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化学与可持续发展1.海洋——人类未来的财富海洋是人类可持续发展的重要基础浩瀚的海洋中，蕴藏着极其丰富的 矿物资源、生物资源和药物资源，其经济价值可观，开发前景十分诱人开发利用海洋是解决当前人类社会而临的人口膨胀、资源短缺和环境恶 化等一系列难题的重要途径在陆地资源日渐枯竭的今天，海洋正成为人类 繁衍发展的生命线⑴海洋石汕和天然气海底石油储藏量约1350亿吨，天然气约140万亿米3,约占世界油气 总量的45%o |=|前,海上汕气开米量约占全球汕气开米量的30%o(2)海洋金属矿•藏海水中溶解有80多种化学元素，被誉为“液体矿山S海水中可提取镁、 钾、铀、總等各类矿物达5亿亿吨海底有大量猛结核，也称多金属结核猛结核是20世纪70年代才大量 发现的深海矿产褐色的猛结核，外观象土豆，切片来看，一层层的又象葱 头这种结核体往往是以贝壳、珊瑚、鱼牙、鱼骨为核心，把其他物质聚集 在周围生长速度很缓慢，大约1 000年生长1毫米，有的100万年才生长 4毫米猛结核含有猛、铁、镰、钻等20多种元素其经济价值很高，广 泛分布于水深4 000-6 000米的海底，总储量估计约为3万亿吨现在一般利用采矿船来开采猛团块。

装有深海电视的采矿机在海底收集 猛团块，通过软管抽气像吸尘器一样，把猛团块经软管连续地吸到水面上的 米矿船中，每天米矿量可达3 000吨⑶海洋生物在生物资源方面，海洋中存活着20多万种生物专家测算，海洋的初 级生产力每年为6 000亿吨，其中可供人类利用的鱼类、贝类、虾类、藻类 等，每年为6亿吨，而现在全世界的捕捞量仅为9 000万吨左右海产品已 成为人类生活中不可缺少的重要食品来源，目前海产品提供的蛋白质约占人 类食用蛋白质的22%O在不破坏生态平衡的前提下，海洋每年可以产出的水 产品足够300亿人食用，海洋向人类提供食物的能力等于全球所有耕地提供 农产品的1 000倍不仅如此，包括鱼类在内的海洋生物，已成为新型药物和保健品的原料来源, 引起国际医药界的日益关注据估计，从海洋生物中可提制的药品将达2万 种之多，世界各国为此展开了激烈的竞争4)j毎■了羊育书除石油、矣然气外，海洋蕴藏着巨大的动力能源据估算，可供开发利 用的总量在1 500亿千瓦以上，相当于目前全世界发电总量的十儿倍其中, 波浪能为700亿千瓦，潮汐能为27亿千瓦，海流能为1亿千瓦，温差能为 500亿千瓦，盐度差能为300亿千瓦。

海洋能具有安全、无污染和可永久利 用等优点，具备良好的开发前景另外，海水中含有200万亿吨重水，其中所含的氛是受控核聚变的宝贵 原料核聚变能是被广泛看好的21世纪全球电力的一个重要来源2・海水化学资源概况和海水利用海洋化学也称化学海洋学，它是海洋科学的四大基础学科之一海洋化 学研究海洋环境中化学物质的分布、转移、循环的规律及其在开发利用中的 化学问题海水的成分非常复杂，全球海洋的含盐量就达5亿亿吨，还含有 大量非常稀有的元素，是地球上最大的矿产资源库海洋资源的持续利用是 人类生存发展的重要前提，目前，全世界每年从海洋中提取淡水20多亿吨、 食盐5 000万吨、镁及氧化镁260多万吨、澳20万吨，总产值达6亿多美 元水是生命之源，世界上缺水的地区越来越多，海水淡化已成为获得淡水 资源重要的途径，所有这些都是海洋化学要研究的，海洋化学的研究和海洋 开发正方兴未艾，必将越来越多的造福人类水荒口前已成为世界性的问题，是制约社会进步和经济发展的瓶颈据 统计，全球用水总量每15年就翻一番，到2030年地球上将有1/3的人口而 临淡水资源危机地球的表面虽然有71%被水覆盖，但其中96.5%是海水， 还有15%是咸水，在余下的2.5%的淡水中，又有69%是人类难以利用的两 极冰盖。

人类可利用的淡水只占全球水总量的0.77%o有人比喻在地球这个 大水缸里可用的淡水只有一汤匙合理节约用水是可持续发展的重要课题， 然而，节水并不能增加淡水的总量大量地利用海水自然而然地就成为21 世纪解决淡水缺乏的主要途径海水禾lj用包括海水直接利用、海水淡化和海水综合利用，以及海水农业 等 海水直接利用是用海水代替淡水作为工业用水和生活用水到21世纪 上半叶，随着海洋生物污损防治技术的提高和耐腐蚀材料的进一步发展，沿 海城市的绝大部分工业冷却水都将采用海水海水冲厕会得到大面积推广海水淡化是海水利用的重点，到了 21世纪中叶，也许我们会看到这样 一个景象，每个岛屿或缺水的沿海城市都建有海水淡化工厂这些工厂里大 多采用蒸懈法和反渗透技术来制取淡水到时候全世界使用的水资源中有 1/5以上来自海洋反渗透法是利用孔径比纳米还细小的半透膜滤去盐分来 制取淡水的另外，还有人设想由于反渗透法制取淡水是在一定的压力下实 现的，假如把海水淡化装置放在海底，就可以利用海水自身的压力来获取淡 水，对海上城市或石汕钻井平台非常实用出海远洋只要带一台海水淡化设 备就可以满足船上的淡水供应采用蒸倔法制取淡水，主要是利用热能来实 现的，在有核电站和热电厂的条件下采用这种技术可以充分利用电厂余热大 大减少能耗。

3. 污染的危害 八大公害事件公害事件(publie nuisance events):因环境污染造成的在短期内人群大 量发病和死亡事件马斯河谷事件1930年12月1〜5 口比利时马斯河谷工业区 工业区处于狭窄的盆地中, 12月1〜5 口发生气温逆转，工厂排出的有害气体在近地层积累，三天后有 人发病，症状表现为胸痛、咳嗽、呼吸困难等一周内有60多人死亡心 脏病、肺病患者死亡率最高多诺拉事件1948年10月26〜31日美国宾夕法尼亚洲多诺拉镇 该镇处于河谷，10 月最后一个星期大部分地区受反报旋和逆温控制，加上26〜30日持续有雾, 使大气污染物在近地层积累o二氧化硫及其氧化作用的产物与大气I | 1尘粒结 合是致害因素，发病者5911人，占全镇人口 43%症状是眼痛、喉痛、流 鼻涕、干咳、头痛、肢体酸乏、呕吐、腹泻，死亡17人洛杉矶光化学烟雾事件40年代初期 美国洛杉矶市 全市250多万辆汽车每天消耗汽油约1600 万升，向大气排哝大量碳氢化合物、氮氧化物、一氧化碳该市临海］衣山， 处于50公里长的盆地中，汽车排出的废气在曰光作用下，形成以臭氧为主 的光化学烟雾伦敦烟雾事件1952年12月5〜8日英国伦敦市5〜8日英国儿乎全境为浓雾覆盖，四天中死亡人数较常年同期约多40000人，45岁以上的死亡最多，约为平吋3 倍；1岁以下死亡的，约为平吋2倍。

事件发生的一周中因支气管炎死亡是 事件前一周同类人数的9.3倍四日市哮喘事件1961年日本四日市1955年以来，该市石油冶炼和工业燃油产生的废 气，严重污染城市空气重金属微粒与二氧化硫形成硫酸烟雾1961年哮 喘病发作，1967年一些患者不堪忍受而自杀1972年市共确认哮喘病患者 达817人，死亡10多人米糠油事件1968年3月日本北九洲市、爱知县一带 生产米糠油用多氯联苯作脱臭 工艺中的热载体，由于生产管理不善，混入米糠油，食用后中毒，患病者超 过1400人，至七八月份患病者超过5000人，其中16人死亡，实际受害者 约13000人水俣病事件1953〜1956年日本熊本县水俣市 含甲基汞的工业废水污染水体，使水 俣湾和不知火海的鱼中毒，人食用毒鱼后受害1972年日本环境厅公布： 水俣湾和新县阿贺野川下游有汞中毒者283,其中60人死亡痛痛病事件1955〜1972年日本富山县神通川流域 锌、铅冶炼厂等排放的含废水污 染了神通川水体，两岸居民利用河水灌溉农田，使稻米和饮用水含镉而小毒, 1963年至1979年3月共有患者130人，其中死亡81人大气污染的危害人必须依靠呼吸新鲜空气来维持生命，一个成年人，平均每天呼吸20 000 次，平均吸入15 kg空气，其质量大约相当于每天所需食物及饮水质量的10 倍。

有报导指出，人可以儿天不喝水，不吃东西，但不能儿分钟不呼吸大气污染物主要通过呼吸道进入人体，也有少量通过接触和刺激体表进 入人体人体吸入的空气经过鼻腔、咽部、喉头、气管、支气管后进入肺泡, 并在肺泡上进行气体交换当血液通过肺泡毛细管吋，放出二氧化碳，吸收 氧气含氧的血液被输送到人体各部分，供人体组织和细胞新陈代谢用如 果生活在烟雾迷漫的环境中，空气中的有毒、有害污染物就会溶于体液或沉 积在肺泡上，轻者会使上呼吸道受到刺激而有不适感，重者会引起疾病，使 呼吸道和肺功能损害，引起病变大气污染对人体健康的危害大致可分为 急性中毒、慢性川毒和致畸致癌作用等三种急性中毒发生在某些特殊条件 下例如，工厂在生产过程中发生事故，造成大量有害气体泄漏；外界气候 条件突然变化等，都会引起人群的急性中毒例如，震惊世界的伦敦烟雾事 件、美国联合碳化物公司印度博帕尔市农药厂剧毒气体泄漏事件等慢性中 毒主要表现在人体长期连续地吸入低浓度的污染物导致患病率上升二氧化 硫、飘尘、氮氧化物等即使浓度很低也能刺激呼吸系统，诱发呼吸道的各种 炎症日本“四日市哮喘病，，是慢性中毒的典型例子致畸致癌作用指的是 随着空气污染的加剧，空气中致畸致癌物质的含量日益增多，造成婴儿畸 形和癌症的发病率增高。

城市中肺癌发病率、死亡率往往高于农村就是一个 典型的例子除硫氧化物、氮氧化物、飘尘等对人体健康有很大危害外，氟 化物、有毒重金属如铅、镉、锌、钛、猛、帆、规、汞，以及础等，都可能 引起人体慢性中毒，有的可引起癌症4. 酸雨表的物质被酸雨侵蚀的文物大气中的化学物质随降雨到达地面后会对地 平衡产生各种影响降雨的酸化程度通常用PH值表示，pH值就是氢离子浓度的负对数， 即pH=-Ig[H+]o正常雨水偏酸性，pH值约为6〜7,这是由于大气中的CO? 溶于雨水中，形成部分电离的碳酸：co2 (g) +H2O0H2CO30H++HCO3—而永的微弱酸性可使土壤的养分溶解，供生物吸收，这是有理于人类环 境的酸雨通常是指pH小于5.6的降水，是大气污染现象之一首先用酸 雨这个名词的人是英国化学家史密斯1852年，他发现在工业化城市曼彻斯特上空的烟尘污染与雨水的酸性有一定关系，报导过该地区的雨水呈酸 性，并于1872年编著的科学著作中首先采用了“酸雨”这一术语酸雨的形成是一个复杂的大气化学和大气物理过程，主要是由废气中的 S0’和NO*造成的汽油和柴油都有含硫化合物，燃烧吋排放出SO?，金属 硫化物矿在冶炼过程也要释放出大量SO2o这些SO2通过气相或液相的氧化 反应产生硫酸，其化学反应过程可表示为：气相反应：2SO2+O2」斗2SO3 SO3 + H2O->H2SO4 液相反应：SO2+H2O->H2SO32H2SO3 + O2」斗2H2S64大气中的烟尘、。

3等都是反应的催化剂, 3还是氧化剂燃烧过程产生的NO和空气中的2化合为NO2, NO2遇水 则生成硝酸和亚硝酸，其反应过程可表示为：2NO + O2-^2NO2 2NO2 + H2OTHNO3 + HNO2酸雨对环境有多方面的危害：使水域和土壤酸化，损害 农作物和林木生长，危害渔业生产（pH值小于48吋，鱼类就会消失）；腐 蚀建筑物、工厂设备和文化古迹也危害人类健康因此酸雨会破坏生态平衡, 造成很大经济损失此外，酸雨可随风飘移而降落到儿千里外，导致大范围 的公害因此，酸雨已被公认为全球性的重大环境问题之一5. 我国水污染防治面临五大严峻挑战挑战一：水污染形势依然严峻 污水排放总量增长速度较快，主要污染物排放量居高不下全国 污水排放总量，国家环保总局的统计是，2001年为428亿吨，2004年为482 亿吨，3年增长了 12.6%；水利部的统计是，2001。