環(huán)境化學(xué)第一章 緒論

環(huán)境化學(xué)

參考教材:環(huán)境化學(xué)主編:戴樹(shù)桂高等教育出版社考試方式：閉卷考試平時(shí)成績(jī):作業(yè)成績(jī)；課堂提問(wèn)；平時(shí)考勤課堂教學(xué)：60學(xué)時(shí)參考書(shū)目：《環(huán)境化學(xué)》何燧源主編，華東理工大學(xué)出版社；《環(huán)境化學(xué)》朱利中，張建英編，杭州大學(xué)出版社；《環(huán)境化學(xué)》王曉蓉

編著

南京大學(xué)出版社。第一章緒論

本章從當(dāng)今世界和我國(guó)面臨的主要環(huán)境問(wèn)題入手，介紹環(huán)境化學(xué)在環(huán)境科學(xué)和解決環(huán)境問(wèn)題中的地位和作用及其任務(wù)、內(nèi)容、特點(diǎn)、發(fā)展方向；以及主要環(huán)境污染物遷移轉(zhuǎn)化途徑。要求同學(xué)們了解環(huán)境化學(xué)的任務(wù)，明確環(huán)境化學(xué)課程學(xué)習(xí)的目的。第一節(jié)環(huán)境問(wèn)題本節(jié)要點(diǎn)：環(huán)境問(wèn)題；我國(guó)環(huán)境污染防治面臨的挑戰(zhàn)、環(huán)境保護(hù)目標(biāo)和急需解決的重大科學(xué)問(wèn)題。環(huán)境問(wèn)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?。一、環(huán)境污染由于人為因素使環(huán)境的構(gòu)成或狀態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致環(huán)境素質(zhì)下降，從而擾亂或破壞生態(tài)系統(tǒng)和人們正常的生活與生產(chǎn)條件的現(xiàn)象。1.環(huán)境污染的具體表現(xiàn)：

a.有害物質(zhì)對(duì)大氣、水、土壤和動(dòng)植物的污染并達(dá)到致害的程度；

b.生物界的生態(tài)系統(tǒng)遭到不適當(dāng)?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(dòng)、惡臭、放射線等造成對(duì)環(huán)境的損害。2.造成環(huán)境污染的因素：有物理的、化學(xué)的和生物的三方面，其中由化學(xué)物質(zhì)引起的約占80%-90%。二、環(huán)境問(wèn)題的認(rèn)識(shí)過(guò)程

20世紀(jì)60年代，人們把環(huán)境問(wèn)題只當(dāng)成一個(gè)污染問(wèn)題，沒(méi)有把環(huán)境問(wèn)題與自然生態(tài)、社會(huì)因素聯(lián)系起來(lái)，低估了環(huán)境污染的危害性和復(fù)雜性，未能追根尋源。

1972年，聯(lián)合國(guó)在瑞典斯德哥爾摩召開(kāi)了人類環(huán)境會(huì)議，第一次把環(huán)境問(wèn)題與社會(huì)因素聯(lián)系起來(lái)。

20世紀(jì)80年代，人們對(duì)環(huán)境的認(rèn)識(shí)有了新的突破性發(fā)展，提出了可持續(xù)的發(fā)展戰(zhàn)略，指明了解決環(huán)境問(wèn)題的根本途徑。

1992年，聯(lián)合國(guó)在巴西里約熱內(nèi)盧召開(kāi)了聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)，這是本世紀(jì)人類社會(huì)的又一重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)，樹(shù)立了人類環(huán)境與發(fā)展關(guān)系史上新的里程碑。2002年、2012年，分別南非約翰內(nèi)斯堡和巴西里約熱內(nèi)盧召開(kāi)了聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展大會(huì).我國(guó)分別在1973、1983、1989至2012年召開(kāi)了七次全國(guó)性環(huán)境保護(hù)會(huì)議，推動(dòng)了我國(guó)環(huán)境保護(hù)事業(yè)的發(fā)展和人們對(duì)環(huán)境認(rèn)識(shí)。隨著環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重，人類對(duì)環(huán)境問(wèn)題的認(rèn)識(shí)也在不斷提高。在當(dāng)今世界上，人們?cè)絹?lái)越清楚地看到，環(huán)境問(wèn)題已不再是某個(gè)國(guó)家和局部地區(qū)的事情，而成為全球性的問(wèn)題。三、我國(guó)環(huán)境污染防治面臨的挑戰(zhàn)

生態(tài)環(huán)境總體惡化的趨勢(shì)尚未根本扭轉(zhuǎn)，環(huán)境治理的任務(wù)依然相當(dāng)艱巨。消耗高、資源浪費(fèi)、污染環(huán)境等粗放經(jīng)營(yíng)方式仍比較嚴(yán)重。人口、資源、環(huán)境對(duì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展的壓力越來(lái)越大，特別是資源的制約作用日益明顯。我國(guó)人口多，資源人均占有量少的國(guó)情不會(huì)改變，不可再生性資源儲(chǔ)量和可用量不斷減少的趨勢(shì)難以改變。資料來(lái)源：胡錦濤在中科院、工程院院士大會(huì)上的講話，2004年6月2日。七大江河水系741個(gè)監(jiān)測(cè)斷面水質(zhì)：I-III類，38.1%；IV、V類，32.2%；劣V類：41%；城市內(nèi)湖和大多數(shù)湖泊（75%）富營(yíng)養(yǎng)化；近3億農(nóng)村人口飲用水不合格；＞30%的城市空氣污染嚴(yán)重；1/3國(guó)土受到酸雨污染；垃圾圍城普遍，有毒有害廢棄物影響開(kāi)始顯現(xiàn)；環(huán)境污染造成的損失相當(dāng)GDP的3—8%。資料來(lái)源：人民日?qǐng)?bào)，2005年4月23日，第五版。我國(guó)環(huán)境污染防治面臨的挑戰(zhàn)

我國(guó)環(huán)境污染防治面臨的挑戰(zhàn)

生態(tài)惡化形勢(shì)嚴(yán)峻水土流失面積超過(guò)國(guó)土面積的1/3（367萬(wàn)km2）,每年新增1.5萬(wàn)km2

；土地沙漠化趨勢(shì)未減，每年擴(kuò)展3436km2,沙化土地174萬(wàn)km2；森林覆蓋率只有16.55%，只相當(dāng)世界深林覆蓋率的61%；90%以上天然草場(chǎng)退化；地下水超采（＞8萬(wàn)km2）10—15%的高等植物物種處于瀕危狀態(tài)，物種資源流失嚴(yán)重，有害外來(lái)物種入侵造成的損失高達(dá)1200億元/年人民幣。資料來(lái)源：人民日?qǐng)?bào)，2005年4月23日，第五版我國(guó)環(huán)境污染防治面臨的挑戰(zhàn)

環(huán)境健康問(wèn)題日漸突出空氣污染地區(qū)死于肺癌人數(shù)高出5—9倍；11個(gè)最大城市，空氣污染每年使5萬(wàn)多人夭折，40萬(wàn)人染上呼吸系統(tǒng)疾??；沈陽(yáng)市月40%的兒童血鉛含量超標(biāo)（2000年）；二惡英類化合物已在市售牛奶（深、港）母乳（江浙）中檢出；天津市嚴(yán)重污染的蔬菜地土壤中汞含量超標(biāo)98倍；我國(guó)環(huán)境污染防治面臨的挑戰(zhàn)

2020年我國(guó)環(huán)境保護(hù)的目標(biāo)

環(huán)境污染得到有效控制生態(tài)惡化趨勢(shì)基本得到遏制全國(guó)大部分地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量明顯改善部分重要生態(tài)系統(tǒng)得到重建與修復(fù)建設(shè)一批生態(tài)城鎮(zhèn)重點(diǎn)區(qū)域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展四、我國(guó)環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域急需解決的重大問(wèn)題我國(guó)環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域急需解決的重大問(wèn)題1．地表水污染機(jī)理與水環(huán)境修復(fù)2．地下水污染與修復(fù)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(jī)理與控制6．城市空氣質(zhì)量控制機(jī)理與技術(shù)7．城市物理污染機(jī)理及其控制我國(guó)環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域急需解決的重大問(wèn)題8．土壤污染機(jī)理與修復(fù)9．固體棄物處理處置與資源化10．綠色化學(xué)與清潔生產(chǎn)11．環(huán)境監(jiān)測(cè)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(shè)14．國(guó)家重大建設(shè)項(xiàng)目與生態(tài)環(huán)境安全

第二節(jié)環(huán)境化學(xué)

環(huán)境化學(xué)是在化學(xué)學(xué)科的傳統(tǒng)理論和方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，以化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中出現(xiàn)和引起的環(huán)境問(wèn)題為研究對(duì)象，以解決環(huán)境問(wèn)題為目標(biāo)的一門(mén)新興學(xué)科。研究有害物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、化學(xué)特性、行為和效應(yīng)及其控制的化學(xué)原理和方法的科學(xué)。一、環(huán)境化學(xué)的含義研究領(lǐng)域分支學(xué)科環(huán)境分析化學(xué)環(huán)境有機(jī)分析化學(xué)環(huán)境無(wú)機(jī)分析化學(xué)各圈層的環(huán)境化學(xué)大氣環(huán)境化學(xué)水環(huán)境化學(xué)土壤環(huán)境化學(xué)環(huán)境生態(tài)化學(xué)

環(huán)境工程化學(xué)大氣污染控制化學(xué)水污染控制化學(xué)固體廢物污染控制化學(xué)二、環(huán)境化學(xué)的分支學(xué)科

研究有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、化學(xué)特性、行為和效應(yīng)。用化學(xué)的基本理論和方法發(fā)現(xiàn)和解決環(huán)境問(wèn)題。三、環(huán)境化學(xué)的任務(wù)四、環(huán)境化學(xué)的研究?jī)?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(lái)源，它們?cè)趥€(gè)別環(huán)境介質(zhì)中和不同介質(zhì)間的環(huán)境化學(xué)行為；有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)以及人體健康產(chǎn)生效應(yīng)的機(jī)制和風(fēng)險(xiǎn)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。五、環(huán)境化學(xué)的研究特點(diǎn)所研究的環(huán)境對(duì)象具有復(fù)雜性、綜合性、精細(xì)性特征。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(xué)機(jī)制及其防治途徑；其核心是研究化學(xué)污染物在環(huán)境中的化學(xué)轉(zhuǎn)化和效應(yīng)六、環(huán)境化學(xué)的發(fā)展方向1.隨著人們對(duì)環(huán)境問(wèn)題認(rèn)識(shí)的提高，環(huán)境化學(xué)研究出現(xiàn)了新趨勢(shì)。主要表現(xiàn)為：注重元素（尤其是碳、氮、硫、磷）的地球生物化學(xué)循環(huán)及其相互耦合研究；重視化學(xué)品安全評(píng)價(jià)；重視臭氧層破壞、氣候變暖等全球性問(wèn)題。2.最近，美國(guó)環(huán)境化學(xué)家提出“為21世紀(jì)環(huán)境而設(shè)計(jì)”，支持以創(chuàng)造無(wú)污染生產(chǎn)過(guò)程為目的的環(huán)境良性化學(xué)。下面按環(huán)境化學(xué)的分支學(xué)科，對(duì)發(fā)展方向做簡(jiǎn)要介紹：主要研究污染物在環(huán)境中的存在形態(tài)、價(jià)態(tài)和化學(xué)結(jié)構(gòu)及其分析方法。目前的研究主要集中在環(huán)境樣品的前處理技術(shù)的完善、開(kāi)發(fā)；分析對(duì)象從無(wú)機(jī)化合物為主轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)化合物和有機(jī)金屬化合物為主；樣品的儀器分析方法集中于儀器分析的靈敏度和重現(xiàn)性提高上。環(huán)境分析化學(xué)研究化學(xué)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(guò)程中的化學(xué)行為和生態(tài)效應(yīng)，主要內(nèi)容有：(1)大氣環(huán)境化學(xué)研究對(duì)象涉及大氣顆粒物、酸沉降、大氣有機(jī)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)境到遠(yuǎn)距離乃至全球范圍。各圈層環(huán)境化學(xué)

(2)水環(huán)境化學(xué)主要研究河流湖泊和水庫(kù)，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(xué)過(guò)程、金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)過(guò)程、有機(jī)物的化學(xué)降解過(guò)程、金屬和準(zhǔn)金屬甲基化等方面。(3)土壤環(huán)境化學(xué)主要研究農(nóng)用化學(xué)品在土壤環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化和歸趨及其對(duì)土壤和人體健康的影響。包括：有機(jī)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(xué)過(guò)程和土壤污染的化學(xué)與生物修復(fù)等內(nèi)容。(4)環(huán)境生態(tài)化學(xué)主要研究化學(xué)污染物在生態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)生效應(yīng)的化學(xué)過(guò)程，例如稀土農(nóng)用的環(huán)境化學(xué)行為及其生態(tài)安全問(wèn)題。目前環(huán)境生態(tài)化學(xué)的研究重點(diǎn)在于化學(xué)品定量結(jié)構(gòu)—活性關(guān)系研究。主要研究控制污染的化學(xué)機(jī)制和工藝技術(shù)中的基礎(chǔ)性化學(xué)問(wèn)題；控制模式從終端污染控制模式向全過(guò)程控制模式轉(zhuǎn)變；提出了污染預(yù)防、清潔生產(chǎn)、綠色化學(xué)和工業(yè)生態(tài)學(xué)等一些列污染控制的戰(zhàn)略思路；希望生產(chǎn)過(guò)程中不產(chǎn)生有害中間產(chǎn)物和副產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)廢物和排放物的內(nèi)部循環(huán)，達(dá)到污染最小化和資源、能源利用最大化的目的。污染控制化學(xué)第三節(jié)環(huán)境污染物

環(huán)境污染有害物質(zhì)或因子進(jìn)入環(huán)境，并在環(huán)境中擴(kuò)散、遷移、轉(zhuǎn)化，使環(huán)境系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生變化，對(duì)人類或其他生物的正常生存和發(fā)展產(chǎn)生不利影響的現(xiàn)象，即是環(huán)境污染。

環(huán)境污染物進(jìn)入環(huán)境后使環(huán)境的結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生變化,發(fā)生直接或間接有害于人類的變化的物質(zhì)或因子稱環(huán)境污染物。環(huán)境中化學(xué)污染物是環(huán)境化學(xué)研究的對(duì)象.按受影響的環(huán)境要素可分為大氣污染物、水體污染物、土壤污染物等。按污染物的形態(tài)可分為氣體污染物、液體污染物和固體廢物。按污染物的性質(zhì)可分為化學(xué)污染物、物理污染物和生物污染物。一、污染物的類別（1）工業(yè)生產(chǎn)主要是由于工業(yè)對(duì)自然資源的過(guò)量開(kāi)采，造成多種化學(xué)元素在生態(tài)系統(tǒng)中的超量循環(huán)；能源和水資源的消耗與利用；生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的“三廢”。(2)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)主要是由于農(nóng)藥、化肥、農(nóng)業(yè)機(jī)械等工業(yè)品的使用；農(nóng)業(yè)活動(dòng)本身造成的水土流失和農(nóng)業(yè)廢棄物。農(nóng)家肥含有的細(xì)菌和微生物等。(3)交通運(yùn)輸主要是噪聲、汽油(柴油)燃料燃燒產(chǎn)物和運(yùn)輸?shù)挠卸居泻ξ锏男孤?、清洗、揚(yáng)塵和污水等。(4)生活活動(dòng)生活活動(dòng)所產(chǎn)生物理的、化學(xué)的和生物的污染，并向環(huán)境排放的“三廢”。1.人類社會(huì)不同功能產(chǎn)生的污染物(1)元素(2)無(wú)機(jī)物(3)有機(jī)化合物和烴類(4)金屬有機(jī)和準(zhǔn)金屬有機(jī)化合物(5)含氧有機(jī)化合物(6)有機(jī)氮化合物(7)有機(jī)鹵化物(8)有機(jī)硫化合物(9)有機(jī)磷化合物

2.化學(xué)污染物

對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害的化學(xué)污染物,按組成和性質(zhì)可概括為以下九類:(1)元素:重金屬、準(zhǔn)金屬、鹵素、臭氧、黃磷等。(2)無(wú)機(jī)物:氰化物、一氧化碳、氮氧化物、鹵化物、鹵間化合物、次氯酸及其鹽、硅的無(wú)機(jī)化合物、無(wú)機(jī)硫磷化合物、鹵間化合物等。(3)烴類有機(jī)污染物:烷烴、芳烴、多環(huán)芳烴(PAHs)等。(4)金屬有機(jī)和準(zhǔn)金屬有機(jī)化合物：四乙基鉛、羰基鎳、有機(jī)砷、二苯鉻、有機(jī)錫等。(5)含氧有機(jī)化合物：環(huán)氧乙烷、醚、醇、醛、酚、有機(jī)酸、脂、酐、酚類化合物等.(6)有機(jī)氮化合物：胺、腈、硝基甲烷、硝基苯、三硝基甲苯、亞胺等。(7)

有機(jī)鹵化合物：四氯化碳、脂肪基和烯烴的鹵化物、芳香族鹵化物、多氯聯(lián)苯（PCBs）、氯代二噁英等。(8)有機(jī)硫化合物：烷基硫化物、硫醇、巰基甲烷、二甲砜、硫酸二甲脂等。(9)有機(jī)磷化合物：磷酸脂類化合物、有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)磷軍用毒氣等。中國(guó)優(yōu)先控制的有毒化合物

在中國(guó)優(yōu)先控制的有毒化合物“黑名單”中，共有14類，68種優(yōu)先控制的污染物。其中優(yōu)先控制的有毒有機(jī)化合物有12類，58種，占總數(shù)的85.29%，包括10種鹵代(烷、烯)烴類，6種苯系物，4種氯代苯類，1種多氯聯(lián)苯。7種酚類，6種硝基苯，4種苯胺，7種多環(huán)芳烴，3種酞酸酯，8種農(nóng)藥、丙烯腈和2種亞硝胺。

環(huán)境效應(yīng)的類型劃分：分為自然環(huán)境效應(yīng)和人為環(huán)境效應(yīng)。按環(huán)境變化的性質(zhì)劃分，則可分為環(huán)境物理效應(yīng)、環(huán)境化學(xué)效應(yīng)和環(huán)境生物效應(yīng)。二、環(huán)境效應(yīng)及其影晌因素自然過(guò)程或人類的生產(chǎn)和生活活動(dòng)會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染和破壞，從而導(dǎo)致環(huán)境系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，稱為環(huán)境效應(yīng)。1.環(huán)境物理效應(yīng)由物理作用引起的環(huán)境效應(yīng)即為環(huán)境物理效應(yīng)。例如:噪聲、熱島效應(yīng)、溫室效應(yīng)、地面沉降。2.環(huán)境化學(xué)效應(yīng)在各種環(huán)境因素影響下，物質(zhì)間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)即為環(huán)境化學(xué)效應(yīng)。例如：酸雨引起的環(huán)境酸化、光化學(xué)煙霧、臭氧層空洞。3.環(huán)境生物效應(yīng)環(huán)境因素變化導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)變異而產(chǎn)生的后果即為環(huán)境生物效應(yīng)。例如：有機(jī)氯農(nóng)藥對(duì)食物連各級(jí)生物的毒害作用；水利工程對(duì)魚(yú)類回游繁殖的影響；森林亂伐引起的生態(tài)破壞。三、環(huán)境污染物的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程簡(jiǎn)介

1.遷移過(guò)程污染物在環(huán)境中所發(fā)生的空間位移及其所引起的富集、分散和消失的過(guò)程稱為遷移；在環(huán)境中污染物的遷移包括機(jī)械遷移、物理化學(xué)遷移、和