化学：《改善大气质量》：课件七（79张PPT）（人教版选修1）

欢迎进入化学课堂 地球是宇宙的绿洲 它赐给我们蓝色的天空 洁净大气以及丰富的自然资源 它是一颗罕见的 孕育了生命的星球 如今 因为人类的行为这绿洲已经伤痕累累 第四章保护生存环境 第一节改善大气质量 学习目的 知道大气主要污染物及其危害 能说出减少大气污染物的原理和方法 知道主要的室内空气污染物及其危害 了解减少室内空气污染物的方法 认识化学科学的发展对于环境保护的重要作用 树立可持续发展的观念 空气质量报告 某城市某日空气质量报告 2 良 从空气质量报告谈起 1 解读空气质量报告 SO2 NO2 可吸入颗粒物 PM10 将某种污染物浓度进行简化处理而得出的简单数值形式 在空气质量报告中 把污染指数最大的污染物称为首要污染物 并将其污染指数称为空气污染指数简称API 1 空气质量报告中的主要污染物 2 污染指数 3 首要污染物 4 空气质量级别 API在空气污染指数分级标准中所对应的级别就是空气质量级别 5 空气质量状况 我国空气污染指数分级标准 试行 表1全国主要城市空气质量日报 思考 1 空气质量报告包含哪些内容 空气质量报告包含空气污染指数 空气质量等级 首要污染物等 2 什么是空气污染指数 如何确定空气污染指数 空气污染指数API AirPollutionIndex 常用来表示空气的质量 是根据空气中二氧化硫 SO2 二氧化氮 NO2 和可吸入颗粒物 PM10 等污染物的浓度计算出来的数值 空气污染指数越小 空气质量越好 对人体健康越有利 空气污染指数的确定 首先 每日定时测定该地空气中各种污染物的浓度 其次 将各种污染物的浓度换算成污染指数 最后 选取污染指数最大的污染物为首要污染物 首要污染物的污染指数即为该地的空气污染指数 表2 空气质量分级标准 表3空气污染指数范围及相应的空气质量类别 20世纪以来 随着科学技术的迅猛发展 人类创造了空前丰富的物质财富 而与此同时 自然资源的过渡开发和消耗 污染物的大量排放 导致全球性的资源短缺 环境污染和生态恶化 保护环境 保护地球已成为人类的共同的呼声 我们的地球被大气包围着 大气为地球上各种生物的生存提供了了条件 但是 近五十多年以来 工业和交通运输迅速发展 城市人口高度集中 人类向大气中排放烟尘和有害气体等 对大气造成极大的污染 一 大气污染的危害 干燥洁净空气的组成几乎是不变的 根据这个组成可以很容易判定大气中的外来污染物 工业生产排放废气 烟尘 灰霾 烟雾笼罩的城市 1 主要的大气污染物 2 大气污染物的主要来源 3 几种典型的大气污染现象 1 酸雨 2 臭氧层受损 3 温室效应与全球气候变暖 4 大气污染的危害P79 1 危害人体的健康 2 影响动植物的生长 3 严重时影响地球的气候 雨 中垂钓 酸雨 指pH值小于5 6的降水 A 酸雨 pH 5 6的降水 成因 人为排放S的氧化物和N的氧化物 形成机理 3NO2 H2O 2HNO3 NO 在这充当催化剂的是 大气中的烟尘 O3等 我国主要以硫酸型酸雨为主 这是由我国以煤炭为主的能源结构造成的 酸雨的危害 酸雨对农作物的影响 用大理石 石灰石 制造的雕像受到酸雨的腐蚀 年 仅西南地区由于酸雨造成森林生产力下降 共减少木材 万立方米 相当于损失 亿元 在广东 酸雨每年造成的损失达 亿元 酸雨对人类的影响 我们最直接的反应就是会 禿头 此外 酸雨对人类最严重的副作用就是呼吸道方面的问題 例如会引起哮喘 干咳 头痛和眼睛 鼻子 喉咙的过敏 一 人类 酸雨的危害 酸雨造成最严重的影响之一是在森林和土壤 酸雨号称 毁林杀手 它能使森林在短期内枯死 这是因为树木维持生命所必須的钙和镁大量流失而枯死 同时连续的酸雨会使土壤酸化而不适宜作物的生长 在酸雨区域内 湖泊酸化 渔业减产 森林衰退 土壤贫脊 粮菜减产 建筑物腐蚀 文物面目皆非 二 树木和土壤 据统计 欧洲中部有 万公顷的森林由于酸雨的危害而枯萎死亡 意大利的北部也有 多公顷的森林因酸雨而死亡 在瑞典 万多个湖泊因受酸雨的侵袭已无水生物生存 挪威有 多个湖泊鱼虾绝迹 年 加拿大有 个湖泊全部酸化 美国至少有 个湖泊全部酸化 成为 死湖 酸雨的蔓延是全球环境十大问题之一 酸雨还会对桥梁楼屋 船舶车辆 输电线路 铁路轨道 机电设备等造成严重侵蚀 据专家介绍 古希腊 罗马的文物遗迹风化加剧 罪魁祸首便是酸雨 在美国东部 约 栋历史建筑和 万座纪念碑受到酸雨损害 酸雨 尤其是酸雾会对人体健康造成严重危害 它的微粒可以侵入肺的深层组织 引起肺水肿 肺硬化甚至癌变 据调查 仅在 年 英国和加拿大因酸雨污染而导致死亡的就有1500人 北京一改百年无酸雨历史 已经由无酸雨区转而名列酸雨城市 黑名单 8月份 北京80 的降雨都属于 酸雨 酸雨能够腐蚀城市建筑物 钢筋 水泥 大理石在它 耐心 的浇淋下会如酥土般瓦解 同时 它对北京古建筑的影响更是致命的 我国是一个以煤炭为主要能源的国家 每年都要排放大量的二氧化硫 最终形成面积惊人的酸雨区 目前 我国酸雨主要分布地区是长江以南的四川盆地 贵州 湖南 湖北 江西 以及沿海的福建 广东等省 占我国国土面积的 另外 我国还出现了大片的 值小于 的重酸雨区 说明我国酸雨污染程度比欧洲和北美都要严重 酸雨的防治 采用原煤脱硫技术 降低燃煤的含硫量 优先使用低硫燃料 如含硫较低的低硫煤和天然气等 改进燃煤技术 减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量 对煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫 目前多采用石灰法 上述的做法都是针对化石燃料含硫高 采取排放前的预防措施为主 那么对于已经出现的污染又如何治理呢 发展洁净煤技术 开展煤的综合利用 如煤的气化和液化等 调整和优化能源结构 降低燃煤在能源结构中的比率 加快开发和利用太阳能 风能 地热能 核能和氢能的新能源 CaCO3 2H Ca2 H2O CO2 在瑞典 CaCO3粉末被喷洒到受酸雨影响的湖泊中 你能写出反应的化学方程式吗 B 臭氧层受损 南极上空臭氧层的变化 失去美丽的外衣 地球臭氧空洞 夏季拉萨地区上空臭氧总量比同纬度地区低11 青藏高原的臭氧层低谷现象引起世界关注 国际专家警告 若任其发展 世界屋脊的上空将成为世界第三个臭氧空洞 给人类带来极大的危害 西藏地区白内障发病率居全国之首 地球在哭泣 什么原因呢 臭氧层及其作用 在距离地面15 50km的大气平流层集中了自然界90 的臭氧 也就是我们说的臭氧层 臭氧层中臭氧的含量虽然很少 但可以吸收来自太阳的大部分紫外线 使地球上的生物免遭伤害 所以臭氧层是地球的保护伞 臭氧层受损的原因 目前科学家比较一致的看法是 人类活动排入大气的某些化学物质 如 氟氯代烃 致冷剂 商品名为氟利昂 和含溴的卤代烷烃 灭火剂 商品名为哈龙 等与臭氧发生反应 使臭氧层受损 Cl O3 ClO O2ClO O Cl O2 在上述反应中 一个氯原子能破坏10万个O3 哈龙分解产生的溴原子破坏O3的能力更强 氟里昂于30年代开发出来 属于氯氟烃化合物 CFCs 氟里昂是它的商品名称 它不易燃烧 不具腐蚀性 无毒 性能稳定 价格便宜 作为一种工业用化学物质 被广泛使用在各种冷冻空调的冷媒 电子和光学元件的清洗溶剂 化妆品等噴雾剂 以及泡沫塑料PU PS PE的发泡剂等等 从20世纪的30年代初到90年代的五六十年中 人类总共生产了1500万吨氯氟烃 在对氟里昂实行控制之前 全世界向大气中排放的氟里昂已达到了2000万吨 由于它们在大气中的平均寿命达数百年 所以排放的大部分仍留在大气层中 其中大部分仍然停留在对流层 一小部分升入平流层 请阅读P81 科学史话 氟氯代烷的功与过 臭氧层变薄甚至出现空洞 你认为主要的人为原因是什么 有何危害 主要人为原因是 人类活动排入大气的某些化学物质如氟氯代烷和含溴的卤代烷烃 灭火剂 商品名为哈龙 等与臭氧发生作用 使臭氧层受到破坏 形成臭氧空洞现象 CCl4 CH4 喷气式飞机在高空飞行排出的氮氧化物如N2O NO以及大气中的核爆炸产物等也会破坏臭氧层 每年的9月16日被联合国定为 国际保护臭氧层日 全球合作保护 保护臭氧层维也纳公约 1985 关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书 1987年9月 减少并禁止氟氯代烃等的生产和使用 读图思考 1 地球出汗 的原因是什么 2 温室气体有哪些 3 你知道温室效应的原理吗 自然原因 太阳活动 大气环流 火山活动 地壳运动等人为原因 主要的温室气体 地球的大气中重要的温室气体包括下列数种 二氧化碳 CO2 甲烷 CH4 一氧化二氮 N2O 氟氯代烷等 对全球升温的贡献百分比来说 二氧化碳由于含量较多 所占的比例最大 约为55 C 温室效应与全球气候变暖 资料卡片 大气中温室气体的现有浓度 增长率以及对增温的作用 近百年来全球平均气温已上升0 6 0 9 温室效应与全球变暖 思考与交流 1 你知道几种温室气体 能说出它们的主要来源吗 温室气体主要有 CO2 CH4 N2O O3和氟氯代烷等 温室气体主要来源有 化石燃料大量使用 产生CO2 森林面积减少 减少吸收CO2 致冷剂和喷雾剂的广泛生产 使用 产生氟氯代烷 航空业迅速发展 飞机高空飞行会产生大量的CO2和N2O等 化肥的大量使用 导致土壤产生N2O 等等 2 温室效应加剧对全球气候 生态环境和人类健康等会产生什么影响 温室效应本来就存在 但其加剧会引起全球气候变暖 可能导致 两极的冰川融化 海平面升高 淹没许多城市 影响农业生产 生态系统发生变化 一些物种将会灭绝 加剧洪涝 干旱和其他气象灾害的发生 增加传染病的传播几率 危害人类健康等等 材料一 海平面上升由于温室效应造成海平面上升 大洋洲岛国图瓦卢50年后将消失 居民将被迫于2002年起举国搬迁 新西兰 设在华盛顿的地球政策研究所所长指出 图瓦卢的领导人承认由于抵挡不了日渐上升的海水 他们将迫不得已舍弃家园 材料二冰川消退全球气候的小幅度波动虽然并不为人明显发觉 但对于冰川来说则有显著影响了 长期观察表明 气温的轻微上升都会使高山冰川的雪线上移 海洋冰川范围缩小 根据海温和山地冰川的观测分析 估计由于近百年海温变暖造成海平面上升量约为2 6厘米 其中格陵兰冰盖融化已经使全球海平面上升了约2 5厘米 全球冰川体积平衡的变化 对地球液态水量变化起着决定性作用 如果南极及其他地区冰盖全部融化 地球上绝大部分人类将失去立足之地 海面将升高60米 材料三 荒漠化荒漠化是全球变暖的又一不利影响 研究表明在全球变暖的背景下 世界上某些地区的降水将减少 而蒸发将增大 致使径流减少 地表径流减少导致一系列的缺水问题 世界上本来就存在一些水资源短缺的地区 在此背景下将变得更加困难 荒漠化是必然结果 目前 世界沙漠化的速率是每年6万平方千米 这对于70 的干旱地区 全球陆地面积的25 是一种潜在威胁 值得引起足够重视 材料四 对生态系统的影响全球变暖引起的气候变化将在几十年里发生 而大多生态系统不可能如此快地响应或迁移 因此自然生态系统将愈来愈不能与变化了的环境相适应 而由于人类社会对土地的占用 生态系统根本无法进行自然的迁移 致使原生态系统内物种的重大损失 海洋生态系统受全球变暖的影响更大 海水温度变化以及某些洋流型的潜在变化 可能引起涌升流发生区和鱼类聚集地的变化 某些渔场可能会消失 而另一些渔场则可能扩大 年 月 个国家和地区的代表在日本东京召开 联合国气候变化框架公约 缔约方第三次会议 会议通过了旨在限制发达国家温室气体排放量以抑制全球变暖的 京都议定书 京都议定书 规定 到 年 所有发达国家排放的二氧化碳等 种温室气体的数量 要比 年减少 发展中国家没有减排义务 京都议定书 需要在占全球温室气体排放量 的至少 个国家批准之后才具有国际法效力 材料五 对农业生产的影响全球变暖引起的气候变化给农业生产带来较大影响 迫使人们进行作物改造 使之与新的气候条件相适应 这方面的技术基本上可以通过基因技术和遗传控制达到 可利用水量的变化是影响农业的最重要因素 水分供给对气候变化的脆弱性转变成作物种植和粮食生产中的脆弱性 使干旱或半干旱地区的农业生产风险增大 人们需要研究世界农业将如何适应可能发生的极端条件 如长期干旱 3 为防止温室效应进一步加剧 人类应该采取哪些措施 就目前而言 哪些措施是切实可行的 哪些措施是不容易实行的 为什么 对于温室效应加剧的长期影响还需要人类进一步研究 但大气中温室气体不断增多对大气的影响已经明显表露出来 为了保护人类赖以生存的地球 人类应该共同防止温室效应进一步加剧 可以采取的措施 1 减少温室气体 例如 减少使用煤 石油和天然气等化石燃料 更多地能源太阳能 风能和地热 发展核能和氢能 大面积植树造林 严禁乱砍滥伐森林 限制并逐步停止氟氯代烷的生产和使用 控制煤矿 稻田和垃圾填埋场等场所破坏的CH4 控制人口增长 等等 这些措施目前都是切实可行的 2 除去或回收温室气体 这种方法由于受到成本和技术等的限制 目前不太容易实行 但也是人类努力的方向 4 根据你学过的知识 设想一下如何减少大气中的CO2的量 关于 如何减少大气中的CO2的量 这个问题具有开放性 没有固定答案 请大家积极思考 例如 有科学家们正在研究将CO2液化后埋入地下或海底 二 改善大气质量 除了火山爆发 森林火灾等自然原因 人类活动是造成大气污染的主要原因 因此 要有效地减少大气污染 改善大气质量是人们日益关注的问题 1 减少煤等化石燃料燃烧产生的污染 化石燃料除了含有C元素 还含有H O N和S等元素 以及无机矿物 化石燃料燃烧时 我国是世界上耗煤量最大的国家之一 为了减少煤燃烧产生的大气污染 目前主要采用的措施有 2 改进燃烧装置和燃烧技术 改进排烟设备 1 改善燃煤的质量 a 提高燃烧时的空燃比 增大空气的比率 b 采用新型煤粉燃烧器 c 在煤中加入固硫剂 如石灰石 石灰 后再燃烧 2CaCO3 O2 2SO2 2CaSO4 2CO22CaO O2 2SO2 2CaSO4 3 发展洁净煤技术 开展煤的综合利用 煤间接液化前景 4 调整和优化能源结构 降低燃煤在能源结构中的比率 加快开发和利用太阳能 风能 地热能 核能和氢能等新能源 2 减少汽车等机动车尾气污染 我国一些大城市汽车等机动车排放的尾气 含CO NO NO2和碳氢化合物等 如果使用含铅汽油的还有含铅的化合物 在相应大气污染物排出总量中可占40 50 所以 减少汽车等机动车尾气污染是改善大气质量的主要环节 1 推广使用无铅汽油 铅污染主要是使用含铅抗爆震剂 四乙基铅 Pb C2H5 4 现在广泛采用的无铅汽油抗爆震剂是甲基叔丁基醚等 MTBE 甲基叔丁基醚是否会对人体造成危害还有争议 但迄今尚未找到更合适的替代物 2 在汽车尾气系统中装置催化转化器 催化转化器 注意 含铅的化合物会使催化剂中毒 使用装有催化转换器的汽车必需使用无铅汽油 其他减少汽车尾气污染的措施 3 减少室内空气污染 在人口居住密度较大城区和建筑群中 室内空气的污染有时会比室外更严重 你能找出图中有多少种室内污染源 你家又如何 目前已发现的室内空气污染物达300种 主要是 1 家用燃料燃烧 烹调和吸烟等产生的CO CO2 NO NO2 SO2 油烟和尼古丁等污染物 2 各种建筑材料和装饰材料产生的各种挥发性有机物 如甲醛 HCHO 苯 C6H6 甲苯 C7H8 二甲苯 C8H10 以及放射性元素氡 Rn 等污染物 CO的危害 a 血液的正常生理活动 b CO与血红蛋白的结合能力大约是O2的200 300倍 所以 当室内CO达到一定浓度时 人就会中毒 甚至死亡 CO的来源 各种家用燃料 煤 煤气 石油气 天然气等 预防方法 注意室内通风 安装烟囱和抽气 排气设备等 有条件的场所还应当安装CO警报器 P86资料卡片 注意 CO气体无色 无味 不易被察觉 甲醛 HCHO 的危害 甲醛是一种无色 有强烈刺激性气味的气体 主要来源于 各种制造人造板材 家具以及装修时使用的黏合剂 主要危害 可刺激人的眼 呼吸道黏膜 引起流泪 气喘和胸闷等 长期接触低剂量的甲醛可引起过敏性皮炎 造成免疫功能异常 一些中枢神经系统 甚至还可能引发癌症 预防措施 选用达标的装修材料 注意室内的温度和通风 氡污染 氡是一种无色 无味的放射性气体 是一种室内放射性污染物 氡主要来源于 地下岩石和土壤 以及含有放射性元素的填入石材 所以 建筑材料 石子 水泥等 和室内装修用的瓷砖 石材等都有可能产生氡气 氡的危害 长期吸入氡会引起肺癌 预防措施 选用达标的装修材料 注意室内通风 我国于2003年3月1日实施了第一部 室内空气质量标准 为改善室内空气质量 保护人体健康提供了有力的法律依据 国际通用的放射性标志 当你看到有此标志的丢弃物 请远离它 并尽快通知警察或有关部门 阅读P87 资料卡片 思考与交流 了解减少室内空气污染的方法 室内栽种植物 定期消毒 同学们 来学校和回家的路上要注意安全 同学们 来学校和回家的路上要注意安全