环境化学工程 课件 第1章前言

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1、1. 前言,1.1 环境与生态 1.2 可持续发展 1.3 环境问题 1.4 中国的水资源 1.5 三废的来源与污染 1.6 废水的性质 1.7 污染物在环境中的迁移和自净过程 1.8 工业污染源控制的基本原则 1.9 工业废水治理的基本方法 1.10 小结,1.1. 环境与生态,1.1.1 环境与生态系统,环境：指人们日常进行生产和生活活动的自然环境,也就是生物学上的环境，它意味着生物体外的一切物质和自然因素的总和。 生物圈：凡是有生物活动的地球表面层，包括地球表面的广阔水域（水圈）、地壳表面的岩石和土壤（岩石、土壤圈）、地球表面的大气层（大气圈）和生活于其中的人类及其它生物（动物、植物、微

2、生物等）构成的生物圈（也叫生态圈）。生物圈的范围是从海平面以下约11公里深度（太平洋最深处）离海平面以上约8、9km高度（约相当于珠穆朗玛峰的海拔高度）。在这个范围内，有空气、有水、有土壤，还有阳光等，它们都是生物生存和发展的体外环境因素，对于人类来讲，各种动物和植物也构成为体外的环境因素。,1.1.2 生态系统和生态平衡,生态学：研究生物与其生存环境之间的相互关系的科学。离开了生物圈的物质基础，生物就不能生存。而生物的活动，特别是人类的活动，反过来又影响生物赖以生存的环境，环境中的空气、水、土壤等因素与生物之间存在着相互依赖又相互制约的关系。 生态系统：生物都是结合成群落而生存的，生物群落（

3、包括植物、动物、微生物）与其生存地区的局部环境因素构成了一个个的综合体，通常称为生态系统。从广意来说，生物圈就等于是一个无所不包的生态系统；而含有几个藻类细胞的一滴水也可以看作为一个微小的生态系统，着眼于人类活动和环境因素的密切相关关系，每个工厂、矿山、农村，也都可以看作为一个个的生态系统。,食物链：在生态系统中，除了生物与非生物环境的关系以外，在各种生物之间也具有一定的相互依赖和制约的关系。以生命活动所需的能量和养料来说，就以食物的形式从一种生物转移到另一种生物，从另一种生物又转移到其他生物。生物间食与被食关系的相互联系，就是生物圈中的食物链。由于生物的食物关系复杂，食物链彼此交错在一起形成

4、为食物网。,物质循环：生物圈里进行着许多种物质循环，其中最基本的是水循环、碳循环、氧循环、氮循环、硫循环等。 生态平衡：生物与环境之间的物质循环和能量流动，保持自然生态平衡关系。这种平衡随着空间、时间、地点等条件的变化而不断地变化着，但在一定条件下和一定时间内，表现为相对稳定的状态。生态系统总是在不平衡平衡不平衡的发展过程中前进。随着环境的变化，生物需要不断调整自己来适应变化了的环境，以达到新的平衡。不适应环境变化的生物，在环境中就遭到湮灭。,一个生态系统中存在着执行不同功能的三个体系 1）交流体系在生物群落的各个成分（微生物、植物、动物、人类等）之间，进行着无休止的能量流动和物质循环，这种运

5、动循环起着维持整个生态系统平衡的作用； 2）适应体系生物群落各个成分之间、生态系统与系统外环境之间相互进行一定的协调，并互相适应； 3）反馈体系随着条件发生改变，生态系统自身调节到能够忍受的程度。食物链是包含有反馈机理的系统。通过它，生物种群数量，进而整个生态系统可以调节达到均衡。在自然界发生一定的变化时，食物链的反馈机理便发挥作用，以恢复原来的均衡。 在三个体系中能量和物质循环是根本的运动；而反馈体系则是有限的，超过一定界限无法调节，结果将产生失调和破坏。,1.1.3 环境污染及其对人类的影响,原生：自然变化，洪水，海啸，地震，气候异常 次生：人类活动引起 水污染 大气污染，酸雨，恶臭 固体

6、废物污染 噪声，震动 土壤退化，土地荒漠化 生物多样性丧失 臭氧层耗竭 全球变暖,咸海的变迁,(一)环境污染,有毒元素的上升：埋藏很深的对人体有毒的元素，由于开采利用而上升列地表，改变了人类所能适应的地表物质组成，从而给人类健康带来危害和隐患。以汞来说，地壳岩石圈内汞的丰度是0.03ppm（16km地壳），但本世纪以来，从岩石圈中释放出来的汞超过50万吨，对环境造成了明显的污染，人为激发出来的汞在环境中流失排放，并参加生态系统的物质循环。如没有工业污染的格陵兰冰川，在1952年以前，含汞量是30-50mg/kg，而1952-1965年间冰川中含汞量升高到87230mg/kg。,蕴藏在地下的矿物

7、燃料开发： 煤炭、石油、天然气等作为能源被大量开发利用，在燃烧过程中排放CO2，其数量每年达200亿吨以上，破坏了原有环境中碳循环； 大片森林被采伐，草原被开垦，绿色植物吸收CO2的面积又在减少； CO2在大气中的含量显著增长，CO2虽然对人体健康无直接危害，但是，大气中CO2浓度提高会在环境中引起“温室效应”阻碍地表的散热过程，从而导致气温升高。高温是人类健康杀手。对于生态平衡，这是一个不可忽视的影响因素。与生成CO2的同时，燃料燃烧还产生烟尘，SO2、氧化氮等，这都是对人体健康有害的物质，给环境带来严重的污染。,合成物质污染：除天然资源的开发利用外，生产和使用种类繁多的人工合成的新物质也带

8、来了环境污染问题。 化学农药，污染面广：近年来广泛使用杀虫剂，杀菌剂、除莠剂、植物生长刺激素等，这些农药对于人及其它生物也有不同程度的毒性，农药残留在环境中转移，从许多方面对人类构成了危害。 农药残毒通过叶面组织渗入作物体内蓄积； 降落在土壤上的残留农药又被作物根部所摄取； 随风飞散在大气中的残留农药，除污染大气，侵入人体呼吸系统以外，又飘落到水中，流入江河，为水生生物所吸收，最后再通过食物链进入人体。 所以农药使用不当或处理不及时，会造成农作物污染，使人及畜、禽发生慢性中毒，破坏和干扰生物界相互制约的平衡关系。,（二）环境污染与人体健康,未经污染的环境对人体功能是适合的。 人能正常吸收环境中

9、的物质而进行新陈代谢的生命活动。 环境受污染后，污染物通过空气和水的媒介被摄入体内，或者通过食物链的富集而进入机体，毒害各种器官组织，使其发生功能失调或障碍，引起疾病。,环境中各种因素对人体健康的影响,污染物所引起的中毒，一般可以分为急性，亚急性和慢性三 种。 有害物一次大量地进入人体引起的中毒，称为急性中毒； 毒物在机体内逐渐蓄积或由于对机体损害逐次累积所造成的中毒是慢性中毒； 介于急性、慢性之间的为亚急性中毒。,有毒污染物毒害人体的途径,呼吸道。呼吸空气对于人是不可缺少的，断绝空气五min，人就会死亡。一般成年人每天要呼吸2万多次，每次呼吸空气量约500ml。,大气中的污染物很容易通过呼吸

10、（气管、支气管及肺泡）进入机体。,整个呼吸道粘膜具有显著的吸收能力，尤以肺泡为最强。肺泡的总面积很大，肺泡膜的表面积为50m2，大约相当于人体表面积的25倍，又遍布毛细血管， 达到肺泡的毒物可以迅速被吸收，并且不经肝脏的解毒作用而直接进入血液循环，分布到全身。,消化道 在环境中，由于水体和各中食物受污染，特别是通过食物链的富集，污染物浓集到足够引起中毒的程度，一旦进入消化道而引起中毒或疾病是常见的。 混入饮食的污染物经口摄取进入肠胃道后，在胃中吸引量很小，主要由小肠吸收； 脂溶性化合物和某些盐类（特别是氮化物）也可经口腔粘膜直接吸收； 经消化道吸收的毒物分布到全身前可经肝脏解毒。 皮肤 脂渗性

11、毒物（如苯、S2、有机磷化合物等）以及能与皮肤的脂肪酸根结合的毒物（如Hg、As等），可以通过完整的皮肤，经毛孔到达皮脂腺及腺体细胞而被吸收，有些毒物还可通过汗腺进入人体。 通过皮肤进入人体的有害物，不经肝脏而直接进入血液循环，分布到全身。,通过上述途径进入体内的污染物： 在进入血液进行全身循环时，有的毒物在血液中即同红细胞或血浆中某些成分相结合，破坏血液的输O2功能，抑制血红蛋白的合成代谢，发生溶血作用。 有些毒物能在不同部位进行储存蓄积，产生毒性作用，或者进行生物转化过程。,代谢产物经血液输送入肾脏集中，主要排泄途径是泌尿系统，以尿、大便、汗以及毛发、皮肤和其它组织器官的分泌物等作为媒介物

12、，并通过呼吸，排泄于体外。 污染物在人体内的吸收、代谢、蓄积、转物、排泄过程，以及污染物中毒症状之间的相应联系，现在还没有被充分认识。 西方一些国家投入大量人力、物力，开展环境污染与人体健康的研究，重视研究心血管病、癌症、呼吸道疾病以及畸胎、基因突变与环境污染的关系。,1.2. 可持续发展,O 满足当代人需要，不危害后代人的发展。 O 特定区域的需要，不危害和消弱其他地区的需要和发展。 O 人与自然的和谐统一。 1972年，只有一个地球 1980年，世界保护大纲 1987年，我们共同的未来 1992年6月，环境与发展会议 里约宣言，21世纪议程 ，森林问题原则声明 气候变化框架公约 ，生物多样

13、性公约,1.3.国内外的环境问题,国外环境污染大事件 中国的环境问题,（1）马斯河谷的烟雾事件 低洼、封闭的马斯河谷是比利时的重要工业区，工厂排出大量有害气体，天空终年弥漫烟雾。 1930年12月1-5日气温逆转，逆温层阻隔大气向下垂直对流，工业废气在近地层积聚，难以消散； 当时推测，大气中CO2浓度达25-100mg/m3，接近危害健康的极限（150mg/m3），加上氟化物，粉尘和其它害气体，整个河谷混浊不堪，异味刺鼻； 12月3日有人发病，症状为胸痛，咳嗽，呼吸困难，4日有人死亡，一周内竟有60多人丧生，还有大批禽畜死亡，死者多是心脏病，肺结核患者。 这是二十世纪最早证录大气污染的惨案。,

14、（2）洛杉矶光化学烟雾事件 美国洛杉矶三面靠山，一面靠海，座落在50公里长的盆地中，不利于大气对流。一年有300天出现逆温层，特别是在5-10月阳光强烈时废气聚于地面难以消散； 1943年9月，洛杉矶笼罩在神秘的光烟雾之中。全市有汽车250万辆，每天排出千余吨碳氧化合物和3-4百吨氮氧化物，废气在阳光下发生化学反应，形成浅兰色的以臭氧为主的光化学烟雾，视界朦胧，异味扑鼻，大部分市民得了红眼病，直接危害身体健康。 洛杉矶1943年每次出现光化学烟雾后，年年重演类似事件，1955年有400位老人身亡，1970年有光雾的日子128天，75%以上市民患红眼病，1984年奥运会前夕，一只准备参加开幕式表

15、演的美国秃鹰在光雾中瘁死。,（3）多诺拉烟雾事件 美国钢都附近的多诺拉市，座落于河谷盆地，钢铁厂、硫酸厂，炼锌厂源源排出有害气体。 1948年10月26日，多诺拉在反气旋和逆温层控制下大雾弥漫，SO2遇雾滴化合成H2SO4雾，雾越来越浓，白天如黑夜，散发刺激性的怪味， 人们眼痒、喉痛、流鼻涕、干咳、头痛，肢体酸痛疲乏。全市5911人出现咳痰，胸闷、呕吐、腹泻症状，其中1540人严重中毒，4天内死亡17人，幸而11月1日起风，大雾吹散，方才解围。,（4）伦敦烟雾事件 1952年12月4日，英国泰晤士河流域上空被厚冷空气盘踞，地面废气无法向天空扩散，河谷中的伦敦笼罩在大雾之中，雾中的SO2开始氧化

16、，生成硫酸泡沫，凝于尘粒上变成腐蚀性的酸雾； 5日，大气含SO21300mg/m3，高于往年最高值6倍，城市黑暗，白日开灯，伦敦机场能见度小于11米而被迫关闭，城市建筑物，雕塑品和金属雕刻文物均遭腐蚀，市内351头牛, 病倒52头、死14头。 市民窒闷，禁不住咳嗽，流眼泪，淌鼻涕，至8日死亡人数比往年多4000多人，多是伴发肺炎，支气管炎，冠心病，流感肺结核而身亡。 9日雾散，大难为止，但后遗症严重，过后两个月还有8000多人身亡。 伦敦此后大约每隔10年发生一次烟雾事件，惟程度较轻。1962年的烟雾事件造成1200人超常死亡。 70年代伦敦改为烧气和电力，烟囱不再冒烟，大气污染降低80%，有害烟雾消失。,（5）东京光化学烟雾事件 日本东京市区人口800多万，汽车300多万辆，发生过类似洛杉矶的光化学烟雾事件 1970年冬季最严重，市区大气中的化学氧化剂浓度比平时高出10倍，空气污浊，共有2万多人得“眼痛病”； 高浓度“光雾区” 操场运动的学生突然红眼喉咙肿痛，很多人当场昏倒； 大街上“光雾” 极浓，警察带防