，也可以是从远处迁移来的。煤和石油燃烧以及金属冶炼等工业活动会释放二氧化硫到空气中，通过气相或液相氧化反应生成硫酸。同时高温燃烧会使空气中的氮气和氧气生成一氧化氮，其在大气中与氧继续作用，大部分转化成为二氧化氮，遇水或水蒸气就会生成硝酸和亚硝酸。由于人类活动和自然过程，还有许多气态或固体物质进入大气，对酸雨的形成也产生影响。大气颗粒物中的铁、铜、镁等是成酸反应的催化剂。大气光化学反应生成的臭氧和过氧化氢等又是使二氧化硫氧化的氧化剂；飞灰中的氧化钙、土壤中的碳酸钙、天然和人为来源的氨，以及其他碱性物质又会与酸反应，而使酸中和。降水的酸度实际上就是降水中的主要阴阳离子的平衡。当大气中二氧化硫和一氧化氮的浓度较高时，降水中就会表现为酸性；如果降水中代表碱性物质的几个主要阳高子浓度也较高时，降水就不会有很高的酸度，甚至可能呈现碱性。在碱性土壤地区，或大气中颗粒物浓度高时，往往出现这种情况。相反，即使大气中二氧化硫和一氧化氮浓度不高，而碱性物质相对更少时，则降水仍然会有较高的酸度。工业区的高大烟囱可把二氧化硫扩散到很远的地方，因而很多山区和荒野地带也降酸雨。硫和氮是植物生长不可或缺的营养元素，弱酸性降水可溶解地壳中的矿物质，供动、植物吸收。但如果酸度过高，例如pH值降到5以下，就可能使生态系统遭受损害。在土壤盐基饱和度低的地区或土层薄的岩石地区，酸性雨水降落地面后得不到中和，就会使土壤、湖泊、河流酸化。当湖水或河水的pH值降到5以下时，流域内的土壤和水体底泥中的金属(例如铝)就会被溶解进入水中，毒害鱼类，使其繁殖和发育受到严重影响。水体酸化还会导致水生生物的组成结构发生变化，耐酸的藻类、真菌增多，而有根植物、细菌和无脊椎动物减少，有机物的分解率降低。因此，酸化的湖泊、河流中鱼类减少。瑞典和挪威南部以及美国东北部许多湖泊都已成为无鱼的死湖。例如美国东部阿迪朗达克山区，海拔700米以上的湖泊，目前半数以上湖水pH值在5以下，90％已无鱼。而在1929～1937年间，只有4％的湖泊的pH值在5以下，或者是无鱼的。现在瑞典18000多个大中型湖泊已经酸化，其中约4000个湖泊酸化严重，水生生物受到很大伤害。酸雨还会抑制土壤中有机物的分解和氮的固定，淋洗与土壤粒子结合的钙、镁、钾等营养元素，使土壤贫瘠化。酸雨会伤害植物的新生芽叶，从而影响其发育生长；酸雨腐蚀建筑材料、金属结构、油漆等，古建筑、雕塑像也会受到损坏；作为水源的湖泊和地下水酸化后，由于金属的溶出，就会对饮用者的健康产生有害影响。控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和一氧化氮的人为排放量。另外瑞典等国试验在已酸化的土壤和水体中施加碱性的石灰，在短期内也曾取得较好的效果。酸雨的形成原因酸雨是指pH值小于5～6的雨水、冻雨、雪、雹、露等大气降水。大量的环境监测资料表明，由于大气层中的酸性物质增加，地球大部分地区上空的云水正在变酸，如不加控制，酸雨区的面积将继续扩大，给人类带来的危害也将与日俱增。现已确认，大气中的二氧化硫和二氧化氮是形成酸雨的主要物质。美国测定的酸雨成分中，硫酸占60%，硝酸占32%，盐酸占6%，其余是碳酸和少量有机酸。大气中的二氧化硫和二氧化氮主要来源于煤和石油的燃烧，它们在空气中氧化剂的作用下形成溶解于雨水的各种酸。据统计，全球每年排放进大气的二氧化硫约1亿吨，二氧化氮约5000万吨，所以，酸雨主要是人类生产活动和生活造成的。目前，全球已形成三大酸雨区。我国覆盖四川、贵州、广东、广西、湖南、湖北、江西、浙江、江苏和青岛等省市部分地区，面积达200多万平方公里的酸雨区是世界三大酸雨区之一。我国酸雨区面积扩大之快、降水酸化率之高，在世界上是罕见的。世界上另两个酸雨区是以德、法、英等国为中心，波及大半个欧洲的北欧酸雨区和包括美国和加拿大在内的北美酸雨区。这两个酸雨区的总面积大约100020世纪30年代后科学家们发现，越来越多地区的降水正在变酸，并对地球的生态环境和人类的生存构成威胁。纯净的雨雪降落时，空气中的二氧化碳深入其中形成碳酸而呈弱枝性。在人类活动产生的硫、氮影响不到的偏远地方，降水的pH值常常为5.2-5.6之间，只有在极端情况下，pH值小于5。由于各种污染物的影响，就会形成酸性降水，使雨雪或其它方式的降水（如雾、霜、露水等等，统统称之为酸雨）。酸雨形成的基本原因是由于大气中有酸性物质的存在，并进入到降水中，在我国，已知的酸性物质的存并进入到降水中。在我国，已知的酸性物质及其对酸雨形成的贡献量为：硫酸60％－70％，硝酸30％，盐酸5％，有机酸％，其比例在不同地区和不同条件时有所差异。就自然界本身来说，海风、火山爆发、森林大火、沼泽蒸发和生物分解等，都会向大气贡献酸性，从而构成了酸雨的自然本底值。但是，形成酸雨的主要污染物硫产。当令世界的三大酸雨污染区是北美、西欧和中国南方地区，酸雨已经成为世世界上最严重的环境问题之一。现代科学研究表明，酸雨的形成基于三个因素：大气中的酸性污染物，对酸化化极为敏感的水土，以及通风不畅的地形，可以说是一个复杂的大气物理化学过程。其中主要酸性物质硫并不是直接排放的，而是在燃烧石油或煤炭时产生的二氧化硫和氮氧化物在空气中发生化伙化后生成的。也就是说，二氧化硫和氮氧化物在空气中发生化学变化后生成的。也就是说，二氧化硫和氮和氮氧化物是随着我们身边的汽车，火电厂和气排放入天空的，这些污染物在大气中通过一系列气液相氧化反应转变为硫和硝酸，然后又变成硫酸盐和硝酸盐。其转化率受环境条件，如阳光、温度、湿度、支量和其它化学条件的控制，生成的酸性物质中，有一些经漂浮后重新落到地表，队着到树木、土壤、建筑物上面，被称作干性酸沉降；有一些容解在云中或降水中，最后随雨水返回地球，称之为湿性酸性污染物先在云内与水蒸汽结合成支滴；然后，在云下低层大气中通过与各种微粒、气体的碰撞，解、吸附和冲刷，最终变成酸雨降落到地面。于是，云下大气中的悬浮颗粒物和飘尘也成了酸雨形成的参与者，对雨水的PH值起着重要的作用。在我国内陆，颗粒物主要来自土壤，大气中的颗粒物和飘尘偏碱性，对雨水的酸度起着缓冲能力则较弱。降雨中酸性物质的浓度直接影响酸雨PH值，它与大气中酸性物质的量有关。其主要来源，一是成雨云层中以酸雾状态存在的酸性物质，大气污染物具有长距离传输的特性，不一定代表当地酸性物质排放的多少；二是降雨空间经淋洗进入雨水的酸性物质，一般多与当地酸性物质的排放量有关。两者叠加后即是降雨的酸度。大气污染物在大气中的传输过程相当复杂，取决于气象条件、地理特征，尤其是污染物形态。典型的酸性物质