我心中的物理,化学讲解

《我心中的物理,化学讲解》由会员分享，可在线阅读，更多相关《我心中的物理,化学讲解（54页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。

1、我心中的物理，化学 请在此输入您的副标题 CONTENT 环境与生态平衡1 1 自然环境中化学物质的循环2 2 大气污染3 3 水体污染4 4 食品污染5 5 人类赖以生存的环境是由自然环境和社会环境（人工环境）组成。 自然环境是人类生活和生产所必须的自然条件和自然资源的总称。 社会环境是人类物质文明和精神文明发展的标志，它随经济和科技的发展而 不断变化。 社会环境的质量对人类的生活和工作，对社会的进步都影响极大。 这里主要介绍自然环境生态系统的基本知识以及主要的环境污染现象和其对 人体健康的危害。 1.环境与生态平衡 环境 植物、动物、微生物等各种生物群落组成了生物环境。空气、土壤等则 是生

2、物赖以生存的环境，也叫自然环境、非生物环境。 人文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。这种人为因素会使环境质量不断恶化，从而干扰了人 类的正常生活，对人体健康直接或者间接，甚至是潜在的不利影响，这就称为 环境污染。 造成环境污染的人为因素主要可分为物理的（噪声、震动、热、光、辐射与放 射性等）、生物的（微生物、寄生虫等）、和化学的（有毒的无机物和有机物 ）。 生物群落和其生存环境之间以及生物群落内不同群落生物之间不停地进行物 质交换和能量交换，构成了多种多样的生态系统。 例如，一片森林，一带沙漠，一片海洋，一个村落，一个城市都可以视为一 个生

3、态系统。他的主要功能是不断进行物质循环和能量交换。 生态系统的群落可以分为：生产者，消费者和分解者。 生产者 主要指吸收、利用太阳能后通过光合作用合成有机物的 绿色植物。 消费者 包括各种动物，他们直接或者间接地依赖绿色植物制造 出的有机物生存。根据他们的食物，直接以植物为食的动物称为草 食动物，而将以草食动物或者小型动物为食的动物称为肉食动物。 分解者 主要指细菌和真菌等营腐生生活的微生物，它们能将动 植物的尸体、排泄物和残落物等所含复杂的有机物分解成简单的无 机物，归还到环境中，再供生产者使用。 1）动物中直接以植物为食的草食动物叫一级消费者 或者初级消费者。 2）以草食动物为食的肉食动物

4、叫二级消费者或者次 级消费者。 3）以小型动物为食的肉食动物叫三级消费者。 非生命物质： 包括阳光、空气、温度、水分、矿物质等。 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。生态系统能自动调节并维持自身稳定结构和正常功能 ，但自动调节能力是有一定的限度，当超过这个限度，就会破坏生态 平衡，造成生态失衡。 2.自然环境中化学物质的循环 自然环境可分为四个圈层：生物圈、大气圈、水圈和岩石圈，总称 生态圈，这是经过漫长的演化而形成的。 自然环境发展史可规划为地球的形成、生物的形成和人类的出现三 个阶

5、段。 2.1 水循环 所有生物机体组成中都含有水，自然界中绝大多数生物及非生物的 变化多在水中进行。没有水参与循环，就没有生态系统系统的功能， 生命就不能维持。水约占地球表面的70%，水为物质间的反应提供了 适宜的场所，称为物质传递介质。 水的自然循环是依靠其气、液、固三态易于转化的特征，借助太阳 辐射和重力作用提供转化和运动能量来实现的。 2.2 氮循环 氮是蛋白质的基本组成之一。所有生命体均含有蛋白质，所以氮的 循环涉及到生物圈的全部领域。氮是地球上极为丰富的一种元素，在 大气中约占79%，却不能被多数生物体所直接利用，必须通过固氮作 用。 植物从土壤中吸收铵离子（铵肥）和硝酸盐，并经过复

6、杂的生物转 化形成各种氨基酸，然后由氨基酸合成蛋白质。动物以植物为食而获 得氮并转化为动物蛋白质。植物死亡后的遗骸中的蛋白质被微生物分 解成铵离子、硝酸根离子和氨又回到土壤和水体中，被植物再次利 用。见氮循环示意图。 2.3 碳循环 碳是构成生物体的最基本元素之一，地壳岩石和矿物燃料（煤、石 油、天然气）的主要元素。碳循环主要是通过CO2来进行的。见下图 2.4 氧循环 由于氧在自然界中含量丰富，分布广泛，而且性质活泼，环境中处 处有氧（游离态或化合），所以氧在自然界中的循环最复杂。上述的 几种循环中都包含了一部分氧循环。 3.大气污染 大气污染物 分类 成分 颗粒物 碳粒，飞灰，CaCO3,

7、ZnO,PbO2,各种重金属尘粒 含硫化合物 SO2,SO3,H2SO4,H2S,硫醇等 含氮化合物 NO,NO2,NH3等 氧化物 O3，CO，CO2，过氧化物等 卤化物 Cl2,HF,HCl等 有机化合物 烃类，甲醛，有机酸，焦油，有机卤化物，酮类， 燃料的燃烧是造成大气污染的主要原因。人类生活和工业、科学技 术的现代化，使燃料用量大幅度上升，从而造成大气的污染日趋严 重。随着交通运输业的发展，大都市中大量汽车的排气也对环境造成 了严重污染。另外，大气中还有来自工业生产的其他污染物，石油工 业和化学工业生产的其他污染物，石油工业和化学工业的大规模生产 也增加了空气中污染物的种类和数量。 在

8、农业方面，由于各种农药的喷洒而造成的大气污染也是不可忽视 的问题。大气污染对建筑、树木、道路、桥梁和工业设备等都有极大 危害。对人体健康的危害也日益明显，更大的威胁是通过呼吸道疾病 消弱人的体质，进一步引起心脏以及其他器官的机能障碍而导致疾病 甚至死亡。 3.1 汽车尾气 汽车尾气中的有害成分主要有： CO，NOx,SO2，HC，颗粒物和臭氧等。 CO 是汽车燃烧不完全的产物，其数量占尾气成分的首位。CO无色，无臭，无 味，当被吸入人体后，极易与血红蛋白结合（其结合能力比O2 约大200-300倍 ），使血红蛋白失去携氧能力。CO浓度低时会使人慢性中毒，浓度高时会导致 窒息死亡。 SO2 硫的

9、氧化物是由燃料所含的硫经燃烧而形成的。低浓度的SO2（10LL-1） 的危害是刺激上呼吸道，浓度较高时（100LL-1）时会引起深部组织障碍，浓 度更高（400LL-1）时会致人呼吸困难和死亡。特别是大气尘粒与SO2的协同 作用对人体健康的危害就更大。 颗粒物 汽车尾气中的颗粒物包括铅化物、碳颗粒和油雾等。铅是大气污染的重 金属中毒性较大的一种，铅尘来自于汽车的抗爆添加剂，这是一种含铅的有 机化合物四乙基铅(C2H5)4Pb。四乙基铅的毒性比无机铅化合物约大百倍， 且铅尘随行车和风力扩散。它是引起急性精神病的剧毒物质，它可以在人体 中不断积累，当血液中铅含量超过0.01mg时，可以造成贫血等症

10、状。 3.2 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，称为光化学烟雾光化学烟雾，又叫洛杉矶烟雾。 下列方程式表示光化学烟雾的主要成分和产物 汽车排气 + 阳光 + O2(g)O3（g）+NO x(g)+H2O(g)+有机化合物 CO,NO,烃 提供能量 氧化剂，刺激剂 3.3 酸雨 降雨的酸化强度通常用pH值表示，pH值就是氢离子浓度的负对数 ，即pH=lgH+。 正常雨水偏酸性，pH值约为6-7，这是由于大气中的CO2溶于雨水 中，形成部分电离的碳酸。

11、CO2(g)+H2O H2CO3 H+HCO3- 而水的微弱酸性又有利于土壤的养分溶解，供生物吸收，这是有利 于人类环境的。 酸雨的形成 酸雨通常是指pH小于5.6的降雨，是大气污染现象之一。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大量SO2。这些SO2通过气相或者液相的 氧化反应产生硫酸。 2SO2+O2 2SO3 SO3+H2OH2SO4 SO2+H2OH2SO3 2H2SO3+O2 2H2SO4 催化剂 酸雨的危害 酸雨对环境有多方面的危害：使水域和土壤酸化，损害

12、农作物和林 木生长，危害渔业生产（pH值小于4.8时鱼类就会消失），腐蚀建筑 物、工厂设备和文化古迹也危害人类健康。因此酸雨会破坏生态平衡 ，造成很大经济损失。此外，酸雨可随风飘移而降落到几千里外，导 致大范围的危害。因此，酸雨已被公认为全球性的重大环境问题之 一。 3.4 温室效应加剧 燃料在燃烧过程中一定会产生CO2和H2O，产生的CO2溶解在雨 水、江河、湖泊和海洋里，也可以被植物吸收进行光合作用等。产生 和出去CO2的浓度保持在一定范围内。 大气中的CO2和水蒸气等允许部分太阳辐射透过并达到地面，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，仅让很少一部分热辐

13、射散失到宇宙中。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。温室效应是地球生命赖以生存的必要条件。 但由于人口数量剧增，人类活动频繁，化石燃料的燃烧量猛增，加 上森林面积因滥砍滥伐而急剧减少，导致CO2吸收及反射回到地面的 长波辐射能增多，引起地球表面气温上升，造成了温室效应加剧，气 候变暖。因此CO2量的增加，被认为是大气污染物对全球气候产生影 响的主要原因。 温室效应的加剧导致全球变暖，会对气候、生态环境及人类健康等 多方面带来影响。地球表面温度升高会使更多的冰雪融化，反射回宇宙 的阳光减少，极地更加变暖，海平面慢慢上升，降雨量也会增加。降水

14、 量的增加会使草原以及对水敏感的物种出现变化，很多植物的生长将会 在与以往不同时期内播种、开花与结果，植物的生长周期会缩短，甚至 使植物品种打乱，变暖变湿的气候条件会促使病菌、霉菌和有毒物质的 生长，导致食物受污染或变质。因此，气候变暖将会引起全球疾病的流 行，甚至威胁人类健康。 3.5 臭氧层空洞 在高层大气中（高度范围约离地面15-24km）,由氧吸收太阳紫外 线辐射而生成可观量的臭氧O3。当臭氧的浓度在大气中达到最大值时 ，就形成厚度约20km的臭氧层。臭氧层能吸收波长在220-330nm范围 的紫外线，从而防止这种高能紫外线对地球上生物的伤害。 臭氧层变薄和出现空洞，就意味着有更多的紫

15、外线辐射到达地面。 紫外线对生物具有破坏性，对人类的皮肤、眼睛，甚至免疫系统都会 造成伤害，强烈的紫外线还会影响鱼虾类和其他水生生物的正常生存 ，乃至造成某些生物灭绝，会严重阻碍各种农作物和树木的正常生长 ，又会使CO2量增加而导致的温室效应加剧。 引起臭氧层被破坏的原因有很多种解释，其中公认的原因之一是氟 利昂（氟氯甲烷类化合物）的大量使用。氟利昂被广泛应用于制冷系 统、发泡剂、洗涤剂、杀虫剂、除臭剂等。氟利昂化学性质稳定，易 挥发，不溶于水。但进入大气平流层后，受紫外线辐射而分解产生Cl 原子，Cl原子则可引起破坏臭氧循环反应。 4. 水体污染 地球表面上水的覆盖面积约占四分之三。水是宝贵

16、的自然资源，是 人类生活、动植物生长和工农业生产不可缺少的物质。水是一切生命 机体的组成物质，是生命发生、发育和繁衍的源泉。水是生物体新陈 代谢的一种介质，水参与了一系列的生理生化反应，维持着生命的活 力。水是人体及各种生物体中含量最多的一种物质，约占体重的三分 之二。每人每天约需5L水，没有水就没有生命。 水体污染 主要指由于人类的各种活动排放的污染物进入河流、湖泊、海洋或 者地下水等水体中，使水和水体的物理、化学性质发生变化从而降低 了水体的使用价值。水体污染会严重危害人体健康，据世界卫生组织 报道，全世界75%左右的疾病与水有关。常见的伤寒、胃炎、痢疾和 传染性乙肝的发生与传播都和直接饮用污染水有关。 水体污染有两类：一类是自然污染，另一类是人为污染，而后者 是主要的。 自然