资源和人类可持续发展Word下载.docx

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水的分子组成。

特别强调水的两个特性：

（1）水分子间可发生缔合，即几个水分子合并成一个分子。

如，双水分子（两个水分子）；

三水分子（三个水分子）

（2）水有极强的溶解性

天然水和大气、土壤、岩石等物质接触，许多物质会溶进水中，所以日常接触

的水都不是化学纯水，而是有许多溶解性物质和非溶解性物质的复杂的综合体。

如，不同地区的环境不同，大气中的化学成分会变化，使降水成分受到影响；

沿海地区，含盐量高于内陆地区；

内陆大气成分中的硫酸盐含量较高。

当雨水或地面水渗入地下，沿途溶解各种矿物质较多，在特别地质条件下，某

种元素含量特别高，甚至成为有特殊意义的水——矿泉水。

另外，雨水或地下水

通过土壤渗入地下，滤去了水中原有的尘埃，细菌等物质，因此地下水物理特性

比较良好，清澈透明，少有悬浮物。

但是更新期限长，一旦污染，不易恢复。

如，

一些常见水的更新期为：

极地冰川1000年；

世界大洋2500年；

高山冰川1600

年；

深层地下水1400年；

湖泊17年；

沼泽5年；

河水16天；

大气水8天；

生物水几小时。

3．水资源的分布

（1）总述：

地球上的水的总量约为14亿立方千米，97.5%为海水，淡水（每升水中

含氯量小于1克）占2.5%,仅0.35立方千米,直接可利用的淡水400多

万立方千米,占淡水量的11%,总水量的0.3%。

（2）世界水资源丰富的国家：

巴西、前苏联、加拿大、美国

我国水量28124亿立方千米，占世界第六位，但人均水

量仅相当世界人均水量的四分之一，已列为全世界13

个贫水国家之一。

4．水的重要性

太阳系九大行星中，唯独地球存在固、液、气态的水，这使地球拥有生命。

地球有

‘水球’之称。

７１％的面积为水，海洋咸水占了望９７．５％，除去冰川可得到的

淡水占总水量０．２６％。

5．水资源现状

联合国发表一报告：

２０世纪全世界总耗水量增加了６倍，全世界总耗率增长2.5%,

比人口增长率高出一倍,到2025年,人均用水减少1/3。

各国各地区现状：

全世界100

多个国家缺水（包括中国），２６个国家严重缺水，４０％的人遭缺水之苦，每年2500

万人因水污染而死亡，１０亿人喝不到干净的饮用水。

非洲：

２０世纪７０年代起，连续干旱达２０年之久，大地生烟，禾苗枯萎，河井

枯竭．饥荒不断，成千上万儿童因喝不到洁净水而死亡。

海湾国家：

储存全球１／２石油资源，石油流成河，淡水却贵如油，不得不用昂贵

的石油来蒸馏海水，用远洋巨轮来装矿泉水，据说沙特阿拉伯的淡水价格

超过原油的几十倍，已不是‘水贵如油’的概念了。

南亚、巴西、中美洲：

原本水源充足，现也闹起水荒。

东欧、美国、日本：

水源缺乏。

地广人稀的加拿大、俄罗斯也受缺水威胁。

［提问］：

为什么会发生世界性的水资源告急？

有几方面原因？

（分小组讨论）

［小结］：

6.水资源告急的原因：

（1）.农业、工业、生活用水急剧增加

农业用水占全球淡水用量７０％

工业用水占全球淡水用量２２％

２０世纪初，工业和城市生活用水只占总用水量变１２％，随人口和工业增长，水资源消耗越来越大，１９００－１９７５，全球总用水量每年以３％－５％的速度递增，约２０年增长一倍。

最近４０年，全世界工业用水增长了４０倍，农业增加了２倍。

发达国家工业用水占４０％，２／３用于冶炼、石油、化工、造纸和食品行业。

发展中国家工业用水较少。

（2）.人口急剧增长和城市化发展

人口增长：

本世纪全球淡水人均使用量减少２４％，年人均可供水量由８０年代3000立方米降到２０００年的２２８０立方米。

１９８０年至２０００年，人均可用水量欧洲从４４００立方米降到４１００立方米，亚洲从５１００立方米降到３３００立方米，非洲从９４００立方米降到５１００立方米。

根据水文地理学家的标准，一个国家如平均每人每年供水不足１０００立方米，即为缺水国家。

目前世界上约有２０多亿人口面临淡水资源不足，３亿人生活在缺水状态中。

（3）.水资源严重污染

全世界工业和城市排放的废水已达每年５０００多亿立方米，２０００年将达３０００亿立方米，地下水资源的一半正在受污染。

如：

赤潮、石油污染、化学物污染、恶臭污染等。

（4）.乱砍滥伐森林

乱砍滥伐森林造成雨量减少，地下水得不到补充，全世界每年抽取约５５００亿立方米的地下水，许多地区取用地下水已呈失控状态。

（二）.水的用途

1．[提问]:

水是大自然慷慨赐于人类最宝贵的财富,你知道水有多少用途吗?

[学生讨论]:

水的用途:

洗漱、烹饪、饮用、洗涤、发电、浇灌、观赏、溶解、降温

等。

2．水的重要性

（1）生物生命的摇篮

原始生命起源于水中。

婴儿不怕水，因为胎儿是在母体羊水中泡着的，世界上有人在游泳馆中办起婴儿游泳训练班，在那里人们发现最大不过3岁的小娃娃，因离娘胎不久，一入水中就本能地屏住呼吸，浮游在水中。

一个人每天喝1.５－２升的水，以补充水份损失。

一个人活到６０岁，一生得喝５０吨以上的水。

人体重的７０％是水，地球表面７０％是水，西红柿中９５％是水，西瓜中９７％是水。

　　　一些生活在干旱地区的动植物，为适应干旱气候，演化得到一些保住机体中水

　　　份的绝招：

　　　如，冬夏长眠的蜗牛总背着漂亮精巧的楼房，白天它害怕阳关直射，总

　　　在夜间出来吃东西，它吃蔬菜、果树上的叶芽和植物的根和叶，一到高温干旱便夏

　　　眠，在夏眠时，它分泌出一种粘液，把蜗壳口封闭，以此防止水份蒸发，用体内水

　　　份延长它们的生命。

　　　又如，仙人掌为适应干旱环境，叶子变成一根根细刺，蜡质层和绒毛可保护它不受

　　　强光的照射，降低水分的蒸发。

根系发达，分支很多，能吸收降落不多的雨水，一

　　　遇降雨就会在表上层长出许多新根，大量吸水。

再如，骆驼有‘沙漠之舟’之称，特别耐渴，以色列科学家发现，；

骆驼耐渴的秘密

不在驼峰，而是血液，血液里有一种特别的蛋白质善于保存水分，同时它的红细胞

也很特别。

（２）大自然中的美景

　钱江涌潮：

在我国浙江省杭州湾钱塘江入海口处附近，有个海宁市，这里每年中秋时节都会吸引成千上万的人前来观潮。

原来，钱塘江入海口呈喇叭形，江口大而江身小，起潮时，海水从宽为100米的江口涌入，由于两岸逐渐狭窄，湾内水位因此迅速提高，出现涌潮。

苏东坡观潮后也发出“八月十八潮，壮观天下无”的感叹。

　黄果树瀑布：

在贵州省镇宁布依族苗族自治县境内。

县城西南15千米出有条白水河。

这里高山重重，奔腾呼啸的白水河从东北山岭中夺路而出，到了黄果树地段，河床突然中断了，滚滚水流顺势下跌，形成九级飞瀑。

第四级瀑布是最大的一级，它宽达30多米，水量大时可达70—80米，从悬崖上跌落到相距60多米的犀牛潭中，惊心动魄。

　莫西奥图尼亚瀑布：

是世界上最宽的瀑布，在非洲赞比亚和津巴布韦交界处的巴托卡峡谷里。

瀑布呈“之”字形，绵延97千米。

主瀑布落差达122米，宽度达1800米。

安赫尔瀑布：

世界上落差最大的瀑布，达979米。

　西湖

　长江三峡

　四川的九寨沟、黄龙寺：

五花海水

桂林山水（漓江）：

山清、水秀、洞奇、石美

[欣赏一些风景照]

（３）经济发展的血液

　　　农业：

如，种子生长

　　　畜牧业：

牲畜饮水

　　　工业：

冷却用水，空调用水，产品用水

　　　交通运输：

水运投入少，运费低，污染小

［讨论］：

如何选择“合适的提水工具”

［作业］：

设计一节水标志和一句节水标语。

[参考资料]：

《生命的源泉——水》（蓝天绿地丛书江苏科学）

《资源与我们》（上海科技教育出版社）

第二讲水资源面临的挑战

了解水污染、水体污染及其成因的知识。

增加对不同类型的水污染及其作用的认识。

锻炼分析数据和使用图表的能力。

二．教学资料：

学生讲义：

表2-1工业废水分类及主要污染源

　　　　　　“污染湖泊江河　加剧富营养化――限用含磷洗涤剂势在必行”（解放日报）　　

“水污染的秘密”

三．教学内容：

（一）何为水污染

凡外来物质进入水体的数量达到了使水体原有用途遭到破坏的程度，叫做水污染。

这里说的水体是指江河湖海、地下水等贮水体，还包括水中悬浮物、溶解物、底泥甚至水生生物而言。

从环境保护角度来看，区别水和水体的概念是重要的，如：

重金属污染物由于容易从水中转移到底泥中，所以它在水中的含量一般并不高，如果仅仅着眼于水，则似乎未受到污染，但是从整个水体看，该水体可能已受到了污染。

（二）水污染的途经

水体污染的途径有两类：

一类是自然污染，另一类是人为污染，而后者是主要的。

1．自然污染

由自然原因造成的。

如矿体附近水体的污染，会造成水体中矿物质含量增高，或地下深层水沿地表裂隙上升，使泉水中某种矿物质含量过高，如陕西华清池泉水中含氟量较高。

2．人为污染

人类活动中产生的污染物对水的污染。

包括生活污水、农田排水、矿山排水和工业“三废”造成的污染。

其中工业“三废”是水污染的主要途径。

工业废水量大、面广、含污染物多、成分复杂，有些成分在水中不易净化，处理也较难；

工业废水通过雨雪淋洗污染水体，如酸雨对江河的污染；

工业废渣通过降水冲刷流入水体，也造成污染。

[阅读]表2-1工业废水分类及主要污染源

（三）水体中的主要污染物

水体中的污染物种类繁多，如有毒物质铅、汞及有机汞、铬（VI）、镉、砷、氰化物、有机磷农药、有机氯农药、酚、游离氯、石油烃类等。

下面就其中几种主要污染物质，分别加以说明。

1．酸碱盐等无机污染物

（1）成因：

在造纸厂排污口，你可以看到水面上漂浮着厚厚的一层泡沫顺流而下，这就是河水受到碱污染的象征。

碱法造纸、化纤、制碱、制革、炼油等工业废水是水体碱污染的重要来源；

而冶金、金属加工的各种酸洗废水、矿山排水、酸法造纸、“酸雨”等是酸污染的主要来源。

酸碱废水不仅相互中和可以产生多种盐类，也能与地表物质反应而生成盐，有的企业甚至直接向水体排放盐类。

（2）危害：

水生生物：

水体酸碱度变化如果波动过大，就会给水生生物带来严重危害，使鱼的繁殖率降低，甚至灭绝。

如PH值达到5.5时,鲑鱼就无法生存,当PH值小于6.5或大于8.5时,将使水中微生物的生长受到影响,致使水体自净力受阻,并可腐蚀排水管道、水下设备和船舶。

水的硬度：

酸碱污染还能增加水中的无机盐和水的硬度。

酸性过高的水能使水中的钙、镁的碳酸盐和重碳酸盐变为硫酸盐或氯化物，增加水的永久硬度。

人若常饮用硬度过高的水，往往会引起腹泻和胃肠功能失调；

如果水的碱性过高，又会使水中的碳酸钙、碳酸镁等盐类沉淀，是水体变得混浊不清，还能降低氯化消毒的效果，使水中的细菌和病毒难于被杀死。

（3）氰化物

无机污染物中，氰化物的毒性很强。

它易溶于水，可以各种形式存在于水中，能损害细胞中的氧化酶，人中毒后会迅速发生头痛、麻痹、失语症、癫痫及神经系统后遗症。

氰化物对鱼类、牲畜等毒性也很大。

主要来源于采用氰化物作原料的各种企业排出的废水，如电镀、煤气、焦化。

2．重金属

重金属在水中只要有微量浓度即可产生毒性效应，而且往往不使水体呈现出色、嗅、味异常现象，因之不易为人察觉，一旦发现已是严重受害。

重金属在水中不能被微生物降解，进入水体后常被泥沙吸附沉积在淤泥中，或顺流而下通过食物链传递、富集，扩大污染范围。

因此，人们常常称重金属为“杀人不见血的凶手”。

下面以汞、镉、铅、砷为例，说明重金属的一些危害情况。

（1）汞

汞的用途广、耗量大。

主要用于仪器制造业（气压计、温度计等）、电解业（汞整流器、电极等）以及制造药物、汞灯、催化剂等。

伊拉克于1956、1960和1972年就先后三次发生有机汞残留造成的集体中毒事件。

仅1972年一次由于人吃了用有机汞杀菌剂处理过的小麦做成的面包，使6530人送医院抢救，其中459人死亡。

1970年我国浙江也发生过吃饭引起的中毒事件，原因是拌种时有机汞农药过多，使稻谷中汞的残留量过大而造成。

食用被汞污染的水、鱼或虾，便可造成危险的“汞中毒脑病”。

日本的水俣病便是典型的例证。

我国一些地区的河流受到汞污染的程度并不亚于日本水俣湾，如东北的松花江，由于被某公司的含汞废水污染，据1975年资料表明，有些江段的汞含量平均值达到0.74mg/kg,这远远超过我国规定的允许量（０．3ug/kg），从１９７５年起在沿江渔民中已陆续出现了水俣病的苗头。

（２）镉

镉的污染范围虽然不如汞大，但却十分凶险。

含镉废水的人为来源，主要是采矿、冶金、合金制造、电镀、油漆、电视机荧光屏等部门。

镉能啈在动植物和水生生物体内蓄积，在人体内也有蓄积作用，潜伏期可长达１０－３０年。

镉对人体组织和器官的毒害是多方面的，能引起高血压、神经痛、肾炎等病症。

尤其是能影响钙的代谢，使骨骼更多的吸收镉而不吸收钙，骨胳中镉多了，骨质就松脆，很容易折断。

所以镉中毒是相当痛苦的病症。

日本富士山县神通川流域，在五十年代所发现的骇人听闻的“痛痛病”便是镉中毒引起。

受害者开始是腰、手、脚等关节疼痛，延续几年后，引起全身的神经痛和骨痛，使人不能行动，甚至连呼吸、咳嗽也会造成胸骨破裂，带来难以忍受的痛苦，最后骨骼软化萎缩，自然骨折，直到饮食不进，于虚弱疼痛中死去。

解剖“痛痛病”死者的尸体发现：

肾脏中含有大量的镉，有的骨折多达７０多处，身长缩短３０厘米，病态极为凄惨。

因这种病终日喊痛不止，故称为“痛痛病”。

以后查明原因是由于神通川上游一家铅锌矿的含镉选矿废水和尾矿渣污染了河水，使下游用河水灌溉的稻田受到污染产生“镉米”，人们长期食用这种米和饮用含镉的水造成的。

（３）铅

铅早为人们所利用，它的危害并不是新问题，在历史上铅的污染就曾经使古罗马帝国陷入过断子绝孙的困境。

当时王宫贵族和富绅常用铅作水管，用铅器皿盛放糖浆和美酒，结果妇女普遍不孕、流产或生下死胎和低能儿。

铅在水中稳定、无色、无嗅，侵入人体后，积蓄在骨髓、肝、肾、大脑等处，形成所谓贮存库，以后才慢慢的从贮存库中放出，进入血液，引起慢性中毒，这种毒害是在缓慢中进行的，人们一时难以察觉。

当前，铅污染已遍及全球，甚至格陵兰南极冰中的含铅量也已成倍增长。

铅制造的一个严重的潜在的社会问题是汽车造成的铅污染。

（４）砷

砷是剧毒物砒霜的主要组成元素。

早在古代，砷化物就被用于杀虫灭鼠，当前主要用于农药、合金、染料、涂料、皮革等部门。

砷污染环境后，除了能引起急性或慢性中毒外，对人体还有致癌、致突变作用，对动物还有致畸胎作用。

慢性砷中毒的表征是：

皮肤发炎、色素沉淀、溃疡，经久不愈可转变成皮肤癌

３．有机污染物

（1）耗氧有机物

问：

何为耗氧有机物？

答：

在城市生活污水、造纸、酿造、食品、石油化工等工业废水中都含有大量可被微生物利用的有机废物，如酚类、醛类、蛋白质、尿素、糖类等。

它们在水中被微生物分解（氧化）成简单化合物，把碳转变为CO2，把氢转变成H2O时，将消耗水中的溶解氧，所以，常常称这些有机物为耗氧有机物。

如何表示污染程度？

用溶解氧（DO），生化需氧量（BOD），化学耗氧量（COD）等指标来描述。

例：

酚类是可降解的重要有机污染物。

在饮用水中，即使含有微量的酚，也会产生难闻的气味，特别是当饮用水进行氯化消毒时，会产生一种象是医药味的氯酚。

酚是有毒物质，长期饮用被酚污染的水会引起头昏、贫血及各种神经系统病症。

酚会使水生生物受到污染和破坏，当水中含酚0.1—0.2mg/l时，鱼肉即有异味，影响食用，浓度高时则引起鱼类死亡。

（2）水体的“富营养化”

何为水体的“富营养化”？

水波浩渺的湖泊、广阔无垠的海洋，有时会开出五光十色的“水花”。

“水花”的发生是藻类生物在营养物料十分丰富的条件下，过度繁殖并漂浮聚集在水体表面的结果。

这种现象发生在水塘、湖沼的水面是，称为“水华”；

发生在海洋，使海水变色时，称为“赤潮”，在科学上描述这种现象时，则用“富营养化”这一术语。

水体的“富营养化”的成因？

能够引起赤潮的生物，目前已知有几十种，如夜光虫、黄绿藻、硅藻等。

这些藻类很小，能吸收溶解在水中的氮、磷等营养物质，进行细胞分裂繁殖，并以各种形态漂浮水面，在阳光照射下，显得色彩斑斓。

　　城市生活污水、农业污水以及食品、纺织等工业废水都含有赤潮生物所需的营养物质，这些物质不断增多，使海洋污染日益严重。

［阅读］：

“污染湖泊江河　加剧富营养化――限用含磷洗涤剂势在必行”（解放日报）

（3）石油类

　近期来石油及其制品对水体的污染比较突出。

它破坏了水声生物的正常生活环境，较严重影响海洋生态平衡。

其通常发生在河口和近海域，主要是由工业废水排放、石油运输船只的清洗、意外事故以及海上采油等等原因所引起的。

石油污染的危害有：

破坏了优美的滨海风景，降低了海滨的疗养、旅游价值；

其次，它将严重危害水生生物。

尤其是海洋生物，石油可以粘住鱼卵幼鱼，而影响它们的活力，堵住鱼的鳃、鼻孔等是鱼窒息而死。

石油在鱼体内积累，鱼肉会产生异味，降低食用价值；

油膜厚度超过0.0001厘米时，就会妨碍大气中的氧气进入海水中，从而使海水中缺氧，导致大量的死鱼事件；

石油还可引起大火，危及桥梁和船只。

3．恶臭

也是一种普遍的污染危害。

人们嗅到的恶臭物有4000多中，危害大的有几十种。

它们主要来源于金属冶炼、炼油、石油化工、造纸、农药等工厂的生产过程及其排放的废水、废气和废渣中。

有些河流，由于受有机物污染，水中长时间缺氧，也会导致河流发生恶臭。

恶臭使人憋气，妨碍正常的呼吸功能；

可使人厌食、恶心甚至呕吐，使消化功能减退；

也可使人精神烦躁不安，降低工作效率和判断能力、记忆力；

严重时可把人熏倒。

长期在恶臭环境中工作和生活会造成嗅觉障碍，损坏中枢神经以及大脑皮层的兴奋和调节功能。

4．病原微生物污染

主要来自城市生活污水、医院污水、垃圾及下雨时地面上汇集的污水等方面，是一种历史最久的污染类型。

受病原微生物污染后的水体，微生物急增，其中许多是致病菌、病虫卵和病毒，它们往往与其它细菌和大肠肝菌共存，所以通常用细菌总数、大肠肝菌指数等指标来衡量病原微生物污染的程度。

通常的致病菌是肠道传染菌。

每升生活污水中细菌总数可达几百万个以上，其中包括霍乱、伤寒等病菌。

19世纪，欧洲一些大城市因污水污染了地表水与地下水，造成多次霍乱暴发和蔓延。

1832—1833年，英国伦敦霍乱暴发，死亡6779人。

后来还暴发过多次，仅1854年下半年就死亡10675人。

实际上，世界各国都有过此类水污染危害的惨痛教训。

以“水资源面临的挑战”为题谈谈自己的感想

阅读讲义“水污染的秘密”，以小组为单位，完成问题讨论。

《中学环境保护教学参考资料》（四川省环境科学学会）

第三讲　　　水质与健康

认识饮用水中通常含有的有益和有害物质。

通过实践活动，进一步认识科学在广告中的应用。

教师讲义：

附一　“饮水与健康”（岳舜琳　上海自来水公司）

　　　　　附二　“健康的水”（周蓉　译）

学生讲义：

一.“水垢和浮渣”

二.“供水的氟化”

（一）硬水和软水

　　硬水

热水瓶底、茶杯底部有厚厚的水垢；

洗澡洗衣后产生浮渣，而且浪费肥皂；

洗完头、衣服摸上去无柔软的感觉，为什么会有这些现象？

硬水造成的。

[实验]：

请一同学依次在软水和硬水中洗手，观察洗完后的水有和区别。

现象是硬水上面漂有白乎乎的浮渣，软水较少。

1．何为硬水？

水中含有较多的Ca2+、Mg2+、Fe3+、Mn2+，其中Fe3+、Mn2+是造成水垢呈棕色的原因。

2．硬水的成因

自然界中的水流经石灰石和白云石时和溶解在水中的二氧化碳发生作用，生成可溶性酸或酸式碳酸盐。

石灰石：

CaCO3+CO2+H2OCa（HCO3）2

白云石：

CaCO3·

MgCO3+2CO2+2H2OCa（HCO3）2+Mg（HCO3）2

受热后：

Ca（HCO3）2CaCO3↓+CO2↑+H2O

Mg（HCO3）2MgCO3↓+CO2↑+H2O

CaCO3和MgCO3形成水垢。

3．硬水的害处：

（1）工业锅炉用水绝不能用硬水，轻者使传热变差，降低效率，重者水垢产生裂缝，造成加热不均匀发生事故。

（2）硬水与普通肥皂作用生成不溶于水的凝脂，即难溶的钙肥皂（如硬脂酸钙），这就是用肥皂洗衣时常会看见在水面上浮着一层白花花的浮渣，它会降低肥皂的去污能力，外观很难看。

（3）口感欠佳，有较强的味道。

4．硬水的益处

（1）有人喜欢硬水较强的味道

（2）给牙齿和骨骼提供钙

（3）不会很快地溶解输水管道上的铅

（4）有些根据说明它可以帮助防止心脏病

[提问]：

哪些岩石溶解在水中使水变硬？

为什么雨水能溶解这些岩石？

如何将硬水软化？

　软水

1．何为软水

通常把少量或不含Ca2+、Mg2+的水叫软水。

2．硬水软化

（1）蒸馏法

（2）离子交换法：

用离子交换树脂——一种高分子化合物（不溶于水）

让水通过足量的交换树脂，所有溶解于水的阴离子或阳离子会

被交换到树脂上，如：

—SO3H+Na+—SO3Na+H+

N—OH+Cl-N—Cl+OH-

流出的水即为纯水。

[实践活动]：

1.根据提供的学生讲义“水垢和浮渣”，回答问题。

2.根据讲义上的广告活页和所学的硬水软水的知识，以小组为单位，分别

扮演硬水软化器推销商和顾客的角色，进行实践活动。

（二）水中元素对人体健康的影响　（详见附一“饮水与健康”P1—Ｐ４）

1．水中常量无机元素

氧、碳、氢、氮、