第五章化学与环境保护.docVIP

第五章 化学与环境保护 教学目的： 掌握环境质量评价的内容以及环境质量的分级；掌握对废气、废水和废渣进行处理的方法；熟悉催化作用及其催化理论；了解绿色工艺的设计相关知识及认识发展绿色工艺设计的前景。 教学重点： 废气、废水和废渣进行处理的方法。 教学难点： 废水的处理方法：化学还原法、化学氧化法。 第一节 环境质量评价的一般要求 一、环境质量评价 1. 环境质量评价的内容 环境质量评价的内容包括污染源评价、污染状况评价、环境自净能力评价、环境对人体健康与生态系统的影响评价和环境经济学的评价等。 2. 环境质量的分级 环境质量的分级是以环境质量指数来表示的。这是一种数学模型，不同国家、不同地区，不同部门采用的计算方法不尽相同。评价对象和评价方法不同，数学模型也不同。 常用的一种表示方法为环境质量指数E(或EQI，即Environment Quality Index)的表述是 式中Cis为i污染物的评价标准，Ci为i污染物的实际测得浓度，n为受监测的污染物种类数。Ci/Cis实际上是污染物的超标率。这是一种比值法评价。显然E值愈大，污染就愈严重。 如对水质进行评价时，水质标准可有三种：人体直接接触的(如饮用水)水质标准；人体间接接触的(如农田用水)水质标准；人体不接触的(如工业用水)水质标准。 若需要对某个区域进行整体环境质量的综合评价，可采用将各个单项E值叠加的方法，求得环境质量综合指数： E综合=E地面水+E地下水+E大气+E土壤 (分级)的基础，首先要根据被测对象和评价目标确定监测项目。 如对水体质量进行评价时一般需要测定的项目有三类：①无机物，包括硝酸盐、铵态氮、磷酸盐、氯化物、水中总固体浓度、硬度、pH值等；②有机物，包括生化需氧量、化学耗氧量、有机酸、氰化物、洗涤剂等的含量；③重金属，铬、镉、铅、汞、砷等含量。此外还有色度、臭度、透明度、温度、放射性物质浓度、细菌总数、藻类含量及水文条件等许多项目供各种评价目标选择。 常规的大气环境质量评价中受监测的污染物种类一般有5种：颗粒飘尘(PM)，SOx，NOx，CO，氧化剂(以O3为代表)。测定目标确定后，通过具体监测，将各污染物的实际测得值和标准值代入公式进行计算，并根据E值大小，将大气环境质量分为6个级别，见下表。 ? 级别 环境质量指数E 污染程度 Ⅰ 0～0.01 清洁 Ⅱ 0.01～0.1 微污染 Ⅲ 0.1～1 轻污染 Ⅳ 1～4.5 中度污染 Ⅴ 4.5～10 较重污染 Ⅵ ＞10 严重污染 (1)研究领域广、对象复杂。要针对各种污染源(工业、农业、交通、生活等)和各类环境要素(大气、水体、土壤、动物、植物、食品及人体组织等生物材料)中成千上万种的化学物质进行定性或定量的测定。 (2)被测组分含量低，特别是环境背景值含量极微(10-6g～10-12g)。对含量极微的组分进行分析，通常采用微量分析或超微量分析的方法，并需要采用高灵敏度的分析技术。 (3)样品组成复杂，不仅测定元素的总量，还要做形态分析。 (4)样品稳定性差。有些污染物在环境介质中可能发生溶解、沉淀、吸附、氧化、还原、光解、水解、生物降解等变化，因此样品的采集时间、地点、气象条件的影响、贮存条件(容器性质、温度、避光条件)等会影响样品的组成和浓度。这需要在现场进行连续的动态分析，要求仪器和方法测定速度快，自动化程度尽可能高。 第三节 三废处理 一、废气的处理 通过下列措施防止或减少污染物的排放。 ①改革能源结构，积极开发无污染能源(太阳能、地热能、海洋能、风能等)，或采用相对低污染能源(天然气、沼气等)； ②改进燃煤技术和能源供应办法，逐步采取区域采暖、集中供热的方法，这样既能提高燃烧效率，又能降低有害气体排放量； ③采用无污染或低污染的工业生产工艺； ④及时清理和合理处置工业、生活和建筑废渣，减少地面扬尘； ⑤加强企业管理，注意节约能源和开展资源综合利用，并要减少事故性排放和逸散； ⑥植树造林，这是治理大气污染、绿化环境的重要途径。 即使采取上述措施，仍会有污染物排入大气，因此，对各种污染源要进行治理，控制其排放浓度和排放总量，使其不致超过该地区的环境容量。 二、废水的处理 1. 废水的处理方法 排污水及工业废水可利用多种分离和转化进行无害化处理，其基本方法可分为物理法、化学法、物理化学法和生物法。 各种方法的简要基本原理和单元技术列入表5-1。 表5-1 污水处理方法分类 基本方法 基本原理 单元技术? 物理法 物理或机械的分离过程 过滤，沉淀，离心分离，上浮等? 化学法 加入化学物质与污水中有害物质发生化学反应的转化过程 中和，氧化，还原，分解，混凝，化学沉淀等 物理化学法 物理化学的分离过程 汽提，吹脱，吸附，萃取，离子交换，电解电渗析，反渗