化学与环境

化学与环境作者：XXX学号：101103125摘要：化学与环境的关系是十分密切的，随着现代化社会的高速发展，人们的生活水平逐步提高，物质资源越来越丰富，在满足人们愿望的同时，环境保护成了一个所有人不得不面对的问题。如今环境问题正在日益显著，人们也正在认识周围世界中某些微妙的相互作用，发现以前没有注意到的化学反应。许多大规模的污染事件提醒人们：大规模的生产消费品，需要妥善地处置有潜在危险的原料和半成品。由于化学与环境的关系密切，大多数环境问题和污染事件都是由化学污染物造成的，而这些环境问题的解决也主要采用化学或物理的方法。相信通过人们的努力，我们一定可以走上可持续发展道路，在发展的同时，与环境保持和谐的关系。关键词：化学环境保护可持续发展环境是人类社会生存和经济发展的物质基础，然而随着人类的进步、科学技术的发展，人类活动对自然界的破坏也日益严重，资源的过度消耗、能源和粮食日趋紧张和短缺以及气候变化、臭氧层的破坏、生物多样性减少、水土流失和荒漠化等生态问题不断加剧，使得人类的生存和发展面临严重的威胁。保护环境，持续发展，是人类社会与发展的唯一选择。当然，想彻底根治问题还得从问题的源头抓起，下面来介绍一下各种环境污染。环境污染是指人类直接或间接地向环境排放超过其自净能力的物质或能量，从而使环境的质量降低，对人类的生存与发展、生态系统和财产造成不利影响的现象。具体包括：水污染、大气污染、噪声污染、放射性污染等。生态平衡又叫自然平衡，是指在一定时间内生态系统中的生物和环境之间、生物各个种群之间，通过能量流动、物质循环和信息传递，使它们相互之间达到高度适应、协调和统一的状态。也就是说当生态系统处于平衡状态时，系统内各组成成分之间保持一定的比例关系，能量、物质的输入与输出在较长时间内趋于相等，结构和功能处于相对稳定状态，在受到外来干扰时，能通过自我调节恢复到初始的稳定状态。在生态系统内部，生产者、消费者、分解者和非生物环境之间，在一定时间内保持能量与物质输入、输出动态的相对稳定状态。引起生态平衡破坏的由自然灾害，也有人类不适当的活动，包括人类生活和生产废物污染和对自然资源的过度开发利用等。人为破坏作用造成对生态系统三方面的压力：①生物种类成分的改变；②引起生物赖以生存的环境条件的改变；③引起生物系统的信息流通系统的破坏，从而改变生物繁殖状况。世界历史上由八大公害事件：①马斯河谷事件②洛杉矶光化学污染③多诺拉烟雾④伦敦烟雾⑤四日市哮喘病⑥富士山痛痛病⑦水俣病⑧米糠油事件当今世界上大气、水、土壤和生物所受到的污染和破坏已经达到危险的程度，自然界的生态平衡受到日益严重的干扰，自然资源受到大面积的破坏，自然环境正在退化。人们一直之一改善自己的衣食住行条件，以创造哟个有益于健康的环境，当这些基本需要得到保证的时候，人们的注意力就转向对术士和方便的追求。然而，一般来说，由于磨难中质量的取得很工艺一牺牲其他方面为代价来实现，因此需要作出抉择。现在我们发现，要获得更丰富的消费品和能源以及满足人们的愿望同保持一个有益健康的环境是相互抵触的，当代的一个重大问题就是：面对世界人口日益增长并不断集中（城市化）生活水平不断提高，我们应该如何保护环境。环境污染问题正在日益显著，人们也正在认识周围世界中某些微妙的相互作用，发现按没有注意到的化学反应。许多大规模的化学污染事件提醒人们：大规模的生产消费品，需要妥善的处置有潜在危险的原料和半成品。公众对保护环境已经有了比较深刻的认识，比如，多数人都表示愿意为环境友好的产品，比如无铅汽油付更多的钱。一、大气污染与防治（一）光化学烟雾形成光化学烟雾的反应机制：①污染空气中NO2的光解是光化学烟雾形成的起始反应。②碳氢化合物被HO、O等自由基和O3氧化，导致醛、酮、醇、酸等产物以及重要的中间产物──RO2、HO2、RCO等自由基的生成。③过氧自由基引起NO向NO2的转化,并导致O3和PAN等的生成(见大气污染物的相互作用)。这些基本反应可以用最简化的化学反应模式表示：有人以具体的有机物，如丙烯、正丁烷、乙烯等作为有机物的代表，列出详尽的机理模式，其化学反应可多达242个。此外,污染空气中的二氧化硫(SO2)会被HO、HO2和O3等氧化而生成硫酸(H2SO4)和硫酸盐,成为光化学烟雾中气溶胶的重要成分。碳氢化合物中挥发性小的氧化产物也会凝结成气溶胶液滴而使能见度降低。光化学烟雾的危害：光化学烟雾的成分非常复杂，但是对人类、动植物和材料有害的主要是臭氧、PAN和丙烯醛、甲醛等二次污染物。臭氧、PAN等还能造成橡胶制品的老化、脆裂，使染料褪色，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等。光化学烟雾明显的危害是对人眼睛的刺激作用。在美国加利福尼亚州，由于光化学烟雾的作用，曾使该州3/4的人发生红眼病。日本东京1970年发生光化学烟雾时期，有2万人患了红眼病。臭氧影响植物细胞的渗透性，可导致高产作物的高产性能消失，甚至使植物丧失遗传能力。植物受到臭氧的损害，开始时表皮褪色，呈蜡质状，经过一段时间后色素发生变化，叶片上出现红褐色斑点。PAN使叶子背面呈银灰色或古铜色，影响植物的生长，降低植物对病虫害的抵抗力。光化学烟雾会促成酸雨形成，造成橡胶制品老化、脆裂，使染料褪色，建筑物和机器受腐蚀，并损害油漆涂料、纺织纤维和塑料制品等。光化学烟雾的重要特征之一是使大气的能见度降低，视程缩短。这主要是由于污染物质在大气中形成的光化学烟雾气溶胶所引起的。这种气溶胶颗粒大小一般多在0.3～1.0μm范围内。由于这样大小的颗粒实际上不易因重力作用而沉降，能较长时间悬浮于空气中，长距离迁移；它们与人视觉能力的光波波长相一致，且能散射太阳光，从而明显地降低了大气的能见度。因而妨害了汽车与飞机等交通工具的安全运行，导致交通事故增多。（一）煤烟型污染煤烟型污染的来源：燃煤是煤烟型污染的主要污染源。煤是最重要的固体燃料，它是一种复杂的物质聚集体，其可燃成分主要是由碳、氢及少量氧、氮和硫等一起构成的有机聚合物。煤中也含有多种不可燃的无机成分（统称煤灰），其含量因煤的种类和产地不同而有很大的差异，燃煤是多种污染物的主要来源，与燃油和燃气相比，相同规模的燃料设备，燃煤排放的颗粒物和二氧化硫要高得多，虽然燃烧条件影响污染物的形成和排放。但是没的品质是最主要的影响因素。煤烟型污染发生的条件：伦敦之所以多次发生烟雾污染事件，首先是因为历史上伦敦大量烧煤，早先伦敦的工厂和家庭主要都是煤，提到冬季取暖期，家庭烧煤占得比例更大。烧煤排放出大量煤烟和二氧化硫，是伦敦型烟雾重要的一次污染物，而1962年以后，伦敦没有在发生烟雾事件，也恰恰是因为伦敦采取了许多措施，治理大气污染，其中最重要的就是改变燃料结构，从以燃煤为主高位烧煤气、用电为主。经过这样的釜底抽薪，大大减少了大气中的煤烟和二氧化硫。其次，伦敦号称“雾都”，气候条件也大有改观。现在，大雾已经很少见，偶尔有一次倒成了新闻，再有，伦敦地处英国泰昭士河下游的谷地，容易发生逆温，造成污染。2000年《中国环境状况公报》公布了废气中主要污染物排放量：“全国废气中二氧化硫排放量总量1995万吨，其中工业来源的排放量1612万吨，生活来源排放量383万吨，烟尘排放总量1165万吨，其中工业烟尘排放量953万吨，生活烟尘排放量212万吨，工业粉尘排放量109万吨。”当我看到面前这一连串可怕的数字时，不禁想问：“人们到底是怎么了？这般污染我们赖以生存的地球环境，岂不是在给自己挖掘一座坟墓么？”作为一个地球人。我们必须反思一下，我们太自私，太残忍了，为了让满足个人的需求，全然不顾环境，更加不顾我们的后代，是时候采取行动拯救环境，拯救地球了。（二）酸雨什么是酸雨：pH值小于5.6的降水。包括雨、雪在内，其酸性成分主要是硫酸，也有硝酸和盐酸等。酸雨主要由化石燃料燃烧产生的二氧化硫、氮氧化物等酸性气体，经过复杂的大气化学反应,被雨水吸收溶解而成。大量分析表明，世界上有三大酸雨区，按出现的时间的先后：欧洲、北美和中国。酸雨的形成：酸雨的形成是一种复杂的大气化学和大气物理现象。酸雨中的硫酸与硝酸是由人为排放的二氧化硫和氮氧化物转化而成的，形成酸雨的主要物质之一是SO2。S02和N0x可以是当地排放的，也可以是从远处迁移来的。酸雨是大气污染物排放、迁移、转化、成云和在一定气象条件下产生降雨的综合过程的产物。煤和石油燃烧以及金属冶炼等释放到大气中的S02，通过气相或液相氧化反应而生成硫酸，这个化学过程可以简单表示如下：气相反应2S02+02--2S03S03+H20—H2S04液相反应S02十H20—H2S032H2S03+O2—2H2S04酸雨的危害：①城市大气污染严重程度的改变了季节变化和昼夜变化的规律，大体可分为煤炭型和石油型两类。煤炭型是燃煤引起，因此污染强度以对流最强的夏季和白天为最轻，而以逆温最强、对流最弱的冬季和夜间为最重。伦敦烟雾事件就属于这种类型。石油型是石油和石油化学产品和汽车尾气所产生，由于氮氧化物和碳氢化物等生成光化学烟雾时需要较高气温和强烈阳光，因此污染强度变化规律和煤炭型刚刚相反，即以夏季午后发生频率最高，冬季和夜间少或不发生。洛杉矶光化学烟雾就属于这个类型。②此外，城市云量增多的结果，使城区日照时数和太阳辐射量均有减少。城市中烟尘粒子增多的结果，使大气透明度变差，所以有人称城市为“烟霾岛”或“混浊岛”。烟尘大量削弱太阳光中的紫外线部分(在太阳高度较低时甚至可减少30％一50％)，这对城市居民的身体健康也是不利的。③酸雨可导致土壤酸化。我国南方土壤本来多呈酸性，再经酸雨冲刷，加速了酸化过程；我国北方土壤呈碱性，对酸雨有较强缓冲能力，一时半时酸化不了。土壤中含有大量铝的氢氧化物，土壤酸化后，可加速土壤中含铝的原生和次生矿物风化而释放大量铝离子，形成植物可吸收的形态铝化合物。植物长期和过量的吸收铝，会中毒，甚至死亡。酸雨尚能加速土壤矿物质营养元素的流失；改变土壤结构，导致土壤贫脊化，影响植物正常发育；酸雨还能诱发植物病虫害，使作物减产。④酸雨能使非金属建筑材料（混凝土、砂浆和灰砂砖）表面硬化水泥溶解，出现空洞和裂缝，导致强度降低，从而建筑物损坏。建筑材料变脏,变黑,影响城市市容质量和城市景观,被人们称之为“黑壳”效应。（四）臭氧层的耗损从海平面到10~16㎞高是大气对流层，气温从约15℃降至-56℃。在往上到50高时平流层，气温又升至约-2.对流层顶的低温使水和一般污染物到此都凝结下落，保护了平流层，污染物一旦进入了平流层，由于下冷上热的逆温缺乏上下对流，很难扩散稀释。消耗臭氧层的物质：①氯氟烃（氟利昂）②哈龙③四氯化碳CCL4(CTC)④1,1,1-三氯乙烷CH3CCL3(TCA)⑤甲基溴CH3Br⑥一氧化二氮N2O目前，最早使用CFC的24个发达国家已于1985年和1987年分别签署了限制使用CFC的《维也纳公约》和《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》。1993年2月，中国政府批准了《中国消耗臭氧物质逐步淘汰法》，确定在2010年完全淘汰消耗臭氧层物质。1995年1月3日，联合国大会用过决议，为纪念1987年9月16日签署的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》，把每年的9月16日定为“国际保护臭氧层日”（五）全球气候变暖近年来，有关地球温暖化的报道此起彼伏，日益严重的全球变暖趋势看是寿诞各国的重视。引起全球变暖的主要原因是“温室效应”。地球表面的温度是由于太阳的短波热辐射和地球自身向宇宙发出的长波辐射之间的平衡决定的。太阳以电磁波（主要以可见光的形式）向地球辐射能量，其中一部分在到达地球表面以前即被反射回宇宙空间，一部分被大气层所吸收，一部分则穿过大气层到达地面。地球在接受了太阳能以后，以长波的形式向外辐射，向外辐射的能量一部分被大气层吸收，一部分辐射到宇宙空间，另有一部分则返回地表。正是由于大气层中存在水汽、CO2等强烈吸收红外线的气体成分，这些气体成分能使太阳光透过，却吸收地面向空间发射的辐射，才使得目前地表温度保持在平均15℃。大气层起到了类似温室的作用，大气层的这种作用就被称为温室效应。温室效应本是一种自然现象，如