无机化学是化学的一个重要分支,它涉及到许多与生态环境密切相关的知识。在第十五章“无机化学与生态环境”中,我们重点探讨了生命必需元素的生物功能、无机化学在医疗上的应用以及环境污染的防治。
生命必需元素,如碳、氢、氮、氧、磷和硫等,对维持生命过程至关重要。它们参与构成生物体内的各种大分子,如蛋白质、核酸和多糖。了解这些元素的生物功能有助于我们理解生命的化学基础。
无机化学在医疗上的应用广泛,例如,某些金属离子如铁、铜和锌是酶的重要组成部分,参与生物体内的氧化还原反应和信号传递。此外,无机药物如抗酸药中的铝盐、镁盐用于中和胃酸,而重金属解毒剂如二巯基丙醇可用于治疗重金属中毒。
环境污染主要关注大气污染,其中SOx(二氧化硫和三氧化硫)和NOx(一氧化氮和二氧化氮)是最常见的污染物。SOx主要来源于燃烧含硫燃料,它们可形成酸雨,对环境和人体健康造成严重影响。治理方法包括氨法、碱法和钙法(石灰—石膏法)。NOx则主要作为光化学烟雾的生成因子,可以通过化学吸收或催化剂还原法来降低其排放。
CO(一氧化碳)在不完全燃烧时产生,对空气质量也有负面影响。全球性大气污染问题包括温室效应、酸雨和臭氧层损耗,这些都对地球生态系统造成深远影响。例如,臭氧层的减少会增加地面紫外线辐射,可能导致皮肤癌和白内障等疾病的发生率上升。
水体污染是另一个严重问题,无机和有机有毒物质对水质造成破坏。防治策略包括改进生产工艺,减少废水排放,以及通过废水处理设施确保排放达标。土壤污染主要源自生活垃圾和工业废弃物,需采取预防措施,限制污染物进入土壤。
放射性污染及其防护也是重要的话题。过量的放射性辐射可以导致生物体细胞损伤,引发各种健康问题。了解不同类型的射线(α、β、γ、x射线)的电离能力及其对人体的影响,对于制定有效的防护措施至关重要。
化工行业的“三废”(废气、废水、废渣)处理是环境保护的关键。通过废气处理减少有害气体排放,废水处理净化水质,废渣处理避免固体废物对环境的长期影响,这些都是实现可持续发展的必要步骤。
无机化学与生态环境的联系体现在生命过程、环境污染及其防治等多个层面。理解和掌握这些知识,不仅有助于提高学生对无机化学的认识,也能促进他们在未来的职业生涯中更好地应对环境挑战。