1、第5章 化学与环 境 保 护,5.1 环境质量评价的一般要求,5.1 环境质量评价的一般要求环境质量关系到人类的健康和生活,关系到工农业生产活动的正常进行,关系到生态平衡的正常延续。要保护环境,改善环境质量,必须制定环境质量标准,并对环境质量进行评价。,在环境质量研究中，依据某种环境标准，用某种计算方法，求出的简明、概括地描述和评价环境质量的数值。它是环境质量参数和环境质量标准的复合值，英文(Environmental Quality Index)缩写为 EQI或E。环境质量指数广泛应用于污染物排放评价、污染源控制或治理效果评价、环境污染程度评价以及某些环境影响评价等方面。,环境质量指数 E
2、E综合= E地面水 + E地下水 + E大气 + E土壤,生活饮用水水质常规检验项目及限值,表1生活饮用水水质常规检验项目及限值.doc,大气质量标准,表2大气质量标准.gif,5.2 环境质量监测的主要手段 为了了解环境污染状况，消除和控制污染以及研究污染物的存在和转化规律，就需要对污染物的存在形态、含量进行本底的和现状的分析鉴定，提供可靠的分析数据。因此，分析化学在环境监测工作中，任务繁重，责任重大，环境分析化学已成为一个具有特色的分支领域。,阿勒泰市大气环境质量自动监测站,西安“无车日”重环境 设4个空气质量监测点,环境分析的主要特点如下：（1）研究领域广、对象复杂。要针对各种污染源（工
3、业、农业、交通、生活等）和各类环境要素（大气、水体、土壤、动物、植物、食品及人体组织等生物材料）中成千上万种的化学物质进行定性或定量的测定。,（2）被测组分含量低，特别是环境背景值含量极微（10-610 -12g）。例如已测定太平洋中心上空中铅的含量为1 ng g-1而南北极则低于0.5ng g-1。雨水中汞的平均含量为0.2ng g-1。对含量极微的组分进行分析，通常采用微量分析或超微量分析的方法，并需要采用高灵敏度的分析技术。,（3）样品组成复杂，不仅测定元素的总量，还要做形态分析。形态分析是指分析某种元素物理化学形态，包括物理形态分析和化学形态分析。物理形态分析包括区分金属的物理性质如溶
4、解态、胶体和颗粒状等；而化学形态分析是指区分各种化学形态如单质、有机形态和无机形态。不同形态的元素性质相差很大，表现出在环境中的不同行为，如有机污染物的异构体多，异构体之间的毒性差别大。,（4）样品稳定性差。有些污染物在环境介质中可能发生溶解、沉淀、吸附、氧化、还原、光解、水解、生物降解等变化，因此样品的采集时间、地点、气象条件的影响、贮存条件（容器性质、温度、避光条件）等会影响样品的组成和浓度。这需要在现场进行连续的动态分析，要求仪器和方法测定速度快，自动化程度尽可能高。,5.3 三废处理,5.3.1 废气的处理大气污染物绝大部分是由化石燃料燃烧和工业生产过程产生的，一般可通过下列措施防止或
5、减少污染物的排放。改革能源结构，积极开发无污染 能源（太阳能、地热能、海洋能、风能等），或采用相对低污染能源（天然气、沼气等）；改进燃煤技术和能源供应办法，逐步采取区域采暖、集中 供热的方法，这样既能提高燃烧效率，又能降低有害气体排放量；采用无污染或低污染的工业生产工艺；及时清理和合理处置工业、生活和建筑废 渣，减少地面扬尘；加强企业管理，注意节约能源和开展资源综合利用，并要减少事故性排放和逸散；植树造林，这是治理大气污染、绿化环境的 重要途径。,5.3.2 废水的处理污染水体的污染物主要来自城市生活污水、工业废水和径流污水。这些污水若不经处理就排入地面水体，会使河流、湖泊受到严重污染。因此必
6、须先将其输送至污水处理厂进行处理后排放。,排放到污水处理厂的污水及工业废水，可利用多种分离和转化进行无害化处理，其基本方法可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法等。,1.废水处理基本方法 （1）物理法利用物理作用处理、分离和回收废水中的污染物，在处理过程中不改变其化学性质。常采用的有沉淀法、过滤法、离心法、蒸发法。,（2）化学法利用化学反应或物理化学作用处理、回收废水中的污染物，常用的方法有化学沉淀法、混凝法、中和法、萃取法、吸附法、离心交换法、电渗析法等 （3）生物法利用微生物的生化作用处理废水中的有机污染物。常用的方法有活性污泥法、生物膜法、厌氧生物处理法等。,（4）需氧生物处理法 ：
7、利用需氧微生物在有氧条件下将废水中复杂有机物分解的方法。 （5）厌氧生物处理法 ： 在厌氧细菌或兼性细菌的作用下将污泥中的机物分解，最后产生甲烷和二氧化碳等气体。,5.3.3 废渣的处理垃圾不是完全不可以利用的，通过各种加工处理可以把垃圾转化为有用的物质或能量，所以人们把垃圾看成一种资源。面对垃圾资源与日剧增同自然资源日渐枯竭的严峻现实，人类已开始自觉和不自觉地投入垃圾处理技术的研究。,许多国家根据本国的垃圾有机成分含量高的特点，用垃圾生产高能燃料、复合肥料，制造沼气和发电，并将沼气最终用于城市管道燃气、汽车燃料、工业燃料。,当前全球垃圾资源开发处理现状主要特点为：发达国家垃圾资源开发处理量远
8、高于发展中国家；垃圾处理技术在发达国家以卫生填埋为主，而在发展中国家以堆肥为主；垃圾资源开发处理系列化和垃圾资源综合利用多元化已成为全球垃圾处理和综合回收利用的新趋势。,1.城市垃圾的处理和利用城市垃圾的处理：垃圾的焚烧填埋堆肥,城市垃圾的回收利用：城市垃圾是含丰富的再生资源，分别为废纸、有色金属、塑料、玻璃等，若能充分利用其价值相当可观，例如每处理利用100万吨废纸，即可避免砍伐600万公顷的森林，从120130吨罐头盒中可回收1吨锡。美国每年仅回收利用废纸的收益即达到700多万美元。,2.工业废渣的处理和应用 钢渣：钢渣目前广泛应用与建筑材料，农业（肥料）和冶金。 粉煤灰：主要用于制砖，也
9、可用于水泥制造，铺路。,5.4 绿色工艺的设计三废的处理过程不应产生新的污染，这样才能实现减少或消除污染。更实际意义的是绿色工艺的设计。化学工作者正是在探索污染物的防治、转化、处理及综合利用的途径，积极改革旧工艺，探寻无污染或低排放的“绿色”新工艺中发挥着重要作用。,例如有机化学家在有机合成工业中，提出对合成途径原子利用率和E因子的分析和估价，以此综合考虑对原料的选取、能量的耗损、以及废料的环境商值EQ 等，探索新的合成工艺。E因子定义为每生产1kg 期望产品的同时产生的废物的量，即E因子=废料质量/产品质量。,精细化工（如染料）和制药工业的E因子较大，主要废料是在纯化产品的反应过程中产生的无
10、机盐。一般步骤多废料就多。因此，减少合成步骤、无机盐的形成，即开发无盐生产工艺，可减少废料向环境的排放。,环境商值EQ 是综合考虑废物的排放量和废物在环境中的毒性行为，用以评价各种合成方法相对于环境的好坏。 环境商EQ=EQ式中E 即为E因子，Q 为根据废物在环境中的行为给出的对环境不友好度，例如，无害的NaCl 和(NH4)2SO4 若Q 定为1，则有害重金属离子的盐类基于其毒性大小，其Q 为1001000。环境商值愈大，废物对环境的污染愈严重，因此EQ 值的大小是化学工程师衡量或选择合理生产工艺的重要因素。,要降低EQ 值，意味着要减少生产工艺过程中废物的排放量，就是要提高合成工艺中的原子
11、利用率。为此，要选择合适的途径，提高原子利用率。除理论产率外，还需考虑和比较不同途径的原子利用率，这是有关生产过程对环境产生的潜在影响的又一评价标准。,随着人类生产和社会活动的增加，大量污染物进入环境，冲击生态环境和影响人体健康。人们对改善环境质量要求可持续发展的愿望日益迫切。纵然，环境问题是多方面的，也是全球性的。联合国于1972 年6 月5 日至16日在斯德哥尔摩首次召开113 个国家参加的人类环境会议。,会议通过了一个全球保护环境的行动计划和人类环境宣言，呼吁“为了这一代和将来的世世代代而保护和改善环境，已成为人类一个紧迫的目标”，“这个目标将同争取和平和全世界的经济与社会发展这两个既定
12、的基本目标共同和协调地实现”。会议通过了将每年的6 月5 日定为“世界环境日”的决议。每年的世界环境日都有一个主题，旨在通过宣传，强化公众的环境意识。,每位公民 要自觉保护环境，作为高等学校培养的各种层次的高素质人才，包括专门技术人员和管理人员更应努力学习有关知识，加强对保护环境，改善环境质量的责任感。创造一个清洁美好的生活环境是人类的共同愿望，给后代留下一个良好的环境，也是我们这一代人所必须履行的道德责任！,复习题 1.结合你的家乡或周围环境谈谈环境问题的严重性。 2.环境质量监测的作用是什么？ 3.什么是人口、资源、环境和发展的良性循环？ 4.治理污染、保护环境的主要方针是什么？ 5.请举例讨论化学在保护环境中的作用。 6.你认为什么是“环境意识”，如何才能提高广大公民的环境意识？ 7.汽车、飞机的尾气会对大气形成污染的主要原因？你认为减少或消除 尾气污染的有效途径有哪些？ 8.什么是“绿色工艺”？它在化工生产中的积极意义有哪些？,本章完,
