化學(xué)與環(huán)境綜述

1、水生命之源、資源有限地球總資源量：13.4億km3 咸水：97.5 淡水：2.5% 1.5% 兩極的冰蓋、冰川、750米以 下的地下水難以利用 1 河流、湖泊和可開采地下水地球淡水資源非常有限、十分寶貴！中國水資源更加寶貴我國的淡水資源：4個特點總量少，人均更少 總量 2.8萬億m3，世界第四 人均：2200m3，世界人均的1/4，第121位時間、地域分布不均 長江以北：69月降水量占80，2/3時間干旱、半干旱 14.4 %的淡水資源，43.5%的人口 北京：人均水資源，全國人均的1/6，世界缺水城市中國中國13個貧水大國之一個貧水大國之一中國水資源浪費與污染嚴(yán)重浪費嚴(yán)重： 農(nóng)業(yè)：占70.4

2、，利用系數(shù)0.30.4 工業(yè)：噸水產(chǎn)值低，萬元產(chǎn)值用水量 103噸 日本 6噸，美國 9噸 重復(fù)利用率低，60 美、日、德，90以上污染嚴(yán)重：江河湖泊“觸目驚心” 民間諺語：“50年代淘米洗菜，60年代洗衣灌溉，70年代水質(zhì)變壞，80年代魚蝦絕代” 十大水系：遼河、海河、淮河，尤為嚴(yán)重 主要淡水湖：滇池、巢湖、太湖、洞庭湖，比較嚴(yán)重1/3的工業(yè)用水，的工業(yè)用水，90的生活污水直排的生活污水直排直接影響可持續(xù)發(fā)展，甚至正常生活直接影響可持續(xù)發(fā)展，甚至正常生活水質(zhì)指標(biāo)1、有毒物質(zhì)：53種 無機有毒物：重金屬、氰化物等15種 有機有毒物：有機氯農(nóng)藥、二惡英、苯并呋喃等 國家標(biāo)準(zhǔn)：地面水中有毒物質(zhì)的最

3、高允許濃度2、有機物：消耗氧的無毒（低毒）有機物 （1）生化需氧量BOD，水中有機物被微生物分解所需的氧量（mg/L)。 （2）化學(xué)需氧量COD，化學(xué)氧化劑氧化水中的有機物所需的氧量。 （3）總有機碳TOC，水中的有機物總量，折合成碳計算。 （4）總需氧量TOD，水中幾乎可全部被氧化的物質(zhì)變成穩(wěn)定的氧化物時，所消耗氧的總量。水質(zhì)指標(biāo)3、懸浮物：水體中呈固體狀的不溶解物質(zhì)。 水體渾濁，透明度下降，影響水生生物生存。4、溶解氧DO：溶解在水中的分子態(tài)的氧。 有助于水體的自凈化作用 天然水中，溶解氧814mg/L 海水中，只有淡水中的80% 大多數(shù)魚類，DO4mg/L5、pH值 生活用水 pH=6.

4、58.56、硬度：水中溶解的鈣鹽和鎂鹽的總量，折合成CaO表示。 表示方法：硬度值 110mg/L (CaO)7、堿度：能與強酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)。水體污染物的危害1、無機污染物：酸、堿、鹽、氰化物、懸浮物等。 酸工業(yè)廢水、礦山排水、酸雨等。 堿造紙、化學(xué)纖維、制堿、制革、石油工業(yè)等。 危害pH值變化，妨礙水體自凈化，土壤酸化，魚類生存等。危害植物和生物生長，人體健康。 氰化物：電鍍、焦?fàn)t、高爐廢水，精細化工。 危害劇毒物質(zhì)，阻止氧的輸送 人口服致死量，0.30.5mg 懸浮物食品、肉類加工、制革等。 危害阻當(dāng)陽光，減少光合作用，影響魚類生長； 吸附有毒物質(zhì)，擴大污染面。水體污染物的危害2

5、、重金屬：汞、鎘、鉻、鉛、鋅、銅、鈷、鎳、砷等。 汞、甲基汞劇毒物質(zhì)。 危害侵入細胞組織，造成視覺、聽覺障礙。 日本“水俉病”汞中毒，乙醛生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的甲基汞排入海域，經(jīng)食物鏈富集，食用含汞魚類中毒。 鉛肝、肺、腦、腎累計性中毒，貧血、肝炎、神經(jīng)系統(tǒng)疾病。 鎘貧血、腎臟損壞、骨質(zhì)疏松。特點：微量致毒，0.010.001mg/L 食物量積累； 不能生物降解； 長期中毒與蛋白質(zhì)、酶的作用水體污染物的危害3、有機污染物： （1）需氧有機物：碳水化合物、蛋白質(zhì)、脂肪等 危害耗盡水中氧氣，引起魚類死亡； 產(chǎn)生甲烷、硫化氫、氨等惡臭物質(zhì)，水體腐敗 （2）難降解有機物：DDT、666等有機氯農(nóng)藥，多氯聯(lián)苯

6、，芳香胺類等。 危害長期積存，生物積累； 神經(jīng)、肝、腎中毒，致癌。 （3）石油類：石油開采、儲運、煉制、使用過程的泄漏。 每年近1000萬噸。 烷烴、環(huán)烷烴、芳烴、非烴化合物。 危害形成油膜，阻礙氧氣溶解； 自身氧化，消耗氧； 生物和植物的覆蓋作用。水體污染物的危害4、放射性污染物： 核電站，同位素應(yīng)用等 危害遺傳變異、癌癥等。 “切爾諾貝利核電泄漏事件”觸目驚心 日本核泄漏5、水體的熱污染： 溫度高的污水發(fā)電廠、工業(yè)冷卻水。 危害加快藻類繁殖，水體更加“富營養(yǎng)化”。生物化學(xué)需氧量（BOD)BOD：單位體積水中耗氧有機物生化分解過程所消耗的氧量。（以mg.L-1為單位）耗氧有機物：來自于城市生

7、活污水及食品、 造紙、印染等工業(yè)廢水中，含有大量烴類化合物，蛋白質(zhì)，脂肪，纖維素等，本身無毒性，但在分解時需消耗水中溶解氧。水質(zhì)分類水溫在25C時5天的耗氧量（BOD5)為指標(biāo)BOD510 mg.L-1 水質(zhì)很差,魚類不能生存 水體的富營養(yǎng)化植物的營養(yǎng)素：含氮、磷的化合物及其他一些物質(zhì)來源：磷50%來自生活用洗滌劑（研制無磷清洗劑非常重要）。氮蛋白質(zhì)（人類排泄物），生活污水排放前的處理；化肥，氮肥的流失。富營養(yǎng)化：水體過分肥沃，藻類和浮游生物大量繁殖，因占優(yōu)勢的浮游生物顏色不同，水面呈現(xiàn)蘭色、紅色、棕色等赤潮 . 水體富營養(yǎng)化的危害惡臭、有毒：有些藻類有惡臭，有的有毒，有的表面有一層膠質(zhì)膜，魚

8、不能食用。缺氧：富營養(yǎng)化水體 上層溶解氧過飽和：藻類光合作用，放出氧氣 中、下層缺氧：藻類遮蔽了陽光和空氣 底層厭氧：底生植物腐爛分解 對魚類生長不利 沉積：大量藻類尸體沉積水體底部，水體變淺，年深月久，水體演變?yōu)檎訚?。富營養(yǎng)化的防治（1）控制排放：控制營養(yǎng)物質(zhì)(主要是磷和氮）進入水體 。（2）疏浚底泥,去除水草和藻類,引入低營養(yǎng)水稀釋，人工曝氣等措施 。（3）適量放養(yǎng)草食性或雜食性魚類 。（4）引水灌溉；澇取水草做飼料和肥料；挖取水體底泥作肥料、燃料或沼氣原料 。淺談健康飲水傳統(tǒng)觀點認為大量飲水可稀釋尿中存在的任何致癌物質(zhì)增加水的流動性 及時把體內(nèi)代謝產(chǎn)物排除干凈防止結(jié)石等多種疾病 飲水過

9、多會增加膀胱癌的危險性飲水過多會沖淡血液，使全身細胞的氧交換受到影響 現(xiàn)代觀點則認為適量飲水！適量飲水！吃飯時該不該喝水傳統(tǒng)觀點：飲水沖淡消化液，不利于消化?，F(xiàn)代觀點：水是營養(yǎng)素良好的溶劑，使體內(nèi)大分子、蛋白、脂肪等生化反應(yīng)在溶液中或界面上順利進行，也有利于消化酶的活性。吃飯時適當(dāng)補充水，即多增加些湯羹食品不是有害而是有利于消化的。 什么時候需多喝水發(fā)熱、腹瀉、嘔吐、多尿或昏迷以及炎熱出汗時。早晨：人的血液凝固度比晚上大20倍，早晨鍛煉者應(yīng)多喝水，能補充運動和夜晚丟失的水分。吃大量肉或雞蛋的人。因為肉含脂肪多，脂肪的代謝給人體提供的能量也多，會產(chǎn)生酸和丙酮，血液中這兩種物質(zhì)多了，人就會患酮病。

10、雞蛋含蛋白質(zhì)高，它的消化產(chǎn)物為尿素等，將逐漸聚集在血液中，引起尿毒癥。故多喝水可增加尿量，以消除血中的毒性物質(zhì) 。水中氧溶解量的定律亨利定律:1803年，法國科學(xué)家亨利在研究一定溫度下氣體在液體中的溶解度時，發(fā)現(xiàn)在一定溫度下， 氣體(B)在液體中的溶解度（xB，摩爾分數(shù)濃度） 和該氣體在氣相中的分壓力（pB）成正比。 數(shù)學(xué)表達式：數(shù)學(xué)表達式：pB =KxxBKx:亨利常數(shù)，與溶質(zhì)、溶劑性質(zhì)有關(guān)25C, O2在水中的KO2=4.34104大氣壓 求: 在1大氣壓下，25C, 1升水中溶解的氧氣克數(shù)。已知： PO2=0.21atm, 25C, O2在水中的 KO2=4.34104大氣壓, 1L水

11、重1Kg, MH2O=18g/mol, MO2=32g/mol 解：氧氣在水中的溶解度適用于亨利定律 PO2=KO2XO2, XO2=PO2/KO2=0.21atm/4.34104atm=4.8410-6 nH2O=WH2O/MH2O=1000g/18gmol-1=55.56molnO2 nO2=nH2O XO2=2.6910-4molwO2= nH2O MO2=8.610-3g=8.6mg納米氧飲料的廣告摘錄把氧氣變成納米氧放在水里。水里溶解氧的溶解度很低，每升水也就能溶解8.6毫克的氧。納米氧,每升水能溶解十幾克氧，就變成過飽和的富氧水。人的疲勞問題就是缺氧，以后喝納米氧飲用水就可以解決缺

12、氧問題。瓶子打開以后氧也不會跑出來，水純清透明。還可以再加入些香料和營養(yǎng)成份，比如變成水果香型的納米氧營養(yǎng)水.富氧水的保健作用是可以想象的，像這么小的尺度的氧不用通過腸胃吸收，它進去之后通過腸胃的淋巴管，腸胃的淋巴管之間的孔隙就是幾個納米的尺度，它可以直接進入血液。神奇的納米水你相信嗎？ 大氣層地球生命的保護神空氣：比食物和水更重要 人每天消耗：0.5kg糧食，2kg水，13.6kg空氣（10m3) 人可以幾周不吃飯，幾天不喝水，幾分鐘不呼吸可致命大氣層：厚度10003000km, 總質(zhì)量約為地球質(zhì)量的10-6大氣層地球生命的保護神大氣層的作用提供氧氣吸收宇宙射線和紫外線維持地球熱平衡防止空氣

13、污染，實際上是保護人類自己！大氣圈結(jié)構(gòu)與組成對流層：800km，氣體掙脫地球引力而散逸到太空大氣的組成主要組份：氮氣 78，氧氣21次要組分：氬氣 0.9%，CO2 0.020.04%微量組分：氖、氦、甲烷、氪、N2O、H2、氙其他組分：污染物：H2S、SOx、NOx、CO、CH水蒸汽：300V重度污染1、溫室效應(yīng)溫室氣體：CO2、CH4、N2O、O3和氟里昂等能強烈吸收地面紅外輻射。破壞了地球的能量（熱）平衡。貢獻：使地球表面年平均溫度達到15C，適于生存 否則，20C，冰雪世界地球變暖 以目前的趨勢看，全球平均氣溫在未來50年內(nèi)將升高20C到30C，但如果溫室氣體排放繼續(xù)增加，氣溫還會再升

14、高幾攝氏度。 與100年前相比，非洲大陸的氣溫上升了0.50C，某些地區(qū)的氣溫則上升得更多，如肯尼亞部分地區(qū)在過去20年里氣溫上升了3.50C。 氣候變暖導(dǎo)致非洲乞力馬扎羅山的冰蓋在過去80多年里消失了82%，肯尼亞山的冰蓋在過去100年里消失了92%。 2005年地球大氣中的二氧化碳(溫室氣體主要成分)的含量創(chuàng)下新高，達到379.1ppm(1ppm為百萬分之一)，比2004年的377.1ppm增加了0.53%。 2、臭氧層空洞臭氧的形成：光化學(xué)反應(yīng)，紫外線 O2 + h O + O O3 + h O2 + O O + O2 + M O3 + M O + O3 O2 + O2 臭氧層：1535

15、km的平流層，0.110ppm作用：吸收紫外線，保護地球生命地球生命的保護傘臭氧層空洞：臭氧層中臭氧濃度顯著低于正常值的區(qū)域。南極臭氧空洞臭氧層殺手臭氧層破壞者：氟里昂和哈龍 90，N2O、NO、CCl4氟里昂（Freon）：氟氯烷CFC CCl3F，CCl2F2，CHClF2，C2Cl3F3 優(yōu)良的制冷劑，以及噴霧劑、發(fā)泡劑、清潔劑等哈龍（Halon）：含溴的鹵代烷烴 CF3Br，CF2ClBr 高效滅火劑臭氧層的破壞：光化學(xué)反應(yīng)CCl3Fhv(Violet Light)CCl2F + ClCl + O3ClO + O2ClO + O3Cl + 2O23、酸雨酸雨：pH值5.6的雨水。正常雨

16、水，溶解CO2，pH=5.6成分：90以上是硫酸和硝酸來源：煤炭、石油等化石燃料的燃燒集中區(qū)：歐洲、北美、中國中國：硫酸酸雨為主，燃煤型污染 2004年，527個城市降雨pH=3.058.20 出現(xiàn)酸雨的城市298個，占56.7% 降雨平均pH5.6的城市218個，占41.4% 長沙、常德、吉首、韶關(guān)、高安，降雨pH40%的城市占30.1% 常德、德興、麗水、安吉、開化，為100酸雨的防治燃煤脫硫技術(shù)硫含量1%的燃煤必須脫硫前處理：洗煤、煤氣化、水煤漿燃燒中處理：型煤、流化床燃燒后處理（煙氣脫硫）：吸收、吸附、轉(zhuǎn)化（反應(yīng)）4、光化學(xué)煙霧光化學(xué)煙霧：1951年美國加州大學(xué)Haggen Smit

17、碳氫化合物和氮氧化合物在光照下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)后的混合物所形成的煙霧。特點：發(fā)生在無風(fēng)、晴天、有強烈光照的中午或下午 強烈刺激性和氧化性1840年美國洛杉磯首次出現(xiàn)嚴(yán)重國家：美國、日本、加拿大、德國、澳大利亞、中國 中國：蘭州、成都、廣州原因：汽車尾氣碳氧化物、碳氫化物和氮氧化物 煤煙氮氧化物物質(zhì)條件：物質(zhì)條件：氮氧化物（NOx）和碳氫化合物（CxHy）等。工廠排氣、汽車排氣（以石油為燃料）氣象條件：氣象條件：強烈光照（NO2的光解需290-420nm的光）低風(fēng)速、低濕度、逆溫天氣。地理條件：地理條件： 太陽輻射強度是一個主要條件，太陽輻射的強弱，主要取決于太陽的高度，即太陽輻射線與地面所成的投

18、射角以及大氣透明度等。損害人和動物的健康。影響植物生長。 影響材料質(zhì)量。促成酸雨形成。 最有效的辦法最有效的辦法是控制碳氫化合物和氮氧化物的排放，這樣才能避免光化學(xué)煙霧的發(fā)生。汽汽油抗爆性與汽油辛烷值油抗爆性與汽油辛烷值汽油在氣缸中正常燃燒時火焰?zhèn)鞑ニ俣葹?020m/s，在爆震燃燒時可達15002000m/s。后者會使氣缸溫度劇升，汽油燃燒不完全，機器強烈震動，從而使輸出功率下降，機件受損。 與辛烷有同一分子方程式的異辛烷，其震爆現(xiàn)象最少，我們便把其辛烷值定為100。常以標(biāo)準(zhǔn)異辛烷值規(guī)定為100，正庚烷的辛烷值規(guī)定為零，這兩種標(biāo)準(zhǔn)燃料以不同的體積比混合起來，可得到各種不同的抗震性等級的混合液，

19、在發(fā)動機工作相同條件下，與待測燃料進行對比汽油及添加劑汽油及添加劑含有5-8個碳原子的烴 烷烴、環(huán)烷烴、烯烴、芳烴重整汽油：把烴類分子重新排列而構(gòu)成新的分子結(jié)構(gòu)。 主要是增加芳烴和異構(gòu)烷烴抗爆劑：四乙基鉛。用乙醇（CH3CH2OH) 或天然氣(CH4)代替汽油. MTBE（甲基叔丁基醚）汽車尾氣中的污染物 CO： 汽油燃燒不完全的產(chǎn)物，數(shù)量占首位 NOx:氮氧化物，汽缸點火的高溫瞬間由氮與氧氣化合而生成碳氫化合物：油箱及化油器逸散，滴漏的燃料油，部分燃燒不完全的產(chǎn)物顆粒物:鉛化合物，碳顆粒，油霧等.SO2：燃料所含的硫烴的燃燒 臭氧：汽缸點火的高溫瞬間臭氧：汽缸點火的高溫瞬間碳氫化物轉(zhuǎn)化為水和二氧化碳 . CO 轉(zhuǎn)化為轉(zhuǎn)化為CO2 氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮氣和氧氣氮氧化物轉(zhuǎn)化為氮氣和氧氣汽車尾氣凈化器鉛污染及其危害 汽車在排氣時將鉛同廢氣一起排出，空氣中含有大量四乙汽車在排氣時將鉛同廢氣一起排出，空氣中含有大量四乙基鉛。生活中的鉛污染來源十分廣泛，全世界每年約消耗基鉛。生活中的鉛污染來源十分廣泛，全世界每年約消耗400400萬萬噸鉛，汽車排鉛是城市鉛污染的主要來源。噸鉛，汽車排鉛是城市鉛污染的主要來源。汽車排鉛是城市鉛污染的主要來源 汽車尾氣中排放的鉛則來自于汽油添加劑汽油添加劑- -四乙基鉛，四乙基鉛， 19851995年的10年間累計有15813噸鉛排入大氣、