12-6物理和环境保护

12-6 物理与环境保护一、教学目标：通过本次课的学习，使学生了解到环境保护的重要，物理学在环保中的作用。

培养学生的环保意识。

二、教学重点、难点：环境污染的防治三、引入新课：环境，现在是人人关心的话题。

环境保护的意识，已经越来越深入人心。

在这一节里，我们将用物理学原理简要分析某些大的环境问题，以及现实的或可能的解决方案。

环境是客观物质世界，即自然界。

它是人类赖以生存和发展的物质基础，是人类周围各种自然因素的总和，如空气、水、岩石、土壤、动植物、阳光、气候、地磁场及地壳等。

自然环境为人类的生存和发展提供了充分的条件，但人类的活动却已经并正在造成环境污染，这反过来又会影响人类的生存和发展。

所谓环境污染，是有害物质在自然界中的某些系统或某些区域积聚，并且其积聚量已达到危及或潜在危及人类和生物的正常生存的现象。

这些有害物质的积聚超出了环境的自净能力，使大气、水、土壤等环境要素的物理、化学、生物特征发生不良变化。

环境污染主要包括：空气污染、水污染、工业废渣污染、噪声污染和自然环境的破坏（包括毁林、围海湖造田、滥坎乱伐、土地沙化等）。

（一）空气污染及防治1．由于人类活动和自然过程（如火山爆发等），使排放到空气中的有害物质达到一定浓度并维持一定时间，就造成空气污染。

它改变了空气的正常组成，影响生态平衡和社会的正常生产、生活，对生物、建筑物、设备、材料等造成不利影响和危害。

2．地球的大气层，是大自然赐予地球的珍贵礼物。

它阻挡着来自宇宙的流星、石块，吸取了来自太阳的强烈的紫外线和宇宙射线，给地球生物的繁衍生息提供了良好的条件。

但是，大气污染已经开始使人类和地球生物的生存受到威胁。

1984年，英国科学家发现南极上空的臭氧层出现了一个空洞，面积如美国本土那么大；到2000年，这个空洞面积已发展到美国面积的3倍。

在地球上空10~50㎞的同温层中，含有大量的臭氧（O3），那里空气中O3含量高达10%左右，被称为臭氧层。

臭氧层的主要作用是过滤紫外线和宇宙射线。

太阳辐射到地球的紫外线，有90%以上被臭氧层所吸收。

臭氧层变薄、出现空洞，会使进入地球的紫外线强度增大，其后果是皮肤病、白内障、免疫系统疾病患者增多，儿童视力减弱；海洋浮游生物减少，影响鱼类的生存繁衍，最终使人类的食物受到影响；植物受到伤害，直至死亡。

强紫外线还是加剧地球温室效应的凶手。

拒有关机构预测，大气中臭氧每减少1%，皮肤癌发病率就增加3%。

而横跨北美、欧、亚的美、加、法、中、日等国家的这一带辽阔的大气层中，臭氧层已减薄了3%。

海洋生物学家发现，即使在臭氧层空洞的边缘，海洋浮游生物也已减少了6%以上。

造成臭氧层破坏的元凶是氯氟烃类化合物，其中的氟里昂是空调器、电冰箱广泛使用的制冷剂，溴氟烷是在塑料、电子、烟草、消防等领域广泛使用的气雾剂、发泡剂和清洗剂。

超音速飞机在臭氧层的飞行也对臭氧层造成了破坏。

氯氟烃类物质受到紫外线照射，会分解出游离的氯原子、溴原子，这些原子会与臭氧分子发生反应，1个氯原子会破坏十万个臭氧分子。

国际社会已经注意到拯救臭氧层的重要性和紧迫性，主要工业国家已经停止氟里昂的生产，其他国家也将很快停止。

但是，即使从现在起不再生产、使用危害臭氧层的物质，要全面修复臭氧层，也还需要几十年到一百年的时间。

3．在大气中，除了氧气、氮气外，还有一些微量气体，其中CO2、CO、CH4（甲烷）、O3、水蒸气和氯氟烃类对来自太阳的短波辐射吸收很少，对地面向太空辐射的长波强烈吸收，实际上只允许热辐射进入，不允许离开，使地球成了一个大温室。

这就是温室效应，这些气体称为温室气体。

如果没有温室效应，地球表面的平均温度大约只有—18℃，而现在是15℃左右。

这说明：温室效应为地球生物的生存和发展提供了必要的条件。

现在的问题是，由于人类活动使得排放到大气中的温室气体（主要是CO2）大量增加，使温室效应加剧，地球持续变暖。

大气中CO2、CO的主要来源是化石燃料（煤、石油和天然气）、柴草燃烧和汽车尾气。

4．空气污染不但加剧温室效应，而且会直接危害人的健康和生命。

其中的硫氧化物（主要是SO2和SO3）严重刺激人的呼吸系统，诱发慢性呼吸道疾病，甚至引起肺心性疾病。

NO2（NO也会转变为NO2）具有腐蚀性和生理刺激作用，危害人和动物的呼吸系统。

CO能降低人血红蛋白输送氧气的能力，造成体内缺氧，危害性很大。

碳氢化合物在紫外线照射下与氮氧化合物发生化学反应，生成光化学烟雾，刺激人的眼、鼻、喉、气管，甚至对肺部造成伤害，严重者心肺功能衰竭，导致死亡。

煤和石油燃烧是硫氧化物、氮氧化物的主要来源。

汽车尾气中含有大量的CO、氮氧化物和碳氢化合物。

5．空气中的硫氧化物、氮氧化物与雨、雪、露、雾等各种形式的降水结合，会形成“酸雨”。

酸雨会引起土壤、湖泊和河流的酸化，危害鱼类和植物的生存，侵蚀建筑物和金属设备，污染地下水，对生态系统和人类健康造成巨大威胁。

据统计，1995年我国因酸雨和CO2造成的损失高达1100亿元。

6．引起大气污染的，除了有害气体，还有漂浮在大气中的固体和液体微粒。

液体颗粒以气溶胶态存在，有硫酸雾、硝酸雾、光化学烟雾等。

固体颗粒污染物为含量金属（包括铍和砷）氧化物的烟尘、粉尘等。

烟尘中含有碳、氢、氧、硫等元素组成的复杂有机物，其中许多是致癌物质。

粉尘又黏附有许多气体、液体，是金属、非金属无机化合物的混合物，其中重金属都是有毒的。

直径小于100μm的，称为总悬浮颗粒物。

总悬浮颗粒物中粒径大于10μm的称为降尘，它会很快沉降到地面；粒径小于10μm的称为飘尘，又称为可吸入颗粒物，有害物质的60%～90%集中在飘尘中，它可以进入人体，侵害呼吸系统，引发哮喘；粒径小于2.5μm的颗粒，可以沉积在肺部，或随血液流便全身，它吸附的有害物质可引发心、肺、呼吸道疾病。

固体颗粒污染物使空气混浊，能见度下降，减少了达到地球表面的太阳辐射量。

这些颗粒物还可以与酸雨一起破坏生态环境，危害动植物，破坏建筑物表面。

烟尘是燃烧的产物，粉尘的来源是工业生产、建筑施工和沙尘暴等。

7．防治大气污染，要从源头抓起，减少、消除污染物。

要节约能源，提高能源利用效率。

城市的重要污染源是燃煤和汽车尾气，在目前情况下，应逐步推广使用天然气、煤气、石油液化气、减少煤、特别是劣质煤的开采和消费。

实行集中供热，提高热能利用效率。

要采取技术措施，实施烟气除尘脱硫。

除尘的方式有机械除尘、洗涤除尘和静电除尘。

在农村，要禁止焚烧秸秆。

要改造机动车的设计、制造、维修等各个环节，减少和净化尾气。

提倡采用公共交通方式，大幅度降低尾气排放。

提高燃油品质，使用清洁燃料；使用液化石油气、压缩天然气、酒精等替代燃料，研制开发氢气、电、太阳能等清洁动力车辆。

森林可以大量吸收CO2，放出的氧气，被称为“地球之肺”。

1公顷（1h㎡）阔叶林每天吸收1tCO2，放出0.73tO2，全球的森林每年吸收550亿吨CO2，使之转化为木材。

树木还可以吸附灰尘，有的树还吸收空气中的有毒、有害物质。

因此，大力植树造林、禁止乱砍滥伐林木，也是防止温室效应加剧、净化空气的好方法。

（二）水体污染及防治被水覆盖的自然综合体，成为水体。

它包含水、水中悬浮物、溶解物、水生生物和底泥。

江河湖海、水库、沼泽、湿地和地下水等，都属于水体。

排入水体的污染物使水质变坏，超过水体本底浓度和自净能力，破坏水体原有用途，即称为水体污染。

水体污染的来源，主要是工业废水、生活污水、农田排水和水土流失。

排入水体的有机物在水中的分解过程需大量耗氧，会使水中溶解氧减少，严重时会威胁鱼类等水生生物的生存，直至使水质腐臭发黑。

这是被石油污染的海洋中的鸟类。

防治：工业污水、生活污水要先处理、后排放，在农村，要治理水土流失、减少农药、化肥使用，提倡使用农家肥和生物防治的办法（三）固体废弃物及其处理1．固体废弃物主要是工业废渣、建筑垃圾和生活垃圾，也包括农业废弃物2．固体废弃物渗漏，会污染水体和土壤，它产生的气体会严重污染空气。

3．防治：废物利用、无害化处理、隔离放置等。

（四）电磁辐射1．电子设备运行过程中产生的电磁辐射，会对人体产生不良影响。

2．防治：屏蔽、正确使用电子设备、远离辐射源。

（五）核废物与核污染原子弹、氢弹在爆炸时会产生极高的温度和穿透性很强的辐射，为人类带来巨大的灾难。

我们讲的核污染并不是核爆时产生的瞬间核辐射直接造成的破坏，而是指爆炸时产生的大量放射性核素所带来的影响，即剩余核辐射对人的危害。

核爆炸产生的放射性核素可以对周围产生很强的辐射，形成核污染。

放射性沉降物还可以通过食物链进入人体，在体内达到一定剂量时就会产生有害作用。

人会出现头晕、头疼、食欲不振等症状，发展下去会出现白细胞和血小板减少等症状。

如果超剂量的放射性物质长期作用于人体，就能使人患上肿瘤、白血病及遗传障碍。

放射性物质不仅沉降在爆炸点附近，还能飘落到非常遥远的地方，而且它对环境的辐射污染时间相当长，几千年甚至上万年都不会消失。

防治：控制外来辐射的三种方法：时间、距离、屏蔽四、小结五、作业布置：查阅相关资料六、本章教学建议：1．本章内容用讲座的形势更利于学生的学习，2．最好用多媒体播放一些视频。

3．本章后三节的内容较零散，建议合为一次课。