兰州交通大学：《工程化学》课程教学课件（PPT讲稿）第七章 化学与环境

就净一章环晚 使用教材：许力等编著，《工程化学》，兰州大学出版社 授课对象：非化学类各专业学生 主耕教师：董文魁、许力、李静萍等

使用教材：许力等编著，《工程化学》，兰州大学出版社 授课对象：非化学类各专业学生 主讲教师：董文魁、许力、李静萍等

学习目的和要求： 了解环境与污染 了解大气污染与防治 了解水体污染及其防治

学习目的和要求: 了解环境与污染 了解大气污染与防治 了解水体污染及其防治

本章节重点、难点 大气污染与防治 水体污染与防治

本章节重点、难点 大气污染与防治 水体污染与防治

学时分配 人气污染与防治(1学时) 水体污染与防治(1学时)

学时分配 大气污染与防治（1学时） 水体污染与防治（1学时）

第一节环境与污染 环境的概念 人类赖以生存的环境由自然环境和社会环境组成。自然环境是指人类生存和发 展的各种自然因素，它由大气圈、水圈、岩石圈和生物圈等几个自然圈组成， 即我们通常说的阳光、空气、水、土壤、岩石、动物、植物、微生物、温度、 湿度、气候等。社会环境是指经过人类加工改造过的各种因素，如城市、村落、 水库、港口、公路、铁路、空港、园林等。我国的环境保护法指出：环境是指 影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大 气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、 自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等

第一节 环境与污染 一 、 环境的概念 人类赖以生存的环境由自然环境和社会环境组成。自然环境是指人类生存和发 展的各种自然因素，它由大气圈、水圈、岩石圈和生物圈等几个自然圈组成， 即我们通常说的阳光、空气、水、土壤、岩石、动物、植物、微生物、温度、 湿度、气候等。社会环境是指经过人类加工改造过的各种因素，如城市、村落、 水库、港口、公路、铁路、空港、园林等。我国的环境保护法指出：环境是指 影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大 气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然遗迹、人文遗迹、 自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等

二、人类和环境的关系 一生态 学原理 环境是人类生存和发展的物质基础，人类的生产和生活一刻也离不开环境，人人都 生活在环境之中，都受环境的影响，反过来也都在影响着环境。这就是人类（包括 其他生物)与环境的关系。 研究生物和环境关系的科学叫做生态学。生态学涉及的范围广、内容多，此处仅介 绍与环境保护有关的几个生态学概念。 1生态系统 人、动物、植物和微生物等组成了生物界，生物在自然界中并不是孤立的，而是互相 结合成生物群落而生存。生物群落与大气、水、土壤、岩石、化学物质等非生物环境 之间密切相关，既相互作用又相互制约，并进行着能量和物质的交换。这种生物群落 与周围非生物环境构成的综合体就叫做生态系统。 生态系统是一个非常广泛的概念，小到包含几个藻类细胞的一滴水，大到整个宇宙本 身都是一个独立的生态系统。它可以是自然的，也可以是人工的。自然生态系统包括： 海洋、原始森林、大陆、湖泊、沙漠等：人工生态系统包括：村落、城市、矿区

二、人类和环境的关系——生态 学原理 环境是人类生存和发展的物质基础，人类的生产和生活一刻也离不开环境，人人都 生活在环境之中，都受环境的影响，反过来也都在影响着环境。这就是人类（包括 其他生物）与环境的关系。 研究生物和环境关系的科学叫做生态学。生态学涉及的范围广、内容多，此处仅介 绍与环境保护有关的几个生态学概念。 1. 生态系统 人、动物、植物和微生物等组成了生物界，生物在自然界中并不是孤立的，而是互相 结合成生物群落而生存。生物群落与大气、水、土壤、岩石、化学物质等非生物环境 之间密切相关，既相互作用又相互制约，并进行着能量和物质的交换。这种生物群落 与周围非生物环境构成的综合体就叫做生态系统。 生态系统是一个非常广泛的概念，小到包含几个藻类细胞的一滴水，大到整个宇宙本 身都是一个独立的生态系统。它可以是自然的，也可以是人工的。自然生态系统包括： 海洋、原始森林、大陆、湖泊、沙漠等；人工生态系统包括：村落、城市、矿区

工厂等。尽管它们之间千差万别，但是它们都是由生物群落和非生物环境共 同组成的一个在一定结构、一定范围进行质、能循环，并相互作用、相互制 约的系统。这种系统在一定时间、一定空间内可表现为生态系统的相对平衡。 例如一个小小的池塘，池中有水、植物、微生物、昆虫和鱼类等，它们相互 依存于一个水池中，相互关联，相互制约，在一定条件下可以保持相对平衡。 鱼依靠浮游生物作食物来维持生命，鱼死了之后，微生物把它的尸体分解成 有机物和其他成分，这些分解产物成为浮游植物的养料；另一方面，微生物 在分解过程中需要消耗氧气，而浮游植物在光合作用下吸收营养物质并生产 氧气，使水中氧气得以补充：浮游动物吃了浮游植物，鱼类又以浮游动物为 食饵，如此相互依赖、相互联系、相互影响，在池塘中建立了一个小小的生 态系统。各种独立、精巧又复杂的生态系统相互关联便形成了地球的大生态 系统 2,生态系统的能量流动和物质循环 每个生态系统都有一个能量流动和物质循环的系统。 )能量流动：能量流动是指生态系统中的能量转移。例如，绿色植物 (包括水中的浮游植物)能将日光辐射能转化为化学能贮存在有机物质中， 在生态系统中它是生产者，居于重要地位；食草动物（包括浮游动物）通 过食物关系将能量转化到有机体中，再通过食肉动物转化到食肉动物（包 括某些鱼类)有机体中。食草、食肉动物是消费者，它们死后又被细菌图 71生态系统中能量的流动或真菌等分解成简单的无机物，这些细菌或真菌 等被称为分解者：将分解者产生的无机物转化成植物的营养成分以供生产 者再次使用，担当这项任务的细菌被称为转变者。在每一步的转换过程中 均有能量的消耗和逸散，这个过程就是能量的流动，如图71所示

工厂等。尽管它们之间千差万别，但是它们都是由生物群落和非生物环境共 同组成的一个在一定结构、一定范围进行质、能循环，并相互作用、相互制 约的系统。这种系统在一定时间、一定空间内可表现为生态系统的相对平衡。 例如一个小小的池塘，池中有水、植物、微生物、昆虫和鱼类等，它们相互 依存于一个水池中，相互关联，相互制约，在一定条件下可以保持相对平衡。 鱼依靠浮游生物作食物来维持生命，鱼死了之后，微生物把它的尸体分解成 有机物和其他成分，这些分解产物成为浮游植物的养料；另一方面，微生物 在分解过程中需要消耗氧气，而浮游植物在光合作用下吸收营养物质并生产 氧气，使水中氧气得以补充；浮游动物吃了浮游植物，鱼类又以浮游动物为 食饵，如此相互依赖、相互联系、相互影响，在池塘中建立了一个小小的生 态系统。各种独立、精巧又复杂的生态系统相互关联便形成了地球的大生态 系统。 2. 生态系统的能量流动和物质循环 每个生态系统都有一个能量流动和物质循环的系统。 （1）能量流动：能量流动是指生态系统中的能量转移。例如，绿色植物 （包括水中的浮游植物）能将日光辐射能转化为化学能贮存在有机物质中， 在生态系统中它是生产者，居于重要地位；食草动物（包括浮游动物）通 过食物关系将能量转化到有机体中，再通过食肉动物转化到食肉动物（包 括某些鱼类）有机体中。食草、食肉动物是消费者，它们死后又被细菌图 7.1生态系统中能量的流动或真菌等分解成简单的无机物，这些细菌或真菌 等被称为分解者；将分解者产生的无机物转化成植物的营养成分以供生产 者再次使用，担当这项任务的细菌被称为转变者。在每一步的转换过程中 均有能量的消耗和逸散，这个过程就是能量的流动，如图7.1所示

在生态系统中通过食物关系把多种生物联系在一起，这种食与被食的关系相互连接形 成所谓的食物链。以上绿色植物→食草动物→食肉动物就是最一般的食物链形式。对 某一生态系统来说，这种食物链的关系就非常具体了，例如在湖泊中：藻类→甲壳类 一小鱼一→大鱼；在草原上：青草→野兔一→狐狸一野狼。对于食物链需要说明两点： 是污染物或有毒物会沿着食物链逐次上升，最终进入人体；二是有毒物可以经过食物 链逐渐富集，而且每经过一个营养级（被食一次）可以富集数倍、数十倍乃至数百倍 (2)物质循环：在生态系统中生物群落与环境之间的物质循环是非常复杂的。有构 成生命主要元素的水、碳、氮、磷循环，也有构成生命有机体的许多微量元素M、 Cu、Mo、Co、Z、Se等的循环。与环境污染关系较密切的主要有水、碳、氮等循环。 3.生态平衡 在任何正常的生态系统中，能量流动和物质循环总是不断地进行着，在一定时期内， 生产者、消费者和分解者之间保持着相对的平衡状态，也就是说系统的能量流动和 物质循环能保持较长时期的稳定，这种平衡状态就叫生态平衡。在自然界的生态系 统中，生态平衡还表现为生物种类和数量的相对稳定。生态系统能够保持相对的平 衡主要是由于生态系统内部具有自动调节能力。对污染物而言，这种能力就是通常 所说的环境自净能力。当系统的某一部分出现了异常，就可能被不同部分的调节所 抵消。但一个生态系统的自动调节能力总是有限的，超出这个限度，生态平衡就遭 到破坏，就会产生环境污染问题（形成公害）

在生态系统中通过食物关系把多种生物联系在一起，这种食与被食的关系相互连接形 成所谓的食物链。以上绿色植物→食草动物→食肉动物就是最一般的食物链形式。对 某一生态系统来说，这种食物链的关系就非常具体了，例如在湖泊中：藻类→甲壳类 →小鱼→大鱼；在草原上：青草→野兔→狐狸→野狼。对于食物链需要说明两点：一 是污染物或有毒物会沿着食物链逐次上升，最终进入人体；二是有毒物可以经过食物 链逐渐富集，而且每经过一个营养级（被食一次）可以富集数倍、数十倍乃至数百倍。 （2）物质循环：在生态系统中生物群落与环境之间的物质循环是非常复杂的。有构 成生命主要元素的水、碳、氮、磷循环，也有构成生命有机体的许多微量元素Mn、 Cu、Mo、Co、Zn、Se等的循环。与环境污染关系较密切的主要有水、碳、氮等循环。 3. 生态平衡 在任何正常的生态系统中，能量流动和物质循环总是不断地进行着，在一定时期内， 生产者、消费者和分解者之间保持着相对的平衡状态，也就是说系统的能量流动和 物质循环能保持较长时期的稳定，这种平衡状态就叫生态平衡。在自然界的生态系 统中，生态平衡还表现为生物种类和数量的相对稳定。生态系统能够保持相对的平 衡主要是由于生态系统内部具有自动调节能力。对污染物而言，这种能力就是通常 所说的环境自净能力。当系统的某一部分出现了异常，就可能被不同部分的调节所 抵消。但一个生态系统的自动调节能力总是有限的，超出这个限度，生态平衡就遭 到破坏，就会产生环境污染问题（形成公害）

三、环境问题与环境污染 所谓环境问题是指由环境受破坏所引起的后果，或是引起环境破坏的原因。大多数环 境问题因果兼而有之，例如温室效应既是由环境破坏产生的后果，而其本身又是引起 环境进一步破坏的原因 当前人类面临的环境问题至少有以下十个方面： ①全球变暖有资料表明，在过去的100年中，全球气温上升了0.6C。自1993年以来， 北极冰盖体积逐年缩减，1998年成为有气象记录以来最炎热的一年。②臭氧层破坏。 按1998年9月的记录，南极上空臭氧空洞的面积已达2720万平方千米，接近南极大陆 面积的一倍。③生物多样性减少。到2040年，现有约1000万个物种中70万个物种将永 远地消失。④酸雨侵袭。世界各国皆不同程度地遭受其害，当前我国酸雨覆盖率以国 土面积计已近40%，并有半数以上城市遭受酸雨之害。⑤绿色屏障锐减。世界森林面 积每年约减少2000万公顷。⑥士地荒漠化。全球有19.6亿公顷土壤正趋于荒漠化，直 接受害人数高达2.5亿。⑦大气污染。据统计，目前全球有11亿人口生活在空气污染的 城市中。⑧水资源污染。在世界范围内，已经确定存在于饮用水中的有机污染物达 1100多种，每年至少有1500万人死于水污染引起的各种疾病。⑨海洋污染。目前，全 球每年都有数十亿吨的淤泥、污水、工业垃圾和化工废物等直接流入海洋，河流每年 也将近百亿吨的淤泥和废物带入沿海水域。海洋对日益增多的污染废水净化能力每况 愈下。海洋环境日益恶化，尤其是近岸海域污染严重，赤潮频发使近海鱼虾锐减。⑩ 垃圾大量积留。全球垃圾年积留量达100亿吨以上

三、环境问题与环境污染 所谓环境问题是指由环境受破坏所引起的后果，或是引起环境破坏的原因。大多数环 境问题因果兼而有之，例如温室效应既是由环境破坏产生的后果，而其本身又是引起 环境进一步破坏的原因。 当前人类面临的环境问题至少有以下十个方面： ①全球变暖有资料表明，在过去的100年中，全球气温上升了0.6℃。自1993年以来， 北极冰盖体积逐年缩减，1998年成为有气象记录以来最炎热的一年。②臭氧层破坏。 按1998年9月的记录，南极上空臭氧空洞的面积已达2720万平方千米，接近南极大陆 面积的一倍。③生物多样性减少。到2040年，现有约1000万个物种中70万个物种将永 远地消失。④酸雨侵袭。世界各国皆不同程度地遭受其害，当前我国酸雨覆盖率以国 土面积计已近40%，并有半数以上城市遭受酸雨之害。⑤绿色屏障锐减。世界森林面 积每年约减少2000万公顷。⑥土地荒漠化。全球有19.6亿公顷土壤正趋于荒漠化，直 接受害人数高达2.5亿。⑦大气污染。据统计，目前全球有11亿人口生活在空气污染的 城市中。⑧水资源污染。在世界范围内，已经确定存在于饮用水中的有机污染物达 1100多种，每年至少有1500万人死于水污染引起的各种疾病。⑨海洋污染。目前，全 球每年都有数十亿吨的淤泥、污水、工业垃圾和化工废物等直接流入海洋，河流每年 也将近百亿吨的淤泥和废物带入沿海水域。海洋对日益增多的污染废水净化能力每况 愈下。海洋环境日益恶化，尤其是近岸海域污染严重，赤潮频发使近海鱼虾锐减。⑩ 垃圾大量积留。全球垃圾年积留量达100亿吨以上

环境问题多数是由于人为污染造成的，由人为原因引起的污染物滋生而产生的突发事 件通常称为公害。公害事件会在短期内引起公众生活环境恶化，常表现为人群大量发 病和死亡，有的公害事件还具有时间延续性，其影响可长达数十年之久。从20世纪30 年代以来，世界上发生了一系列的公害事件。表7.1列举了具有代表性的重大公害事 件 我国的环境状况恶化程度令人震惊。据2000年的资料显示，我国每年因环境污染造成 的损失高达2830亿元人民币，其中仅水污染一项，估计一年造成的经济损失约500亿 元。现有环境监测的432条大小河流中，80%受到不同程度的水体污染，60%支流受 到污染；全国2800多个湖泊，凡能接纳城镇污水的，大多出现水体富营养化现象；桂 林溶岩区三十米地下水重金属超标10至20倍。另外，地下水的过度开采，使京津沪出 现大面积土地沉降：大气中二氧化硫、一氧化碳、有毒悬浮微粒等引起了严重的大气 污染

环境问题多数是由于人为污染造成的，由人为原因引起的污染物滋生而产生的突发事 件通常称为公害。公害事件会在短期内引起公众生活环境恶化，常表现为人群大量发 病和死亡，有的公害事件还具有时间延续性，其影响可长达数十年之久。从20世纪30 年代以来，世界上发生了一系列的公害事件。表7.1列举了具有代表性的重大公害事 件。 我国的环境状况恶化程度令人震惊。据2000年的资料显示，我国每年因环境污染造成 的损失高达2830亿元人民币，其中仅水污染一项，估计一年造成的经济损失约500亿 元。现有环境监测的432条大小河流中，80%受到不同程度的水体污染，60%支流受 到污染；全国2800多个湖泊，凡能接纳城镇污水的，大多出现水体富营养化现象；桂 林溶岩区三十米地下水重金属超标10至20倍。另外，地下水的过度开采，使京津沪出 现大面积土地沉降；大气中二氧化硫、一氧化碳、有毒悬浮微粒等引起了严重的大气 污染