环境与环境污染.doc

第四章 环境与环境污染

教学目的：
掌握自然环境中几种化学物质的循环；掌握大气污染的主要类型和造成大气污染的原因；熟悉水体污染及其危害；了解食品污染及固体废弃物对环境的污染相关知识。
教学重点：
自然环境中化学物质的循环：水循环、氮循环、碳循环、氧循环。
环境污染对社会的自然的破坏、对人体的健康造成的危害。
教学难点：
自然环境中化学物质的循环：水循环、氮循环、碳循环、氧循环；
大气污染的危害。

第一节 环境与生态平衡
一、生态系统

二、生态平衡
1. 生态平衡
生态系统发展到一定阶段，它的生物种类的组成，各个种群的数量比率及能量和物质的输入、输出等，都处于相对稳定状态，这种状态称为生态平衡。
2. 破坏生态平衡的因素
破坏生态平衡的因素有自然因素也有人为因素。
自然因素主要指火山爆发、地震、台风、旱涝灾等自然灾害，它们对生态系统的破坏很严重，地域常有一定的局限性，且出现的频率一般不高。
人为因素是指人类生产和生活活动引起的对生态平衡的破坏，这是大量的、长期的、甚至是多方面的。

第二节 自然环境中化学物质的循环
一、水循环
1. 自然环境物质交换和能量交换图

2. 水的自然循环

水的自然循环是依靠其气、液、固三态易于转化的特性，借太阳辐射和重力作用提供转化和运动能量来实现的。
水循环示意图

二、氮循环
1． 固氮作用
固氮作用的两条主要途径，一是通过闪电或化学合成等高能固氮，形成的硝酸盐和氨，随降水落到地面；二是生物固氮，如豆科植物根部的根瘤油菌可使氨气转变为硝酸盐等。
2． 氮循环

三、碳循环
1.碳循环的三种形式
第一种形式是植物经光合作用将大气中的CO2和H2O化合生成碳水化合物(糖类)，在植物呼吸中又以CO2返回大气中被植物再度利用；
第二种形式是植物被动物采食后，糖类被动物吸收，在体内氧化生成CO2，并通过动物呼吸释放回大气中又可被植物利用；
第三种形式是煤、石油和天然气等燃烧时，生成CO2，它返回大气中后重新进入生态系统的碳循环。
2.碳循环示意图

四、氧循环
氧在自然界中的主要循环途径示意图。

第三节 大气污染
一、汽车尾气
1. 汽车尾气有害成分
汽车尾气中的有害成分主要有CO，NOx，SO2，HC，颗粒物和臭氧等。
（自学）煤的气化、煤的焦化和煤的液化。
2. 汽车尾气有害成分造成的危害
CO是汽油燃烧不完全的产物，其数量占尾气成分的首位。化石燃料的不完全燃烧和高温下存在的2CO+O2 2CO2的平衡，使得CO存在于所有实际燃烧器的尾气之中。CO无色、无臭、无味，当被吸入人体后，极易与血红蛋白结合，其亲合力比O2约大200～300倍，使血红蛋白失去携氧能力(详见第12章)。CO浓度低时会使人慢性中毒，浓度高时则会导致窒息死亡。
氮的氧化物在大气中有危害作用的，主要是NO和NO2，习惯上将这两种化合物以NOx表示，称为氮氧化物。NOx主要是在气缸点火的高温瞬间由空气中的氮与氧化合而成的。NOx对人体有危害，它进入人体后，开始是刺激呼吸器官，然后逐渐侵入肺部，与细胞液中水分结合成亚硝酸和硝酸后产生强烈的刺激与腐蚀作用，引起肺水肿。NO2的毒性高于NO，NO2气体呈红棕色，有特殊刺激臭味。NOx既有害于人体健康，还会腐蚀建筑物，并能导致形成酸雨和光化学烟雾，被列为大气中的重要污染物。
汽车尾气排放的未经燃烧的汽油和燃烧不完全而产生的多种烃类衍生物成分极其复杂，其中有饱和烃、不饱和烃、芳香烃以及这些烃类的含氧衍生物(如醛、酮等)。烃类污染物对自然界的危害，主要是破坏了生态系统的正常循环，还诱发产生光化学烟雾。
直径大于10μm(1μm=10-6m)的颗粒，能依靠其自身重力作用降落到地面，称为降尘。它们在空气中停留时间短，不易被人吸入，故危害不大。
直径小于10μm的颗粒，在空气中可较长时间飘游，称为飘尘。对人体健康危险性最大的是0.5μm～5μm的颗粒，这种飘尘可直接到达肺细胞而沉积在肺中，并可进入血液，导致呼吸道疾病，它们还可能和SO2，NO2等产生协同作用，损害粘膜、肺细胞，引起支气管和肺部炎症，部分病人最后会导致肺心病。
二、光化学烟雾
1. 光化学烟雾
大气中的HC和NOx等为一次污染物，在太阳光中紫外线照射下能发生化学反应，衍生种种二次污染物。由一次污染物和二次污染物的混合物(气体和颗粒物)所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。NOx是光化学烟雾的主要成分，又因其1946年首次出现在美国洛杉矶，因此又叫洛杉矶型烟雾，以区别于煤烟烟雾(伦敦型烟雾)。
2.酸雨的形成
酸雨的形成是一个复杂的大气化学和大气物理过程，主要是由废气中的SOx和NOx造成的。汽油和柴油都有含硫化合物，燃烧时排放出SO2，金属硫化物矿在冶炼过程也要释放出大量SO2。这些SO2通过气相或液相的氧化反应产生硫酸。
三、温室效应
地球大气层中的CO2和水蒸气等允许部分太阳辐射(短波辐射)透过并到达地面，使地球表面温度升高；同时，大气又能吸收太阳和地球表面发出的长波辐射，仅让很少的一部分热辐射散失到宇宙空间。由于大气吸收的辐射热量多于散失的，最终导致地球保持相对稳定的气温，这种现象称为温室效应。
四、臭氧层空洞
在高层大气中(高度范围约离地面15km～25km)，由氧吸收太阳紫外线辐射而生成可观量的臭氧(O3)。光子首先将氧分子分解成氧原子，氧原子与氧分子反应生成臭氧：

臭氧能吸收波长在220nm～330nm范围内的紫外光，从而防止这种高能紫外线对地球上生物的伤害。

第四节 水体污染
(自学)
第五节 食品污染
按污染物的性质分类，食品污染可分两大类：一是生物性污染，即由致病微生物和寄生虫造成的污染；二是化学性污染，指有毒化学物质对食品污染。
第六节 固体废弃物对环境的污染
（自学）