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环境化学Environmentalchemistry主讲：张庆乐电话：13853889081E-mail:zhqingle@163.com环境化学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七章受污染环境的修复第六章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性参考书籍参考期刊环境科学环境科学学报环境化学中国环境科学化工环保农村生态环境环境保护环境污染与防治环境工程环境污染治理技术与设备参考精品课程——浙江大学参考精品课程——上海交通大学参考精品课程——同济大学环境化学:它是环境学与化学学科之间的交叉学科。研究对象：环境污染物环境问题什么是环境化学？据统计。目前登记在册的化学物质大约有700万种，其中常用的化学物质有7万种，并且每年有1000多种新的化学物质问世。化学——人类进步的关键一、全球变暖二、臭氧层破坏三、酸雨四、生物多样性减少化学——引起环境问题五、森林消失六、土地荒漠化七、大气污染八、水污染化学——引起环境问题九、海洋污染十、危险性废物越境转移化学——引起环境问题思考1.环境问题是如何产生的？2.环境问题和化学物质的生产和使用存在怎样的关系？3.如何治理人类当前面临的环境问题？环境污染物2环境化学1第一章绪论1.1环境污染（Environmentalpollution)环境污染: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，从而扰乱了生态系统和人们的正常生活条件和生产条件，就叫做环境污染。环境问题：既可由自然因素引起，也可由人为因素引起。1.环境问题(EnvironmentalProblems)地表生态系统图例1.2造成环境污染的因素：有物理的、化学的和生物的三方面，其中由化学物质引起的约占80%-90%。物理性：热污染、噪声污染、放射性化学性：重金属、有机化合物、含氮化合物生物性：病菌（非典型肺炎、疯牛病）1.3人类对现代环境问题的认识过程第一阶段：20世纪60-70年代美国洛杉矶光化学烟雾美国多诺拉烟雾事件英国伦敦烟雾事件比利时马斯河谷事件日本水俣病事件日本骨痛病事件日本米糠油事件日本四日市哮喘事件八大公害事件环境问题只是一个污染问题，没有与生态自然与社会因素联系起来。环保节日：世界地球日：4月22日世界环境日：6月5日世界地球日的由来１９６９年，美国民主党参议员盖洛德。尼尔森提议，在全国各大学校园内举办环保问题讲演会，并将次年的４月２２日作为“地球日”。1970年4月22日，由美国哈佛大学学生丹尼斯·海斯发起并组织的环境保护活动，犹如星火燎原。全美国共有2000多万人参加，约1万所中小学，2000所高等院校和全国的各大团体参加了这次活动，这一天就成了第一个地球日。丹尼斯·海斯世界环境日1972年6月5日在瑞典首都斯德哥尔摩召开《联合国人类环境会议》，会议通过了《人类环境宣言》，并提出将每年的6月5日定为“世界环境日“。同年10月，第27届联合国大会通过决议接受了该建议。20世纪70年代以来的公害事件第二阶段：20世纪80-90年代提出了“持续发展”的战略——把经济发展和环境保护相结合。第三阶段：90年代以来巩固和发展“持续发展”的战略思想。——把环境保护与经济、社会协调发展。二、环境化学1.环境化学的发展环境化学的发展：孕育阶段：二次大战-1970年；形成阶段：70-80年代；发展阶段：80年代。二次大战-20世纪60年代：研究环境中农药（有机氯）残留行为。《寂静的春天》-卡逊20世纪70年代：出版一系列专著，建立一系列研究计划。《增长的极限》20世纪80年代：生命元素的生物地球化学循环、化学品安全评价、全球变化及全球性环境问题研究。2.环境化学的定义环境化学：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。3.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。举例分析：如对于酸雨，环境化学研究哪些内容？1.SO2在各圈层中的浓度和形态呈怎样分布？2.是否还有其他物质能够引起酸雨，其迁移转化行为是怎样的？3.SO2及潜在有害物质在环境中经过迁移转化将会产生哪些危害，其危害机制如何？4.如何预防酸雨的产生或减缓酸雨产生的危害？4.环境化学的研究特点●从微观的原子、分子水平上，研究宏观的环境现象与变化的化学机制及其防治途径；●其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应。●污染物种类众多，形态多变；浓度低；分布广泛，组成复杂，易迁移转化。5.环境化学的分支学科及发展动向•国际上：元素的生物地球化学循环、化学品安全评价、全球气候变化等。•国内：以有机物污染为主的水质污染；以大气颗粒物和二氧化硫为主的城市空气污染；工业有害废弃物和城市垃圾对大气、水和土地的污染等。环境化学环境分析化学各圈层的环境化学污染生态化学环境理论化学污染控制化学●环境分析化学内容:研究环境中污染物的种类、成分，以及如何对环境中化学污染物进行定性分析和定量分析的一个学科。动向:分析方法标准化、分析技术自动化、计算机在分析中的应用、多种方法和仪器的联合使用以及痕量和超痕量分析等.各圈层环境化学内容: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。动向:（1）大气环境化学:酸雨、温室效应、臭氧层破坏、颗粒物、光化学烟雾等。（2）水环境化学：重金属及持久性有毒有机污染物。（3）土壤环境化学：农药的迁移转化和归趋。（4）污染生态化学：化学污染物的生态毒理学和作用机制。（5）环境理论化学：研究环境界面吸附的热力学和动力学，定量结构与活性关系，环境污染预测模型。•污染控制化学内容：研究控制污染的化学机制和工艺技术中的基础性化学问题。动向：控制模式从终端污染控制模式向全过程控制模式转变；提出了污染预防、清洁生产、绿色化学等一系列污染控制的战略思路；第二节环境污染物EnvironmentalPollutants本节主要讲述环境污染物的定义、类别,环境效应及主要环境污染物迁移转化主要途径。一、环境污染物及主要类别1.环境污染物：进入环境后使环境的正常组成和性质发生直接或间接有害于人类的变化的物质。思考：是否任何物质都能成为环境污染物？2.环境污染物的类别第二节环境污染物●按人类社会不同功能产生分：工业污染物：工业“三废”农业污染物：固体废物、农药、重金属等。交通运输污染物：汽车尾气、运输事故。生活污染物：厨房油烟、生活垃圾、生活污水等。第二节环境污染物3.优先污染物在化学污染物中筛选出一些毒性强、难降解、残留时间长、在环境中分布广的污染物优先进行控制。引起世人关注的化学污染物：持久性有机污染物三致化学污染物环境内分泌干扰物第二节环境污染物持久性有机污染物定义：符合以下四个特性的环境污染物–环境持久性（长期残留）；–生物蓄积性（可在食物链中蓄积并放大）；–半挥发性（能够在大气环境中长距离迁移），–高毒性（在环境浓度下就有毒性）的天然或人工合成的有机污染物第二节环境污染物符合上述定义的POPs物质有数千种之多。–斯德哥尔摩国际公约提出首批控制12种：艾氏剂、狄氏剂、异狄氏剂、DDT、氯丹、六氯苯、灭蚁灵、毒杀芬、七氯、多氯联苯(PCBs)、二恶英和苯并呋喃(PCDD／Fs)。第二节环境污染物环境内分泌干扰物定义：能干扰机体天然激素合成、分泌、转运、结合或清除的各种外源性物质。危害：-人类及动物生殖能力下降-生殖系统肿瘤发病率增加：乳腺癌、前列腺癌等–儿童性发育异常.种类：二恶英、六氯苯、多氯联苯、DDT等第二节环境污染物二．环境效应及其影晌因素（1）环境物理效应：由物理作用引起的，如噪声、地面沉降、热岛效应、温室效应等。（2）环境化学效应：在各种因素影响下，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、地下水污染等。（3）环境生物效应：环境因素变化导致生态系统变异而产生的后果，如“三致”效应、生物多样性减少。第二节环境污染物三、环境污染物在环境各圈的迁移转化过程简介迁移过程（transportprocesses）污染物在环境中所发生的空间位移及其所引起的富集、分散和消失的过程。迁移方式主要有：机械迁移物理-化学迁移生物迁移。第二节环境污染物•转化过程(transformprocesses)：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。转化方式主要有：氧化-还原作用配合作用水解作用生物吸收代谢第二节环境污染物•污染物可在单独环境要素圈中迁移和转化，也可超越圈层界限实现多介质迁移、转化而形成循环。第二节环境污染物汞在环境中的迁移转化过程第二节环境污染物4.元素的生物地球化学循环（1）氧的循环（2）碳的循环（3）氮的循环复习题一、名词解释环境化学；优先污染物；环境效应；二、填空1.当前世界范围最关注的化学污染物主要是、以及。2.环境中污染物的迁移主要有、和三种方式。3.人为污染源可分为、、、和。4.世界环境日是——月——日，今年是第—个世界环境日。三、选择题1、属于环境化学效应的是A热岛效应B温室效应C土壤的盐碱化D噪声2、五十年代日本出现的痛痛病和水俣病分别是由______和污染水体后引起的。ACdBHgCPbDAs四、简答题1.环境化学的主要研究内容和特点有哪些？2.环境中主要的化学污染物有哪些？3.举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。4.简述人类对现代环境问题的认识发展过程。作业1.查阅相关资料，简述环境化学的发展动向。2.查阅相关资料，理解八大公害事件的成因及危害。复习•什么是环境化学？环境化学的研究内容有哪些？•举例说明八大公害事件的成因及危害。大气中污染物的迁移2大气的组成及其主要污染物1第二章大气环境化学大气中污染物的转化3大气颗粒物4本章要点：了解大气层结结构和基本运动规律；了解大气中的主要污染物；掌握主要大气污染物的迁移转化过程和主要大气污染事件的形成机制（光化学烟雾、硫酸型烟雾、酸雨等）。了解其他大气环境问题。第一节大气的组成及其主要污染物大气的组成及层结结构；大气中的主要污染物及主要性质；一、大气的主要成分成为大气污染物的条件•在大气中含量较低•在大气中的停留时间较长•有较多的污染源排放，其在大气中的浓度较高•容易跟其他物质发生反应•停留时间：某种组分在大气中的平均时间。停留时间＝大气中总量／输入速率或输出速率甲烷在对流层平均浓度c为1.55×10-6，不随时间变化，且输入速率等于输出速率为1.5×1014mol/a，求其停留时间。•因为大气的总质量为5.14×1014kg，对流层占总大气圈质量的3/4。•则甲烷停留时间为5.14×1014×3/4×1000×1.55×10-41.5×1014×16=2.4a二、大气层的结构1.大气层的结构在自然地理学上，把由于地心引力而随地球旋转的大气层称为大气圈。根据大气在垂直方向上物理性质和运动情况的变化可将大气分为对流层、平流层、中间层、热层、逸散层（见图2-1）。图2-1大气温度的垂直分布（1）、对流层(Troposphere)高度从地面到离地10-12km;气温随高度上升而降低（约0.6℃/100m）；密度大，75%以上的大气总质量和90%的水蒸气在对流层；污染物的迁移转化过程及天气过程均发生在对流层。阻挡大气氢的损失。(2)平流层（Stratosphere)•平流运动占显著优势；•空气比对流层稀薄得多，水汽、尘埃含量甚微；•15-35km范围内有厚有约20km的臭氧层。O2O·+O·O2+O·O3O3O·+O2O3+O·2O2形成消除（3）中间层（Meosphere)•气温随高度的增加而降低，顶部可达-92℃左右。•垂直温度分布与对流层相似。（4）热层(Therosphere)在离地85－800km的这一空间称为热层。（5）逸