课件：环境化学绪论.ppt

Environmental Chemistry,环境化学,主讲教师：胡晓倩(),教材与参考书目,课程简介,学科教学内容,教材与参考书目,Teaching material ： 环境化学戴树桂 主编 高教出版社 高教“十一五”国家规划教材 Bibliography ： 邓南圣.环境化学教程.武汉大学出版社 刘兆荣.环境化学教程.化学工业出版社 王晓蓉.环境化学.南京大学出版社,教材与参考书目,戴树桂:1927年-，南开大学环境科学与工程学院教授,曾任中国环境科学学会常务理事、国家教委高校环境科学教学指导委员会副主任委员、国际环境毒理学与化学学会亚太地区理事，美国化学会会员、美国纽约科学院成员。 相继承担国家科技攻关课题和国家自然科学基金重大、重点及面上项目，国际合作项目，及省部级项目约30项。先后获得国家科学技术进步二等奖3项、自然科学二等奖1项、省部级一、二等奖6项，出版专著10部，发表学术论文270余篇。 主要研究方向：有机污染物在生态系统中的环境化学行为及污染控制化学系统,课程简介（Course brief introduction）,环境化学主要阐述污染物在各圈层环境介质（大气、水、岩石、生物）中迁移转化过程所涉及的污染化学问题及其效应。 本书共8章，比较全面深入地阐明了污染的基本原理，环境化学和相关交叉学科的知识，讨论密切结合我国乃至全球关注的环境问题。,由于课时有限，我们主要讲述本书的前6章内容（最后2章自学），大纲要求掌握的知识点我们重点讲解，了解的部分可课后自学。 为提高教与学的效果，请认真阅读每章正文开始前的“本章的内容提要及重点要求”；课后请独立完成每章内容后的“思考题与习题”预习和复习！,学科教学内容（Teaching content on the subject）,第一章 绪论（Exordium）,本章内容简介,掌握内容讲授,要点回顾,本章习题,本章内容简介,本章主要介绍了： 1. 环境化学的研究内容、特点和 发展动向 2. 主要环境污染物的类别 3. 主要环境污染物在环境各圈层中的迁移转化过程简介,第一章 绪论 第一节 环境化学 1.1 环境问题 1.2 环境化学 第二节 环境污染物 2.1 环境污染物的类别 2.2 环境效应及其影响因素 2.3 环境污染物在环境各圈层 的迁移转化过程简介,1.1 环境问题 （Environmental Problems） 1.1.1 环境污染的概念 1.1.2 对环境问题认识 的发展过程,由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，环境素质下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产条件 （人为因素的冲击破坏） （包括自净机能在内的自然界动态平衡恢复能量） = （环境污染造成的危害）,The meanings of environmental pollution,造成环境污染的因素有物理的、化学的、生物的三方面，但其中因化学物质引起的约占80%90% 具体体现在： 有害物质对大气、水质、土壤和动植物的污染，并达到致害的程度 生物界的生态系统遭到不适当的干扰和破坏 不可再生资源被滥采滥用 固体废弃物、噪声、振动、恶臭、放射线等造成对环境的损害,20世纪60年代仅把环境问题当成污染问题，未能与自然生态、社会因素联系起来；我国认识环境问题的明显不足，未能追根寻源 1972年联合国在瑞典首都斯德哥尔摩召开人类环境会议，第一次把环境问题与社会因素联系起来，发表了人类环境宣言认识环境问题的里程碑,20世纪80年代对环境问题认识有新的突破性发展，提出持续发展(Sustainable Development)战略 1992年6月在巴西里约召开联合国环境与发展大会，发表环境与发展宣言，其中原则4指出：“为了实现可持续的发展，环境保护工作应是发展进程的一个整体组成部分，不能脱离这一进程来考虑”树立人类环境与发展关系史上新的里程碑,（可）持续发展就是满足现代需要，而不损害后代人的需要能力。可持续发展意味着顾及地球的负担而不损害其总资源，对可更新的自然资源的消耗维持在再补充的极限上可持续发展意味着传给后人的不只是人造的财富，比如建筑物、道路和铁路，而且还有自然财富，如清洁和充足的水源、好的耕地、多种多样的野生动植物和广阔的森林等。,我国分别在1973、1983、1989和1996年召开了4次全国环境会议，推动了环境保护事业和人们对环境认识的发展 我国环境污染防治面临的挑战(Challenge) 快速的经济增长污染防治压力越来越大 小康社会生活水平环境质量的要求越来越高 发达国家技术进步国际环境标准越来越严格,目前我国乃至世界面临的十大环境问题： 全球气候变暖 臭氧层的耗损与破坏 生物多样性减少 酸雨蔓延,森林锐减 土地荒漠化 大气污染 水资源短缺和污染 海洋污染 固体废弃物污染,人口增加和人类生产活动规模越来越大，向大气释放CO2、CH4、N2O、CCl4、CO等温室气体不断增加，导致大气组成发生变化,大气质量 气候逐渐变暖极地冰川融化，海平面每10年将升高6厘米 降雨和大气环流的变化 气候反常，易造成各种灾害 导致生态系统发生变化和破坏,臭氧层能吸收紫外线，以保护地球上生命免遭过量紫外线的伤害，并将能量贮存在上层大气，能调节气候。但臭氧层很脆弱容易被破坏，使地面受到紫外线辐射强度增加，令全球气候变暖,研究表明，紫外线辐射能破坏生物蛋白质和基因物质DNA，造成细胞死亡；使人类皮肤癌发病率增高；伤害眼睛，导致白内障而使眼睛失明；抑制植物生长；穿透10米深的水层，杀死浮游生物和微生物，从而危及水中生物的食物链和自由氧的来源，影响生态平衡和水体的自净能力,由于人口的急剧增加和人类对资源的不合理开发，环境污染等原因，地球上各种生物及其生态系统受到了极大的冲击，生物多样性受到了很大损害。,世界上每年至少有5万种生物物种灭绝，平均每天灭绝的物种达140个，目前全世界野生生物的损失可达其总数的15%30%。在中国大约已有200个物种已经灭绝；估计约有5000种植物在近年内已处于濒危状态，这些约占中国高等植物总数的20%；大约还有398种脊椎动物也处在濒危状态，约占中国脊椎动物总数的7.7%左右。,酸雨是指大气降水中pH值低于5.6/5的雨、雪或其他形式的降水。这是大气污染的一种表现。 酸雨对人类环境的影响多方面,酸雨降落到河流、湖泊中会妨碍鱼、虾的成长以致鱼虾减少或绝迹；还导致土壤酸化，破坏土壤的营养，使土壤贫脊化，危害植物的生长，造成作物减产，危害森林的生长；腐蚀建筑材料，近十几年来，酸雨地区的一些古迹特别是石刻、石雕或铜塑像的损坏超过以往百年甚至千年以上。,我国人均森林面积不到世界的1/4,在今天的地球上，我们的绿色屏障森林正以平均每年4000平方公里的速度消失。森林的减少使其涵养水源的功能受到破坏，造成了物种的减少和水土流失，对CO2吸收减少进而又加剧温室效应,全球陆地面积占60%，其中沙漠和沙漠化面积29%。每年有600万公顷的土地变成沙漠。经济损失每年423亿美元。,全球共有干旱、半干旱土地50亿公顷，其中33亿遭到荒漠化威胁。致使每年有600万公顷的农田、900万公顷的牧区失去生产力。中国的黄河，水土流失亦十分严重。,大气污染的主要因子为悬浮颗粒物、一氧化碳、臭氧、二氧化碳、氮氧化物、铅等。大气污染导致每年有30-70万人因烟尘污染提前死亡，2500万的儿童患慢性喉炎，400-700万的农村妇女儿童受害。二级空气标准适合人类生活，但我国目前只有1/3的城市一年中绝大多数天数空气能达到二级标准,水是日常最需要也是接触最多的物质之一，然而水如今也成了危险品，工业污水使得原本清澈的水体变黑发臭，细菌滋生。我国七大水系的水源只有不到30%能满足饮用水水源的水质标准。,如此水 还是生命之源吗？,人类活动使近海区的氮和磷增加50%-200%；过量营养物导致沿海藻类大量生长；波罗的海、北海、黑海、东中国海等出现赤潮。海洋污染导致赤潮频繁发生，破坏了红树林、珊瑚礁、海草，使近海鱼虾锐减，渔业损失惨重。,赤 潮,美国在资源保护与回收法中规定，所谓危险废物是指除放射性废物以外，一种固体废物和几种固体的混合物，因其数量和浓度较高，可能造成或导致人类死亡率上升，或引起严重的难以治愈疾病或致残的废物 ，它带给人类的危害也许也并不亚于火山,饮用水砷中毒的孩子。固体废弃物包括城市垃圾和工业固体废弃物，任意堆放会污染周围空气、水体，甚至地下水,1.2 环境化学 （Environmental Chemistry） 1.2.1 环境化学的任务、内容与 特点 1.2.2 元素的生物地球化学循环 1.2.3 环境化学的发展动向,环境化学是环境科学的核心部分也是化学学科新的重要分支，以化学物质在环境中引起的环境问题为研究对象，用化学基本理论和方法发现和解决环境问题 其任务为：研究有害物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法,环境化学的研究内容(Study Contents ) 有害物质在环境中存在的浓度水平和形态 潜在有害物质的来源，它们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为 有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生效应的机制和风险性 有害物质已造成影响的缓解和消除以及防止产生危害的方法和途径,环境化学的特点 从微观的原子、分子水平来研究宏观的环境现象与变化的化学机制及其防治途径 复杂性环境本身是多因素的开放体系，变量多且条件复杂 精确性化学污染物在环境中的含量很低（mg/kg、ug/kg） 动态性环境样品组成复杂，有形态变化，会迁移转化有明显的动态变化,元素的生物地球化学循环 p7-9 内生的循环主要包含地球表面以下的各种岩石、岩浆等 外生循环大部分存在于地球表面以上，包括水圈、大气圈、生物圈 沉积物和土壤共属于两类循环并是两者的主要界面 C、O、N、P、S等营养元素非常重要的元素循环,国际上重视：元素的生物地球化学循环及其相互耦合的研究；化学品的安全评价；臭氧层破坏；气候变暖等全球变化问题 我国关注：以有机污染为主的水质污染；以大气颗粒物和SO2为主的城市空气污染；工业有毒有害废弃物和城市垃圾对各圈层的污染等；重点在防治环境污染和保护自然生态两个方面 分支学科的发展动向 p10-11,环境污染物（Environmental Pollutants） 概念：进入环境后使环境正常组成和性质发生直接或间接有害于人类的变化的物质 大部分是由人类的生产和生活活动产生的。 按环境要素或污染物形态或污染物性质分 人类社会不同功能产生的污染物 化学污染物 优先污染物、持久性污染物、 三致污染物、环境内分泌干扰物 p13,工业：过量开采、超量循环、三废数量大、成分复杂、毒性强 农业：农药化肥、水土流失、废弃物常含有细菌和微生物 交通运输：噪声、燃烧产物排放、扬尘具有可移动性 生活：三废、生活污水、城市垃圾产生化学的、物理的和生物的污染,化学污染物(Chemical Pollutants) 元素：如：重、准金属、卤素、臭氧、黄磷 无机物：如：氰化物、氮氧化物、卤化氢 有机化合物和烃类：如：烷烃、芳烃 金属有机和准金属有机化合物：如：四乙基铅 含氧有机化合物：如：环氧乙烷、醇、醛 有机氮化合物：如：硝基苯、胺、硝基甲烷 有机卤化物：如：四氯化碳、多氯联苯 有机硫化物：如：烷基硫化物、硫醇 有机磷化合物：如：有机磷农药,环境效应 (Environmental Effect)：自然过程或人类的生产生活活动会对环境造成污染和破坏，从而导致环境系统的结构和功能发生变化，可分为自然环境效应和人为环境效应 按环境变化的性质来分，可分为环境物理效应、环境化学效应、环境生物效应,环境物理效应：由物理作用引起的 热岛效应：燃料的燃烧放出大量热量，再加上街道和建筑群辐射的热量，使城市气温高于周围地带 温室效应：大气中二氧化碳和其它温室气体的不断增加导致自然界环境温度升高,环境化学效应：物质间发生化学反应产生的 酸雨：造成地面水体和土壤的酸化，使水生物遭到破坏，土地肥力降低，建筑群受到腐蚀 光化学烟雾：在特定条件下发生大气光化学效应而形成的，直接危害生物的生长和人体的健康,环境生物效应：环境因素变化导致生态系统变异而产生的后果 工业废水对水生生态产生毒性效应、任意砍伐森林会造成水土流失、干旱、风沙等灾害，同时影响生物系统的平衡，三致污染物对人体健康的威胁。,环境污染物的迁移 环境污染物的转化 污染物的迁移和转化常常相伴进行 污染物可在单独环境要素圈中迁移和转化，也可超越圈层界限实现多介质迁移转化而形成循环 p15,污染物的迁移：污染物在环境中所发生的空间位移及其所引起的富集、分散和消失的过程 主要方式：机械迁移、物理化学迁移、生物迁移（食物链传递产生放大积累作用）,溶解沉淀，氧化还原、水解、配位等作用实现无机污染物的迁移,化学分解、光化学分解、生物分解等作用实现有机污染物的迁移,污染物的转化：污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变存在形态或转变为另一种物质的过程 物理作用：蒸发、渗透、凝聚、吸附、放射性元素蜕变等 化学作用：光化学氧化、氧化还原、配位、络合、水解等 生物作用：生物的吸收、代谢等,要点回顾,环境污染的概念 环境化学的任务、内容和特点 环境污染物的概念和分类 化学污染物的分类 环境效应的概念和分类 污染物迁移的概念和主要方式 污染物转化的概念和主要方式,That is all for the first chapter！