01第一章-环境化学概论一---54解析.ppt

环境化学环境化学 温州大学化学与材料工程学院叶明德 2013年年9月月教学内容与课时教学内容与课时(进度表进度表)章章 节节标标 题题学学 时时第一章第一章环境污染概论环境污染概论6学时学时第二章第二章环境与健康环境与健康2学时学时第三章第三章大气污染化学大气污染化学6学时学时第四章第四章水污染化学水污染化学6学时学时第五章第五章土壤污染化学土壤污染化学2学时学时第六章第六章环境保护法环境保护法2学时学时第七章第七章环境分析化学环境分析化学6学时学时总复习总复习2学时学时课时总计课时总计32学时学时必读参考书必读参考书(北师大北师大-2003)n第一章第一章 绪绪 论论 第二章第二章 生态学基础知识生态学基础知识 n第三章第三章 水体污染化学水体污染化学 第四章第四章 大气污染化学大气污染化学n第五章第五章 土壤污染化学土壤污染化学 n第六章第六章 环境变化与人类健康环境变化与人类健康 n第七章第七章 能源与环境能源与环境n第八章第八章 环境污染的防治与环境保护环境污染的防治与环境保护 n第九章第九章 环境质量评价术环境质量评价术环境分析监测环境分析监测 n第十章第十章 可持续发展与环境教育可持续发展与环境教育 n第十一章第十一章 中学化学教育中的环境教育中学化学教育中的环境教育 选读参考书一选读参考书一(清华大学清华大学 英文版英文版)nChemistry of the Environment,Thomas G.Spiro,William M.Stigliani (Second Edition)n2003年7月nPart 1 EnergynPart 2 AtmospherenPart 3 Hydrosphere/Lithosphere nPart 4 Biosphere 选读参考书二选读参考书二(北京大学北京大学)n环境化学教程环境化学教程 刘兆荣、谢曙光、王雪松刘兆荣、谢曙光、王雪松 第二版，化工出版社，第二版，化工出版社，2010年年8月月n第一章第一章 绪论绪论n第一部分：大气环境化学第一部分：大气环境化学 共七章共七章n第二部分：水环境化学第二部分：水环境化学 共六章共六章n第三部分：土壤环境化学第三部分：土壤环境化学 共六章共六章n第四部分：环境化学其他专题第四部分：环境化学其他专题 共三章共三章第一章第一章 概论概论 第一节第一节 环境科学的产生环境科学的产生 第二节第二节 环境化学环境化学 第三节第三节 我国的环境问题我国的环境问题 第四节第四节 中国环境保护的发展历程中国环境保护的发展历程第二章第二章 环境与健康环境与健康 第一节第一节 人体与环境的关系人体与环境的关系 第二节第二节 环境与疾病环境与疾病 第三节第三节 环境污染的特征和危害环境污染的特征和危害 第四节第四节 居住环境与健康居住环境与健康1、第一、二章的内容、第一、二章的内容2、第三章的内容、第三章的内容第三章第三章 大气环境化学大气环境化学 第一节第一节 大气污染与大气污染与“消失消失”的城市的城市 第二节第二节 大气污染对人类的报复大气污染对人类的报复 第三节第三节 还我蓝天还我蓝天大气污染的防治大气污染的防治 第四节第四节 大气的主要层次及其特征大气的主要层次及其特征 第五节第五节 大气中的化学物质大气中的化学物质 第六节第六节 大气中的颗粒物大气中的颗粒物 3、第四、五章的内容、第四、五章的内容第四章第四章 水环境化学水环境化学 第一节第一节 水污染概论水污染概论 第二节第二节 水质评价标准水质评价标准 第三节第三节 典型的水污染典型的水污染 第四节第四节 水处理水处理第五章第五章 土壤环境化学土壤环境化学 第一节第一节 土壤基本性质土壤基本性质 第二节第二节 土壤污染土壤污染 第三节第三节 土壤中农药的污染化学土壤中农药的污染化学 第四节第四节 土壤中重金属的污染化学土壤中重金属的污染化学4、第六、七章的内容、第六、七章的内容 第六章第六章 环境保护法环境保护法 第一节第一节 概概 述述 第二节第二节 我国环境保护法体系我国环境保护法体系 第三节第三节 环境保护法的基本原则环境保护法的基本原则 第四节第四节 环境保护法的法律责任环境保护法的法律责任 第七章第七章 环境监测环境监测 第一节第一节 大气、水、土壤样品的采集与保存大气、水、土壤样品的采集与保存 第二节第二节 大气污染物分析大气污染物分析 第三节第三节 水质的测定水质的测定思考题思考题1、从世界环境公害中的主要污染物是什么？、从世界环境公害中的主要污染物是什么？2、从大气、水污染简述我国的环境问题。、从大气、水污染简述我国的环境问题。3、当前人类生存面临的主要环境问题有哪些？、当前人类生存面临的主要环境问题有哪些？4、常识：世界环境日、世界水日、能源等、常识：世界环境日、世界水日、能源等 第一节第一节 环境科学的产生环境科学的产生1、环环境境的的具具体体定定义义：环环境境是是人人类类进进行行生生产产和和生生活活活动的场所，是人类生存和发展的物质基础。活动的场所，是人类生存和发展的物质基础。中华人民共和国环境保护法中华人民共和国环境保护法：“本本法法所所称称环环境境，是是指指影影响响人人类类生生存存和和发发展展的的各各种种天天然然的的和和经经过过人人工工改改造造的的自自然然因因素素的的总总体体，包包括括大大气气。水水、海海洋洋、土土地地、矿矿藏藏、森森林林、草草原原、野野生生生生物物、自自然然遗遗迹迹、人人文文遗遗迹迹、自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等自然保护区、风景名胜区、城市和乡村等”。第一章第一章 概论概论人类生存的自然环境人类生存的自然环境n大气环境大气环境-大气圈大气圈n 对流层、平流层、中间层等对流层、平流层、中间层等n水体环境水体环境-水圈水圈n 海洋、湖泊、江河等海洋、湖泊、江河等n土壤环境土壤环境-土壤圈土壤圈n 表土环境、深土环境、岩石环境等表土环境、深土环境、岩石环境等n生物环境生物环境-生物圈生物圈n 森林环境、草原环境、沙漠环境等森林环境、草原环境、沙漠环境等2、环境问题的出现、环境问题的出现1）工业革命前，污染较小。）工业革命前，污染较小。2）18C至至20C初，随着大工业的发展，以燃煤初，随着大工业的发展，以燃煤的烟尘、的烟尘、SO2、冶金重金属、工业废弃物等污、冶金重金属、工业废弃物等污染为主，主要是无机污染，以大气污染为主。染为主，主要是无机污染，以大气污染为主。3）19201950年代，大气污染更严重，出现年代，大气污染更严重，出现了光化学烟雾，有机污染开始。了光化学烟雾，有机污染开始。4）1950年代以后，海洋污染开始（主要是石油）年代以后，海洋污染开始（主要是石油），高层大气受污染，放射性污染开始。，高层大气受污染，放射性污染开始。中国？3、世界环境史上的八大公害、世界环境史上的八大公害(1)马斯河谷事件马斯河谷事件 比和时比和时 SO2等等 1930.12 几千人发病，几千人发病，60人死亡人死亡(2)多诺拉事件多诺拉事件 美美 国国 SO2等等 1948.10 6000人发病，人发病，17人死亡人死亡(3)伦敦烟雾事件伦敦烟雾事件 英英 国国 SO2等等 1952.12 4000人死亡人死亡(4)四日哮喘事件四日哮喘事件 日日 本本 SO2等等 55-70年年 500人患病，人患病，10人死亡人死亡(5)洛杉矶事件洛杉矶事件 美美 国国 光化学光化学 53年年5-10月月 大多数居民患病大多数居民患病(6)水俣病事件水俣病事件 日日 本本 甲基汞甲基汞 53-56年年 238人患病，人患病，50人死亡人死亡(7)富山事件富山事件 日日 本本 水米镉水米镉 55-72年年 130人患病，人患病，81人死亡人死亡(8)米糠油事件米糠油事件 日日 本本 多氯联苯多氯联苯 1968.3 13000受害，受害，16人死亡人死亡(1)马斯河谷事件马斯河谷事件 炼炼焦焦、炼炼钢钢、电电力力、玻玻璃璃、硫硫酸酸、化化肥肥等等工工厂厂排排出出的的有有害害气气体体在在逆逆温温的的条条件件下下，于于狭狭窄窄盆盆地地的的工工作作区区近近地地积积累累，二二氧氧化化硫硫、二二氧氧化化硫硫等等几几种种有有害害气气体和粉尘对人体起综合作用。体和粉尘对人体起综合作用。一一周周内内6060多多人人死死亡亡，以以心心脏脏病病、肺肺炎炎病病患患者者死死亡率最高，几千人患呼吸道疾病，许多家畜死亡。亡率最高，几千人患呼吸道疾病，许多家畜死亡。(2)多诺拉烟雾事件多诺拉烟雾事件 镇处河谷，工厂很多，大部分地区受逆温镇处河谷，工厂很多，大部分地区受逆温控制，持续有雾。估计其中控制，持续有雾。估计其中SO2的浓度为的浓度为0.5-2.0gm3，并存在明显的尘粒。，并存在明显的尘粒。n 4天内发病者天内发病者5911人，占全镇总人口的人，占全镇总人口的43，其中轻度患者占，其中轻度患者占 15，中度患者占，中度患者占17，重度患者占，重度患者占11，死亡，死亡 17人，为平时人，为平时周期的周期的8.5倍。倍。(3)伦敦烟雾事件伦敦烟雾事件 53 53年年1212月月 3 4 5 6 7 8 9 10 11 3 4 5 6 7 8 9 10 11 飘尘飘尘mg/mmg/m3 3 0.61 0.49 2.64 3.45 4.46 4.46 1.22 1.22 0.32 0.61 0.49 2.64 3.45 4.46 4.46 1.22 1.22 0.32 SO SO2 2 ppm 0.22 0.11 0.75 0.86 1.39 1.34 0.47 0.47 0.22ppm 0.22 0.11 0.75 0.86 1.39 1.34 0.47 0.47 0.22 mg/m mg/m3 3 0.63 0.33 0.63 0.33 2.15 2.44 3.97 3.832.15 2.44 3.97 3.83 1.35 1.35 0.64 1.35 1.35 0.64 英英国国几几乎乎全全境境被被浓浓雾雾覆覆盖盖，逆逆温温在在4040150150米米低低空空。尘尘粒粒浓浓度度最最高高达达4 44646毫毫克克米米3 3，为为平平时时的的l0l0倍倍；二二氧氧化化流流最最高高达达1 13 39 9克克吨吨，为为平平时时的的6 6倍倍。三三氧氧化化硫硫，形形成成硫硫酸酸烟烟雾雾，进进入人的呼吸系统。入人的呼吸系统。市市民民胸胸闷闷气气促促，咳咳嗽嗽喉喉痛痛。约约40004000人人丧丧生生，尤尤以以4545岁岁以以上的最多。事件后的上的最多。事件后的2 2个月内还有个月内还有80008000人死亡。人死亡。1955 1955年以来，该市年以来，该市100100多个企业产生的废气，整个城市多个企业产生的废气，整个城市终年黄烟弥漫。全市工厂粉尘、二氧化硫排放量达终年黄烟弥漫。全市工厂粉尘、二氧化硫排放量达1313万吨。万吨。大气中大气中二氧化硫浓度超出标准二氧化硫浓度超出标准5 56 6倍倍。重金属微粒与二氧化硫形成硫酸烟雾吸入肺，形成支气重金属微粒与二氧化硫形成硫酸烟雾吸入肺，形成支气管炎、支气管哮喘以及肺气肿等呼吸道疾病。管炎、支气管哮喘以及肺气肿等呼吸道疾病。1961 1961年四日市市民气喘病大作，年四日市市民气喘病大作，19641964年连续年连续3 3天烟雾不天烟雾不散，气喘病患者开始死亡。散，气喘病患者开始死亡。19701970年气喘病患者达年气喘病患者达300300多人，多人，实际超过实际超过20002000人，人，1010多人死亡。到多人死亡。到19721972年，日本全国患此病年，日本全国患此病的达的达63766376人。人。(4)四日哮喘事件四日哮喘事件(5)洛杉矶事件洛杉矶事件 该该市市三三面面环环山山，全全市市250250多多万万辆辆汽汽车车每每天天消消耗耗汽汽油油约约l600l600万万升升。由由于于汽汽车车排排放放近近千千吨吨石石油油烃烃废废气气、一一氧氧化化碳碳、氮氮氧氧化化物物和和铅铅烟烟，在在阳阳光光照照射射下下，生生成成了了淡淡蓝蓝色色的的光光化化学学烟雾，其中含有臭氧、氧化氮、乙醛和其他氧化剂。烟雾，其中含有臭氧、氧化氮、乙醛和其他氧化剂。光化学烟雾主要刺激眼、喉、鼻，引起眼病、喉头炎光化学烟雾主要刺激眼、喉、鼻，引起眼病、喉头炎和不同程度的头痛，严重时会死亡。其后和不同程度的头痛，严重时会死亡。其后19521952年年1212月的一月的一次烟雾中，次烟雾中，6565岁以上老人死亡岁以上老人死亡400400人。人。(6)水俣病事件水俣病事件 含含无无机机汞汞的的工工业业废废水水污污染染水水体体，使使水水俣俣湾湾的的鱼鱼中中毒毒。人人食食鱼鱼后后受受害害。19501950年年出出现现了了中中枢枢神神经经性性疾疾病病患患者者和和疯疯猫猫疯疯狗。汞中毒者狗。汞中毒者283283人，其中人，其中6060人死亡。人死亡。19731973年年两两次次水水侯侯病病患患者者共共900900多多人人，死死亡亡近近5050人人，2 2万万多多人受到不同程度的危害。人受到不同程度的危害。受受害害者者的的症症状状有有：神神经经衰衰弱弱，痴痴呆呆和和视视力力下下降降，成成年年人人小小脑脑、大大脑脑半半球球受受损损严严重重，表表现现为为小小脑脑性性运运动动失失调调，视视野野缩缩小小、发发音音困困难难。胎胎儿儿患患类类似似脑脑性性麻麻痹痹，生生后后3 34 4岁岁仍仍然然表表情情淡淡漠漠、流流口口水水、不不会会吃吃食食、不不会会爬爬、长长时时间间躺躺着着，语语言言发发育育迟缓，对语言理解力差。日本南部水俣市人口迟缓，对语言理解力差。日本南部水俣市人口1010万。万。1950 1950年异常现象：鱼类飘浮、贝类腐烂、海藻枯死，年异常现象：鱼类飘浮、贝类腐烂、海藻枯死，1952 1952年：乌鸦、海鸟坠落海中，章鱼、乌贼半死水面年：乌鸦、海鸟坠落海中，章鱼、乌贼半死水面 1953 1953年：猫、猪、狗发狂死，年：猫、猪、狗发狂死，“舞蹈病的猫舞蹈病的猫”1957-1958 1957-1958年：猫绝迹年：猫绝迹 1956 1956年年4-54-5月：月：2 2名名5 5岁左右女孩得了奇病岁左右女孩得了奇病 一种不能确诊的中枢神经系统病一种不能确诊的中枢神经系统病步态不稳、语言不清步态不稳、语言不清 别名：猫舞蹈病别名：猫舞蹈病 最初的最初的5252名患者：名患者：2121名名1 1年内死亡，年内死亡，1616名死于名死于3 3个月之个月之 内，内，4 4名死于半年内，最初怀疑：名死于半年内，最初怀疑：MnMn、SeSe、TiTi 1962 1962年证实：年证实：HgHg2+2+乙醛生产乙醛生产 Hg(CHHg(CH3 3)2 2微生物的作用微生物的作用 1972 1972年正式公布数据年正式公布数据(7)富山事件富山事件 锌锌、铅铅冶冶炼炼工工厂厂等等排排放放的的含含镉镉废废水水污污染染了了神神通通川川水水体体，两岸居民利用河水灌溉农田，使土地含镉量高达两岸居民利用河水灌溉农田，使土地含镉量高达l l2 2克吨克吨 居民食用含居民食用含镉镉量达量达l l2 2克吨的克吨的稻米和饮用含镉水稻米和饮用含镉水而中而中毒。患者全身发生毒。患者全身发生神经痛、骨痛神经痛、骨痛，不能行动，以至呼吸都带，不能行动，以至呼吸都带来难以忍受的痛苦，最后骨骼软化、萎缩，来难以忍受的痛苦，最后骨骼软化、萎缩，自然骨折，四自然骨折，四肢弯曲，脊柱压迫骨折而引起骨骼明显变形，重者身躯比健肢弯曲，脊柱压迫骨折而引起骨骼明显变形，重者身躯比健康时缩短康时缩短20203030厘米，一直到饮食不进厘米，一直到饮食不进在疼痛中死去在疼痛中死去。1972 1972年年3 3月患者已超过月患者已超过180 180 人死亡人死亡3434人。日本人便称人。日本人便称这种奇怪的病为这种奇怪的病为“哎唷哎唷病哎唷哎唷病”，即，即“痛痛病痛痛病”。(8)米糠油事件米糠油事件 九九州州大大牟牟田田一一家家粮粮食食加加工工公公司司用用油油工工厂厂在在生生产产米米糠糠油油时时，由由于于追追逐逐利利润润，降降低低成成本本，用用多多氯氯联联苯苯作作脱脱臭臭工工艺中的热载体，由于管理不善，混人米糠油中。艺中的热载体，由于管理不善，混人米糠油中。米米糠糠油油销销售售后后，引引起起许许多多人人在在食食用用后后中中毒毒或或死死亡亡。米米糠糠油油的的副副产产物物黑黑油油作作家家禽禽饲饲料料，引引起起大大量量家家禽禽死死亡亡。食食用用中中毒毒者者超超过过14001400人人，至至七七、八八月月份份超超过过50005000人人，其其中中1616人死亡，实际受害者人死亡，实际受害者1300013000人。几十万只鸡死亡。人。几十万只鸡死亡。4、近、近20多年的世界环境公害多年的世界环境公害（19801980年以来）年以来）全全世世界界每每年年约约有有100100万万人人由由于于农农药药事事故故中中毒毒，死死亡亡达达万万人人，其其中中第第三三世世界界受受农农药药污污染染极极为为严严重重，平平均均每每年年发发生生37375 5万起农药中毒事件。万起农药中毒事件。全全世世界界每每年年平平均均发发生生200200多多起起严严重重的的化化学学污污染染事事件件。油油船船因因在在航航行行中中搁搁浅浅、碰碰撞撞、触触礁礁、起起火火爆爆炸炸以以及及船船体体本本身身结结构构破破损损等等原原因因造造成成的的溢溢油油事事故故在在世世界界各各地地每每月月都都有有发发生生，每年大约溢油每年大约溢油20204040万吨。万吨。1993 199319941994年年,重大漏油事件的次数总计为重大漏油事件的次数总计为 872 872次。次。n（1）塞维索化学污染事件塞维索化学污染事件n（2）布列塔尼半岛石油污染事件）布列塔尼半岛石油污染事件n（3）三里岛核电站泄漏事件）三里岛核电站泄漏事件n（4）墨西哥油库爆炸事件）墨西哥油库爆炸事件n液化气中心站爆炸事件液化气中心站爆炸事件n 1984年年11月月19日，墨西哥城近郊，一液日，墨西哥城近郊，一液化气中心站发生连续爆炸，化气中心站发生连续爆炸，54座储气罐几乎全座储气罐几乎全部发生连续爆炸起火。部发生连续爆炸起火。n 1000多人死亡，多人死亡，4000多人受伤，毁坏房多人受伤，毁坏房屋屋1400多座，多座，3万人无家可归，周围万人无家可归，周围50多万多万人奉命逃难。人奉命逃难。(5)5)世界上最大的化学品毒害事件世界上最大的化学品毒害事件 印度博帕尔事件印度博帕尔事件 19841984年年1212月月3 3日日，印印度度博博帕帕尔尔的的美美国国联联合合碳碳化化物物公公司司设设立立的的农农药药厂厂，制制造造西西维维因因和和涕涕灭灭威威农农药药的的液液态态剧剧毒毒性性甲甲基基异异氰氰酸酸酯酯4545万万吨吨因因贮贮气气罐罐阀阀门门失失灵灵而而泄泄出出界界，后后来来美美国国赔赔偿偿3.53.5亿美金直接损失。亿美金直接损失。死亡人数达死亡人数达60006000-20000-20000人，人，40004000多头牲畜和其他动物多头牲畜和其他动物死亡，死亡，5252万多人受毒害，万多人受毒害，1010多万人终身残废，生态环境受多万人终身残废，生态环境受到严重破坏。许多中毒者中枢神经受损，运动神经协调功到严重破坏。许多中毒者中枢神经受损，运动神经协调功能丧失，免疫系统受损害。气喘、咳嗽、胸背和肌肉疼痛、能丧失，免疫系统受损害。气喘、咳嗽、胸背和肌肉疼痛、眼睛灼疼、焦虑和抑郁等。这种恶果还会维持几代。眼睛灼疼、焦虑和抑郁等。这种恶果还会维持几代。(6)6)切尔诺贝利核电站爆炸切尔诺贝利核电站爆炸 19861986年年4 4月月2626日日，乌乌克克兰兰基基辅辅市市的的切切尔尔诺诺贝贝利利核核电电站站，死亡死亡3131人，直接损失人，直接损失2929亿美金。亿美金。由由于于石石墨墨型型反反应应堆堆发发生生堆堆芯芯熔熔化化，人人为为差差错错和和操操作作人人员员违章引起熊熊大火，反应堆内放射性物质大量外泄。违章引起熊熊大火，反应堆内放射性物质大量外泄。9 9年年后后的的研研究究指指出出，乌乌克克兰兰、白白俄俄罗罗斯斯和和俄俄罗罗斯斯大大约约有有900900万万人人受受到到影影响响。在在500500万万生生活活在在污污染染区区的的乌乌克克兰兰人人中中，与与核核辐辐射射有有关关的的病病例例比比非非污污染染区区高高出出3 3倍倍，1414岁岁以以下下儿儿童童患患病病率率更更高高，甲甲状状腺腺癌癌症症病病例例、血血液液病病、骨骨癌癌和和肌肌肉肉病病病病例例也也比比正正常常情情况况下下多多。在在8080万万当当时时的的救救灾灾人人员员中中，死死亡亡率率明明显显比比一一般人高般人高,其中其中70007000人已经死亡，人已经死亡，1212.5.5万人得了重病。万人得了重病。（7 7）莱茵河事件莱茵河事件 瑞士巴塞尔桑多兹化工厂，瑞士巴塞尔桑多兹化工厂，1986.11.11986.11.1 S S、P 30P 30多吨，多吨，1010莱茵河死亡之河莱茵河死亡之河（8 8）威尔士饮水污染事件威尔士饮水污染事件（9 9）上海甲肝事件上海甲肝事件（1010）莫农格希拉河污染事件）莫农格希拉河污染事件（1111）阿拉斯加石油污染事件）阿拉斯加石油污染事件（1212）洛东江水源污染事件）洛东江水源污染事件（1313）海湾石油污染事件）海湾石油污染事件 1991-01-171991-01-1702-2802-28（历时六周）（历时六周）n（14）拉合尔毒气泄漏事件）拉合尔毒气泄漏事件n（15）北约轰炸南联盟事件）北约轰炸南联盟事件n 1999.3.23-6.10(78天天)n（16）比利时鸡污染事件）比利时鸡污染事件n 鸡肉和鸡蛋中高浓度的二恶英鸡肉和鸡蛋中高浓度的二恶英n（17）关东（日本）核泄漏事件）关东（日本）核泄漏事件n 1999年年7月连续月连续3次，次，50多人受害多人受害n（18）阜阳（安徽）特大环境污染事件）阜阳（安徽）特大环境污染事件n 河中硫化氢毒气致人死亡河中硫化氢毒气致人死亡n（19）开罗重大辐射致死事件）开罗重大辐射致死事件 （1 1）森林面积锐减）森林面积锐减（森林大火（森林大火 酸雨致死酸雨致死 乱砍滥伐）乱砍滥伐）（2 2）土地严重沙化）土地严重沙化（放牧过度（放牧过度 植被破坏植被破坏 沙尘暴）沙尘暴）（3 3）自然灾害频发）自然灾害频发（洪灾（洪灾 旱灾旱灾 高温）高温）（4 4）淡水资源逐渐枯竭）淡水资源逐渐枯竭（数亿人缺水）（数亿人缺水）（5 5）“温室效应温室效应”使全球气候失常使全球气候失常（高温（高温 海平面升高）海平面升高）（6 6）防紫外线的臭氧层受到严重破坏）防紫外线的臭氧层受到严重破坏（氟里昂）（氟里昂）（7 7）酸雨频繁危害人类）酸雨频繁危害人类（农业（农业 建筑建筑 森林）森林）（8 8）化学排放物急增，直接危害全球。）化学排放物急增，直接危害全球。5、21世纪人类环境面临的挑战世纪人类环境面临的挑战当今世界面临五个严峻的问题：当今世界面临五个严峻的问题：人口、资源、粮食、能源、环境！人口、资源、粮食、能源、环境！环境恶化的表现：环境恶化的表现：自然条件扰乱自然条件扰乱 生活环境污染生活环境污染 物质资源耗尽物质资源耗尽 第二节第二节 环境化学的概述环境化学的概述1 1、环境化学：研究化学物质在环境中的行为、环境化学：研究化学物质在环境中的行为 和效应及调控途径的一门新兴学科。和效应及调控途径的一门新兴学科。(1972(1972年美国密执安大学化学系首先提出年美国密执安大学化学系首先提出)主要三主要三领领域：域：环环境境污污染化学染化学 赵睿新赵睿新 2004-03 2004-03 污污染控制化学染控制化学 环环境分析化学境分析化学 2、环境化学的研究内容、环境化学的研究内容 自然环境的受到三种环境因素的影响，即自然环境的受到三种环境因素的影响，即化学污染物，物理污染因素和生物污染体。化学污染物，物理污染因素和生物污染体。（1）化学污染物主要是一些有机、无机的）化学污染物主要是一些有机、无机的 化学物质。化学物质。（2）物理污染因素是一些能量性因素，如放）物理污染因素是一些能量性因素，如放 射性、噪声、振动、热能、电磁波等。射性、噪声、振动、热能、电磁波等。（3）生物污染体包括细菌、病毒、水中反常）生物污染体包括细菌、病毒、水中反常 生长的藻类等。生长的藻类等。环境化学的主要研究内容：环境化学的主要研究内容：（1）鉴定和测定化学污染物在环境中的含量；）鉴定和测定化学污染物在环境中的含量；（2）研究它们在环境中的存在形态、迁移转化）研究它们在环境中的存在形态、迁移转化 和归宿的规律；和归宿的规律；（3）探讨污染物的回收利用和分解成无害的简）探讨污染物的回收利用和分解成无害的简 单化合物的机理。单化合物的机理。环境化学的四个分支：环境化学的四个分支：(1)环境分析化学环境分析化学(2)大气、水体、土壤环境化学大气、水体、土壤环境化学(3)污染生态化学污染生态化学(4)污染控制化学污染控制化学(1)环境分析化学环境分析化学目前主要研究内容有目前主要研究内容有:1)分析方法标准化和环境标准参考物质分析方法标准化和环境标准参考物质2)污染物的形态与结构分析方法研究污染物的形态与结构分析方法研究3)环境痕量和超痕量元素分析环境痕量和超痕量元素分析4)环境有机物（包括金属有机物）的分析研究环境有机物（包括金属有机物）的分析研究5)优先分析对象的筛选研究优先分析对象的筛选研究6)环境分析仪器化、自动化的研究环境分析仪器化、自动化的研究(2)大气、水体和土壤环境化学大气、水体和土壤环境化学n 是运用化学的理论和方法研究是运用化学的理论和方法研究化学化学污染物质污染物质在大气、水体、土壤环境中的在大气、水体、土壤环境中的形成、迁移、转化和归宿过程中的化学形成、迁移、转化和归宿过程中的化学行为和生态效应。行为和生态效应。1）大气环境化学：大气中化学物质的表征研究、）大气环境化学：大气中化学物质的表征研究、化学转化过程的研究；全球大气环境中化学变化学转化过程的研究；全球大气环境中化学变化研究；大气化学模式研究。化研究；大气化学模式研究。2）水环境化学：水体界面化学过程；金属形态）水环境化学：水体界面化学过程；金属形态转化动力学过程；有机物的化学、生物降解过转化动力学过程；有机物的化学、生物降解过程；金属和类金属甲基化。程；金属和类金属甲基化。3）土壤环境化学：土壤中有机污染物的研究；）土壤环境化学：土壤中有机污染物的研究；土壤中金属存在形态及其转化过程的研究；污土壤中金属存在形态及其转化过程的研究；污染物在土壤固染物在土壤固液界面上的化学过程的研究。液界面上的化学过程的研究。（3）污染生态化学）污染生态化学n主要研究化学污染物质引起生态效应的主要研究化学污染物质引起生态效应的化学原理、过程和机制；化学原理、过程和机制；n宏观上研究化学物质在维持和破坏生态宏观上研究化学物质在维持和破坏生态平衡中的基本化学问题；平衡中的基本化学问题；n微观上研究化学物质和生物体相互作用微观上研究化学物质和生物体相互作用过程的化学机制。过程的化学机制。1）有机污染生态化学）有机污染生态化学n有机污染物物理化学行为的研究；有机污染物物理化学行为的研究；n有机污染物结构有机污染物结构活性物质相关性研究，活性物质相关性研究，包括结构活性关系（包括结构活性关系（SAR）和定量构效）和定量构效关系（关系（QSAR）研究；）研究；n环境有机物的结构与致癌相关性研究。环境有机物的结构与致癌相关性研究。2）无机污染生态学）无机污染生态学n金属元素沿食物链传递和在生物体内富集；金属元素沿食物链传递和在生物体内富集；n金属形态与生物有效性的关系；金属形态与生物有效性的关系；n金属元素与生物体的相互作用；金属元素与生物体的相互作用；n金属元素在生物体内的协同和拮抗作用；金属元素在生物体内的协同和拮抗作用；n金属的甲基化过程和脱甲基化作用。金属的甲基化过程和脱甲基化作用。3）化学信息物的一些化学问题）化学信息物的一些化学问题n主要研究化学信息物在生态系统主要研究化学信息物在生态系统中的作用、化学机制及其利用。中的作用、化学机制及其利用。（4）污染控制化学）污染控制化学n研究与污染控制有关的化学机制和工艺技术中的研究与污染控制有关的化学机制和工艺技术中的化学基础性问题，以便最大限度地控制化学污染，化学基础性问题，以便最大限度地控制化学污染，为开发经济而高效的污染控制技术，发展清洁工为开发经济而高效的污染控制技术，发展清洁工艺提供科学依据。艺提供科学依据。1）终端污染控制中的化学研究。）终端污染控制中的化学研究。2）污染控制材料和技术的化学研究。）污染控制材料和技术的化学研究。n包括絮凝剂、吸附剂、离子交换剂、膜包括絮凝剂、吸附剂、离子交换剂、膜材料、催化剂等。材料、催化剂等。3）污染预防中化学研究的趋向。）污染预防中化学研究的趋向。n主要是通过改变产品或产品设计，改变主要是通过改变产品或产品设计，改变生产工艺或工艺技术，改变原材料或添生产工艺或工艺技术，改变原材料或添加剂的投入，实现废物内部循环。加剂的投入，实现废物内部循环。3 3、环境化学的发展阶段、环境化学的发展阶段（1）孕育阶段（）孕育阶段（1970年以前）。年以前）。开始对有机氯农药在环境中的残留进行研究。开始对有机氯农药在环境中的残留进行研究。（2）形成阶段（）形成阶段（1970年代）。年代）。一系列专著一系列专著全球环境监测系统全球环境监测系统（1973），），环境污染物：分析方法选编环境污染物：分析方法选编 （1975），），全球碳循环全球碳循环（1979）。）。（3）发展阶段（）发展阶段（1980年代以后）。年代以后）。出现了四个新的发展趋势：出现了四个新的发展趋势：n一是全面开展对主要元素，尤其是生命必需元一是全面开展对主要元素，尤其是生命必需元素的生物地化循环和各主要循环之间的相互作素的生物地化循环和各主要循环之间的相互作用，人类活动对这些循环产生的干扰和影响；用，人类活动对这些循环产生的干扰和影响；n二是重视化学品安全评价；二是重视化学品安全评价；n三是对全球变化研究；三是对全球变化研究；n四是污染控制化学研究。四是污染控制化学研究。4、环境化学研究的重要环境问题、环境化学研究的重要环境问题n全球气候变化、酸沉降与温室气体全球气候变化、酸沉降与温室气体n室内空气质量室内空气质量n水体富营养化、赤潮和藻毒素污染水体富营养化、赤潮和藻毒素污染n土壤和地下水污染土壤和地下水污染n持久性有机污染物和环境内分泌干扰物持久性有机污染物和环境内分泌干扰物n重金属和类金属污染重金属和类金属污染n食品安全及生态安全食品安全及生态安全5、环境化学的特点、环境化学的特点（1）对象复杂性）对象复杂性n环境中的化学污染物质，既有人为排放的废弃物环境中的化学污染物质，既有人为排放的废弃物质，也有一小部分是天然物质；质，也有一小部分是天然物质；n这些污染物质在环境体系中可以同时发生多种机这些污染物质在环境体系中可以同时发生多种机制的化学和物理变化过程。制的化学和物理变化过程。（2）低水平）低水平n化学污染物质在环境中的浓度水平很低，化学污染物质在环境中的浓度水平很低，仅为仅为ppm级（级（10-6）或）或ppb（10-9）级，）级，有时甚至可达有时甚至可达ppt级（级（10-12）。）。n化学污染物的低浓度判断需要灵敏、准化学污染物的低浓度判断需要灵敏、准确和精细的现代分析测试技术。确和精细的现代分析测试技术。（3）综合性）综合性n在环境化学研究中，化学是主要的理论在环境化学研究中，化学是主要的理论基础和技术基础；基础和技术基础；n需要配合生物学、地学、物理学、气象需要配合生物学、地学、物理学、气象学、数学等多种其他科学方法；学、数学等多种其他科学方法；n进行综合的多方面考察分析，才能获得进行综合的多方面考察分析，才能获得反映客观实际的规律和结论。反映客观实际的规律和结论。6 6、环境化学的主要发展趋势、环境化学的主要发展趋势（1 1）研究生命元素、潜在有害元素、）研究生命元素、潜在有害元素、营养物质、污染物的生物地球循环；营养物质、污染物的生物地球循环；（2 2）重视化学品的安全性评价；）重视化学品的安全性评价；（3 3）从分子水平研究化学物质与）从分子水平研究化学物质与DNADNA、RNA RNA的关系；的关系；（4 4）参与全球的环境变化研究；）参与全球的环境变化研究；（5 5）发展清洁工艺）发展清洁工艺绿色化学。绿色化学。7、环境化学在环境科学中的地位、环境化学在环境科学中的地位环境科学环境科学环境环境学基础环境学基础环境学应用环境学应用环境学环环境境行行为为学学环环境境法法学学环环境境质质量量评评价价环环境境监监测测环环境境规规划划环环境境管管理理学学环环境境工工程程学学环环境境空空气气动动力力学学环环境境医医学学环环境境生生物物学学环环境境地地学学环环境境化化学学环环境境物物理理学学环环境境数数学学部部门门环环境境学学理理论论环环境境学学综综合合环环境境学学（1）环境科学文摘）环境科学文摘 （2）中国环境科学）中国环境科学（3）环境科学）环境科学 （4）世界环境世界环境（5）环境技术环境技术 （6）水处理技术水处理技术（7）环境污染与防治环境污染与防治 （8）环境化学环境化学（9）中国环境监测中国环境监测 （10）水资源水资源（11）工业水处理工业水处理 （12）环境科学学报环境科学学报（13）污染防治技术）污染防治技术 （14）环境科学进展环境科学进展（15）水信息水信息 （16）环境与健康杂志环境与健康杂志（17）化工环保化工环保 （18）水科学进展水科学进展（19）环境科学与技术环境科学与技术 （20）环境环境 8、环境化学期刊、环境化学期刊