从化学角度看待人类面临的主要环境问题

从化学角度看待人类面临的主要环境问题

河南省商城县上石桥高中朱文静

一、环境污染的开始与发展

环境是人类生存和活动的场所。人类为满足生活和生产活动的需求,一方面向环境索取自然资源和能源,一方面又将生活和生产过程中产生的废物排泄到环境中去。因此,我们要关注环境,爱护环境。

人类在产业革命时期就已经开始注意到环境污染。产业革命时期由于煤炭的大规模使用,引起粉尘和硫化物的大量排放,造成了空气污染。

后来,伴随着工业的进一步发展与扩大,在社会生产力得到几十倍、成百倍增长的同时,排放到环境中的废气、废水和废渣也几十倍、几百倍的增长,使水、大气、土壤受到污染日趋严重。某些地区的大气经常烟雾弥漫,河流和湖泊的水质污浊,垃圾围城,农药、重金属、各种有毒化学品污染严重,导致了一系列震惊世界的公害事件发生,如洛杉矶光化学事件、水俣病、四日市哮喘等,使成千上万的人遭难。

环境污染造成的严重后果引起了人们对环境问题的重视,使人们致力于经济发展的同时,也开始对环境污染采取了各种控制和治理措施。特别是本世纪70年代后,工业发达国家为治理环境污染,制订了各种法律和条例,投入大量物力和人力,使得环境污染逐步得到控制,环境质量得到了很大改善。80年代以后,除局部及区域性环境污染以外,酸雨、温室效应、臭氧层破坏等全球性环境问题开始成为世界各国关心的重点。

二、当前人类生存面临的主要环境问题

环境污染的类型形形色色。按照环境要素分,有大气污染、水体污染和土壤污染;按污染物性质分,有生物污染、物理污染和化学污染;按污染物形态分,有废气污染、废水污染、固体废弃物污染、噪音污染、辐射污染、光污染等;按污染物形成原因分,有生活污染源、工业污染源、农业污染源、交通污染源等;按污染物影响范围分,则有全球性污染、区域性污染和局部污染。

近多年来,在我国经济高速持续发展的同时,环境污染问题也表现得十分严峻。从水环境来讲,全国七大河流都受到了不同程度的污染,近一半河段污染严重,“三河”(淮河、辽河和海河)问题尤为突出;以“三湖”(滇池、太湖和巢湖)为代表的湖泊富营养化污染也相当严重;一些地区的地下水和饮用水源受到严重污染,对人体健康造成很大影响。

三、化学科技及化学产品带来的环境污染

1.水体污染

我们知道,从太空的拍照看到地球是一个蓝色的美丽“水球”,但地球表面虽然有2/3被水覆盖,却有97%为无法饮用的海水,只有不到3%是淡水,其中又有2%封存于极地冰川中。在仅有的1%淡水中,25%为工业用水,70%为农业用水,只有很少的一部分可供饮用和其他生活用途。加之区域分布不均匀,地球上人口的剧增,生产迅速发展,致使世界上缺水现象十分普遍,全球水危机即淡水危机日趋严重。

然而,在这样一个缺水的世界里,水却被大量滥用、浪费和污染。

(1)人类生活中产生的污水,是水体的主要污染源之一

生活污水主要是粪便和洗涤污水。城市每人每日排出的生活污水量为150L~400L,其量与生活水平有密切关系。生活污水中含有大量有机物,如纤维素、淀粉、糖类和脂肪蛋白质等;也常含有病原菌、病毒和寄生虫卵;无机盐类的氯化物、硫酸盐和钠、钾、钙、镁等。

其中涉及的化学过程是:有机物进入水体后,通过微生物的生物化学作用而分解为简单的无机物质二氧化碳和水,在分解过程中需要消耗水中的溶解氧,在缺氧条件下污染物就发生腐败分解、恶化水质,我们常称这些有机物为需氧有机物。水体中需氧有机物越多,耗氧也越多,水质也越差,说明水体污染越严重。

酸、碱的污染所带来的危害是使水体pH发生变化,破坏其缓冲作用,消灭或抑制微生物的生长,妨碍水体自净,还可腐蚀桥梁、船舶、鱼具。酸、碱的污染经常同时进入同一水体,中和之后可产生某些盐类,从pH角度看,酸、碱的污染是因中和作用而自净了,但产生各种盐类,又成了水体的新污染物。因为无机盐的增加能提高水的渗透压,对淡水生物、植物生长有不良影响,在盐碱化地区,地面水和地下水中的无机盐将进一步危害土壤质量。

(2)工业生产过程中产生的污水,也是水体的主要污染源之一

工业废水包括生产废水和生产污水,是指工业生产过程中产生的废水和废液,其中含有随水流失的工业生产用料、中间产物、副产品以及生产过程中产生的污染物。

按工业废水中所含主要污染物的化学性质分类,分为含无机污染物为主的无机废水、含工业废水污染物为主的有机废水、兼含有机物和无机物的混合废水、重金属废水、含放射性物质的废水和仅受热污染的冷却水。

工业废水造成的污染主要有:有机需氧物质污染,化学毒物污染,无机固体悬浮物污染,工业废水污染浮物污染,重金属污染,酸污染,碱污染,植物营养物质污染,热污染,病原体污染等。许多污染物有颜色、臭味,因此工业废水常出现使人厌恶的外观和气味。

2.化石能源使用污染

化石能源的不合理使用不仅会造成能源短缺,还会导致空气污染和酸雨等环境问题。工业生产是大气污染的一个重要来源。工业生产排放到大气中的污染物种类繁多,有烟尘、硫的氧化物、氮的氧化物、有机化合物、卤化物、碳化物等。它们大多以气体和烟尘的形式存在。这些污染物大多数是由于化石燃料的大量燃烧和不完全燃烧产生的,它们对人体的危害是多方面的,主要表现是呼吸道疾病与生理机能障碍,以及眼、鼻等粘膜组织受到刺激而患病,有时甚至是致命的。

对于能源不合理开发与使用带来的污染,我们也可采取化学途径来进行防治:①改良化学工业生产工艺,即从源头上减少污染的排放。②原子经济,提高原子利用率,即提高原材料和能源的利用率。③发展废气污染物处理技术,防止有害气体进入大气层。

3.臭氧层破坏

大气层分为对流层、平流层、中间层、热层和逃逸层;在地球大气层近地面约20~30公里的平流层里存在着一个臭氧层,其中臭氧含量占这一高度气体总量的十万分之一。臭氧含量虽然极微,却具有强烈的吸收紫外线的功能,因此,它能挡住太阳紫外辐射对地球生物的伤害,保护地球上的一切生命。

然而,人类生产和生活所排放出的一些污染物,如冰箱空调等设备制冷剂的氟氯烃类化合物,以及其他用途的氟溴烃类等化合物,它们受到紫外线的照射后可被激化,形成活性很强的原子与臭氧层的臭氧作用,使其变成氧分子,这种作用连锁般地发生,臭氧迅速耗减,使臭氧层遭到破坏。

4.垃圾成灾

全球每年产生垃圾近100亿吨,而且处理垃圾的能力远远赶不上垃圾增加的速度,特别是一些发达国家,已处于垃圾危机之中。我国的垃圾排放量也相当可观,在许多城市周围,排满了一座座垃圾山,除了占用大量土地外,还污染环境。

垃圾的化学危害主要有:①垃圾露天堆放释放的大量氨、硫化物等有害气体,严重污染了大气和城市的生活环境。②严重污染水体。垃圾不但含有病原微生物,在堆放腐败过程中还会产生大量的酸性和碱性有机污染物,并会将垃圾中的重金属溶解出来,形成有机物质、重金属和病原微生物三位一体的污染源,雨水淋入产生的渗滤液必然会造成地下水的严重污染。

总之,如何在21世纪既能利用化学科学发展经济,又能使用化学方法控制环境污染,改善环境质量,以实现社会经济可持续发展是我们大家面临的一项长期任务。

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