第三章化学物质对生态环境和人类健康的影响 7￥大Tsinghua University 上一章？ 工业过程污染物（化学物质) 来源分析及其排放量估算方法 1.与生态和环境相关的化学物质性质 2.化学物质在环境中的寿命和归宿 3.化学物质对环境影响的评估 4.化学物质对人类健康和生态的影响 采用对环境 Σ排放量×影响 影响小的化 学物质 口设计一个新的绿色过程和产品 ▣减少或消除现有工业过程和产品对环境的污染
第三章 化学物质对生态环境和人类健康的影响 1. 与生态和环境相关的化学物质性质 2. 化学物质在环境中的寿命和归宿 3. 化学物质对环境影响的评估 4. 化学物质对人类健康和生态的影响 上一章？ 工业过程污染物（化学物质）来源分析及其排放量估算方法 ∑排放量×影响 p 设计一个新的绿色过程和产品 p 减少或消除现有工业过程和产品对环境的污染 采用对环境 影响小的化 学物质
3.化学物质对环境影响的评估 7￥大Tsinghua University 环境指标分类 非生物指标 人体健康相关指标 生态毒性指标 全球变暖 吸入毒性 平流层臭氧损耗 摄取毒性 鱼类水生物毒性 酸雨 吸入致癌性 烟雾 摄取致癌性
3.化学物质对环境影响的评估 非生物指标 人体健康相关指标 生态毒性指标 全球变暖 吸入毒性 鱼类水生物毒性 平流层臭氧损耗 摄取毒性 酸雨 吸入致癌性 烟雾 摄取致癌性 环境指标分类
风险指数 Tsinghua University 化学物质对环境可能产生的影响，可以采用一个无因次 的风险指数表示： (风险指数)；= (EP)(IIP) (EP)(IIP) 式中，B一基准参照物质；EP一Exposure Potential;P一Inherent Impact Potential. 对于一个由多个化学物质组成的过程，风险指数可由每个 化学物质与它们排放速率之积的和表示，即 I=∑风险指数)×m1 式中，m是化学物质的排放速率(kg/h)
风险指数 化学物质i对环境可能产生的影响，可以采用一个无因次 的风险指数表示： （风险指数）i ＝ i B EP IIP EP IIP 式中，B—基准参照物质；EP—Exposure Potential ; IIP—Inherent Impact Potential。 i i i I (风险指数) m 式中，mi是化学物质i的排放速率（kg/h）。 对于一个由多个化学物质组成的过程，风险指数I可由每个 化学物质与它们排放速率之积的和表示，即
全球变暖 M茅大Tsinghua University 全球增温潜能(GWP) 的定义为气体化学物质吸收的红外线能量与相同 质量二氧化碳吸收红外线能量的比值， 是对红外辐射的吸收能力 GWP 。a,Ch C,是在大气中的浓度，ppm n是在大气中的存留时间，年 整个排放过程的全球增温指数： Iam=∑(GwP×m,) 在大气中停留时间少于1/2年的有机物，GWP计算方法： GWP=Nc MWco2 MW. 式中，Nc是化学物质i中包含的碳原子数，MW是摩尔质量。 源于可再生生物质（植物）的有机化学物质，总C02排放为零
全球变暖 全球增温潜能（GWP）的定义为气体化学物质i吸收的红外线能量与相同 质量二氧化碳吸收红外线能量的比值， 整个排放过程的全球增温指数： 在大气中停留时间少于1/2年的有机物，GWP计算方法： 2 2 n i i 0 i n co co o a C dt GWP = a C dt CO2 i C i MW GWP N MW = 源于可再生生物质（植物）的有机化学物质，总CO2排放为零。 式中，Nc是化学物质i中包含的碳原子数，MW是摩尔质量。 i GW GWPi mi I ai是i对红外辐射的吸收能力 Ci是i在大气中的浓度，ppm n是i在大气中的存留时间，年
气体在大气中的寿命和全球增温潜能 全球增温潜能 寿命 时间长度（年） 气体 (年) 20年 100年 500年 二氧化碳 C02 50-200 1 甲烷 CH4 12.0 62 23 氨氧化物 N2O 114 275 296 156 氢氟碳 HFC-23 CHF3 260 9400 12000 10000 HFC-32 CH2F2 8 1800 HFC-41 CH:F 330 0 30 HFC-125 CHF2CF3 29 5900 3400 1100 HFC-134 CHF CHF2 6 3200 1100 30 HFC-134a CH2FCF3 13.8 3300 1300 400 HFC-143 CHF2CH2F 1100 HFC-143a CF3CH3 5500 。 HFC-152 CH2FCH2F 0.5 HFC-152a CH3CHFz 1.4 HFC-161 CH3CH2F 0.3 31002 HFC-227ea CF3CHFCF3 5600 3500 HFC-236cb CH-FCF2CF3 13.2 3300 1300 HFC-236ea CHF2CHFCF3 3600 HFC-236fa CF3CH2CF3 0 7500 9 HFC-245ca CH2FCF2CHF2 HFC-245fa CHF2CH2CF3 HFC-365mfc CF3CH2CF2CH3 器 2600 贺 00 HFC-43-10mee CF3CHFCHFCF2CF3 15 3700 1500 470
气体在大气中的寿命和全球增温潜能 50－200
Chemical Formula t(yrs) BI (atm1 cm2) GWpa Carbon Dioxide CO2 120.0 1 Methane CH4 21 NOx 40 Nitrous Oxide N2O 310 Dichloromethane CH2Clz 0.5 1604 9 Trichloromethane CHCI3 25 Tetrachloromethane CCk 47.0 1195 1300 1,1,1-trichloroethane CH3CCl3 6.1 1209 100 CFC (hard) 7100 CFC (soft) 1600 CFC-11 CClF 60.0 2389 3400 CFC-12 CClF2 120.0 3240 7100 CFC-13 CCIF3 13000 CFC-113 CCLFCCIF2 90.0 3401 4500 CFC-114 CCIF2CCIF2 200.0 4141 7000 CFC-115 CF3CCIF2 400.0 4678 7000 HALON-1211 CBrCIF2 4900 HALON-1301 CBrF3 4900 HCFC-22 CF2HCI 15.0 2554 1600 HCFC-123 C2F3HCl2 1.7 2552 90 HCFC-124 C2F4HCI 6.9 4043 440 HCFC-141b C2FH3Cl2 10.8 1732 580 HCFC-142b C2F2H3Cl 19.1 2577 1800 FC-125 C2HFs 3400 HFC-134a CH2FCF3 1200 HFC-143a CF3CH3 3800 HFC-152a C2HF2 150 Perfluoromethane CF4 6500 Perfluoroethane CF6 9200 Perfluoropropane C3Fs 7000 Perfluorobutane C4F10 7000 Perfluoropentane CsF12 7500 Perfluorohexane C6H14 7400 Perfluorocyclobutane C-C4F8 8700 Sulfur hexafluoride SF6 23900 adapted from 1995 IPCC Report (IPCC,1996 and 1994). a (100 year time horizon) t is the tropospheric reaction lifetime (hydroxyl radical reaction dependent)(WMO,1990a- 1992b) BI is the infrared absorbance band intensity (Pouchert,1989;U.S.EPA,1997b)
臭氧损耗、酸雨、烟雾形成 7￥大￥Tsinghua University 臭氧损耗 6[0] ODP0cPe Ion=∑(ODP×m,) δ平流层臭氧的变化，CFC-11一三氯氟代甲烷(CCL3F) 酸雨 ARP= 门S02 I=∑(ARP×m) 烟雾形成 SFP MIR MIRROG Lsr=∑(SFP×m,)
臭氧损耗、酸雨、烟雾形成 3 3 11 i i CFC O ODP O OD i i i I ODP m 2 i ARPi so AR i i i I ARP m i i ROG MIR SFP MIR SF i i i I SFP m 臭氧损耗 酸雨 烟雾形成 δ—平流层臭氧的变化，CFC-11—三氯氟代甲烷（CCl3F）
儿种重要工业化合物的臭氧消耗潜能(ODP) ￥大￥Tsinghua University 化合物 分子式 对流层寿命 与原子氧速率常数 分子中氯原 /年 子数X ODP k/cm3/(mol-s) 溴甲烷 CH,Br 0.6 氯仿 CCI 47.0 3.1×10-10 1.08 1,1,1-三氯乙烷 CHCCl; 6.1 3.2×10-10 3 0.12 CFC-11 CCLF 60.0 2.3×10-10 3 1.0 CFC-12 CCLF2 120.0 1.5×10-10 2 1.0 CFC-113 CCL,FCCIF2 90.0 2.0×10-10 3 1.07 CFC-114 CCIF,CCIF2 200.0 1.6×10-10 2 0.8 哈龙-1201 CHBrFz 1.4 HCFC-22 CF,HCI 15.0 1.0×10-10 0.055 HCFC-123 C2FHCL 1.7 2.5×10-10 2 0.02 HCFC-124 C2F HCI 6.9 1.0×10-10 0.022 HCFC-141b C,FH:CL 10.8 1.5×10-10 0.11 HCFC-142b C2F2HCI 19.1 1.4×10-10 0.065
几种重要工业化合物的臭氧消耗潜能（ODP） 化合物 分子式 对流层寿命 τ/年 与原子氧速率常数 k/cm3 /(mol∙s) 分子中氯原 子数X ODP 溴甲烷 CH3Br 0.6 氯仿 CCl4 47.0 3.1×10 -10 4 1.08 1,1,1-三氯乙烷 CH3CCl3 6.1 3.2×10 -10 3 0.12 CFC-11 CCl3F 60.0 2.3×10 -10 3 1.0 CFC-12 CCl2F2 120.0 1.5×10 -10 2 1.0 CFC-113 CCl2FCClF2 90.0 2.0×10 -10 3 1.07 CFC-114 CClF2CClF2 200.0 1.6×10 -10 2 0.8 哈龙-1201 CHBrF2 1.4 HCFC-22 CF2HCl 15.0 1.0×10 -10 1 0.055 HCFC-123 C2F3HCl2 1.7 2.5×10 -10 2 0.02 HCFC-124 C2F4HCl 6.9 1.0×10 -10 1 0.022 HCFC-141b C2FH3Cl2 10.8 1.5×10 -10 2 0.11 HCFC-142b C2F2H3Cl 19.1 1.4×10 -10 1 0.065
例1分析废气吸收过程产生的排放对全球增温、烟雾 形成和酸雨的影响 苹大￥Tsinghua University 甲苯、乙酸乙酯废气 放空 吸收塔 精馏塔 甲苯、乙酸 乙酯混合物 补充油+ (正十四烷)
例1.分析废气吸收过程产生的排放对全球增温、烟雾 形成和酸雨的影响 (正十四烷)
不同吸收油流量下回收过程产生的化学物质排放 吸收油流量 排放速率kg/h (kmol/h) 甲苯 乙酸乙酯 NO. SO. n-C1 0 193.55 193.55 0 0.0 0.0 0.0 0.0 10 119.87 185.87 37 0.013 0.05 0.41 4.28 20 53.11 178.37 74 0.027 0.11 0.81 4.83 50 0.97 160.4 183 0.066 0.26 1.99 4.67 100 0.02 128.07 360 0.129 0.52 3.39 4.23 200 0.02 59.95 714 0.257 1.03 7.82 4.13 300 0.02 12.87 1,067 0.385 1.54 11.9 4.06 400 0.03 1.70 1,420 0.512 2.05 15.56 4.05 500 0.03 0.27 1,773 0.639 2.5619.42 4.04
不同吸收油流量下回收过程产生的化学物质排放 吸收油流量 (kmol/h) 排放速率/kg/h 甲苯 乙酸乙酯 CO2 CO NOx SOx n-C14 0 193.55 193.55 0 0.0 0.0 0.0 0.0 10 119.87 185.87 37 0.013 0.05 0.41 4.28 20 53.11 178.37 74 0.027 0.11 0.81 4.83 50 0.97 160.4 183 0.066 0.26 1.99 4.67 100 0.02 128.07 360 0.129 0.52 3.39 4.23 200 0.02 59.95 714 0.257 1.03 7.82 4.13 300 0.02 12.87 1,067 0.385 1.54 11.9 4.06 400 0.03 1.70 1,420 0.512 2.05 15.56 4.05 500 0.03 0.27 1,773 0.639 2.56 19.42 4.04