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關鍵詞:環境科學 化學平衡 大氣污染 水體污染
環境科學是研究人類生存的環境質量及其保護與改善的科學。環境科學研究的環境,是以人類為主體的外部世界,即人類賴以生存和發展的物質條件的綜合體,包括自然環境和社會環境。
人類出現后,通過生產和消費活動,從自然界獲取生存資源,然后又將經過改造和使用的自然物和各種廢棄物還給自然界,從而參與了自然界的物質循環和能量流動過程,不斷地改變著地球環境。人類在改造環境的過程中,地球環境仍以固有的規律運動著,不斷地反作用于人類,因此常常產生環境問題。
一、大氣層污染問題
人類的生產和生活活動使大氣中增加了其他成分,當大氣成分的變化增加到環境所能允許的極限時,會使空氣質量發生惡化,這種現象就是大氣污染。大氣污染的形成與治理都是一個平衡的過程。應用化學平衡的原理剖析大氣污染的成因以及提出治理大氣污染的方法與措施,是每一個化學工作者要深入研究與學習的問題。
1.臭氧層空洞
平流層中有一層臭氧層,其濃度為10%,厚度為30公里,大量吸收來自宇宙的輻射,其中99%的太陽紫外線被它吸收,從而使地球上的生物免受傷害。平流層中發生著這樣的反應:O2在紫外線的輻射下生成O3,形成厚約20公里臭氧層。臭氧層能吸收波長
2.酸雨
上世紀50年代,R.A.Smith最早觀察到酸雨,并提出“酸雨”這一名詞。酸雨中的酸性物質主要是H2SO4和HNO3。煤和石油中均含有硫,每一份重量的硫就會產生雙份重的SO2,硫化物在冶煉或制H2S04時也會放出大量的SO2。這些SO2通過氣相或液相的氧化反應生成H2SO4。酸雨中的硝酸成份來自高溫燃燒,在高溫燃燒區,助燃空氣中的N2、O2會結臺成NO,燃料中的含氮化合物也會燃燒轉化為NO。排入大氣中的NO 絕大部分轉化為NO2,遇水則歧化為硝酸和亞硝酸。當酸性氣體排放較多,超出自然界的抵御能力,使大氣平衡大幅度移動,酸堿平衡不能將酸性氣體調節到正常范圍,酸性氣體成份偏高,從而形成酸雨,以致于各圈層的平衡移動造成環境荷染。目前酸雨的酸度不斷增加,范圍日益擴大。減少和防止酸雨的形成,主要應從污染源著手。
3.光化學煙霧
由各種燃燒設備,特別是汽車排出廢氣中的碳氫化合物和氮氧化物等一次污染物,在空氣中經太陽光(紫外光)照射后,各種污染物之間發生相應反應,生成臭氧、醛類、過氧乙酰硝酸脂等二次污染物,它們在大氣中是一種具有刺激性的淺藍色煙霧(其中有氣體污染物,也有氣溶膠),稱為光化學煙霧。發生此現象的原始成份是NOx和烴類。它們在日光照射下發生一系列的化學平衡。光化學煙霧就是上述各種成份的混合物,若毒霧在大氣中含量較高,難以擴散,在局部地區較富集,大氣正常平衡組成改變,生物圈中的人就會感到強烈刺激,流淚、眼紅、呼吸困難,并誘發其它病癥。
二、水環境問題
水體污染沉積物最常用的方法是挖掘清除, 但這是工程量浩大、經濟負擔很重的方式, 而且如果措施不當反會造成污染擴散的后果。因此, 在實施挖掘以前, 必須對所在水域進行慎密的評估平衡分配法(EqP) 是應用表層沉積物固相與孔隙水中污染物的平衡濃度(C s 與C rw ) 求得平衡常數K p , 再聯系當地水質基準WQC。例如重金屬可按以下公式計算。
K p = C sCrw
SQC = K p1WQC + [M e ]AV S + [M e ]R
式中, [Me]AVS為酸可揮發性硫化物, [Me]R 為殘渣態金屬量, 此兩項為校正項。在用水與廢水的水質凈化工藝中, 幾乎每種技術都涉及到各門化學和微界面配合過程,化學水處理工藝則是其中最主要的組成部分。在凈化技術中普遍應用的則是各類藥劑和材料, 其中用量最大、作用最重要的應屬混凝劑或絮凝劑。無機高分子絮凝劑是一類新型的水處理藥劑, 它們都是鋁、鐵鹽的水解過程中間產物與硅酸等不同陰離子的結合體, 即羥基多核絡合物或無機高分子化合物。
針對A l13的凝聚絮凝定量計算模式, 包括以下步驟:
步驟1: 表面吸附,A l13吸附到顆粒表面
S[mOH]m - + nAl12AlO4(OH)24
步驟2: 電中和凝聚,A l13的正電與顆粒表面負電中和并趨近零電荷
S[nAl12AlO4(OH)24+m ] (m-7n) S[nAl12AlO4(OH)24+m](m=7n) ± 0
步驟3: 表面沉淀,A l13結合表面及溶液中OH- 而趨向氫氧化鋁沉淀
S[nAl(OH)3], S[nAl12AlO4(OH)24+ m](m=7 n) ± 0
步驟4: 顆粒絮凝, 各顆粒由氫氧化鋁及A l13架橋絮凝
S[nAl(OH)3]+ S[n Al(OH)3]+ S[nAl12AlO4(OH)24+ m](m=7 n) ± 0
這一作用機理的最后證實需要應用表面結構與形態鑒定的現代儀器予以確認。
三、結語
上述只反映了環境中諸多化學問題的幾個側面。當代全球存在著十大環境問題,它們分別是大氣污染、臭氧層破壞、全球變暖、海洋污染、淡水資源緊張和污染、土地退化和沙漠化、森林銳減、生物多樣性減少、環境公害、有毒化學品和危險廢物。由于這些問題直接或間接地與化學物質平衡有關,因而要利用化學分析的手段去研究環境污染物的種類和成分,并對它們作定性、定量和結構分析。分析化學平衡問題在解決環境中的化學問題時起關鍵作用,在認識環境過程和保護環境中起核心作用,具有重要的實踐意義。
參考文獻
[1] 湯鴻霄. 環境科學學報(Acta Sci. Circum stantiae). 2000, 20 (1):P2-P9
[2] 湯鴻霄, 錢易, 文湘華等. 水體顆粒物與難降解有機物的特性及控制技術原理. 環境科學出版社. 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
關鍵詞:化學教學;環保教育;愛的奉獻
隨著科學技術的日新月異及生產的迅猛發展,地球發生了前所未有的變化。人類如何更好地生存、發展,已成為當前大家關注的焦點。[1]“保護環境、保護地球”已成為人類一致的呼聲和共同面臨的任務。化學與環境有著密切的聯系,人們的衣、食、住、行無不與化學打交道,工農業生產更是離不開化學。基于這一認識,在中學化學教學中,恰當地滲透環保知識,培養與增強學生的環保意識,使學生具有良好的化學素養,并使更多的學生立志于環保事業,這是中學化學教師的神圣職責。
一、結合教材內容滲透環保知識,培養學生的環保意識
1.實現中學化學教學與環保教育有機融合的策略分析
(1)有意識地在教材中發掘環保教育內容。例如,教材中的煤、石油、二氧化硫、氮的氧化物、電鍍、電解、金屬的冶煉等,則是進行環保教育的好題材。
(2)收集并整理有關環保資料以融入教學。例如,當代人們特別關注的環保問題:垃圾的危害、酸雨、臭氧層破壞、全球性氣候變化、生物多樣性銳減、有毒化學品的污染及轉移、突發性環境污染事故與大規模生態破壞、土壤退化的加速、淡水資源的枯竭與海洋污染等,這些都是十分豐富、生動的環保教育內容,如能有機滲透于教學之中,不僅能激發學生學習化學的興趣,而且對于樹立環保意識十分有益。
2.實現中學化學教學與環保教育的有機結合、融會貫通的具體實施手段分析
(1)要以教材系統為主線,科學合理地安排環保教育,使兩者有機地結合,切忌喧賓奪主。
(2)緊緊抓住污染與防治、消除污染這一關系來進行分析、講解。強調環境與人類的密切關系,使學生明白環境污染對人類生存的威脅,為了人類的生存,一定要保護環境。在“防”與“治”的關系中強調以“防”為主。
(3)在教學過程中,應適當增加實例,提供數據,使學生具有豐富的感性認識,加深印象。例如,在“化學反應中的能量變化”教學中,講到化石燃料的燃燒時,可進一步指出:化石燃料燃燒后的主要產物是二氧化碳等,二氧化碳在大氣中濃度增大會造成什么危害呢?過量的二氧化碳會造成不正常的溫室效應,使全球氣候變暖,二氧化碳濃度增大一倍,全球平均氣溫增加1.5~7℃,這樣迅速上升的溫度將會使地球上的冰川融化,海平面上升。再如,在介紹了環境保護的初步知識后,為了豐富學生的感性認識,使學生既見“森林”又見“樹木”,可介紹古今中外的具體事例進行剖析。諸如“世界上著名的公害”“科索沃戰爭中貧彈的放射性污染”等,為了使學生對環境污染的嚴重危害有進一步認識,可提供一些具體數據:聯合國環境計劃《我們的星球》雜志最新一期發表的一份研究報告指出,由于全球氣候變暖引發的自然災難正在日益增加,預計到2050年后,每年給世界造成的損失將超過3000億美金,其危害程度令人驚心。[2]
(4)在進行環保教育時,補充的內容要適合學生的認識水平,充分考慮學生的可接受性,切忌任意拔高。
二、科學合理安排實驗,直觀、具體進行環保教育
化學是以實驗為基礎的學科,實驗是進行環保教育的又一重要領域,實驗裝置、化學藥品劑量的使用,實驗順序的安排,廢液的處理與排放都必須充分考慮“環保”這一重要因素。如氯離子的檢驗、碘的升華等實驗,只要現象明顯、達到實驗效果,使用時采用微量實驗藥品即可,在實驗順序上,產生有害氣體的實驗應放在最后做,完畢后排氣通風,及時處理或綜合利用廢液,做到無害排放。
對某些實驗,可采用講解、討論、歸納、演示或分組實驗方式進行。如二氧化硫和氮的氧化物的回收處理,可提出:對于產生硫化氫、二氧化硫、二氧化氮、一氧化氮等廢氣,為防止其擴散到大氣中去,用什么方法將它們分別除去?如何使其變為有用的產品?通過討論,得到結論:一般可用堿液吸收酸性物質或制成相應的化工產品同理,一般可用酸液吸收堿性物質,某些有毒物可使其轉化為沉淀或可溶物等。這樣不僅使學生掌握消除環境污染的簡單原理,還可懂得變廢為寶的道理,對學生今后的生活實踐是十分有益的。
三、開展豐富多彩的環保教育活動,在社會實踐中增長知識和才干
由于環境問題具有綜合性和實踐性的特點,因此,除了在課堂教學中進行環保教育活動,如召開“人類與環境”等主題班會,請專家或工程技術人員來校作報告,社會調查。通過活動,使學生不斷進行“人與環境”的思考,進而認識到自己的社會作用與歷史責任。我們所看到的垃圾主要是生活垃圾,它的產量隨城市人口量的增加正在逐年增加。生活垃圾的種類可分為:廢紙、塑料、玻璃、金屬和生物垃圾五大類,它有著很多危害,主要表現為:
(1)占地過多,不易分解。
(2)成分復雜,污染空氣;所含有機物腐敗后分解產生惡臭,釋放出大量硫化物、氨等污染物。其中含有機揮發氣體達100多種,這些釋放物中含有許多致癌致畸物。塑料膜、紙屑和粉塵則隨風飛揚形成“白色污染”。
(3)雨水沖刷,污染水體;垃圾經雨水沖刷,會將有害物質沖入河流、湖泊或海洋。若直接棄入,則會引起更嚴重的污染。不少農村的河流水面上漂著的塑料瓶,樹枝上掛著的塑料袋、食品包裝紙,不僅造成環境污染,若動物誤食了還會傷及健康,進而死亡。
針對垃圾場的惡臭,學校和垃圾場管理方進行多次協商,以加強管理整治,一段時間過后,空氣質量有了明顯好轉。但管理方表示,這是暫時的,垃圾處理場已達到處理極限,垃圾處理的速度遠遠趕不上垃圾產生的速度。要從根本上解決問題,最有效的解決辦法就是減少垃圾的產生和進行廢物的再利用。這樣不僅可以節約大量資源,還能夠最大限度地減少垃圾的產生量,降低垃圾處理費用,減少占用土地資源,從而使我們的生活質量有明顯改善。[3]
四、注重生活實際中的“化學與環境”,養成保護環境的良好習慣
在日常生活中涉及許多“化學與環境”的問題,如果置身于生活實際,思考并處理好環保問題,對于學生養成保護環境的良好習慣和升華感情無疑會起到潛移默化的作用。諸如,如何充分利用現有能源?如何節水、節電?如何防止舊電池的污染?……教師精心教育,適時引導,使學生從一點一滴做起,并進而達到“人人都獻出一點愛”的崇高境界,這正是我們所追求的。
參考文獻:
[1]莊 萍,毛 云,強 娜.論在中學化學教學中如何滲透綠色、環保教育[J].惠州學院學報,2006,26(06):123―128.
[2李鎖民.利用化學學科特點培養學生的環保意識[J].中學化學教學參考,2014(14):14.
一、抓好環境安全保障工作
(一)健全飲用水源地安全保障制度,加大保護力度,完善應急預案,根據水質分析、巡查記錄及潛在風險源狀態,科學配置并及時更新應急物資。
責任單位:水利局、產芝水庫管理局
(二)建立長效機制,嚴格水源保護區執法巡查,及時制止和取締旅游、垂釣等違章活動,完善相關記錄和臺帳。供水主管部門及環保、衛生等部門定期抽查水源地巡查情況及糾違處置。取水部門要與相關部門及周邊屬地政府建立必要的水源保護協防管理機制。
責任單位:水利局、產芝水庫管理局
(三)核定增設高格莊水源一級保護區方案;在新區劃方案獲批前,對該方案一級區實施過渡期的嚴格要求,同時修編水源地保護規劃內容。
責任單位:環保局、水利局
(四)規范圍欄圍網建設,一級保護區要按照要求設立圍網,禁止人和車輛停留和通過,清除游人留下的痕跡,嚴禁與保護水源無關的人類活動(供水、撈藻除外)。
責任單位:水利局、產芝水庫管理局
(五)切實開展飲用水源地應急演練,確保自來水廠與備用水源地管網連通。應急演練要由環保、衛生相關部門進行演練效果的認定。
責任單位:水利局、產芝水庫管理局、自來水公司
(六)自來水廠要提升日常水質分析能力,特別是要加強取水和出廠水的日常分析及有害成分分析,并據此增補和調整凈水工藝參數和演練方案內容。
責任單位:水利局、自來水公司
(七)自來水廠和監管部門要提升針對特定項目的檢測分析能力,規范監測頻率,剖析經常性檢出項成因,擬定必要的影響防控對策。
責任單位:水利局、環保局、自來水公司
(八)自來水廠完成備用水源切換管網清洗排放通道,并納入應急演練的重要內容之一,應急演練要與在用水源地和備用水源地同步進行,詳細總結應急演練工作,并由環保衛生等部門進行演練效果的認定。
責任單位:水利局、自來水公司
(九)加強對危險廢物產生、貯存、轉移和處置的全過程監管,規范危險廢物轉移聯單制度。
責任單位:環保局
(十)嚴格按照《國家危險廢物名錄》要求,加強醫療廢物甄別、收集、轉運和處理。完善鎮級衛生院醫療廢物的收運,確保在二天內清運完畢。建立醫療廢物管理應急預案的定期更新制度,并提高預演的可操作性,定期開展演練。
責任單位:衛生局
(十一)加強重金屬污染排放、危險廢物化學品使用企業的環境安全隱患排查,確保轄區內不發生重、特大環境污染事故或生態破壞事件。
責任單位:各鎮政府、街道辦事處,經濟開發區管委會,環保局
二、進一步加大工業污染防治工作力度
(一)加強工業園區,尤其是電鍍工業園區及工業污水處理廠排污口的監管力度。對電鍍園區電鍍企業廢水計費總量與處理量不相吻合問題進行調查,采取有效措施,實現園區廢水產生、收集、處理、排放全過程監控。
責任單位:環保局、經濟開發區管委會
(二)加強建設項目環評審批管理工作,嚴格建設項目環境影響評價,對轄區內建設項目進行排查,徹底解決轄區內未批先建、批小建大以及批小產大、未經驗收擅自投入生產的問題。
責任單位:各鎮政府、街道辦事處,經濟開發區管委會,環保局
(三)按照環境保護部《關于深入開展重點行業環保核查進一步強化工業污染防治工作的通知》要求,全面開展涉重金屬行業環保核查,對治污設施不正常運行、長期超標排放、達標無望的企業堅決實施關停,超標排放的企業停產整治,整改到位前不得恢復生產。
責任單位:環保局、姜山鎮政府、日莊鎮政府、水集街道辦事處、經濟開發區管委會
(四)加強涉重金屬企業污染處理設施的運營監管,切實規范涉重企業重金屬特征污染物的規范收集與處理,對一類污染物必須實施分類收集和分質處理,并在車間或分質處理設施排口實現達標。
責任單位:環保局、姜山鎮政府、日莊鎮政府、水集街道辦事處、經濟開發區管委會
(五)進一步加強環境應急管理,督促環境風險企業,特別是化工企業制定針對性的應急預案,并定期開展應急演練。建設應急防范設施,對消防水要建設收集設施。
責任單位:環保局,各鎮政府、街道辦事處,經濟開發區管委會
(六)督促企業完善環境污染治理設施,加強廢水、廢氣、粉塵等污染防治;加大對農藥生產企業污水處理設施監管力度,對間歇排放的廢水加強監測;加大農藥生產企業污水處理站及車間無組織排放的廢氣收集和治理力度,減少化工異味。
責任單位:環保局,各鎮政府、街道辦事處,經濟開發區管委會
(七)貫徹落實環境保護部《關于深入推進重點企業清潔生產的通知》要求,嚴格篩查轄區內未開展清潔生產審核的重點企業和審核有效期已過的重點企業,及時公布名單并組織開展審核。
責任單位:環保局,各鎮政府,街道辦事處,經濟開發區管委會
(八)大力推進電鍍行業的轉型升級,加快淘汰落后產能,提升產業規模與層次。
責任單位:發改局、姜山鎮政府、日莊鎮政府、水集街道辦事處、經濟開發區管委會
(九)完善排污許可證管理工作,統一規范排污許可證格式。
責任單位:環保局
(十)督促新天地固體廢物綜合處置有限公司及時按程序申領經營許可證,確保持證經營。
責任單位:環保局、姜山鎮政府
(十一)核實瀚生生物科技有限公司污染物產生情況,強化運營管理,合理組織廢水治理設施的運營。
責任單位:環保局、水集街道辦事處
三、進一步提高環境基礎設施運營管理水平
(一)加強生活垃圾清運和收集的管理,消除垃圾中轉站垃圾異味。
責任單位:城建局
(二)進一步加強垃圾填埋場規范化管理,強化垃圾滲濾液處置設施運行維護,安裝污染物在線自動監測裝置,確保達標排放。
責任單位:城建局
(三)推進城市污水處理廠污泥處置設施建設及提標改造,建設完善的污泥無害化處置設施,規范污泥存放、運輸、處置的監管。
責任單位:城建局
(四)加強污水處理廠及在線監測設施的維護管理,確保正常運行,進水口在線監測要與環保部門聯網。
責任單位:城建局
(五)加強揚塵污染監管,嚴格揚塵源頭管控,嚴格執行《綠色施工管理規程》,重視施工人員防塵控制教育,將揚塵控制貫穿到整個施工過程之中。
責任單位:城建局
(六)加強對鑫強機動車檢測有限公司監管,嚴格按照國家標準開展檢測。
責任單位:環保局
四、進一步加強環保能力建設
(一)盡快解決監測經費和人員編制不足問題,按照監測站標準化建設要求,盡快完成環境保護監測站標準化驗收,規范開展特征污染物監測工作,進一步提升環境監測水平。
責任單位:市編辦、財政局、環保局
(二)增加總量減排管理機構和人員,為總量減排提供技術支持。
責任單位:市編辦、環保局
(三)根據城市發展現狀,調整環境噪聲功能區劃。
責任單位:環保局
(四)加強機動車環保檢測設備的維護,提高機動車環保監管人員專業技術水平。
責任單位:環保局
(五)嚴格按照環保部要求的項目和頻次對劃定水功能區劃的市控以上水體開展監測工作。
責任單位:環保局
五、具體要求
(一)各單位要根據方案要求和責任分工,制定詳細具體的整改措施,并于每周五上午前將整改工作進展情況分別通過金宏網報市政府督查室和市環保局。