第四章化学与社会精选PPT.ppt
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1、第四章化学与社会第1页,此课件共55页哦通通常常把把影影响响地地球球气气候候的的大大气气层层称称为为对对流流层层,范范围围约约在在海海平平面面上上11.2 Km处处。对对流流层层的的大大气气密密度度最最大大,占占整整个个大大气气层层总总质质量量的的95%左左右右。由由于于太太阳阳不不能能直直接接加加热热大大气气层层,而而是是靠靠温温暖暖的的地地球球把把热热传传给给大大气气层层,因因此此对对流流层层的的温温度度随随高高度度升升高高反反而而下下降降。风风、云云、雪雪、雨雨等等天天气气现现象象均均发发生生在在对对流流层层,而而且且此此层层内内大大气气有有强强烈烈的的对对流流活活动动,大大气气的的污污
2、染染也也都都发发生生在在此此层层内内,特特别别是是离离地地球球表表面面1 Km 2 Km的的范范围围内内更更易易污污染染。该层内主要成分为氮气、氧气、氩气、以及二氧化碳。该层内主要成分为氮气、氧气、氩气、以及二氧化碳。第2页,此课件共55页哦对对流流层层上上方方约约50 Km左左右右范范围围称称为为平平流流层层。该该层层内内主主要要化化学学物物质质是是氮氮气气、氧氧气气、以以及及臭臭氧氧等等。由由于于臭臭氧氧吸吸收收紫紫外外线线后后被被加加热热,所所以以这这一一层层的的温温度度随随高高度度升升高高增增加加缓缓慢慢,在在30 Km-35 Km的的高高度度时时,气气温温约约为为-55,当当高高度度
3、继继续续升升高高到到50 Km处处,气气温温可可升升高高到到-3。第3页,此课件共55页哦 由由于于该该层层内内大大气气的的透透明明度度较较好好,气气流流也也稳稳定定,几几乎乎不不存存在在水水蒸蒸气气和和尘尘埃埃,也也极极少少出出现现云云、雨雨、风风暴暴等等天天气气现象,是现代超音速飞机飞行的理想场所。现象,是现代超音速飞机飞行的理想场所。平平流流层层上上方方约约80 K m 85 K m左左右右范范围围称称为为中中间间层层。再再往往上上就就是是非非均均匀匀质质层层,这这层层里里又又分分为为热热层层(电电离层)和外层(散逸层)。这层再往上就是宇宙空间。离层)和外层(散逸层)。这层再往上就是宇宙
4、空间。第4页,此课件共55页哦 大大气气的的污污染染是是指指在在任任何何大大气气条条件件下下,某某些些物物质质的的浓浓度度高高于于它它们们正正常常的的水水准准,并并对对人人和和动动物物产产生生危危害害作作用用。大大气气的的污污染染始始于于资资本本主主义义产产业业革革命命,并并随随世世界界各各国国经经济济的的发展而日益严重。发展而日益严重。大大气气的的污污染染物物主主要要有有8类类:硫硫化化物物、碳碳的的氧氧化化物物、氮氮的的化化合合物物、烃烃类类化化合合物物、卤卤素素及及其其化化合合物物、颗颗粒粒物物质质(煤煤尘尘、粉粉尘尘、金金属属微微粒粒)、农农药药及及放放射射性性物物质质。按按污污染染的
5、的性性质质可可分分为为一一次次污污染染物物(原原发发性性污污染染物物)和和二二次污染物(继发性污染物)。次污染物(继发性污染物)。2.大气的污染大气的污染第5页,此课件共55页哦二二次次污污染染物物是是指指不不稳稳定定的的一一次次污污染染物物与与大大气气中中原原有有成成分分发发生生化化学学反反应应,或或污污染染物物之之间间相相互互发发生生化化学学反反应应生生成成的的一一系系列列新新的的污污染染物物,如如H2S、SO2和和NO等等被被氧氧化化而而生生成成的的新新的的污污染染物物,又又如如NO2和和HNO3就就是是由由NO被被氧氧化而生成的。化而生成的。直接从各类污染源排出的物质称为直接从各类污染
6、源排出的物质称为一次污染物一次污染物,其中又,其中又包含反应性物质和非反应性物质。反应性物质不稳定,包含反应性物质和非反应性物质。反应性物质不稳定,在大气中常与其它污染物发生化学反应,或者作为催化在大气中常与其它污染物发生化学反应,或者作为催化剂促进其它污染物之间发生化学反应。非反应性物质不剂促进其它污染物之间发生化学反应。非反应性物质不发生化学反应或反应缓慢,是较为稳定的物质。发生化学反应或反应缓慢,是较为稳定的物质。第6页,此课件共55页哦大气中的大气中的污污染染污污染物染物一次一次污污染物染物二次二次污污染物染物含硫化合物含硫化合物H2S、SO2SOSO3 3、H H2 2SOSO4 4
7、、MSOMSO4 4碳的氧化物碳的氧化物COCO、COCO2 2无无氮的化合物氮的化合物NONO、NHNH3 3NONO2 2、HNOHNO3 3 、MNOMNO3 3碳碳氢氢化合物化合物C C1 1-C-C3 3化合物化合物醛醛、酮酮、酸、酸卤卤代化合物代化合物HFHF、ClCl2 2、HClHCl、卤卤代代 无无氧化氧化剂剂-O O3 3颗颗粒物粒物质质煤煤尘尘、粉、粉尘尘、金属、金属微粒微粒-放射性物放射性物质质铀铀、钍钍、镭镭等等-第7页,此课件共55页哦(1)微粒)微粒 指指空空气气中中粒粒度度直直径径为为0.0002 m的的液液态态和和固固态态物物质质。主主要要有有其其溶溶胶胶(悬
8、悬浮浮于于空空气气中中固固体体物物质质,其其直直径径一一般般小小于于1 m),烟烟、尘尘等等。大大气气中中微微粒粒主主要要是是由由烧烧煤煤造造成成的的,平平均均每每燃燃烧烧一一吨吨煤煤会会产产生生11 Kg粉粉尘尘。微微粒粒的的危危害害主主要要有有:对对人人类类健健康康造造成成威威胁胁、遮遮挡挡阳阳光光、降降低低可可见见度度影影响响交交通通、降低气温影响气候。降低气温影响气候。第8页,此课件共55页哦(2)硫化物)硫化物 矿矿物物燃燃料料中中一一般般都都含含有有相相当当数数量量的的硫硫(例例如如,煤煤中中含含有有0.5%-6.0%的的硫硫),燃燃烧烧时时放放出出SO2,目目前前世世界界上上因因
9、燃燃煤煤而而排排入入大大气气中中的的SO2高高达达1.5亿亿吨吨。SO2是是无无色色有有味味的的气气体体,人人的的嗅嗅觉觉器器官官可可检检测测3 10-6以以上上的的SO2,当当浓浓度度达达到到8 10-6时时,可可对对人人造造成成危危害害,达达到到400 10-6时时,人人立立即即死死亡。亡。第9页,此课件共55页哦(3)碳的氧化物碳的氧化物 一氧化碳(一氧化碳(CO)是无色无嗅的气体,使人不易)是无色无嗅的气体,使人不易觉察其存在。当觉察其存在。当CO被吸入人体后,极易与血红蛋白结合,被吸入人体后,极易与血红蛋白结合,生成羰基血红蛋白。羰基血红蛋白的浓度达到血红蛋白的生成羰基血红蛋白。羰基
10、血红蛋白的浓度达到血红蛋白的2.5%时,可对人产生不良影响。时,可对人产生不良影响。CO与血红蛋白的亲合力与血红蛋白的亲合力比比O2与血红蛋白的亲合力要大与血红蛋白的亲合力要大200-300倍,这样倍,这样CO就会就会使血红蛋白失去携带氧的能力,导致降低血液中的氧而使血红蛋白失去携带氧的能力,导致降低血液中的氧而中毒。中毒。第10页,此课件共55页哦一一氧氧化化碳碳是是城城市市空空气气中中数数量量最最大大的的一一种种污污染染物物,自自然然原原因因形形成成的的CO的的本本底底浓浓度度约约为为1 10-6。造造成成空空气气中中实实际际浓浓度度大大大大超超过过本本底底浓浓度度的的原原因因是是燃燃料料
11、的的不不完完全全燃燃烧烧,其其中中80%是是由由汽汽车车排排出出来来的的。汽汽车车在在常常速速行行驶驶时时,排排放放的的废废气气中中CO约约占占3%;而而空空档档行行驶驶时时CO则则约约占占12%;交交通通繁繁忙忙地地区区的的CO浓浓度度常常为为50 10-6。当当CO的浓度达到的浓度达到1200 10-6就会有生命危险。就会有生命危险。第11页,此课件共55页哦(4)氮的氧化物氮的氧化物 大大气气中中含含氮氮的的化化合合物物有有:NO、NO2、N2O、NO3-、NH3等等,下下层层大大气气中中N2O是是土土壤壤细细菌菌活活动动的的产产物物,在在对对流流层层上上部部被被氧氧化化。NO和和NO2
12、为为含含氮氮有有机机物物燃燃烧烧时时所所释释放放出出来来的的。NO和和NO2的的毒毒性性较较大大,比比CO的的毒毒性性大大五五倍倍。它它们们能能刺刺激激呼呼吸吸系系统统及及与与血血色色素素结结合合形形成成亚亚硝硝基基白白色色素素而而引引起起中中毒毒。NO2是是棕棕色色有有特特殊殊刺刺激激臭臭味味的的气气体体,浓浓度度达达到到1 10-6就就能能被被人人感感觉觉到到。氮氮的的氧氧化化物物还还是是光光化化学学烟烟雾雾的的引引发发剂剂之之一一。我我国国卫卫生生标标准准规规定定,居居民民区区大大气气中中NOx(以以NO2计计)一一次次最最大大浓浓度度不不得得超超过过0.15 mg/m3。第12页,此课
13、件共55页哦(5)碳氢化合物碳氢化合物 自自然然界界的的碳碳氢氢化化合合物物大大多多数数是是来来源源于于自自然然界界的的CH4,另另一一个个来来源源是是植植物物排排出出的的萜萜烯烯类类化化合合物物。其其它它来来源源还还有有如如:汽汽油油燃燃烧烧、杂杂物物焚焚烧烧、溶溶剂剂蒸蒸发发和和石石油油蒸蒸发发等等原原因因。碳碳氢氢化化合合物物能能导导致致光光化化学学烟烟雾雾。例例如如伦伦敦敦烟烟雾雾(媒媒烟烟雾雾,烧烧煤煤造造成成SO2释释放放)和和洛洛杉杉机机烟烟雾雾(光光化化学学烟烟雾雾,汽汽车车排排放放的的废废气气:二二氧氧化化碳碳、碳氢化合物、氮的氧化物。)碳氢化合物、氮的氧化物。)第13页,此
14、课件共55页哦伦敦烟雾伦敦烟雾1952年年伦伦敦敦烟烟雾雾事事件件是是1952年年12月月5日日9日日发发生生在在伦伦敦敦的的一一次次严严重重大大气气污污染染事事件件。这这次次事事件件造造成成多多达达12000人人因因为为空空气气污污染染而而丧丧生生,并推动了英国环境保护立法的进程。并推动了英国环境保护立法的进程。1952年12月5日开始,逆温层笼罩伦敦,城市处于高气压中心位置,垂直和水平的空气流动均停止,连续数日空气寂静无风当时伦敦冬季多使用燃煤采暖,市区内还分布有许多以煤为主要能源的火力发电站。由于逆温层的作用,煤炭燃烧产生的二氧化碳、一氧化碳、二氧化硫、粉尘等气体与污染物在城市上空蓄积,
15、引发了连续数日的大雾天气。期间由于毒雾的影响,不仅大批航班取消,甚至白天汽车在公路上行驶都必须打开大灯。在这一周内,伦敦市支气管炎,冠心病,心脏衰竭,结核病,肺炎、肺癌、流行性感冒等呼吸系统疾病的发病率显著增加。12月9日之后,由于天气变化,毒雾逐渐消散,但在此之后两个月内,由于又有近8000人因为烟雾事件而死于呼吸系统疾病第14页,此课件共55页哦洛杉矶型烟雾 排入大气的氮氧化物和碳氢化物受太阳紫外线作用所产生的一种具有刺激性的浅蓝色烟雾。城市大气中碳氢化合物(HC)和氮氧化物(NOX)的来源是汽车尾气。光化学烟雾是由氮氧化物、碳氢化合物在强太阳光作用下发生光化学反应形成的。它以NO2光解生
16、成氧原子的反应为引发,导致了臭氧的生成。最终产物是醛、O3、过氧硝酸乙酰酯(PAN)等二次污染物。在特定的地理条件下,当遇逆温或不利于扩散的气象条件时,烟雾便积聚不散,造成大气污染事件。危害:气味特殊,刺激眼睛和上呼吸道粘膜,引起眼睛红肿和喉炎,导致视力减弱、呼吸紧张、头痛、全身麻痹、肺水肿,甚至死亡;大气能见度降低,易造成交通事故;损害植物和橡胶制品。1946年美国洛杉矶首先发生严重的光化学烟雾事件,故又称“洛杉矶型烟雾”。第15页,此课件共55页哦(6)氧化剂氧化剂 氧化剂是指空气中氧化性能高的化合物,主要为氧化剂是指空气中氧化性能高的化合物,主要为臭氧臭氧(O3),也包括过氧化合物、过氧
17、硝酸盐等,例如过氧乙酰,也包括过氧化合物、过氧硝酸盐等,例如过氧乙酰硝酸酯(硝酸酯(PNA)。氧化剂不是排入空气中的气体,而是通过)。氧化剂不是排入空气中的气体,而是通过光化学氧化作用就地产生的。严格来说,它们不是空气污染物光化学氧化作用就地产生的。严格来说,它们不是空气污染物,但是它们的存在令人感到讨厌。臭氧的本底浓度约为,但是它们的存在令人感到讨厌。臭氧的本底浓度约为0.025 10-6,当浓度达到当浓度达到0.1 10-6时人的眼睛就会感到时人的眼睛就会感到刺激。过氧硝酸酯是一种催泪物质,效果为甲醛的刺激。过氧硝酸酯是一种催泪物质,效果为甲醛的200倍。倍。第16页,此课件共55页哦(7
18、)放射性污染放射性污染 放射性污染是指铀、钍、镭等的释放。自然环境放射性污染是指铀、钍、镭等的释放。自然环境中的放射性源有天然和人工两类。天然的放射性源来中的放射性源有天然和人工两类。天然的放射性源来自宇宙和矿物中的放射。人工放射性源来自医用射线自宇宙和矿物中的放射。人工放射性源来自医用射线源反应堆和各种放射性废料。源反应堆和各种放射性废料。第17页,此课件共55页哦 大大气气被被污污染染后后导导致致的的一一个个非非常常明明显显的的后后果果就就是是酸酸雨雨现现象象。自自然然界界雨雨雪雪呈呈弱弱酸酸性性,其其pH值值约约为为5.6这这是是由由于于大大气中的二氧化碳溶于洁净的雨水后形成碳酸的缘故:
19、气中的二氧化碳溶于洁净的雨水后形成碳酸的缘故:3 酸雨现象酸雨现象第18页,此课件共55页哦 纯水是弱电解质,只有部分电离,因此仅具有微弱纯水是弱电解质,只有部分电离,因此仅具有微弱的导电能力。的导电能力。其其中中H+和和OH-分分别别代代表表酸酸性性和和碱碱性性。当当H H+和和OH-浓浓度度相相等等是是则则呈呈中中性性。纯纯水水中中H+和和OH-浓浓度度相相等等为为1.004 10-7 mol/L,故故纯纯水水为为中中性性。为为方方便便起起见见,常常将将H+浓浓度度用用以以10为为底底数数的的对对数数表表示示,即即pH=-log H+。这这种种表表示示一一目目了了然然,例例如如水水的的pH
20、可可算算得得为为7.0,即即为为中中性性;若若pH小于小于7.0,则为酸性;若,则为酸性;若pH大于大于7.0,则为碱性。,则为碱性。第19页,此课件共55页哦 随随着着大大气气污污染染的的日日益益严严重重,世世界界各各地地都都有有酸酸雨雨现现象象发发生生,西西欧欧、北北美美尤尤为为严严重重,我我国国南南方方城城市市也也普普遍遍发发生生酸酸雨雨现现象象,例例如如,重重庆庆地地区区就就曾曾出出现现过过pH为为3的的酸酸雨雨。酸酸雨雨的的危害有下列多方面:危害有下列多方面:对对人人体体的的健健康康危危害害,例例如如,SO2、硫硫酸酸雾雾、硫硫酸酸盐盐雾等会引起肺水肿和肺硬化等疾病而导致死亡。雾等会
21、引起肺水肿和肺硬化等疾病而导致死亡。使水体酸化严重影响水生动植物的生长和生存。使水体酸化严重影响水生动植物的生长和生存。破坏土壤和植被。破坏土壤和植被。第20页,此课件共55页哦 腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品、以及含碳酸钙的建筑腐蚀金属、油漆、皮革、纺织品、以及含碳酸钙的建筑材料材料。酸雨的形成是一个复杂过程,其机理尚不十分清楚。酸酸雨的形成是一个复杂过程,其机理尚不十分清楚。酸雨形成的原因可能是因为雨水中含有一定数量的稀硫酸和稀雨形成的原因可能是因为雨水中含有一定数量的稀硫酸和稀硝酸以及少部分其它弱酸。从我国的情况来看,硫酸多于硝硝酸以及少部分其它弱酸。从我国的情况来看,硫酸多于硝酸。硫酸的
22、来源与局部地区大气中酸。硫酸的来源与局部地区大气中SO2富集并溶于大气中凝富集并溶于大气中凝结的水中先生成亚硫酸,然后再经过催化氧化作用转化为硫结的水中先生成亚硫酸,然后再经过催化氧化作用转化为硫酸。这些过程的实现必须具备一定的条件,例如酸。这些过程的实现必须具备一定的条件,例如SO2的量大的量大大超过大气的稀释和自净能力,又有足够的氧化剂(如大超过大气的稀释和自净能力,又有足够的氧化剂(如双氧水或臭氧)和催化剂,同时还要具备一定的气候条双氧水或臭氧)和催化剂,同时还要具备一定的气候条件。件。第21页,此课件共55页哦 人们发现全球气候正在变暖。据统计,人们发现全球气候正在变暖。据统计,80年
23、代全球平年代全球平均温度比上世纪下半叶升高均温度比上世纪下半叶升高0.6,是本世纪最热的是本世纪最热的10年。例如,年。例如,1993年年1月月20日是大寒,可我国广州的气温达日是大寒,可我国广州的气温达28,这是十分这是十分罕见的。罕见的。全球气候变暖将产生许多不利后果。过去全球气候变暖将产生许多不利后果。过去1个世纪的平个世纪的平均升温为均升温为0.3-0.7,使海水膨胀以及极地冰川和雪山融使海水膨胀以及极地冰川和雪山融化,因而导致海平面上升了化,因而导致海平面上升了100 mm-200 mm。若海平面上。若海平面上升升1 m,则尼罗河三角洲将全部被淹,许多陆地消失,沿,则尼罗河三角洲将全
24、部被淹,许多陆地消失,沿海大城市也将深受水灾之害。海平面的不断升高将给人类海大城市也将深受水灾之害。海平面的不断升高将给人类生活和经济建设带来不可估量的危害。生活和经济建设带来不可估量的危害。4 温室效应温室效应第22页,此课件共55页哦 那那麽麽为为什什麽麽全全球球气气候候会会变变暖暖?早早在在19世世纪纪末末已已有有人人指指出出,大大气气中中二二氧氧化化碳碳浓浓度度增增加加将将引引起起气气温温升升高高。在在产产业业革革命命前前,大大气气、海海洋洋和和生生物物圈圈之之间间碳碳循循环环是是基基本本保保持持平平衡衡的的,大大气气中中二二氧氧化化碳碳的的浓浓度度为为280 10-6。产产业业革革命
25、命推推动动了了工工业业迅迅速速发发展展,石石油油天天然然气气的的消消耗耗量量急急剧剧增增加加,排排放放入大气的入大气的CO2也随之急剧增加。也随之急剧增加。第23页,此课件共55页哦大气中大气中COCO2 2浓度的增加使气温上升的原因在于浓度的增加使气温上升的原因在于COCO2 2能吸收红能吸收红外线。外线。当太阳光照射到海洋和地球表面,使它们变暖,当太阳光照射到海洋和地球表面,使它们变暖,后者又以红外线的形式把热辐射回太空,其中部分为大后者又以红外线的形式把热辐射回太空,其中部分为大气中的气中的CO2所吸收,从而使大气层成为地面的保温层,所吸收,从而使大气层成为地面的保温层,起到保温作用,这
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