环境化学 第一章

环境化学教材：环境化学戴树桂主编高等教育出版社资源环境学院：印红玲；E-mail：belling15@126.comWhoeversavesonelife,

Savestheentireworld1整理ppt授课内容第一章绪论第二章大气环境化学第三章水环境化学第四章土壤环境化学第五章生物体内污染物质运动过程第六章典型污染物在环境圈层中转归与效第七章绿色化学2整理ppt教学要求1.掌握大气的基本性质和组成，污染物的源和汇，大气中主要的气相反应和液相反应以及大气颗粒物性质等基本概念和基本原理；了解酸雨、温室效应及臭氧层破坏等全球关注的大气问题。2.掌握天然水体的组成和性质、溶解和沉淀、氧化和还原、配合作用及固液界面间相互作用等基本原理在环境化学中的应用；了解主要有毒难降解污染物的环境行为及归趋模式。3.掌握土壤主要的理化性质，重金属及氮、磷营养物质在土壤环境中的迁移、积累以及有机农药等污染物在土壤中的降解途径和持留，了解环境条件变化对污染物在土壤中迁移转化的影响。4.掌握金属形态的生物有效性、污染物的微生物转化、化学物质的生物吸收和生物浓缩机理以及对人体健康的影响。5.了解化学物质在生物体内的转运和代谢，化学物质的联合作用以及化学物质引起致突变、致畸和致癌作用基本原理，利用有机物结构与致癌作用关系预测化学物质的致癌性等。3整理ppt参考教材类《环境化学》，何燧源等编著，华东理工大学出版社，2000年《环境化学》，王晓蓉编著，南京大学出版社，1993年《环境化学教程》，邓南圣等编著，武汉大学出版社，2000年《环境化学》，陶秀成主编，高等教育出版社，2002年

《EnvironmentalChemistry(seventhedition)》，SE.ManahanLewisPublishers《环境化学教程》，刘兆荣，化学工业出版社，2003年ChemistryoftheEnvironmentThomasG.SpiroWilliamM.Stigliani

清华大学出版社（影印版），2003年7月《环境化学进展》，戴树桂主编,2005年4整理ppt科学期刊类

1.中国环境科学2.环境科学3.环境化学4.环境科学学报5.Chemosphere6.Environ.Sci.Technol.7.WaterResearch

8.JournalofTheTotalEnvironment5整理ppt第一章绪论

本章从当今世界和我国面临的主要环境问题入手，介绍环境化学在环境科学和解决环境问题中的地位和作用及其任务、内容、特点、发展方向和主要环境污染物迁移转化途径。

要求同学们了解环境化学的任务，明确环境化学课程学习的目的。6整理ppt第一节环境问题环境问题：是指由于自然力或人类活动所导致的全球环境或区域环境中出现不利于人类生存和社会发展的各种现象。包括一切形式的环境恶化或对生物圈的一切不利影响。7整理ppt1）环境问题分类

原生环境问题：自然力引发，也称第一类环境问题，火山喷发、地震、洪灾等。次生环境问题：人类生产、生活引起生态破坏和环境污染，反过来危及人类生存和发展的现象，也称第二类环境问题。又包括：环境污染和生态破坏。目前的环境问题一般都是次生环境问题。

生态破坏：人类活动直接作用于自然生态系统，造成生态系统的生产能力显著减少和机构显著该变，如草原退化、物种灭绝、水土流失等。

环境污染：人类活动产生的副产品和废物进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统的结构与功能发生变化，对生态系统产生的一系列干扰和侵害，如水污染、大气污染、酸雨、臭氧层破坏、海洋污染等等。具体地说：环境污染就是指有害物质对大气、水、土壤和动植物污染并达到有害的程度。8整理ppt2）环境问题的认识过程20世纪60年代，人们把环境问题只当成一个污染问题，没有把环境问题与自然生态、社会因素联系起来，低估了环境污染的危害性和复杂性，未能追根寻源。1972年，联合国在瑞典斯德哥尔摩召开了人类环境会议，第一次把环境问题与社会因素联系起来。20世纪80年代，人们对环境的认识有了新的突破性发展，提出了持续发展的战略，指明了解决环境问题的根本途径。

1992年，联合国在巴西里约热内卢召开了联合国环境与发展大会，这是本世纪人类社会的又一重大转折点，树立了人类环境与发展关系史上新的里程碑。2002年，在南非约翰内斯堡召开了联合国可持续发展大会。9整理ppt早期世界著名八大公害(1)比利时马斯(Meuse)河谷烟雾事件：发生在1930年12月，重工业排放的SO2使数千人中毒，60余人死亡。

(2)美国洛杉矶光化学烟雾事件：发生在1943年5～10月，造成400余人死亡。

(3)多诺拉烟雾事件：1948年10月26～31日，美国宾夕法尼亚州多诺拉镇冶炼厂排放的SO2和烟尘，使5911人发病，17人丧生。

(4)伦敦烟雾事件：发生在1952年12月5～8日，四天内中毒死亡4000多人。

(5)四日市哮喘事件：1955年以来日本四日市石油提炼和工业燃油产生的废气严重污染城市大气，哮喘病患者达817人，死亡36人。

(6)痛痛病事件：1955～1972年日本富山县内的锌、铅冶炼厂等排放的含镉废水污染神通川水体，两岸居民利用河水灌溉农田，使稻米含镉，居民食用含镉米和饮用含镉水而中毒，患者超过280人，死亡数十人。

(7)水俣病事件：1953～1956年，日本熊本县水俣市，居民食用含有甲基汞的鱼，导致水俣湾和新县阿贺野川下游有机汞中毒者283人，其中60人死亡。

(8)米糠油事件：1968年3月，日本北九州市，爱知县一带生产米糠油时，混入多氯联苯，造成13000人中毒，死亡16人。10整理ppt近年来，全世界平均每年约发生200多起严重公害事件。世界瞩目的有下面7起

(1)意大利塞维索化学污染事故。1976年7月10日意大利北部塞维索地区的一家农药厂爆炸，导致剧毒化学品二恶英的污染，使许多人中毒，附近居民被迫迁走，几年内当地畸形儿的出生率大为增加。

(2)美国三里岛核电站泄露事故。这次事故发生在1979年3月28日，直接经济损失达10多亿美元。

(3)墨西哥的液化气爆炸事故。1984年11月19日，墨西哥国家石油公司所属的液化气供应中心发生爆炸，死亡1000多人，伤400多人，3万多人无家可归。

(4)印度博帕尔农药泄漏事故。1984年12月3日，美国联合碳化物公司设在博帕尔市的农药厂的剧毒化学品异氰酸甲酯罐爆裂外泄，受害人数20万，死亡3000人以上。

(5)原苏联切尔诺贝利核电站泄露事故。1986年4月26日位于基辅地区的切尔诺贝利核电站四号反应堆爆炸，造成重大放射性污染，周围十多万居民被疏散，伤数百人，死亡31人。

(6)莱茵河污染事故。1986年11月1日，瑞士巴塞赞德兹化学公司的仓库起火，使大量有毒化学品随灭火用水流进莱茵河，造成西欧10年来最大的污染事故。

(7)海湾战争造成的环境污染。1991年的海湾战争历时42天，期间油井大火昼夜燃烧，是迄今历史上最大的石油火灾及海洋石油污染事故，也是人类历史上最严重的一次环境污染，其污染程度超过切尔诺贝利核电站发生的核泄漏事故。这次战争所造成的环境污染是灾难性的，已给世界带来了影响。

11整理ppt博帕尔毒气泄漏12整理ppt博帕尔农药厂毒气泄漏而毙命的牲畜13整理ppt在切尔诺贝利事故中受到核污染的患者14整理ppt马斯河谷烟雾洛杉矶光化学烟雾15整理ppt日本痛痛病伦敦烟雾16整理ppt日本水俣病17整理ppt环境问题的全球共识随着环境问题的日益严重，人类对环境问题的认识也在不断提高。在当今世界上，人们越来越清楚地看到，环境问题已不再是某个国家和局部地区的事情。"酸雨"、"温室效应"、"臭氧层破坏"等已远远超出国家和地区的局限而成为全球性的问题。这些问题严重威胁着人类的生存和发展，成为世界各国关心的大问题，也成为国际社会注意的热点。18整理ppt全球十大环境问题

土壤遭受严重破坏，肥沃程度降低，剥蚀情况严重，年流失量大增。能源的浪费引起气温升高，对农业和生态系统产生严重影响。自然区域越来越小，导致数以千计物种灭绝甚至引起新的温度。森林面积严重减少，引起一系列环境问题。淡水资源受到威胁，1/4的地方长期缺水。化学污染威胁动植物健康，引发癌症，导致土壤肥力减弱。城市序扩大，严重破坏环境。过度开发海洋，渔业资源锐减。空气污染威胁人们的健康。极地臭氧洞扩大，南极的臭氧层损失50%以上。19整理ppt

随着社会经济快速发展、城市化进程加速和人民生活水平迅速提高，今后10-20年我国环境保护和污染防治将面临更大的挑战。●快速的经济增长－污染防治压力越来越大●小康社会生活水平－对环境质量的要求越来越高●发达国家技术进步－国际环境标准越来越严格。3）我国环境污染防治面临的挑战

20整理ppt与发达国家的差距●我国环境问题的严重性和复杂性●发达国家环境质量显著改善，污染控制技术已取得绝对优势；●发达国家研究重点向绿色技术、环境修复与环境安全转移；●我国环保科技整体水平与发达国家差距明显，并有扩大的趋势。3）我国环境污染防治面临的挑战21整理ppt2020年我国环境保护的目标●环境污染得到有效控制●生态恶化趋势基本得到遏制●全国大部分地区的环境质量明显改善●部分重要生态系统得到重建与修复●建设一批生态城镇●重点区域社会、经济、环境实现协调发展22整理ppt4）我国环境科学与工程领域急需解决的重大问题国家需求和科技目标污染预防污染控制环境修复环境建设23整理ppt4）我国环境科学与工程领域急需解决的重大问题1．地表水污染机理与水环境修复2．地下水污染与修复3．安全饮用水技术保障体系4．污废水处理与资源化成套技术5．大气污染形成机理与控制6．城市空气质量控制机理与技术7．城市物理污染机理及其控制24整理ppt

8．土壤污染机理与修复9．固体弃物处理处置与资源化10．绿色化学与清洁生产11．环境监测新技术12．持久性有毒物质与生态安全13．区域环境调控与环境建设14．国家重大建设项目与生态环境安全

25整理ppt第二节环境化学

1）环境化学的定义

1972年R.AHonne在所著《环境化学》定义：“环境化学是研究岩石圈、水圈、生物圈、外层大气圈的化学组成和其中发生的过程，特别是界面上的化学组成和过程的学科”。

《自然科学学科发展战略研究报告：环境化学》一书提出：“环境化学是一门研究潜在有害化学物质在环境介质中的存在、行为、效应（生态效应、人体健康效应及其它环境效应）以及减少或消除其产生的科学”。戴树桂等认为：“环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。它既是环境科学的核心组成部分，也是化学科学的一个新的重要分支”。26整理ppt2）环境化学的发展环境化学的发展大致可以划分为三个阶段：孕育阶段(1970年以前)1950年代开始，1960年代的酝酿和准备。针对早期的污染控制工作和污染防治工作，结合化学的理论，提出一些基本观点。

形成阶段(70年代)发展阶段(80年代以后)最早是一门化学分之学科，由如湖泊学、生态学、生物地球化学等方面学者提出。如农药对水生生物影响，湖泊富营养化，环境中元素地理分布等。

出现一些新的趋势：主要元素，尤其生命必需元素循环研究；化学品安全评价；全球变化研究；污染控制化学研究；污染预防化学.

27整理ppt28整理ppt3）环境化学的分支学科

环境化学环境分析化学环境污染化学污染控制化学环境无机分析化学环境有机分析化学大气环境化学水环境化学环境生态化学土壤环境化学大气污染控制化学水污染控制化学固体废物污染控制化学29整理ppt●研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法●用化学的基本理论和方法发现和解决环境问题4）环境化学的任务30整理ppt5）环境化学的研究内容●有害物质在环境中存在的浓度水平和形态；●潜在有害物质的来源，它们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为；●有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生效应的机制和风险性；●有害物质已造成影响的缓解和消除以及防止产生危害的方法和途径。31整理ppt6）环境化学的研究特点（1）综合性较强：需要多学科的基础理论和方法来进行研究。（2）以微观研究宏观：从原子、分子水平，研究宏观环境圈层中环境现象和变化机制；（3）研究对象复杂：既有人为来源的也有天然来源的，处于环境开放体系内，多种环境因素同时相互作用，其研究需要多学科的结合。（4）物质水平低：mg/kg(ppm,10-6)、ug/kg(ppb,10-9)、甚至ng/kg(ppt,10-12）32整理ppt7）环境化学的发展方向●随着环境问题日益严峻和人们认识提高，环境化学研究出现新趋势。目前，国际上较为注重元素（尤其是碳、氮、硫、磷）的地球生物化学循环及其相互耦合研究；重视化学品安全评价；重视臭氧层破坏、气候变暖等全球性问题。最近，美国环境化学家提出“为21世纪环境而设计”，支持以创造无污染生产过程为目的的环境良性化学。下面按分支学科对发展方向做简要介绍：●环境分析化学主要集中在环境样品的前处理技术完善、开发，分析对象从无机化合物为主转变为有机化合物和有机金属化合物为主；样品仪器分析方法上集中于仪器分析的灵敏度和重线性提高上。33整理ppt7）环境化学的发展方向环境污染化学:

研究化学污染物在大气、水体和土壤环境中的形成、迁移、转化和归趋过程中的化学行为和生态效应。大气环境化学：研究对象涉及大气颗粒物、酸沉降、大气有机物、痕量气体、臭氧耗损及全球气候变暖等；空间尺度从室内空气、城市、区域环境、远距离乃至全球。

34整理ppt7）环境化学的发展方向水环境化学：主要研究河流湖泊和水库，其次是河口、海湾和近海海域，地下水污染；集中研究水体界面化学过程、金属形态转化动力学过程、有机物的化学降解过程、有机物的化学降解过程、金属和准金属甲基化等方面。土壤环境化学：主要研究农用化学品在土壤环境中的迁移转化和归趋及其对土壤和人体健康的影响，包括：有机污染物在土壤中的降解、土壤中温室气体的释放、污染物在固-液界面上的化学过程和土壤污染的化学与生物修复等内容。环境生态化学：主要研究农用化学品在生态系统中产生效应的化学过程，如稀土农用的环境化学行为及生态安全等。35整理ppt7）环境化学的发展方向污染控制化学控制模式从终端污染控制模式(End-of-pipeControl)向全过程控制模式转变；提出了污染预防（Pollution-Prevention）、清洁生产（Cleaner-Production）、绿色化学（GreenChemistry）和工业生态学（IndustrialEcology）等一些列污染控制的战略思路；希望生产不产生有害中间产物和副产品，实现废物和排放物的内部循环，达到污染最小化和资源、能源利用最大化的目的。36整理ppt1）定义环境污染物：是环境化学研究的对象，主要指进入环境后使环境的正常组分和性质发生直接或间接的有害于人类的变化的物质。大部分污染物是人类生产和生活活动产生的。2）分类按受污染物影响的环境要素按污染物的形态按污染物的性质按人类社会不同功能按化学组分分类：九类第三节环境污染物一、环境污染物37整理ppt氰化物、一氧化碳、氮氧化物、卤化物、卤间化合物、次氯酸及其盐、硅的无机化合物、无机硫磷化合物、卤间化合物等。

无机物38整理ppt有机污染物

烃类有机化合物:烷烃、芳烃、多环芳烃(PAHs)等。金属有机和准金属有机化合物：四乙基铅、羰基镍、有机砷、二苯铬、有机锡等。39整理ppt

含氧有机化合物：环氧乙烷、醚、醇、醛、酚、有机酸、脂、酐、酚类化合物等有机氮化合物：胺、腈、硝基甲烷、硝基苯、三硝基甲苯、亚胺等。有机污染物40整理ppt有机卤化合物：四氯化碳、脂肪基和烯烃的卤化物、芳香族卤化物、多氯联苯（PCBs）、氯代二噁英等。有机磷化合物：磷酸脂类化合物、有机磷农药、有机磷军用毒气等。有机污染物41整理ppt有机硫化合物：烷基硫化物、硫醇、巯基甲烷、二甲砜、硫酸二甲脂等。有机污染物42整理ppt优先控制污染物（黑名单）概念:基于有毒化学物的毒性、自然降解的可能性及在水体中出现的概率等因素,从多种有机物中筛选出的优先控制物美国从7万余种有机物中筛选出65类，129种优先控制污染物。欧共体于1975年提出有毒化合物的“黑名单”和“灰名单”。联邦德国和荷兰也提出有机污染物的控制名单。中国优先控制“黑名单”：共有14类，68种优先控制的污染物。其中优先控制的有毒有机化合物有12类，58种，占总数的85.29%，包括10种卤代(烷、烯)烃类，6种苯系物，4种氯代苯类，1种多氯联苯。6种酚类，6种硝基苯，4种苯胺，7种多环芳烃，3种酞酸酯，8种农药、丙烯腈和2种亚硝胺。43整理ppt中国优先控制的有毒有机化合物黑名单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、邻二甲苯15、间-二甲苯16、对-二甲苯17、氯苯18、邻-二氯苯19、对-二氯苯20、六氯苯21、多氯联苯22、苯酚23、间-甲酚24、2，4二氯酚25、2，4，6-三氯酚26、五氯酚27、对-硝基酚28、硝基苯29、对-硝基甲苯30、2，4-二硝基甲苯31、三硝基甲苯32、对硝基氯苯33、2，4-二硝基氯苯34、苯胺35、二硝基苯胺36、对硝基苯胺37、2，6-二氯硝基苯胺38、萘39、荧蒽40、苯并[b]荧蒽41、苯并[K]荧蒽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、满滴畏51、乐果52、对硫磷53、甲基对硫磷54、除草谜55、敌百虫56、丙烯腈57、N-亚硝基二丙胺58、N-亚硝基二正丙胺10种卤代烃，6种苯系物，4种氯代苯类，1种多氯联苯，6种酚类，6种硝基苯，4种苯胺，7种多环芳烃，3种酞酸酯，8种农药、丙烯腈2种亚硝胺。44整理ppt环境污染的特点污染物的阈值(环境质量量变到质变、判断标准、制定环境标准依据)；污染物的时间分布；污染物的空间分布；污染因素的综合效应；二次污染物的形成；污染物的形态、迁移和转化。45整理ppt二、环境效应及其影响因素自然过程或人类的生产和生活活动会对环境造成污染和破坏，从而导致环境系统的结构和功能发生变化，称为环境效应。一般按环境变化的性质划分，可分为环境物理效应环境化学效应环境生物效应由物理作用引起的环境效应，比如噪声、地面沉降、热岛效应、温室效应等。在各种环境因素影响下，物质间发生化学反应产生的环境效应，如酸雨、湖泊和土壤的酸化、臭氧层破坏、光化学烟雾、地下水污染。环境因素变化导致生态系统变异而产生的后果。如大型水利工程可能破坏水生生物的回游途径并影响它们的繁殖、大量工业废水排放对水生生物的毒性效应。46整理ppt三、环境污染物的迁移转化迁移过程

transportprocesses污染物在环境中所发生的空间位移极其所引起的富积、分散和消失的过程叫污染物的迁移。迁移方式：

机械迁移：运移（富集、分散）

物理化学迁移:溶解-沉淀、氧化-还原、水解、配位或螯合、吸附-解吸等作用实现迁移；有机污染物还可通过化学分解、光分解和生物分解进行迁移。47整理ppt

生物迁移:生物体吸收、代谢、生长、死亡，以及通过食物链传递产生的放大和积累等作用实现迁移。48整理ppt

转化过程：污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变存在形态或转变为另一种物质的过程。

方式：物理过程:蒸发、渗透、凝聚、吸附、放射元素蜕变等。化学过程：氧化-还原、水解、配位或螯合、光化学氧化等。生物过程：生物体吸收、生物代谢等。污染物的迁移和转化往往是相伴进行的，而且可超越圈层界限实现多介质迁移、转化而形成循环。如：49整理ppt

汞在环境中的迁移转化过程

50整理ppt附：环境化学研究的重要环境问题

1.全球气候变化、酸沉降与温室气体2.室内空气质量3.水体富营养化、赤潮和藻毒素污染4.土壤和地下水污染5.持久性有机污染物和环境内分泌干扰物6.重金属和类金属7.食品安全和生态安全51整理ppt52整理ppt53整理ppt54整理ppt1、二恶英1999年比利时鸡中的二恶英事件——损失达13亿欧元，导致政府内阁全体倒台55整理ppt事端起于比利时一家叫维克斯特粉料生产厂，而问题出在饲料上。1999年1月18日，维克斯特（Verkest）一辆装载动物油脂的油罐车遭受工业用油的严重污染。据调查，该厂有8吨粉料掺进了被二恶英严重污染了的工业用油。但在顾客需求和巨大利润的驱使下，1月19日至26日，维克斯特继续把被污染的动物油脂供应给9家比利时饲料生产厂，法国2家、荷兰和德国各1家饲料工厂也进口了维克斯特厂的粉料。这13家饲料厂又把污染了的饲料卖给了数以千计的饲养场。

二恶英污染就这样无声息地传播开了。

事态浮出水面是在1月底。比利时一家养鸡户首先注意到他们的肉鸡生长异常，蛋鸡下蛋减少，因而向保险公司提出补偿要求。3月18日，保险公司将得伯让班德公司所购入的1月份生产的动物饲料样本送到实验室化验，结果发现鸡脂肪中二恶英的含量超最高允许量的140倍。6月1日，迫于强大的国际和国内的压力，比利时卫生部和农业部部长相继被迫辞职，并最终导致内阁的集体辞职。新的卫生部长一上任就宣布，经化验，鸡脂肪中二恶英的含量超标1500倍，决定除鸡和鸡蛋外，以鸡肉和鸡蛋为原料的其他200多种产品也禁止上市，如蛋黄酱、含蛋面等。此后，卫生部又把禁止上市的范围扩大到牛肉、猪肉及其衍生产品。据统计，“鸡污染事件”对比利时共造成直接损失3.55亿欧元，间接损失超过10亿欧元，对比利时出口的长远影响可能高达200亿欧元。

56整理ppt2004年乌克兰总统尤先科二恶英中毒事件

二恶英中毒前后的照片血液中二恶英的含量是正常值的1000倍57整理ppt在接受法国《费加罗报》采访时尤先科曾自曝，二恶英中毒后“抬起手臂都要费九牛二虎之力”，“两年来我动了24次手术。这是我第一次对外披露。我从那个世界活过来了。”58整