環(huán)境化學(xué)緒論省公開(kāi)課一等獎(jiǎng)全國(guó)示范課微課金獎(jiǎng)?wù)n件

環(huán)境化學(xué)第1頁(yè)第2頁(yè)第一章緒論一、環(huán)境問(wèn)題二、環(huán)境化學(xué)起源與發(fā)展

三、幾個(gè)基本概念

第3頁(yè)一、環(huán)境問(wèn)題1、自然環(huán)境是人類(lèi)當(dāng)前賴(lài)以生存、生活和生產(chǎn)所必需自然條件和自然資源總稱(chēng)。“直接或間接影響到人類(lèi)一切自然形成物質(zhì)、能量和自然現(xiàn)象總體”，簡(jiǎn)稱(chēng)為環(huán)境。第4頁(yè)自然環(huán)境物質(zhì)大氣、水、土壤巖石、生物能量風(fēng)、陽(yáng)光、引力、地磁力自然現(xiàn)象太陽(yáng)穩(wěn)定地殼穩(wěn)定大氣運(yùn)動(dòng)水循環(huán)水土演變等各種自然原因地質(zhì)結(jié)構(gòu)情況地震、火山情況海嘯自然環(huán)境內(nèi)涵第5頁(yè)

小麥種在麥仙翁野草中，產(chǎn)量顯著提升；羊角芹種子同其它植物種子種植在一起，其它植物不會(huì)發(fā)芽；

黃魚(yú)不能生長(zhǎng)在淡水中，鯉魚(yú)不會(huì)生長(zhǎng)在海水中；

人體血液中元素含量和地殼中元素豐度含有高度一致性；

生物體與環(huán)境關(guān)系第6頁(yè)地殼元素含量與人體元素含量關(guān)系圖第7頁(yè)2、環(huán)境問(wèn)題1）定義全球環(huán)境或區(qū)域環(huán)境中出現(xiàn)不利于人類(lèi)生存和發(fā)展各種現(xiàn)象，稱(chēng)為環(huán)境問(wèn)題。2）分類(lèi)原生環(huán)境問(wèn)題：自然力引發(fā)，也稱(chēng)第一類(lèi)環(huán)境問(wèn)題，火山噴發(fā)、地震、洪災(zāi)等。次生環(huán)境問(wèn)題：人類(lèi)生產(chǎn)、生活引發(fā)生態(tài)破壞和環(huán)境污染，反過(guò)來(lái)危及人類(lèi)生存和發(fā)展現(xiàn)象，也稱(chēng)第二類(lèi)環(huán)境問(wèn)題。又包含：環(huán)境污染和生態(tài)破壞。當(dāng)前環(huán)境問(wèn)題普通都是次生環(huán)境問(wèn)題。第8頁(yè)第9頁(yè)第10頁(yè)早期世界著名八大公害

(1)比利時(shí)馬斯(Meuse)河谷煙霧事件：發(fā)生在1930年12月，重工業(yè)排放SO2使數(shù)千人中毒，60余人死亡。

(2)美國(guó)洛杉磯光化學(xué)煙霧事件：發(fā)生在1943年5～10月，造成400余人死亡，城市100千米以外海拔米高山上大片松林也所以枯死。

(3)多諾拉煙霧事件：1948年10月26～31日，美國(guó)賓夕法尼亞州多諾拉鎮(zhèn)冶煉廠排放SO2和煙塵，使5911人發(fā)病，17人喪生。

(4)倫敦?zé)熿F事件：發(fā)生在1952年12月5～8日，四天內(nèi)中毒死亡4000多人。

(5)四日市哮喘事件：1955年以來(lái)日本四日市石油提煉和工業(yè)燃油產(chǎn)生廢氣嚴(yán)重污染城市大氣，哮喘病患者達(dá)817人，死亡36人。

(6)痛痛病事件：1955～1972年日本富山縣內(nèi)鋅、鉛冶煉廠等排放含鎘廢水污染澆灌農(nóng)田河水和飲用水，患者超出280人，死亡數(shù)十人。10年后又有79人死亡。潛伏期長(zhǎng)達(dá)10一30年。

(7)水俁病事件：1953～1956年，日本熊本縣水俁市，居民食用含甲基汞魚(yú)，造成有機(jī)汞中毒者283人，其中60人死亡。1991年，中毒病人仍有2248人，其中1004人死亡。

(8)米糠油事件：1968年3月，日本北九州市，愛(ài)知縣一帶生產(chǎn)米糠油時(shí)，混入多氯聯(lián)苯，造成13000人中毒，死亡16人。第11頁(yè)第12頁(yè)環(huán)境污染新動(dòng)向繼“煤煙型”、“光化學(xué)煙霧型”污染后，當(dāng)代人正進(jìn)入以“室內(nèi)空氣污染”為標(biāo)志第三污染時(shí)期。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球近二分之一人處于室內(nèi)空氣污染中，室內(nèi)環(huán)境污染已經(jīng)引發(fā)35.7%呼吸道疾病，22%慢性肺病和15%氣管炎、支氣管炎和肺癌。當(dāng)前中國(guó)每年由室內(nèi)空氣污染引發(fā)超額死亡數(shù)已經(jīng)到達(dá)11.1萬(wàn)人，超額急診數(shù)達(dá)430萬(wàn)人次，直接和間接經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)107億美元。來(lái)自北京兒童醫(yī)院調(diào)查在該院接診白血病患兒中有九成患兒家庭在六個(gè)月內(nèi)曾經(jīng)裝修。教授據(jù)此推測(cè)，室內(nèi)裝修材料中有害物質(zhì)可能是小兒白血病一個(gè)主要誘因。世界衛(wèi)生組織宣告全世界每年有10萬(wàn)人因?yàn)槭覂?nèi)空氣污染而死于哮喘病，而其中35%為兒童。據(jù)統(tǒng)計(jì)，我國(guó)兒童哮喘患病率為2%-5%，其中1至5歲兒童患病率高達(dá)85%。第13頁(yè)

我國(guó)環(huán)境科學(xué)與工程領(lǐng)域急需處理重大問(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

8．土壤污染機(jī)理與修復(fù)

9．固體棄物處理處置與資源化

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14頁(yè)

3）環(huán)境問(wèn)題認(rèn)識(shí)過(guò)程

20世紀(jì)60年代人們只把環(huán)境問(wèn)題作為污染來(lái)對(duì)待，沒(méi)有認(rèn)識(shí)到生態(tài)破壞問(wèn)題.20世紀(jì)70年代1972年聯(lián)合國(guó)，瑞典，斯德哥爾摩“人類(lèi)環(huán)境會(huì)議”，將環(huán)境污染和生態(tài)破壞提升到同一高度對(duì)待。

20世紀(jì)80年代1987年，由挪威首相布倫特蘭夫人組建“聯(lián)合國(guó)世界環(huán)境與發(fā)展委員會(huì)”發(fā)表了《我們共同未來(lái)》。

20世紀(jì)90年代1992年，巴西，里約熱內(nèi)盧，聯(lián)合國(guó)環(huán)境與發(fā)展大會(huì)，強(qiáng)調(diào)和正式確立了可連續(xù)發(fā)展思想，并形成了當(dāng)代環(huán)境保護(hù)主導(dǎo)意識(shí)。第15頁(yè)環(huán)境問(wèn)題全球共識(shí)

伴隨環(huán)境問(wèn)題日益嚴(yán)重，人類(lèi)對(duì)環(huán)境問(wèn)題認(rèn)識(shí)也在不停提升。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)家和局部地域事情。"酸雨"、"溫室效應(yīng)"、"臭氧層破壞"等已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出國(guó)家和地域局限而成為全球性問(wèn)題。這些問(wèn)題嚴(yán)重威脅著人類(lèi)生存和發(fā)展，成為世界各國(guó)關(guān)心大問(wèn)題，也成為國(guó)際社會(huì)注意熱點(diǎn)。第16頁(yè)二、環(huán)境化學(xué)起源與發(fā)展孕育階段(1970年以前)形成階段(70年代)發(fā)展階段(80年代以后)1、環(huán)境化學(xué)發(fā)展三個(gè)階段1950年代開(kāi)始，1960年代醞釀和準(zhǔn)備。針對(duì)早期污染控制工作和污染防治工作，結(jié)合化學(xué)理論，提出一些基本觀點(diǎn)。

最早是一門(mén)化學(xué)分支學(xué)科，由如湖泊學(xué)、生態(tài)學(xué)、生物地球化學(xué)等方面學(xué)者提出。如農(nóng)藥對(duì)水生生物影響，湖泊富營(yíng)養(yǎng)化，環(huán)境中元素地理分布等。出現(xiàn)一些新趨勢(shì)。

第17頁(yè)1980年代后新趨勢(shì)主要元素，尤其生命必需元素循環(huán)研究化學(xué)品安全評(píng)價(jià)全球改變研究污染控制化學(xué)研究污染預(yù)防化學(xué)第18頁(yè)

《自然科學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究匯報(bào)：環(huán)境化學(xué)》一書(shū)提出：“環(huán)境化學(xué)是一門(mén)研究潛在有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中存在、行為、效應(yīng)（生態(tài)效應(yīng)、人體健康效應(yīng)及其它環(huán)境效應(yīng)）以及降低或消除其產(chǎn)生科學(xué)”。2、環(huán)境化學(xué)定義1972年R.AHonne在所著《環(huán)境化學(xué)》定義：“環(huán)境化學(xué)是研究巖石圈、水圈、生物圈、外層大氣圈化學(xué)組成和其中發(fā)生過(guò)程，尤其是界面上化學(xué)組成和過(guò)程學(xué)科”。

戴樹(shù)桂等認(rèn)為：“環(huán)境化學(xué)是一門(mén)研究有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中存在、化學(xué)特征、行為和效應(yīng)及其控制化學(xué)原理和方法科學(xué)。它既是環(huán)境科學(xué)關(guān)鍵組成部分，也是化學(xué)科學(xué)一個(gè)新主要分支”。第19頁(yè)EnvironmentalChemistrymaybedefinedasthestudyofthesources（起源）,reactions（反應(yīng)）,transport（傳輸）,effects（效應(yīng)）,andfates（歸宿）ofchemicalspeciesinwater,soil,air,andlivingenvironments（水、大氣、土壤、生物環(huán)境）,andtheeffectsoftechnologythereon.------[EnvironmentalChemistry(seventhedition),StanleyE.Manahan]

第20頁(yè)（1）有害物在環(huán)境介質(zhì)中濃度水平和形態(tài)分布(介質(zhì)存在)；

（2）有害物遷移轉(zhuǎn)化和歸宿(環(huán)境行為)；

（3）有害物對(duì)生態(tài)和人體作用路徑、方式、程度和風(fēng)險(xiǎn)(環(huán)境效應(yīng))；

（4）有害物已造成影響或預(yù)防它們可能造成影響方法和路徑(環(huán)境控制)。3、環(huán)境化學(xué)內(nèi)容第21頁(yè)4、環(huán)境化學(xué)分支學(xué)科及發(fā)展趨勢(shì)●環(huán)境分析化學(xué):

環(huán)境樣品前處理技術(shù)；儀器分析靈敏度和重復(fù)性?！癍h(huán)境污染化學(xué)：化學(xué)污染物在大氣、水體和土壤中形成、遷移、轉(zhuǎn)化和歸趨過(guò)程化學(xué)行為和生態(tài)效應(yīng)。

包含：大氣環(huán)境化學(xué)、水環(huán)境化學(xué)、土壤環(huán)境化學(xué)

●污染控制化學(xué)：從終端污染控制模式向全過(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)（GreenChemistry）和工業(yè)生態(tài)學(xué)（IndustrialEcology）等一些列污染控制戰(zhàn)略思緒。第22頁(yè)

（1）

以微觀研究宏觀：從原子、分子水平，研究宏觀環(huán)境圈層中環(huán)境現(xiàn)象和改變機(jī)制；（2）研究對(duì)象復(fù)雜：現(xiàn)有些人為起源也有天然起源，處于環(huán)境開(kāi)放體系內(nèi)，各種環(huán)境原因同時(shí)相互作用，其研究需要多學(xué)科結(jié)合。（3）物質(zhì)水平低：mg/kg(ppm,10-6)、ug/kg(ppb,10-9)、甚至ppt,10-125、環(huán)境化學(xué)研究特點(diǎn)第23頁(yè)三、幾個(gè)基本概念1、環(huán)境背景值EnvironmentalBackgroundValue，某地未受污染環(huán)境中某種化學(xué)元素或化學(xué)物質(zhì)含量（濃度），又叫環(huán)境本底值。當(dāng)前，未受污染環(huán)境已經(jīng)基本不存在，所以取得環(huán)境本底已經(jīng)十分困難，普通只能取得相對(duì)輕污染環(huán)境背景值。2、環(huán)境容量

EnvironmentalCapacity，特定環(huán)境單元在不影響其特定環(huán)境功效情況下，能夠容納污染物最大量。這里特定環(huán)境功效普通以環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù)。比如湖泊環(huán)境容量：EC=V(Cs—CB)。V為湖泊水域體積（m3），Cs和CB分別為某種污染物水環(huán)境質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)和環(huán)境背景值（mg/L，g/m3）。第24頁(yè)

環(huán)境污染：當(dāng)環(huán)境中某物質(zhì)濃度超出了正常水平而對(duì)環(huán)境產(chǎn)生了不良效應(yīng)。該物質(zhì)被稱(chēng)為環(huán)境污染物。如人類(lèi)活動(dòng)產(chǎn)生副產(chǎn)品和廢物進(jìn)入環(huán)境，并在環(huán)境中擴(kuò)散、遷移、轉(zhuǎn)化，使環(huán)境系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與功效發(fā)生改變，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生一系列干擾和侵害，如水污染、大氣污染、酸雨、臭氧層破壞、海洋污染等等。環(huán)境污染物分為：一次污染物和二次污染物。一次污染物：即原發(fā)性污染物。二次污染物：即一次污染物轉(zhuǎn)化產(chǎn)物。3、環(huán)境污染與污染物第25頁(yè)5、急性毒性與慢性毒性急性毒性：環(huán)境污染物一次性或短時(shí)間內(nèi)作用于生物機(jī)體引發(fā)損害作用。其大小慣用半數(shù)有效量ED50和半數(shù)致死量LD50表示。如：Cd對(duì)金魚(yú)96hLD50為2.13mgL-1。慢性毒性：環(huán)境污染物在生物體大部分或整個(gè)生命周期內(nèi)連續(xù)作用于生物機(jī)體引發(fā)損害作用。4、源和匯

源指污染物發(fā)生源。分為人工源和天然源。匯指污染物歸宿，即去除過(guò)程。第26頁(yè)比如：金屬硒(Se)能夠抑制Hg毒性金屬鋅(Zn)能夠抑制Cd毒性6、協(xié)同作用、拮抗作用協(xié)同作用：一個(gè)污染物存在會(huì)造成另一個(gè)污染物毒性或危害性增加。也稱(chēng)相乘作用。比如倫敦?zé)熿F中，冶煉廠排出SO2廢氣中若含有鋅、鐵等金屬離子煙氣氣溶膠，則其危害性就會(huì)大大增加。拮抗作用：一個(gè)污染物質(zhì)毒性能夠被另一個(gè)物質(zhì)所抑制，稱(chēng)為拮抗作用。第27頁(yè)7、生物濃縮因子（BCF）

BCF-BiologicalConcentrationFactor比如：浮游生物對(duì)鉛：BCF=30-12000，對(duì)銅BCF=400-90000藻類(lèi)對(duì)六六六：BCF=600魚(yú)類(lèi)對(duì)六六六：BCF=1260魚(yú)類(lèi)對(duì)氯化甲基汞：BCF=3000

BCF=

第28頁(yè)8、生物半衰期（BHL）

BHL—BiologicalhalfLife，污染物進(jìn)入生物體內(nèi)后，在代謝作用下，污染物削減到初始濃度二分之一所需要時(shí)間，即生物半衰期。普通，污染物在生物體內(nèi)代謝符合一級(jí)動(dòng)力學(xué)方程：（k為衰減常數(shù)）所以：

比如在人體內(nèi)衰減pb：t1/2=20aCd：t1/2=13a無(wú)機(jī)Hg：t1/2=45d

氣態(tài)Hg：t1/2=58d

甲基Hg：t1/2=70d第29頁(yè)9、慣用單位介紹mg/L——普通水環(huán)境中污染物濃度；mg/kg——普通土壤中污染物濃度，或生物體內(nèi)污染物濃度；mg/m3——普通大氣中污染物濃度。ppm,ppb,ppt——10-6，10-9，10-12LD——致死劑量，lethaldoseLD100——絕對(duì)致死劑量LD50——半數(shù)致死劑量LD0——最大耐受劑量ppm和mg/m3之間換算（原因是有些大氣污染物濃度是用ppm表示，有些是