環(huán)境化學(xué)課件第一章

1、環(huán)環(huán) 境境 化化 學(xué)學(xué)授課：鈕志遠(yuǎn)Mobile_mail:ert_環(huán)境化學(xué)課程學(xué)時：85（含實(shí)驗(yàn)34）課程學(xué)分： 4考核方式：期末以閉卷考試方式進(jìn)行，占總成績的70；平時成績占總成績的15;實(shí)驗(yàn)成績占總成績的15；本課程總成績期末考試成績+實(shí)驗(yàn)成績+平時成績。環(huán)境化學(xué) 教材及參考書目：教材及參考書目：教材教材：環(huán)境化學(xué)，戴樹桂主編，高等教育出版社， 2006年第二版。 參考書目：參考書目： 1.環(huán)境化學(xué)，王曉蓉編著，南京大學(xué)出版社，1993年。 2.環(huán)境化學(xué)，劉綺主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2004年。 3.環(huán)境化學(xué)教程，鄧南圣 吳峰主編，武漢大學(xué)出版社， 2000年。 4

2、環(huán)境化學(xué)導(dǎo)論，俞譽(yù)福 葉明呂等主編，復(fù)旦大學(xué)出版社，1997年。 科學(xué)期刊 1. 中國環(huán)境科學(xué) 2. 環(huán)境科學(xué) 3. 環(huán)境化學(xué) 4. 環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào) 5. chemosphere 6. Environ. Sci. Technol. 7. The Science of the Total Environment 8. Water Research主要內(nèi)容 第一章 緒 論 第二章 大氣環(huán)境化學(xué) 第三章 水環(huán)境化學(xué) 第四章 土壤環(huán)境化學(xué) 第五章 典型污染物在環(huán)境各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng) 第六章 受污染環(huán)境的修復(fù) 第七章 綠色化學(xué)的基本原理與應(yīng)用 第一章緒論第一章緒論 第一節(jié)第一節(jié) 環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第二節(jié)

3、第二節(jié) 環(huán)境污染物環(huán)境污染物重點(diǎn)：重點(diǎn)：環(huán)境化學(xué)的概念、任務(wù)、研究內(nèi)容、特點(diǎn)，環(huán)境化學(xué)的概念、任務(wù)、研究內(nèi)容、特點(diǎn)，及重要的污染物類別及其遷移轉(zhuǎn)化的大致過程，及重要的污染物類別及其遷移轉(zhuǎn)化的大致過程，全貌性的了解環(huán)境化學(xué)的學(xué)科內(nèi)容和學(xué)科地位，全貌性的了解環(huán)境化學(xué)的學(xué)科內(nèi)容和學(xué)科地位，以及學(xué)科學(xué)習(xí)的基本方法。以及學(xué)科學(xué)習(xí)的基本方法。一、一、 環(huán)境問題環(huán)境問題二、二、什么是環(huán)境化學(xué)什么是環(huán)境化學(xué)三、三、環(huán)境化學(xué)發(fā)展動向環(huán)境化學(xué)發(fā)展動向一、 環(huán)境問題 環(huán)境 問題 環(huán)境問題：作為中心的人類與周圍環(huán)境之間的矛盾，主要以環(huán)境污染和生態(tài)破壞的形式表現(xiàn)出來 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，環(huán)

4、境素質(zhì)下降，從而擾亂和破壞了生態(tài)系統(tǒng)和人們的正常生活和生產(chǎn)條件。一、 環(huán)境問題 人們對環(huán)境污染的認(rèn)識 環(huán)境科學(xué)的產(chǎn)生二、二、 什么是環(huán)境化學(xué)什么是環(huán)境化學(xué) 1.定義：環(huán)境化學(xué)是一門研究有害化學(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)及其控制的化學(xué)原理和方法的科學(xué)。它既是環(huán)境科學(xué)的核心組成部分，也是化學(xué)科學(xué)的一個新的重要分支。 2.環(huán)境化學(xué)是在化學(xué)科學(xué)的傳統(tǒng)理論和方法基礎(chǔ)上發(fā)展起來的，以化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中出現(xiàn)而引起的環(huán)境問題為研究對象，以解決環(huán)境問題為目標(biāo)的新型學(xué)科。 環(huán)境化學(xué)的發(fā)展大致可以劃分為三個階段： 孕育階段(1970年以前) 形成階段(70年代) 發(fā)展階段(80年代) 1972年R.

5、A Honne在所著環(huán)境化學(xué)定義：“環(huán)境化學(xué)是研究巖石圈、水圈、生物圈、外層大氣圈的化學(xué)組成和其中發(fā)生的過程，特別是界面上的化學(xué)組成和過程的學(xué)科”。自然科學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告：環(huán)境化學(xué)一書提出：“環(huán)境化學(xué)是一門研究潛在有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、行為、效應(yīng)（生態(tài)效應(yīng)、人體健康效應(yīng)及其它環(huán)境效應(yīng)）以及減少或消除其產(chǎn)生的科學(xué)”。二、二、 什么是環(huán)境化學(xué)什么是環(huán)境化學(xué) 3.研究內(nèi)容：有害物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中存在的濃度水平和形態(tài)；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(xué)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(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

6、。 4.研究范圍：人類活動圈及影響人類活動圈的各大圈層形成的綜合體系。圖1-1二、什么是環(huán)境化學(xué)二、什么是環(huán)境化學(xué) 5.特點(diǎn)：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。 6.核心：研究化學(xué)污染物在環(huán)境中的化學(xué)轉(zhuǎn)化和效應(yīng)。 7.環(huán)境化學(xué)分支學(xué)科 8.元素的生物地球化學(xué)循環(huán) 氧、碳、氮、磷、硫等重要元素分支學(xué)科研究領(lǐng)域環(huán)境分析化學(xué)環(huán)境有機(jī)分析化學(xué)環(huán)境無機(jī)分析化學(xué)環(huán)境中化學(xué)物質(zhì)的形態(tài)分析各圈層的環(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)復(fù)合污染物的多介質(zhì)環(huán)境行為污染（環(huán)境）生態(tài)化學(xué)化學(xué)污染物的生態(tài)毒理學(xué)研究環(huán)境污染對陸地生態(tài)系統(tǒng)的影響環(huán)境污染對水生生態(tài)系統(tǒng)的影響化學(xué)物質(zhì)

7、的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)評價環(huán)境理論化學(xué)環(huán)境界面化學(xué)定量結(jié)構(gòu)活性相關(guān)研究環(huán)境污染預(yù)測模型污染控制化學(xué)大氣污染控制水污染控制固體廢物污染控制與資源化綠色化學(xué)與清潔生產(chǎn)氧的循環(huán)大氣中的CO2溶解作用和化學(xué)過程溶解性的無機(jī)碳主要為HCO3以溶解的CO2的溶解作用化學(xué)沉淀作用和無機(jī)碳結(jié)合于微生物外殼不溶性的無機(jī)碳，主要為CaCO3和CaCO3MgCO3光合作用生物降解固定的有機(jī)碳（CH2O）和人為合成的碳固定的有機(jī)烴類，CxH2x和油母頁巖用石油原料生產(chǎn)的異型生物質(zhì)生 物 地 球化學(xué)過程碳的循環(huán)污染物狀態(tài)分析污染物分析方法探究含量分布存在形態(tài)污染物過程分析遷移轉(zhuǎn)化相互作用環(huán)境影響評價環(huán)境質(zhì)量及其變化趨勢污染預(yù)防與控

8、制污染治理污染修復(fù)技術(shù)清潔生產(chǎn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)廢物處理技術(shù)人體健康與生態(tài)影響可持續(xù)發(fā)展環(huán)境管理三、環(huán)境化學(xué)發(fā)展動向 國際上重要元素的生物地球化學(xué)循環(huán)化學(xué)品安全評價（生命周期評價）臭氧層破壞、氣候變暖等全球變化問題清潔生產(chǎn)、綠色化學(xué)等理念的提出及實(shí)施 分支學(xué)科上環(huán)境分析化學(xué)各圈層環(huán)境化學(xué)污染控制化學(xué)三、環(huán)境化學(xué)發(fā)展動向 微量化、微觀化 宏觀化 復(fù)合污染、綜合化 理論化 界面過程、多相性 新型化學(xué)品第二節(jié) 環(huán)境污染物 一、環(huán)境污染物的類別 二、環(huán)境效應(yīng) 三、環(huán)境污染物在各圈的遷移轉(zhuǎn)化過程簡介環(huán)境化學(xué)研究的對象：環(huán)境污染物H+、Na+、K+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Al3+、Cr3+、Fe3

9、+、As3+第二節(jié)第二節(jié) 環(huán)境污染物環(huán)境污染物環(huán)境化學(xué)研究的對象：環(huán)境污染物環(huán)境化學(xué)研究的對象：環(huán)境污染物H+、Na+、K+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Al3+、Cr3+、Fe3+、As3+ 環(huán)境污染物按受污染物影響的環(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、環(huán)境污染物的類別一、環(huán)境污染物的類別 1.1.按人類社會不同功能產(chǎn)生的污染物：按人類社會不同功能產(chǎn)生的污染物：工業(yè)：工業(yè)： 工業(yè)生產(chǎn)對環(huán)境造成污染主要是由于對自然資源的過量開采，造成多種化學(xué)元素在

10、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)過程中產(chǎn)生的“三廢”。農(nóng)業(yè)：農(nóng)業(yè)： 農(nóng)業(yè)對環(huán)境產(chǎn)生污染主要是由于使用農(nóng)藥、化肥、農(nóng)業(yè)機(jī)械等工業(yè)品，農(nóng)業(yè)本身造成的水土流失和農(nóng)業(yè)廢棄物。農(nóng)家肥料中常含有細(xì)菌和微生物。 交通運(yùn)輸：交通運(yùn)輸： 污染主要是噪聲、汽油(柴油)等燃料燃燒產(chǎn)物的排放和有毒有害物的泄漏、清洗、揚(yáng)塵和污水等。生活：生活： 生活活動也能產(chǎn)生物理的、化學(xué)的和生物的污染，排放“三廢”。 2.化學(xué)污染物 (1)(1)元素元素 (2)(2)非金屬無機(jī)物非金屬無機(jī)物 (3)(3)有機(jī)化合物和烴類有機(jī)化合物和烴類 (4)(4)金屬有機(jī)和準(zhǔn)金屬有機(jī)化合物金屬有機(jī)和準(zhǔn)金屬有機(jī)化合物 (5)(5

11、)含氧有機(jī)化合物含氧有機(jī)化合物 (6)(6)有機(jī)氮化合物有機(jī)氮化合物 (7)(7)有機(jī)鹵化物有機(jī)鹵化物 (8)(8)有機(jī)硫化合物有機(jī)硫化合物 (9)(9)有機(jī)磷化合物有機(jī)磷化合物 3.優(yōu)先控制污染物優(yōu)先控制污染物 美國環(huán)保局基于有毒化學(xué)物的毒性、自然降解的可能性及在水體中出現(xiàn)的概率等因素，從7萬余種有機(jī)化學(xué)物中篩選出65類，129種優(yōu)先控制的污染物名單。其中有毒有機(jī)化合物有114種，占總數(shù)的88.4%。 中國優(yōu)先控制的有毒有機(jī)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%a. 環(huán)境中的重金屬主要是汞、鎘、鉛、鋅、銅、

12、鈷、鎳、鋇、錫、銻等，從毒性角度通常將砷、鈹、鋰、硒、硼、鋁等也包括在內(nèi)。熱點(diǎn)關(guān)注的污染物b. 持久性有機(jī)污染物（POPs）是指那些難以通過物理、化學(xué)或生物途徑降解的有害化學(xué)品。此類化學(xué)品所具有的持久性,反映了物質(zhì)難以降解的特性,在環(huán)境中容易保留下來。調(diào)查結(jié)果表明,POPs 可能導(dǎo)致內(nèi)分泌、生殖和免疫機(jī)能失調(diào)、神經(jīng)行為和發(fā)育紊亂、甚至引發(fā)癌癥。 POPs判定標(biāo)準(zhǔn)判定標(biāo)準(zhǔn)持久性 生物蓄積性 毒性 揮發(fā)性 在遠(yuǎn)距離區(qū)域?qū)瘜W(xué)品的測定 生物可獲得性 社會-經(jīng)濟(jì)和其他因素 POPs名單名單滴滴涕 DDT狄氏劑 dieldrin異狄氏劑 endrin艾氏劑 aldrin氯丹 chlordane七氯 he

13、ptachlor六氯苯 hexachlorobenzene (HCB)滅蟻靈 mirex毒殺芬 camphechlor多氯聯(lián)苯 polychlorinated biphenyls (PCBs)二惡英 dioxins呋喃 furans20012001年斯德哥爾摩公約年斯德哥爾摩公約20052005年在我國生效年在我國生效c. 環(huán)境內(nèi)分泌干擾物內(nèi)分泌干擾物(Endocrine Disruptor)又叫破壞內(nèi)分泌的化學(xué)品(Endocrine-Disrupting Chemicals, EDCs)是指可通過干擾生物或人體內(nèi)保持自身平衡和調(diào)節(jié)發(fā)育過程天然激素的合成、分泌、運(yùn)輸、結(jié)合、反應(yīng)和代謝等,從而對

14、生物或人體的生殖、神經(jīng)和免疫系統(tǒng)等的功能產(chǎn)生影響的外源性化學(xué)物質(zhì)。這類物質(zhì)由于人類生產(chǎn)生活的排放而廣泛存在與環(huán)境中，故又稱環(huán)境激素(Environmental Hormones)1）發(fā)現(xiàn)背景在19501960年間，給懷孕婦女開劑量較大的己烯雌酚(diethylstilbestrol, DES) ，以預(yù)防流產(chǎn)。在服用己烯雌酚(diethylstilbestrol, DES)婦女的女兒中，顯現(xiàn)出逆向的生殖健康效應(yīng)。1994年，Guillette的研究報(bào)告了美洲鱷魚生殖異常的情況，包括小尺寸的生殖器、其水體被DDT污染。 1996年Arnold的研究指出，環(huán)境化學(xué)品與雌激素受體的結(jié)合能夠在人體內(nèi)產(chǎn)生

15、協(xié)同作用。 2)效應(yīng)和雌性激素受體(Estrogen Receptor，ER)相結(jié)合，顯示出雌性激素亢進(jìn)，如OP-DDT、4-壬基酚等；與ER結(jié)合，產(chǎn)生雌性激素的拮抗作用與ER以外的激素受體等結(jié)合產(chǎn)生不良影響，與受體結(jié)合后使傳輸過程異常，如Pb、Zn;導(dǎo)致荷爾蒙合成異常，如PCB；導(dǎo)致荷爾蒙貯存、釋放、傳輸及空留量異常，如林丹、DDT等；對神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)毒害，造成生殖、發(fā)育系統(tǒng)致毒。 3）國內(nèi)外關(guān)注的問題）國內(nèi)外關(guān)注的問題內(nèi)分泌干擾物篩選的方法內(nèi)分泌干擾物篩選的方法有重要效應(yīng)化學(xué)品的類型有重要效應(yīng)化學(xué)品的類型在暴露的人群和野生生物種群中，發(fā)生了什么效在暴露的人群和野生生物種群中，發(fā)生了什么

16、效應(yīng)，達(dá)到什么程度應(yīng)，達(dá)到什么程度低劑量的劑量響應(yīng)的特征如何表征、方法低劑量的劑量響應(yīng)的特征如何表征、方法實(shí)驗(yàn)的外推法方法實(shí)驗(yàn)的外推法方法暴露于多種暴露于多種EDC的效應(yīng)的效應(yīng)EDCs的主要來源和環(huán)境歸宿的主要來源和環(huán)境歸宿二、環(huán)境效應(yīng)及其影響因素 自然過程或人類的生產(chǎn)和生活活動會對環(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)環(huán)境效應(yīng)。 環(huán)境效應(yīng)：環(huán)境效應(yīng)：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)。1 1、環(huán)境物理效應(yīng)、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)。2 2、環(huán)境化學(xué)效應(yīng)、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)。 3 3、環(huán)境生物效應(yīng)、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)。 三、環(huán)境