环境化学课件(1)

1930年12月1日至5日，隆冬，大雾笼罩 比利时列日市西部马斯河谷工业区上空的雾此时特别浓。 气温发生了逆转，大雾像一层厚厚的棉被覆盖在整个工 业区的上空，致使工厂排出的有害气体和煤烟粉尘在地 面上大量积累，无法扩散，二氧化硫的浓度也高得惊人 3日这一天雾最大，加上工业区内人烟稠密，整个河谷 地区的居民有几千人生起病来。 病人的症状表现为胸痛、咳嗽、呼吸困难等。一星期内， 有60多人死亡，其中以原先患有心脏病和肺病的人死亡 率最高。 与此同时，许多家畜也患了类似病症，死亡的也不少。 据推测，事件发生期间，大气中的二氧化硫浓度竟高达 25～100毫克/立方米，空气中还含有有害的氟化物。专 家们在事后进行分析认为，此次污染事件，几种有害气 体与煤烟、粉尘同时对人体产生了毒害。

尸体解剖结果证实：刺激性化学物质损害呼吸道内壁是致死的原 因。其它组织与器官没有毒物效应。 事件发生以后，虽然有关部门立即进行了调查，但一时不能确 证致害物质。有人认为是氟化物，有人认为是硫的氧化硫，其说 不一。


以后又对当地排入大气的各种气体和烟雾进行了研究分析，排除 了氟化物致毒的可能性，认为硫的氧化物——二氧化硫气体和三 氧化硫烟雾的混合物是主要致害的物质。 据推测，事件发生时工厂排出有害气体在近地表层积累，据费克 特博士在1931年对这一事件所写的报告，推测大气中二氧化硫 的浓度约为25—100毫克/立方米。
知识点：环境与环境问题，环境化学的基本概
念，环境污染物类别，环境效应及影响因素
重
点：地球环境的各圈层，环境化学基本
概念，环境污染物
难
点：污染物的迁移和转化方式
第1节：环境化学

环境与环境问题 环境化学的发展、任务、内容及分支学科划分
第2节：环境污染物



环境化学中的基本概念 环境污染物的类别 环境效应及其影响因素 环境污染物在环境各圈的迁移转化过程简介
水圈（hydrosphere）
水圈总质量约1.41X1018吨，占地壳总量的7%， 是地球总量的0.2%。其中海水是水圈中最主 要的组成部分，约占水圈总量的97.41%，大 陆水仅占不到3%，其中大部分储存在南北两 极和山峰的冰雪中，流动的淡水仅为0.009%。 故地球上能够直接使用的水非常有限，而且这 些有限的淡水的分布极其不均匀。天然水的化 学组成非常复杂，因为天然水中含有可溶性气 体，可溶性盐类以及各种有机物，这些物质以 种类不同、性质不同、含量不同存在于水中造 成天然水的组成、性质有很大区别。
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第1节 环境化学
2、环境问题


环境问题的概念： 是指全球环境或区域环境中出现的
不利于人类生存和发展的各种现象。
自然界的因素产生的危害 人类活动引起产生的环境问题：
（1）在资源开发过程中过度地向自然索取物质和能量； （2）在物质生产和日常生活过程中向环境释放出废物和废 能； （3）经济建设引起的环境干扰； （4）人口的增殖引起的单位时间和空间中人类活动频度增 多。
水圈（hydrosphere）


指地球上被水和冰雪所占有或覆盖的圈层。
地球上的水以气态、液态和固态三种形式存在 于空中、地表和地下以及生物体内，海洋、湖 泊、河流、沼泽的水体和地下水构成地壳的水 圈。

地球上的水循环是形成水圈的动力，在水循环 的作用下，把特征不同的水体联系起来开成水 圈，并与大气圈、岩石圈、生物圈之间进行各 种形式的水交换。
洛杉矶光化学烟雾 （美国洛杉矶）
19461955年
水俣事件 （日本熊本县水俣 市） 痛痛病事件 （日本富山县神通 川下游） 四日市哮喘事件 （日本四日市） 米糠油事件 （日本北九州爱知 县）
19531956年
19551972年 19611972年
矿山废水污染河水，居民骨损害、 铅锌冶炼厂排出的含镉废 肾损害，疼痛，死81人，患者130 水，污染稻米，危害人群 余人 日本著名的石油城，哮喘病发病 降尘酸性高，SO2浓度高， 率高，患者800余人 导致呼吸系统受损 生产米糠油过程中用多氯 食用米糠油后发生中毒，死16人， 联苯作为脱臭工艺中的热 患者5000余人 载体，混入米糠油中
1968年
马斯河谷烟雾事件

1930年12月1～5日发生在比利时马斯河谷工作区。

在比利时境内沿马斯河24公里长的一段河谷地带， 即马斯峡谷的列日镇和于伊镇之间， 两侧山高约90米。许多重型工厂分布在河谷上， 包括炼焦、炼钢、电力、玻璃、炼锌、硫酸、化 肥等工厂，还有石灰窑炉。





事件和地点
时间 1930 年 12 月初
概况 出现逆温、浓雾，工厂排出有害 气体在近地层积累，一周内约60 多人死亡 受反气旋逆温控制，污染物积累 不散，4天内死亡约17人，病5900 人
主要原因 刺激性化学物质损害呼吸 道
世 界 著 名 公 害 事 件
马斯河谷事件 （比利时马斯河谷 工业区）
多诺拉事件 （美国工业区）
1948 年 10 月底
1952 年 12 月初
主要为SO2及其氧化产物 损害呼吸系统
伦敦烟雾事件
浓雾不散，尘埃浓度4.46mg/cm3， 尘埃中的Fe2O3等金属化 SO2质量分数为1.34×10-6，3天内 合物催化SO2转化成硫酸 死亡4000人 烟雾 城市保有汽车250万辆，耗油1600 HC、NOx、CO等汽车排 万升/日，1955年事件中，65岁以 放物在日光下形成以O2为 上的老人死亡约400人，刺激眼睛， 主，并伴有醛类、过氧硝 损害呼吸系统 酸酯等污染物 动物与人出现语言、动作、视觉 等异常，死60余人，病约300人 化工厂排出含汞废水，无 机汞转化为有机汞，主要 是甲基汞，通过食物链转 移、浓缩

美国多诺拉事件
多诺拉是美国宾夕法尼亚州的一个小镇，位于匹兹堡市 南边3O公里处，有居民1．4万多人。多诺拉镇座落 在一个马蹄形河湾内侧，两边高约120米的山丘把小 镇夹在山谷中。多诺拉镇是硫酸厂、钢铁厂、炼锌厂 的集中地，多年来，这些工厂的烟囱不断地向空中喷 烟吐雾，以致多诺拉镇的居民们对空气中的怪味都习 以为常了。 1948年1O月26－31日，持续的雾天使多诺拉镇看上去 格外昏暗。气候潮湿寒冷，天空阴云密布，一丝风都 没有，空气失去了上下的垂直移动，出现逆温现象。 在这种死风状态下，工厂的烟囱却没有停止排放，就 像要冲破凝住了的大气层一样，不停地喷吐着烟雾。

生物圈（biosphere）


是指地球上有生命活动的区域，是指生活 在大气圈、岩石圈和水圈中的生物活动之 处，生物圈是一个复杂的开放系统。该系 统是一个生命物质与非生命物质的相互依 存、自我调节的系统，这是生物界和水、 大气、岩石三个圈层长期相互作用的结果。 在岩石圈的上部、水圈和大气圈的下部， 在此范围内，几乎到处都有生物体的分布。
第1节 环境化学
一、环境与环境问题 1、地球环境
环境的概念：环境是与中心事物有关
的周围事物
人类的环境：社会环境和自然环境
第1节 环境化学
对流层（至11km处）：40 总质量：52 大气圈
岩石圈 沉积物：3000 沉积岩：29000 变成岩：762000 火成岩：189300 水圈
生物圈
河流和湖泊：2 地下水：81
两极冰帽、冰山、冰河：278
海洋：13480
构成地球环境的圈层
质量单位：10
20
g
自然环境（natural environment）


按照空间尺度大小:可划分为不同层次，如居室环境、 城市环境、区域环境、全球环境、宇宙环境等 按构成要素可划分为:陆生环境、水生环境、森林环境、 草原环境等 按其成因可划分为:原生环境和次生环境，次生环境是 指人类加工改造的环境部分 按照范围分为:区域环境和全球环境，区域环境包括原 生环境和次生环境 全球环境是由大气圈（主要是对流层和平流层下层）、 水圈、岩石圈（主要是其附属层土壤圈）以及生物圈组 成，

1930年12月1日开始，气候反常变化的第三天， 这一河谷地段的居民有几千人呼吸道发病，有63 人死亡，为同期正常死亡人数的10.5倍。

发病者包括不同年龄的男女，症状是：流泪、喉 痛、声嘶、咳嗽、呼吸短促、胸口窒闷、恶心、 呕吐。咳嗽与呼吸短促是主要发病症状。死者大 多是年老和有慢性心脏病与肺病的患者。

第1节 环境化学

地球环境系统： 由包涵大气、水、土壤各圈层的自然 环境和以生物圈为代表的生态环境组成地 球环境系统。
地球各圈层形成时期及其相对质量
地球各圈层
岩石圈（原始地壳） 大气圈 水圈
形成时期
45亿年前 45亿年前 40亿年前
相对质量
－ 300 691 000
生物圈
人类
Baidu Nhomakorabea
30亿年前
100~200万年前
2000年12月第三版
2006年5月第二版
环境化学导论 王麟生 乐美卿 编著

Environmental Chemistry (seventh edition)
S E. Manahan Lewis Publishers
北京城遭 遇浮尘
沙尘暴
2006年3月哈 尔滨扬沙过后 地面的雪
北方今春 沙尘暴
北京城 沙尘暴
厚度（km）
海洋
0 4 10 0~33 1000 2900 5100 6370 地壳 地幔 外核 内核 400 60 海洋地壳
陆地地壳
上层地幔
软流层
地核
1000
地球的结构
下层地幔
大气圈（atmosphere）


地球的外圈是一层空气，这层空气即称为大气 圈，根据大气的温度、成分、其他物理性质可 将大气分为几个层次：对流层(troposphere) 、 平流层(stratosphere )、中间层(mesosphere) 、 热层（thermosphere）和逸散层（escape layer） 大气圈的主要成分是N2、O2、Ar、CO2及其他 微量组分等。 属于大气异常组分的还有由于各种作用而进入 大气层的粉尘颗粒，分别是： 来自大陆的尘粒（组分近似黄土组分）； 来自海洋表层的可溶盐的尘粒； 火山爆发喷出的火山灰； 偶然性来源的粉尘（主要来自宇宙尘）； 人为的工业粉尘（燃料燃烧）。
生物圈（biosphere）
生物圈的上限：通常认为在距地面 15~35km处（平流层中的臭氧层），但实 际上生物仅存在于距地面10km处（对流层 中）； 生物圈的下限：在海洋中与海洋底部一致， 在深海底部不仅有微生物存在，而且有大 型生物生存；陆地生物圈的下限平均在地 面以下3~4公里处，在此范围内的温度与最 简单的有机体生活的最高温度一致。
岩石圈（lithosphere）
地球大致可分为地壳（earth crust）、地幔（earth mantle）和地核（earth nucleus）三个同心圈 层，地壳是指从地表以下几公里至30~40公里 的一层，称为岩石圈。 厚度不均匀，大陆所在地方比较厚，海洋所在 地方比较薄，最薄之处不到10公里。
环境化学 Environmental Chemistry
考核方式 How to test?
平时成绩 home work：10%

期末考试 final test：90%

参考书


环境化学 戴树桂主编
高等教育出版社
1997年3月第一版
环境化学 何燧源 金云云 何方 编著
华东理工大学出版社
华东师范大学出版社
新疆阿图 什喀什红 色沙尘暴
陕西沙尘暴
内蒙古 沙尘暴
臭氧层破坏
笼罩着曼哈顿 的光化学烟雾
酸雨
受酸雨污 染的水稻
台风
哈尔滨空气污染
青蛙妈妈找孩子
被城市垃圾污染的河流
哈工大校园内垃圾焚烧
城市空气污染 被洗涤 剂污染 的河流
广州灰霾天气
禁伐
熟视无睹
苦难的母亲
大庆龙凤电 厂工作车间
第一章 环境化学基础知识 ABC to Environmental Chemistry
空气中存在的氧化氮和金属氧化物微粒等污染物会加速二氧化硫 向三氧化硫转化，加剧对人体的刺激作用。而且一般认为是具有 生理惰性的烟雾，通过把刺激性气体带进肺部深处，也起了一定 的致病作用。


在马斯河谷烟雾事件中，地形和气候是扮演了重 要角色。从地形上看，该地区是一狭窄的盆地； 气候反常出现的持续逆温和大雾，使得工业排放 的污染物在河谷地区的大气中积累到有毒级的浓 度。该地区过去有过类似的气候反常变化，但为 时都很短，后果不严重。如1911年的发病情况 下这次相似，但没有造成死亡。 值得注意的是，马斯河谷事件发生后的第二 年即有人指出：“如果这一现象在伦敦发生，伦 敦公务局可能要对3200人的突然死亡负责”。 不幸而言中，22年后，伦敦果然发生了4000人 死亡的严重烟雾事件。同时这也说明了造成以后 各次烟雾事件的某些因素是具有共同性的。