環(huán)境化學(xué) 第一章 緒論

2023/10/171環(huán)境化學(xué)陳華林博士，副教授溫州大學(xué)生命與環(huán)境科學(xué)學(xué)院2023/10/172與化學(xué)有關(guān)的環(huán)境問題臭氧層是如何被破壞的？溫室效應(yīng)是如何產(chǎn)生的？水俁事件中主要污染物是什么？上游工廠排放的廢水對下游居民有沒有影響？多環(huán)芳烴是如何產(chǎn)生致癌作用的？2023/10/173環(huán)境化學(xué)第一章緒論2學(xué)時第二章大氣環(huán)境化學(xué)12學(xué)時第三章水環(huán)境化學(xué)18學(xué)時第四章土壤環(huán)境化學(xué)4學(xué)時第五章環(huán)境生物化學(xué)和化學(xué)毒理學(xué)6學(xué)時第六章環(huán)境中重要污染物及其生態(tài)效應(yīng)4學(xué)時第七章綠色化學(xué)4學(xué)時課堂討論2學(xué)時習(xí)題討論2學(xué)時2023/10/174教學(xué)方法講課為主自學(xué)閱讀文獻課堂討論課后作業(yè)考試2023/10/175考核方法課后作業(yè)20%文獻閱讀及課堂討論10%期中考試〔開卷〕10%期末考試〔閉卷〕60%注:各類作業(yè)在規(guī)定時間內(nèi)未按時上交的成績按每工作日5%遞減。2023/10/176第一章緒論2023/10/179一、環(huán)境化學(xué)的研究內(nèi)容〔一〕環(huán)境化學(xué)的產(chǎn)生環(huán)境化學(xué)作為一門學(xué)科起源于50年代。當(dāng)時，轟動世界的公害事件引起了人們的關(guān)切，化學(xué)工作者率先投入到追查日本水俁病的病因中。近代分析化學(xué)的理論和方法在環(huán)境研究中得到應(yīng)用。環(huán)境化學(xué)作為一門獨立的學(xué)科是1972年由美國密執(zhí)安大學(xué)化學(xué)系首先提出的。2023/10/1710〔二〕環(huán)境化學(xué)的概念環(huán)境化學(xué)是研究化學(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)。它主要研究巖石圈、水圈、生物圈、大氣圈的界面組成。2023/10/1711〔三〕環(huán)境化學(xué)的研究內(nèi)容自然環(huán)境的質(zhì)量包括物理的、化學(xué)的和生物的三個方面，它們相應(yīng)地受到三種環(huán)境因素的影響，即化學(xué)污染物，物理污染因素和生物污染體。化學(xué)污染物主要是一些有機、無機的化學(xué)物質(zhì)。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。生物污染體包括細(xì)菌、病毒、水中反常生長的藻類等。2023/10/1712環(huán)境化學(xué)的主要研究內(nèi)容：運用化學(xué)的理論與方法，鑒定和測定化學(xué)污染物在環(huán)境中的含量；研究它們在環(huán)境中的存在形態(tài)、遷移轉(zhuǎn)化和歸宿的規(guī)律；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。2023/10/1713目前環(huán)境化學(xué)有四個分支學(xué)科：1、環(huán)境分析化學(xué)2、大氣、水體、土壤環(huán)境化學(xué)3、污染生態(tài)化學(xué)4、污染控制化學(xué)2023/10/17141、環(huán)境分析化學(xué)是應(yīng)用近代物理化學(xué)方法追蹤污染物的含量及其分布，研究污染物的存在形式及其結(jié)構(gòu)。目前主要研究內(nèi)容有(1)分析方法標(biāo)準(zhǔn)化和環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)參考物質(zhì)(2)污染物的形態(tài)與結(jié)構(gòu)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2023/10/17152、大氣、水體和土壤環(huán)境化學(xué)是運用化學(xué)的理論和方法研究化學(xué)污染物質(zhì)在大氣、水體、土壤環(huán)境中的形成、遷移、轉(zhuǎn)化和歸宿過程中的化學(xué)行為和生態(tài)效應(yīng)。2023/10/17161〕大氣環(huán)境化學(xué)：大氣化學(xué)物質(zhì)的表征研究；大氣化學(xué)轉(zhuǎn)化過程的研究；全球大氣環(huán)境中化學(xué)變化研究；大氣化學(xué)模式研究。2〕水環(huán)境化學(xué)：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)、生物降解過程；金屬和類金屬甲基化。3〕土壤環(huán)境化學(xué)：土壤中有機污染物的研究；土壤中金屬存在形態(tài)及其轉(zhuǎn)化過程的研究；污染物在土壤固—液界面上的化學(xué)過程的研究；土壤中溫室效應(yīng)氣體的釋放研究。2023/10/17173、污染生態(tài)化學(xué)主要研究化學(xué)污染物質(zhì)引起生態(tài)效應(yīng)的化學(xué)原理、過程和機制；宏觀上研究化學(xué)物質(zhì)在維持和破壞生態(tài)平衡中的根本化學(xué)問題；微觀上研究化學(xué)物質(zhì)和生物體相互作用過程的化學(xué)機制。2023/10/17181〕有機污染生態(tài)化學(xué)主要包括有機污染物物理化學(xué)行為的研究；有機污染物結(jié)構(gòu)—活性物質(zhì)相關(guān)性研究，包括結(jié)構(gòu)活性關(guān)系〔SAR〕和定量構(gòu)效關(guān)系〔QSAR〕研究；環(huán)境有機物的結(jié)構(gòu)與致癌相關(guān)性研究。2023/10/17192〕無機污染生態(tài)學(xué)研究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(guān)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)同作用和拮抗作用；金屬的甲基化過程和脫甲基化作用。2023/10/17203〕化學(xué)信息物的一些化學(xué)問題主要研究化學(xué)信息物在生態(tài)系統(tǒng)中的作用、化學(xué)機制及其利用。2023/10/17214、污染控制化學(xué)研究與污染控制有關(guān)的化學(xué)機制和工藝技術(shù)中的化學(xué)根底性問題，以便最大限度地控制化學(xué)污染，為開發(fā)經(jīng)濟而高效的污染控制技術(shù)，開展清潔工藝提供科學(xué)依據(jù)。2023/10/17221〕終端污染控制中的化學(xué)研究。2〕污染控制材料和技術(shù)的化學(xué)研究。包括絮凝劑、吸附劑、離子交換劑、膜材料、催化劑等。2023/10/17233〕污染預(yù)防中化學(xué)研究的趨向。主要是通過改變產(chǎn)品或產(chǎn)品設(shè)計，改變生產(chǎn)工藝或工藝技術(shù)，改變原材料或添加劑的投入，實現(xiàn)廢物內(nèi)部循環(huán)。2023/10/1724二、環(huán)境化學(xué)的開展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〕。一系列專著的出現(xiàn)如?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〕。2023/10/17253、開展階段〔1980年代以后〕。出現(xiàn)了四個新的開展趨勢：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(xué)品平安評價；三是對全球變化研究；四是污染控制化學(xué)研究。2023/10/1726三、環(huán)境化學(xué)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(zhì)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)分泌干擾物重金屬和類金屬污染食品平安及生態(tài)平安2023/10/1727四、環(huán)境化學(xué)的特點1、研究的對象復(fù)雜，組分多樣環(huán)境中的化學(xué)污染物質(zhì)，既有人為排放的廢棄物質(zhì)，也有一小局部是天然物質(zhì)；這些污染物質(zhì)在環(huán)境體系中可以同時發(fā)生多種機制的化學(xué)和物理變化過程。2023/10/17282、研究對象濃度極低，分布廣泛化學(xué)污染物質(zhì)在環(huán)境中的濃度水平很低，一般僅為mg/kg級或ug/kg級，有時甚至可達ng/kg級?；瘜W(xué)污染物的低濃度判斷需要靈敏、準(zhǔn)確和精細(xì)的現(xiàn)代分析測試技術(shù)。2023/10/17293、綜合性在環(huán)境化學(xué)研究中，化學(xué)是主要的理論根底和技術(shù)根底；需要配合生物學(xué)、地學(xué)、物理學(xué)、氣象學(xué)、數(shù)學(xué)等多種其他科學(xué)方法；進行綜合的多方面考察分析，才能獲得反映客觀實際的規(guī)律和結(jié)論。2023/10/17304、開放性環(huán)境化學(xué)研究的自然環(huán)境體系是一個多元開放體系，影響污染物的化學(xué)過程因素多，多種過程交叉進行，且常處于非平衡狀態(tài)。研究污染物的環(huán)境化學(xué)行為需要熱力學(xué)與動力學(xué)有機的結(jié)合。2023/10/1731五、環(huán)境化學(xué)中的幾個根本概念限界濃度：通常把一系列對人類〔或其它生物體〕有害的物質(zhì)在環(huán)境中的最大允許劑量，稱限界濃度。地化本底值：自然界中某物質(zhì)含量的天然水平。2023/10/1732地化異常值：有害物質(zhì)和地化本底值之間的偏差稱為地球化學(xué)異常值。地化異?？梢杂小罢惓（暋布丛撐镔|(zhì)在自然界含量大于地化本底值〕和“負(fù)異常〞〔即該物質(zhì)在自然界中含量小于地化本底值〕。2023/10/1733元素