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高中化学4.1 改善大气质量课件 新人教版选修1

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我们的地球 被大气包围着… 第四章 保护生存环境 第一节 改善大气质量 学习目的:①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。 ②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。 ③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。 学苑新报·化学天地 污染指数 首要 污染 物 空气 质量 级别 空气 质量 状况 SO2NO2PM10 233556PM10 某城市某日空气质量报告 2良 教材P100附录环境空气质量标准 大气的组成: 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。 0.000001臭氧 0.000008氙气 0.00005氢气 0.0001氪气 0.000524氦气 0.0018氖气 0.03二氧化碳 0.93氩气 体积分数 其他气体 大气污污染物主要成分 颗颗粒物大气中液体、固体状物质质, 又称飘尘飘尘 S的氧化物SO2、SO3 (SOx) N的氧化物N2O、NO、NO2(NOx) C的氧化物CO(CO2不属于大气污污染物) 碳氢氢化合物CH4、C2H6 (HC) 氟氯氯代烃烃CFCs(氟利昂)等 1、主要的大气污染物 一、大气污染的危害 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 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: 或:2SO2 + O2 2SO3 催化剂 SO3 + H2O ==== H2SO4 ② 3NO2 + H2O ==== 2HNO3 + NO ① SO2 + H2O H2SO3 2H2SO3 + O2 ==== 2H2SO4 催化剂在这充当催化剂 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。 酸雨对农作物的影响—土壤贫脊, 粮菜减产 酸雨的危害 1998年,仅西南地区由于酸雨造成 森林生产力下降,共减少木材630万 立方米,相当于损失30亿元。在广东, 酸雨每年造成的损失达40亿元。 酸雨对森林的影响—森林衰退 酸雨的危害 酸雨对建筑物的影响—建筑物腐蚀, 文物面目皆非 酸雨的危害 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? 酸雨对湖泊的影响---鱼虾绝迹、变成死湖 酸雨的危害 酸雨对人类健康的危害 v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1980年,英国和加拿大因酸雨污 染而导致死亡的就有1500人 酸雨的危害 v据统计,欧洲中部有100万公顷的森林 由于酸雨的危害而枯萎死亡;意大利的北 部也有9000多公顷的森林因酸雨而死 亡。 v在瑞典,2万多个湖泊因受酸雨的侵袭已 无水生物生存;挪威有260多个湖泊鱼 虾绝迹。1980年,加拿大有8500 个湖泊全部酸化,美国至少有1200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 v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3500栋历史建筑和1万座纪念 碑受到酸雨损害。 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。 B. 臭氧层受损 南极上空臭氧层的变化 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。 读图思考 : 臭氧层变薄甚至出现空洞,有何危 害? 你认为主要的人为原因是什么 ? 臭氧层破坏的危害 (一)对人类健康影响 1.增加皮肤癌:臭氧减少1%,皮肤癌患者增加4%- 6%,主要是黑色素癌。 2.损害眼睛,增加白内障患者。 3.削弱免疫力,增加传染病患者。 (二)对生态影响 : 1.农产品减产及其品质下降。对200种作物进行紫 外线辐射敏感性测试,结果2/3有影响,尤其是大米、 小麦、棉花、大豆、水果等人类经常食用的作物影响大。 2.减少渔业产量。紫外线辐射可杀死10米水深内的 单细胞海洋浮游生物 。实验表明,臭氧减少10%,紫 外线辐射增加20%,将会在15天内杀死所有生活在1 0米水深内的鳗鱼幼鱼。 3.破坏森林。紫外线辐射的增加会破坏核糖核酸 (DNA),以改变遗传信息及破坏蛋白质,从而影响植 物(特别是森林)的生长。 4、对工业生产的影响,如使塑料及其他高分子聚合物 加速老化。 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 + O2 O3 → O2 + O ClO + O → Cl + O2 总反应:2O3 → 3O2 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。 紫外线 Cl 主要人为原因是: ①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。 ② 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。 每年的每年的9 9月月1616日被联合国定为日被联合国定为“ “国际保国际保 护臭氧层日护臭氧层日” ” 全球合作保护:全球合作保护: 《《保护臭氧层维也纳公约保护臭氧层维也纳公约》》((19851985)) 《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 近百年来全球平均气温已近百年来全球平均气温已 上升上升 0.6~0.90.6~0.9℃℃ P76思考与交流 1、温室气体有哪些?它们的主要 来源 2、温室效应的危害 3、如何减少温室气体 C. 温室效应与全球气候变暖 资料卡片 1、大气中温室气体及现有浓度、增长率以及对增温的作用 温室气体 现现有浓浓度 (mL/m3) 估计计年增 长长率(%) 估计对计对 温室效应应增 加的贡贡献率(%) CO23500.455 CH41.71~215 N2O0.30.26 氟氯氯代烷烷6.3×10-45.024 2、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。 材料一 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。 3、温室效应的危害 材料二: 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: 原生态系统内物种损失 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。 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。 小结 v酸雨的形成机理和危害 v臭氧层空洞的原因和危 害 v温室气体的种类和来源 以及温室效应的危害 ?为了解决目前大气污染问题并防止大气的进 一步污染,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? 下节课 二. 改善大气质量 1 1、减少煤等化石燃料的燃烧产生、减少煤等化石燃料的燃烧产生 的污染的污染 我国是世界上耗煤量最大的国家之一。 从煤的组成分析可能造成的污染从煤的组成分析可能造成的污染 CO SOCO SO2 2 NO NO NO NO 2 2 C C S NS N 二. 改善大气质量 第二课时 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;进行洗选加工, 降低含硫含灰量。同时限制开采。 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 + 2CO2 2CaO + O2 + 2SO2 === 2CaSO4 (3)发展洁净煤技术,开展煤的综合利用。 采用煤的气化和液化,使用水煤气或干馏 煤气高效、洁净地使用煤炭 C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g)C(s)+H2O(g)==CO(g)+H2(g) (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。 风力发电 我国自行设计和建 造的秦山核电站 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 在催化器前半部发生反应:2CO + 2NO ==== 2CO2 +N2 催化剂 催化剂 催化剂 在催化器后半部发生反应: 2CO + O2 ==== 2CO2 还有未燃烧的汽油也发生反应,如庚烷(C7H16): C7H16 + 11O2 ==== 7CO2 + 8H2O 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。 (3)其他减少汽车尾气污染的措施: 以锂离子电池 为动力的汽车 使用液化石油气 为燃料的汽车 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: Hb + O2 HbO2 血红蛋白 氧合血红蛋白 b.CO与血红蛋白的结合能力大约是O2的200~300倍: Hb + CO HbCO 血红蛋白 碳氧血红蛋白 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。(P79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。 资 料 卡 片 我国标准规定的室内空气在 甲醛的最高允许含量为: 0.08mg/m3;氡的放射性最高允 许含量: 新房为:100Bd/m3; 旧房为:200Bd/m3。 P80 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P80《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 吊兰 芦荟 具有吸收甲醛作用的植物,如波斯顿 蕨、长春藤、吊兰、芦荟、龙舌兰、 虎尾兰等。 具有吸收苯作用的植物,如长青藤、 铁树等。 具有吸收三氯乙烯作用的植物,如万 年青、雏菊、龙舌兰等。 具有吸收二氧化硫作用的植物,如月 季、玫瑰等。 具有吸尘作用的植物,如桂花。 1 1、城市大气中铅污染的主要来、城市大气中铅污染的主要来 源是源是( ( ) ) A A.铅笔的随意丢弃 .铅笔的随意丢弃 B B.使用含铅汽油的汽车尾气.使用含铅汽油的汽车尾气 C C.蓄电池的使用 .蓄电池的使用 D D.化妆品的大量使用.化妆品的大量使用 B B 学以致用 2 2.飘尘是物质燃烧时产生的粒状漂.飘尘是物质燃烧时产生的粒状漂 浮物,颗粒很小,不易沉降,它与浮物,颗粒很小,不易沉降,它与 空气中的空气中的SOSO 2 2 和和OO 2 2 接触时,接触时,SOSO 2 2 会部会部 分转化为分转化为SOSO 3 3 ,使空气的酸度增加,,使空气的酸度增加, 飘尘所起的作用可能是飘尘所起的作用可能是( ( ) ) A A.氧化剂 .氧化剂 B B.还原剂 .还原剂 C C.催化剂 .催化剂 D D.载体.载体 C C 学以致用 P.78 思考与交流 人的意识对环 境保护起着重 要的作用。 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P75,科学史话:氟氯代烷的功与过 煤的组成(部分)
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