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1、环境化学,Environmental Chemistry刘文霞,Chapter 1:A Brief Introduction,Environmental problems Environmental Sciences Environmental Chemistry Environmental pollutants,环境概念,与某一中心事物有关的周围事物.在环境科学中,中心事物就是人类,所以在环境科学中所指的环境就是与人类有关的周围事物.环境问题 指人类与环境这一对矛盾体相互依存、相互制约中所产生的问题,人类面临严峻的环境问题,人,大气污染,固体垃圾污染,噪音污染,光污染,电磁辐射,森林面积锐减
2、,水污染与水资源危机,热污染,酸雨,水土流失，土壤沙漠化,装潢材料污染,臭氧层破坏,任意排放废弃物，污染环境,大气污染,环境问题,与湖争地,水质污染,噪声污染,食品污染,不适当的开发利用自然资源 破坏环境,乱砍滥伐森林,破坏草原,二.环境问题的严重危害,第一、胁生态平衡,第二、危害人类健康,第三、直接制约经济和社会的可持续发展,环境污染破坏了人类和其它生物的生存环境,有可能会导致生态危机,威胁生态平衡,地球上有170多万个已被鉴定的物种.由于环境污染与环境破坏,大量物种灭绝.目前已发展到每天消失一个动物物种,每小时消失一个生物物种的程度.长江白鳍豚,被我国列为一级保护动物,现已濒临灭绝.80年
3、代初,长江有400头白鳍豚;90年代初,下降到150头以下;到1996年只有几十头了.,环境污染使人类遭受折磨,严重危害人类健康.,危害人类健康,当前地球上有五种物质对环境最为有害,这五种物质是:汞,镉,铅,滴滴涕和多氯联苯.这些物质可以直接蓄积在农作物,动物和人体内,而且通过食物链逐级富集,使浓度增强几百倍,几千倍,甚至上万倍,最后到达食物链的顶端-人体,这对人类健康的危害可想而知.,环境既是经济和社会发展的基础,又是制约经济和社会发展的因素.,直接制约经济和社会的可持续发展,联合国环境与发展世界委员会在1987年报告中明确提出:必须实施可持续发展战略.可持续发展不仅要求当代人的发展不应损害
4、下代人的利益,而且还要求当代一部分人的发展不应损害另一部分人的利益.,必须切实保护资源与环境,不仅安排好当代的发展,还要为子孙后代着想,决不能吃祖宗饭,断子孙粮,走浪费资源,先污染后治理的路子.-江泽民,可持续发展三项基本原则,追求公平性 各类人都应有满足其争取美好生活愿望的公平权利强调持久性 要求人类经济和社会的发展不能超越环境和经济的承载力坚持共同性 地球是全人类的共同家园，可持续发展必须是全人类的共同行动,铅污染事件,2009年8月，陕西凤翔“儿童血铅超标事件”引发各界关注。凤翔县政府8月13日晚公布的最新检测结果显示，731名受检儿童中，615名血铅超标 血铅超标事件主因是当地惟一的铅
5、锌冶炼企业陕西东岭冶炼有限公司,1)马斯河各烟雾事件，发生于1930年比利时 马斯谷工业区，由于二氧化硫的粉尘，一 周内近60人死亡，千人呼吸系统疾病。,2)洛杉矶光化学烟雾事件，发生于1943年美国洛杉矶，由于大量汽车气在紫外线照射 下产生光化学烟雾，大量居民出现眼睛红肿、流泪等症状。,3)多诺拉烟雾事件，发生于1948年美国宾夕法尼亚州多诺拉镇，由于大气严重污染，有5900多人患病，17人死亡,著名的世界公害事件,4)伦敦烟雾事件，发生于1952年英国伦敦，由于烟尘和二氧化硫在浓雾中积聚不散，先后死亡1万多人,5)四日市事件，发生于1961年日本四日市，由于废气严重污染大气，许多居民患上哮
6、 喘病，多人死亡。,6)富山痛痛病事件，发生于19551972年日本富山县，人们食用用含镉废水污染的河 水和稻米而中毒，死亡一百多人。,7)爱知米糠油事件，发生于1968年九州爱知县一带，人们食用含多氯联苯的米糠油后造成中毒，患者超过1万人，16人死亡。,水俣镇位于日本九州南部的海滨，渔业兴旺。1953年，水俣镇的一个人生了怪病，开始只是口齿不清、步履摇晃、面部痴呆，后来发展到耳聋眼瞎、全身麻木，最后体如弯弓、神经失常，惨叫而死。1956年4月，一个6岁的女孩患了同样的病症。同年5月又有四个同样的病人被送进了医院。紧接着，该镇又发现了五十多个这类患者。这引起了全镇的恐慌。有关方面开展调查，确认
7、这种“水俣病”是因为汞污染了海水，人又吃了受污染的鱼虾而引起的，60多人死亡。于是，环境问题再次引起了人民的思索和关注。,你知道什么叫水俣病吗？,环境污染,（1）全球气候变暖,（2）臭氧层破坏；（3）酸雨蔓延；（4）生物多样性减少（5）森林锐减；（6）土地荒漠化(7）资源短缺；（8）水环境污染严重（9）大气污染肆虐；（10）固体废物成灾，,当今世界十大环境问题,环境意识,人对待自然和环境的态度 对自然及其发展规律的认识（基础和前提）对人类与生态环境之间关系的理解（核心内容）在与环保有关的问题的行为趋向（外在表现）对环保活动的参与程度（外在表现）,环境意识的表现形式,自我保护型反对公害型自然崇拜
8、型绿色文明型 绿色政治，绿色经济，绿色文化,中国现行的环境管理制度,环境影响评价制度三同时制度（设计，施工，验收）排污收费制度环境保护目标责任制城市环境综合整治定量考核制度污染集中控制制度排污申报登记与排污许可证制度污染限期治理制度,环境问题,人类发现环境问题的存在始于20世纪60年代初，美国科学家蕾切尔卡逊（Rachel Carson）称得上是一位先行者，她注意到由于化学杀虫剂的生产和应用，很多生物随着害虫一起被杀来，连人类自己也不能幸免，她那本著名于世且也必将载入史册的寂静的春天中向世人发出警告：“一种奇怪的寂静笼罩了这个地方，这儿的清晨曾经荡漾着鸟鸣的声浪，而现在一切声音都没有了，只有一
9、片寂静覆盖着田野，树林和沼泽”。寂静的春天象是黑暗中的一声呐喊，唤醒了广大民众，从那时起在社会意识和科学讨论中出现一个斩新的词汇：环境保护。令人遗憾的是：寂静的春天引发的杀虫剂之争虽然有了较为明确的结论，DDT和一些剧毒农药也早已被禁用，但36年时光消逝，卡逊所忧虑的局面不但没有消失，反而更加严重了，人类面临的环境问题已经从局部小范围发展成为地区性的，甚至是全球性的了，显然其影响也更广泛，更深远了，当今世界下面临着的十大环境问题，几乎都与工业发展紧密相关。,对环境问题的认识,环境问题并不只限于环境污染，人们对现代环境问题的认识有个发展过程120世纪60年代21974年 人类环境会议320世纪8
10、0年代，提出持续发展战略420世纪90年代，巩固和发展 1992年6月在“环境与民展宣言”这个历史性的文件中，定义“即符合当代人的需要，又不致损害后人满足需求的能力的民展。,1972年，联合国在瑞典首都斯德哥尔摩，召开了“人类与环境会议”有113个国家参加会议通过了人类环境宣言会议建议联合国大会将这次会议开幕日的6月5日定为“世界环境日”响亮地提出了：“人类只有一个地球赖以生存，这个地球不是我们从上一代人手里断承下来的，而是我们从下一代人手里借来的”联合国组织第一次把环境问题与社会因素联系起来，会后组建了联合国环境规划署（UNEP）“世界环境日”的作用在于唤起全世界人民都来注意保护人类赖以生存
11、的环境，自觉采取行动参与环境保护的共同努力同时要求各国政府和联合国 应该为推进环境保护做出贡献。,“地球日”1970年4月22日，美国的一些环境保护工作者和社会名流首次在国内发起了“地球日”活动，全美1万所中小学，2000所高等院校和全国的各大团体共2000万人参加了这次活动，人们举行集会、游行、演讲等等各种环境保护宣传教育活动，要求政府采取保护环境的措施，这是人类有史以来第一次规模宏大的群众性环境保护运动，从这以后“地球日”就向日益扩大并超越了国界，每项逢这一天，许多国家都开展纪念和宣传教育活动，有力地推动了环境保护事业的发展。,1987年，由挪威前首相布伦物兰夫人任主席的联合国“世界环境与
12、发展委员会”组织来自21个国家的著名专家学者到各国实地考察后于4月发表了影响全球的题为我们共同的未来的长篇报告，这份报告鲜明地提出了三个观点：环境危机，资源危机和发展危机不能分割。地球的资源和资源远不能满足人类发展的需要 必须为当代的和下一代人的利益改变发展模式,1992年6月，联合国在巴西里约热内卢举行了“环境与发展大会”有183个国家，102位国家元首或政府首脑和70个国际组织出席。气氛空前热烈，经过反复讨论，通过里约热内卢环境与发展宣言21世纪议程等重要文件。在“环境与发展宣言”这个历史性的文件中，世界各国首次共同提出，人类就遵循可持续发展的方针，对于可持续发展最简单，最明了，也为最多人
13、接受的可持续发展的定义是：既符合当代人的需要，又不致损害后代人满足其需求能力的发展。,对于可持续发展三项基本原则的共识,可持续发展追求公平性 应该承认，在满足人类需求方面存在着很多不公平的因素，种族、地域、经济、文化、贫富，可持续发展则强调各类人都应有满足其争取美好生活愿望的公平权利，不仅在同代人中应坚持公平性，还要实现代际公平，要给世世代代以公平享用自然资源的权利，不能“吃祖宗饭 造子孙孽”。可持续发展强调持续性 因为自然界的很多资源是有限的，而人类都要持续不断地在地球上生存繁衍，可持续发展的核心就是要求人类经济和社会的发展不能超越环境与淘汰的承载力。只有不损害支持地球生命的自然系统：大气、
14、水、土壤、生物，发展才有可能持续永久。可持续发展坚持共同性 地球是全人类的共同家园，可持续发展必须是全人类的共同行动。尽管世界各国还存在发展水平、文化、历史的差异，各国实施可持续发展战略的步骤和政策不可能完全一致，但必须坚持共同的认识，共同的目标和共同的责任感。在此基础上加强合作，缓解矛盾，减少冲突，促进和平。,环境科学,一门研究环境质量及其控制和改善为目的的综合性新学科.运用自然科学和社会科学有关学科的理论、技术和方法研究环境问题,环境科学的兴起,1945年，第二次世界大战结束以后，50年代诞生了环境科学。50年代提出了环境科学的概念，经过60年代的酝酿，70年代初开展了零星的、不系统的工作
15、，到现在已发展为边缘学科性质的综合学科。伴随着环境问题的发生而产生的，寂静的春天第一部环境科学名著。,研究内容,宏观：人类同环境之间的相互作用、相互促进、相互制约的对立统一关系，揭示社会经济发展和环境保护协调发展的基本规律。微观：环境中的物质，尤其是人类活动排放的不同种类和形态的污染物在生态系统或有机体内迁移、转化和蓄积的过程及其运动规律，探索它们对生命的影响及其作用机理，并综合运用多种工程技术措施，利用系统分析和系统工程的方法寻求解决环境问题的最佳方案。,环境科学的特点,1.综合性很强的科学 对于环境问题的研究，不仅涉及到环境，生物学、化学、物理学、地学、医学、工程学和教育等自然科学，而且还
16、需要社会学，经济学、管理学和法学等社会科学方面的知识，因此是一门综合性很强的学科，也是上述众多基础学科的汇集点。2.环境科学面临对象非常复杂，领域十分广泛 a:宏观研究：人类同环境之间的关系，表明和提示社会经济发展和环境协调发展的基本规律。b:微观研究：环境中的物质，尤其是人类活动排放的污染物质在环境中的迁移，转达化以及在有机体内的代射和蓄积过程。提示和探索这些物质对生命和环境的影响以及作用机理，并符合运用多种工程技术措施，利用系统分析和系统工程的方法寻找解决环境问题的最佳方案。3:环境科学是边缘性很强的科学 运用自然科学和社会科学的有关学科的理论技术，方法，是有关学科相互渗透，互相交叉的学科
17、。,环境科学是边缘性很强的科学,环境科学名著,1寂静的春天2只有一个地球，对一个小小行星的关怀和维护3增长的极限4公元2000年地球,重要的时间,6月5日 世界环境日4月22日 世界地球日3月22日 世界水日3月23日 世界气象日5月31日 世界禁烟日6月17日 为防治荒漠化与干旱日7月11日 为世界人口日10月16日 世界粮食日,环境科学分科的四维结构图,时间特性,历史,现在,未来,内容特性,一般理论,概论,应用研究,对象特性,y,自然科学,社会科学,技术科学,组织特性,聚落,区域,全球,环境化学,在近现代工业发展和科技进步过程中，“化学”为人类提供了品种繁多，琳琅满目的生产和生活用品，化学
18、科学和化学工业为现代社会做出了重要贡献，与此同时，大量的有害物质进入地球的各个圈层后，大大降低了环境质量直接或间接地损害人类的健康，影响生物的繁衍和生态的平衡。由于大量环境问题80-90%与化学物质直接相关，因此环境化学在掌握污染来源，消除和控制污染，确定环境保护决策，以及提供科学依据，诸方面都起着重要的作用。,环境化学定义,一门研究有害化学物质在环境介质(大气、水体、土壤、生物）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。,环境化学研究内容,1.有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态。2.潜在有害物质的来源，以
19、及它们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为。3.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。4.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,综合性特点 环境体系宏大，以化学方法为主，综合生物的、物理的、气象的方法来研究环境化学问题复杂性：范围较广。空间大。对象多 浓度低 成分复杂 转化 各种因素的影响,环境化学分支学科划分,环境分析化学（有机、无机、形态分析）各圈层环境化学（大气、水、土壤环境化学、复合污染物的多介质环境行为）污染生态化学（生态毒理学、环境污染对陆地、水生生态系统的影响、生态风险评价）环境理论化学（界面化学，QSAR,污染
20、预测模型)污染控制化学(大气、水污染控制，固体废物污染控制与资源化，绿色化学与清洁生产）,研究任务,环境化学的特点是要从微观的质子量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，与基础化学研究的方式方法不同，环境化学所研究的环境本身是一个多因素的开放性体系，变量多，条件较复杂。许多化学原理和方法不易运用。化学污染物在环境介质中会发生存在形态的变化，它们分布广泛，迁移转化速率较快，在不同的时期条件下有明显的动态变化。,环境化学的发展动向（自学）,（课本、环境化学2011,1开篇）,What is the environment?,Atmo
21、sphere,Hydrosphere,Geosphere,Biosphere,Anthrosphere,Biogeochemical cycles,元素的生物地球化学循环,氧的循环碳的循环氮的循环磷的循环硫的循环,Why,Why could the Environmental chemistry be developed?Why should we study Environmental chemistry?,Why could the Environmental chemistry be developed?,Development of Industry/Economy,Environme
22、ntal problems,Chemistry/Chemicals,Why should we study Environmental chemistry?,Environmental chemicals,Health problem of human&wildlife,Green chemistry,Clean production,Industrial Ecology,Who,Who should study?you are the main actorWhom should we transport our knowledge to?publics,policy maker,chemic
23、als maker,Where,Where to study?course,workingWhere to use our knowledge?environment,working,环境污染物-环境化学研究的对象,Environmental Pollutant-the Research Objectives in the Environmental Chemistry,1.The Defination,Human active/harm effection environ.concentr.natural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.人类的生产和生活产
24、生.Source/receptorHazardous Substances边界的不确定性,2.The Classes:,Environmental Sphere Atmosphere,Aquatics,Soil Forms of Pollutants Gas,Liquid,Solid Properties of Chemical Chemical Pollutants,Physical Pollutants,Biological Pollutants,3.Sources,Industry:点源 数量大,成分复杂,毒性大。酸，碱，盐，重金属，有机物，毒物，放射性物质，微生物，寄生虫Agricul
25、ture:面源 农药，化肥，细菌，微生物Transportation:移动源噪声，污染物的排放和泄漏Municipal Life:面源 生活污水，垃圾，燃煤释放,4.Chemical Pollutants,Elements:Pb,Hg,Cd,Halogen,O3-Inorganics:MeCN,CO,NOx,H2S,SOxOrganics&Hydrocarbon:PAHMetal-organics:MeHg,Tri-butyl-tinO-organics:Phenol,Organic AcidX-organics:CCl4,PCBsN-organics:TNT,NO2-ArS-organics
26、:CH4HS,S-alcoholP-organics:P-pesticides,P-toxic gas,5.Priority Pollutants:Black list,在众多污染物中,筛选出一些毒性大、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，称之为优先污染物。USEPA,1976年,129优先污染物中国水中优先控制污染物黑名单14类68种,6.Environmental Effects:,Defination:自然过程或人类的生产和生活活动对环境造成污染和破坏,从而导致环境系统的结构和功能发生变化谓之环境效应.自然环境效应和人为环境效应.Classes:Physical:no
27、ise,green house Chemical:acid rain,photochemicalfog Biological:cancer increased,7.Turnover and Transportation of Environmental Pollutants in Environmental Media,Transportation Mechanic;Physicochemical(Solu./precipit.,ox./red.,adsop./desorp.)Biological(food-chain/biol.amplif,accumul.)Turnover Physica
28、l(evapor.,dialys,coagul.,rediact)Chemical(photoreact,complex,ox./red.)Biological(metabolizm,uptake)Reaction and cycling between interfaces.,CH3Hg+R2Hg Hg2+Hg+Hg0(200倍），CH3Hg+C2H5Hg+C6H5Hg+,CH4,+,Hg+,Air 11 d,Soil 1000 Y,Sea water 3200 Y,Sea Sediment2.5108 Y,Hg2+,Hg0,Hg0,CH3Hg+,(CH3)2Hg+,CH3S-HgCH3,CH3Hg+,CH3S-HgCH3,(CH3)2Hg,Hg0,C2H6,我们只有一个地球,请爱护环境,愿人与自然和谐共处,我们拥有美丽的地球,
