環(huán)境化學(xué)第一章課件

環(huán)

境

化

學(xué)Whoeversavesonelife,

Savestheentireworld全書內(nèi)容學(xué)時分配與重點第一章

緒論(基本了解，3學(xué)時)第二章

大氣環(huán)境化學(xué)(重點掌握，14學(xué)時)第三章

水環(huán)境化學(xué)(重點掌握，16學(xué)時)第四章

土壤環(huán)境化學(xué)(重點掌握，10學(xué)時)第五章

生物體內(nèi)污染物質(zhì)運動過程(重點掌握，15學(xué)時)第六章

典型污染物在環(huán)境圈層中轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)(重點了解，6學(xué)時)第七章

有害廢物及放射性固體廢物(自學(xué))教學(xué)要求1.掌握大氣的基本性質(zhì)和組成，污染物的源和匯，大氣中主要的氣相反應(yīng)和液相反應(yīng)以及大氣顆粒物性質(zhì)等基本概念和基本原理；了解酸雨、溫室效應(yīng)及臭氧層破壞等全球關(guān)注的大氣問題。2.掌握天然水體的組成和性質(zhì)、溶解和沉淀、氧化和還原、配合作用及固液界面間相互作用等基本原理在環(huán)境化學(xué)中的應(yīng)用；了解主要有毒難降解污染物的環(huán)境行為及歸趨模式。3.掌握土壤主要的理化性質(zhì)，重金屬及氮、磷營養(yǎng)物質(zhì)在土壤環(huán)境中的遷移、積累以及有機農(nóng)藥等污染物在土壤中的降解途徑和持留，了解環(huán)境條件變化對污染物在土壤中遷移轉(zhuǎn)化的影響。4.掌握金屬形態(tài)的生物有效性、污染物的微生物轉(zhuǎn)化、化學(xué)物質(zhì)的生物吸收和生物濃縮機理以及對人體健康的影響。5.了解化學(xué)物質(zhì)在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運和代謝，化學(xué)物質(zhì)的聯(lián)合作用以及化學(xué)物質(zhì)引起致突變、致畸和致癌作用基本原理，利用有機物結(jié)構(gòu)與致癌作用關(guān)系預(yù)測化學(xué)物質(zhì)的致癌性等。參考教材類《環(huán)境化學(xué)》何燧源

金云云

何方

編著

華東理工大學(xué)出版社2000年12月第3版《環(huán)境化學(xué)》王曉蓉

編著

南京大學(xué)出版社1993年11月第1版

《環(huán)境化學(xué)教程》鄧南圣

吳峰

編著

武漢大學(xué)出版社2000年1月第1版《環(huán)境化學(xué)》，陶秀成主編．高等教育出版社，2002年。

EnvironmentalChemistry(seventhedition)SE.ManahanLewisPublishers環(huán)境化學(xué)教程

劉兆榮，陳忠明

化學(xué)工業(yè)出版社2003年1月環(huán)境水化學(xué)

魏振樞

化學(xué)工業(yè)出版社2002年7月水化學(xué)

王凱雄

化學(xué)工業(yè)出版社2001年5月ChemistryoftheEnvironmentThomasG.SpiroWilliamM.Stigliani清華大學(xué)出版社（影印版），2003年7月

第一章

緒

論

本章從當(dāng)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(xué)在環(huán)境科學(xué)和解決環(huán)境問題中的地位和作用及其任務(wù)、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(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)境問題本節(jié)要點：環(huán)境問題；我國環(huán)境污染防治與發(fā)達國家的差距、面臨的挑戰(zhàn)、環(huán)境保護目標(biāo)和急需解決的重大科學(xué)問題。環(huán)境問題：是指由于自然力或人類活動所導(dǎo)致的全球環(huán)境或區(qū)域環(huán)境中出現(xiàn)不利于人類生存和社會發(fā)展的各種現(xiàn)象。

包括一切形式的環(huán)境惡化或?qū)ι锶Φ囊磺胁焕绊憽?）環(huán)境問題分類

原生環(huán)境問題：自然力引發(fā)，也稱第一類環(huán)境問題，火山噴發(fā)、地震、洪災(zāi)等。

次生環(huán)境問題：人類生產(chǎn)、生活引起生態(tài)破壞和環(huán)境污染，反過來危及人類生存和發(fā)展的現(xiàn)象，也稱第二類環(huán)境問題。又包括：環(huán)境污染和生態(tài)破壞。目前的環(huán)境問題一般都是次生環(huán)境問題。

生態(tài)破壞：人類活動直接作用于自然生態(tài)系統(tǒng)，造成生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力顯著減少和機構(gòu)顯著該變，如草原退化、物種滅絕、水土流失等。

環(huán)境污染：人類活動產(chǎn)生的副產(chǎn)品和廢物進入環(huán)境，并在環(huán)境中擴散、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，對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的一系列干擾和侵害，如水污染、大氣污染、酸雨、臭氧層破壞、海洋污染等等。具體地說：環(huán)境污染就是指有害物質(zhì)對大氣、水、土壤和動植物污染并達到有害的程度。早期世界著名八大公害(1)比利時馬斯(Meuse)河谷煙霧事件：發(fā)生在1930年12月，重工業(yè)排放的SO2使數(shù)千人中毒，60余人死亡。

(2)美國洛杉磯光化學(xué)煙霧事件：發(fā)生在1943年5～10月，造成400余人死亡。

(3)多諾拉煙霧事件：1948年10月26～31日，美國賓夕法尼亞州多諾拉鎮(zhèn)冶煉廠排放的SO2和煙塵，使5911人發(fā)病，17人喪生。

(4)倫敦?zé)熿F事件：發(fā)生在1952年12月5～8日，四天內(nèi)中毒死亡4000多人。

(5)四日市哮喘事件：1955年以來日本四日市石油提煉和工業(yè)燃油產(chǎn)生的廢氣嚴(yán)重污染城市大氣，哮喘病患者達817人，死亡36人。

(6)痛痛病事件：1955～1972年日本富山縣內(nèi)的鋅、鉛冶煉廠等排放的含鎘廢水污染神通川水體，兩岸居民利用河水灌溉農(nóng)田，使稻米含鎘，居民食用含鎘米和飲用含鎘水而中毒，患者超過280人，死亡數(shù)十人。

(7)水俁病事件：1953～1956年，日本熊本縣水俁市，居民食用含有甲基汞的魚，導(dǎo)致水俁灣和新縣阿賀野川下游有機汞中毒者283人，其中60人死亡。

(8)米糠油事件：1968年3月，日本北九州市，愛知縣一帶生產(chǎn)米糠油時，混入多氯聯(lián)苯，造成13000人中毒，死亡16人。博帕爾毒氣泄漏在切爾諾貝利事故中受到核污染的患者馬斯河谷煙霧洛杉磯光化學(xué)煙霧日本通通病倫敦?zé)熿F日本水俁病環(huán)境問題的全球共識

隨著環(huán)境問題的日益嚴(yán)重，人類對環(huán)境問題的認識也在不斷提高。在當(dāng)今世界上，人們越來越清楚地看到，環(huán)境問題已不再是某個國家和局部地區(qū)的事情。"酸雨"、"溫室效應(yīng)"、"臭氧層破壞"等已遠遠超出國家和地區(qū)的局限而成為全球性的問題。這些問題嚴(yán)重威脅著人類的生存和發(fā)展，成為世界各國關(guān)心的大問題，也成為國際社會注意的熱點。

隨著社會經(jīng)濟快速發(fā)展、城市化進程加速和人民生活水平迅速提高，今后10-20年我國環(huán)境保護和污染防治將面臨更大的挑戰(zhàn)?！窨焖俚慕?jīng)濟增長－污染防治壓力越來越大●小康社會生活水平－對環(huán)境質(zhì)量的要求越來越高●發(fā)達國家技術(shù)進步－國際環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)越來越嚴(yán)格。3）我國環(huán)境污染防治面臨的挑戰(zhàn)

與發(fā)達國家的差距●我國環(huán)境問題的嚴(yán)重性和復(fù)雜性

●發(fā)達國家環(huán)境質(zhì)量顯著改善，污染控制技術(shù)已取得絕對優(yōu)勢；●發(fā)達國家研究重點向綠色技術(shù)、環(huán)境修復(fù)與環(huán)境安全轉(zhuǎn)移；

●我國環(huán)?？萍颊w水平與發(fā)達國家差距明顯，并有擴大的趨勢。3）我國環(huán)境污染防治面臨的挑戰(zhàn)4）我國環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域急需解決的重大問題國家需求和科技目標(biāo)污染預(yù)防污染控制環(huán)境修復(fù)環(huán)境建設(shè)4）我國環(huán)境科學(xué)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(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第二節(jié)

環(huán)

境

化

學(xué)

1）環(huán)境化學(xué)的定義

1972年R.AHonne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)”。

戴樹桂等認為：“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)的發(fā)展環(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)1950年代開始，1960年代的醞釀和準(zhǔn)備。針對早期的污染控制工作和污染防治工作，結(jié)合化學(xué)的理論，提出一些基本觀點。

形成階段(70年代)發(fā)展階段(80年代以后)最早是一門化學(xué)分之學(xué)科，由如湖泊學(xué)、生態(tài)學(xué)、生物地球化學(xué)等方面學(xué)者提出。如農(nóng)藥對水生生物影響，湖泊富營養(yǎng)化，環(huán)境中元素地理分布等。

出現(xiàn)一些新的趨勢：主要元素，尤其生命必需元素循環(huán)研究；化學(xué)品安全評價；全球變化研究；污染控制化學(xué)研究；污染預(yù)防化學(xué).

3）環(huán)境化學(xué)的分支學(xué)科

環(huán)境化學(xué)環(huán)境分析化學(xué)環(huán)境污染化學(xué)污染控制化學(xué)環(huán)境無機分析化學(xué)環(huán)境有機分析化學(xué)大氣環(huán)境化學(xué)水環(huán)境化學(xué)環(huán)境生態(tài)化學(xué)土壤環(huán)境化學(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)5）環(huán)境化學(xué)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(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)的機制和風(fēng)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。6）環(huán)境化學(xué)的研究特點（1）

以微觀研究宏觀：從原子、分子水平，研究宏觀環(huán)境圈層中環(huán)境現(xiàn)象和變化機制；（2）研究對象復(fù)雜：既有人為來源的也有天然來源的，處于環(huán)境開放體系內(nèi)，多種環(huán)境因素同時相互作用，其研究需要多學(xué)科的結(jié)合。（3）物質(zhì)水平低：mg/kg(ppm,10-6)、ug/kg(ppb,10-9)、甚至ppt,10-127）環(huán)境化學(xué)的發(fā)展方向●隨著環(huán)境問題日益嚴(yán)峻和人們認識提高，環(huán)境化學(xué)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(xué)循環(huán)及其相互耦合研究；重視化學(xué)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(xué)家提出“為21世紀(jì)環(huán)境而設(shè)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(xué)。下面按分支學(xué)科對發(fā)展方向做簡要介紹：●環(huán)境分析化學(xué)

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。7）環(huán)境化學(xué)的發(fā)展方向環(huán)境污染化學(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)化和歸趨過程中的化學(xué)行為和生態(tài)效應(yīng)。

大氣環(huán)境化學(xué)：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。

7）環(huán)境化學(xué)的發(fā)展方向水環(huán)境化學(xué)：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(xué)過程、金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化動力學(xué)過程、有機物的化學(xué)降解過程、有機物的化學(xué)降解過程、金屬和準(zhǔn)金屬甲基化等方面。

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(xué)過程和土壤污染的化學(xué)與生物修復(fù)等內(nèi)容。

環(huán)境生態(tài)化學(xué)：主要研究農(nóng)用化學(xué)品在生態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)生效應(yīng)的化學(xué)過程，如稀土農(nóng)用的環(huán)境化學(xué)行為及生態(tài)安全等。7）環(huán)境化學(xué)的發(fā)展方向●污染控制化學(xué)

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(yù)防（Pollution-Prevention）、清潔生產(chǎn)（Cleaner-Production）、綠色化學(xué)（GreenChemistry）和工業(yè)生態(tài)學(xué)（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。1）定義環(huán)境污染物：是環(huán)境化學(xué)研究的對象，主要指進入環(huán)境后使環(huán)境的正常組分和性質(zhì)發(fā)生直接或間接的有害于人類的變化的物質(zhì)。大部分污染物是人類生產(chǎn)和生活活動產(chǎn)生的。2）分類●按受污染物影響的環(huán)境要素

●按污染物的形態(tài)

●按污染物的性質(zhì)

●按人類社會不同功能

●按化學(xué)組分分類九類第三節(jié)

環(huán)境污染物一、環(huán)境污染物

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、硅的無機化合物、無機硫磷化合物、鹵間化合物等。

無機物有機污染物

烴類有機化合物:烷烴、芳烴、多環(huán)芳烴(PAHs)等。

金屬有機和準(zhǔn)金屬有機化合物：四乙基鉛、羰基鎳、有機砷、二苯鉻、有機錫等。

含氧有機化合物：環(huán)氧乙烷、醚、醇、醛、酚、有機酸、脂、酐、酚類化合物等

有機氮化合物：胺、腈、硝基甲烷、硝基苯、三硝基甲苯、亞胺等。

有機污染物

有機鹵化合物：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。

有機磷化合物：磷酸脂類化合物、有機磷農(nóng)藥、有機磷軍用毒氣等。有機污染物

有機硫化合物：烷基硫化物、硫醇、巰基甲烷、二甲砜、硫酸二甲脂等。有機污染物優(yōu)先控制污染物（黑名單）概念: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,從多種有機物中篩選出的優(yōu)先控制物美國從7萬余種有機物中篩選出65類，129種優(yōu)先控制污染物。歐共體于1975年提出有毒化合物的“黑名單”和“灰名單”。聯(lián)邦德國和荷蘭也提出有機污染物的控制名單。中國優(yōu)先控制

“黑名單”：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。6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。中國優(yōu)先控制的有毒有機化合物黑名單1、二氯甲烷2、三氯甲烷3、四氯化碳4、1，2-二氯乙烷5、1，1，1-三氯乙烷6、1，1，2-三氯乙烷7、1，1，2，2-四氯乙烷8、三氯乙烯9、四氯乙烯10、三溴甲烷11、苯12、甲苯13、乙苯14、鄰二甲苯15、間-二甲苯16、對-二甲苯17、氯苯18、鄰-二氯苯19、對-二氯苯20、六氯苯21、多氯聯(lián)苯22、苯酚23、間-甲酚24、2，4二氯酚25、2，4，6-三氯酚26、五氯酚27、對-硝基酚28、硝基苯29、對-硝基甲苯30、2，4-二硝基甲苯31、三硝基甲苯32、對硝基氯苯33、2，4-二硝基氯苯34、苯胺35、二硝基苯胺36、對硝基苯胺37、2，6-二氯硝基苯胺38、萘39、熒蒽40、苯并[b]熒蒽41、苯并[K]熒蒽42、苯并[k]芘43、茚并[1，2，3-cd]芘44、苯并[ghi]芘45、酞酸二甲脂46、酞酸二丁脂47、酞酸二辛脂48、六六六49、滴滴涕50、滿滴畏51、樂果52、對硫磷53、甲基對硫磷54、除草謎55、敵百蟲56、丙烯腈57、N-亞硝基二丙胺58、N-亞硝基二正丙胺10種鹵代烴，6種苯系物，4種氯代苯類，1種多氯聯(lián)苯，6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2種亞硝胺。環(huán)境污染的特點污染物的閾值(環(huán)境質(zhì)量量變到質(zhì)變、判斷標(biāo)準(zhǔn)、制定環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)依據(jù))；污染物的時間分布；污染