环境化学第1章绪论

1、环境化学EnvironmentalChemistry,主讲：,环境化学（第二版）戴树桂编高等教育出版社,使用教材,授课时间-32学时,Reference,1.环境化学王晓蓉编，南京大学出版社，20012.环境化学刘绮编，化学工业出版社，20063.环境化学赵美萍,邵敏编著，北京大学出版社，20054.网络资源,讲课学时：32学时（1-8周）绪论大气环境化学水环境化学土壤环境化学典型污染物在环境各圈层中的转归与效应受污染环境的修复课内考试（5.1后，第10周）,课程安排,学习要求,成绩评定平时（作业、考勤、课堂提问）30%期末考试70%纪律要求按时上课，3次不到，取消考试资格。遵守课堂纪律！,第

2、一章绪论,思考题：什么是环境污染？国内外主要有哪些环境问题？什么是环境化学？环境化学研究内容及特点是什么？什么是环境效应?什么是污染物的迁移和转化?重点内容,第一节环境化学,本节要点：环境与环境问题环境化学内容及特点环境化学发展动向,你理想中的地球是怎么样的？,蓝天，碧水,绿色、清静,温馨的一家,我们对世界充满好奇和友善，千万别伤害我们哦！,1.1环境与环境问题,“环境”一词的含义通常是指围绕人群的空间，以及其中可以直接或间接影响人类生活和发展的各种自然和社会因素的综合。我国法律中的“环境”强调的是与人类生存关系最密切的环境要素。,1.1.1环境的含义,水、大气、生物、土壤、阳光等,1.1.2

3、基本概念1）环境背景值指自然环境在未受污染的情况下，各环境要素中化学元素或化合物的正常含量，又叫本底值。2）环境容量一般指在人群健康和自然生态不受危害的前提下，环境各要素对污染物的最大容量。,人类,环境,依赖,作用于,自然资源,废物,提供,被开发利用,排放,恩赐,报复,环境问题,环境破坏,环境污染,有限,被索取过多,过多,反作用,黄河：长江，长江，我是黄河，我是黄河。,长江：黄河，黄河，我也是黄河，我也是黄河,1.1.3环境问题1）环境问题（EnvironmentalProblems）环境问题是指由于人类活动作用于周围环境所引起的环境质量变化，以及这种变化对人类的生产、生活和健康造成的影响。环

4、境问题通常可分为两类：一是自然灾害问题（原生环境问题），如地震、洪涝、干旱、泥石流、台风等；（反常现象）二是由于人类活动作用其周围环境而引起的人为环境问题，这是人类社会发展与环境的关系不协调所引起的（次生环境问题），如大气、水污染等。,人为的环境问题将是环境化学的主要研究对象,2）环境污染（EnvironmentalPollution）定义：由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，环境素质下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人们正常生活和生产条件。换句话说，环境污染是指有害物质对大气、水质、土壤和动植物的污染，并达到致害的程度。造成环境污染的因素有：物理的、化学的和生物的三方面，其中因化学物质引起

5、的约占8090%。,3）将人类所面临环境问题可分为三种类型：消耗型：污染型：破坏型：,4）人们对环境问题的认识过程,在20世纪60年代，人们把环境问题只当成一个污染问题，认为环境污染主要是城市和工农业发展带来的对大气、水质、土壤、固体废弃物和噪声的污染。局限性：对土地沙化、热带森林破坏和野生动物某些品种的频危灭绝等并未从战略上予以重视。没有把环境问题与自然生态联系起来，低估了环境污染的危害性和复杂性；在20世纪60年代，人们把环境问题只当成一个污染问题,1972年斯德哥尔摩人类环境会议发表的人类环境宣言，明确指出环境问题不仅表现在水、气、土壤等的污染已达到危险程度，而且表现在对生态的破坏和资源

6、的枯竭；同时宣告一部分环境问题是由于贫穷造成的，并明确提出发展中国家要在发展中解决环境问题。（环境问题社会因素）局限性：并未从战略高度指明防治环境问题的根本途径，没明确解决环境问题的责任，没强调需要全球的共同行动。,把环境问题与社会因素联系起来,联合国环境规划署（UNEP）,20世纪80年代对环境的认识有新的突破性发展，提出可持续发展战略。由挪威前首相布伦特兰夫人任联合国世界环境与发展委员会主席，组织来自21个国家的著名专家学者到各国实地考察后，于1987年4月发表了题为我们共同的未来的长篇报告。强调世界各国政府和人民要对经济发展和环境保护两大任务结合起来，这一时期逐步形成的可持续发展战略，指

7、明了解决环境问题的根本途径。,进入20世纪90年代，巩固和发展了这种指导思想，形成当代主导的环境意识。1992年6月在巴西里约召开了联合国环境与发展大会，有183个国家代表团和70个国际组织的代表出席，并有102位国家元首或政府首脑到场，大会高举持续发展的旗帜，通过了里约环境与发展宣言、21世纪议程等重要文件。更加巩固了环境保护和经济、社会发展结合起来的指导思想。,我国分别在1973、1983、1989、1996、2002、2006、2011年召开了七次全国环境保护大会，推动了我国环境保护事业的发展和人们对环境认识的发展。,1973年8月，第一次全国环境保护会议在北京召开，揭开了中国环境保护事

8、业的序幕。会议通过了关于保护和改善环境的若干规定，确定了“全面规划，合理布局，综合利用，化害为利，依靠群众，大家动手，保护环境，造福人民”的环境保护工作方针。1983年12月31日，国务院召开第二次全国环境保护会议，将环境保护确立为基本国策。制定经济建设、城乡建设和环境建设同步规划、同步实施、同步发展，实现经济效益、社会效益、环境效益相统一的指导方针，实行“预防为主，防治结合”、“谁污染，谁治理”和“强化环境管理”三大政策。1989年5月，国务院召开第三次全国环境保护会议，提出要加强制度建设，深化环境监管，向环境污染宣战，促进经济与环境协调发展。,1996年7月，国务院召开第四次全国环境保护会

9、议，提出保护环境是实施可持续发展战略的关键，保护环境就是保护生产力。2002年1月8日，国务院召开第五次全国环境保护会议，提出环境保护是政府的一项重要职能，要按照社会主义市场经济的要求，动员全社会的力量做好这项工作。2006年4月，温家宝总理讲话，会议提出了“三个转变”。2011年12月，李克强副总理的重要讲话和国务院关于加强环境保护重点工作的意见。,1、人口问题2、资源问题3、生态环境的恶化4、大气环境污染5、生物多样性危机6、水体污染是目前世界上公认的主要环境问题。,5）全球主要环境问题,据统计，全世界每年流失的表土达2.51010t以上。植被破坏引起大气中氧和二氧化碳的平衡受到影响，从而

10、导致气候反常。我国曾在某段时期内，由于指导思想上失误，片面致力于短期的农业生产的增长，植被破坏的现象也是比较严重的。例如：近几年的沙尘暴。,沙尘暴,原因之一：森林滥砍滥伐、森林火灾等,原因之一：森林滥砍滥伐、森林火灾等,原因之二：水土流失,原因之三：生态破坏,矿物燃料燃烧过程是大气污染的最主要来源，全球性的酸雨、二氧化碳浓度上升、臭氧层的破坏巳成为特别关注的三大问题。,臭氧层空洞,温室效应,酸雨,大气环境污染,酸雨通常是由排入大气中的氮氧化物或硫氧化物转化为硝酸或硫酸后随雨雪降落所形成。全世界每年因酸雨腐蚀而造成的经济损失高达200亿美元。我国每年排放的SO2己达2107t以上，成了世界上SO

11、2排放量最多的国家之一。四川、贵州、湖南、云南、重庆和广西六省(市、自治区)是我国主要的酸雨区。,酸雨能加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程。,酸雨使湖泊、河流酸化并溶解土壤和水体底泥中的重金属进入水中，毒害鱼类，造成鱼类死亡。,酸雨能加速金属腐蚀，出现空洞和裂缝，强度降低，桥梁损坏。如重庆的嘉陵江大桥，锈蚀速度每年为0.16毫米，远超过瑞典斯德哥尔摩每年0.03毫米的速度。,酸雨可以直接使大片森林死亡，农作物枯萎。1982年6月18日晚重庆下了一场酸雨，市郊2万亩水稻叶片突然枯黄。,控制酸雨的根本措施,控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和氮氧化物的排放。,温室效应,所谓温室效应，就是太阳短波辐

12、射可以透过大气射入地面，而地面增暖后放出的长波辐射却被大气中的二氧化碳等物质所吸收，从而使大气变暖的效应。大气中的二氧化碳就像一层厚厚的玻璃，把地球变成了一个大暖房。据估计，如果没有大气，地表平均温度就会下降到23，而实际地表平均温度为15，这就是说温室效应使地表温度提高38。,在近130年的时间里CO2的浓度上升了约13。,“温室效应”将加速两极冰雪融化，海面上升。过去100年中海平面已经上升了1015厘米，今后到2030年将上升30厘米，100年后可能上升1米左右。海平面升高会淹没许多城市和港口。,二氧化碳、甲烷、低空臭氧、氯氟烃以及水气等称为温室气体。沼泽地也是温室效应元凶之一（产生甲烷

13、气体）,首先，要积极治理大气污染。其次，要保护好现有森林。最后，还要通过各种途径减少矿物能源总消耗，尽量采用核能、太阳能、水能、风能等新能源，以减少二氧化碳的排放。,针对温室效应采取的措施,全球大气中臭氧总量约有30亿吨，如果在摄氏零度的温度下，沿着垂直于地表的方向将大气中的臭氧全部压缩到一个标准大气压，那么臭氧层的总厚度只有3毫米左右。由于氟里昂、其他含氯氟烃和氮氧化物的释放，均能减少和破坏臭氧层。1985年在南极上空有一个“臭氧空洞”，其臭氧含量下降了40。臭氧层空洞被定义为臭氧的柱浓度小于200D.U.，也即臭氧的浓度较臭氧洞发生前减少超过30%的区域。,臭氧层空洞,南极臭氧浓度,计算机

14、的三维模拟图,1981年和2003年臭氧层浓度对比图,1981年,2003年,采取合理可行的措施补救,制订保护性国际公约；减少并逐渐停止氟里昂的生产和使用；利用各种高科技手段修补臭氧层,由于人类活动把废物排入河流、湖泊、海洋或地下水等水体，使水和水体底质的理化性质和生物群落组成发生变化，从而降低了水体的使用价值，这就是水体污染现象。据2006年上半年公布的资料，我国工业废水的排放量为120.4亿t，COD排放689.6万t。我国约有78条主要河流，其中有54条受到污染，严重污染的有14条。,水体污染,50年代淘米洗菜60年代洗衣灌溉70年代水质变坏80年代鱼虾绝代90年代身心受害,水体富营养化

15、（N、P过量）发生赤潮、水华，造成水生生物死亡。,水体中污染物的种类甚多，其中对人体和生物体危害最大的是有毒重金属和难分解的有机物。有毒重金属主要是指汞、镉、铬、铅等，它们在自然界中很难消失，可以通过食物链聚集。这类物质直接作用于人体可以致病，或者促进某些慢性病的发展。难分解有机物主要是有机氯化物、多环芳香烃、有机芳香胺类化合物和有机金属化合物等。这些化合物中不少具有致癌、致畸、致突变性质，因而对人类健康的潜在危害更大。,6）重大公害事件,“公害”通常是指由于人类活动而引起的环境污染和破坏，以致对公众的安全、健康、生命、财产和生活舒适性等造成的严重危害。公害事件的危害程度与发生频率，直接反映了

16、环境问题的广度、深度以及严重后果。,比利时马斯河谷烟雾事件多诺拉烟雾事件洛杉矶光化学烟雾事件伦敦烟雾事件四日市哮喘事件痛痛病事件水俣病事件米糠油事件,世界上曾发生过八大公害事件,1930年12月15日比利时马斯河谷工业区窄的盆地、气温逆转，有害气体在近地层积累症状表现为胸痛、咳嗽、呼吸困难等、心脏病、肺病患者死亡率最高。,1、马斯河谷事件,1948年10月2631日美国宾夕法尼亚洲多诺拉镇该镇处于河谷受反报旋和逆温控制，持续有雾，使大气污染物在近地层积累二氧化硫及其氧化作用的产物与大气中尘粒结合是致害因素症状是眼痛、喉痛、流鼻涕、干咳、头痛、肢体酸乏、呕吐、腹泻，死亡17人,2、多诺拉事件,4

17、0年代初期美国洛杉矶市全市250多万辆汽车每天消耗汽油约1600万升，向大气排放大量碳氢化合物、氮氧化物、一氧化碳。该市临海依山，处于50公里长的盆地中，汽车排出的废气在日光作用下，形成以臭氧为主的光化学烟雾。,3、洛杉矶光化学烟雾事件,1952年12月58日英国伦敦市58日英国几乎全境为浓雾覆盖，当时伦敦上空烟尘最高浓度达4.5mg/m3，为平时的10倍；SO2浓度高达3.8mg/m3，为平时的6倍。四天中死亡人数较常年同期约多40000人，45岁以上的死亡最多，约为平时3倍；1岁以下死亡的，约为平时2倍。事件发生的一周中因支气管炎死亡是事件前一周同类人数的9.3倍。,4、伦敦烟雾事件,5、

18、四日市哮喘事件,1961年日本四日市1955年以来，该市石油冶炼和工业燃油产生的废气，严重污染城市空气。重金属微粒与二氧化硫形成硫酸烟雾。1961年哮喘病发作，1967年一些患者不堪忍受而自杀。1972年市共确认哮喘病患者达817人，死亡10多人。,1968年3月日本北九洲市、爱知县一带生产米糠油用多氯联苯作脱臭工艺中的热载体，由于生产管理不善，混入米糠油，食用后中毒，患病者超过1400人，至七八月份患病者超过5000人，其中16人死亡，实际受害者约13000人。,6、米糠油事件,19531956年日本熊本县水俣市含甲基汞的工业废水污染水体，使水俣湾和不知火海的鱼中毒，人食用毒鱼后受害。197

19、2年日本环境厅公布：水俣湾和新县阿贺野川下游有汞中毒者283，其中60人死亡。,7、水俣病事件,19551972年日本富山县神通川流域锌、铅冶炼厂等排放的含废水污染了神通川水体，两岸居民利用河水灌溉农田，使稻米和饮用水含镉而中毒，1963年至1979年3月共有患者130人，其中死亡81人。,8、痛痛病事件,环境问题产生的原因,环境问题,人口压力,资源的不合理利用,人口基数大人口增长快,对自然环境认识不足生态意识淡薄,只以产值和利润的增长，物质、财富的增加为目的，不注重环境保护，以损害环境为代价来换取经济增长。,片面追求经济的发展,环境问题产生的本质是发展问题,7）我国环境污染防治面临的挑战,随

20、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,保护环境,呵护我们的家园,美国宇航员詹姆斯欧文返回地球后说：“站在月球上远远望去，我第一次惊异发现，我们的地球是那样的伟大而美丽，又是那样的渺小而脆弱！造化赐给我们人类的竟是一个如此狭小的生存空间，她太宝贵了！我突然扪心自问，我们从前的生活方式是不是有些自私？那一刻，我最迫切的想法是重返地球并告诉所有的人们：只有我们的地球是温暖的，有生命的。好好地照料我们的地球，珍惜我们

21、的地球，加倍爱护环境，爱护生命，爱护生活吧！”,莫让地球再流泪,1.2环境科学与环境化学,1.2.1环境科学,1.2.2环境化学,从20世纪70年代初期产生的一门新生学科，是由美国密执安大学化学系提出的（1972年）。1）环境化学(EnvironmentalChemistry)简单的说，是研究化学物质在环境中的运动规律及其对生物、生态的影响的科学。,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,2）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

22、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。,3）环境化学的研究特点,环境本身是一个多因素的开放性体系，变量多、条件较复杂，许多化学原理和方法则不易直接运用；化学污染物在环境中的含量很低，一般只有10-6、10-9、10-12级水平；环境样品一般组成比较复杂，化学污染物在环境介质中还会发生存在形态的变化。,实地观测实验室研究高效环境分析方法的研究基础理论研究实验模拟模式计算,4）环境化学的研究方法,5）环境化学分支学科划分,本节要点环境污染物的类别环境效应环境污染物在环境中的迁移转化,第二节环境污染物EnvironmentalPollutants,定义：进入环境后使环境的正

23、常组成和性质发生直接或间接有害于人类的变化的物质称为环境污染物（主要是人类生产和生活活动中产生的各种化学物质）。2.1环境污染物的类别按受污染物影响的环境要素：大气污染物、水体污染物、土壤污染物等按污染物的形态：气体污染物、液体污染物和固体废物按污染物的性质：为化学污染物、物理污染物和生物污染物,环境化学的研究对象,工业：对自然资源的过量开采，造成多种化学元素在生态系统中的超量循环；能源和水资源的消耗与利用；生产过程中产生的“三废”。数量大、成分复杂、毒性强。农业：由于使用农药、化肥、农业机械等工业品，农业本身造成的水土流失和农业废弃物。农家肥料中常含有细菌和微生物。交通运输：噪声、燃料燃烧产

24、物的排放和有毒有害物。生活：生活活动也能产生物理的、化学的和生物的污染，排放“三废”。分散取暖和炊事燃煤是城市主要的大气污染源之一。生活污水、城市垃圾。,2.1.1人类社会不同功能产生的污染物,2.1.2化学污染物(ChemicalPollutants),元素如：铅、镉、铬、汞、砷无机物如：氰化物、氮氧化物有机化合物和烃类如：烷烃、芳烃金属有机物和准金属有机化合物如：四乙基铅含氧有机化合物如：环氧乙烷、醇、醛有机氮化合物如：胺、腈、硝基苯有机卤化物如：四氯化碳、多氯联苯有机硫化合物如：烷基硫化物、硫醇有机磷化合物如：有机磷农药,优先控制污染物（prioritypollutants）：毒性强、难

25、降解、残留时间长、在环境中分布广的污染物优先进行控制。美国：129种、我国：68种。持久性有机污染物（POPs），如有机氯农药、二恶英，多氯联苯等。环境内分泌干扰物（EDCs），如农药，塑料中的稳定剂和增塑剂。“三致”化学污染物,几个名词,2.2环境效应(EnvironmentalEffect),定义：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，称作环境效应。2.2.1环境物理效应由物理作用引起，如噪声、地面沉降、热岛效应、温室效应等。因燃料的燃烧而放出大量热量，再加街道和建筑群辐射的热量，使城市气温高于周围地带，称为热岛效应；大气中二氧化碳和其他温室气体的不断增加，产生温室效应。,2.2