【環(huán)境科學課程】《環(huán)境化學》第1章 緒論

1、11. 緒論1.1 環(huán)境化學 1.1.1 Why? 1.1.2 What? 1.1.3 How?1.2 環(huán)境化學學科任務及發(fā)展方向1.3 污染物在各圈層中的遷移轉化過程簡介21.1.1 Why? Environmental Chemistry3 (1)社會經濟發(fā)展的需要環(huán)境污染 (Environmental Pollution) 問題日益嚴重 定義由于人為因素使環(huán)境構成和狀態(tài)發(fā)生變化，環(huán)境素質下降，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條件（p.1）。 社會經濟發(fā)展不能止步 科學發(fā)展觀：資源和能源的可持續(xù)利用，保護環(huán)境； 生態(tài)文明 經濟發(fā)展與環(huán)境質量改善同樣重要4“十一五”規(guī)劃 之 能

2、源消耗指標特點 “和諧社會”和“科學發(fā)展觀”以人為本，全面、協(xié)調、可持續(xù)發(fā)展實現2010年人均國內生產總值比2000年翻一番；資源利用效率顯著提高，單位國內生產總值能源消耗比“十五”期末降低20%左右。52005年全國每萬元GDP能耗為2.6噸標準煤，與2000年的2.77噸相比，5年來下降了7%。單位GDP產值所消耗的能源幾乎是西方發(fā)達國家的兩倍。我國綜合能源消耗相當于美國的3倍、德國的5倍、日本的近6倍。 6(2)環(huán)境科學研究的需要 造成環(huán)境污染的因素 物理因素：噪聲、光、電磁輻射 生物因素：動物種群的滅絕 化學因素：汽車尾氣、廢棄化學物質化學物質引起的環(huán)境污染占8090大量的有害化學物質

3、 (Chemicals) 進入地球的各個圈層，降低了環(huán)境質量，破壞了生態(tài)平衡，影響了人類健康。7環(huán)境介質與人類活動圈之間的關系大氣圈水圈巖石圈生物圈人類活動圈人類活動圈反映人類生產、生活和技術活動的系統(tǒng) (Anthrosphere)89ChemistryThe Central Science“化學”為人類社會的發(fā)展和進步做出了重要貢獻 Improvement of health care; Conservation of natural resources; Provision of our everyday needs for food, clothing and shelter.10(3)

4、專業(yè)課程學習的需要在環(huán)境科學專業(yè)課程學習中起承上啟下的作用 承上環(huán)境學基礎等，環(huán)境科學基礎知識的深化和提高 啟下 后續(xù)專業(yè)課程學習的理論和知識基礎11實例：臭氧層破壞和南極臭氧漏洞平流層中臭氧是地球上生命的保護傘Why？ 臭氧層吸收來自太陽光的大部分紫外線 Why？ 臭氧層形成和耗損的光化學反應機理 紫外線損害生物體及高分子材料的光化學原理 平流中的臭氧破壞物質消耗臭氧分子的化學原理承上12環(huán)境專業(yè)課程學習的基礎 大氣環(huán)境化學 城市大氣環(huán)境 水環(huán)境化學 水資源與水環(huán)境 環(huán)境監(jiān)測、有機污染防治與控制土壤環(huán)境化學 環(huán)境土壤學啟下131.1.2 What？ 環(huán)境化學是一門研究有害化學物質在環(huán)境介質中

5、的存在、化學特性和行為、效應及其控制的化學原理和方法的科學。(p.4)Environmental Chemistry is a science that studies the effects of chemicals in the environment and identifies the source, reactions, transports, and fates of chemical species. (including technology used to reduce, minimize and eliminate them).14有害化學物質 有害化學物質即環(huán)境污染物：進

6、入環(huán)境后使環(huán)境的正常組成和性質發(fā)生變化，這種變化會直接或間接地有害于人類，這樣的物質稱為環(huán)境污染物。15環(huán)境污染物的分類 (p.12) 按受污染物影響的環(huán)境要素分： 大氣污染物：例如大氣顆粒物、SO2水體污染物：例如工業(yè)廢水、生活污水 土壤污染物：例如化肥和農藥等 按污染物形態(tài)分：氣體液體固體 按污染物性質分：化學污染物物理污染物生物污染物16環(huán)境污染物的分類 (p.12 ，續(xù)) 按產生污染物的社會活動分： 工業(yè)污染物：例如對資源的過量開采，造成多種化學元素在生態(tài)系統(tǒng)中的超量循環(huán)；生產過程中的 “三廢”農業(yè)污染物：例如化肥、農藥；水土流失和農業(yè)廢棄物交通運輸污染物：例如噪聲、尾氣、有害物質的泄

7、漏、揚塵和污水生活污染物：分散取暖和炊事燃燒“廢氣”、生活污水、垃圾17化學污染物元素：鉛、鎘、汞、鉻、砷等重金屬元素和準金屬、鹵素、黃磷、氧（臭氧）；無機物：氰化物、一氧化碳、氮氧化物、鹵間化合物、鹵氧化物、次氯酸及其鹽、硅的無機化合物、無機磷化合物、硫的無機化合物；烴類有機化合物：烷烴、不飽和烴和非芳香烴、芳烴、多環(huán)芳烴（PAHs）。18含氧有機化合物：包括環(huán)氧乙烷、醚、醇、酮、醛、有機酸、酯、酐、酚類化合物有機氮化合物：胺、腈、硝基甲烷、三硝基甲苯(TNT)、亞硝銨有機硫化合物：如烷基硫化物、硫醇、巰基甲烷、二甲砜、硫酸二甲酯有機磷化物：主要是磷酸酯類化合物（磷酸三甲酯、磷酸三乙酯、磷酸

8、三鄰甲苯酯、焦磷酸四乙酯）、有機磷農藥、有機磷軍用毒氣化學污染物19有機鹵化物：四氯化碳、脂肪基和烯烴的鹵化物(如氯乙烯)、芳香族的鹵化物 (氯代苯)、氯代苯酚、多氯聯(lián)苯 (PCBs)、氯代二噁英金屬有機和準金屬有機化合物：如四乙基鉛、羰基鎳、二苯鉻、三丁基錫、單甲基或二甲基砷酸、三苯基錫。化學污染物20環(huán)境介質 水圈 (Hydrosphere) 大氣圈 (Atmosphere) 巖石圈(Lithosphere) 生物圈 (Biosphere) 土壤圈 (Pedosphere )21地球系統(tǒng)的平衡：各圈層間物質平衡和能量平衡 碳、氧、氮、磷、硫的循環(huán) 由于自然或者人為的因素打破了這種平衡，就會

9、造成環(huán)境問題環(huán)境介質22碳循環(huán)23氧循環(huán)24存在（Existence）有/無 污染物在環(huán)境介質中是否存在的問題量和濃度 污染物在環(huán)境介質中有多少的問題 遷移 污染物在環(huán)境介質中，或不同介質之間的遷移問題25化學特性和行為化學性質及轉化的化學機制 各種污染物形成的化學原理 污染物在環(huán)境介質中轉化的化學原理 典型環(huán)境污染現象形成的化學機理 污染物對環(huán)境產生危害的化學機理 26效應環(huán)境效應環(huán)境效應自然過程或人類生產生活活動對環(huán)境造成污染和破壞，從而導致環(huán)境系統(tǒng)的結構和功能發(fā)生變化。(p.13)按環(huán)境變化的性質分為： 環(huán)境物理效應 環(huán)境化學效應 環(huán)境生物效應27環(huán)境效應之一：環(huán)境物理效應環(huán)境物理效應：

10、由物理作用引起的環(huán)境效應； 噪聲 地面沉降 熱島效應 溫室效應 大氣能見度降低28環(huán)境效應之二：環(huán)境化學效應環(huán)境化學效應：在各種環(huán)境因素的影響下，物質間發(fā)生化學反應產生的環(huán)境效應土壤鹽堿化地下水硬度增高光化學煙霧地下水污染酸雨造成土壤酸化、建筑物受腐蝕29環(huán)境效應之三：環(huán)境生物效應 環(huán)境生物效應環(huán)境因素變化導致生態(tài)系統(tǒng)變異而產生的后果 水利工程影響水生生物的回游而影響其繁殖 污水排放到水體，影響水生生態(tài)系統(tǒng) 森林破壞、水土流失造成鳥類減少，害蟲增多 污染物質引起的畸形和癌癥患者增多。30控制環(huán)境污染的控制 污染源的控制 污染物形成各種環(huán)境污染現象的控制 污染物環(huán)境效應的控制31化學原理和方法從

11、微觀的原子、分子水平上，來研究宏觀的環(huán)境問題理解污染物形成和轉化的化學原理理解各種環(huán)境污染現象形成的化學機理，掌握典型污染現象形成的化學反應方程式理解控制環(huán)境污染的化學原理 32 環(huán)境化學是一門研究有害化學物質在環(huán)境介質中的存在、化學特性和行為、效應及其控制的化學原理和方法的科學。(p.3)Environmental Chemistry is a science that studies the effects of chemicals in the environment and identifies the source, reactions, transports, and fates

12、of chemical species. (including technology used to reduce, minimize and eliminate them).331.1.3 How？ 課程內容 教學安排 先修課程及相關課程 化學基礎知識 參考書目 考試安排34課程主要內容第二章 大氣環(huán)境化學第三章 水環(huán)境化學第四章 土壤環(huán)境化學第五章 各圈層之間的轉歸和效應第六章 受污染環(huán)境的修復 35教學安排 緒論 2學時 大氣環(huán)境化學 16學時 水環(huán)境化學 16學時 土壤環(huán)境化學 8學時 圈層之間的循環(huán) 6學時 環(huán)境修復 6學時 輔導答疑或考試 2學時36先修課程和相關課程 先修課程無機

13、化學與分析化學有機化學物理化學環(huán)境學基礎 相關課程環(huán)境生物學水資源與水環(huán)境環(huán)境土壤學37化學基礎知識光化學定律物理化學（天津大學）下P.264配位化學無機化學（大連理工大學）P.138拉烏爾定律和亨利定律物理化學（天津大學）上P.177酸堿平衡無機化學（大連理工大學）P.108沉淀和溶解平衡無機化學（大連理工大學）P.154膠體化學 物理化學（天津大學）下P.306氧化和還原無機化學（大連理工大學）P.178有機化學基本知識38環(huán)境化學主要參考數目1環(huán)境化學何燧源主編，華東理工大學出版社，2005， 第4版；2環(huán)境化學教程劉兆榮等編，化學工業(yè)出版社，2003； 3環(huán)境化學劉綺主編，化學工業(yè)出版社，2004；4環(huán)境化學王曉蓉編著，南京大學出版社，1993；5 環(huán)境化學戴樹桂主編，高等教育出版社，2006；教材6 環(huán)境化學戴樹桂主編，高等教育出版社，1997(第一版)；7 環(huán)境化學Stanley E.Manaham 著，陳浦華等譯，南開大學出版社，1993 8Environmental Chemistry, Gary W. va