環(huán)境與環(huán)境污染,自然環(huán)境,社會環(huán)境,地質環(huán)境,交通環(huán)境,環(huán)境,水體環(huán)境,大氣環(huán)境,土壤環(huán)境,旅游環(huán)境,商業(yè)環(huán)境,自然條件和自然資源的總稱,人工建立的環(huán)境,環(huán)境問題主要指生態(tài)環(huán)境的破壞和環(huán)境污染。,4.1 環(huán)境與生態(tài)系統(tǒng),生物環(huán)境,自然環(huán)境,生產者：綠色植物,溫度、陽光,生態(tài)系統(tǒng),初級消費者：草食動物,分解者：微生物,消費者,水、二氧化碳、氧氣,土壤,次級消費者：肉食動物,三級消費者,生產者：又叫自養(yǎng)生物，主要是綠色植物，它們通過光合作用吸收太陽能合成有機物。由生產者固定的太陽能和合成的有機物是生態(tài)系統(tǒng)能量流動和物質循環(huán)的基礎。,植物、動物、微生物組成的生物群落，即生物環(huán)境。生物賴以生存的環(huán)境叫自然環(huán)境。生態(tài)系統(tǒng)主要功能：進行物質交換和能量交換。,消費者：靠食用生產者而生存的異養(yǎng)生物。按營養(yǎng)方式可分為初級消費者、次級消費者和三級消費者。生物與生物之間通過吃與被吃的食物關系形成一條鏈條，叫食物鏈，食物鏈上每一環(huán)節(jié)都叫營養(yǎng)級。 注：食物鏈中必包含生產者。沒有生產者，只有消費者的鏈條，不是食物鏈。,分解者：異養(yǎng)生物、小型消費者，通過分解生產者、消費者的尸體來釋放能量。,小知識點,生態(tài)系統(tǒng)中，能量流動的渠道是食物鏈和食物網。通過這樣的方式能量由一個營養(yǎng)級傳遞給下一個營養(yǎng)級，最后達到能量循環(huán)。生態(tài)系統(tǒng)最初的能量來源于太陽能。,破壞生態(tài)平衡的因素有自然因素和人為因素。自然因素主要是些自然災害，不常發(fā)生，但破壞嚴重。人為因素是指人類在從事生產、生活的過程中引起的生態(tài)平衡的破壞，這種破壞是大量的、長期的，會使環(huán)境質量不斷惡化環(huán)境污染。,生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到一定階段，它的生物種類的組成、各種群的數量比率及能量和物質的輸入、輸出等，都處于相對穩(wěn)定狀態(tài)，這種狀態(tài)稱為生態(tài)平衡。,4.2 自然環(huán)境中化學物質的循環(huán),自然環(huán)境分為四個圈層：生物圈、大氣圈、水圈和巖石圈，總稱生態(tài)圈。,自然環(huán)境發(fā)展歷史分為：地球的形成、生物的形成和人類的出現三個階段。,生物圈,大氣圈,巖石圈,水圈,1. 地球的形成,a. 巖石圈的形成：,放射性元素裂變、衰變,隕星的碰撞,地表溫度升高局 部 熔 融,地殼、地幔、地核,b. 大氣圈的形成：,主要成分：H2O、CO、CO2、CH4和N2等,地球內部氣體不斷迸發(fā)，構成原始大氣圈。,c. 水圈的形成：水氣凝結,缺氧,2. 生物的形成,簡單無機化合物,甲烷,太陽能,地熱能,簡單有機化合物,生物大分子,釋放O2,細菌,藻類,光合作用,O3層,土壤層,3. 人類的出現,人類的出現距工業(yè)革命約300萬年，這些年間人類活動對環(huán)境影響并不明顯。但工業(yè)革命至今不過200年，自然資源和能源的開發(fā)速度相當驚人，造成環(huán)境污染日益嚴重。,4.2.1 水循環(huán),江、河、湖、海,蒸發(fā),小水滴、小冰晶,降雨、降雪,地 下 水,遇冷,水循環(huán)依靠固、液、氣三態(tài)易于轉化的特性，借太陽輻射和重力作用來實現。,4.2.2 氮循環(huán),要想實現首先必須將游離氮轉化成化合態(tài)的氮。固氮處理的兩種途徑： 1）高能固氮閃電、化學合成 2）生物固氮植物的根瘤菌,合成的氨和硝酸鹽經降雨降落到地表后，被植物吸收，轉變成各類氨基酸和蛋白質，并經食物鏈在各個營養(yǎng)級間循環(huán)轉化，最后經分解者將殘存在動植物殘骸中的蛋白質分解成NH4+、NO3-，重新回到自然界。,4.2.3 碳循環(huán),三種基本方式,1）植物經光合作用，將大氣中的CO2和H2O化合成糖類，后呼出CO2。 2）動物采食植物，將糖類吸收，在體內氧化為CO2，再經呼吸釋放出CO2 。 3）煤、石油、天然氣燃燒生成CO2。,4.2.4 氧循環(huán),注,上述三種循環(huán)都包含部分氧循環(huán)。 參與循環(huán)的物質僅是該物質很少的部分，大部分還存留在各自的“儲庫”中。 各物質總體循環(huán)一周所需時間很長。,4.3 大氣污染,大氣中的水氣主要來自水體、土壤和植物中水分的蒸發(fā)；大氣中的固體懸浮物主要來自工業(yè)煙塵、火山噴塵和海浪飛逸帶出的鹽質等。 氧氣的作用機制 氧氣被吸進肺后與血液中的血紅蛋白結合，由血液將氧輸送到全身，然后與身體中的營養(yǎng)成分作用而釋放出人體活動必須的能量。,4.3.1 汽車尾氣,汽車尾氣中的有害成分主要有CO、NOx、SO2、HC和顆粒等。,1）CO,汽油燃燒不完全的產物。 CO的危害機制 CO被吸入人體后，極易與血紅蛋白結合，從而使血紅蛋白失去攜氧能力，使人窒息。,2）NOx,NOx主要指NO和NO2，在汽缸點火的高溫瞬間由空氣中的氮氣和氧氣化合而成。 NOx進入人體后，先刺激呼吸器官，與細胞液中水分結合生成硝酸和亞硝酸，產生刺激和腐蝕作用，引起肺水腫。 危害：酸雨、光化學煙霧。,3）SO2,燃料中所含的硫經燃燒而成。 危害：刺激上呼吸道、酸雨、與大氣飄塵協(xié)同作用危害更大。,降塵：直徑大于 的顆粒。 特點：在空氣中停留時間短，危害小。,4）烴類污染物,常以HC表示，主要是指汽車尾氣排放的未經燃燒的汽油和燃燒不完全產生的多種烴類衍生物。 危害：誘發(fā)光化學煙霧。,5）顆粒物,飄塵：直徑小于 的顆粒，停留時間較長。,對健康危害最大的是 的顆粒，這種飄塵可直接到達肺細胞，引起呼吸道疾病。當它與SO2、NOx等產生協(xié)同作用后，可引起支氣管炎、肺炎，甚至肺心病。,6）鉛化合物、碳顆粒和油霧,鉛化合物：來自汽油的抗爆添加劑，毒性大，能引起急性精神病，當血液中鉛含量超過0.1 mg，可造成貧血。 碳顆粒：燃料不完全燃燒的產物。 油霧：由油箱及化油器的逸漏而造成。,4.3.2 光化學煙霧,大氣中NOx和HC是一次污染物。它們在紫外線照射下，能發(fā)生化學反應，衍生出二次污染物。由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的煙霧污染現象稱為光化學煙霧。,光化學煙霧循環(huán)的開始,光化學煙霧的主要成分和產物：,汽車尾氣 + 陽光 + O2(g) O3(g) + NO2(g) + CO2(g) + 有機化合物,O3、PAN和醛類物質的危害： 刺激眼睛和粘膜引起眼紅流淚、頭痛、氣喘咳嗽等癥，重者死亡。,催化轉化器原理： 使排放的廢氣和外界空氣通過催化劑處理后，氮氧化合物轉化為氮氣，HC轉化為二氧化碳和水。,4.3.3 酸雨,降雨的酸化程度常用PH值表示，正常雨水偏酸性，PH值為67，酸雨主要是指PH值小于5.6的降水。酸雨主要由廢氣中的SO2和NOx造成。,氣相：,液相：,這里的催化劑主要是煙塵、臭氧,NOx形成酸雨的過程：,酸雨的危害： 使水域、土壤酸化，危害漁業(yè)生產，腐蝕建筑物、工廠設備和文化古跡，破壞生態(tài)平衡。,4.3.4 溫室效應,由于大氣吸收的輻射熱量多于散失的，最終導致地球保持相對穩(wěn)定的氣溫，這種現象稱為溫室效應。,溫室效應的危害： 使冰雪融化、極地變暖，海平面慢慢上升，同時，變暖的氣候有利于病菌、霉菌和有毒物質的生長。,溫室效應是地球上生命賴以生存的必要條件，但隨著人口激增、化石燃料用量猛增、濫砍濫伐森林，導致溫室效應加劇，造成不良危害。,千年冰架斷裂,4.3.5 臭氧層空洞,臭氧能吸收一定波長的紫外光，防止高能紫外線對地球生物的傷害。 臭氧的形成：,臭氧變薄、出現空洞意味著更多紫外輻射線到達地面，紫外線對生物具有破壞性，對人的皮膚、眼睛甚至免疫系統(tǒng)都會造成傷害，嚴重阻礙各種農作物和樹木的正常生長，且加劇溫室效應。,1）氟里昂破壞O3的機理,Cl本身只做催化劑，反復分解臭氧。,總反應：,2）氮的化合物破壞O3的機理,總反應：,為了保護臭氧層免遭破壞，1987年簽定了蒙特利爾議定書，及禁止使用氟里昂和其他鹵代烴國際議定書。,插 花,4.4 水體污染,花 絮,1977年，聯(lián)合國向全世界發(fā)出警告：水源不久將成為繼石油危機之后的另一個更為嚴重的全球性危機，人類將面臨水源危機。天然水可分為降水、地表水和地下水三類。天然水體中通常含有三大類物質：懸浮物質、膠體物質和溶解物質。,水體污染主要是指由于人類各種活動排放的污染物流入河流、湖泊、海洋或地下水等水體中，使水和水體的物理、化學性質發(fā)生變化而降低了水體的使用價值。據統(tǒng)計，全世界75%的疾病都與水有關。水體污染主要是自然污染和人為污染，后者是主要的。自然污染是由自然因素造成的污染；人為污染是人類生活、生產活動中產生的廢污水對水體的污染。,1）酸堿鹽污染物,引起水體中酸堿鹽濃度超過正常量使水質變壞的現象就稱為酸堿鹽污染。危害：當水體長期受酸堿污染，會使水體不能維持正常的PH值范圍，既影響水生生物的正?；顒樱斐伤锏姆N群發(fā)生變化，導致魚類減少，又會破壞土壤的性質，影響農作物的生長，還會腐蝕船舶、水上建筑等。,2）有毒無機污染物,主要指汞、鎘、鉛等重金屬和砷的化合物以及氰根離子、亞硝酸根離子等。,重金屬污染物： 危害機制： a. 水中的微生物難于使之分解消除，不斷被富集； b. 不易排泄，引起慢性中毒； c. 生物體內的重金屬可被微生物降解成毒性更大的 有機化合物。,例：水俁病由所食魚中含的氯化甲基汞引起；“痛痛病”由鎘污染引起。 注：重金屬污染不僅與攝入機體內的數量有關，也與其存在形態(tài)有關。,氰化物：以各種形式存在于水中。 危害：人中毒后會造成呼吸困難，全身細胞缺氧，以致窒息死亡。來源：工業(yè)廢水（電鍍廢水等）。,3）有毒有機污染物,主要包括有機氯農藥、多氯聯(lián)苯、高分子聚合物等。 特點：大多數為難降解有機物或持久性有機物，在水中含量不高，但殘留時間長，有積蓄性。 危害：慢性中毒、致癌、突變等。,合成洗滌劑、有機氯農藥： 特點：毒性大，化學性質穩(wěn)定，殘留時間長，易溶于脂肪，積蓄性強，能在水生生物體內富集。 危害：影響水生生物繁衍，且通過食物鏈危害人體。,多氯聯(lián)苯（PCB）： 特點：有劇毒，脂溶性強，易被生物吸收，化學性質穩(wěn)定，不易燃燒，強酸、強堿、氧化劑等都不易使其分解，耐熱、絕緣。在天然水和生物體內都很難降解，是一種很穩(wěn)定的環(huán)境污染物。,石油各種烴類化合物： 來源：由河流排入海洋的廢油、船舶排放和事故溢油、海底油田泄露和井噴事故等。 1991年，爆發(fā)的海灣戰(zhàn)爭，是最大的一次石油污染海洋事件。,危害：石油中各種成分，都有一定的毒性，且能破壞生物的正常生活環(huán)境，造成生物機能障礙。 a. 致使海水缺氧； b. 堵塞生物表面微細結構，阻礙其正常攝取食物、呼吸等； c. 用含油污水灌田，會使油膜附在農作物上而枯死。,4）耗氧有機物,特點：本身無毒性，但分解時會消耗水中的溶解氧。 來源：烴類化合物、蛋白質、脂肪等。,天然水體中溶解氧含量一般為510 mg . L-1。耗氧有機物對水體的污染，可用單位體積水中耗氧有機物生化分解過程中所消耗的氧量（單位： mg . L-1 ），即生物化學需氧量（ BOD ）來表示。 用水溫在25 oC時5天的生化需氧量BOD5為指標，以反映耗氧有機物質的含量與水體污染的關系。 BOD5愈高，溶解氧消耗就愈多，水質愈差。,5）植物營養(yǎng)素,植物生長、發(fā)育的養(yǎng)料。 危害：含量越多，會惡化水質，影響漁業(yè)生產和危害人體健康。,2HNO2 + O2 2HNO3,a. 蛋白質,分解過程：蛋白質 肽、氨基酸 胺及氨,2NH3 + 3O2 2HNO2 + H2O,微生物,微生物,當水體中營養(yǎng)元素積累到一定程度后，水體過分肥沃，藻類繁殖特別迅速，使水生生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，這種現象稱為水體的富營養(yǎng)化。 富營養(yǎng)化水體的上層處于溶解氧過飽和狀態(tài)，下層處于缺氧狀態(tài)，底部處于厭氧狀態(tài)。 危害：對魚類生長不利，湖泊、水庫等變成沼澤。,人體的排泄物也是一類有機氮化合物，能夠對水環(huán)境，特別是地下水造成污染。 亞硝胺是一類很強的致癌物質，有的甚至可以通過胎盤或乳汁影響下一代，只是不同種類的亞硝胺產生的病變部位不同。,b. 排泄物,NH + HNO2,N-NO + H2O,CH3,CH3,CH3,CH3,N-亞硝基二甲胺,c. 洗滌劑,肥皂,RCOOCH2,+ 3NaOH 3RCOO-Na+ +,RCOOCH2,RCOOCH,CH2OH,CH2OH,CHOH,缺點：硬水中，會生成難溶于水的脂肪酸鈣和鎂鹽；在酸性水中，會生成難溶于水的脂肪酸而喪失去垢力。,合成洗滌劑,同時具有親水基團和憎水基團。 輔助劑：聚磷酸鹽(Na5P3O10)、熒光增白劑、香料。三聚磷酸鹽可與水中鈣、鎂等離子形成配合物，防止產生沉淀；使洗滌有適當的酸堿度，減少對皮膚的刺激。,危 害,a. 對皮膚有刺激作用，使魚類中毒； b. 是有機分子，在水中可進行生物降解，會消耗溶解氧； c. 漂起的泡沫覆蓋在水面上會降低水的復氧速度，影響水生生物的生存； d. 磷酸鹽的排入可造成富營養(yǎng)化現象，使水質惡化。,6）氯化消毒,傳統(tǒng)飲水消毒法，后用于造紙工業(yè)的制漿漂白。 危害：氯化處理會使水中所含的腐殖質發(fā)生變化，形成對人體有害的鹵代烴，這些含氯有機物很多有毒，有的具有致癌、致畸、致突變作用。,Cl2 + H2O HCl + HClO,4.5 食品污染,食品質量直接影響著人體的健康。按污染物的性質，食品污染可分為：生物性污染（致病微生物和寄生蟲）和化學性污染（有毒化學物質）。,1）汞、鎘、鉛、砷等化合物,來源：農藥、工業(yè)廢水、廢渣。典型化合物：砷酸鉛、甲基汞、鉛粉塵、廢氣。“痛痛病”病癥：關節(jié)疼、骨骼萎縮、自行骨折； 病因：含鎘化合物的排放。,工業(yè)廢水（含Hg、Cd）,慢性中毒,直接排放,污染農作物,水體、水生生 物 污 染,灌溉農田,土壤污染,食物鏈,魚、貝類生物對鎘有一定富集能力；在公路晾曬食物極不科學。,2）有機化合物農藥,典型化合物：DDT、敵敵畏等，可直接引起食品污染。危害渠道：通過皮膚、呼吸道和消化道進入人體。要警惕慢性農藥中毒！,科學使