试论中学化学中与环境有关的问题Word下载.docx
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环境是指人类生存所涉及的整个范畴,环境是由自然环境与社会环境两大部分构成,是人类生存和活动的场所,也是向人类提供生产和消费所需要的自然资源和供应基地。
人类生存离不开环境,环境养育了人类。
同时,人类新陈代谢和生产活动的产物又要排放到环境中去。
伴随着人类活动能力的不断增强和人口数量的不断增加,人们为了让环境更好的为自己服务,一直在不断扩大对自然资源的开发和利用,不断的改造环境。
不合理的改造、开发和利用,致使人类向环境索取的物质和能量已经大大超过了自然界所能供给的能力,使生态环境朝着不利于人类生存的方向恶化,造成了人为的对环境的污染和破坏,使环境质量不断下降而有害于人类及其他生物的正常生存和发展。
对自然环境的污染和破坏,有些是由自然现象造成的,如火山爆发、强烈地震等,而很多则是人为造成的。
在过去相当长的时间里,人类很少从长远的和全局的观点去考虑如何才能更好地与这个星球上的自然环境协调发展,而是只知道一味地向大自然索取,过度消耗自然资源,因而遭到了大自然的报复,其严重的后果是自然资源的日益枯竭、环境的严重污染,乃至引发了全球许多严峻的环境问题。
从产业革命开始,一系列公害问题便日益严峻地摆在人类面前。
如20世纪著名的八大公害事件——比利时马斯河谷烟雾、美国洛杉叽光化学烟雾、美国多诺拉镇烟雾、英国伦敦烟雾、日本水俣病和骨痛病、日本四日市大气污染和米糠油污染事件,无一不向人类敲响了警钟。
随着科学技术的迅猛发展,特别是化学工业的高速发展,人类生存的环境发生了变化,环境污染日益严重,从而导致对人类正常生存的明显威胁。
目前全球面临的环境问题主要是:
大气臭氧层的破坏、淡水资源的枯竭、酸雨的蔓延、土地沙漠化、生物多样性锐减、全球变暖、固体废弃物污染、大气污染、海洋污染、水污染、物种灭绝、森林锐减、厄尔尼诺现象、拉尼拉现象、洪涝灾害变多等。
综合起来可以概括为人口问题、资源问题、生态破坏问题和环境污染问题。
据统计全世界有30%的人因环境污染而生病,这关系着整个人类的生存和生命,越来越严重的环境污染引起世界人民的注意和重视。
联合国于1972年6月5日至16日在瑞典首都斯德哥尔摩召开了人类环境会议,提出正式向环境问题宣战。
在此同时,我国也制定了“全面规划、合理布局、综合利用、化害为利、依靠群众、大家动手、保护环境、造福人民”的环境保护32字方针,提出了开发大西北治理黄河绿化祖国保护生态改善人类生存环境的方案,并不惜一切代价雷厉风行地实施起来了。
环境保护是当前社会面临的重大问题之一,是我国的一项基本国策。
环境意识已成为当代人类文化素质的重要组成部分并成为衡量一个人,乃至一个国家、一个民族文明程度的重要标志。
今天“科教兴国”、“可持续发展”是我们国家社会和经济发展的两大战略,他的原则是:
坚持发展与环境的统一与协调,发展要以不损害环境为前提,把发展控制在环境容量范围之内,达到发展与环境的平衡。
他强调人与自然、与社会环境的和谐发展,协调好经济与自然、社会发展的关系。
走可持续发展的道路,是知识经济时代的基本特征。
培养保护环境、爱护环境、改善环境的意识是社会发展的需要,解决环境问题从教育入手是重要的途径。
1978年中共中央批转《环境保护工作汇报要点》的通知中指出:
“普通中学和小学也要增加环境保护知识的教育内容。
”1979年第五届全国人民代表大会常务委员会通过的环境保护法第五章第30条也明确规定:
“教育部门要在大专院校有关科系设置环境保护必修课或专业;
在中小学课程中,要适当编写有关环境保护的内容。
”可见开展环境教育,是中学阶段教育的一个重要环节,是中学教学过程中不可缺少的部分。
加强对当代中学生的环境意识教育,让学生在中学学习中受到良好的环境教育,确立关心环境、爱护环境的社会责任感,是提高未来公民素质的重要内容,是环境保护的一项长远而又有效的措施。
化学在科技进步与环境保护中起着非常重要的作用,化学日益与人类生存的自然环境状况紧密地联系在一起。
同时,人们也应该认识到环境问题最终还是要依靠科技进步。
绝大多数的环境污染的治理都要依靠化学知识、使用化学方法。
地球上的居民,要生存就离不开化学知识,这是当今国际化学教育所确定的主题。
因此,对中学生进行环境教育化学科担负着重要的责任,那么,讨论中学化学中与环境有关的问题就显得比较重要了。
从目前人们最关注的一些环境问题,如:
大气污染、臭氧层空洞、温室效应、酸雨、海洋污染、淡水缺乏、土地沙漠化、植被减少、生物种群灭绝、有毒化学品等方面来看,其绝大多数与化学有直接的关系。
从环境污染物的组成上看,有约70%属于化学物质。
因此,要解决这些污染问题,消除或减少这些污染物的危害,需要化学知识。
在全日制普通高级中学教科书(试验修订本·
必修)化学第一册的《绪言化学——人类进步的关键》中有这样一段话:
“环境问题是当今世界各国都非常关注的问题。
在世界人口不断增长、生产不断发展、人民生活水平不断提高的过程中,由于人们对环境与生产发展的关系认识不够,以及对废弃物处理不当,使环境受到不同程度的破坏,如土地的沙漠化、水资源危机、酸雨、臭氧层的破坏、有毒化学品造成的污染等。
因此,保护环境已成为当前和未来全球性的重大课题之一,也是我国的一项基本国策。
在这些关系到国计民生的环境问题中,化学工作者是大有作为的。
因为环境污染问题的解决主要还得靠化学等方法。
”可见,环境问题关系到人类的进步,同时也不难看出在解决环境问题上化学起着非常重要的作用。
那么,在化学教学中充分挖掘教材中与环境有关的内容,适时穿插和渗透环境保护问题,增加学生的环境知识,增强学生的环保意识,培养学生的社会责任感,是时代赋予化学教学人的任务,化学教学人责无旁贷。
目前,中学化学教材已经编入大量的有关环境教育的内容,如《化学反应中的能量变化》中煤炭燃烧产生CO、CO2、烟尘等的污染,《二氧化硫》及《硫酸工业》中SO2造成的危害,《碳族元素》中SiO2粉尘的危害,《氮和磷》中关于NOX造成的大气污染及光化学烟雾,《原电池原理及其应用》中废旧电池的污染,《乙炔炔烃》中聚氯乙烯塑料的污染,《石油煤》中煤等燃烧产生的污染,《氧族元素》及《溴乙烷卤代烃》中H2S是大气污染物、氟氯烃破坏臭氧层,《葡萄糖蔗糖》中食品添加剂的影响,《淀粉纤维素》中造纸业以及《油脂》中合成洗涤剂带来的水体污染,《合成材料》中塑料、橡胶等白色污染,《电解原理》中重金属污染物和氰化物污染物,氯碱工业及其产品对环境造成的影响,《关于硫酸工业综合经济效益的讨论》中针对环境问题进行的关于“三废”、原料、能量的合理利用和硫酸厂厂址的选择对环境的影响等的讨论。
在第一册第六章《硫和硫的化合物环境保护》第六节《环境保护》中通过一些综合实践活动,引起学生对环境的关注,并以资料的形式简单介绍与化学关系最密切的一些环境问题,如大气污染及防治,水污染及防止,空气质量日报、周报等。
这也迫使我们化学教育者不能不加强对学生环境知识的教育。
1.大气污染:
大气是指包围在地球表面的随地球旋转的空气层,它养育了地球的生命,保护他们免遭外层空间各种有害因素的袭扰,还参与地球表面的各种过程,如水循环、光合作用等等。
在干洁的大气中,痕量气体的组成是微不足道的。
但是在一定范围的大气中,出现了原来没有的微量物质,其数量和持续时间,都有可能对人、动物、植物及物品、材料产生不利影响和危害。
当大气中污染物质的浓度达到有害程度,以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件,对人或物造成危害的现象叫做大气污染。
大气中主要污染物可分为八类:
含硫化合物、含氮化合物、含卤化合物、一氧化碳和二氧化碳、碳氢化合物和碳氢氧化合物、光化学氧化剂、颗粒物、放射性物质。
造成大气污染的原因,既有自然因素又有人为因素,自然因素包括风吹起地面的扬尘,火山爆发后产生的气体和灰粒,森林火灾产生的大量碳氧化物、氮氧化物、二氧化硫及一些碳氢化合物等。
人为因素,如工业废气、燃烧、汽车尾气和核爆炸等,这些是产生大气污染的主要方面。
随着人类经济活动和生产的迅速发展,人们把地下埋藏了几十万年的化石燃料——煤炭、石油几乎全部弄到了地面上,并且以惊人的速度、巨大的浪费将其燃烧殆尽,以供应各种动力所需能量。
于是将大量的废气、矿物粉尘排入大气,严重影响了大气环境的质量,特别是在人口稠密的城市和工业区域。
所谓干洁空气是指在自然状态下的大气(由混合气体、水气和杂质组成)除去水气和杂质的空气,其主要成分是氮气,占78.09%;
氧气,占20.94%;
氩,占0.93%;
其它各种含量不到0.1%的微量气体(如氖、氦、二氧化碳、氪)。
随着工农业生产迅速发展,大气成了污染物的倾泻场所,大气污染已经影响到了人类健康和动植物的生长发育,破坏了地球上的生态平衡。
当今世界上最引人属目的几个环境问题,如酸雨、臭氧层破坏、温室效应等均由大气污染所致。
高中化学教材第一册第六章《硫和硫的化合物环境保护》第二节中二氧化硫的污染二氧化硫是污染大气的主要有害物质之一。
它对人体的直接危害是引起呼吸道疾病,严重时还会使人死亡。
空气中的二氧化硫重要来自化石燃料的燃烧,以及含硫矿石的冶炼和硫酸、磷肥、纸浆生产等产生的工业废气。
因此,这些废气必须经过处理才能向大气排放,否则不但浪费硫资源,而且造成空气的污染,使空气质量因污染而下降。
第二册第一章《氮族元素》第一节氮和磷NO和NO2是大气的污染物。
空气中的NO和NO2污染物主要来自石油产品和煤燃烧的产物、汽车尾气以及硝酸厂的废气等。
随着汽车的增多,汽车尾气排放已成为城市大气污染的主要来源,汽车尾气中不仅含有氮氧化物,含有一氧化碳、碳氢化合物、碳氢氧化合物和含铅化合物等多种有害物质。
〈1〉酸雨:
有人认为酸雨是一场无声无息的危机,而且是有史以来冲击我们最严重的环境威胁,是一个看不见的敌人,这并非危言耸听。
随着工业化和能源消费增多,酸性排放物也日益增多,它们进入空气中,经过一系列作用就形成了酸雨。
形成酸雨的最主要的物质是二氧化硫和氮的氧化物,大气尘埃可能是造成酸雨问题的另一原因。
高中化学教材第一册第一章《化学反应及其能量变化》
第三节中燃料的充分燃烧煤炭直接燃烧不仅产生大量烟尘,而且煤中所含的硫在燃烧时会生成SO2,这是导致酸雨形成的主要原因之一。
第一册第六章《硫和硫的化合物环境保护》第二节中二氧化硫的污染空气中的二氧化硫在氧气和水的共同作用下,会形成酸雾。
空气中硫的氧化物和氮的氧化物随雨水降下就形成酸雨。
酸雨是大气污染物的排放、迁移、转化、成云和在一定条件下形成降雨的综合过程的产物。
酸雨能直接破坏农作物、森林和草原,使土壤酸性增强。
酸雨还会使湖泊酸化,造成鱼类等死亡,还会加速建筑物、桥梁、工业设备,以及电信电缆等的腐蚀。
控制酸雨的根本措施是减少SO2和NOx的人为排放。
发展洁净煤技术、减少污染物的排放、提高煤炭利用率,已成为我国乃至国际上的一项重要研究课题。
煤的气化和液化是高效、清洁的利用煤炭的重要途径,既能大大减少SO2和烟尘对大气造成的污染,又能提高燃烧效率。
〈2〉臭氧层破坏
高中化学教材第一册第六章《硫和硫的化合物环境保护》第一节中臭氧自然界中的臭氧有90%集中在距地面15km~50km的大气平流层中,形成了一个环绕地球的臭氧层。
臭氧层中臭氧含量虽然很少,却可以吸收来自太阳的大部分紫外线辐射,使地球上的生物免遭其伤害成为保护人类的一道天然屏障。
因此,臭氧层被称为人类和生物的保护伞。
空调、冰箱中的致冷剂氟氯烃〈氟利昂〉如CCl3F、CCl2F2、CHClF2等的泄漏,超音速飞机排放的NOx,还有SO2等,会导致臭氧的分解和消耗,氮氧化物、氯氧化物等也会催化臭氧的转化,使臭氧层遭受破坏,使得太阳的大量紫外线直射到地表,导致人类皮肤癌和白内障发病率增高,并抑制人体免疫系统的功能;
破坏绿色植物的光合作用,破坏海洋生态平衡,引发光化学烟雾等。
应减少并逐步停止氟氯烃等的生产和使用,改用无氟制冷剂,联合国把每年的9月16日定为“世界保护臭氧层日”。
科学家预测,臭氧层将在不久的将来开始逐步恢复,并可望于21世纪某一时间全部复原。
〈3〉温室效应
大气中的二氧化碳浓度增加,阻止地球热量的散失,使地球发生可感觉到的气温升高,这就是人们所熟知的“温室效应”。
破坏大气层与地面间红外线辐射正常关系,吸收地球释放出来的红外线辐射,就像“温室”一样,促使地球气温升高的气体称为“温室气体”。
二氧化碳是数量最多的温室气体,约占大气总容量的0.03%。
工业生产及生活燃料〈如煤、石油、天然气、木柴等〉燃烧产生大量的二氧化碳;
森林的肆意砍伐导致光合作用吸收二氧化碳的总量减少;
CH4、NOX 、氟氯烃等也能导致温室效应,使得全球变暖,海洋水体膨胀,冰川融化,海平面上升,加剧洪涝、干旱、台风及其他气象灾害,气候变暖还会增加人类疾病危险和死亡率,增加传染病的流行。
控制二氧化碳排放量,应从改变燃料结构着手,发展太阳能、核能、氢能以逐步替代矿物燃料,保护森林,保护植被,增加地球表面积,有效地增强光合作用,控制人口激增,尽快恢复正常循环。
2.水污染
工农业生产的迅猛发展,用水量日益增加,工业生产中的废液、废渣、废气和城市生活污水不合理排放以及农业生产中农药、化肥施用不当,使水质日益恶化。
目前,全世界每年约有4200多亿立方米的污水排入江河湖海,污染了5.5万亿立方米的淡水,这相当于全球径流总量的14%以上。
1984年颁布的中华人民共和国水污染防治法中为“水污染”下了明确的定义,即水体因某种物质的介入,而导致其化学、物理、生物或者放射性等方面特征的改变,从而影响水的有效利用,危害人体健康或者破坏生态环境,造成水质恶化的现象称为水污染。
水的污染有两类:
一类是自然污染;
另一类是人为污染。
当前对水体危害较大的是人为污染。
水污染可根据污染杂质的不同而主要分为化学性污染、物理性污染和生物性污染三大类,其中化学性污染是最重要的一类。
水污染对人体有危害。
人体在新陈代谢过程中,引用水和食物中的各种元素通过消化道进入人体的各个部位。
当水中缺乏某种或某些人体所必须的元素时,就会影响人体健康。
例如当长期饮用缺碘的水,就会导致“地方性甲状腺肿”,俗称“大脖子病”。
大量使用含磷洗涤用品以及氮肥、磷肥过量施用,都可使水体中氮磷元素含量增多,造成水体的富营养化,从而使水中藻类等浮游生物获得丰富的营养而大量繁殖,使水中的溶解氧大量消耗,水中的鱼类等动物就因缺氧而死亡,甚至灭绝,而这些尸体沉积于水底腐败分解,还要耗尽溶解氧使水质恶化。
废旧电池丢入垃圾中,也会造成水体污染。
在家用电池中,危害最大的是镉电池和汞电池。
一只小钮扣电池所含的有毒物质渗入地下水中,它所污染的水量远远超过一个人一生所用的水量的总和。
一个照相机用的钮扣电池,能使60万升水受到污染。
当废旧电池与家庭垃圾混合后,在一定条件下会慢慢发生一系列化学反应,释放出有毒物质,渗入地下就会污染地下水,冲入大海,还会对鱼类构成威胁,因此,不能随意乱扔废旧电池。
危害:
危害人体健康;
降低农作物的产量和质量;
影响渔业生产;
制约工业的良性发展;
加速生态环境的退还和破坏。
治理:
推广节水措施,改善城市排污系统;
建设污水处理厂;
合理利用农药和化肥。
3.白色污染
“白色污染”是指废弃的塑料制品〈如塑料包装袋、一次性塑料快餐盒等〉对环境造成的污染。
近年来,北方地区大田中推广地膜覆盖技术,聚乙烯、聚氯乙烯薄膜有20%~30%残留在土地中。
此外,随着塑料工业的发展,日常生活用品中有许多是塑料制品,如塑料袋、一次性餐具、饮料瓶、饮水杯等,由于聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、酚醛树脂等塑料很难被微生物降解,埋入土壤中几十年不变,焚烧也后患无穷,不但会产生大量黑烟、有毒气体,而且还会产生目前被认为毒性最强的“二恶英”。
因此大量的废弃塑料堆积在自然环境中,不仅破坏美丽的环境,更破坏生态平衡,破坏了土壤结构及作物从土壤中吸收水分和营养成分的途径,而影响农业生产,破坏我们生存空间,造成污染灾害。
为了防止白色污染继续蔓延,禁止使用超薄塑料袋。
同时还应开发研制、积极推广使用能迅速降解的淀粉塑料、水溶塑料、光解塑料即环境友好型的绿色塑料。
比如聚乳酸,它是一种新型材料,是由乳酸聚合而成的高分子材料,它掩埋后能在土壤中乳酸菌作用下降解,消除了对环境的污染。
德国有机化学家研制出一种淀粉塑料,即在塑料中加入淀粉,只要能提供湿土壤或者有水的条件下,几天之内就可以完全分解,将这种塑料埋入土壤,以淀粉为食物的细菌便会把它一点一点吃掉,在微生物作用下分解成葡萄糖,最后分解为水和二氧化碳,最终无害地消失在土壤中。
绿色化学的目标是研究和寻找能充分利用的无毒害材料,最大限度地节约能源,在化工生产各环节都实现净化和无污染的反应途径。
绿色化学是人类和自然界的动植物和谐相处的化学。
世界各国都在进行绿色化学的研究。
1995年3月16日,美国总统克林顿宣布了“总统绿色化学挑战计划”作为他重整环境立法设想的一部分。
由此可见,绿色化学是面向21世纪化学发展的方向和议题的化学。
现代人类所渴望的宣言是:
“给我一把种子,我就能染绿地球”,以回归自然、与自然和谐相处为己任。
环境污染造成的恶果直接影响到每一个人,还关系到人类的延续和发展,因此引起世界各国人民的高度重视。
保护环境就是保护人类的生存和发展。
让我们共同努力,跨入一个没有污染、天长蓝、水长清、树长绿、人长寿的崭新时代!
近年来,臭氧层受到氟氯烃(氟利昂)等气体的破坏
臭氧层是地球最好的保护伞,它吸收了来自太阳的大部分紫外线。
然而近二十年的科学研究和大气观测发现:
每年春季南极大气中的臭氧层一直在变薄,事实上在极地大气中存在一个臭氧“洞”
这种臭氧损耗现象是一种反常现象,这是否表明这一紫外线吸收层正处于全球性灾难呢?
通过不断的科学研究,人们发现人类社会活动释放的物质严重的破坏了臭氧层,当然这种现象还受到这一地区独特的气象状态(极涡、寒冷的平流层温度、极地平流层云)的影响。
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