環(huán)境化學(xué)第一章緒論.ppt

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1、環(huán) 境 化 學(xué),參考書(shū)目 環(huán)境化學(xué) 戴樹(shù)桂 主編 高等教育出版社,,Whoever saves one life, Saves the entire world,第一章 緒 論,本章從當(dāng)今世界和我國(guó)面臨的主要環(huán)境問(wèn)題入手，介紹環(huán)境化學(xué)在環(huán)境科學(xué)和解決環(huán)境問(wèn)題中的地位和作用及其任務(wù)、內(nèi)容、特點(diǎn)、發(fā)展方向和主要環(huán)境污染物遷移轉(zhuǎn)化途徑。 要求同學(xué)們了解環(huán)境化學(xué)的任務(wù)，明確環(huán)境化學(xué)課程學(xué)習(xí)的目的。,第一節(jié) 環(huán)境問(wèn)題,本節(jié)要點(diǎn)：環(huán)境問(wèn)題；我國(guó)環(huán)境污染防治與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距、面臨的挑戰(zhàn)、環(huán)境保護(hù)目標(biāo)和急需解決的重大科學(xué)問(wèn)題。 環(huán)境問(wèn)題：是指包括一切形式的環(huán)境惡化或?qū)ι锶Φ囊磺胁焕绊憽?由于人為因

2、素使環(huán)境的構(gòu)成或狀態(tài)發(fā)生變化，導(dǎo)致環(huán)境素質(zhì)下降，從而擾亂和破壞生態(tài)系統(tǒng)和人們正常的生活和生產(chǎn)條件。 環(huán)境污染的具體表現(xiàn)： a、有害物質(zhì)對(duì)大氣、水、土壤和動(dòng)植物的污染并達(dá)到致害的程度 b、生物界的生態(tài)系統(tǒng)遭到不適當(dāng)?shù)母蓴_和破壞 c、不可再生資源被濫采濫用 d、固體廢棄物、噪聲、振動(dòng)、惡臭、放射線等造成對(duì)環(huán)境的損害 造成環(huán)境污染的因素： 有物理的、化學(xué)的和生物的三方面，其中由化學(xué)物質(zhì)引起的約占80%-90%。,1）環(huán)境污染,2）環(huán)境問(wèn)題的認(rèn)識(shí)過(guò)程,20世紀(jì)60年代，人們把環(huán)境問(wèn)題只當(dāng)成一個(gè)污染問(wèn)題，沒(méi)有把環(huán)境問(wèn)題與自然生態(tài)、社會(huì)因素聯(lián)系起來(lái)，低估了環(huán)境污染的危害性和復(fù)雜性，未能追根尋源。

3、 1972年，聯(lián)合國(guó)在瑞典斯德哥爾摩召開(kāi)了人類(lèi)環(huán)境會(huì)議，第一次把環(huán)境問(wèn)題與社會(huì)因素聯(lián)系起來(lái)。 20世紀(jì)80年代，人們對(duì)環(huán)境的認(rèn)識(shí)有了新的突破性發(fā)展，提出了持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，指明了解決環(huán)境問(wèn)題的根本途徑。 1992年，聯(lián)合國(guó)在巴西里約熱內(nèi)盧召開(kāi)了聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)，這是本世紀(jì)人類(lèi)社會(huì)的又一重大轉(zhuǎn)折點(diǎn)，樹(shù)立了人類(lèi)環(huán)境與發(fā)展關(guān)系史上新的里程碑。 2002年，在南非約翰內(nèi)斯堡召開(kāi)了聯(lián)合國(guó)可持續(xù)發(fā)展大會(huì)。,2）環(huán)境問(wèn)題的認(rèn)識(shí)過(guò)程,我國(guó)分別在1973、1983、1989和1996年召開(kāi)了四次全國(guó)環(huán)境會(huì)議，推動(dòng)了我國(guó)環(huán)境保護(hù)事業(yè)的發(fā)展和人們對(duì)環(huán)境認(rèn)識(shí)的發(fā)展。 隨著環(huán)境問(wèn)題的日益嚴(yán)重，人類(lèi)對(duì)環(huán)境問(wèn)題的認(rèn)識(shí)也在

4、不斷提高。在當(dāng)今世界上，人們?cè)絹?lái)越清楚地看到，環(huán)境問(wèn)題已不再是某個(gè)國(guó)家和局部地區(qū)的事情，而成為全球性的問(wèn)題。,隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)快速發(fā)展、城市化進(jìn)程加速和人民生活水平迅速提高，今后10-20年我國(guó)環(huán)境保護(hù)和污染防治將面臨更大的挑戰(zhàn)。 快速的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)污染防治壓力越來(lái)越大 小康社會(huì)生活水平環(huán)境質(zhì)量的要求越來(lái)越 發(fā)達(dá)國(guó)家技術(shù)進(jìn)步國(guó)際環(huán)境標(biāo)準(zhǔn)越來(lái)越嚴(yán)格。,3）我國(guó)環(huán)境污染防治面臨的挑戰(zhàn),與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距 我國(guó)環(huán)境問(wèn)題的嚴(yán)重性和復(fù)雜性 發(fā)達(dá)國(guó)家環(huán)境質(zhì)量顯著改善，污染控制技術(shù)已取得絕對(duì)優(yōu)勢(shì)； 發(fā)達(dá)國(guó)家研究重點(diǎn)向綠色技術(shù)、環(huán)境修復(fù)與環(huán)境安全轉(zhuǎn)移； 我國(guó)環(huán)?？萍颊w水平與發(fā)達(dá)國(guó)家差距明顯，并有擴(kuò)大的趨勢(shì)。,,

5、,3）我國(guó)環(huán)境污染防治面臨的挑戰(zhàn),2020年我國(guó)環(huán)境保護(hù)的目標(biāo), 環(huán)境污染得到有效控制 生態(tài)惡化趨勢(shì)基本得到遏制 全國(guó)大部分地區(qū)的環(huán)境質(zhì)量明顯改善 部分重要生態(tài)系統(tǒng)得到重建與修復(fù) 建設(shè)一批生態(tài)城鎮(zhèn) 重點(diǎn)區(qū)域社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、環(huán)境實(shí)現(xiàn)協(xié)調(diào)發(fā)展,4）我國(guó)環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域急需解決的重大問(wèn)題,4）我國(guó)環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域急需解決的重大問(wèn)題,1地表水污染機(jī)理與水環(huán)境修復(fù) 2地下水污染與修復(fù) 3安全飲用水技術(shù)保障體系 4污廢水處理與資源化成套技術(shù) 5大氣污染形成機(jī)理與控制 6城市空氣質(zhì)量控制機(jī)理與技術(shù) 7城市物理污染機(jī)理及其控制,4）我國(guó)環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域急需解決的重大問(wèn)題,8土壤污染機(jī)理與修復(fù) 9固體棄物處理

6、處置與資源化 10綠色化學(xué)與清潔生產(chǎn) 11環(huán)境監(jiān)測(cè)新技術(shù) 12持久性有毒物質(zhì)與生態(tài)安全 13區(qū)域環(huán)境調(diào)控與環(huán)境建設(shè) 14國(guó)家重大建設(shè)項(xiàng)目與生態(tài)環(huán)境安全,第二節(jié) 環(huán) 境 化 學(xué),1）環(huán)境化學(xué)的含義 環(huán)境化學(xué)是在化學(xué)學(xué)科的傳統(tǒng)理論和方法的基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)，以化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中出現(xiàn)和引起的環(huán)境問(wèn)題為研究對(duì)象，以解決環(huán)境問(wèn)題為目標(biāo)的一門(mén)新興學(xué)科。,研究有害物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、化學(xué)特性、行為和效應(yīng)及其控制的化學(xué)原理和方法的科學(xué)。,1）環(huán)境化學(xué)的含義,2）環(huán)境化學(xué)的分支學(xué)科,研究有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、化學(xué)特性、行為和效應(yīng)及其控制的化學(xué)原理和方法 用化學(xué)的基本理論和方法發(fā)現(xiàn)和解決環(huán)境問(wèn)題,

7、3）環(huán)境化學(xué)的任務(wù),4）環(huán)境化學(xué)的研究?jī)?nèi)容, 有害物質(zhì)在環(huán)境中存在的濃度水平和形態(tài)； 潛在有害物質(zhì)的來(lái)源，它們?cè)趥€(gè)別環(huán)境介質(zhì)中和不同介質(zhì)間的環(huán)境化學(xué)行為； 有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)以及人體健康產(chǎn)生效應(yīng)的機(jī)制和風(fēng)險(xiǎn)性； 有害物質(zhì)已造成影響的緩解和消除以及防止產(chǎn)生危害的方法和途徑。,環(huán)境化學(xué)的特點(diǎn)與發(fā)展,特點(diǎn)：復(fù)雜性、綜合性、精細(xì)性 發(fā)展：創(chuàng)造無(wú)污染生產(chǎn)過(guò)程為目標(biāo) 環(huán)境良性化學(xué) Environmental Benign Chemistry Cleaner Production, Pollution Prevention Green Chemistry(Sustainable Chemistry

8、),5）環(huán)境化學(xué)的研究特點(diǎn), 從微觀的原子、分子水平上，研究宏觀的環(huán)境現(xiàn)象與變化的化學(xué)機(jī)制及其防治途徑； 其核心是研究化學(xué)污染物在環(huán)境中的化學(xué)轉(zhuǎn)化和效應(yīng)。,6）環(huán)境化學(xué)的發(fā)展方向, 隨著環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)峻和人們認(rèn)識(shí)提高，環(huán)境化學(xué)研究出現(xiàn)新趨勢(shì)。目前，國(guó)際上較為注重元素（尤其是碳、氮、硫、磷）的地球生物化學(xué)循環(huán)及其相互耦合研究；重視化學(xué)品安全評(píng)價(jià)；重視臭氧層破壞、氣候變暖等全球性問(wèn)題。最近，美國(guó)環(huán)境化學(xué)家提出“為21世紀(jì)環(huán)境而設(shè)計(jì)” ，支持以創(chuàng)造無(wú)污染生產(chǎn)過(guò)程為目的的環(huán)境良性化學(xué)。下面按分支學(xué)科對(duì)發(fā)展方向做簡(jiǎn)要介紹： 環(huán)境分析化學(xué) 主要集中在環(huán)境樣品的前處理技術(shù)完善、開(kāi)發(fā)，分析對(duì)象從無(wú)機(jī)化合物為

9、主轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C(jī)化合物和有機(jī)金屬化合物為主；樣品儀器分析方法上集中于儀器分析的靈敏度和重線性提高上。,6）環(huán)境化學(xué)的發(fā)展方向,環(huán)境污染化學(xué) 研究化學(xué)污染物在大氣、水體和土壤環(huán)境中的形成、遷移、轉(zhuǎn)化和歸趨過(guò)程中的化學(xué)行為和生態(tài)效應(yīng)。 大氣環(huán)境化學(xué)： 研究對(duì)象涉及大氣顆粒物、酸沉降、大氣有機(jī)物、痕量氣體、臭氧耗損及全球氣候變暖等；空間尺度從室內(nèi)空氣、城市、區(qū)域環(huán)境、遠(yuǎn)距離乃至全球。,6）環(huán)境化學(xué)的發(fā)展方向,水環(huán)境化學(xué)：主要研究河流湖泊和水庫(kù)，其次是河口、海灣和近海海域，地下水污染；集中研究水體界面化學(xué)過(guò)程、金屬形態(tài)轉(zhuǎn)化動(dòng)力學(xué)過(guò)程、有機(jī)物的化學(xué)降解過(guò)程、有機(jī)物的化學(xué)降解過(guò)程、金屬和準(zhǔn)金屬甲基化等方

10、面。 土壤環(huán)境化學(xué)：主要研究農(nóng)用化學(xué)品在土壤環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化和歸趨及其對(duì)土壤和人體健康的影響，包括：有機(jī)污染物在土壤中的降解、土壤中溫室氣體的釋放、污染物在固-液界面上的化學(xué)過(guò)程和土壤污染的化學(xué)與生物修復(fù)等內(nèi)容。 環(huán)境生態(tài)化學(xué)：主要研究農(nóng)用化學(xué)品在生態(tài)系統(tǒng)中產(chǎn)生效應(yīng)的化學(xué)過(guò)程，如稀土農(nóng)用的環(huán)境化學(xué)行為及生態(tài)安全等。,6）環(huán)境化學(xué)的發(fā)展方向,污染控制化學(xué) 控制模式從終端污染控制模式(End-of-pipe Control)向全過(guò)程控制模式轉(zhuǎn)變； 提出了污染預(yù)防（Pollution-Prevention）、清潔生產(chǎn)（Cleaner-Production）、綠色化學(xué)（Green Chemis

11、try）和工業(yè)生態(tài)學(xué)（Industrial Ecology）等一些列污染控制的戰(zhàn)略思路； 希望生產(chǎn)不產(chǎn)生有害中間產(chǎn)物和副產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)廢物和排放物的內(nèi)部循環(huán)，達(dá)到污染最小化和資源、能源利用最大化的目的。,一、污染物的類(lèi)別 環(huán)境中化學(xué)污染物是環(huán)境化學(xué)研究的對(duì)象主要分為： 元 素 重金屬、準(zhǔn)金屬、鹵素、臭氧、黃磷等。,第三節(jié) 環(huán)境污染物Environmental Pollutants,氰化物、一氧化碳、氮氧化物、 鹵化物、鹵間化合物、次氯酸及其 鹽、硅的無(wú)機(jī)化合物、無(wú)機(jī)硫磷化合 物、鹵間化合物等。,無(wú)機(jī)物,有機(jī)污染物,烴類(lèi)有機(jī)化合物: 烷烴、芳烴、多 環(huán)芳烴(PAHs)等。 金屬有機(jī)和

12、準(zhǔn)金屬有機(jī)化合物：四 乙基鉛、羰基鎳、有機(jī)砷、二苯鉻、 有機(jī)錫等。,含氧有機(jī)化合物：環(huán)氧乙烷、醚、醇、醛、酚、有機(jī)酸、脂、酐、酚類(lèi)化合物等 有機(jī)氮化合物：胺、腈、硝基甲烷、硝基苯、三硝基甲苯、亞胺等。,有機(jī)污染物,有機(jī)鹵化合物：四氯化碳、脂肪基 和烯烴的鹵化物、芳香族鹵化物、多 氯聯(lián)苯（PCBs）、氯代二噁英等。 有機(jī)磷化合物：磷酸脂類(lèi)化合物、 有機(jī)磷農(nóng)藥、有機(jī)磷軍用毒氣等。,有機(jī)污染物,有機(jī)硫化合物：烷基硫化物、硫醇、巰基甲烷、二甲砜、硫酸二甲脂等。,有機(jī)污染物,二、環(huán)境污染物的遷移轉(zhuǎn)化,遷移過(guò)程 transport processes 機(jī)械遷移：運(yùn)移（富集、分散） 物理化學(xué)遷移: 溶解-沉淀、氧化-還原、水解、配位或螯合、吸附-解吸等作用實(shí)現(xiàn)遷移；有機(jī)污染物還可通過(guò)化學(xué)分解、光分解和生物分解進(jìn)行遷移。,生物遷移: 生物體吸收、代謝、生長(zhǎng)、死亡，以及通過(guò)食物鏈傳遞產(chǎn)生的放大和積累等作用 實(shí)現(xiàn)遷移。,物理過(guò)程: 蒸發(fā)、滲透、凝聚、吸附、 放射元素蛻變等。 化學(xué)過(guò)程： 氧化-還原、水解、配位或 螯合、光化學(xué)氧化等。 生物過(guò)程： 生物體吸收、生物代謝等。,汞在環(huán)境中的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程,,