環(huán)境化學 第一章 緒論

2023/10/171環(huán)境化學陳華林博士，副教授溫州大學生命與環(huán)境科學學院2023/10/172與化學有關的環(huán)境問題臭氧層是如何被破壞的？溫室效應是如何產生的？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)芳烴是如何產生致癌作用的？2023/10/173環(huán)境化學第一章緒論2學時第二章大氣環(huán)境化學12學時第三章水環(huán)境化學18學時第四章土壤環(huán)境化學4學時第五章環(huán)境生物化學和化學毒理學6學時第六章環(huán)境中重要污染物及其生態(tài)效應4學時第七章綠色化學4學時課堂討論2學時習題討論2學時2023/10/174教學方法講課為主自學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)境化學的研究內容〔一〕環(huán)境化學的產生環(huán)境化學作為一門學科起源于50年代。當時，轟動世界的公害事件引起了人們的關切，化學工作者率先投入到追查日本水俁病的病因中。近代分析化學的理論和方法在環(huán)境研究中得到應用。環(huán)境化學作為一門獨立的學科是1972年由美國密執(zhí)安大學化學系首先提出的。2023/10/1710〔二〕環(huán)境化學的概念環(huán)境化學是研究化學物質在環(huán)境介質中的存在、化學特性、行為和效應及其控制的化學原理和方法的科學。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)境化學的研究內容自然環(huán)境的質量包括物理的、化學的和生物的三個方面，它們相應地受到三種環(huán)境因素的影響，即化學污染物，物理污染因素和生物污染體?；瘜W污染物主要是一些有機、無機的化學物質。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。生物污染體包括細菌、病毒、水中反常生長的藻類等。2023/10/1712環(huán)境化學的主要研究內容：運用化學的理論與方法，鑒定和測定化學污染物在環(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)境化學有四個分支學科：1、環(huán)境分析化學2、大氣、水體、土壤環(huán)境化學3、污染生態(tài)化學4、污染控制化學2023/10/17141、環(huán)境分析化學是應用近代物理化學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構。目前主要研究內容有(1)分析方法標準化和環(huán)境標準參考物質(2)污染物的形態(tài)與結構分析方法研究(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)境化學是運用化學的理論和方法研究化學污染物質在大氣、水體、土壤環(huán)境中的形成、遷移、轉化和歸宿過程中的化學行為和生態(tài)效應。2023/10/17161〕大氣環(huán)境化學：大氣化學物質的表征研究；大氣化學轉化過程的研究；全球大氣環(huán)境中化學變化研究；大氣化學模式研究。2〕水環(huán)境化學：水體界面化學過程；金屬形態(tài)轉化動力學過程；有機物的化學、生物降解過程；金屬和類金屬甲基化。3〕土壤環(huán)境化學：土壤中有機污染物的研究；土壤中金屬存在形態(tài)及其轉化過程的研究；污染物在土壤固—液界面上的化學過程的研究；土壤中溫室效應氣體的釋放研究。2023/10/17173、污染生態(tài)化學主要研究化學污染物質引起生態(tài)效應的化學原理、過程和機制；宏觀上研究化學物質在維持和破壞生態(tài)平衡中的根本化學問題；微觀上研究化學物質和生物體相互作用過程的化學機制。2023/10/17181〕有機污染生態(tài)化學主要包括有機污染物物理化學行為的研究；有機污染物結構—活性物質相關性研究，包括結構活性關系〔SAR〕和定量構效關系〔QSAR〕研究；環(huán)境有機物的結構與致癌相關性研究。2023/10/17192〕無機污染生態(tài)學研究金屬元素沿食物鏈傳遞和在生物體內富集；金屬形態(tài)與生物有效性的關系；金屬元素與生物體的相互作用；金屬元素在生物體內的協同作用和拮抗作用；金屬的甲基化過程和脫甲基化作用。2023/10/17203〕化學信息物的一些化學問題主要研究化學信息物在生態(tài)系統(tǒng)中的作用、化學機制及其利用。2023/10/17214、污染控制化學研究與污染控制有關的化學機制和工藝技術中的化學根底性問題，以便最大限度地控制化學污染，為開發(fā)經濟而高效的污染控制技術，開展清潔工藝提供科學依據。2023/10/17221〕終端污染控制中的化學研究。2〕污染控制材料和技術的化學研究。包括絮凝劑、吸附劑、離子交換劑、膜材料、催化劑等。2023/10/17233〕污染預防中化學研究的趨向。主要是通過改變產品或產品設計，改變生產工藝或工藝技術，改變原材料或添加劑的投入，實現廢物內部循環(huán)。2023/10/1724二、環(huán)境化學的開展1、孕育階段〔1970年以前〕。開始對有機氯農藥在環(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)產生的干擾和影響；二是重視化學品平安評價；三是對全球變化研究；四是污染控制化學研究。2023/10/1726三、環(huán)境化學研究的重要環(huán)境問題全球氣候變化、酸沉降與溫室氣體室內空氣質量水體富營養(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)境化學的特點1、研究的對象復雜，組分多樣環(huán)境中的化學污染物質，既有人為排放的廢棄物質，也有一小局部是天然物質；這些污染物質在環(huán)境體系中可以同時發(fā)生多種機制的化學和物理變化過程。2023/10/17282、研究對象濃度極低，分布廣泛化學污染物質在環(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污染物的低濃度判斷需要靈敏、準確和精細的現代分析測試技術。2023/10/17293、綜合性在環(huán)境化學研究中，化學是主要的理論根底和技術根底；需要配合生物學、地學、物理學、氣象學、數學等多種其他科學方法；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)律和結論。2023/10/17304、開放性環(huán)境化學研究的自然環(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)境化學行為需要熱力學與動力學有機的結合。2023/10/1731五、環(huán)境化學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：自然界中某物質含量的天然水平。2023/10/1732地化異常值：有害物質和地化本底值之間的偏差稱為地球化學異常值。地化異?？梢杂小罢惓（暋布丛撐镔|在自然界含量大于地化本底值〕和“負異常〞〔即該物質在自然界中含量小于地化本底值〕。2023/10/1733元素