第一章绪论-环境科学

1环境化学授课人：傅绪成[e-mail]选用教材及主要参考资料•1、选用教材：•戴树桂.环境化学.北京.高等教育出版社.2006.•2、参考资料：•1、戴树桂.环境化学[M].北京：高等教育出版社，1990，第1版.2、环境化学教程邓南圣吴峰编著武汉大学出版社3、王晓蓉.环境化学[M].南京：南京大学出版社，1993，第1版.4、环境化学何燧源金云云何方编著，华东理工大学出版社•5、ManahanSE.EnvironmentalChemistry[M].Boston：WillardGrantPress，1984.•6、冈田秀雄.小分子光化学[M].长春：吉林人民出版社，1982.•7、TyagiODetal.EnvironmentalChemistry[M].AnmolPublications，1990.23科学期刊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.TheScienceoftheTotalEnvironment8.WaterResearch4环境化学课程内容第一篇：绪论第二篇：大气环境化学第三篇：水环境化学第四篇：土壤环境化学第五篇：化学物质的生物效应和生态效应第六篇：环境分析化学第七篇：环境污染控制化学5环境化学、研究内容环境化学环境污染问题促进了环境化学研究的发展。为了探讨环境问题，逐渐发展了新的研究方法和手段，提出了新的观点和理论，于是形成了一门新的化学分支学科----环境化学。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)形成阶段(70年代)发展阶段(80年代)6环境化学、研究内容80年代，环境化学进入了新的发展阶段，各研究领域开始向纵深发展，出现一些新的趋势。第一个趋势是全面开展对主要元素，尤其是生命必需元素的生物地球化学循环和主要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，以及对这些循环有重大影响的各种因素的研究。第二个趋势是重视化学品安全评价。7环境化学、研究内容第三个趋势是80年代出现的全球变化研究，涉及臭氧层耗损、全球变暖、海平面上升这样一些次级环境效应或更高级环境效应的研究。第四个趋势是污染控制化学的研究，从深入地开展管端控制的过程化学和材料化学研究以寻找更加高效的控制方法和材料，逐步转向“污染预防”概念的研究。80年代末到90年代初，提出了“污染预防”、“清洁生产”、“零排入”等概念。8环境化学、研究内容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”。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”。9环境化学、研究内容《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”。10环境化学、研究内容二、环境化学的研究内容（1）查明潜在有害物质在环境介质中存在；（2）对这些潜在有害物质溯本求源，并查明它们在环境介质中和不同环境介质之间的迁移转化和归宿(环境行为)；（3）查明这些潜在有害物质对环境(生态系统)和人体健康发生作用的途径、方式、程度和风险.（4）探索缓解或消除这些有害物质已造成的影响或防止它们可能造成影响的方法和途径。11环境化学、研究内容中国环境科学研究领域:1.废水、废气、废弃物的处理处置2.重金属3.温室效应、酸雨和臭氧层4.环境优先控制污染物5.生态系统生物群落结构和组成6.环境监测7.环境规划与管理12环境化学、研究内容8.氟化物、臭氧、粉尘等大气污染物9.自然环境元素的背景值、化学组成、地球化学循环与环境变化10.物理干扰11.引进新的研究方法和技术12.环境经济、政策13.新的污染物、污染源、汽车尾气污染、人类活动对环境所造成的影响13环境化学、研究内容最活跃的研究领域：1、难降解有毒有机污染物的效应及控制治理技术2、温室效应、酸雨和臭氧层破坏被公认为全球性环境问题,对此我国有责任作出我们的贡献。14环境化学及其研究内容三、环境化学的学科分支（1）环境污染化学（2）环境分析化学（3）污染控制化学15教学要求1.要求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；16教学要求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.掌握大气、水和土壤样品的采集方法；5.了解大气、水和土壤样品中重金属、有机污染物的分析方法原理。6.了解大气、水和土壤污染控制方法原理。17教学要求7.了解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。8.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。18全球变暖，臭氧层破坏，物种灭绝，生物多样性减少，有毒有害化学物品污染加剧，土地沙化，飓风肆掠，使人类的生存环境受到严重的威胁。环境及其组成19环境环境是指与体系有关的周围客观事物的总和，体系是指被研究的对象，即中心事物。包括自然环境和社会环境两大部分。1、自然环境自然环境是人类目前赖以生存、生活和生产所必需的自然条件和自然资源的总称，即阳光、温度、气候、地磁、空气、水、岩石、土壤、动植物、微生物以及地壳的稳定性等自然因素的总和。“直接或间接影响到人类的一切自然形成的物质、能量和自然现象的总体”，简称为环境。20环境自然环境亦可以看作由地球环境和外围空间环境两部分组成。2、社会环境社会环境是指人类的社会制度等上层建筑条件，包括社会的经济基础、城乡结构以及同各种社会制度相适应的政治、经济、法律、宗教、艺术、哲学的观念与机构等。21环境《中华人民共和国环境保护法》把环境定义为：“影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然保护区、风景名胜、城市和乡村等。”22环境的形成和发展在地球的原始地理环境刚刚形成的时候,只有原子、分子的化学及物理运动。在大约35亿年前，出现了生命现象。大约在30多亿年以前出现了原核生物。大约在4亿~2亿年前大气中氧的浓度趋近于现代的浓度水平，并在平流层形成了臭氧层。绿色植物(自养型生物)的出现和发展繁茂，及臭氧层的形成对地球的生物进化具有重要意义。23环境的形成和发展在距今2亿多年前出现爬行动物。在距今大约200万~300万年前出现了古人类。人类是物质运动的产物，是地球的地表环境发展到一定阶段的产物，环境是人类生存与发展的物质基础，人类与其生存环境是统一的；人与动物有本质的不同，人通过自身的行为来使自然界为自己的目的服务，来支配自然界。24环境要素与环境质量1、环境要素环境要素，又称环境基质，是指构成人类环境整体的各个独立的、性质不同的而又服从整体演化规律的基本物质组分，包括自然环境要素和人工环境要素。§自然环境要素通常指：水、大气、生物、阳光、岩石、土壤等。§人工环境要素包括：综合生产力、技术进步、人工产品和能量、政治体制、社会行为、宗教信仰等。25环境要素与环境质量2、环境质量环境质量指在一个具体的环境内，环境的总体或环境的某些要素，对人群的生存和繁衍以及经济发展的适宜程度，是反映人群的具体要求而形成的对环境评定的一种概念。环境质量除了所谓的大气环境质量、水环境质量、土壤环境质量、诚市环境质量之外，还有生产环境质量、文化环境质量。26环境问题环境问题是指作为中心事物的人类与作为周围事物的环境之间的矛盾。环境问题分类按发生的机制进行分类，环境问题主要有环境破坏和环境污染与干扰两种类型。1.环境破坏环境破坏又称生态破坏。主要指人类的社会活动产生的有关环境效应，导致了环境结构与功能的变化，对人类的生存与发展产生了不利影响。27环境问题分类环境破坏按对象性质可分为两类：一类是生物环境破坏.如因过度砍伐引起的森林覆盖率锐减，因过度放牧引起草原退化，因滥肆捕杀引起许多动物物种濒临灭绝等。另一类属非生物环境破坏。28环境问题分类(2)环境污染与干扰环境污染有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，便环境系统的结构与功能发生变化，对人类或其他生物的正常生存和发展产生不利影响的现象，即是环境污染，常简称“污染”。其中引起环境污染的物质或因子称环境污染物，简称污染物。环境污染主要是指人类活动导致环境质量下降。29环境问题分类环境污染类型的划分也因目的、角度不同而不同。按污染物性质可分为生物污染、化学污染和物理污染；按环境要素可分为大气污染、水污染、土壤污染、放射性污染等；其它还可以按污染产生的原因、按污染范围等进行不同的分类。30环境问题分类环境干扰人类活动所排出的能量进入环境，达到一定的程度，产生对人类不良影响的现象，就是环境干扰。环境干扰包括噪声、振动、电磁波干扰、热干扰等。环境干扰是由能量产生的，是物理问题。环境干扰一般是局部性的、区域性的，在环境中不会有残余物质存在，当污染源停止作用后，污染也就立即消失。因此环境干扰的治理很快，只要停止排出能量，干扰就会立即消失。31环境问题的产生与发展环境的变化，包括环境要素的物理化学性质或环境结构发生不利于人群和生物的变化，并对人类的生存产生不利的影响，于是产生环境问题。地球度过了40多亿年以后，才成为人类的摇篮，最近的数千年成为人类之家。300万年前的第三纪。大约距今300万年时,人类产生。32环境问题的产生与发展在这一大变革时期的环境问题是气候危机，属于原生环境问题。食物危机又迫使古人类再次改变自已的生活方式和生产方式。距今大约8000年前，人类学会了农耕和畜牧，人类社会发展到了一个新的阶段，即由原始社会进入了农业社会。到了工业社会，“三废”排入环境，积累到一定程度，超过环境容量，造成环境污染。33环境问题的产生与发展20世纪，由于近代社会经济的高度发展，环境污染和衰退更加严重，构成了所谓社会公害，使人类的生存和发展受到更大的威胁。世界上曾发生过八大公害事件：§1932年12月比利时马斯（Meuse）河谷烟雾事件。§1943年5月到10月美国洛杉矶光化学烟雾事件。§多诺拉烟雾事件。§伦敦烟雾事件。34环境问题的产生与发展§日本四日市哮喘事件。§痛痛病事件。§水俣事件。§米糠油事件。随着人类社会经济的发展，环境问题也在不断产生和发展。环境污染的公害事件发生频率加快。35环境问题的产生与发展70年代以来，所发生的许多公害的严重程度，已远远超过了八大公害。§1984年印度博帕尔市的一家农药厂，大约有45万吨农药剧毒原料甲基异氰酸酯泄漏,发生了2500人中毒死亡，十余万居民受害的悲惨事件。§1986年前苏联切尔诺贝利核电站泄漏爆炸事件，使北欧、东欧等国大气层中放射性尘埃增高达一周之久,是世界上第一次核电站污染环境的严重事故。36环境问题的产生与发展§海湾战争造成的环境污染。§我国的环境污染也相当严重。SO2排放量颗粒物排放量西南地区酸雨水污染严重37环境问题的产生与发展化学品急剧增加也带来环境污染的问题。全世界化学品的产量已从50年代的700万吨发展到80年代的2500万吨。现在国际上已登记的化学品种达800万种，而且每年还以上千种速度在发展，它们通过生产、储藏、运输、应用及最后处理进入环境。例：邻苯二甲酸酯（P