上海大學考研環(huán)境化學

環(huán)境化學

Whoeversavesonelife,

Savestheentireworld第一章緒論

本章從當今世界和我國面臨的主要環(huán)境問題入手，介紹環(huán)境化學在環(huán)境科學和解決環(huán)境問題中的地位和作用及其任務、內(nèi)容、特點、發(fā)展方向和主要環(huán)境污染物遷移轉(zhuǎn)化途徑。要求同學們了解環(huán)境化學的任務，明確環(huán)境化學課程學習的目的。第一節(jié)環(huán)境問題環(huán)境問題：是指包括一切形式的環(huán)境惡化或?qū)ι锶Φ囊磺胁焕绊?。它包括了環(huán)境污染和生態(tài)破壞。原生環(huán)境問題(第一環(huán)境問題）：由自然力引起的環(huán)境問題，如火山爆發(fā)、地震、洪澇、干旱、滑坡等引起的環(huán)境問題。次生環(huán)境問題（第二環(huán)境問題）:由于人類的生產(chǎn)和生活活動引起生態(tài)系統(tǒng)破壞和環(huán)境污染，反過來又危害人類自身的生存和發(fā)展的現(xiàn)象。

由于人為因素使環(huán)境的構(gòu)成或狀態(tài)發(fā)生變化，導致環(huán)境素質(zhì)下降，從而擾亂和破壞生態(tài)系統(tǒng)和人們正常的生活和生產(chǎn)條件。環(huán)境污染的具體表現(xiàn)：

a、有害物質(zhì)對大氣、水、土壤和動植物的污染并達到致害的程度

b、生物界的生態(tài)系統(tǒng)遭到不適當?shù)母蓴_和破壞

c、不可再生資源被濫采濫用

d、固體廢棄物、噪聲、振動、惡臭、放射線等造成對環(huán)境的損害造成環(huán)境污染的因素：

有物理的、化學的和生物的三方面，其中由化學物質(zhì)引起的約占80%-90%。1）環(huán)境污染洛杉磯光化學煙霧時間地點:1943年，美國洛杉磯；中毒情況：刺激眼、喉、鼻，引起眼病、喉炎。65歲以上老人死亡400人；原因：石油工業(yè)和汽車廢氣在紫外線作用下產(chǎn)生的光化學煙霧。到1958年才發(fā)現(xiàn),這一事件由于洛杉磯市擁有的250萬輛汽車排氣污染造成的。世界著名的環(huán)境問題倫敦煙霧事件時間地點：1952年英國倫敦中毒情況：

胸悶、咳嗽、喉痛和嘔吐，5天內(nèi)4000人死亡，共發(fā)生12起，死亡近萬人；原因：粉塵中Fe2O3使SO2轉(zhuǎn)變成硫酸，附著在煙塵，吸入肺部。世界著名的環(huán)境問題水俁病事件時間地點：1953年日本九州水俁原因：食用含有甲基汞的魚。

中毒情況：

口齒不清、面部癡呆、全身麻木，最后精神失常致死亡，患者180人死亡50人；世界著名的環(huán)境問題中國典型汞污染工人水俁病事件世界著名的環(huán)境問題水俁病事件世界著名的環(huán)境問題骨痛病事件時間地點：1955－1972年，日本富山縣；原因：食用含鎘廢水灌溉的鎘米和含鎘的水。中毒情況：關(guān)節(jié)痛開始，最后骨骼軟化萎縮，自然骨折，患者280人，死亡34人；世界著名的環(huán)境問題

1900194019802000糞便污染重金屬微生物污染核素耗氧有機物營養(yǎng)元素或生源要素溫室氣體環(huán)境內(nèi)分泌干擾物二次污染物持久性有機物污染有機金屬污染物發(fā)達國家不同歷史時期關(guān)注重點問題傳統(tǒng)污染非傳統(tǒng)污染我們幾十年經(jīng)歷了發(fā)達國家上百年的發(fā)展階段。PTSs引起污染事件持久性毒害污染物（PersistentToxicSubstances，PTS）：是指一類具有很強的毒性，在環(huán)境中難降解，可遠距離傳輸，并隨食物鏈在動物和人體中累積、放大，具有內(nèi)分泌干擾特性的污染物，包括POPs和某些重金屬污染物。持久性有毒污染物(PTS)與臭氧層破壞和溫室效應并稱為21世紀影響人類生存與健康的三大環(huán)境問題。由于PTS對人體健康和環(huán)境的長期影響，目前已經(jīng)受到各國環(huán)境保護組織，各國政府和全世界環(huán)境科學家的關(guān)注，成為國際環(huán)境科學研究的十分熱門的研究領(lǐng)域。米糠油事件時間地點：1968年，日本九州、愛知縣等23個縣；中毒情況：

眼皮腫、出汗，全身紅疙瘩，惡心、嘔吐，肺功能下降，甚至死亡，患者5000多人，死亡16人；世界著名的環(huán)境問題原因：食用含有PCBs的米糠油。2006年7月1日以后投放歐盟市場的電氣和電子產(chǎn)品不得含有鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯(lián)苯和多溴聯(lián)苯醚6種有害物質(zhì)。兩個指令涉及的產(chǎn)品包括10大類、近20萬種。二噁英污染事件時間地點：1976年，意大利米蘭中毒情況：家禽大量死亡，自然流產(chǎn)和畸形兒增多原因：化工廠爆炸散發(fā)PCDD。世界著名的環(huán)境問題香港母乳的二惡英及類似二惡英化學物質(zhì)多氯聯(lián)苯（PCBs）含量，由每克脂肪含9至16.7微微克，中位數(shù)為12.9，在全球26個國家及地區(qū)中排名第17。二噁英的結(jié)構(gòu)通常所說的二噁英實際是指二噁英（Dioxins&Furam）物質(zhì)，它們是多氯代二苯并二噁英(PCDDs)和多氯代二苯并呋喃（PCDFs））的總稱。PCDD和PCDF的分子結(jié)構(gòu)分別為由2個和1個氧原子連接被氯取代的苯環(huán)。每個苯環(huán)上可以取代(1-4)個氯原子所以共有75個PCDD異構(gòu)體和135個PCDF異構(gòu)體。1大氣污染

主要污染物有懸浮顆粒物、一氧化碳、臭氧、二氧化硫、鉛等。全球有11億人口生活在空氣污染城市中。當今人類面臨的環(huán)境問題世界衛(wèi)生組織1998年公布的世界十大空氣嚴重污染城市中，我國有七個，太原和北京分別名列第一和第三。2臭氧層破壞1998年9月報道，南極上空臭氧空洞的面2720X104km2，近南極大陸面積的1倍當今人類面臨的環(huán)境問題臭氧層耗散導致：

皮膚癌白內(nèi)障3酸雨侵襲世界各國皆有不同程度的酸雨侵襲；我國酸雨覆蓋率以國土面積計已近40%，并有半數(shù)以上城市受酸雨之害。當今人類面臨的環(huán)境問題SO3+H2O→H2SO4SO2+hv→SO2·4水體污染與水資源短缺在世界范圍內(nèi)已經(jīng)確定存在于飲水中的有機污染物達1100多種，每年至少有1500萬人死于水污染引起疾??；當今人類面臨的環(huán)境問題我國屬于貧水國家，人均占有水量為2.51km3/a，低于世界上多數(shù)國家。水質(zhì)惡化使水資源更趨于緊張。5土地荒漠化全球有19.6X108hm2土地正趨于荒漠化，2.5億人直接受害，我國風蝕與荒漠化的土地面積達33X104hm2當今人類面臨的環(huán)境問題土地退化導致：沙塵暴健康危害呼吸系統(tǒng)疾病沙漠肺綜合癥心血管系統(tǒng)疾病患病和死亡率增加自然疫源性疾病水土流失與土壤營養(yǎng)物流失土壤酸化（酸雨）與土壤營養(yǎng)物質(zhì)流失6綠色屏障銳減世界森林面積每年減少1986X104hm2當今人類面臨的環(huán)境問題7物種減少大面積砍伐森林過度捕獵野生動物工業(yè)化和城市化無控制的旅游水土氣的污染全球變暖當今人類面臨的環(huán)境問題穿山甲Manispentadactyla

瀕危等級：易危（E）

國家重點保護野生動物名錄

8海洋污染污水、垃圾和化工廢物等直接流入海洋海洋污染造成赤潮頻繁發(fā)生當今人類面臨的環(huán)境問題近年來，我國的赤潮災害的影響也越來越大。我國自1933年首次報道以來，至1994年共有194次較大規(guī)模的赤潮，其中60年代以前只有4次，1990年后則有157起圖是太湖赤潮的遙感圖像，圖中箭頭所指處為赤潮發(fā)生地帶。9固體廢物污染當今人類面臨的環(huán)境問題Thisisaverycommonrubbishheapofonecity!

反對垃圾焚化，防止二噁英污染10人口激增當今人類面臨的環(huán)境問題疾病轉(zhuǎn)型醫(yī)療配置精神健康老齡化問題11全球變暖北極海冰區(qū)域大約每10年收縮9%

當今人類面臨的環(huán)境問題海平面上世紀平均上升了10到20厘米

20世紀90年代是自19世紀中期開始溫度記錄工作以來最溫暖的十年，在記錄上最熱的幾年依次是：1998年，2002年，2003年，2001年和1997年。

我國為履行國際公約所作的承諾《生物多樣性公約》（ConventiononBiologicalDiversity）

是一項保護地球生物資源的國際性公約，于１９９２年６月１日由聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署發(fā)起的政府間談判委員會第七次會議在內(nèi)羅畢通過，１９９２年６月５日，由簽約國在巴西里約熱內(nèi)盧舉行的聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會上簽署。公約于１９９３年１２月２９日正式生效。

《生物多樣性公約》截止２００４年２月，該公約的簽字國有１８８個。中國于１９９２年６月１１日簽署該公約，１９９２年１１月７日批準，１９９３年１月５日交存加入書。

《聯(lián)合國氣候變化框架公約》《聯(lián)合國氣候變化框架公約》（UnitedNationsFrameworkConventiononClimateChange，簡稱《框架公約》)

是１９９２年５月２２日聯(lián)合國政府間談判委員會就氣候變化問題達成的公約，于１９９２年６月４日在巴西里約熱內(nèi)盧舉行的聯(lián)合國環(huán)發(fā)大會（地球首腦會議）上通過。

我國為履行國際公約所作的承諾

截至２００４年１１月，已有１２９個國家及地區(qū)批準或加入議定書，議定書將于２００５年２月正式生效。

《保護臭氧層維也納公約》該公約通常簡稱“維也納公約”1985年3月22日訂于維也納，并于1988年9月22日生效。中國于1989年9月11日加入該公約。同年12月10日，該公約對中國生效。我國為履行國際公約所作的承諾南極臭氧空洞又擴大面積相當4個澳洲《控制危害廢物越境轉(zhuǎn)移及其處置巴塞爾公約》《巴塞爾公約》的正式名稱為《控制危險廢料越境轉(zhuǎn)移及其處置巴塞爾公約》，于1989年3月22日在瑞士巴塞爾通過，1992年5月正式生效，現(xiàn)已有近百個國家簽署了這項公約。

我國為履行國際公約所作的承諾我國參與了該公約的起草和通過，并于1991年9月4日批準加入該《公約》。

2003年11月12日，一艘拖船將前美國海軍報廢油輪“卡盧薩哈奇”號牽入英格蘭東北部哈特爾普爾港。“卡盧薩哈奇”號是美國海軍二戰(zhàn)時使用過的油輪，已報廢，被環(huán)保人士稱為“鬼船”。根據(jù)一項總金額為1670萬美元的合同，英國埃布爾公司計劃拆解被稱為“幽靈艦隊”的13艘美國海軍報廢油輪。“卡盧薩哈奇”號是其中抵達英國的第一艘。近百名英國環(huán)保人士手舉標語，在港口抗議英公司對該船進行拆解。

《關(guān)于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約》該公約于2001年5月22在瑞典斯德哥爾摩通過，至今已有151個國家簽署、83個國家批準。它是繼1987年《保護臭氧層的維也納公約》和1992年《氣候變化框架公約》之后，第三個具有強制性減排要求的國際公約，是國際社會對有毒化學品采取優(yōu)先控制行動的重要步驟。2001年5月23日，中國政府簽署公約

我國為履行國際公約所作的承諾《京都議定書》為了２１世紀的地球免受氣候變暖的威脅，１９９７年１２月，１４９個國家和地區(qū)的代表在日本東京召開《聯(lián)合國氣候變化框架公約》締約方第三次會議，經(jīng)過緊張而艱難的談判，會議通過了旨在限制發(fā)達國家溫室氣體排放量以抑制全球變暖的《京都議定書》。

我國為履行國際公約所作的承諾中國于１９９８年５月２９日簽署了該議定書美國人口僅占全球人口的３％至４％，而所排放的二氧化碳卻占全球排放量的２５％以上。美國曾于１９９８年１１月簽署了《京都議定書》。但2004年３月，布什政府以“減少溫室氣體排放將會影響美國經(jīng)濟發(fā)展”和“發(fā)展中國家也應該承擔減排和限排溫室氣體的義務”為借口，宣布拒絕執(zhí)行《京都議定書》。我國環(huán)境科學與工程領(lǐng)域急需解決的重大問題我國環(huán)境科學與工程領(lǐng)域急需解決的重大問題1．地表水污染機理與水環(huán)境修復2．地下水污染與修復3．安全飲用水技術(shù)保障體系4．污廢水處理與資源化成套技術(shù)5．大氣污染形成機理與控制6．城市空氣質(zhì)量控制機理與技術(shù)7．城市物理污染機理及其控制我國環(huán)境科學與工程領(lǐng)域急需解決的重大問題8．土壤污染機理與修復9．固體棄物處理處置與資源化10．綠色化學與清潔生產(chǎn)11．環(huán)境監(jiān)測新技術(shù)12．持久性有毒物質(zhì)與生態(tài)安全13．區(qū)域環(huán)境調(diào)控與環(huán)境建設14．國家重大建設項目與生態(tài)環(huán)境安全

第二節(jié)環(huán)境化學

1）環(huán)境化學的含義

環(huán)境化學是在化學學科的傳統(tǒng)理論和方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來，以化學物質(zhì)在環(huán)境中出現(xiàn)和引起的環(huán)境問題為研究對象，以解決環(huán)境問題為目標的一門新興學科。

研究有害物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、化學特性、行為和效應及其控制的化學原理和方法的科學。

1）環(huán)境化學的含義

2）環(huán)境化學的分支學科

●研究有害化學物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、化學特性、行為和效應及其控制的化學原理和方法●用化學的基本理論和方法發(fā)現(xiàn)和解決環(huán)境問題3）環(huán)境化學的任務4）環(huán)境化學的研究內(nèi)容●有害物質(zhì)在環(huán)境中存在的濃度水平和形態(tài)；●潛在有害物質(zhì)的來源，它們在個別環(huán)境介質(zhì)中和不同介質(zhì)間的環(huán)境化學行為；●有害物質(zhì)對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)以及人體健康產(chǎn)生效應的機制和風險性；●有害物質(zhì)已造成影響的緩解和消除以及防止產(chǎn)生危害的方法和途徑。環(huán)境化學的特點與發(fā)展特點：復雜性、綜合性、精細性發(fā)展：創(chuàng)造無污染生產(chǎn)過程為目標

環(huán)境良性化學EnvironmentalBenignChemistryCleanerProduction,PollutionPreventionGreenChemistry(SustainableChemistry)

5）環(huán)境化學的研究特點

●從微觀的原子、分子水平上，研究宏觀的環(huán)境現(xiàn)象與變化的化學機制及其防治途徑；●其核心是研究化學污染物在環(huán)境中的化學轉(zhuǎn)化和效應。6）環(huán)境化學的發(fā)展方向●隨著環(huán)境問題日益嚴峻和人們認識提高，環(huán)境化學研究出現(xiàn)新趨勢。目前，國際上較為注重元素（尤其是碳、氮、硫、磷）的地球生物化學循環(huán)及其相互耦合研究；重視化學品安全評價；重視臭氧層破壞、氣候變暖等全球性問題。最近，美國環(huán)境化學家提出“為21世紀環(huán)境而設計”，支持以創(chuàng)造無污染生產(chǎn)過程為目的的環(huán)境良性化學。下面按分支學科對發(fā)展方向做簡要介紹：●環(huán)境分析化學主要集中在環(huán)境樣品的前處理技術(shù)完善、開發(fā)，分析對象從無機化合物為主轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C化合物和有機金屬化合物為主；樣品儀器分析方法上集中于儀器分析的靈敏度和重線性提高上。6）環(huán)境化學的發(fā)展方向環(huán)境污染化學

研究化學污染物在大氣、水體和土壤環(huán)境中的形成、遷移、轉(zhuǎn)化和歸趨過程中的化學行為和生態(tài)效應。大氣環(huán)境化學：研究對象涉及大氣顆粒物、酸沉降、大氣有機物、痕量氣體、臭氧耗損及全球氣候變暖等；空間尺度從室內(nèi)空氣、城市、區(qū)域環(huán)境、遠距離乃至全球。

6）環(huán)境化學的發(fā)展方向水環(huán)境化學：主要研究河流湖泊和水庫，其次是河口、海灣和近海海域，地下水污染；集中研究水體界面化學過程、金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化動力學過程、有機物的化學降解過程、有機物的化學降解過程、金屬和準金屬甲基化等方面。土壤環(huán)境化學：主要研究農(nóng)用化學品在土壤環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化和歸趨及其對土壤和人體健康的影響，包括：有機污染物在土壤中的降解、土壤中溫室氣體的釋放、污染物在固-液界面上的化學過程和土壤污染的化學與生物修復等內(nèi)容。環(huán)境生態(tài)化學：主要研究農(nóng)用化學品在生態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)生效應的化學過程，如稀土農(nóng)用的環(huán)境化學行為及生態(tài)安全等。6）環(huán)境化學的發(fā)展方向●污染控制化學控制模式從終端污染控制模式(End-of-pipeControl)向全過程控制模式轉(zhuǎn)變；提出了污染預防（Pollution-Prevention）、清潔生產(chǎn)（Cleaner-Production）、綠色化學（GreenChemistry）和工業(yè)生態(tài)學（IndustrialEcology）等一些列污染控制的戰(zhàn)略思路；希望生產(chǎn)不產(chǎn)生有害中間產(chǎn)物和副產(chǎn)品，實現(xiàn)廢物和排放物的內(nèi)部循環(huán)，達到污染最小化和資源、能源利用最大化的目的。一、污染物的類別環(huán)境中化學污染物是環(huán)境化學研究的對象主要分為：

元素重金屬、準金屬、鹵素、臭氧、黃磷等。第三節(jié)環(huán)