01第一章-環(huán)境化學概論一-54解析

環(huán)境化學

溫州大學化學與材料工程學院葉明德2013年9月教學內(nèi)容與課時(進度表)章節(jié)標

題學

時第一章環(huán)境污染概論6學時第二章環(huán)境與健康2學時第三章大氣污染化學6學時第四章水污染化學6學時第五章土壤污染化學2學時第六章環(huán)境保護法2學時第七章環(huán)境分析化學6學時總復習2學時課時總計32學時必讀參考書(北師大-2003)第一章緒論第二章生態(tài)學基礎知識第三章水體污染化學

第四章大氣污染化學第五章土壤污染化學第六章環(huán)境變化與人類健康

第七章能源與環(huán)境第八章環(huán)境污染的防治與環(huán)境保護第九章環(huán)境質量評價術環(huán)境分析監(jiān)測

第十章可持續(xù)發(fā)展與環(huán)境教育第十一章中學化學教育中的環(huán)境教育

選讀參考書一(清華大學英文版)

ChemistryoftheEnvironment,ThomasG.Spiro,WilliamM.Stigliani

(SecondEdition)——2003年7月Part1EnergyPart2AtmospherePart3Hydrosphere/Lithosphere

Part4Biosphere

選讀參考書二(北京大學)《環(huán)境化學教程》劉兆榮、謝曙光、王雪松

——第二版，化工出版社，2010年8月第一章緒論第一部分：大氣環(huán)境化學共七章第二部分：水環(huán)境化學共六章第三部分：土壤環(huán)境化學共六章第四部分：環(huán)境化學其他專題共三章第一章概論

第一節(jié)環(huán)境科學的產(chǎn)生第二節(jié)環(huán)境化學第三節(jié)我國的環(huán)境問題第四節(jié)

中國環(huán)境保護的發(fā)展歷程第二章環(huán)境與健康

第一節(jié)

人體與環(huán)境的關系第二節(jié)

環(huán)境與疾病第三節(jié)

環(huán)境污染的特征和危害第四節(jié)

居住環(huán)境與健康1、第一、二章的內(nèi)容2、第三章的內(nèi)容第三章大氣環(huán)境化學

第一節(jié)大氣污染與“消失”的城市第二節(jié)大氣污染對人類的報復第三節(jié)還我藍天——大氣污染的防治第四節(jié)大氣的主要層次及其特征第五節(jié)大氣中的化學物質第六節(jié)大氣中的顆粒物3、第四、五章的內(nèi)容第四章水環(huán)境化學

第一節(jié)

水污染概論

第二節(jié)

水質評價標準第三節(jié)

典型的水污染第四節(jié)

水處理第五章土壤環(huán)境化學

第一節(jié)土壤基本性質

第二節(jié)

土壤污染第三節(jié)

土壤中農(nóng)藥的污染化學第四節(jié)

土壤中重金屬的污染化學4、第六、七章的內(nèi)容

第六章環(huán)境保護法

第一節(jié)

概

述第二節(jié)

我國環(huán)境保護法體系

第三節(jié)

環(huán)境保護法的基本原則

第四節(jié)

環(huán)境保護法的法律責任

第七章環(huán)境監(jiān)測

第一節(jié)大氣、水、土壤樣品的采集與保存第二節(jié)大氣污染物分析第三節(jié)水質的測定思考題1、從世界環(huán)境公害中的主要污染物是什么？2、從大氣、水污染簡述我國的環(huán)境問題。3、當前人類生存面臨的主要環(huán)境問題有哪些？4、常識：世界環(huán)境日、世界水日、能源等

第一節(jié)環(huán)境科學的產(chǎn)生1、環(huán)境的具體定義：環(huán)境是人類進行生產(chǎn)和生活活動的場所，是人類生存和發(fā)展的物質基礎。

《中華人民共和國環(huán)境保護法》：

“本法所稱環(huán)境，是指影響人類生存和發(fā)展的各種天然的和經(jīng)過人工改造的自然因素的總體，包括大氣。水、海洋、土地、礦藏、森林、草原、野生生物、自然遺跡、人文遺跡、自然保護區(qū)、風景名勝區(qū)、城市和鄉(xiāng)村等”。第一章概論人類生存的自然環(huán)境大氣環(huán)境---大氣圈

——對流層、平流層、中間層等水體環(huán)境---水圈

——海洋、湖泊、江河等土壤環(huán)境---土壤圈

——表土環(huán)境、深土環(huán)境、巖石環(huán)境等生物環(huán)境---生物圈

——森林環(huán)境、草原環(huán)境、沙漠環(huán)境等2、環(huán)境問題的出現(xiàn)1）工業(yè)革命前，污染較小。2）18C至20C初，隨著大工業(yè)的發(fā)展，以燃煤的煙塵、SO2、冶金重金屬、工業(yè)廢棄物等污染為主，主要是無機污染，以大氣污染為主。3）1920~1950年代，大氣污染更嚴重，出現(xiàn)了光化學煙霧，有機污染開始。4）1950年代以后，海洋污染開始（主要是石油），高層大氣受污染，放射性污染開始。中國？3、世界環(huán)境史上的八大公害(1)馬斯河谷事件比和時SO2等1930.12幾千人發(fā)病，60人死亡(2)多諾拉事件美國SO2等1948.106000人發(fā)病，17人死亡(3)倫敦煙霧事件英國SO2等1952.124000人死亡(4)四日哮喘事件日本SO2等55-70年500人患病，10人死亡(5)洛杉磯事件美國光化學53年5-10月大多數(shù)居民患病(6)水俁病事件日本甲基汞53-56年238人患病，50人死亡(7)富山事件日本水米鎘55-72年130人患病，81人死亡(8)米糠油事件日本多氯聯(lián)苯1968.313000受害，16人死亡馬斯河谷事件煉焦、煉鋼、電力、玻璃、硫酸、化肥等工廠排出的有害氣體在逆溫的條件下，于狹窄盆地的工作區(qū)近地積累，二氧化硫、二氧化硫等幾種有害氣體和粉塵對人體起綜合作用。一周內(nèi)60多人死亡，以心臟病、肺炎病患者死亡率最高，幾千人患呼吸道疾病，許多家畜死亡。(2)多諾拉煙霧事件鎮(zhèn)處河谷，工廠很多，大部分地區(qū)受逆溫控制，持續(xù)有霧。估計其中SO2的濃度為0.5-2.0g／m3，并存在明顯的塵粒。4天內(nèi)發(fā)病者5911人，占全鎮(zhèn)總人口的43％，其中輕度患者占15％，中度患者占17％，重度患者占11％，死亡17人，為平時周期的8.5倍。(3)倫敦煙霧事件53年12月34567891011飄塵mg/m3

0.610.492.643.454.464.461.221.220.32SO2

ppm0.220.110.750.861.391.340.470.470.22mg/m30.630.332.152.443.973.831.351.350.64

英國幾乎全境被濃霧覆蓋，逆溫在40－150米低空。塵粒濃度最高達4．46毫克／米3，為平時的l0倍；二氧化流最高達1．39克／噸，為平時的6倍。三氧化硫，形成硫酸煙霧，進入人的呼吸系統(tǒng)。市民胸悶氣促，咳嗽喉痛。約4000人喪生，尤以45歲以上的最多。事件后的2個月內(nèi)還有8000人死亡。1955年以來，該市100多個企業(yè)產(chǎn)生的廢氣，整個城市終年黃煙彌漫。全市工廠粉塵、二氧化硫排放量達13萬噸。大氣中二氧化硫濃度超出標準5－6倍。

重金屬微粒與二氧化硫形成硫酸煙霧吸入肺，形成支氣管炎、支氣管哮喘以及肺氣腫等呼吸道疾病。1961年四日市市民氣喘病大作，1964年連續(xù)3天煙霧不散，氣喘病患者開始死亡。1970年氣喘病患者達300多人，實際超過2000人，10多人死亡。到1972年，日本全國患此病的達6376人。(4)四日哮喘事件(5)洛杉磯事件該市三面環(huán)山，全市250多萬輛汽車每天消耗汽油約l600萬升。由于汽車排放近千噸石油烴廢氣、一氧化碳、氮氧化物和鉛煙，在陽光照射下，生成了淡藍色的光化學煙霧，其中含有臭氧、氧化氮、乙醛和其他氧化劑。光化學煙霧主要刺激眼、喉、鼻，引起眼病、喉頭炎和不同程度的頭痛，嚴重時會死亡。其后1952年12月的一次煙霧中，65歲以上老人死亡400人。

(6)水俁病事件含無機汞的工業(yè)廢水污染水體，使水俁灣的魚中毒。人食魚后受害。1950年出現(xiàn)了中樞神經(jīng)性疾病患者和瘋貓瘋狗。汞中毒者283人，其中60人死亡。1973年兩次水侯病患者共900多人，死亡近50人，2萬多人受到不同程度的危害。受害者的癥狀有：神經(jīng)衰弱，癡呆和視力下降，成年人小腦、大腦半球受損嚴重，表現(xiàn)為小腦性運動失調(diào)，視野縮小、發(fā)音困難。胎兒患類似腦性麻痹，生后3－4歲仍然表情淡漠、流口水、不會吃食、不會爬、長時間躺著，語言發(fā)育遲緩，對語言理解力差。日本南部水俁市人口10萬。1950年異常現(xiàn)象：魚類飄浮、貝類腐爛、海藻枯死，1952年：烏鴉、海鳥墜落海中，章魚、烏賊半死水面1953年：貓、豬、狗發(fā)狂死，“舞蹈病的貓”1957-1958年：貓絕跡1956年4-5月：2名5歲左右女孩得了奇病一種不能確診的中樞神經(jīng)系統(tǒng)病—步態(tài)不穩(wěn)、語言不清別名：貓舞蹈病最初的52名患者：21名1年內(nèi)死亡，16名死于3個月之內(nèi)，4名死于半年內(nèi)，最初懷疑：Mn、Se、Ti1962年證實：Hg2+

乙醛生產(chǎn)

Hg(CH3)2微生物的作用1972年正式公布數(shù)據(jù)(7)富山事件鋅、鉛冶煉工廠等排放的含鎘廢水污染了神通川水體，兩岸居民利用河水灌溉農(nóng)田，使土地含鎘量高達l－2克／噸居民食用含鎘量達l－2克／噸的稻米和飲用含鎘水而中毒?；颊呷戆l(fā)生神經(jīng)痛、骨痛，不能行動，以至呼吸都帶來難以忍受的痛苦，最后骨骼軟化、萎縮，自然骨折，四肢彎曲，脊柱壓迫骨折而引起骨骼明顯變形，重者身軀比健康時縮短20～30厘米，一直到飲食不進．在疼痛中死去。1972年3月患者已超過180人．死亡34人。日本人便稱這種奇怪的病為“哎唷哎唷病”，即“痛痛病”。

(8)米糠油事件九州大牟田一家糧食加工公司用油工廠在生產(chǎn)米糠油時，由于追逐利潤，降低成本，用多氯聯(lián)苯作脫臭工藝中的熱載體，由于管理不善，混人米糠油中。米糠油銷售后，引起許多人在食用后中毒或死亡。米糠油的副產(chǎn)物黑油作家禽飼料，引起大量家禽死亡。食用中毒者超過1400人，至七、八月份超過5000人，其中16人死亡，實際受害者13000人。幾十萬只雞死亡。4、近20多年的世界環(huán)境公害（1980年以來）全世界每年約有100萬人由于農(nóng)藥事故中毒，死亡達萬人，其中第三世界受農(nóng)藥污染極為嚴重，平均每年發(fā)生37．5萬起農(nóng)藥中毒事件。全世界每年平均發(fā)生200多起嚴重的化學污染事件。油船因在航行中擱淺、碰撞、觸礁、起火爆炸以及船體本身結構破損等原因造成的溢油事故在世界各地每月都有發(fā)生，每年大約溢油20－40萬噸。1993－1994年,重大漏油事件的次數(shù)總計為872次。（1）塞維索化學污染事件（2）布列塔尼半島石油污染事件（3）三里島核電站泄漏事件（4）墨西哥油庫爆炸事件——液化氣中心站爆炸事件1984年11月19日，墨西哥城近郊，一液化氣中心站發(fā)生連續(xù)爆炸，54座儲氣罐幾乎全部發(fā)生連續(xù)爆炸起火。1000多人死亡，4000多人受傷，毀壞房屋1400多座，3萬人無家可歸，周圍50多萬人奉命逃難。(5)世界上最大的化學品毒害事件

——印度博帕爾事件

1984年12月3日，印度博帕爾的美國聯(lián)合碳化物公司設立的農(nóng)藥廠，制造西維因和涕滅威農(nóng)藥的液態(tài)劇毒性甲基異氰酸酯45萬噸因貯氣罐閥門失靈而泄出界，后來美國賠償3.5億美金直接損失。死亡人數(shù)達6000-20000人，4000多頭牲畜和其他動物死亡，52萬多人受毒害，10多萬人終身殘廢，生態(tài)環(huán)境受到嚴重破壞。許多中毒者中樞神經(jīng)受損，運動神經(jīng)協(xié)調(diào)功能喪失，免疫系統(tǒng)受損害。氣喘、咳嗽、胸背和肌肉疼痛、眼睛灼疼、焦慮和抑郁等。這種惡果還會維持幾代。

(6)切爾諾貝利核電站爆炸1986年4月26日，烏克蘭基輔市的切爾諾貝利核電站，死亡31人，直接損失29億美金。由于石墨型反應堆發(fā)生堆芯熔化，人為差錯和操作人員違章引起熊熊大火，反應堆內(nèi)放射性物質大量外泄。9年后的研究指出，烏克蘭、白俄羅斯和俄羅斯大約有900萬人受到影響。在500萬生活在污染區(qū)的烏克蘭人中，與核輻射有關的病例比非污染區(qū)高出3倍，14歲以下兒童患病率更高，甲狀腺癌癥病例、血液病、骨癌和肌肉病病例也比正常情況下多。在80萬當時的救災人員中，死亡率明顯比一般人高,其中7000人已經(jīng)死亡，12.5萬人得了重病。

（7）萊茵河事件

——瑞士巴塞爾桑多茲化工廠，1986.11.1

S、P30多噸，10萊茵河死亡之河（8）威爾士飲水污染事件（9）上海甲肝事件（10）莫農(nóng)格希拉河污染事件（11）阿拉斯加石油污染事件（12）洛東江水源污染事件（13）海灣石油污染事件

——1991-01-17—02-28（歷時六周）（14）拉合爾毒氣泄漏事件（15）北約轟炸南聯(lián)盟事件

——1999.3.23-6.10(78天)（16）比利時雞污染事件

——雞肉和雞蛋中高濃度的二惡英（17）關東（日本）核泄漏事件

——1999年7月連續(xù)3次，50多人受害（18）阜陽（安徽）特大環(huán)境污染事件

——河中硫化氫毒氣致人死亡（19）開羅重大輻射致死事件（1）森林面積銳減（森林大火酸雨致死亂砍濫伐）（2）土地嚴重沙化（放牧過度植被破壞沙塵暴）（3）自然災害頻發(fā)（洪災旱災高溫）（4）淡水資源逐漸枯竭（數(shù)億人缺水）（5）“溫室效應”使全球氣候失常（高溫海平面升高）（6）防紫外線的臭氧層受到嚴重破壞（氟里昂）（7）酸雨頻繁危害人類（農(nóng)業(yè)建筑森林）（8）化學排放物急增，直接危害全球。

5、21世紀人類環(huán)境面臨的挑戰(zhàn)當今世界面臨五個嚴峻的問題：人口、資源、糧食、能源、環(huán)境！

環(huán)境惡化的表現(xiàn)：

自然條件擾亂生活環(huán)境污染物質資源耗盡

第二節(jié)環(huán)境化學的概述1、環(huán)境化學：研究化學物質在環(huán)境中的行為和效應及調(diào)控途徑的一門新興學科。

(1972年美國密執(zhí)安大學化學系首先提出)主要三領域：環(huán)境污染化學趙睿新2004-03污染控制化學環(huán)境分析化學

2、環(huán)境化學的研究內(nèi)容自然環(huán)境的受到三種環(huán)境因素的影響，即化學污染物，物理污染因素和生物污染體。（1）化學污染物主要是一些有機、無機的化學物質。（2）物理污染因素是一些能量性因素，如放射性、噪聲、振動、熱能、電磁波等。（3）生物污染體包括細菌、病毒、水中反常生長的藻類等。環(huán)境化學的主要研究內(nèi)容：（1）鑒定和測定化學污染物在環(huán)境中的含量；（2）研究它們在環(huán)境中的存在形態(tài)、遷移轉化和歸宿的規(guī)律；（3）探討污染物的回收利用和分解成無害的簡單化合物的機理。環(huán)境化學的四個分支：(1)環(huán)境分析化學(2)大氣、水體、土壤環(huán)境化學(3)污染生態(tài)化學(4)污染控制化學(1)環(huán)境分析化學目前主要研究內(nèi)容有:1)分析方法標準化和環(huán)境標準參考物質2)污染物的形態(tài)與結構分析方法研究3)環(huán)境痕量和超痕量元素分析4)環(huán)境有機物（包括金屬有機物）的分析研究5)優(yōu)先分析對象的篩選研究6)環(huán)境分析儀器化、自動化的研究(2)大氣、水體和土壤環(huán)境化學是運用化學的理論和方法研究化學污染物質在大氣、水體、土壤環(huán)境中的形成、遷移、轉化和歸宿過程中的化學行為和生態(tài)效應。1）大氣環(huán)境化學：大氣中化學物質的表征研究、化學轉化過程的研究；全球大氣環(huán)境中化學變化研究；大氣化學模式研究。2）水環(huán)境化學：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、生物降解過程；金屬和類金屬甲基化。3）土壤環(huán)境化學：土壤中有機污染物的研究；土壤中金屬存在形態(tài)及其轉化過程的研究；污染物在土壤固—液界面上的化學過程的研究。（3）污染生態(tài)化學主要研究化學污染物質引起生態(tài)效應的化學原理、過程和機制；宏觀上研究化學物質在維持和破壞生態(tài)平衡中的基本化學問題；微觀上研究化學物質和生物體相互作用過程的化學機制。1）有機污染生態(tài)化學有機污染物物理化學行為的研究；有機污染物結構—活性物質相關性研究，包括結構活性關系（SAR）和定量構效關系（QSAR）研究；環(huán)境有機物的結構與致癌相關性研究。2）無機污染生態(tài)學金屬元素沿食物鏈傳遞和在生物體內(nèi)富集；金屬形態(tài)與生物有效性的關系；金屬元素與生物體的相互作用；金屬元素在生物體內(nèi)的協(xié)同和拮抗作用；金屬的甲基化過程和脫甲基化作用。3）化學信息物的一些化學問題主要研究化學信息物在生態(tài)系統(tǒng)中的作用、化學機制及其利用。（4）污染控制化學研究與污染控制有關的化學機制和工藝技術中的化學基礎性問題，以便最大限度地控制化學污染，為開發(fā)經(jīng)濟而高效的污染控制技術，發(fā)展清潔工藝提供科學依據(jù)。1）終端污染控制中的化學研究。2）污染控制材料和技術的化學研究。包括絮凝劑、吸附劑、離子交換劑、膜材料、催化劑等。3）污染預防中化學研究的趨向。主要是通過改變產(chǎn)品或產(chǎn)品設計，改變生產(chǎn)工藝或工藝技術，改變原材料或添加劑的投入，實現(xiàn)廢物內(nèi)部循環(huán)。

3、環(huán)境化學的發(fā)展階段

（1）孕育階段（1970年以前）。開始對有機氯農(nóng)藥在環(huán)境中的殘留進行研究。（2）形成階段（1970年代）。一系列專著《全球環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)》（1973），《環(huán)境污染物：分析方法選編》（1975），《全球碳循環(huán)》（1979）。（3）發(fā)展階段（1980年代以后）。出現(xiàn)了四個新的發(fā)展趨勢：一是全面開展對主要元素，尤其是生命必需元素的生物地化循環(huán)和各主要循環(huán)之間的相互作用，人類活動對這些循環(huán)產(chǎn)生的干擾和影響；二是重視化學品安全評價；三是對全球變化研究；四是污染控制化學研究。4、環(huán)境化學研究的重要環(huán)境問題全球氣候變化、酸沉降與溫室氣體室內(nèi)空氣質量水體富營養(yǎng)化、赤潮和藻毒素污染土壤和地下水污染持久性有機污染物和環(huán)境內(nèi)分泌干擾物重