【环境科学课程】《环境化学》第1章 绪论

1、11. 绪论1.1 环境化学 1.1.1 Why? 1.1.2 What? 1.1.3 How?1.2 环境化学学科任务及发展方向1.3 污染物在各圈层中的迁移转化过程简介21.1.1 Why? Environmental Chemistry3 (1)社会经济发展的需要环境污染 (Environmental Pollution) 问题日益严重 定义由于人为因素使环境构成和状态发生变化，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（p.1）。 社会经济发展不能止步 科学发展观：资源和能源的可持续利用，保护环境； 生态文明 经济发展与环境质量改善同样重要4“十一五”规划 之 能

2、源消耗指标特点 “和谐社会”和“科学发展观”以人为本，全面、协调、可持续发展实现2010年人均国内生产总值比2000年翻一番；资源利用效率显著提高，单位国内生产总值能源消耗比“十五”期末降低20%左右。52005年全国每万元GDP能耗为2.6吨标准煤，与2000年的2.77吨相比，5年来下降了7%。单位GDP产值所消耗的能源几乎是西方发达国家的两倍。我国综合能源消耗相当于美国的3倍、德国的5倍、日本的近6倍。 6(2)环境科学研究的需要 造成环境污染的因素 物理因素：噪声、光、电磁辐射 生物因素：动物种群的灭绝 化学因素：汽车尾气、废弃化学物质化学物质引起的环境污染占8090大量的有害化学物质

3、 (Chemicals) 进入地球的各个圈层，降低了环境质量，破坏了生态平衡，影响了人类健康。7环境介质与人类活动圈之间的关系大气圈水圈岩石圈生物圈人类活动圈人类活动圈反映人类生产、生活和技术活动的系统 (Anthrosphere)89ChemistryThe Central Science“化学”为人类社会的发展和进步做出了重要贡献 Improvement of health care; Conservation of natural resources; Provision of our everyday needs for food, clothing and shelter.10(3)

4、专业课程学习的需要在环境科学专业课程学习中起承上启下的作用 承上环境学基础等，环境科学基础知识的深化和提高 启下 后续专业课程学习的理论和知识基础11实例：臭氧层破坏和南极臭氧漏洞平流层中臭氧是地球上生命的保护伞Why？ 臭氧层吸收来自太阳光的大部分紫外线 Why？ 臭氧层形成和耗损的光化学反应机理 紫外线损害生物体及高分子材料的光化学原理 平流中的臭氧破坏物质消耗臭氧分子的化学原理承上12环境专业课程学习的基础 大气环境化学 城市大气环境 水环境化学 水资源与水环境 环境监测、有机污染防治与控制土壤环境化学 环境土壤学启下131.1.2 What？ 环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中

5、的存在、化学特性和行为、效应及其控制的化学原理和方法的科学。(p.4)Environmental Chemistry is a science that studies the effects of chemicals in the environment and identifies the source, reactions, transports, and fates of chemical species. (including technology used to reduce, minimize and eliminate them).14有害化学物质 有害化学物质即环境污染物：进

6、入环境后使环境的正常组成和性质发生变化，这种变化会直接或间接地有害于人类，这样的物质称为环境污染物。15环境污染物的分类 (p.12) 按受污染物影响的环境要素分： 大气污染物：例如大气颗粒物、SO2水体污染物：例如工业废水、生活污水 土壤污染物：例如化肥和农药等 按污染物形态分：气体液体固体 按污染物性质分：化学污染物物理污染物生物污染物16环境污染物的分类 (p.12 ，续) 按产生污染物的社会活动分： 工业污染物：例如对资源的过量开采，造成多种化学元素在生态系统中的超量循环；生产过程中的 “三废”农业污染物：例如化肥、农药；水土流失和农业废弃物交通运输污染物：例如噪声、尾气、有害物质的泄

7、漏、扬尘和污水生活污染物：分散取暖和炊事燃烧“废气”、生活污水、垃圾17化学污染物元素：铅、镉、汞、铬、砷等重金属元素和准金属、卤素、黄磷、氧（臭氧）；无机物：氰化物、一氧化碳、氮氧化物、卤间化合物、卤氧化物、次氯酸及其盐、硅的无机化合物、无机磷化合物、硫的无机化合物；烃类有机化合物：烷烃、不饱和烃和非芳香烃、芳烃、多环芳烃（PAHs）。18含氧有机化合物：包括环氧乙烷、醚、醇、酮、醛、有机酸、酯、酐、酚类化合物有机氮化合物：胺、腈、硝基甲烷、三硝基甲苯(TNT)、亚硝铵有机硫化合物：如烷基硫化物、硫醇、巯基甲烷、二甲砜、硫酸二甲酯有机磷化物：主要是磷酸酯类化合物（磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸

8、三邻甲苯酯、焦磷酸四乙酯）、有机磷农药、有机磷军用毒气化学污染物19有机卤化物：四氯化碳、脂肪基和烯烃的卤化物(如氯乙烯)、芳香族的卤化物 (氯代苯)、氯代苯酚、多氯联苯 (PCBs)、氯代二噁英金属有机和准金属有机化合物：如四乙基铅、羰基镍、二苯铬、三丁基锡、单甲基或二甲基砷酸、三苯基锡。化学污染物20环境介质 水圈 (Hydrosphere) 大气圈 (Atmosphere) 岩石圈(Lithosphere) 生物圈 (Biosphere) 土壤圈 (Pedosphere )21地球系统的平衡：各圈层间物质平衡和能量平衡 碳、氧、氮、磷、硫的循环 由于自然或者人为的因素打破了这种平衡，就会

9、造成环境问题环境介质22碳循环23氧循环24存在（Existence）有/无 污染物在环境介质中是否存在的问题量和浓度 污染物在环境介质中有多少的问题 迁移 污染物在环境介质中，或不同介质之间的迁移问题25化学特性和行为化学性质及转化的化学机制 各种污染物形成的化学原理 污染物在环境介质中转化的化学原理 典型环境污染现象形成的化学机理 污染物对环境产生危害的化学机理 26效应环境效应环境效应自然过程或人类生产生活活动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。(p.13)按环境变化的性质分为： 环境物理效应 环境化学效应 环境生物效应27环境效应之一：环境物理效应环境物理效应：

10、由物理作用引起的环境效应； 噪声 地面沉降 热岛效应 温室效应 大气能见度降低28环境效应之二：环境化学效应环境化学效应：在各种环境因素的影响下，物质间发生化学反应产生的环境效应土壤盐碱化地下水硬度增高光化学烟雾地下水污染酸雨造成土壤酸化、建筑物受腐蚀29环境效应之三：环境生物效应 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 水利工程影响水生生物的回游而影响其繁殖 污水排放到水体，影响水生生态系统 森林破坏、水土流失造成鸟类减少，害虫增多 污染物质引起的畸形和癌症患者增多。30控制环境污染的控制 污染源的控制 污染物形成各种环境污染现象的控制 污染物环境效应的控制31化学原理和方法从

11、微观的原子、分子水平上，来研究宏观的环境问题理解污染物形成和转化的化学原理理解各种环境污染现象形成的化学机理，掌握典型污染现象形成的化学反应方程式理解控制环境污染的化学原理 32 环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性和行为、效应及其控制的化学原理和方法的科学。(p.3)Environmental Chemistry is a science that studies the effects of chemicals in the environment and identifies the source, reactions, transports, and fates

12、of chemical species. (including technology used to reduce, minimize and eliminate them).331.1.3 How？ 课程内容 教学安排 先修课程及相关课程 化学基础知识 参考书目 考试安排34课程主要内容第二章 大气环境化学第三章 水环境化学第四章 土壤环境化学第五章 各圈层之间的转归和效应第六章 受污染环境的修复 35教学安排 绪论 2学时 大气环境化学 16学时 水环境化学 16学时 土壤环境化学 8学时 圈层之间的循环 6学时 环境修复 6学时 辅导答疑或考试 2学时36先修课程和相关课程 先修课程无机

13、化学与分析化学有机化学物理化学环境学基础 相关课程环境生物学水资源与水环境环境土壤学37化学基础知识光化学定律物理化学（天津大学）下P.264配位化学无机化学（大连理工大学）P.138拉乌尔定律和亨利定律物理化学（天津大学）上P.177酸碱平衡无机化学（大连理工大学）P.108沉淀和溶解平衡无机化学（大连理工大学）P.154胶体化学 物理化学（天津大学）下P.306氧化和还原无机化学（大连理工大学）P.178有机化学基本知识38环境化学主要参考数目1环境化学何燧源主编，华东理工大学出版社，2005， 第4版；2环境化学教程刘兆荣等编，化学工业出版社，2003； 3环境化学刘绮主编，化学工业出版社，2004；4环境化学王晓蓉编著，南京大学出版社，1993；5 环境化学戴树桂主编，高等教育出版社，2006；教材6 环境化学戴树桂主编，高等教育出版社，1997(第一版)；7 环境化学Stanley E.Manaham 著，陈浦华等译，南开大学出版社，1993 8Environmental Chemistry, Gary W. va