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关键词:环境科学 化学平衡 大气污染 水体污染
环境科学是研究人类生存的环境质量及其保护与改善的科学。环境科学研究的环境,是以人类为主体的外部世界,即人类赖以生存和发展的物质条件的综合体,包括自然环境和社会环境。
人类出现后,通过生产和消费活动,从自然界获取生存资源,然后又将经过改造和使用的自然物和各种废弃物还给自然界,从而参与了自然界的物质循环和能量流动过程,不断地改变着地球环境。人类在改造环境的过程中,地球环境仍以固有的规律运动着,不断地反作用于人类,因此常常产生环境问题。
一、大气层污染问题
人类的生产和生活活动使大气中增加了其他成分,当大气成分的变化增加到环境所能允许的极限时,会使空气质量发生恶化,这种现象就是大气污染。大气污染的形成与治理都是一个平衡的过程。应用化学平衡的原理剖析大气污染的成因以及提出治理大气污染的方法与措施,是每一个化学工作者要深入研究与学习的问题。
1.臭氧层空洞
平流层中有一层臭氧层,其浓度为10%,厚度为30公里,大量吸收来自宇宙的辐射,其中99%的太阳紫外线被它吸收,从而使地球上的生物免受伤害。平流层中发生着这样的反应:O2在紫外线的辐射下生成O3,形成厚约20公里臭氧层。臭氧层能吸收波长
2.酸雨
上世纪50年代,R.A.Smith最早观察到酸雨,并提出“酸雨”这一名词。酸雨中的酸性物质主要是H2SO4和HNO3。煤和石油中均含有硫,每一份重量的硫就会产生双份重的SO2,硫化物在冶炼或制H2S04时也会放出大量的SO2。这些SO2通过气相或液相的氧化反应生成H2SO4。酸雨中的硝酸成份来自高温燃烧,在高温燃烧区,助燃空气中的N2、O2会结台成NO,燃料中的含氮化合物也会燃烧转化为NO。排入大气中的NO 绝大部分转化为NO2,遇水则歧化为硝酸和亚硝酸。当酸性气体排放较多,超出自然界的抵御能力,使大气平衡大幅度移动,酸碱平衡不能将酸性气体调节到正常范围,酸性气体成份偏高,从而形成酸雨,以致于各圈层的平衡移动造成环境荷染。目前酸雨的酸度不断增加,范围日益扩大。减少和防止酸雨的形成,主要应从污染源着手。
3.光化学烟雾
由各种燃烧设备,特别是汽车排出废气中的碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物,在空气中经太阳光(紫外光)照射后,各种污染物之间发生相应反应,生成臭氧、醛类、过氧乙酰硝酸脂等二次污染物,它们在大气中是一种具有刺激性的浅蓝色烟雾(其中有气体污染物,也有气溶胶),称为光化学烟雾。发生此现象的原始成份是NOx和烃类。它们在日光照射下发生一系列的化学平衡。光化学烟雾就是上述各种成份的混合物,若毒雾在大气中含量较高,难以扩散,在局部地区较富集,大气正常平衡组成改变,生物圈中的人就会感到强烈刺激,流泪、眼红、呼吸困难,并诱发其它病症。
二、水环境问题
水体污染沉积物最常用的方法是挖掘清除, 但这是工程量浩大、经济负担很重的方式, 而且如果措施不当反会造成污染扩散的后果。因此, 在实施挖掘以前, 必须对所在水域进行慎密的评估平衡分配法(EqP) 是应用表层沉积物固相与孔隙水中污染物的平衡浓度(C s 与C rw ) 求得平衡常数K p , 再联系当地水质基准WQC。例如重金属可按以下公式计算。
K p = C sCrw
SQC = K p1WQC + [M e ]AV S + [M e ]R
式中, [Me]AVS为酸可挥发性硫化物, [Me]R 为残渣态金属量, 此两项为校正项。在用水与废水的水质净化工艺中, 几乎每种技术都涉及到各门化学和微界面配合过程,化学水处理工艺则是其中最主要的组成部分。在净化技术中普遍应用的则是各类药剂和材料, 其中用量最大、作用最重要的应属混凝剂或絮凝剂。无机高分子絮凝剂是一类新型的水处理药剂, 它们都是铝、铁盐的水解过程中间产物与硅酸等不同阴离子的结合体, 即羟基多核络合物或无机高分子化合物。
针对A l13的凝聚絮凝定量计算模式, 包括以下步骤:
步骤1: 表面吸附,A l13吸附到颗粒表面
S[mOH]m - + nAl12AlO4(OH)24
步骤2: 电中和凝聚,A l13的正电与颗粒表面负电中和并趋近零电荷
S[nAl12AlO4(OH)24+m ] (m-7n) S[nAl12AlO4(OH)24+m](m=7n) ± 0
步骤3: 表面沉淀,A l13结合表面及溶液中OH- 而趋向氢氧化铝沉淀
S[nAl(OH)3], S[nAl12AlO4(OH)24+ m](m=7 n) ± 0
步骤4: 颗粒絮凝, 各颗粒由氢氧化铝及A l13架桥絮凝
S[nAl(OH)3]+ S[n Al(OH)3]+ S[nAl12AlO4(OH)24+ m](m=7 n) ± 0
这一作用机理的最后证实需要应用表面结构与形态鉴定的现代仪器予以确认。
三、结语
上述只反映了环境中诸多化学问题的几个侧面。当代全球存在着十大环境问题,它们分别是大气污染、臭氧层破坏、全球变暖、海洋污染、淡水资源紧张和污染、土地退化和沙漠化、森林锐减、生物多样性减少、环境公害、有毒化学品和危险废物。由于这些问题直接或间接地与化学物质平衡有关,因而要利用化学分析的手段去研究环境污染物的种类和成分,并对它们作定性、定量和结构分析。分析化学平衡问题在解决环境中的化学问题时起关键作用,在认识环境过程和保护环境中起核心作用,具有重要的实践意义。
参考文献
[1] 汤鸿霄. 环境科学学报(Acta Sci. Circum stantiae). 2000, 20 (1):P2-P9
[2] 汤鸿霄, 钱易, 文湘华等. 水体颗粒物与难降解有机物的特性及控制技术原理. 环境科学出版社. 2000
[3] Huang C P, O’Melia C R, Morgan J J. A quatic Chemistry. Interfacial and Interspecies Processes. A CS 244, American Chemical Society. 1995
[4] Stumm W. Chemistry of the Solid 2 Water Interface, Wiley Interscience. 1992
[5] Wen X H, Du Q , Tang H X. Environ. Sci & Technol. 1998: P32, P870-P875
关键词:化学教学;环保教育;爱的奉献
随着科学技术的日新月异及生产的迅猛发展,地球发生了前所未有的变化。人类如何更好地生存、发展,已成为当前大家关注的焦点。[1]“保护环境、保护地球”已成为人类一致的呼声和共同面临的任务。化学与环境有着密切的联系,人们的衣、食、住、行无不与化学打交道,工农业生产更是离不开化学。基于这一认识,在中学化学教学中,恰当地渗透环保知识,培养与增强学生的环保意识,使学生具有良好的化学素养,并使更多的学生立志于环保事业,这是中学化学教师的神圣职责。
一、结合教材内容渗透环保知识,培养学生的环保意识
1.实现中学化学教学与环保教育有机融合的策略分析
(1)有意识地在教材中发掘环保教育内容。例如,教材中的煤、石油、二氧化硫、氮的氧化物、电镀、电解、金属的冶炼等,则是进行环保教育的好题材。
(2)收集并整理有关环保资料以融入教学。例如,当代人们特别关注的环保问题:垃圾的危害、酸雨、臭氧层破坏、全球性气候变化、生物多样性锐减、有毒化学品的污染及转移、突发性环境污染事故与大规模生态破坏、土壤退化的加速、淡水资源的枯竭与海洋污染等,这些都是十分丰富、生动的环保教育内容,如能有机渗透于教学之中,不仅能激发学生学习化学的兴趣,而且对于树立环保意识十分有益。
2.实现中学化学教学与环保教育的有机结合、融会贯通的具体实施手段分析
(1)要以教材系统为主线,科学合理地安排环保教育,使两者有机地结合,切忌喧宾夺主。
(2)紧紧抓住污染与防治、消除污染这一关系来进行分析、讲解。强调环境与人类的密切关系,使学生明白环境污染对人类生存的威胁,为了人类的生存,一定要保护环境。在“防”与“治”的关系中强调以“防”为主。
(3)在教学过程中,应适当增加实例,提供数据,使学生具有丰富的感性认识,加深印象。例如,在“化学反应中的能量变化”教学中,讲到化石燃料的燃烧时,可进一步指出:化石燃料燃烧后的主要产物是二氧化碳等,二氧化碳在大气中浓度增大会造成什么危害呢?过量的二氧化碳会造成不正常的温室效应,使全球气候变暖,二氧化碳浓度增大一倍,全球平均气温增加1.5~7℃,这样迅速上升的温度将会使地球上的冰川融化,海平面上升。再如,在介绍了环境保护的初步知识后,为了丰富学生的感性认识,使学生既见“森林”又见“树木”,可介绍古今中外的具体事例进行剖析。诸如“世界上著名的公害”“科索沃战争中贫弹的放射性污染”等,为了使学生对环境污染的严重危害有进一步认识,可提供一些具体数据:联合国环境计划《我们的星球》杂志最新一期发表的一份研究报告指出,由于全球气候变暖引发的自然灾难正在日益增加,预计到2050年后,每年给世界造成的损失将超过3000亿美金,其危害程度令人惊心。[2]
(4)在进行环保教育时,补充的内容要适合学生的认识水平,充分考虑学生的可接受性,切忌任意拔高。
二、科学合理安排实验,直观、具体进行环保教育
化学是以实验为基础的学科,实验是进行环保教育的又一重要领域,实验装置、化学药品剂量的使用,实验顺序的安排,废液的处理与排放都必须充分考虑“环保”这一重要因素。如氯离子的检验、碘的升华等实验,只要现象明显、达到实验效果,使用时采用微量实验药品即可,在实验顺序上,产生有害气体的实验应放在最后做,完毕后排气通风,及时处理或综合利用废液,做到无害排放。
对某些实验,可采用讲解、讨论、归纳、演示或分组实验方式进行。如二氧化硫和氮的氧化物的回收处理,可提出:对于产生硫化氢、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮等废气,为防止其扩散到大气中去,用什么方法将它们分别除去?如何使其变为有用的产品?通过讨论,得到结论:一般可用碱液吸收酸性物质或制成相应的化工产品同理,一般可用酸液吸收碱性物质,某些有毒物可使其转化为沉淀或可溶物等。这样不仅使学生掌握消除环境污染的简单原理,还可懂得变废为宝的道理,对学生今后的生活实践是十分有益的。
三、开展丰富多彩的环保教育活动,在社会实践中增长知识和才干
由于环境问题具有综合性和实践性的特点,因此,除了在课堂教学中进行环保教育活动,如召开“人类与环境”等主题班会,请专家或工程技术人员来校作报告,社会调查。通过活动,使学生不断进行“人与环境”的思考,进而认识到自己的社会作用与历史责任。我们所看到的垃圾主要是生活垃圾,它的产量随城市人口量的增加正在逐年增加。生活垃圾的种类可分为:废纸、塑料、玻璃、金属和生物垃圾五大类,它有着很多危害,主要表现为:
(1)占地过多,不易分解。
(2)成分复杂,污染空气;所含有机物腐败后分解产生恶臭,释放出大量硫化物、氨等污染物。其中含有机挥发气体达100多种,这些释放物中含有许多致癌致畸物。塑料膜、纸屑和粉尘则随风飞扬形成“白色污染”。
(3)雨水冲刷,污染水体;垃圾经雨水冲刷,会将有害物质冲入河流、湖泊或海洋。若直接弃入,则会引起更严重的污染。不少农村的河流水面上漂着的塑料瓶,树枝上挂着的塑料袋、食品包装纸,不仅造成环境污染,若动物误食了还会伤及健康,进而死亡。
针对垃圾场的恶臭,学校和垃圾场管理方进行多次协商,以加强管理整治,一段时间过后,空气质量有了明显好转。但管理方表示,这是暂时的,垃圾处理场已达到处理极限,垃圾处理的速度远远赶不上垃圾产生的速度。要从根本上解决问题,最有效的解决办法就是减少垃圾的产生和进行废物的再利用。这样不仅可以节约大量资源,还能够最大限度地减少垃圾的产生量,降低垃圾处理费用,减少占用土地资源,从而使我们的生活质量有明显改善。[3]
四、注重生活实际中的“化学与环境”,养成保护环境的良好习惯
在日常生活中涉及许多“化学与环境”的问题,如果置身于生活实际,思考并处理好环保问题,对于学生养成保护环境的良好习惯和升华感情无疑会起到潜移默化的作用。诸如,如何充分利用现有能源?如何节水、节电?如何防止旧电池的污染?……教师精心教育,适时引导,使学生从一点一滴做起,并进而达到“人人都献出一点爱”的崇高境界,这正是我们所追求的。
参考文献:
[1]庄 萍,毛 云,强 娜.论在中学化学教学中如何渗透绿色、环保教育[J].惠州学院学报,2006,26(06):123―128.
[2李锁民.利用化学学科特点培养学生的环保意识[J].中学化学教学参考,2014(14):14.
一、抓好环境安全保障工作
(一)健全饮用水源地安全保障制度,加大保护力度,完善应急预案,根据水质分析、巡查记录及潜在风险源状态,科学配置并及时更新应急物资。
责任单位:水利局、产芝水库管理局
(二)建立长效机制,严格水源保护区执法巡查,及时制止和取缔旅游、垂钓等违章活动,完善相关记录和台帐。供水主管部门及环保、卫生等部门定期抽查水源地巡查情况及纠违处置。取水部门要与相关部门及周边属地政府建立必要的水源保护协防管理机制。
责任单位:水利局、产芝水库管理局
(三)核定增设高格庄水源一级保护区方案;在新区划方案获批前,对该方案一级区实施过渡期的严格要求,同时修编水源地保护规划内容。
责任单位:环保局、水利局
(四)规范围栏围网建设,一级保护区要按照要求设立围网,禁止人和车辆停留和通过,清除游人留下的痕迹,严禁与保护水源无关的人类活动(供水、捞藻除外)。
责任单位:水利局、产芝水库管理局
(五)切实开展饮用水源地应急演练,确保自来水厂与备用水源地管网连通。应急演练要由环保、卫生相关部门进行演练效果的认定。
责任单位:水利局、产芝水库管理局、自来水公司
(六)自来水厂要提升日常水质分析能力,特别是要加强取水和出厂水的日常分析及有害成分分析,并据此增补和调整净水工艺参数和演练方案内容。
责任单位:水利局、自来水公司
(七)自来水厂和监管部门要提升针对特定项目的检测分析能力,规范监测频率,剖析经常性检出项成因,拟定必要的影响防控对策。
责任单位:水利局、环保局、自来水公司
(八)自来水厂完成备用水源切换管网清洗排放通道,并纳入应急演练的重要内容之一,应急演练要与在用水源地和备用水源地同步进行,详细总结应急演练工作,并由环保卫生等部门进行演练效果的认定。
责任单位:水利局、自来水公司
(九)加强对危险废物产生、贮存、转移和处置的全过程监管,规范危险废物转移联单制度。
责任单位:环保局
(十)严格按照《国家危险废物名录》要求,加强医疗废物甄别、收集、转运和处理。完善镇级卫生院医疗废物的收运,确保在二天内清运完毕。建立医疗废物管理应急预案的定期更新制度,并提高预演的可操作性,定期开展演练。
责任单位:卫生局
(十一)加强重金属污染排放、危险废物化学品使用企业的环境安全隐患排查,确保辖区内不发生重、特大环境污染事故或生态破坏事件。
责任单位:各镇政府、街道办事处,经济开发区管委会,环保局
二、进一步加大工业污染防治工作力度
(一)加强工业园区,尤其是电镀工业园区及工业污水处理厂排污口的监管力度。对电镀园区电镀企业废水计费总量与处理量不相吻合问题进行调查,采取有效措施,实现园区废水产生、收集、处理、排放全过程监控。
责任单位:环保局、经济开发区管委会
(二)加强建设项目环评审批管理工作,严格建设项目环境影响评价,对辖区内建设项目进行排查,彻底解决辖区内未批先建、批小建大以及批小产大、未经验收擅自投入生产的问题。
责任单位:各镇政府、街道办事处,经济开发区管委会,环保局
(三)按照环境保护部《关于深入开展重点行业环保核查进一步强化工业污染防治工作的通知》要求,全面开展涉重金属行业环保核查,对治污设施不正常运行、长期超标排放、达标无望的企业坚决实施关停,超标排放的企业停产整治,整改到位前不得恢复生产。
责任单位:环保局、姜山镇政府、日庄镇政府、水集街道办事处、经济开发区管委会
(四)加强涉重金属企业污染处理设施的运营监管,切实规范涉重企业重金属特征污染物的规范收集与处理,对一类污染物必须实施分类收集和分质处理,并在车间或分质处理设施排口实现达标。
责任单位:环保局、姜山镇政府、日庄镇政府、水集街道办事处、经济开发区管委会
(五)进一步加强环境应急管理,督促环境风险企业,特别是化工企业制定针对性的应急预案,并定期开展应急演练。建设应急防范设施,对消防水要建设收集设施。
责任单位:环保局,各镇政府、街道办事处,经济开发区管委会
(六)督促企业完善环境污染治理设施,加强废水、废气、粉尘等污染防治;加大对农药生产企业污水处理设施监管力度,对间歇排放的废水加强监测;加大农药生产企业污水处理站及车间无组织排放的废气收集和治理力度,减少化工异味。
责任单位:环保局,各镇政府、街道办事处,经济开发区管委会
(七)贯彻落实环境保护部《关于深入推进重点企业清洁生产的通知》要求,严格筛查辖区内未开展清洁生产审核的重点企业和审核有效期已过的重点企业,及时公布名单并组织开展审核。
责任单位:环保局,各镇政府,街道办事处,经济开发区管委会
(八)大力推进电镀行业的转型升级,加快淘汰落后产能,提升产业规模与层次。
责任单位:发改局、姜山镇政府、日庄镇政府、水集街道办事处、经济开发区管委会
(九)完善排污许可证管理工作,统一规范排污许可证格式。
责任单位:环保局
(十)督促新天地固体废物综合处置有限公司及时按程序申领经营许可证,确保持证经营。
责任单位:环保局、姜山镇政府
(十一)核实瀚生生物科技有限公司污染物产生情况,强化运营管理,合理组织废水治理设施的运营。
责任单位:环保局、水集街道办事处
三、进一步提高环境基础设施运营管理水平
(一)加强生活垃圾清运和收集的管理,消除垃圾中转站垃圾异味。
责任单位:城建局
(二)进一步加强垃圾填埋场规范化管理,强化垃圾渗滤液处置设施运行维护,安装污染物在线自动监测装置,确保达标排放。
责任单位:城建局
(三)推进城市污水处理厂污泥处置设施建设及提标改造,建设完善的污泥无害化处置设施,规范污泥存放、运输、处置的监管。
责任单位:城建局
(四)加强污水处理厂及在线监测设施的维护管理,确保正常运行,进水口在线监测要与环保部门联网。
责任单位:城建局
(五)加强扬尘污染监管,严格扬尘源头管控,严格执行《绿色施工管理规程》,重视施工人员防尘控制教育,将扬尘控制贯穿到整个施工过程之中。
责任单位:城建局
(六)加强对鑫强机动车检测有限公司监管,严格按照国家标准开展检测。
责任单位:环保局
四、进一步加强环保能力建设
(一)尽快解决监测经费和人员编制不足问题,按照监测站标准化建设要求,尽快完成环境保护监测站标准化验收,规范开展特征污染物监测工作,进一步提升环境监测水平。
责任单位:市编办、财政局、环保局
(二)增加总量减排管理机构和人员,为总量减排提供技术支持。
责任单位:市编办、环保局
(三)根据城市发展现状,调整环境噪声功能区划。
责任单位:环保局
(四)加强机动车环保检测设备的维护,提高机动车环保监管人员专业技术水平。
责任单位:环保局
(五)严格按照环保部要求的项目和频次对划定水功能区划的市控以上水体开展监测工作。
责任单位:环保局
五、具体要求
(一)各单位要根据方案要求和责任分工,制定详细具体的整改措施,并于每周五上午前将整改工作进展情况分别通过金宏网报市政府督查室和市环保局。