化学与生态环境

化学与生态环境

人居学院 建环21 王钰 2120701018

本学期学习了《大学化学》这门课，它主要是关于量子化学，热化学，溶液和电化学的学习，而本学期也选修了生态环境工程这门课，它更宏观的讲述了化学与生态环境之间的关系，这篇论文也是浅谈与生态环境有关的化学影响。

与化学有关的生态影响大致有：温室气体导致全球气候变暖；氟化物导致臭氧层破坏；重金属离子对水的污染；有机物的污染。 1. 温室气体导致全球气候变暖

温室气体是指大气中那些能够吸收地球表面放射的长波紅外辐射、对地球有保温作用的气体。温室气体中最重要的是水汽，它在大气中的含量不受人类活动的直接影响，直接受人类活动影响的主要温室气体是二氧化碳（CO2）、甲烷（CH4）、氧化亚氮（N2O ）、氯氟烃（CFCS ）和臭氧（O3）等。全球气候变暖是一种“自然现象”。由于人们焚烧化石矿物以生成能量或砍伐森林并将其焚烧时产生的二氧化碳等多种温室气体，由于这些温室气体对来自太阳辐射的可见光具有高度的透过性，而对地球反射出来的长波辐射具有高度的吸收性，能强烈吸收地面辐射中的红外线, 也就是常说的“温室效应”，导致全球气候变暖。近100多年来，全球平均气温经历了冷→暖→冷→暖两次波动，总的看为上升趋势。进入八十年代后，全球气温明显上升。全球变暖的后果，会使全球降水量重新分配，冰川和冻土消融，海平面上升等，既危害自然生态系统的平衡，更威胁人类的食物供应和居住环境。 全球大气层和地表这一系统就如同一个巨大的" 玻璃温室" ，使地表始终维持着一定的温度，产生了适于人类和其他生物生存的环境。在这一系统中，大气既能让太阳辐射透过而达到地面，同时又能阻止地面辐射的散失，我们把大气对地面的这种保护作用称为大气的温室效应。造成温室效应的气体称为" 温室气体" ，它们可以让太阳短波辐射自由通过，同时又能吸收地表发出的长波辐射。这些气体有二氧化碳、甲烷、氯氟化碳、臭氧、氮的氧化物和水蒸气等，其中最主要的是二氧化碳。近百年来全球的气候正在逐渐变暖，与此同时，大气中的温室气体的含量也在急剧地增加。许多科学家都认为，温室气体的大量排放所造成温室效应的加剧可能是全球变暖的基本原因。 人类燃烧煤、油、天然气和树木，产生大量二氧化碳和甲烷进入大气层后使地球升温，使碳循环失衡，改变了地球生物圈的能量转换形式。自工业革命以来，大气中二氧化碳含量增加了 25%，远远超过科学家可能勘测出来的过去 16 万年的全部历史纪录，而且目前尚无减缓的迹象。

解决措施：

采取适应气候变化的措施，采取减缓气候变化的措施 ，加强气候变化领域的科研与业务工作 。

2．氟化物导致臭氧层破坏

人类活动排入大气中的一些物质进入平流层与那里的臭氧发生化学反应，导致臭氧耗损，使臭氧浓度减少的现象被称作臭氧层破坏或臭氧层损耗。

臭氧层中的臭氧是在离地面较高的大气层中自然形成的，其形成机理是： O ₂紫外辐射O+O（高层大气中的氧气受阳光紫外辐射变成游离的氧原子） O ₂+O=O₃（有些游离的氧原子又与氧气结合就生成了臭氧，大气中90%的臭氧是以这种方式形成的）

O ₃是不稳定分子，来自太阳的紫外辐射既能生成O ₃，也能使O ₃分解，产生O ₂分子和游离O 原子，因此大气中臭氧的浓度取决于其生成与分解速度的动态平衡。

人为消耗臭氧层的物质主要是：广泛用于冰箱和空调制冷、泡沫塑料发泡、电子器件清洗的氯氟烷烃（CFCs ）以及用于特殊场合灭火的溴氟烷烃等化学物质。这些物质被称为消耗臭氧层物质，国际社会为了保护臭氧层，将这些物质列入淘汰或受控制使用的名单中，因此也称这些物质为“受控物质”。

消耗臭氧层的物质，在大气的对流层中是非常稳定的，可以停留很长时间，以CFC12为例，它在对流层中寿命长达120年左右，因此这类物质可以扩散到大气的各个部位，但是到了平流层后，就会被太阳的紫外辐射分解，释放出活性很强的游离氯原子或溴原子，参与导致臭氧损耗的一系列化学反应：游离的氯原子或溴原子与O ₃分子反应，产生氯或溴的一氧化物，夺走O ₃分子的一个氧原子，使之变成氧分子。氯或溴的一氧化物与游离的氧原子反应，释放“夺来”的氧原子，形成更多的氧分子和游离氯原子或游离溴原子，新的游离氯原子或溴原子重新与其它O ₃分子反应，再度生成O ₂分子和氯或溴的一氧化物，这样的反应循环不断，每个游离氯原子或溴原子可以破坏约10万个O ₃分子，这就是氯氟烷烃或溴氟烷烃破坏臭氧层的原因。

破坏臭氧层的过程可表示如下：

含氯或含溴的化合物太阳紫外辐射游离Cl （或Br ）

O ₃+Cl（或Br ）ClO （或BrO ）+O₂

ClO （或BrO ）+O游离Cl （或Br ）+O₂

解决措施：减少氟化物的使用，开发新的制冷剂。

3. 重金属离子对水的污染

重金属指比重大于5的金属（一般指密度大于4.5克每立方厘米的金属）。重金属指的是原子量大于55的金属。如铁的原子量为56，大于55，故也是重金属。重金属约有45种，一般都是属于过渡元素。如铜，铅，铁钴，锰等。水重金属离子污染源是对水环境造成重金属离子污染的发生源。矿冶、机械制造、化工、电子、仪表等工业中许多生产过程中产生的含重金属离子（镉、铬、铜、汞、镍等）废水是对水环境污染的重金属离子的、污染源。

含有重金属离子的水被人类饮用，会造成人类患各种疾病，有的甚至会致癌。 重金属废水应当在产生地点就地处理，不能同其他废水混合，如果用含重金属离子的废水和污泥对农田进行农田灌溉和施肥，不仅使土壤受到污染，同时会进一步污染水体，造成重金属离子在农作物生长和水生生物中的富集和积蓄，通过食物链对人体造成严重危害。

解决措施：化学沉淀法，吸附法，离子交换法，离子交换法.

4. 有机物的污染

有机污染物是指以碳水化合物、蛋白质、氨基酸以及脂肪等形式存在的天然有机物质及某些其他可生物降解的人工合成有机物质为组成的污染物。有机污染物会影响人体健康和动、植物的正常生长，干扰或破坏生态环境。不少有机污染物是致畸、致突变、致癌物质。有些有机污染物能在环境中发生化学反应，转化成为害处更大的二次污染物。有些有机污染物在环境和生物体内能积累起来，还

能通过食物链富集。因此既要注意高浓度的有机污染物的危害性，还要注意低浓度的有机污染物对人体健康和生态系统的长期影响。

解决措施：采用富集吸附法，减少污染严重的有机物排放，开发新材料新能源等。

综上，在面对化学因素产生的生态问题时，应用化学治化学，保护我们的生态环境，保护我们的美好家园