环境化学 第一章绪论

1、2021-11-121环境化学陈华林陈华林 博士，副教授博士，副教授温州大学生命与环境科学学院温州大学生命与环境科学学院2021-11-122与化学有关的环境问题臭氧层是如何被破坏的？臭氧层是如何被破坏的？温室效应是如何产生的？温室效应是如何产生的？水俣事件中主要污染物是什么？水俣事件中主要污染物是什么？上游工厂排放的废水对下游居民有没有上游工厂排放的废水对下游居民有没有影响？影响？多环芳烃是如何产生致癌作用的？多环芳烃是如何产生致癌作用的？2021-11-123环境化学第一章第一章 绪论绪论 2学时学时第二章第二章 大气环境化学大气环境化学 12学时学时第三章第三章 水环境化学水环境化学 1

2、8学时学时第四章第四章 土壤环境化学土壤环境化学 4学时学时第五章第五章 环境生物化学和化学毒理学环境生物化学和化学毒理学 6学时学时第六章第六章 环境中重要污染物及其生态效应环境中重要污染物及其生态效应 4学时学时第七章第七章 绿色化学绿色化学 4学时学时课堂讨论课堂讨论 2学时学时习题讨论习题讨论 2学时学时2021-11-124教学方法讲课为主讲课为主自学自学阅读文献阅读文献课堂讨论课堂讨论课后作业课后作业考试考试2021-11-125考核方法课后作业课后作业 20%文献阅读及课堂讨论文献阅读及课堂讨论 10%期中考试（开卷）期中考试（开卷） 10%期末考试（闭卷）期末考试（闭卷） 60

3、%注注:各类作业在规定时间内未按时上交的各类作业在规定时间内未按时上交的成绩按每工作日成绩按每工作日5%递减。递减。2021-11-126第一章 绪 论2021-11-129一、环境化学的研究内容（一）环境化学的产生（一）环境化学的产生环境化学作为一门学科起源于环境化学作为一门学科起源于50年代。当时，轰年代。当时，轰动世界的公害事件引起了人们的关切，化学工作动世界的公害事件引起了人们的关切，化学工作者率先投入到追查日本水俣病的病因中。者率先投入到追查日本水俣病的病因中。近代分析化学的理论和方法在环境研究中得到应近代分析化学的理论和方法在环境研究中得到应用。用。环境化学作为一门独立的学科是环境

4、化学作为一门独立的学科是1972年由美国密年由美国密执安大学化学系首先提出的。执安大学化学系首先提出的。2021-11-1210（二）环境化学的概念环境化学是研究化学物质在环境介质中环境化学是研究化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。制的化学原理和方法的科学。它主要研究岩石圈、水圈、生物圈、大它主要研究岩石圈、水圈、生物圈、大气圈的界面组成。气圈的界面组成。2021-11-1211（三）环境化学的研究内容自然环境的质量包括物理的、化学的和生物的三自然环境的质量包括物理的、化学的和生物的三个方面，它们相应地受到三种环境因

5、素的影响，个方面，它们相应地受到三种环境因素的影响，即化学污染物，物理污染因素和生物污染体。即化学污染物，物理污染因素和生物污染体。化学污染物主要是一些有机、无机的化学物质。化学污染物主要是一些有机、无机的化学物质。物理污染因素是一些能量性因素，如放射性、噪物理污染因素是一些能量性因素，如放射性、噪声、振动、热能、电磁波等。声、振动、热能、电磁波等。生物污染体包括细菌、病毒、水中反常生长的藻生物污染体包括细菌、病毒、水中反常生长的藻类等。类等。2021-11-1212环境化学的主要研究内容环境化学的主要研究内容：运用化学的理论与方法，鉴定和测定化运用化学的理论与方法，鉴定和测定化学污染物在环境

6、中的含量；学污染物在环境中的含量；研究它们在环境中的存在形态、迁移转研究它们在环境中的存在形态、迁移转化和归宿的规律；化和归宿的规律；探讨污染物的回收利用和分解成无害的探讨污染物的回收利用和分解成无害的简单化合物的机理。简单化合物的机理。2021-11-1213目前环境化学有四个分支学科：目前环境化学有四个分支学科：1、环境分析化学、环境分析化学2、大气、水体、土壤环境化学、大气、水体、土壤环境化学3、污染生态化学、污染生态化学4、污染控制化学、污染控制化学2021-11-12141、环境分析化学是应用近代物理化学方法追踪污染物的含量及是应用近代物理化学方法追踪污染物的含量及其分布，研究污染物

7、的存在形式及其结构。其分布，研究污染物的存在形式及其结构。目前主要研究内容有目前主要研究内容有(1)分析方法标准化和环境标准参考物质分析方法标准化和环境标准参考物质(2)污染物的形态与结构分析方法研究污染物的形态与结构分析方法研究(3)环境痕量和超痕量元素分析环境痕量和超痕量元素分析(4)环境有机物（包括金属有机物）的分析研究环境有机物（包括金属有机物）的分析研究(5)优先分析对象的筛选研究优先分析对象的筛选研究(6)环境分析仪器化、自动化的研究环境分析仪器化、自动化的研究2021-11-12152、大气、水体和土壤环境化学是运用化学的理论和方法研究化学污染是运用化学的理论和方法研究化学污染物

8、质在大气、水体、土壤环境中的形成、物质在大气、水体、土壤环境中的形成、迁移、转化和归宿过程中的化学行为和迁移、转化和归宿过程中的化学行为和生态效应。生态效应。2021-11-12161）大气环境化学：大气化学物质的表征研究；）大气环境化学：大气化学物质的表征研究；大气化学转化过程的研究；全球大气环境中化大气化学转化过程的研究；全球大气环境中化学变化研究；大气化学模式研究。学变化研究；大气化学模式研究。2）水环境化学：水体界面化学过程；金属形态）水环境化学：水体界面化学过程；金属形态转化动力学过程；有机物的化学、生物降解过转化动力学过程；有机物的化学、生物降解过程；金属和类金属甲基化。程；金属和

9、类金属甲基化。3）土壤环境化学：土壤中有机污染物的研究；）土壤环境化学：土壤中有机污染物的研究；土壤中金属存在形态及其转化过程的研究；污土壤中金属存在形态及其转化过程的研究；污染物在土壤固染物在土壤固液界面上的化学过程的研究；液界面上的化学过程的研究；土壤中温室效应气体的释放研究。土壤中温室效应气体的释放研究。2021-11-12173、污染生态化学主要研究化学污染物质引起生态效应的主要研究化学污染物质引起生态效应的化学原理、过程和机制；化学原理、过程和机制；宏观上研究化学物质在维持和破坏生态宏观上研究化学物质在维持和破坏生态平衡中的基本化学问题；平衡中的基本化学问题；微观上研究化学物质和生物

10、体相互作用微观上研究化学物质和生物体相互作用过程的化学机制。过程的化学机制。2021-11-12181）有机污染生态化学）有机污染生态化学主要包括有机污染物物理化学行为的研主要包括有机污染物物理化学行为的研究；究；有机污染物结构有机污染物结构活性物质相关性研究，活性物质相关性研究，包括结构活性关系（包括结构活性关系（sar）和定量构效）和定量构效关系（关系（qsar）研究；）研究；环境有机物的结构与致癌相关性研究。环境有机物的结构与致癌相关性研究。2021-11-12192）无机污染生态学）无机污染生态学研究金属元素沿食物链传递和在生物体内研究金属元素沿食物链传递和在生物体内富集；富集；金属形

11、态与生物有效性的关系；金属形态与生物有效性的关系；金属元素与生物体的相互作用；金属元素与生物体的相互作用；金属元素在生物体内的协同作用和拮抗作金属元素在生物体内的协同作用和拮抗作用；用；金属的甲基化过程和脱甲基化作用。金属的甲基化过程和脱甲基化作用。2021-11-12203）化学信息物的一些化学问题）化学信息物的一些化学问题主要研究化学信息物在生态系统中的作主要研究化学信息物在生态系统中的作用、化学机制及其利用。用、化学机制及其利用。2021-11-12214、污染控制化学研究与污染控制有关的化学机制和工艺技研究与污染控制有关的化学机制和工艺技术中的化学基础性问题，以便最大限度地术中的化学基

12、础性问题，以便最大限度地控制化学污染，为开发经济而高效的污染控制化学污染，为开发经济而高效的污染控制技术，发展清洁工艺提供科学依据。控制技术，发展清洁工艺提供科学依据。2021-11-12221）终端污染控制中的化学研究。）终端污染控制中的化学研究。2）污染控制材料和技术的化学研究。）污染控制材料和技术的化学研究。包括絮凝剂、吸附剂、离子交换剂、膜包括絮凝剂、吸附剂、离子交换剂、膜材料、催化剂等。材料、催化剂等。2021-11-12233）污染预防中化学研究的趋向。）污染预防中化学研究的趋向。主要是通过改变产品或产品设计，改变主要是通过改变产品或产品设计，改变生产工艺或工艺技术，改变原材料或添

13、生产工艺或工艺技术，改变原材料或添加剂的投入，实现废物内部循环。加剂的投入，实现废物内部循环。2021-11-1224二、环境化学的发展1、孕育阶段（、孕育阶段（1970年以前）。开始对有机氯年以前）。开始对有机氯农药在环境中的残留进行研究。农药在环境中的残留进行研究。2、形成阶段（、形成阶段（1970年代）。一系列专著的出年代）。一系列专著的出现如现如全球环境监测系统全球环境监测系统（1973），），环环境污染物：分析方法选编境污染物：分析方法选编（1975），），全全球碳循环球碳循环（1979）。）。2021-11-12253、发展阶段（、发展阶段（1980年代以后）。出现了四年代以后）。

14、出现了四个新的发展趋势：个新的发展趋势：一是全面开展对主要元素，尤其是生命一是全面开展对主要元素，尤其是生命必需元素的生物地化循环和各主要循环必需元素的生物地化循环和各主要循环之间的相互作用，人类活动对这些循环之间的相互作用，人类活动对这些循环产生的干扰和影响；产生的干扰和影响；二是重视化学品安全评价；二是重视化学品安全评价；三是对全球变化研究；三是对全球变化研究；四是污染控制化学研究。四是污染控制化学研究。2021-11-1226三、环境化学研究的重要环境问题全球气候变化、酸沉降与温室气体全球气候变化、酸沉降与温室气体室内空气质量室内空气质量水体富营养化、赤潮和藻毒素污染水体富营养化、赤潮和

15、藻毒素污染土壤和地下水污染土壤和地下水污染持久性有机污染物和环境内分泌干扰物持久性有机污染物和环境内分泌干扰物重金属和类金属污染重金属和类金属污染食品安全及生态安全食品安全及生态安全2021-11-1227四、环境化学的特点1、研究的对象复杂，组分多样、研究的对象复杂，组分多样环境中的化学污染物质，既有人为排放的废弃环境中的化学污染物质，既有人为排放的废弃物质，也有一小部分是天然物质；物质，也有一小部分是天然物质；这些污染物质在环境体系中可以同时发生多种这些污染物质在环境体系中可以同时发生多种机制的化学和物理变化过程。机制的化学和物理变化过程。2021-11-12282、研究对象浓度极低，分布

16、广泛、研究对象浓度极低，分布广泛化学污染物质在环境中的浓度水平很低，化学污染物质在环境中的浓度水平很低，一般仅为一般仅为mg/kg级或级或ug/kg级，有时甚至级，有时甚至可达可达ng/kg级。级。化学污染物的低浓度判断需要灵敏、准化学污染物的低浓度判断需要灵敏、准确和精细的现代分析测试技术。确和精细的现代分析测试技术。2021-11-12293、综合性、综合性在环境化学研究中，化学是主要的理论在环境化学研究中，化学是主要的理论基础和技术基础；基础和技术基础；需要配合生物学、地学、物理学、气象需要配合生物学、地学、物理学、气象学、数学等多种其他科学方法；学、数学等多种其他科学方法；进行综合的多

17、方面考察分析，才能获得进行综合的多方面考察分析，才能获得反映客观实际的规律和结论。反映客观实际的规律和结论。2021-11-12304、开放性、开放性环境化学研究的自然环境体系是一个多环境化学研究的自然环境体系是一个多元开放体系，影响污染物的化学过程因元开放体系，影响污染物的化学过程因素多，多种过程交叉进行，且常处于非素多，多种过程交叉进行，且常处于非平衡状态。平衡状态。研究污染物的环境化学行为需要热力学研究污染物的环境化学行为需要热力学与动力学有机的结合。与动力学有机的结合。2021-11-1231五、环境化学中的几个基本概念限界浓度：通常把一系列对人类（或其它限界浓度：通常把一系列对人类（

18、或其它生物体）有害的物质在环境中的最大允许生物体）有害的物质在环境中的最大允许剂量，称限界浓度。剂量，称限界浓度。地化本底值：自然界中某物质含量的天然地化本底值：自然界中某物质含量的天然水平。水平。2021-11-1232地化异常值：有害物质和地化本底值之间地化异常值：有害物质和地化本底值之间的偏差称为地球化学异常值。的偏差称为地球化学异常值。地化异常可以有地化异常可以有“正异常正异常”（即该物质在（即该物质在自然界含量大于地化本底值）和自然界含量大于地化本底值）和“负异常负异常”（即该物质在自然界中含量小于地化本底（即该物质在自然界中含量小于地化本底值）。值）。2021-11-1233元素的地化迁移：是指化学元素在地壳中元素的地化迁移：是指化学元素在地壳中的转移，即它们的分散或富集的再分配过的转移，即它们的分散或富集的再分配过程。程