化学对环境的影响

化学对环境的影响 学 院:生化学院 班 级:化学131班 姓 名:林佳乐,13240213, 指导老师:李良超 成 绩: 时间,2013 .12. 7 化学对环境的影响 姓名 林佳乐 化学132 学号13240213 【摘要】化学是自然科学中一门重要的基础学科，是研究物质的性质、组成、结构、变化和应用的学科。化学学科与人类生存的自然环境紧密地联系在一起，化学的快速发展在带给人类无限恩惠的同时，也引发了许多问题，尤其是在环境方面。大量汽车的使用带来了空气污染问题，化肥、农药的过度使用给土壤、水质以至于食物本身带来了污染。同时很多的环境污染的治理要依靠化学，从而也促进了化学学科深层次的发展。 【关键词】化学、环境、污染、治理 【绪言】人类赖以生存的环境由自然环境和社会环境组成。以人为中心的环境既是人类生存与发展的终极无助来源，同时也是人类活动 产生的多种废弃物的承受者。环境问题主要是指由于人类不合理地开发、利用自然资源而造成的生态环境的破坏，以及工农业生产发展和人类生活对环境所造成的污染。目前,造成环境污染的因素大体上有物理、化学和生物三方面，其中主要是化学方面的因素。但是，事物是具有双重性的。由化学因素造成的环境问题，往往也可以通过化学方法加以解决，化学为环境污染的治理提供了科学和技术的支持。 1.化学对大气的污染及保护 大气污染的主要污染物有:烟尘、总悬浮颗粒物、可吸入悬浮颗粒物(浮沉)、二氧化氮、二氧化硫、一氧化碳、臭氧、挥发性有机化合物等。 1.1臭氧层及臭氧空洞 臭氧层中的臭氧绝大部分集中在离地面20-25km的空间。臭氧能强烈地吸收紫外线，使只有少部分紫外线透过臭氧层而抵达里地面较近的 空间。它保护了地球的生物。可近年来不断有臭氧减少的报道。科学家认为臭氧急剧耗损，是因为人为排放某些消耗臭氧的物质。主要有氟利昂、哈龙、氮氧化物。氟利昂性质稳定，甚至不与原子氧反应。当它扩散到臭氧层，吸收紫外线，发生光解，产生一个原子氯，氯原子与臭氧反应。同样哈龙在使用时释放出来的溴原子自由基也可以破坏臭氧层。为了保护臭氧层，全球尽快停止生产和使用氟利昂和哈龙。 1.2温室效应 温室效应是指太阳短波辐射透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而产生大气变暖的效应。温室气体中二氧化碳的主要来源是矿物质燃料进行化学反应——燃烧，还有砍伐森林。生物体的燃烧，肠道的发酵作用，交通运输和工业排放等发生一系列的化学反应产生了甲烷、一氧化二氮、一氧化碳等温室气体。因此，我们必须有效的控制这些气体含量的增加，科学使用燃料，加强植树造林。 1.3酸雨 通常我们把PH值小于5.6的雨叫酸雨。酸雨的形成与以下大气污染物有关: (1)含硫的化合物和基团 SO、SO、CS、HSO、硫酸盐、二甲基硫、甲基二硫等。 2 3 2 24 (2)含氮的化合物和基团 NO、NO、NO、NH、硝酸盐、铵盐等 223 (3)含氮的化合物和基团 HCl 、氯化物等 在以上列举的污染物中，对酸雨影响最大的是SO和NO 及它们相XX关的化合物。酸雨中的硫酸和硝酸主要来自人为排放的二氧化硫和氮的氧化物。 煤、石油燃烧和金属冶炼中释放到大气里的二氧化硫，通过气相和液相反应而生成硫酸。 高温燃烧生成的一氧化氮(如汽车排出的尾气)，排入大气后，大部分变成二氧 化氮，它跟水反应后生成硝酸和亚硝酸 2NO+O?,2NO? 3NO?+H?O=2HNO?(硝酸)+NO 我们同样可以通过化学方法控制酸雨。 (1)减少二氧化硫的排放量。 如采用烟气脱硫技术，用石灰浆或石灰石在烟气吸收塔内脱硫，即让氢氧化钙或碳酸钙与二氧化硫反应，进而吸收二氧化硫。 (2)汽车尾气的净化 在汽车尾气系统中装置催化转化器。催化转化器中通常采用铂等贵金属作催化剂。在催化转化器的前半部，CO和NO在催化剂的作用下发生反应，生成CO和N。在转化器的后半部，未燃烧的碳氢化合物如22 庚烷和尚未反应的CO在催化剂的作用下氧化，生成CO和HO。 22(3)加强绿化建设 树木、草地、花卉有吸收二氧化硫等有毒气体。 1.4光化学烟雾 光化学烟雾指大气中的氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物及其受紫外线照射后产生的以臭氧为主的二次污染物所组成的混合污染物。 形成臭氧的活性有机物和氮氧化物的主要来源是汽车排放的尾气。 1、污染空气中NO2的光解是光化学烟雾形成的起始反应。 NO==NO+O(条件为光照) 2 O+O==O 2NO+O==2NO 2322 2、碳氢化合物被HO、O等自由基和臭氧氧化，导致醛、酮、醇、酸等产物以及重要的中间产物RO、HO、RCO等自由基的生成。 22 3、过氧自由基引起NO向NO2的转化，并导致O和PAN等的生成。 3 光化学反应中生成的臭氧、醛、酮、醇、PAN等统称为光化学氧化剂，以臭氧为代，所以光化学烟雾污染的标志是臭氧浓度的升高。 光化学烟雾的危害有使人和动物受到主要伤害是眼睛和粘膜受刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等，影响植物的生长，降低植物对 病虫害的抵抗力，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。 减少光学烟雾的措施有 1.4.1.减少固定燃烧源的排放 (1 )改善能源结构。推广使用二次能源，如电等，加强对太阳能、风能、地热等清洁能源的利用。 (2)区域集中供热发展区域集中供暖供热，设立规模较大且安装废气还原处理装置的热电厂和供热站。 (3)推广燃煤电厂烟气脱N技术即废气处理装置。如选择性催化还原法(SCR)、非选择性催化还原法(SNCR)和吸收法。选择性催化还原法是以金属铂的氧化剂作为催化剂，以氨、硫化氢和一氧化碳等作为还原剂，选择最佳脱硝反应温度，将烟气中的氮氧化物还原为N2。非选择性催化还原法与选择性催化还原法不同的是非选择性控制一定的反应温度，在将烟气中的氮氧化物还原为N2的同时，一定量的还原剂还与烟气中的过剩氧发生反应。吸收法是利用特定的吸收剂吸收烟气中的NO 。根据所使用的吸收剂，可分为碱吸收法，溶融盐x 吸收法和稀硝酸吸收法。 (4)推广新型低温燃烧技术，避开NO易生成区域。 x 1.4.2.减少交通机械和动力装置尾气的排放 NOx和碳氢化合物的另一个重要来源是内燃机等发动机的尾气，而绝大多数交通机械都是由内燃机或者燃气轮机驱动的，包括机动车辆、船舶、飞机、机械等。当燃料在发动机燃烧室里进行燃烧时，由于混合气由化石燃料(汽油、柴油、天然气等)和空气组成，而空气中除了O2外还有更多的N2，因此燃烧高温就使O2和N2反应生成NOx。内燃机因为燃烧温度高，因此NOx生成量很大。另外由于燃烧不完全甚至失火等原因，也会排放碳氢化合物。机动车辆因为总量大并且集中于城市使用，因此对城市空气的污染贡献率很高。因此控制机动车尾气排放对于预防光化学烟雾有很大的积极作用。汽油机汽车因为尾气处理技术已经比较普及，所以NOx和HC的排放贡献率已经下降了很多，但以柴油机为动 力的汽车、船舶和动力机械等，本身NOx生成量就很高，而且没有低成本的尾气处理技术能够普及，全国且其NOx排放本身就很高，所以已经成为NOx的主要贡献者。 1.4.3.利用化学抑制剂 使用化学抑制剂目的是消除自由基，以抑制链式反应的进行，从而控制光化学烟雾的形成。人们发现二乙基羟胺，苯胺，二苯胺，酚等对氢氧自由基有不同的抑制作用，尤其是二乙基羟胺(DEHA)对光化学烟雾有较好的抑制作用。在大气中喷洒0. 05PPm的二乙基羟胺，能有效抑制光化学烟雾，利于环保。但在使用的过程中，要注意抑制剂对人体和动植物的毒害作用，并注意防止抑制剂产生二次污染。 1.4.4.植树造林 实验证明，树木在一定浓度范围内，吸收各种有毒气体，使污染的空气得以净化。因此应大力提倡植树造林，绿化环境。 2化学对水体的污染及处理 2.1与化学有关的水质污染物主要有: (1)有机物 人为排放源有:生活污水、养殖场污水、食品厂、造纸厂、生活垃圾等。这些里面含有大量的碳氢化合物、蛋白质、脂肪等。微生物会分解这些有机物，从而消耗水中的氧，致使鱼类及其他生物大量死亡。 (2)重金属 人为排放源有:采矿、化工、合金制造、农药、胶片冲洗等 这些都有涉及化学。 (3)合成化学品 人为排放源有:制药、炼油、化工、化学洗涤剂、化妆品、食品添加剂、芳香剂等。 (4)酸性废水 人为排放源有:煤矿和其他金属矿的矿山废水、酸雨等。 酸性污染不仅可以腐蚀船舶和水上构筑物，改变水生生物的生活条件，增加水的硬度，影响水的用途。 (5)植物营养物 人为排放源:含磷洗衣粉、化肥、生活污水 水中氮、磷、钾及它们的化合物过多，会水体富营养化。 2.2 用化学方法处理污水 2.2.1中和沉淀法 水中若含有酸、碱污染物，应调节水的pH值，使其处在一定的范围内。对于酸性废水，可以采用废碱、石灰、石灰石等进行中和;对于碱性废水，可以吹入二氧化碳或用烟道废弃中的二氧化硫来中和。也可以使酸性废水与碱性废水相互中和。 用中和法调节水体pH值，还可以使重金属离子生成难溶的氢氧化物沉淀而除去。这是除去水中重金属离子最经济、最有效的方法。如除 2+去酸性废水中的Pb的时候，一般加入石灰水，使生成沉淀。 2.2.2氧化还原反应法 利用氧化还原反应将水中有毒物质转变为无毒物质、难溶物或易于除去的物质是水处理工艺中较重要的方法之一。常用氧化剂有空气(氧气)、氯气、双氧水、臭氧等，常用还原剂有铁粉、硫酸亚铁、二氧化硫、亚硫酸钠等。例如，水处理中常用曝气法(即向水中不断鼓入 2+空气)，使其中的Fe离子氧化，并生成溶度积很小的氢氧化铁沉淀 --而除去。又如应用氯气或液氯，它们在水溶液中都有产生ClO，ClO --可将废水中有毒的CN离子氧化成无毒的N和HCO。 232.2.3混凝法 水中若有很细小的淤泥及其他污染物微粒存在，这些微粒的表面往往由于吸附离子而带有电荷，彼此间相互排斥而形成胶体，用一般沉淀法不能除去，通常向废水中加入混凝剂，使其沉降。常用的混凝剂有铝盐、铁盐和无机高分子混凝剂如聚氯化铝以及有机高分子混凝剂如聚丙烯酞胺。 3.化学对土壤污染及处理 3.1土壤污染的形成 3.1.1 工业污染 在工业废水、废气、废渣中含有多种污染物质，其浓度一般比较高。一旦侵入农田，在短时间内就可产生对土壤和作物的危害。 3.1.2农业污染 农业污染源主要由于化学农药、除草剂等使用范围不断扩大、数量和品种不断增加所引起。在喷撒农药时，有一半的药直接落在土壤表面，还有一部分通过落叶、降雨等最后再归入土壤，经常使用农药是土壤中农药残留的主要根源。 3.1.3交通运输污染 利用汽油、柴油作为动力的交通工具也是土壤污染的来源之一。在使用这些交通工具时会产生有毒物质的泄漏、油类的泄漏、燃烧时会排出各种有毒气体，会导致公路两侧的土壤严重污染。 3.2土壤污染的防治 3.2.1控制有害废物的排放 严格控制工业有毒气体、废水、废渣的超量排放，大力提倡资源的充分利用。在城市也应积极推广集中或区域供热，以减少燃煤量，从而最大限度降低大气中污染物对土壤的危害。 3.2.2合理使用农药、化肥、薄膜等农用物资 合理使用农药包括减少用药量，提高防治效果，以降低农药对土壤和农产品的污染。 合理使用化肥包括:一是监测化肥中的污染物。二是合理搭配化肥种类 提倡节约用膜，农用薄膜及时回收，重复使用。 参考文献 作者 :江家发 书名:现代生活化学 出版地 :安徽人民出版社 版次:2006年9月第一版 起始页码369到390