上海大學考研環(huán)境化學

1、環(huán) 境 化 學 Whoever saves one life, Saves the entire world第一章第一章 緒緒 論論 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、內容、特點、發(fā)展方向和主要環(huán)境污染物遷移轉化途徑。 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)第一節(jié) 環(huán)境問題環(huán)境問題環(huán)境問題：是指包括一切形式的環(huán)境惡化或對生環(huán)境問題：是指包括一切形式的環(huán)境惡化或對生物圈的一切不利影響。它包括了環(huán)境污染和生物圈的一切不利影響。它包括了環(huán)境污染和生態(tài)破壞。態(tài)破壞。原生環(huán)境問題原生環(huán)境問題( 第一環(huán)境問題）

2、：由自然力引起的第一環(huán)境問題）：由自然力引起的環(huán)境問環(huán)境問 題，如火山爆發(fā)、地震、洪澇、干旱、題，如火山爆發(fā)、地震、洪澇、干旱、滑坡等引起的環(huán)境問題?；碌纫鸬沫h(huán)境問題。次生環(huán)境問題次生環(huán)境問題（第二環(huán)境問題）（第二環(huán)境問題）:由于人類的生產由于人類的生產和生活活動引起生態(tài)系統(tǒng)破壞和環(huán)境污染，反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)展的現象。過來又危害人類自身的生存和發(fā)展的現象。l 由于人為因素使環(huán)境的構成或狀態(tài)發(fā)生變化，導致環(huán)境素質下降，由于人為因素使環(huán)境的構成或狀態(tài)發(fā)生變化，導致環(huán)境素質下降，從而擾亂和破壞生態(tài)系統(tǒng)和人們正常的生活和生產條件。從而擾亂和破壞生

3、態(tài)系統(tǒng)和人們正常的生活和生產條件。l環(huán)境污染的具體表現：環(huán)境污染的具體表現：l a、有害物質對大氣、水、土壤和動植物的污染并達到致害的程度、有害物質對大氣、水、土壤和動植物的污染并達到致害的程度l b、生物界的生態(tài)系統(tǒng)遭到不適當的干擾和破壞、生物界的生態(tài)系統(tǒng)遭到不適當的干擾和破壞l c、不可再生資源被濫采濫用、不可再生資源被濫采濫用l 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、固體廢棄物、噪聲、振動、惡臭、放射線等造成對環(huán)境的損害l造成環(huán)境污染的因素：造成環(huán)境污染的因素：l 有物理的、化學的和生物的三方面，其中由化學物質引起的約占有物理的、化學的和生物的三方面，其中由化學物質

4、引起的約占80%-90%。1）環(huán)境污染）環(huán)境污染洛杉磯光化學煙霧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)和汽車原因：石油工業(yè)和汽車廢氣在紫外線作廢氣在紫外線作 用下產用下產生的光化學煙霧。生的光化學煙霧。到到19581958年才發(fā)現年才發(fā)現, ,這一事件由于洛杉這一事件由于洛杉磯市擁有的磯市擁有的250250萬萬輛汽車排氣污染造輛汽車排氣污染造成的。成的。世界著名的環(huán)境問題倫敦煙霧事件n時間地點： 1952年 英國倫敦n中毒情況： 胸悶胸悶、咳嗽咳嗽、喉痛和喉痛和 嘔吐嘔吐，5天內4000人死亡

5、，共發(fā)生12起，死亡近萬人；原因：粉塵中Fe2O3使SO2轉變成硫酸，附著在煙塵，吸入肺部。世界著名的環(huán)境問題水俁病事件n時間地點：1953年日本九州水俁n原因：食用含有甲基汞甲基汞的魚。 中毒情況： 口齒口齒不清、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)境問題骨痛病事件骨痛病事件n時間地點： 19551972年，日本富山縣；n原因：食用含鎘廢水灌溉的鎘米鎘米和含鎘鎘的水。中毒情況：關節(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n 19001940

6、19802000糞便污染糞便污染重金屬重金屬 微微 生生 物物 污污 染染核素核素耗氧有機物耗氧有機物營養(yǎng)元素或生源要素營養(yǎng)元素或生源要素環(huán)境內分泌干擾物環(huán)境內分泌干擾物二次污染物二次污染物持久性有機物污染持久性有機物污染有機金屬污染有機金屬污染物物發(fā)達國家不同歷史時期關注重點問發(fā)達國家不同歷史時期關注重點問題題傳統(tǒng)污染傳統(tǒng)污染非傳統(tǒng)污染非傳統(tǒng)污染我們幾十年經歷了發(fā)達國家上百年的發(fā)展階段。我們幾十年經歷了發(fā)達國家上百年的發(fā)展階段。 PTSs引起污染事件引起污染事件n持久性毒害污染物（持久性毒害污染物（Persistent Persistent Toxic SubstancesToxic Sub

7、stances，PTSPTS）：是指一類）：是指一類具有很強的毒性，在環(huán)境中難降解，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，具有內分泌干擾人體中累積、放大，具有內分泌干擾特性的污染物，包括特性的污染物，包括POPsPOPs和某些重金和某些重金屬污染物。屬污染物。n持久性有毒污染物持久性有毒污染物( (PTSPTS) )與與臭氧層破壞臭氧層破壞和和溫室效應溫室效應并稱為并稱為2121世紀影響人類生世紀影響人類生存與健康的存與健康的三大環(huán)境三大環(huán)境問題。問題。n由于由于PTSPTS對對人體健康人體健康和和環(huán)境環(huán)境的長期影響，

8、的長期影響，目前已經受到各國環(huán)境保護組織，各目前已經受到各國環(huán)境保護組織，各國政府和全世界環(huán)境科學家的關注國政府和全世界環(huán)境科學家的關注，成為國際成為國際環(huán)境科學研究環(huán)境科學研究的十分的十分熱門熱門的的研究領域。研究領域。米糠油事件n時間地點： 1968年，日本九州、愛知縣等23個縣；n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品不得含有鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯苯和多溴聯苯醚鉛、汞、鎘、六價鉻、多溴聯苯和多溴聯苯醚6種有害物質。兩個

9、指令涉及的產品包括10大類、近20萬種。二噁英污染事件二噁英污染事件n時間地點：時間地點：n19761976年，意大利年，意大利米蘭米蘭n中毒情況：中毒情況： 家禽大量死亡，家禽大量死亡，自然流自然流產和畸形兒增多產和畸形兒增多n原因：化工廠爆炸散發(fā)原因：化工廠爆炸散發(fā)PCDDPCDD。世界著名的環(huán)境問題香港母乳香港母乳的二惡英及類似二惡英化學物質多氯聯苯（PCBs）含量，由每克脂肪含9至16.7微微克，中位數為12.9，在全球26個國家及地區(qū)中排名第17。二噁英的結構二噁英的結構 n通常所說的二噁英英實際是指二噁英英（Dioxins&Furam）物質，它們是多氯代二苯并二噁英英(PC

10、DDs)和多氯代二苯并呋喃（PCDFs）的總稱。nPCDD 和PCDF 的分子結構分別為由2個和1個氧原子連接被氯取代的苯環(huán)。n每個苯環(huán)上可以取代(1-4)個氯原子所以共有75 個PCDD異構體和135 個PCDF 異構體。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n1998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)境問題當

11、今人類面臨的環(huán)境問題臭氧層耗散導致：臭氧層耗散導致：n 皮膚癌皮膚癌n 白內障白內障3 酸雨侵襲n世界各國皆有不同程度的酸雨侵襲；n我國酸雨覆蓋率以國土面積計已近40%，并有半數以上城市受酸雨之害。當今人類面臨的環(huán)境問題當今人類面臨的環(huán)境問題4 水體污染與水資源短缺在世界范圍內已經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病；當今人類面臨的環(huán)境問題當今人類面臨的環(huán)境問題我國屬于貧水國家，人均占有水量為2.51km3/a，低于世界上多數國家。水質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

12、與荒漠化的土地面積達33X104hm2當今人類面臨的環(huán)境問題當今人類面臨的環(huán)境問題土地退化導致：土地退化導致：n 沙塵暴健康危害沙塵暴健康危害 呼吸系統(tǒng)疾病呼吸系統(tǒng)疾病 沙漠肺綜合癥沙漠肺綜合癥 心血管系統(tǒng)疾病心血管系統(tǒng)疾病 患病和死亡率增加患病和死亡率增加n自然疫源性疾病自然疫源性疾病n水土流失與土壤營養(yǎng)物流失水土流失與土壤營養(yǎng)物流失n土壤酸化（酸雨）與土壤營土壤酸化（酸雨）與土壤營養(yǎng)物質流失養(yǎng)物質流失6 綠色屏障銳減n世界森林面積每年減少1986X104hm2當今人類面臨的環(huán)境問題當今人類面臨的環(huán)境問題7 7 物種減少物種減少n大面積砍伐森林n過度捕獵野生動物n工業(yè)化和城市化n無控制的旅游

13、n水土氣的污染n全球變暖當今人類面臨的環(huán)境問題當今人類面臨的環(huán)境問題穿山甲穿山甲 Manis pentadactyla Manis pentadactyla 瀕危等級：易危（E）國家重點保護野生動物名錄 8 海洋污染n污水、垃圾和化工廢物等直接流入海洋n海洋污染造成赤潮頻繁發(fā)生當今人類面臨的環(huán)境問題當今人類面臨的環(huán)境問題n近年來，我國的赤潮災害的影響近年來，我國的赤潮災害的影響也越來越大。我國自也越來越大。我國自19331933年年首次首次報道以來，至報道以來，至19941994年共有年共有194194次次較大規(guī)模的赤潮，其中較大規(guī)模的赤潮，其中6060年代以年代以前只有前只有4 4次，次，1

14、9901990年后則有年后則有157157起起圖是太湖赤潮的遙感圖像，圖中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。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)境問題當今人類面臨的環(huán)境問題This is a very common rubbish heap of one city! 反對垃圾焚化，防止二噁英反對垃圾焚化，防止二噁英污染污染10 人口激增當今人類面臨的環(huán)境問題當今人類面臨的環(huán)境問題n疾病轉型疾病轉型n醫(yī)療配置醫(yī)療配置n精神健康精神健康老齡化問題老齡化問題11 全球變暖n北極海冰區(qū)域大約每10年收縮9% 當今人類面臨的環(huán)境問題當今人類面臨的環(huán)境問題海平面上

15、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n生物多樣性公約（Convention on Biological Diversity） 是一項保護地球生物資源的國際性公約，于年月日由聯合國環(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羅畢通過，年月日，由簽約國在巴西里約熱內盧舉行的聯合國環(huán)境與發(fā)展大會上簽署。公約于年月日正式生效。 生物多樣性公約截止年月，該公約的簽字國有個。中國于年月日簽署該公約，年月日批準，年月日交存加入書。

16、聯合國氣候變化框架公約n聯合國氣候變化框架公約（United Nations Framework Convention on Climate Change，簡稱框架公約) 是年月日聯合國政府間談判委員會就氣候變化問題達成的公約，于年月日在巴西里約熱內盧舉行的聯合國環(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 截至年月，已有個國家及地區(qū)批準或加入議定書，議定書將于年月正式生效。 保護臭氧層維也納公約n該公約通常簡稱該公約通常簡稱“維也納維也納公約公約”19851985年年3 3月月2222日訂于日訂于維也納，并于維也納，并于19881988年年9 9月月2222日生效。日生效。

17、n中國于中國于19891989年年9 9月月1111日加入日加入該公約。同年該公約。同年1212月月1010日，日，該公約對中國生效。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南極臭氧空洞又擴大擴大 面積相當面積相當4 4個澳洲個澳洲控制危害廢物越境轉移及其處置巴塞爾公約n巴塞爾公約的正式名稱為控制危險廢料越境轉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

18、輪“卡盧薩哈奇”號牽入英格蘭東北部哈特爾普爾港?！翱ūR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?！翱ūR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。 關于持久性有機污染物的斯德哥爾摩公約n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

19、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n為了世紀的地球免受氣候變暖的威脅，年月，個國家和地區(qū)的代表在日本東京召開聯合國氣候變化框架公約締約方第三次會議，經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年月日簽署了該議定書 美國人口僅占全球人口的至，而所排放的二氧化碳卻占全球排放量的以上。美國曾于年月簽署了京都議定書。但2004年月，布什政府以“減少溫室氣體排放將會影響美國經濟發(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

20、。 我國環(huán)境科學與工程領域急需解決的重大我國環(huán)境科學與工程領域急需解決的重大問題問題我國環(huán)境科學與工程領域急需解決的重大我國環(huán)境科學與工程領域急需解決的重大問題問題n1地表水污染機理與水環(huán)境修復n2地下水污染與修復n3安全飲用水技術保障體系n4污廢水處理與資源化成套技術n5大氣污染形成機理與控制n6城市空氣質量控制機理與技術n7城市物理污染機理及其控制我國環(huán)境科學與工程領域急需解決的重大問我國環(huán)境科學與工程領域急需解決的重大問題題n8土壤污染機理與修復n9固體棄物處理處置與資源化n10綠色化學與清潔生產 n11環(huán)境監(jiān)測新技術n12持久性有毒物質與生態(tài)安全n13區(qū)域環(huán)境調控與環(huán)境建設n14國家重

21、大建設項目與生態(tài)環(huán)境安全 第二節(jié)第二節(jié) 環(huán)環(huán) 境境 化化 學學 1）環(huán)境化學的含義）環(huán)境化學的含義 環(huán)境化學是在化學學科的傳統(tǒng)環(huán)境化學是在化學學科的傳統(tǒng)理論和方法的基礎上發(fā)展起來，以理論和方法的基礎上發(fā)展起來，以化學物質在環(huán)境中出現和引起的環(huán)化學物質在環(huán)境中出現和引起的環(huán)境問題為研究對象，以解決環(huán)境問境問題為研究對象，以解決環(huán)境問題為目標的一門新興學科。題為目標的一門新興學科。 研究有害物質在環(huán)境介質中的研究有害物質在環(huán)境介質中的存在、化學特性、行為和效應及其存在、化學特性、行為和效應及其控制的化學原理和方法的科學?？刂频幕瘜W原理和方法的科學。 1）環(huán)境化學的含義）環(huán)境化學的含義 2 2）環(huán)境

22、化學的分支學科）環(huán)境化學的分支學科 研究有害化學物質在環(huán)境介質中的存在、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)現和解決環(huán)境問題3）環(huán)境化學的任務）環(huán)境化學的任務4）環(huán)境化學的研究內容）環(huán)境化學的研究內容 有害物質在環(huán)境中存在的濃度水平和形態(tài)； 潛在有害物質的來源，它們在個別環(huán)境介質中和不同介質間的環(huán)境化學行為； 有害物質對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)以及人體健康產生效應的機制和風險性； 有害物質已造成影響的緩解和消除以及防止產生危害的方法和途徑。環(huán)境化學的特點與發(fā)展環(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)造無污染生產過程為目標 環(huán)境良性化學Environment

23、al Benign ChemistryCleaner Production, Pollution PreventionGreen Chemistry(Sustainable Chemistry) 5）環(huán)境化學的研究特點）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)境中的化學轉化和效應。6）環(huán)境化學的發(fā)展方向）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

24、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完善、開發(fā)，分析對象從無機化合物為主轉變?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、轉化和歸趨過程中的化學行為和生態(tài)效應。 l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；空間尺度從室內空氣、城市、區(qū)域環(huán)境、

25、遠距離乃至全球。 6）環(huán)境化學的發(fā)展方向）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：主要研究農用化學品在土壤環(huán)境中的遷移轉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容。 環(huán)境生態(tài)化學：主要研究農用化學品在生態(tài)系統(tǒng)中產生效應的化學過程，如稀土農用的環(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）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-pipe Control)向全過程控制模式轉變； 提出了污染預防（Pollution-Prevention）、清潔生產（Cleaner-Production）、綠