我心中的物理,化學(xué)

1、請(qǐng)?jiān)诖溯斎肽母睒?biāo)題CONTENT環(huán)境與生態(tài)平衡大氣污染水體污染食品污染人類(lèi)賴(lài)以生存的環(huán)境是由自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境（人工環(huán)境）組成。自然環(huán)境是人類(lèi)生活和生產(chǎn)所必須的自然條件和自然資源的總稱(chēng)。社會(huì)環(huán)境是人類(lèi)物質(zhì)文明和精神文明發(fā)展的標(biāo)志，它隨經(jīng)濟(jì)和科技的發(fā)展而不斷變化。社會(huì)環(huán)境的質(zhì)量對(duì)人類(lèi)的生活和工作，對(duì)社會(huì)的進(jìn)步都影響極大。這里主要介紹自然環(huán)境生態(tài)系統(tǒng)的基本知識(shí)以及主要的環(huán)境污染現(xiàn)象和其對(duì)人體健康的危害。環(huán)境環(huán)境 植物、動(dòng)物、微生物等各種生物群落組成了生物環(huán)境。空氣、土壤等則是生物賴(lài)以生存的環(huán)境，也叫自然環(huán)境、非生物環(huán)境。人文因素是指人類(lèi)生產(chǎn)和生活活動(dòng)引起的對(duì)生態(tài)平衡的破壞，這是大量的、長(zhǎng)期的、甚

2、至是多方面的。這種人為因素會(huì)使環(huán)境質(zhì)量不斷惡化，從而干擾了人類(lèi)的正常生活，對(duì)人體健康直接或者間接，甚至是潛在的不利影響，這就稱(chēng)為環(huán)境污染環(huán)境污染。造成環(huán)境污染的人為因素主要可分為物理的（噪聲、震動(dòng)、熱、光、輻射與放射性等）、生物的（微生物、寄生蟲(chóng)等）、和化學(xué)的（有毒的無(wú)機(jī)物和有機(jī)物）。生物群落和其生存環(huán)境之間以及生物群落內(nèi)不同群落生物之間不停地進(jìn)行物質(zhì)交換和能量交換，構(gòu)成了多種多樣的生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)系統(tǒng)。例如，一片森林，一帶沙漠，一片海洋，一個(gè)村落，一個(gè)城市都可以視為一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)。他的主要功能是不斷進(jìn)行物質(zhì)循環(huán)和能量交換。生態(tài)系統(tǒng)的群落可以分為：生產(chǎn)者，消費(fèi)者和分解者。生產(chǎn)者 主要指吸收、利用太陽(yáng)

3、能后通過(guò)光合作用合成有機(jī)物的綠色植物。消費(fèi)者 包括各種動(dòng)物，他們直接或者間接地依賴(lài)綠色植物制造出的有機(jī)物生存。根據(jù)他們的食物，直接以植物為食的動(dòng)物稱(chēng)為草食動(dòng)物，而將以草食動(dòng)物或者小型動(dòng)物為食的動(dòng)物稱(chēng)為肉食動(dòng)物。分解者 主要指細(xì)菌和真菌等營(yíng)腐生生活的微生物，它們能將動(dòng)植物的尸體、排泄物和殘落物等所含復(fù)雜的有機(jī)物分解成簡(jiǎn)單的無(wú)機(jī)物，歸還到環(huán)境中，再供生產(chǎn)者使用。1）動(dòng)物中直接以植物為食的草食動(dòng)物叫一級(jí)消費(fèi)者或者初級(jí)消費(fèi)者。2）以草食動(dòng)物為食的肉食動(dòng)物叫二級(jí)消費(fèi)者或者次級(jí)消費(fèi)者。3）以小型動(dòng)物為食的肉食動(dòng)物叫三級(jí)消費(fèi)者。非生命物質(zhì)： 包括陽(yáng)光、空氣、溫度、水分、礦物質(zhì)等。生態(tài)平衡生態(tài)系統(tǒng)發(fā)展到一定階

4、段，它的生物種類(lèi)的組成，各個(gè)種群的數(shù)量比率及能量和物質(zhì)的輸入、輸出等，都處于相對(duì)穩(wěn)定狀態(tài)，這種狀態(tài)稱(chēng)為生態(tài)平衡。生態(tài)系統(tǒng)能自動(dòng)調(diào)節(jié)并維持自身穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和正常功能，但自動(dòng)調(diào)節(jié)能力是有一定的限度，當(dāng)超過(guò)這個(gè)限度，就會(huì)破壞生態(tài)平衡，造成生態(tài)失衡。自然環(huán)境可分為四個(gè)圈層：生物圈、大氣圈、水圈和巖石圈，總稱(chēng)生態(tài)圈，這是經(jīng)過(guò)漫長(zhǎng)的演化而形成的。自然環(huán)境發(fā)展史可規(guī)劃為地球的形成、生物的形成和人類(lèi)的出現(xiàn)三個(gè)階段。所有生物機(jī)體組成中都含有水，自然界中絕大多數(shù)生物及非生物的變化多在水中進(jìn)行。沒(méi)有水參與循環(huán)，就沒(méi)有生態(tài)系統(tǒng)系統(tǒng)的功能，生命就不能維持。水約占地球表面的70%，水為物質(zhì)間的反應(yīng)提供了適宜的場(chǎng)所，稱(chēng)為物質(zhì)傳

5、遞介質(zhì)。水的自然循環(huán)是依靠其氣、液、固三態(tài)易于轉(zhuǎn)化的特征，借助太陽(yáng)輻射和重力作用提供轉(zhuǎn)化和運(yùn)動(dòng)能量來(lái)實(shí)現(xiàn)的。氮是蛋白質(zhì)的基本組成之一。所有生命體均含有蛋白質(zhì)，所以氮的循環(huán)涉及到生物圈的全部領(lǐng)域。氮是地球上極為豐富的一種元素，在大氣中約占79%，卻不能被多數(shù)生物體所直接利用，必須通過(guò)固氮作用。植物從土壤中吸收銨離子（銨肥）和硝酸鹽，并經(jīng)過(guò)復(fù)雜的生物轉(zhuǎn)化形成各種氨基酸，然后由氨基酸合成蛋白質(zhì)。動(dòng)物以植物為食而獲得氮并轉(zhuǎn)化為動(dòng)物蛋白質(zhì)。植物死亡后的遺骸中的蛋白質(zhì)被微生物分解成銨離子、硝酸根離子和氨又回到土壤和水體中，被植物再次利用。見(jiàn)氮循環(huán)示意圖。碳是構(gòu)成生物體的最基本元素之一，地殼巖石和礦物燃料（

6、煤、石油、天然氣）的主要元素。碳循環(huán)主要是通過(guò)CO2來(lái)進(jìn)行的。見(jiàn)下圖由于氧在自然界中含量豐富，分布廣泛，而且性質(zhì)活潑，環(huán)境中處處有氧（游離態(tài)或化合），所以氧在自然界中的循環(huán)最復(fù)雜。上述的幾種循環(huán)中都包含了一部分氧循環(huán)。 大氣污染物 分類(lèi) 成分顆粒物 碳粒，飛灰，CaCO3,ZnO,PbO2,各種重金屬塵粒含硫化合物 SO2,SO3,H2SO4,H2S,硫醇等 含氮化合物 NO,NO2,NH3等氧化物 O3，CO，CO2，過(guò)氧化物等鹵化物 Cl2,HF,HCl等 有機(jī)化合物 烴類(lèi)，甲醛，有機(jī)酸，焦油，有機(jī)鹵化物，酮類(lèi)， 燃料的燃燒是造成大氣污染的主要原因。人類(lèi)生活和工業(yè)、科學(xué)技術(shù)的現(xiàn)代化，使燃料

7、用量大幅度上升，從而造成大氣的污染日趨嚴(yán)重。隨著交通運(yùn)輸業(yè)的發(fā)展，大都市中大量汽車(chē)的排氣也對(duì)環(huán)境造成了嚴(yán)重污染。另外，大氣中還有來(lái)自工業(yè)生產(chǎn)的其他污染物，石油工業(yè)和化學(xué)工業(yè)生產(chǎn)的其他污染物，石油工業(yè)和化學(xué)工業(yè)的大規(guī)模生產(chǎn)也增加了空氣中污染物的種類(lèi)和數(shù)量。在農(nóng)業(yè)方面，由于各種農(nóng)藥的噴灑而造成的大氣污染也是不可忽視的問(wèn)題。大氣污染對(duì)建筑、樹(shù)木、道路、橋梁和工業(yè)設(shè)備等都有極大危害。對(duì)人體健康的危害也日益明顯，更大的威脅是通過(guò)呼吸道疾病消弱人的體質(zhì)，進(jìn)一步引起心臟以及其他器官的機(jī)能障礙而導(dǎo)致疾病甚至死亡。汽車(chē)尾氣中的有害成分主要有：CO，NOx,SO2，HC，顆粒物和臭氧等。CO是汽車(chē)燃燒不完全的產(chǎn)物

8、，其數(shù)量占尾氣成分的首位。CO無(wú)色，無(wú)臭，無(wú)味，當(dāng)被吸入人體后，極易與血紅蛋白結(jié)合（其結(jié)合能力比O2 約大200-300倍），使血紅蛋白失去攜氧能力。CO濃度低時(shí)會(huì)使人慢性中毒，濃度高時(shí)會(huì)導(dǎo)致窒息死亡。SO2硫的氧化物是由燃料所含的硫經(jīng)燃燒而形成的。低濃度的SO2（10LL-1）的危害是刺激上呼吸道，濃度較高時(shí)（100LL-1）時(shí)會(huì)引起深部組織障礙，濃度更高（400LL-1）時(shí)會(huì)致人呼吸困難和死亡。特別是大氣塵粒與SO2的協(xié)同作用對(duì)人體健康的危害就更大。顆粒物汽車(chē)尾氣中的顆粒物包括鉛化物、碳顆粒和油霧等。鉛是大氣污染的重金屬中毒性較大的一種，鉛塵來(lái)自于汽車(chē)的抗爆添加劑，這是一種含鉛的有機(jī)化合物

9、四乙基鉛(C2H5)4Pb。四乙基鉛的毒性比無(wú)機(jī)鉛化合物約大百倍，且鉛塵隨行車(chē)和風(fēng)力擴(kuò)散。它是引起急性精神病的劇毒物質(zhì)，它可以在人體中不斷積累，當(dāng)血液中鉛含量超過(guò)0.01mg時(shí)，可以造成貧血等癥狀。大氣中的HC和NOx等為一次污染物，在太陽(yáng)光中紫外線(xiàn)照射下能發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，衍生種種二次污染物。由一次污染物和二次污染物的混合物（氣體和顆粒物）所形成的煙霧污染現(xiàn)象，稱(chēng)為，又叫洛杉磯煙霧。下列方程式表示光化學(xué)煙霧的主要成分和產(chǎn)物汽車(chē)排氣 + 陽(yáng)光 + O2(g)O3（g）+NO x(g)+H2O(g)+有機(jī)化合物CO,NO,烴 提供能量 氧化劑，刺激劑 降雨的酸化強(qiáng)度通常用pH值表示，pH值就是氫離子

10、濃度的負(fù)對(duì)數(shù)，即pH=lgH+。 正常雨水偏酸性，pH值約為6-7，這是由于大氣中的CO2溶于雨水中，形成部分電離的碳酸。CO2(g)+H2O H2CO3 H+HCO3- 而水的微弱酸性又有利于土壤的養(yǎng)分溶解，供生物吸收，這是有利于人類(lèi)環(huán)境的。酸雨通常是指pH小于5.6的降雨，是大氣污染現(xiàn)象之一。酸雨的形成是一個(gè)復(fù)雜的大氣化學(xué)和大氣物理過(guò)程，主要是由廢氣中的SOx和NOx造成的。汽油和柴油都有含硫化合物，燃燒時(shí)排放出SO2，金屬硫化物礦在冶煉過(guò)程也要釋放大量SO2。這些SO2通過(guò)氣相或者液相的氧化反應(yīng)產(chǎn)生硫酸。2SO2+O2 2SO3SO3+H2OH2SO4SO2+H2OH2SO32H2SO3

11、+O2 2H2SO4催化劑酸雨對(duì)環(huán)境有多方面的危害：使水域和土壤酸化，損害農(nóng)作物和林木生長(zhǎng)，危害漁業(yè)生產(chǎn)（pH值小于4.8時(shí)魚(yú)類(lèi)就會(huì)消失），腐蝕建筑物、工廠設(shè)備和文化古跡也危害人類(lèi)健康。因此酸雨會(huì)破壞生態(tài)平衡，造成很大經(jīng)濟(jì)損失。此外，酸雨可隨風(fēng)飄移而降落到幾千里外，導(dǎo)致大范圍的危害。因此，酸雨已被公認(rèn)為全球性的重大環(huán)境問(wèn)題之一。燃料在燃燒過(guò)程中一定會(huì)產(chǎn)生CO2和H2O，產(chǎn)生的CO2溶解在雨水、江河、湖泊和海洋里，也可以被植物吸收進(jìn)行光合作用等。產(chǎn)生和出去CO2的濃度保持在一定范圍內(nèi)。大氣中的CO2和水蒸氣等允許部分太陽(yáng)輻射透過(guò)并達(dá)到地面，使地球表面溫度升高，同時(shí)，大氣又能吸收太陽(yáng)和地球表面發(fā)出

12、的長(zhǎng)波輻射，僅讓很少一部分熱輻射散失到宇宙中。由于大氣吸收的輻射熱量多于散失的，最終導(dǎo)致地球保持相對(duì)穩(wěn)定的氣溫，這種現(xiàn)象稱(chēng)為溫室效應(yīng)。溫室效應(yīng)是地球生命賴(lài)以生存的必要條件。但由于人口數(shù)量劇增，人類(lèi)活動(dòng)頻繁，化石燃料的燃燒量猛增，加上森林面積因?yàn)E砍濫伐而急劇減少，導(dǎo)致CO2吸收及反射回到地面的長(zhǎng)波輻射能增多，引起地球表面氣溫上升，造成了溫室效應(yīng)加劇，氣候變暖。因此CO2量的增加，被認(rèn)為是大氣污染物對(duì)全球氣候產(chǎn)生影響的主要原因。溫室效應(yīng)的加劇導(dǎo)致全球變暖，會(huì)對(duì)氣候、生態(tài)環(huán)境及人類(lèi)健康等多方面帶來(lái)影響。地球表面溫度升高會(huì)使更多的冰雪融化，反射回宇宙的陽(yáng)光減少，極地更加變暖，海平面慢慢上升，降雨量也會(huì)

13、增加。降水量的增加會(huì)使草原以及對(duì)水敏感的物種出現(xiàn)變化，很多植物的生長(zhǎng)將會(huì)在與以往不同時(shí)期內(nèi)播種、開(kāi)花與結(jié)果，植物的生長(zhǎng)周期會(huì)縮短，甚至使植物品種打亂，變暖變濕的氣候條件會(huì)促使病菌、霉菌和有毒物質(zhì)的生長(zhǎng)，導(dǎo)致食物受污染或變質(zhì)。因此，氣候變暖將會(huì)引起全球疾病的流行，甚至威脅人類(lèi)健康。在高層大氣中（高度范圍約離地面15-24km）,由氧吸收太陽(yáng)紫外線(xiàn)輻射而生成可觀量的臭氧O3。當(dāng)臭氧的濃度在大氣中達(dá)到最大值時(shí)，就形成厚度約20km的臭氧層。臭氧層能吸收波長(zhǎng)在220-330nm范圍的紫外線(xiàn)，從而防止這種高能紫外線(xiàn)對(duì)地球上生物的傷害。臭氧層變薄和出現(xiàn)空洞，就意味著有更多的紫外線(xiàn)輻射到達(dá)地面。紫外線(xiàn)對(duì)生物

14、具有破壞性，對(duì)人類(lèi)的皮膚、眼睛，甚至免疫系統(tǒng)都會(huì)造成傷害，強(qiáng)烈的紫外線(xiàn)還會(huì)影響?hù)~(yú)蝦類(lèi)和其他水生生物的正常生存，乃至造成某些生物滅絕，會(huì)嚴(yán)重阻礙各種農(nóng)作物和樹(shù)木的正常生長(zhǎng)，又會(huì)使CO2量增加而導(dǎo)致的溫室效應(yīng)加劇。引起臭氧層被破壞的原因有很多種解釋?zhuān)渲泄J(rèn)的原因之一是氟利昂（氟氯甲烷類(lèi)化合物）的大量使用。氟利昂被廣泛應(yīng)用于制冷系統(tǒng)、發(fā)泡劑、洗滌劑、殺蟲(chóng)劑、除臭劑等。氟利昂化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，易揮發(fā)，不溶于水。但進(jìn)入大氣平流層后，受紫外線(xiàn)輻射而分解產(chǎn)生Cl原子，Cl原子則可引起破壞臭氧循環(huán)反應(yīng)。地球表面上水的覆蓋面積約占四分之三。水是寶貴的自然資源，是人類(lèi)生活、動(dòng)植物生長(zhǎng)和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)不可缺少的物質(zhì)。水是

15、一切生命機(jī)體的組成物質(zhì)，是生命發(fā)生、發(fā)育和繁衍的源泉。水是生物體新陳代謝的一種介質(zhì)，水參與了一系列的生理生化反應(yīng)，維持著生命的活力。水是人體及各種生物體中含量最多的一種物質(zhì)，約占體重的三分之二。每人每天約需5L水，沒(méi)有水就沒(méi)有生命。主要指由于人類(lèi)的各種活動(dòng)排放的污染物進(jìn)入河流、湖泊、海洋或者地下水等水體中，使水和水體的物理、化學(xué)性質(zhì)發(fā)生變化從而降低了水體的使用價(jià)值。水體污染會(huì)嚴(yán)重危害人體健康，據(jù)世界衛(wèi)生組織報(bào)道，全世界75%左右的疾病與水有關(guān)。常見(jiàn)的傷寒、胃炎、痢疾和傳染性乙肝的發(fā)生與傳播都和直接飲用污染水有關(guān)。 水體污染有兩類(lèi)：一類(lèi)是自然污染，另一類(lèi)是人為污染人為污染，而后者是主要的。自然污

16、染 主要是由自然因素造成，如特殊地質(zhì)條件使某些地區(qū)有某些或某種化學(xué)元素的大量富集，天然植物在腐爛過(guò)程中產(chǎn)生某種毒物，以及降雨淋洗大氣和地面后攜帶各種物質(zhì)流入水體，都會(huì)影響該地區(qū)的水質(zhì)。人為污染 是人類(lèi)生活和生產(chǎn)活動(dòng)中產(chǎn)生的廢污水對(duì)水體的污染，包括生活污水、工業(yè)廢水、農(nóng)田排水和礦山排水等，此外，廢渣和垃圾傾倒在水中或岸邊，或堆積在土地上，經(jīng)降雨淋洗流入水體，都能造成水體污染。 排入水體的污染物種類(lèi)繁多，一般可按污染物分為無(wú)機(jī)污染、有機(jī)污染物和農(nóng)藥污染物。類(lèi)型類(lèi)型主要污染物主要污染物無(wú)機(jī)污染物含氟，氮，磷，砷，錫，汞，鉻，鉛，鋅等化合物有機(jī)污染物酚，氰，多氯聯(lián)苯，稠環(huán)芳烴，取代烴類(lèi)化合物農(nóng)藥污染物

17、DDT，六六六，敵敵畏，敵百蟲(chóng)等水體中主要污染物污染的特點(diǎn)是其某些化合物的生產(chǎn)與應(yīng)用的廣泛，在局部地區(qū)可能出現(xiàn)高濃度污染。另外，重金屬污染物一般具有潛在的危害性。他們與有機(jī)污染物不同，水中的微生物難于使之分解消除（可稱(chēng)為降解作用），經(jīng)過(guò)“蝦吃浮游生物，小魚(yú)吃蝦，大魚(yú)吃小魚(yú)”的水中食物鏈被富集，濃度逐漸加大。而人正處在食物鏈的終端，通過(guò)食物或飲水，將有毒物攝入人體。例如眾所周知的水俁病就是由所食魚(yú)中含有氯化甲基汞引起的，骨痛病是由鎘污染所引起的。主要包括氯農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、多環(huán)芳烴、高分子聚合物（塑料、人造纖維、合成橡膠）、燃料等有機(jī)化合物。他們共同的特點(diǎn)是大多數(shù)為難降解有機(jī)物，或持久性有機(jī)物。他

18、們?cè)谒泻侩m不高，但因在水體中殘留時(shí)間長(zhǎng)，有蓄積性，可造成人體慢性中毒、致癌、致畸等生理危害。生物化學(xué)需氧量（生物化學(xué)需氧量（BODBOD）天然水體中溶解氧含量一般為5-10mg/L。當(dāng)大量耗氧有機(jī)物排放到水體后，是水中溶解氧急劇減少，水體出現(xiàn)臭惡，破壞水生生態(tài)系統(tǒng)，對(duì)漁業(yè)生產(chǎn)的影響甚大。這物質(zhì)對(duì)水體的污染程度，可間接地用單位體積水中含氧有機(jī)物生化分解過(guò)程所消耗的氧量（以mg/L為單位），即生物化學(xué)需氧量（BOD）來(lái)表示。1）有機(jī)化合物有機(jī)化合物 農(nóng)藥污染農(nóng)藥污染在農(nóng)田、果園中大量使用化學(xué)農(nóng)藥，是造成糧食、蔬菜、果品化學(xué)性污染的主要原因。這些污染物還可以隨著雨水進(jìn)入水體，然后進(jìn)入魚(yú)蝦體內(nèi)。我國(guó)某地湖泊收到農(nóng)藥污染后，不少魚(yú)的