無機化學論文-化學與大氣環(huán)境污染

1、<p><b>　　化學與大氣環(huán)境污染</b></p><p><b>　　前言</b></p><p>　　大氣環(huán)境污染是指由于人類活動或自然過程引起某些物質介入大氣中，呈現(xiàn)出足夠的濃度，達到了足夠的時間，并因此而危害了人體的舒適，健康和福利或危害了環(huán)境的現(xiàn)象。大氣污染是當前人類面臨的最嚴峻的生態(tài)危機之一，它的表現(xiàn)形式也有很多，如溫室

2、效應，酸雨，光化學煙霧，臭氧層空洞，以及至今我們最熟悉又正在經(jīng)歷的霧霾現(xiàn)象等等。造成大氣污染的原因有兩方面：自然過程和人類活動。所謂自然過程是指火山運動，山林火災，海嘯，土壤和巖石的風化及大氣圈中空氣運動等。所謂人類活動不僅包括生產活動，也包括生活活動，如做飯，取暖，交通等。其中，以人類活動的影響最為顯著。為了弄清大氣污染源的由來，大氣污染表現(xiàn)形式及其形成原理以及應對大氣污染的措施，特撰寫本文。</p><p>

3、<b>　　關鍵詞</b></p><p>　　大氣污染，大氣污染源，天然污染源，人為污染源，溫室效應，光化學煙霧，臭氧層空洞，霧霾天氣，大氣污染的表現(xiàn)形式及其形成原理，大氣污染的危害，應對大氣污染的措施。</p><p><b>　　正文</b></p><p><b>　　一 大氣污染源</b>&

4、lt;/p><p><b>　　1 天然污染源</b></p><p>　　大氣污染物的天然源主要有：火山噴發(fā)、森林火災、自然塵、森林植物釋放、海浪飛沫等來源，這些污染源都會想大氣中排放大量的SO2、H2S、CO2、CO、CO、CO2、SO2、NO2、HF、火山灰等顆粒物、風砂、土壤塵、稀類碳氫化合物、硫酸鹽與亞硫酸鹽等對大氣質量有嚴重影響的物質。 自然界中某些自然現(xiàn)象

5、向環(huán)境排放有害物質或造成有害影響的場所，是大氣污染物的一個很重要的來源。</p><p><b>　　2 人為污染源</b></p><p>　　人為污染源主要有燃料燃燒、工業(yè)生產過程排放、交通運輸過程中排放、農業(yè)活動排放等幾大類。 首先燃料的燃燒，煤、石油、天然氣等的燃燒過程是向大氣輸送污染物的重要發(fā)生源。煤燃燒時除產生大量煙塵外，在燃燒過程中還會形成一氧化碳、二氧

6、化碳、二氧化硫、氮氧化物、有機化合物及煙塵等有害物質。其次是工業(yè)生產過程的排放，工業(yè)生產過程中排放到大氣中的污染物種類多，數(shù)量大，是城市或工業(yè)區(qū)大氣的主要污染源。例如石油化工企業(yè)排放的二氧化硫和氮氧化物的氣體對大氣的臭氧層有嚴重的影響。其次是有色金屬冶煉工廠排放的二氧化硫、氯化氫、和各種酸性氣體等會造成酸雨等現(xiàn)象。第三是現(xiàn)代交通運輸工具的污染。主要是汽車、飛機、輪船等使用汽油、柴油等化石染料后的排放尾氣造成大氣的污染。在這些尾氣中含有大

7、量的氮氧化物、碳氫化合物、涵養(yǎng)有機化合物和含鉛的化合物等很多種有害物質。又因為近年來世界的交通工具的數(shù)量越來越龐大，使用建平率也越來越頻繁，因此造成了排放污染物的量也逐年增加。最后是農業(yè)的農藥和化肥的使用，在農業(yè)中使用農藥和化肥是為了提高農業(yè)產量的作用。但是其中使用的過程中也對環(huán)境帶來了污染，也成為了大氣的重要污染源。</p><p>　　二 大氣污染的表現(xiàn)形式，形成原理及危害</p><p&

8、gt;<b>　　㈠ 溫室效應</b></p><p>　　1.概述：溫室效應是指透射陽光的密閉空間由于與外界缺乏熱交換而形成的保溫效應，就是太陽短波輻射可以透過大氣射入地面，而地面增暖后放出的長波輻射卻被大氣中的二氧化碳等物質所吸收，從而產生大氣變暖的效應。</p><p>　　2.原理：太陽輻射主要是短波輻射而地面輻射和大氣輻射則是長波輻射。大氣對長波輻射的吸收力

9、較強，對短波輻射的吸收力較弱。白天：太陽光照射到地球上，部分能量被大氣吸收，部分被反射回宇宙，大約47%的能量被地球表面吸收。夜晚：晚上地球表面以紅外線的方式向宇宙散發(fā)白天吸收的熱量，其中也有部分被大氣吸收。隨著人口的急劇增加，工業(yè)的迅速發(fā)展，排入大氣中的二氧化碳等吸熱性強的溫室氣體相應增多；又由于森林被大量砍伐，大氣中應被森林吸收的二氧化碳沒有被吸收，由于二氧化碳逐漸增加，溫室效應也不斷增強。</p><p>

10、　　下面詳細介紹幾種主要溫室氣體的特性：</p><p>　　表一：幾種主要溫室氣體的特性</p><p><b>　　3. 危害：</b></p><p>　?、艑Νh(huán)境的影響：全球變暖，地球上的病蟲害增加，海平面上升，氣候反常，土地沙漠化，缺氧。</p><p>　　⑵對經(jīng)濟的影響：農業(yè)減產；破壞海洋生態(tài)，貝殼類數(shù)量

11、減少，淡水魚的品種數(shù)目減少；農地積水瘧疾肆虐；亞馬遜雨林逐漸消失；新的冰川期來臨；溫室氣體排放達臨界值.</p><p><b>　?。ǘ┧嵊?lt;/b></p><p>　　1.概述：一般地將pH值小于5.6的降水稱為酸雨。</p><p>　　2.原理：酸雨的形成是個由多種因素綜合作用的十分復雜的過程。形成酸雨的物質有硫氧化物、氮氧化物、氣溶

12、膠等。這些污染物在不利氣象條件下的聚積,就使降水酸化。硫氧化物及氮氧化物，被空氣中的氧氣氧化后再與空氣中的水蒸氣結合生成硫酸和硝酸等強酸性物質，使得雨水的pH 值降低，最后降落到地面形成所謂的“酸雨”。其化學反應過程可表示為： (1) SO2 + H2O = H2SO3 (2) 2H2SO3 + O2 = 2H2SO4 (3) 2NO + O2 = 2NO2 (4)2NO2 + H2O = HNO3 + H

13、NO2 （5）2HNO2 + O2 = 2HNO3。</p><p>　　3. 危害：酸雨可導致土壤酸化；酸雨可對森林植物產生很大危害；酸雨能使非金屬建筑材料（混凝土、砂漿和灰砂磚）表面硬化水泥溶解，出現(xiàn)空洞和裂縫，導致強度降低，從而建筑物損壞。</p><p><b>　　(三）光化學煙霧</b></p><p>　?、?概述:汽車、工廠等污

14、染源排入大氣的碳氫化合物（HC）和氮氧化物（NOx）等一次污染物，在陽光的作用下發(fā)生化學反應，生成臭氧、醛、酮、酸、過氧乙酰硝酸酯（PAN)等二次污染物。參與光化學反應過程的一次污染物和二次污染物的混合物（其中有氣體污染物，也有氣溶膠）所形成的煙霧污染現(xiàn)象，稱為光化學煙霧。</p><p>　?、?原理：光化學煙霧的形成條件是大氣中有氮氧化物和碳氧化物存在，大氣溫度較低，而且有強烈的陽光照射，這樣在大氣中就會一系

15、列復雜的反應，生成出一些二次污染物，如O3、醛、PAN、H2O2等。 光化學煙霧是一個鏈式反應，其中關鍵性的反應可以簡單地分成3組： ①NO2的光解導致O3的生成：鏈引發(fā)反應主要是NO2的光解，反應如下：NO2 +hv→NO +O O +O2 +M→O3 +M NO +O3→ NO2 +O2.</p><p>　?、?HC)氧化生成了具有活性的自由基，如HO、HO2、RO2等。在光化學反應中，自由基反應占很

16、重要的地位，自由基的引發(fā)反應主要是由NO2和醛光解引起的：NO2 +hv→NO +O RCHO +hv→RCO +H 碳氫化合物的存在是自由基轉化和增殖的根本原因RH +O →R +HO RH + HO →R +H2O H+ O2 →HO2 R + O2→RO2 RCO+ O2→[RC（O）O2] 其中：R—烷基；RO2—過氧烷基；RCO—?；?；[RC（O）O2]—過氧?；?。</p>

17、<p>　?、弁ㄟ^以上途徑生成的HO2、RO2、[RC（O）O2]均可將NO氧化成NO2。NO +HO2 →NO2 +HO NO +RO2→NO2 +RO RO +O2 →HO2 +RCHO NO + RC（O）O2→NO2 + RC（O）O RC（O）O→R +CO2 其中：RO—烷氧基；RCHO—醛。</p><p><b>　?、?危害：</b></p&

18、gt;<p>　?、艙p害任何動物的健康，人和動物受到主要傷害是眼睛和粘膜受刺激、頭痛、呼吸障礙、慢性呼吸道疾病惡化、兒童肺功能異常等；</p><p>　?、朴绊懼参锷L，臭氧影響植物細胞的滲透性，可導致高產作物的高產性能消失，甚至使植物喪失遺傳能力；</p><p>　　⑶對建筑材料的破壞，因平流層臭氧損耗導致陽光紫外線輻射的增加會加速建筑、噴涂、包裝及電線電纜等所用材料，

19、尤其是聚合物材料的降解和老化變質；</p><p>　?、冉档痛髿獾哪芤姸裙饣瘜W煙霧的重要特征之一是使大氣的能見度降低，視程縮短。</p><p>　?、晒饣瘜W煙霧還會加速橡膠制品的老化和龜裂，腐蝕建筑物和衣物，縮短其使用壽命等。</p><p>　　（四） 臭氧層空洞 </p><p>　　⒈ 概述：臭氧層是大氣平流層中臭氧濃度最大處，是地

20、球的一個保護層，太陽紫外線輻射大部被其吸收。臭氧層空洞是大氣平流層中臭氧濃度大量減少的空域。</p><p>　　⒉ 原理：人類生產生活產生大量氟利昂是造成臭氧層空洞的主要原因。氟利昂被廣泛應用于制冷系統(tǒng)、發(fā)泡劑、洗凈劑、殺蟲劑、除臭劑、頭發(fā)噴霧劑等。氟利昂化學性質穩(wěn)定，易揮發(fā)，不溶于水。但進入大氣平流層后，受紫外線輻射而分解產生CI原子，CI原子則可引發(fā)破壞O3循環(huán)的反應： CI＋O3→CIO＋O2 C

21、IO＋O→CIO2 由第一個反應消耗掉的CI原子，在第二個反應中又重新產生，又可以和另外一個O3起反應，因此每一個CI原子能參與大量的破壞O3的反應，這兩個反應加起來的總反應是：O3＋O→2O2 反應的最后結果是將O3轉變?yōu)镺2，而CI原子本身只作為催化劑，反復起分解O3的作用。O3就被來自氟利昂分子釋放出的CI原子引發(fā)的反應而破壞。 另外，大型噴氣機的尾氣和核爆炸煙塵的釋放高度均能達到平流層，其中含有各種可與O3作用的污染物，

22、如NO和某些自由基等。人口的增長和氮肥的大量生產等也可以危害到臭氧層。在氮肥的生產中去向大氣釋放出各種氮的化合物，其中一部分可能是有害的氧化亞氮（N2O），它會引發(fā)下列反應： N2O＋O→N2＋O2 N2＋O2→2NO NO＋O3→NO2＋O2 NO2</p><p><b>　　3.危害：</b></p><p>　?。?）對生態(tài)的影響：</p>

23、<p>　?、褶r產品減產及其品質下降。</p><p>　　Ⅱ減少漁業(yè)產量。紫外線輻射可殺死10米水深內的單細胞海洋浮游生物。</p><p><b>　?、笃茐纳?。</b></p><p>　?。?）對人類的影響：</p><p>　?、聍[狀細胞癌和基底細胞癌 — 是最常見的皮膚癌，和被高能量的紫外線輻照

24、關系非常密切。</p><p><b>　　Ⅱ惡性黑色素瘤 。</b></p><p>　　Ⅲ白內障 — 實驗研究證明紫外線和白內障的發(fā)病率有關。 </p><p>　　Ⅳ對流層臭氧增加— 臭氧由于其強氧化性，對人體有毒害作用，紫外線作用到汽車尾氣也會產生臭氧。</p><p><b>　?。ㄎ澹?霧霾天氣 &

25、lt;/b></p><p>　?、?概述：所謂灰霾天氣,就是指由于空氣中含有的氮氧化物、顆粒物的總量過大,導致空氣能見度偏低,大氣中出現(xiàn)渾濁。霾的本質則是“細粒子污染”,形成的主要原因則是工業(yè)廢氣,汽車尾氣中的污染物質經(jīng)過一系列化學反應,造成二次污染,散播到大氣中的塵埃、硫酸顆粒、硝酸顆粒、有機碳氫化合物等粒子懸浮在空中,從而使大氣變得混濁,造成人們視野模糊,能見度偏差,如果水平能見度小于10000m時,

26、將這種粒子物組成的氣溶膠系統(tǒng)造成的視覺障礙稱為霾或灰霾。</p><p>　　⒉ 原理：霧是指大氣中因懸浮的水汽凝結、能見度低于1公里時的天氣現(xiàn)象；而灰霾的形成主要是空氣中懸浮的大量微粒和氣象條件共同作用的結果，其成因有三：</p><p>　　（1）在水平方向 現(xiàn)象增多。城市里大樓越建越高，阻擋和摩擦作用使風流經(jīng)城區(qū)時明顯減弱。靜風現(xiàn)象增多，不利于大氣中懸浮微粒的j靜風散稀釋，容易在城區(qū)

27、和近郊區(qū)周邊積累；</p><p>　?。?）垂直方向上出現(xiàn)逆溫。逆溫層好比一個鍋蓋覆蓋在城市上空，這種高空的氣溫比低空氣溫更高的逆溫現(xiàn)象，使得大氣層低空的空氣垂直運動受到限制，空氣中懸浮微粒難以向高空飄散而被阻滯在低空和近地面。</p><p>　?。?）空氣中懸浮顆粒物的增加。隨著城市人口的增長和工業(yè)發(fā)展、機動車輛猛增，導致污染物排放和懸浮物大量增加，直接導致了能見度降低。</p

28、><p>　　實際上，家庭裝修中也會產生粉塵“霧霾”，室內粉塵彌漫，不僅有害于工人與用戶健康，增添清潔負擔，粉塵嚴重時，還給裝修工程帶來更多的隱患！</p><p>　　3.危害：上呼吸道感染；支氣管哮喘；肺癌；結膜炎；小兒佝僂?。混F霾致癌；影響生殖或致胎兒畸形。</p><p><b>　　三 應對措施</b></p><p&

29、gt;　　談到應對大氣污染的措施，人們會想到很多很多，例如植樹造林，開發(fā)新能源，加強立法等等，這里主要從化學的角度介紹幾種針對大氣污染的解決措施。</p><p><b>　　開發(fā)清潔能源</b></p><p>　　1.核能技術：核能有核裂變能和核聚變能兩種。核裂變能是指重元素（如鈾、釷）的原子核發(fā)生分裂反應時所釋放的能量，通常叫原子能。核聚變能是指輕元素（如氘、氚

30、）的原子核發(fā)生聚合反應時所釋放的能量。核能產生的大量熱能可以發(fā)電，也可以供熱。核能的最大優(yōu)點是無大氣污染，集中生產量大，可以替代煤炭、石油和天然氣燃料。</p><p>　　2.生物質能技術：這是利用動植物有機廢棄物（如木材、柴草、糞便等）的技術。①熱化學轉換技術，把木材等廢料通過氣化爐加熱轉換成煤氣，或者通過干餾將生物質變成煤氣、焦油和木炭；②生物化學轉換技術，主要把糞便等生物質通過沼氣池厭氣發(fā)酵生成沼氣，沼氣

31、的主要成分是甲烷。沼氣技術在我國農村得到較好應用，工業(yè)沼氣技術也開始應用。③生物質壓塊成型技術，把烘干粉碎的生物質擠壓成型，變成高密度的固體燃料。 </p><p>　　3.氫能：氫能是氫的化學能，氫在地球上主要以化合態(tài)的形式出現(xiàn)，是宇宙中分布最廣泛的物質，它構成了宇宙質量的75%，二次能源。工業(yè)上生產氫的方式很多，常見的有水電解制氫、煤炭氣化制氫、重油及天然氣水蒸氣催化轉化制氫等。它是一種極為優(yōu)越的新能源，其主

32、要優(yōu)點有：燃燒熱值高，每千克氫燃燒后的熱量，約為汽油的3倍，酒精的3.9倍，焦炭的4.5倍。燃燒的產物是水，是世界上最干凈的能源。資源豐富，氫氣可以由水制取，而水是地球上最為豐富的資源，演繹了自然物質循環(huán)利用、持續(xù)發(fā)展的經(jīng)典過程。</p><p>　?。ǘ┐髿馕廴疚锏幕瘜W處理方法</p><p>　　1.有機廢氣治理的常用方法 </p><p>　　1、冷

33、凝回收法：把有機廢氣直接導入冷凝器經(jīng)吸附、吸收、解析、分離，可回收有價值的有機物，該法適用于有機廢氣濃度高、溫度低、風量小的工況，需要附屬冷凍設備，主要應用于制藥、化工行業(yè)，印刷企業(yè)較少采用。 </p><p>　　吸收法：一般采用物理吸收，即將廢氣引入吸收液進行凈化，待吸收液飽和后經(jīng)加熱、解析、冷凝回收；本法適用于大氣量、低溫度、低濃度的廢氣，但需配備加熱解析回收裝置，設備體積大、投資較高。

34、 3、燃燒法（直接燃燒法和催化燃燒法） </p><p>　　a.直接燃燒法：利用燃氣或燃油等輔助燃料燃燒，將混合氣體加熱，使有害物質在高溫作用下分解為無害物質；本法工藝簡單、投資小，適用于高濃度、小風量的廢氣，但對安全技術、操作要求較高。 </p><p>　　b.催化燃燒法：把廢氣加熱經(jīng)催化燃燒轉化成無害無臭的二氧化碳和水；本法起燃溫度低、節(jié)能、凈化率高、操作方便、占地面積

35、少、投資投資較大，適用于高溫或高濃度的有機廢氣。 </p><p>　　吸附法：利用吸附劑的表面力把有機廢氣吸附在吸附劑表面，以凈化生產過程中排出的廢氣。常用的吸附劑有活性炭、硅膠、離子交換樹脂等。吸附法有直接吸附法法、吸附-回收法、新型吸附-催化燃燒法。 </p><p>　　惡臭廢氣治理常見方法</p><p>　　惡臭物質有4000多種，其中對人體影響

36、較大的八大惡臭物質是：硫化氫、氨、三甲胺、甲硫醇、甲硫醚、二硫化碳、苯乙烯、二甲二硫。 （1）燃燒法：采用將廢氣升溫至800度以上，使廢氣中的有機成分燃燒分解的方法解決廢氣污染問題。 </p><p>　　氧化法：采用投加氯、臭氧、過氧化氫、高錳酸鉀等強氧化劑將廢氣中的污染物分解，從而達到廢氣中產生惡臭的物質被分解成無機小分子，或轉化成味小或轉化成無味的物質，從而達到消除惡臭的目的，該法比較適合于濃度較低，具

37、有特殊異味的廢氣治理工程中。其缺點是凈化效率不高，氧化劑投加量難以控制。 </p><p>　　吸收法：利用污染物質的物理和化學性質，使用水或化學吸收液對廢氣進行吸收去除的方法。該方法在設計操作合理的情況下去除效率很高，運轉管理方便，但對設備及運行管理要求極高，而且只有能溶解于吸收液或能與吸收液反應的污染物才能被有效去除。 </p><p>　　吸附法：采用活性炭等具有較大吸附能力的物

38、質對廢氣進行吸附分離，從而達到空氣凈化的目的。該方法設備簡單，去除效果好，多用于凈化工藝的末級處理。該方法也存在對高濃度廢氣處理效率低、占地面積大、氣阻大、吸附劑需經(jīng)常更換或再生等缺點，特別是吸附劑脫附后的氣體難于收集而最終又排回大氣中，是一種不徹底的解決途徑。 </p><p>　　生物過濾法：生物過濾法處理過程是由天然濾料來吸附和吸收惡臭氣流中的臭氣，然后由生長在濾料中的細菌和其它微生物來氧化降解。 補充

39、理由：環(huán)評中經(jīng)常會遇見這類行業(yè)。如垃圾處理廠、污水處理廠、肉類加工廠、屠宰廠、畜禽養(yǎng)殖廠、造紙廠、制藥廠、焦化廠、化工廠、食品加工廠、涂料廠、染料廠等的企業(yè)。 注意：惡臭污染物和有機廢氣的治理方法有相同的地方，惡臭污染物中的有些物質也屬有機廢氣。</p><p>　　含氟化物廢氣的治理 </p><p>　　主要來源：鋁的冶煉以及磷肥、氧化鋁和氟化學工業(yè)的生產，主要污染物為氟化氫(H

40、F)、四氟化硅(SiF4)。</p><p><b>　　治理方法 ： </b></p><p>　　液體吸收法：有水吸收法和堿液吸收法</p><p>　　水吸收法，四氟化硅(SiF4)與水反應生成氟硅酸。 </p><p>　　堿液吸收法用堿性溶液（NaOH、Na2CO3等）吸收含氟廢氣。 </p

41、><p>　　干式吸附法。主要是用固態(tài)氧化鋁進行化學吸附，生成氟化鋁。目前廣泛應以用于電解鋁地面排煙凈化，也可用于利用磷礦石生產磷、磷酸和磷肥等過程中產生的含氟煙氣的凈化。干法吸附裝置對氟化物的去除效率可達98％以上.</p><p>　　含鉛、含砷廢氣的治理 </p><p><b>　　含鉛廢氣的治理 </b></p><

42、p>　　布袋除塵、靜電除塵； </p><p>　　b.濕法:水洗法、酸性溶液吸收法、堿性溶液吸收法等。 </p><p>　　含砷廢氣的治理:在含砷有色金屬的冶煉中，進入煙氣中的砷多數(shù)以As2O3形態(tài)存在，該物質易升華，隨著溫度的降低，氣態(tài)的As2O3能迅速冷凝為微粒，因此，含砷氣體的治量機制是冷凝和微粒的捕集，具體方法可用濕式電除塵器收集。另外，含砷廢氣的另一種物質為砷化氫，

43、可用其還原性，采用強酸性飽和高錳酸鉀溶液吸收。 </p><p><b>　　總結與展望</b></p><p>　　大氣污染是人類面臨的形勢最為嚴峻的生態(tài)危機之一，它與人類的生活與健康息息相關。溫室效應，酸雨，光化學煙霧，臭氧層空洞以及霧霾天氣都是大氣污染的表現(xiàn)形式，這些表現(xiàn)給人類的生存與發(fā)展造成了巨大的障礙，嚴重的威脅著人類的生存。因此，我們必須引起足夠的重視，立

44、即行動起來，防護與治理大氣污染，恢復久違的藍天！</p><p><b>　　參考文獻</b></p><p>　　《無機化學》課本（大連理工出版社)</p><p>　　互聯(lián)網(wǎng)百度百科與百度文庫</p><p>　　環(huán)境化學論文《大氣污染》</p><p>　　《綜述性論文的構成要素與寫法》&l