环境化学第一章 绪论

环境化学

参考教材:环境化学主编:戴树桂高等教育出版社考试方式：闭卷考试平时成绩:作业成绩；课堂提问；平时考勤课堂教学：60学时参考书目：《环境化学》何燧源主编，华东理工大学出版社；《环境化学》朱利中，张建英编，杭州大学出版社；《环境化学》王晓蓉

编著

南京大学出版社。第一章绪论

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；以及主要环境污染物迁移转化途径。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。第一节环境问题本节要点：环境问题；我国环境污染防治面临的挑战、环境保护目标和急需解决的重大科学问题。环境问题：是指包括一切形式的环境恶化或对生物圈的一切不利影响。一、环境污染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，从而扰乱或破坏生态系统和人们正常的生活与生产条件的现象。1.环境污染的具体表现：

a.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；

b.生物界的生态系统遭到不适当的干扰和破坏；

c.不可再生资源被滥采滥用；

d.固体废弃物、噪声、振动、恶臭、放射线等造成对环境的损害。2.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80%-90%。二、环境问题的认识过程

20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。

1972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。

20世纪80年代，人们对环境的认识有了新的突破性发展，提出了可持续的发展战略，指明了解决环境问题的根本途径。

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。2002年、2012年，分别南非约翰内斯堡和巴西里约热内卢召开了联合国可持续发展大会.我国分别在1973、1983、1989至2012年召开了七次全国性环境保护会议，推动了我国环境保护事业的发展和人们对环境认识。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。三、我国环境污染防治面临的挑战

生态环境总体恶化的趋势尚未根本扭转，环境治理的任务依然相当艰巨。消耗高、资源浪费、污染环境等粗放经营方式仍比较严重。人口、资源、环境对经济发展的压力越来越大，特别是资源的制约作用日益明显。我国人口多，资源人均占有量少的国情不会改变，不可再生性资源储量和可用量不断减少的趋势难以改变。资料来源：胡锦涛在中科院、工程院院士大会上的讲话，2004年6月2日。七大江河水系741个监测断面水质：I-III类，38.1%；IV、V类，32.2%；劣V类：41%；城市内湖和大多数湖泊（75%）富营养化；近3亿农村人口饮用水不合格；＞30%的城市空气污染严重；1/3国土受到酸雨污染；垃圾围城普遍，有毒有害废弃物影响开始显现；环境污染造成的损失相当GDP的3—8%。资料来源：人民日报，2005年4月23日，第五版。我国环境污染防治面临的挑战

我国环境污染防治面临的挑战

生态恶化形势严峻水土流失面积超过国土面积的1/3（367万km2）,每年新增1.5万km2

；土地沙漠化趋势未减，每年扩展3436km2,沙化土地174万km2；森林覆盖率只有16.55%，只相当世界深林覆盖率的61%；90%以上天然草场退化；地下水超采（＞8万km2）10—15%的高等植物物种处于濒危状态，物种资源流失严重，有害外来物种入侵造成的损失高达1200亿元/年人民币。资料来源：人民日报，2005年4月23日，第五版我国环境污染防治面临的挑战

环境健康问题日渐突出空气污染地区死于肺癌人数高出5—9倍；11个最大城市，空气污染每年使5万多人夭折，40万人染上呼吸系统疾病；沈阳市月40%的儿童血铅含量超标（2000年）；二恶英类化合物已在市售牛奶（深、港）母乳（江浙）中检出；天津市严重污染的蔬菜地土壤中汞含量超标98倍；我国环境污染防治面临的挑战

2020年我国环境保护的目标

环境污染得到有效控制生态恶化趋势基本得到遏制全国大部分地区的环境质量明显改善部分重要生态系统得到重建与修复建设一批生态城镇重点区域社会、经济、环境实现协调发展四、我国环境科学与工程领域急需解决的重大问题我国环境科学与工程领域急需解决的重大问题1．地表水污染机理与水环境修复2．地下水污染与修复3．安全饮用水技术保障体系4．污废水处理与资源化成套技术5．大气污染形成机理与控制6．城市空气质量控制机理与技术7．城市物理污染机理及其控制我国环境科学与工程领域急需解决的重大问题8．土壤污染机理与修复9．固体弃物处理处置与资源化10．绿色化学与清洁生产11．环境监测新技术12．持久性有毒物质与生态安全13．区域环境调控与环境建设14．国家重大建设项目与生态环境安全

第二节环境化学

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。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的科学。一、环境化学的含义研究领域分支学科环境分析化学环境有机分析化学环境无机分析化学各圈层的环境化学大气环境化学水环境化学土壤环境化学环境生态化学

环境工程化学大气污染控制化学水污染控制化学固体废物污染控制化学二、环境化学的分支学科

研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应。用化学的基本理论和方法发现和解决环境问题。三、环境化学的任务四、环境化学的研究内容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。五、环境化学的研究特点所研究的环境对象具有复杂性、综合性、精细性特征。从微观的原子、分子水平上，研究宏观的环境现象与变化的化学机制及其防治途径；其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应六、环境化学的发展方向1.随着人们对环境问题认识的提高，环境化学研究出现了新趋势。主要表现为：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。2.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的的环境良性化学。下面按环境化学的分支学科，对发展方向做简要介绍：主要研究污染物在环境中的存在形态、价态和化学结构及其分析方法。目前的研究主要集中在环境样品的前处理技术的完善、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；样品的仪器分析方法集中于仪器分析的灵敏度和重现性提高上。环境分析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，主要内容有：(1)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、区域环境到远距离乃至全球范围。各圈层环境化学

(2)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、金属形态转化动力学过程、有机物的化学降解过程、金属和准金属甲基化等方面。(3)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。(4)环境生态化学主要研究化学污染物在生态系统中产生效应的化学过程，例如稀土农用的环境化学行为及其生态安全问题。目前环境生态化学的研究重点在于化学品定量结构—活性关系研究。主要研究控制污染的化学机制和工艺技术中的基础性化学问题；控制模式从终端污染控制模式向全过程控制模式转变；提出了污染预防、清洁生产、绿色化学和工业生态学等一些列污染控制的战略思路；希望生产过程中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。污染控制化学第三节环境污染物

环境污染有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统的结构与功能发生变化，对人类或其他生物的正常生存和发展产生不利影响的现象，即是环境污染。

环境污染物进入环境后使环境的结构与功能发生变化,发生直接或间接有害于人类的变化的物质或因子称环境污染物。环境中化学污染物是环境化学研究的对象.按受影响的环境要素可分为大气污染物、水体污染物、土壤污染物等。按污染物的形态可分为气体污染物、液体污染物和固体废物。按污染物的性质可分为化学污染物、物理污染物和生物污染物。一、污染物的类别（1）工业生产主要是由于工业对自然资源的过量开采，造成多种化学元素在生态系统中的超量循环；能源和水资源的消耗与利用；生产过程中产生的“三废”。(2)农业生产主要是由于农药、化肥、农业机械等工业品的使用；农业活动本身造成的水土流失和农业废弃物。农家肥含有的细菌和微生物等。(3)交通运输主要是噪声、汽油(柴油)燃料燃烧产物和运输的有毒有害物的泄漏、清洗、扬尘和污水等。(4)生活活动生活活动所产生物理的、化学的和生物的污染，并向环境排放的“三废”。1.人类社会不同功能产生的污染物(1)元素(2)无机物(3)有机化合物和烃类(4)金属有机和准金属有机化合物(5)含氧有机化合物(6)有机氮化合物(7)有机卤化物(8)有机硫化合物(9)有机磷化合物

2.化学污染物

对环境产生危害的化学污染物,按组成和性质可概括为以下九类:(1)元素:重金属、准金属、卤素、臭氧、黄磷等。(2)无机物:氰化物、一氧化碳、氮氧化物、卤化物、卤间化合物、次氯酸及其盐、硅的无机化合物、无机硫磷化合物、卤间化合物等。(3)烃类有机污染物:烷烃、芳烃、多环芳烃(PAHs)等。(4)金属有机和准金属有机化合物：四乙基铅、羰基镍、有机砷、二苯铬、有机锡等。(5)含氧有机化合物：环氧乙烷、醚、醇、醛、酚、有机酸、脂、酐、酚类化合物等.(6)有机氮化合物：胺、腈、硝基甲烷、硝基苯、三硝基甲苯、亚胺等。(7)

有机卤化合物：四氯化碳、脂肪基和烯烃的卤化物、芳香族卤化物、多氯联苯（PCBs）、氯代二噁英等。(8)有机硫化合物：烷基硫化物、硫醇、巯基甲烷、二甲砜、硫酸二甲脂等。(9)有机磷化合物：磷酸脂类化合物、有机磷农药、有机磷军用毒气等。中国优先控制的有毒化合物

在中国优先控制的有毒化合物“黑名单”中，共有14类，68种优先控制的污染物。其中优先控制的有毒有机化合物有12类，58种，占总数的85.29%，包括10种卤代(烷、烯)烃类，6种苯系物，4种氯代苯类，1种多氯联苯。7种酚类，6种硝基苯，4种苯胺，7种多环芳烃，3种酞酸酯，8种农药、丙烯腈和2种亚硝胺。

环境效应的类型划分：分为自然环境效应和人为环境效应。按环境变化的性质划分，则可分为环境物理效应、环境化学效应和环境生物效应。二、环境效应及其影晌因素自然过程或人类的生产和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，称为环境效应。1.环境物理效应由物理作用引起的环境效应即为环境物理效应。例如:噪声、热岛效应、温室效应、地面沉降。2.环境化学效应在各种环境因素影响下，物质间发生化学反应产生的环境效应即为环境化学效应。例如：酸雨引起的环境酸化、光化学烟雾、臭氧层空洞。3.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即为环境生物效应。例如：有机氯农药对食物连各级生物的毒害作用；水利工程对鱼类回游繁殖的影响；森林乱伐引起的生态破坏。三、环境污染物的迁移转化过程简介

1.迁移过程污染物在环境中所发生的空间位移及其所引起的富集、分散和消失的过程称为迁移；在环境中污染物的迁移包括机械迁移、物理化学迁移、和