環(huán)境污染及防治
銅臭 / 2022-07-15
環(huán)境污染(environmental pllution)是指人類活動使環(huán)境要素或其狀態(tài)發(fā)生變化，環(huán)境質(zhì)量惡化，擾亂和破壞了生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性及人類的正常生活條件的現(xiàn)象。簡言之，環(huán)境因受人類活動影響而改變了原有性質(zhì)或狀態(tài)的現(xiàn)象稱為環(huán)境污染。例如大氣變污濁、水質(zhì)變差、廢棄物堆積、噪聲、振動、惡臭等對環(huán)境的破壞都屬環(huán)境污染。環(huán)境污染可分為大氣污染、水污染、固體廢棄物污染、噪聲污染、土壤污染和電磁波污染等。由于環(huán)境污染，導致日照減弱，氣候異常，山野荒蕪，土壤沙化、鹽堿化，草原退化，水土流失，自然災害頻繁，生物物種滅絕等。環(huán)境污染的實質(zhì)是由于人類活動中將大量的污染物排人環(huán)境，從而影響其自凈能力，降低了生態(tài)系統(tǒng)的功能。20世紀，世界上公認的十大環(huán)境事件對人類的生產(chǎn)、生活造成了極大 的影響，它們是:馬斯河谷煙霧事件(比利時)，洛杉磯光化學煙霧事件(美國)， 多諾拉煙 霧事件(美國)，倫敦煙霧事件(英國)， 四日市哮嘴病事件(日本)， 水俁病事件(日本)， 富山痛痛病事件(日本)，愛知米糠油事件(日本)， 博帕爾毒氣事件(印度)，切爾諾貝利核污染事件(前蘇聯(lián))。
環(huán)境污染問題已成為世界各國的主要政治問題和社會問題。這些問題都是由于人們的活動違反自然規(guī)律所致。預料隨著生產(chǎn)力的發(fā)展，人類大規(guī)模地深人地改造環(huán)境，也必將引起更復雜的新的環(huán)境問題。解決環(huán)境問題的根本途徑是調(diào)節(jié)人類社會活動與環(huán)境的關(guān)系。
環(huán)境污染的防治主要是解決從污染產(chǎn)生、發(fā)展直至消除的全過程中存在的有關(guān)問題和采取防治的種種措施，其最終目的是保護和改善人類生存的生態(tài)環(huán)境。污染防治對策包括單個污染源或污染物的防治，也包括區(qū)域污染的綜合防治。根據(jù)治理對象的不同，它又可分為大氣污染及其防治、水體污染及其防治、土壤污染及其防治、固體廢物處理與處置、噪聲和振動控制、惡臭防治等;按照不同的防治方法，又可分為物理的、化學的和生物的防治方法。
7.1.1大氣污染及防治
7.1.1.1大氣污染問題
最近三四十年，人們注意到地球上出現(xiàn)了一些影響生 態(tài)平衡和人類生存的重大環(huán)境問題。其中極為突出并帶有全球性潛在威脅的四大問題是:光化學煙霧、臭氧層破壞、溫室效應、酸雨。
A 光化學煙霧
排入大氣中的碳氫化合物和氮氧化合物(NO?) 等稱為一次污染物。在太陽光紫外線照射 下，次污染物可能再發(fā)生化學反應， 行生出各種二次污染物。這種由一次污染物和二次污染物的混合物(氣體和顆粒物)所形成的煙霧污染現(xiàn)象，稱為光化學煙霧。這種煙霧主要是由汽車排放的尾氣和工業(yè)廢氣中的氮氧化物和碳氫化合物，在一定的氣象條件下形成的。例如:
其中反應式(7-2) 是NO?吸收太陽光中紫外線的能量，產(chǎn)生NO和氧自由基。這種在光的作用下進行的化學反應，稱為光反應或光化學反應。由于該反應是形成煙霧的關(guān)鍵，所以這 種污染稱為光化學煙霧。反應式(7-2) 生成的氧自由基和O?反應生成的臭氧O?，是一種強氧化劑，能將烴類氧化成醛、酮等類物質(zhì)，這些醛、酮對人和動物的眼睛有極強的刺激作用。 烴類中一些揮發(fā)性小的氧化物會凝結(jié)成氣溶膠液滴而降低能見度。光化學煙霧對動植物、建筑物和化工產(chǎn)品(如橡膠、塑料、油漆、染料和合成紡織材料等)危害很大。對人體主要是刺激眼睛、氣管及肺等器官，引起眼紅、流淚、頭痛、氣喘咳嗽等癥狀，重則危害生命。
B 臭氧層的破壞
平流層上部的臭氧層，能吸收太陽紫外線輻射(λ為220 ~330nm)，起著隔離紫外線作用，并將能量貯存在上層大氣，起著調(diào)節(jié)氣候的作用。
臭氧層的形成是O?吸收光子分解為氧自由基，氧自由基進一步與O?分子反應生成O?。 當O?濃度在大氣中達到平衡并處于最大值時，就形成了一定厚度的臭氧層。 近10年來，測量 結(jié)果表明臭氧層已開始變薄。1985 年發(fā)現(xiàn)了南極上方有個面積與美國大陸大小相似的臭氧層空洞。1989年又發(fā)現(xiàn)了北極上空正在形成另一個臭氧層空洞。臭氧層對于地球上的生命極其重要。它保護地球表面免受過量的紫外線照射。紫外線對生物具有破壞性，會嚴重阻礙各種農(nóng)作物和樹林的正常生長;強烈的紫外線也會阻礙各種魚、蝦和其他水生生物的正常生存，甚至造成某些生物滅絕;對人的皮膚、眼睛乃至免疫系統(tǒng)都會造成傷害。過多的紫外線促使皮膚癌的發(fā)病率大大增加。
臭氧層的破壞主要是緣于人類活動產(chǎn)生的大量NO?和氟氯烴化合物(主要是氟利昂CF?Cl?)。超音速飛機在臭氧層高度上飛行，宇航飛行器不斷發(fā)射，都可排出大量NO?進入臭氧層。NO作為催化劑，使O?分解:
由于氦氨烴(CFCS) 化合物性質(zhì)較穩(wěn)定，能長時間滯留在大氣中而不發(fā)生變化，但當它逐漸到達臭氧層時，受紫外光照射便進行分解，生成氯原子，從而破壞臭氧層。CI原子也作為催化劑，催化O?分解:
這就是臭氧層變薄和出現(xiàn)空洞的主要原因。
C 溫室效應
大氣能夠讓太陽光短波輻射透過并到達地表，同時又能吸收太陽光的長波和阻擋地表向外發(fā)射的長波輻射，僅讓很少的一部分熱輻射散失到宇宙空間。由于大氣吸收的熱輻射多于散失的，最終導致地球氣溫升高，這種現(xiàn)象稱為溫室效應。根據(jù)研究，大氣中吸收長波輻射的分 子，大部分是多原子分子，如CO?、 H?O、CH?、N?O和氟氯烴等，所以這些氣體又稱為溫室氣體。潔凈的大氣有恒定的化學組成，所以能保持相對穩(wěn)定的氣溫。但是由于人口數(shù)量激增、人類活動頻繁、化石燃料的燃燒劇增，加之綠色面積急劇減少，致使主要的溫室氣體CO?在大 氣中的含量不斷增加。據(jù)估計，CO?濃度年增長率為0.5%，CH?和N?O的年增長率分別為0.9%和0.25%，原本大氣中沒有的氟氯烴濃度，年增長率高達4.0%，而且它吸收長波輻射的能力是CO?分子的幾千萬倍。這些溫室氣體濃度的增加，導致地表氣溫上升，造成溫室效應加劇。溫室效應導致全球氣候變暖，對氣候、生態(tài)平衡及人類健康等多方面造成嚴重影響。
D 酸雨
酸雨是指pH值低于5.6的降雨。正常的雨水pH值約為6,這是由于大氣中CO?溶于雨水后造成的。酸雨的形成是一個復雜的大氣化學和物理過程。主要是由于人們?nèi)紵虻拿禾?、冶煉金屬硫化礦、燃燒油料等產(chǎn)生的廢氣中含有的SO?、NO?排入大氣中造成的。它們在大氣中被氧化并吸收水分形成硫酸和硝酸，隨雨水一起降落到地面。
大氣中的SO?,主要是氧化成SO?。這種氧化過程有兩種不同的途徑，一種是催化氧化，另一種是光化學氧化。
在干凈的空氣中，SO?氧化成SO?,是緩慢的均相反應。但是如果處于火電廠、冶金爐附 近的煙塵中，氧化速率要快10~100倍，因為大氣中的煙塵經(jīng)常含有FeCl?、MgCl?、Fe?(SO?)?、MgSO?等，這些物質(zhì)都是SO?氧化成SO?的催化劑。
空氣中的SO?受太陽輻照時被緩慢地氧化成SO?,若有H?O迅速地轉(zhuǎn)變成H?SO?。
NO在空氣中氧化成NO?溶于水生成硝酸和亞硝酸。
20世紀70年代，當北美和歐洲已經(jīng)出現(xiàn)了世界兩大酸雨區(qū)時，中國那時還不知酸雨為何物，可如今酸雨已侵襲了中國大部分領(lǐng)土。廣東、廣西、四川盆地和貴州大部分地區(qū)形成了我國華南、西南酸雨區(qū)，成為世界三大酸雨區(qū)之一。僅華南、西南酸雨區(qū)，據(jù)統(tǒng)計，每年因酸雨造成的林木死亡，農(nóng)業(yè)、漁業(yè)減產(chǎn)，金屬、建筑物的腐蝕等帶來的經(jīng)濟損失就達140億元。因此，酸雨已被公認為全球性的重大環(huán)境問題之-。
7.1.1.2大氣污染防治
粉塵、硫化物、氮化物、氧化物、鹵化物及有機化合物等氣體是造成大氣污染的主要污染。大氣環(huán)境質(zhì)量的好壞，與這些污染物在空氣中的含量有關(guān)。大氣污染大部分源于燃料的燃 境， 方面源于燃料的品種，另一方面是燃燒條件所造成的。大氣污染源主要有三種:
(1)城市居民生活過程中排出的煤煙:
(2)各類工礦企業(yè)排放出的煙氣:
(3)各類交通工具排放出的尾氣。
因此，為了防止大氣污染，既要改變能源的結(jié)構(gòu)與成分，又要改善燃燒條件，盡可能減少污染氣體的排放。首先，可以調(diào)整產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)，可發(fā)展第三產(chǎn)業(yè)和高科技產(chǎn)業(yè)，另外，必須搞好城市規(guī)劃，調(diào)整工業(yè)布局，將有污染的工業(yè)布局在最小風頻的上風地帶或與盛行風垂直的郊外。再者，應該改革工藝，開展綜合利用。比如由于煙道氣中的SO?呈酸性，選用堿性溶液來吸收。例如用堿(Na?S)溶液吸收SO?。要從煙氣中脫除NO?可利用其氧化性，采用催化還原法除去。我國研究成功的氨還原法，以CuO-CrO為催化劑，在較寬的操作溫度范圍，可使NO?的轉(zhuǎn)化率達9%以上，使尾氣中的NO?降低到符合排放標準，其主要反應為
最后必須指出:植物不僅可調(diào)節(jié)大氣中O?與CO?的正常含量，還對粉塵、SO?、 光化學煙霧等都有不同程度的吸收能力。此外，森林對調(diào)節(jié)氣溫，保持水土、防止噪聲等都有重要作用。所以，植樹造林對大氣環(huán)境的保護極為有效。
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