环境化学第一章绪论.ppt

环 境 化 学,参考书目 环境化学 戴树桂 主编 高等教育出版社,Whoever saves one life, Saves the entire world,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。,第一节 环境问题,本节要点：环境问题；我国环境污染防治与发达国家的差距、面临的挑战、环境保护目标和急需解决的重大科学问题。 环境问题：是指包括一切形式的环境恶化或对生物圈的一切不利影响。,由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，导致环境素质下降，从而扰乱和破坏生态系统和人们正常的生活和生产条件。 环境污染的具体表现： a、有害物质对大气、水、土壤和动植物的污染并达到致害的程度 b、生物界的生态系统遭到不适当的干扰和破坏 c、不可再生资源被滥采滥用 d、固体废弃物、噪声、振动、恶臭、放射线等造成对环境的损害 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%。,1）环境污染,2）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。,2）环境问题的认识过程,我国分别在1973、1983、1989和1996年召开了四次全国环境会议，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。 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，而成为全球性的问题。,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 小康社会生活水平环境质量的要求越来越 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,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,2020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,4）我国环境科学与工程领域急需解决的重大问题,4）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,4）我国环境科学与工程领域急需解决的重大问题,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,第二节 环 境 化 学,1）环境化学的含义 环境化学是在化学学科的传统理论和方法的基础上发展起来，以化学物质在环境中出现和引起的环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新兴学科。,研究有害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。,1）环境化学的含义,2）环境化学的分支学科,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,3）环境化学的任务,4）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。,环境化学的特点与发展,特点：复杂性、综合性、精细性 发展：创造无污染生产过程为目标 环境良性化学 Environmental Benign Chemistry Cleaner Production, Pollution Prevention Green Chemistry(Sustainable Chemistry),5）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。,6）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。,6）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。,6）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。,6）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-pipe Control)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（Green Chemistry）和工业生态学（Industrial Ecology）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。,一、污染物的类别 环境中化学污染物是环境化学研究的对象主要分为： 元 素 重金属、准金属、卤素、臭氧、黄磷等。,第三节 环境污染物Environmental Pollutants,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,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。,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,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,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,二、环境污染物的迁移转化,迁移过程 transport processes 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。,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。,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。,汞在环境中的迁移转化过程,