环境化学绪论

1、环 境 化 学参考书目n环境化学夏立江主编中国环境科学出版社n环境化学戴树桂主编 高等教育出版社n环境化学王晓蓉编著南京大学出版社n水环境化学 陈静生 高等教育出版社n大气环境化学 唐孝炎n土壤环境化学 李天杰n21世纪的环境化学第一章第一章 绪绪 论论 本章从当今世界和我国面临的主要环境问题入手，介绍环境化学在环境科学和解决环境问题中的地位和作用及其任务、内容、特点、发展方向。 要求同学们了解环境化学的任务，明确环境化学课程学习的目的。第一节 环境问题 环境污染环境污染 由人为原因引起化学污染物滋事而产生的突发事由人为原因引起化学污染物滋事而产生的突发事件通常称为公害。公害事件会在短期内引起

2、公众件通常称为公害。公害事件会在短期内引起公众生活环境恶化，常表现为人群大量发病和死亡的生活环境恶化，常表现为人群大量发病和死亡的案例。有的公害事件还具有时间延续性，其影响案例。有的公害事件还具有时间延续性，其影响可及数干年之久。可及数干年之久。世界著名八大公害事件 1比利时马斯河谷烟雾事件比利时马斯河谷烟雾事件1930年年12月月15日，比利时马斯河谷工业区内日，比利时马斯河谷工业区内13个工厂排放的工业有害废气个工厂排放的工业有害废气（主要是二氧化硫）和粉尘弥漫在河谷上空无法扩散，使河谷工业区有上千（主要是二氧化硫）和粉尘弥漫在河谷上空无法扩散，使河谷工业区有上千人发生胸疼、咳嗽、流泪、咽

3、痛、呼吸困难等，一周内有人发生胸疼、咳嗽、流泪、咽痛、呼吸困难等，一周内有60多人死亡，许多多人死亡，许多家畜也纷纷死去，这是家畜也纷纷死去，这是20世纪最早记录下的大气污染事件。世纪最早记录下的大气污染事件。2美国多诺拉烟雾事件美国多诺拉烟雾事件1948年年10月月2631日，美国宾夕法尼亚州多诺拉镇持续雾天，而这里却是硫日，美国宾夕法尼亚州多诺拉镇持续雾天，而这里却是硫酸厂、钢铁厂、炼锌厂的集中地，工厂排放的烟雾被封锁在山谷中，使酸厂、钢铁厂、炼锌厂的集中地，工厂排放的烟雾被封锁在山谷中，使6000人突然发生眼痛、咽喉痛、流鼻涕、头痛、胸闷等不适，其中人突然发生眼痛、咽喉痛、流鼻涕、头痛、

4、胸闷等不适，其中20人很快死亡。人很快死亡。这次烟雾事件主要是由二氧化硫以及其它氧化物与大气烟尘共同作用，生成这次烟雾事件主要是由二氧化硫以及其它氧化物与大气烟尘共同作用，生成硫酸烟雾硫酸烟雾 。3伦敦烟雾事件伦敦烟雾事件1952年年12月月58日日,伦敦城市上空高压，大雾笼罩，连日无风。而当时正值冬伦敦城市上空高压，大雾笼罩，连日无风。而当时正值冬季大量燃煤取暖期，煤烟粉尘和湿气积聚在大气中，使许多城市居民都感到季大量燃煤取暖期，煤烟粉尘和湿气积聚在大气中，使许多城市居民都感到呼吸困难、眼睛刺痛，仅四天时间内死亡了呼吸困难、眼睛刺痛，仅四天时间内死亡了4000多人，在之后的两个月时间多人，在

5、之后的两个月时间内，又有内，又有8000人陆续死亡。这是人陆续死亡。这是20世纪世界上最大的由燃煤引发的城市烟雾世纪世界上最大的由燃煤引发的城市烟雾事件。事件。4美国洛杉机光化学烟雾事件美国洛杉机光化学烟雾事件1943年年5月月10月，美国洛杉矶市的大量汽车废气产生的光化学烟雾，月，美国洛杉矶市的大量汽车废气产生的光化学烟雾，造成大多数居民患眼睛红肿、喉炎、呼吸道疾患恶化等疾病，造成大多数居民患眼睛红肿、喉炎、呼吸道疾患恶化等疾病，65岁以岁以上的老人死亡上的老人死亡400多人。多人。5日本水俣病事件日本水俣病事件1953年年1968年，日本熊本县水俣湾，由于人们食用了海湾中含汞污年，日本熊本

6、县水俣湾，由于人们食用了海湾中含汞污水污染的鱼虾、贝类及其它水生动物，造成近万人中枢神经疾患，其水污染的鱼虾、贝类及其它水生动物，造成近万人中枢神经疾患，其中甲基汞中毒患者中甲基汞中毒患者283人中有人中有66余人死亡。余人死亡。6日本富山骨痛病事件日本富山骨痛病事件1955年到年到1968年，生活在日本富山平原地区的人们，因为饮用了含镉年，生活在日本富山平原地区的人们，因为饮用了含镉的河水和食用了含镉的大米，以及其它含镉的食物，引起的河水和食用了含镉的大米，以及其它含镉的食物，引起“痛痛病痛痛病”，就疹患者就疹患者258人，其中因此死亡者达人，其中因此死亡者达207人。人。7日本四日市哮喘病

7、事件日本四日市哮喘病事件1955年年1961年，日本的四日市由于石油冶炼和工业燃年，日本的四日市由于石油冶炼和工业燃油产生的废气严重污染大气，引起居民呼吸道疾患聚增，油产生的废气严重污染大气，引起居民呼吸道疾患聚增，尤其是使哮喘病的发病率大大提高。尤其是使哮喘病的发病率大大提高。8日本米糠油事件日本米糠油事件1968年日本九州爱知县一个食用油厂在生产米糠油时，年日本九州爱知县一个食用油厂在生产米糠油时，因管理不善，操作失误，致使米糠油中混入了在脱臭工艺因管理不善，操作失误，致使米糠油中混入了在脱臭工艺中使用的热载体多氯联苯，造成食物油污染。人们食用了中使用的热载体多氯联苯，造成食物油污染。人们

8、食用了这种被污染的油之后，酿成有这种被污染的油之后，酿成有13000多人中毒，数十万只多人中毒，数十万只鸡死亡的严重污染事件。鸡死亡的严重污染事件。 pollution/ .html公害事件具有显著的人为性、突发性和区域性清远 广东英德矿区发生炸药爆炸事故 已致9人死亡 2012.08.27 南通 江苏如东一企业发生毒气泄漏事故致3死1伤 2012.08.21 天津 暴雨“突袭”天津40万吨堆放铬渣 2012.08.06 湘潭 工厂废水外溢 鱼塘大量死鱼 2012.07.27 宜宾 倾倒和非法转移处置危险废物污染环境遭判刑 2012.07.25河池 东兰隘洞一农具厂污染环境被叫停 2012.0

9、7.17 青岛 青岛景区大泽山流出牛奶河 污染严重村民买水喝 2012.07.13 镇江 镇江一化工厂二氧化硫异常排放 68人紧急送医 2012.07.12 温州 瞿溪河一夜变身“牛奶河” 2012.07.10 北辰 天津北辰区一化工厂发生火灾 无人员伤亡 2012.07.09 南通 江苏南通数百钢丝绳企业被指致200儿童铅中毒 2012.06.28 百色 广西华银铝业排泥库泥浆泄漏事件 2012.05.30 常州 江苏常州化工厂爆炸致毒气泄漏 2012.05.29 周口市 全国造纸30强龙源纸业涉嫌污染 村民不敢喝井水 2012.05.15 n8月23日，环保部发布2012年上半年环境保护重

10、点城市环境空气质量状况。全国113个环境保护重点城市中33个城市的空气质量超标，其中北京PM10的浓度值为0.124毫克/立方米，位列全国倒数第三。n广东省环保厅公布了2012年上半年全省环境质量状况 ，公报指出广东省受酸雨污染的城市有12个（降水pH均值小于5.6），占54.5%；15个城市出现过酸雨，占68.2%；韶关、清远、佛山、深圳和顺德等5个城市（区）属重酸雨区，占22.7%。 由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，导致环境素质下由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，导致环境素质下降，从而扰乱和破坏生态系统和人们正常的生活和生产条件，就降，从而扰乱和破坏生态系统和人们正常的生活和

11、生产条件，就叫做环境污染。具体说，环境污染是指：叫做环境污染。具体说，环境污染是指：有害物质对大气、水、土壤和动植物的污染并达到致害的程度有害物质对大气、水、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固体废弃物、噪声、振动、恶臭、放射线等造成对环境的损害造成环境污染的因素有物理的、化学的和生物的三方面，其中由化造成环境污染的因素有物理的、化学的和生物的三方面，其中由化学物质引起的约占学物质引起的约占80%-90%。环境污染环境污染

12、 所谓环境污染，指的是由于自然的或人为的原因，往原先处于正常状态的环境中附加了物质、能量或生物体，其数量或强度超过了环境的自净能力（自动调节能力），使环境质量变差，并对人或其他生物的健康或环境中某些有价值物质产生有害影响的现象。（何燧源）环境污染起因：（1）废弃物在环境中缺乏足够且及时的混合稀释，以致造成污染源地区受到高度污染；（2）废弃物在环境中的分解速度小于其被投入环境中的速度，使其在环境中积累造成污染；（3）生物积累作用，使原本在环境中十分稀释的污染物，能够再度浓缩，并由食物链进入及危害人体；（4）许多物质单独存在不会造成污染，但与其它污染物共存时增强了危害性，即为复合污染；环境问题的认

13、识过程（环境问题的认识过程（1）n20世纪60年代，人们把环境问题只当成一个污染问题，没有把环境问题与自然生态、社会因素联系起来，低估了环境污染的危害性和复杂性，未能追根寻源。 n1972年，联合国在瑞典斯德哥尔摩召开了人类环境会议，第一次把环境问题与社会因素联系起来。n20世纪80年代，人们对环境的认识有了新的突破性发展，提出了持续发展的战略，指明了解决环境问题的根本途径。 n 1992年，联合国在巴西里约热内卢召开了联合国环境与发展大会，这是本世纪人类社会的又一重大转折点，树立了人类环境与发展关系史上新的里程碑。 n2002年，在南非约翰内斯堡召开了联合国可持续发展大会。环境问题的认识过程

14、（环境问题的认识过程（2）n我国分别在1973、1983、1989和1996年召开了四次全国环境会议，推动了我国环境保护事业的发展和人们对环境认识的发展。 n随着环境问题的日益严重，人类对环境问题的认识也在不断提高。在当今世界上，人们越来越清楚地看到，环境问题已不再是某个国家和局部地区的事情，而成为全球性的问题。所谓环境问题是指由环境受破坏所引起的后果，或是引起环境破坏的原因。大多数环境问题是因果兼而有之的问题。当前人类全体面临的环境问题至少有以下10个方面：（1）大气污染； （2）臭氧层破坏；（3）酸雨侵袭; （4）水资源污染；（5）土地荒漠化； （6）绿色屏障锐减；（7）垃圾大量积留； （

15、8）物种濒危；（9）人口激增； （10）温室效应。 About one-fifth of the worlds population does not have access to safe water, and two-fifths suffer the consequences of unacceptable sanitary conditions. Pathogens in water cause more than 2 million deaths annually; most are children under the age of 5. The increasing chemic

16、al pollution of surface and groundwaters, with largely unknown long-term effects on aquatic life and on human health, could easily lead to a problem of similar or even greater magnitude. More than one-third of the Earths accessible renewable freshwater is used for agricultural, industrial, and domes

17、tic purposes, and most of these activities lead to water contamination with numerous synthetic and geogenic compounds .It therefore comes as no surprise that chemical pollution of natural waters has already become a major public concern in almost all parts of the world. The Challenge of Micropolluta

18、nts in Aquatic Systems,SCIENCE,313(2006) : 5790 n 按发生原因可将各种环境问题归结为由自然因素引发的和由人为因素引发的两类。n由人为因素引发的环境问题分为两大类：n（1）不合理开发利用自然资源，使自然环境遭受破坏n（2）城市生活与工农业生产所引起的环境污染n国外有人将这种种环境问题本质性地归结为(3P+3E)问题。即人口(population)、贫困(poverty)、污染（pollution）和能量（energy）、生态(ecology)，环境(enviroment)。这些问题互相串结成链，成为禁锢人类活动和制约社会进步的消极因素。第二节第二节

19、 环境化学的定义、内容和特点环境化学的定义、内容和特点1）环境化学的含义）环境化学的含义 环境化学能独树一帜，成为环境科学领域中的一门重要环境化学能独树一帜，成为环境科学领域中的一门重要分支学科大约始于分支学科大约始于20世纪世纪70年代初。年代初。大气化学大气化学 土壤化学土壤化学海洋化学海洋化学生物化学生物化学这些学科的研究对象主要涉及资源利用而不在于环境这些学科的研究对象主要涉及资源利用而不在于环境而环境化学则主要着重于研究在资源利用过程中产生危及环而环境化学则主要着重于研究在资源利用过程中产生危及环境质量的诸多化学污染物的化学行为境质量的诸多化学污染物的化学行为n环境化学是在化学学科的

20、传统理论和方法的基础环境化学是在化学学科的传统理论和方法的基础上发展起来，以化学物质在环境中出现和引起的上发展起来，以化学物质在环境中出现和引起的环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新兴学科。一门新兴学科。n环境化学是一门研究有害物质在环境介质中的存环境化学是一门研究有害物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应（生态效应、人体健在、化学特性、行为和效应（生态效应、人体健康及其它环境效应）及其控制的化学原理和方法康及其它环境效应）及其控制的化学原理和方法的科学。的科学。2）环境化学的任务）环境化学的任务 环境化学的主要任务是运用化学的理论、

21、方法和环境化学的主要任务是运用化学的理论、方法和技术，来研究解决各种环境问题。具体内容为：技术，来研究解决各种环境问题。具体内容为：研究有害物质在环境介质中的浓度水平和形态；研究有害物质在环境介质中的浓度水平和形态；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；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；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。害的方法和途径。环境化学

22、需要回答：环境化学需要回答：潜在的有害物质？潜在的有害物质？来源？浓度？来源？浓度？危害程度与暴露程度的依赖关系？危害程度与暴露程度的依赖关系？缓解或消除已知问题的方案？缓解或消除已知问题的方案？ 环境化学是从微观水平研究宏观的环境现象与变环境化学是从微观水平研究宏观的环境现象与变化的机制及其防治途径，其核心是研究化学污染化的机制及其防治途径，其核心是研究化学污染物在环境中物在环境中 化学转化和效应化学转化和效应3）环境化学的特点：环境化学研究的对象是一多组分、多介质、多相变的开放性复杂体系；化学污染物在环境中的含量低，一般只有mg/kg或g/kg级水平，甚至更低；化学污染物 环境中分布广泛，

23、迁移转化速度快，在不同 时空条件下有明显的动态变化；影响环境中化学变化的因素多，包括物理、化学、生物和机械等；环境中发生的一切过程都是自发的，不可逆的，污染物与所处介质间往往处于不平衡状态，单用化学热力学来处理这类体系的变化有可能远离实际情况。环境化学的分支学科环境化学的分支学科 环境化学的发展方向环境化学的发展方向 随着环境问题日益严峻和人们认识提高，环境化学研究出现新趋势。目前，国际上较为注重元素（尤其是碳、氮、硫、磷）的地球生物化学循环及其相互耦合研究；重视化学品安全评价；重视臭氧层破坏、气候变暖等全球性问题。最近，美国环境化学家提出“为21世纪环境而设计”，支持以创造无污染生产过程为目

24、的的环境良性化学。下面按分支学科对发展方向做简要介绍：环境分析化学 主要集中在环境样品的前处理技术完善、开发，分析对象从无机化合物为主转变为有机化合物和有机金属化合物为主；样品仪器分析方法上集中于仪器分析的灵敏度和重现性提高上。环境污染化学 研究化学污染物在大气、水体和土壤环境中的形成、迁移、转化和归趋过程中的化学行为和生态效应。 大气环境化学： 研究对象涉及大气颗粒物、酸沉降、大气有机物、痕量气体、臭氧耗损及全球气候变暖等；空间尺度从室内空气、城市、区域环境、远距离乃至全球。 水环境化学：主要研究河流湖泊和水库，其次是河口、海湾和近海海域，地下水污染；集中研究水体界面化学过程、金属形态转化动

25、力学过程、有机物的化学降解过程、有机物的化学降解过程、金属和准金属甲基化等方面。 土壤环境化学：主要研究农用化学品在土壤环境中的迁移转化和归趋及其对土壤和人体健康的影响，包括：有机污染物在土壤中的降解、土壤中温室气体的释放、污染物在固-液界面上的化学过程和土壤污染的化学与生物修复等内容。 环境生态化学：主要研究农用化学品在生态系统中产生效应的化学过程，如稀土农用的环境化学行为及生态安全等。污染控制化学 控制模式从终端污染控制模式(End-of-pipe Control)向全过程控制模式转变； 提出了污染预防（Pollution-Prevention）、清洁生产（Cleaner-Production）、绿色化学（Green Chemistry）和工业生态学（Industrial Ecology）等一些列污染控制的战略思路； 希望生产不产生有害中间产物和副产品，实现废物和排放物的内部循环，达到污染最小化和资源、能源利用最大化的目的。第三节第三节 环境化学中的几个基本概念环境化学中的几个基本概念（1）环境本底）环境本底 环境本底是指自然环境在未受污染的情况下，各环境本底是指自然环境在未受污染的情况下，各种环境要素中的化学元素或化学物质的基线含量，种环境要素中的化学元素或化学物质的基线含量，又叫环境背景值（又叫环境背景值（environment