环境化学论文酸雨

“天空中的死神”是人们给一种会“螫人”的雨所起的名字,这种“会螫人的雨”就是“酸雨”。由于在正常情况下大气中含有一定的二氧化碳,降水时溶解在水中,形成酸性很弱的碳酸,因此正常的雨水呈微酸性,PH值约为。1982年6月的国际环境会议将PH值小于的降水包括雨、雪、霜、雾、雹、霰等正式定为“酸雨”。早在1872年，人类便发现了酸雨,联合国有关组织也于1982年承认它属于全球性的环境污染问题。第二次世界大战以后,各国的工业相继崛起,特别是在欧洲,一些工业化程度较高的国家和地区每年经由工厂烟囱排入大气层的硫化物和氮氧化物烟雾可达4600万吨左右。在风力的吹送下,这些烟雾在几千公里的长距离飘送过程中发生化学反应,生成硫酸盐。当硫酸盐与水汽、云滴和雨雪相遇时,形成酸雨酸雾落到地面,进而由水流汇集到江河湖泊中,严重地威胁鱼类及其他动、植物和人类的生存。据报道,在瑞典,每天都有上千吨外来的硫烟随着横贯欧洲的盛行西风从境外进入国境上空。30多年来,瑞典1/5左右的湖泊严重酸化,湖水PH值降至以下,鱼卵多已不能正常孵化;加之湖底淤泥中的有毒金属遇酸溶解,最终导致鱼类死亡。目前,瑞典全国4000多个湖泊里的鱼类已经绝迹;在挪威,5000多个湖泊中有1838个湖泊没有活鱼;在美国纽约州的阿迪龙克达克山区,有180多个湖泊鱼类绝迹……酸雨对森林的危害近年来也频见报端。树木的叶片对酸雨的反应特别敏感,叶片受损后光合作用降低,抗病虫害的能力减弱,导致林木生长缓慢甚至死亡。在德国西部,估计近10年来已有12%的森林受害;瑞典每年由酸雨造成的木材损失达460万立方米。酸雨还可使露天的建筑物及管道设施受到腐蚀。例如伦敦特拉法加广场上的查理一世塑像、罗马科洛西姆斗兽场和雅典巴台农神庙等,均已受到不同程度的损害。我国也不乏这方面的例子,例如嘉陵江大桥以每年毫米的速度被腐蚀,仅用于钢结构维护的费用每年就达20万元以上。更为严重的是,酸雨还会使城市自来水管的铜、铅一类成分溶解在饮用水中,直接危害人体健康。饮用酸化的重金属含量较高的地面下水,食用酸化湖泊和河流的鱼类,都可使一些重金属元素通过食物链累积进入人体而最终产生危害。此外,吸入含酸性物质的空气能使人的呼吸道疾病加重。酸雨中含有甲醛、丙烯酸等成分,对人体及眼睛有强烈刺激作用。硫酸雾和硫酸盐雾的毒性比二氧化碳要高10倍,其微粒可侵入人体深部组织,引起肺水肿和肺硬化等疾病并导致死亡。目前，我国酸雨主要分布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30%。新闻背景2004年我国酸雨污染加重环保总局近日公布的《2004年中国环境状况公报》显示，2004年我国酸雨污染略呈加重趋势。统计显示，2004年我国出现酸雨的城市有298个，占全国527个统计市（县）的％。降水年均pH值小于（酸雨）的城市达218个，占统计城市的％。与上年相比，出现酸雨的城市比例增加了个百分点；酸雨城市比例上升了4个百分点，其中pH值小于的城市比例增加了2个百分点；酸雨频率超过80％的城市比例上升了个百分点。报告显示，2004年酸雨区域分布范围基本稳定，降水年均pH值小于（酸雨）的城市主要分布在华中、西南、华东和华南地区。华中酸雨区污染最为严重，湖南和江西是华中酸雨区酸雨污染最严重的区域。我国酸雨主要分布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30%。

摘要 科学技术的进步，将促进社会各项生产事业的发展，使人民生活更加丰富、更为方便，由此也带来各种公害以及破坏自然环境的隐患．只有当人们，尤其是作为跨世纪劳动者的中学生普遍树立起环境意识之时，才能形成社会力量，来共同保护人类自身的生活环境． 关键词 中学化学教学，环境化学，环保意识 中图分类号 G633．8 人类以其科学技术改造自然，推动社会进步，但同时却给自身带来环境污染的不幸．近代屡屡发生的公害事件终于使人们承认了这一事实，并发现化学品造成的环境污染最为严重．治理已发生的污染固然重要，而根本大计还在防患于未然，要使人们在建设的同时考虑到环境的影响，树立“环境意识”．可见，在中学向学生介绍有关环境化学与防止环境污染的知识是非常必要的． 1加强中学生环境化学教育的重要性 我国属于发展中国家，改革开放以来，乡镇企业异军突起，在带来巨大的经济效益的同时，也给我国广大农村这块净土带来了新的环境污染和劳动保护问题．“八五”期间报道，当时我国大气污染程度已相当于世界发达国家50～60年代污染最严重时期，每年的排尘量为2300万吨，年排放SO2量达14610万吨．到本世纪末，燃烧煤和机动车辆排放出的废气将对大气造成更为严重的污染．面对如此严峻的形势，若不加强环境管理，让不断增加的工业“三废”继续污染环境、破坏生态平衡，就会给我国社会主义建设、经济发展造成严重的后果．所以对全民族进行环境、生态知识的宣传教育是不可缺少的，务必从中学教育抓起． 2结合化学教学对学生开展环境化学教育 2．1通过课堂教育把环境保护作为小公民自觉行动 环境化学重要内容之一，是研究化学污染物在环境中的变化规律，即在原子、分子的水平上用物理化学等方法去研究环境中化学污染物的来源、迁移、转化过程中的化学行为，以及反应机制、积累和归宿等．由于我国公民环境意识较差，这和日趋严重的环境问题是不相适应的．要提高全民的环保意识，使保护环境成为每个公民的自觉行动，首先就要从学生做起，从课堂做起．当学生在做制取Cl2，NO2，H2S等有毒气体实验时，应强调学生注意对制取气体装置气密性的检查、化学药品用量的适当（尽量采用微量，只要达到实验效果明显即可）、以及设计吸收尾气的装置等．实验完毕，还应将废液集中倒入废液缸中，可回收的尽量回收，以养成保护环境的良好习惯． 2．2通过实验开展环境化学知识教育 中学教育目的之一，就是为社会造就合格的后备劳动者．中学化学教育对环境科学的学习将起着启蒙作用，应很好地利用这门实践性很强的学科，通过实验使学生掌握一定的环保知识．中学实验室的污染源多，国家提出居民区大气中的有毒物质有21种，中学化学实验室里就有14种．例如，制取溴苯实验过程中逸出的臭味是溴蒸气，它既污染了教室环境又严重地影响了师生的身体健康．针对这一问题，利用所学知识引导学生认真分析，找出原因是制取溴苯的装置不够严密，因此在反应过程中逸出的Br2通过长玻璃管时不可能完全被冷凝成液体，因而会从导管口逸出．要避免实验中Br2的逸出，就应设法改进实验装置，使整个涉及Br2的反应过程在一个密闭系统内进行，即将反应安排在“Y”形管内进行．在反应装置和HBr气体的吸收装置间串联一个洗气瓶，内装四氯化碳以吸收气体中的Br2． 3理论联系实际提高学生学习环保知识的认识 3．1从人类与大自然的协调中激发学生的学习积极性 新的《化学教学大纲》明确指出：“在教学过程中要十分注意联系实际，以使学生更好地掌握所学的知识和技能，以及这些知识和技能在工农业生产、第三产业、科学技术和日常生活的应用．随着科学技术的发展，联系实际的教学内容应有所增加，可以充实包括环境保护、新内容、新能源、海洋、卫生保舰食品等方面内容，但应限于有关的化学基础知识范围之内”．可见，环境化学基础理论知识和原理的学习是十分重要的，并应着重于理论联系实际和基础知识面的扩展上．要以地球化学知识为基储生态系统中物质循环和能量流动为线索，讲授空气、水体、土壤、森林、植物与人类的关系，展示好的生态小环境和污染严重区的对比，简明介绍当今世界关注的环境问题，以讲座、竞赛等形式让学生提高认识，使学生深切地感到环境化学就在自己身边． 3．2针对温室效应引导学生分析此类生态问题 运用学生所获得的知识，引导分析“温室效应”，使他们了解到由于大气层CO2浓度逐年上升，太阳能辐射的一部分——地球红外辐射热不能透过大气层，因而造成“温室效应”，使地球表面升温、冰川溶化，直接影响着现代文明社会发展的情况．以提高对控制“温室效应”等生态问题的认识．还应让学生通过讨论分析得出人类必须控制战争和固体废物燃烧、大力发展森林等结论，以利于生态环境的改善． 3．3结合现有法律法规的宣传加深学生对环保意义的认识 组织学生参加环保法律法规的宣传，利用3月12日植树节、5月31日世界无烟日、6月5日世界环境日等纪念日，取得当地环保、水保、森保等部门的支持，让学生们在宣传中了解我国有关这方面的规定和常识，以提高学生在环境管理环境文化方面的认识． 3．4结合第二课堂教学提高学生的学习兴趣 利用节假日、夏令营，组织学生对当地自然保护区、生态保护区、水土保护区和环境污染区等进行实地考查，使他们认识到人与气温、气候、空气、谷物增产、水土流失、森林砍伐及环境保护等都存在着密切关系．通过现场对比，丰富学生环境方面的知识，结合已学的知识，开展有关环境污染与保护知识的问答．例如，酸雨是如何形成的？造成大气污染的主要物质是什么？防治途径如何？等等．以提高学生的学习兴趣，并为今后工作奠定良好的环保基础． 4通过学生向社会宣传环保知识促进全民环保意识的提高 我国是一个农业大国，据报道1993年全年生产和使用化学农药达25万吨，农村改革后，单纯依赖使用化学农药的单元从过去60万个生产队，扩大分散到亿万农户，直接接触农药的约有2～3亿人，每年全国因农药中毒伤亡人数超过10万人．由于缺乏生态、环境意识与农药常识，环境科学教育又未跟上，因而全国各地滥用剧毒化学农药的现象相当普遍．这不仅危及亿万农民的生命安全，也祸及全社会几亿个普通家庭．通过学生向亲人、朋友及社会各界宣传环保知识，不仅可促进当地环保工作的开展，提高公民的环保意识，而且还可推动无公害生物农药的研究和使用．

年底的气候大会中“低碳生活”是个新概念，提出的却是世界可持续发展的老问题，它反映了人类因气候变化而对未来产生的担忧，世界对此问题的共识日益增多。目前的主流看法是，导致气候变化的过量碳排放是在人类生产和消费过程中出现的，要减少碳排放就要相应优化和约束某些消费和生产活动。笔者以为，对占主流、有共识的“低碳生活”理念主旨可以概括为“适度吃、住、行、用，不浪费，多运动”。如以中国传统文化来解释这一理念的主要内涵，还可再简化为“勤、俭”二字。“低碳生活”这一理念着眼于人类未来。近几百年来，以大量矿石能源消耗和大量碳排放为标志的工业化过程让发达国家在碳排放上遥遥领先于发展中国家。当然也正是这一工业化过程使发达国家在科技上领先于其他国家，也令它们的生产与生活方式长期以来习惯于“高碳”模式，并形成了全球的“样板”，最终导致其自身和全世界被“高碳”所绑架。在首次石油危机、继而在气候变化成为问题以后，发达国家对高耗能的生产消费模式和“低碳生活”理念才幡然觉悟，有了新认识。尽管仍有学者对气候变化原因有不同的看法，但由于“低碳生活”理念至少顺应了人类“未雨绸缪”的谨慎原则和追求完美的心理与理想，因此“宁可信其有，不愿信其无”，“低碳生活”理念也就渐渐被世界各国所接受。世界被气候问题所困扰，但世界是由不同地理环境、不同发展阶段的国家和地区组成，我们必须各自做出努力在这一理念上达成共识，共同行动。在目前阶段，我们还必须在全面、公正、有区别的原则下处理如下难题：短期与长远利益的协调，国家与全球利益的冲突与共赢，行业经济与整体经济利益的博弈与调整，国家意志与社团利益的对立统一，发达国家与发展中国家的资源共享与互助等。由此足见，要将“低碳生活”理念真正转化为现实，会带来怎样的挑战。“低碳生活”最根本的挑战是，它要求人类改变自工业化以来形成的生产消费理念，特别是那种消费至上的消费文化。现有世界流行的主流经济理论基本建立在消费至上、消费者至上、竞争优先的基础上，它提高了社会生产的高效率，却也一度导致了生产与消费领域不受控制的高碳排放。虽然消费至上看起来是美好的目标，但以“低碳生活”理念看来，它却是牺牲人类长远利益和整体利益的短视行为。所以，选择“低碳生活”理念，就意味着我们必须拿出足够的政治勇气来进行一次资源和利益的再协调和再分配，而且我们还必须要有足够的能力，并准备相应的行动手段来审视我们的消费习惯。“低碳生活”向人类提出的是前所未有的问题，没有现成的经验、理论与选择模式，我们唯一的选择就是创新，创新我们的生活模式，以保护地球家园、为人类未来造福为宗旨。

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酸雨 一、酸雨的定义 「酸雨」，顾名思义，雨是酸的。其正确的名称应为「酸性沈降」，它可分为「湿沈降」与「乾沈降」两大类，前者指的是所有气状污染物或粒状污染物，随著雨、雪、雾或雹等降水型态而落到地面者，后者则是指在不下雨的日子，从空中降下来的落尘所带的酸性物质而言。在化学上定义水之pH(酸碱)值等於七为中性，小於则是酸性。自然大气中含有大量二氧化碳，二氧化碳在常温时溶解於雨水中并达到气液相平衡后，雨水之酸碱值约为 ，因此大自然的雨水是酸的；但是，在大自然中，仍存在其他致酸的物质，例如，火山爆发所喷出的硫化氢，海洋所释放出的二甲基硫，高空闪电所导致之氮氧化物等，均会使雨水进一步酸化，而酸碱值会降至 左右。因此，在 1980 年代后期以来，许多国内外（包含环保署研究报告）研究者，已将所谓「酸雨」认知为当雨水酸碱值在 以下时，即确定受到人为酸性污染物的影响。因此，在环保署研究报告中，已统一雨水酸碱值达 以下时，正式定义为「酸雨」。例如，若以环保署台北酸雨监测站 1990-1998 年之有效雨水化学分析资料为准，显示约九成降水天数的雨水pH值在 以下，而酸雨发生机率则为七成五左右。 二、酸雨的组成 一般酸水化学组成中，较重要的物种包括 H+、Cl-、NO3-、SO2-4、NH4+、K+、Na+、Ca2+及 Mg2+ 等九种。其来源包括 自然来源及人为来源如图所示，一般而言NO3-及 SO2-4 为主要的致酸物质，其硫氧化物与氮氧化物转化而来。在人为污染排放方面，前者则与化石燃料使用、火力电厂、含硫有机物燃烧有关；后者主要源自工厂高温燃烧过程，交通工具排放等因素 。Ca2+ 及 NH4+ 为主要的中和(致碱)物质。 人为致酸物质 人为致碱物质 SO2-4 石化工业、火力电厂、燃烧 Na+、Cl- 、 Mg2+ 海洋的海水飞沫 NO3- 工厂高温燃烧过程、交通工具排放 Ca2+、K+ 尘土 NH4+ 农药喷洒 在此厘清一个观念，雨水 pH 值之高低与否，并不必然代表其中人为污染物多寡除了上述酸性离子外，亦存在其他如铵根、钙、镁等碱性离子，以中和其酸性，雨水酸碱值则为以上离子平衡后之氢离子所计算得来。换言之，雨水中若有高浓度之硫酸根与硝酸根离子，但因有其他碱性离子中和之，那麼雨水未必呈现酸性反应（即低酸碱值），反之亦然。雨水酸碱值无疑地可以作为一项先期指标，但更重要的是必须进一步进行雨水化学成份分析，了解其污染物来源，并计算随雨水沈降至地表的污染物通量（即所谓沈降量，以公斤/公顷/年为单位），进而制定控制策略以改善之。 三、酸雨的危害 人类 酸雨对人类的影响，我们最直接的反应就是会”秃头〃，但是否真正会导致秃头，科学家们仍再努力研究，但大家还是少淋雨为妙。 酸污染对人类最严重的副作用就是呼吸方面的问题。二氧化硫和二氧化氮的射出物会引起呼吸方面的问题，例如哮喘、乾咳、头痛、和眼睛、鼻子、喉咙的过敏。对人类而言，酸雨的一个间接影响就是溶解在水中的有毒金属被水果，菜蔬和动物的组织吸收。虽然这些有毒金属不直接影响这些动物，但是吃下这些动物却对人类的产生严重影响。例如，累积在动物器官和组织中的汞与脑损伤和神经混乱有关联的。同样地，在动物器官中的另一种金属，铝，与肾脏的问题有关，近来也被怀疑与老年痴呆症的疾病有关。 建筑物和雕像 酸性粒子也会沈积在建筑物和雕像上，造成侵蚀。例如,建在渥太华的美国国会大厦一直被大气中过量的二氧化硫瓦解。石灰岩和大理石跟酸接触后会转变为一种粉碎物质，称为石膏。此外，桥梁以更快的速度被腐蚀，铁路工业和飞机工业同样的必须花费更多的钱来修补由酸雨造成的损害。酸雨不仅造成了经济负担上的问题，而且也对一般大众的安全产生危险。举一个实例，1967年俄亥俄河上的桥倒塌，造成46人死亡。原因为何？由於酸雨的腐蚀。 另外，酸雨也造成暴露在外的雕像受到侵蚀，这造成文化资产的破坏，令许多人担忧。 农作物 酸雨会影响农作物稻子的叶子，同时土壤中的金属元素因被酸雨溶解，造成矿物质大量流失，植物无法获得充足的养分，将枯萎、死亡。但土壤中因酸雨释出的金属也可能为植物吸收造成影响，这问题极其复杂，譬如，酸雨中某些金属( 如，铁 )的释出反而有助於植物的生长。因此，酸雨对植物、农作物、森林的确实影响仍不清楚。 左图为叶子受酸雨为害的情形 右图为显微镜观察叶子内部的组织 树木和土壤 酸雨造成最严重的影响之一是在森林和土壤。硫酸随著降雨落到地球而造成严重损害,土壤中的养分也会流失,因此树木会因为维持生命所必须的钙和镁的流失而枯死。并非所有的二氧化硫都会转变成硫酸，事实上有一相当的量会漂浮在大气中，当最后沈降到地表时，会阻碍叶子的气孔进行光合作用。研究显示当红云杉的幼苗被酸碱值 到 的硫酸和硝酸的组合喷洒后，观察得知这些幼苗会产生棕色损伤。最后，针叶会减少，同时也发现在酸性高度集中区域的针叶，生长速度较缓慢，因为在此区针叶凋零的速率大於再生的速率，光合作用也大受影响。 此外,剧烈的霜也可能使这个情况进一步恶化，随著二氧化硫、空气中现存的氨和臭氧的增加，会减少树的耐霜性。从硫化铵产生的氧化氨和二氧化硫，这些产物会在树的表面上形成。当铵硫酸盐到达这些土壤时, 它会起反应形成含硫和含氮的酸性物质，这样的条件会刺激真菌和有害动物例如甲虫的成长。 林业在加拿大是一个一年价值一千万元的工业，大约有百分之十的加拿大人仰赖树木的收获和加工处理维生。若森林处於危险时，这些职业也会跟著消失。