环境化学第一章 绪论

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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
一、污染物的类别 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。

1.人类社会不同功能产生的污染物
(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”。
国家需求和科技目标
污染预防
污染控制
环境修复
环境建设
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
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。
我国环境污染防治面临的挑战
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%。

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。
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;
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
一、环境化学的含义
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。
(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。


污染控制化学
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。

各圈层环境化学
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。
(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。
环 境 化 学
参考教材: 主 编: 环境化学 戴树桂
高等教育出版社
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。
考试方式:闭卷考试
平时成绩: 作业成绩;课堂提问;平时考勤
第一章 绪
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。
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
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。
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 (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
(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。
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。

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。
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。
二、环境化学的分支学科 研究领域 环境分析化学 分支学科 环境有机分析化学 环境无机分析化学 大气环境化学 水环境化学 土壤环境化学 环境生态化学 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
各圈层的环境化学
环境工程化学
三、环境化学的任务
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。
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:


环境分析化学
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。

用化学的基本理 论和方法发现和解 决环境问题。

四、环境化学的研究内容Байду номын сангаас
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。
(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。

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.
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。
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。
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。
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