环境化学课件-南开大学孙红文博导第一章.ppt

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1、1-1,第一章绪论Chapter 1.Introduction,环境化学 第一章 绪论,1-2,环境化学 第一章 绪论,内容提要及重点要求,本章简要介绍了环境化学在环境科学中和解决环境问题上的地位和作用，它的研究内容、特点和发展动向，主要环境污染物的类别和它们在环境各圈层中的迁移转化过程。要求掌握对现代环境问题认识的发展及对环境化学提出的任务，明确学习环境化学课程的目的。从七八百年前因人类开始用煤产生的空气污染，发展到当代面向21世纪多方面的全球环境问题，无不与化学科学密切相关。所以，如何阐明这些危害人类的环境问题的化学机制并为解决这些问题提供科学依据，已成为化学科学工作者的一个重要职责。环境

2、科学与化学交叉形成的环境化学学科在这方面负有特殊的使命。,1-3,第一节 环境化学 1.1 Environmental Chemistry,一、化学与环境 Chemistry and Environment二、什么是环境化学 What is Environmental Chemistry三、元素地球化学循环 Geochemical Cycle of Elements四、环境化学的前沿 Frontiers of Environmental Chemistry,环境化学 第一章 绪论,1-4,一、化学与环境 Chemistry and Environment,环境化学 第一章 绪论,化学工业的发展

3、为人类带来福祉，目前我们日常生活和工农业生产所使用的化学品已多达100000种以上。没有化学品，就没有如此繁荣的地球。如，没有农药，就不会有粮食的高产，地球不可能支撑如此庞大的人口；各种药物帮助人类战胜疾病，青霉素的使用使人类寿命出现第二次飞跃，平均增加了20岁。但是，人类过度依赖化学品，不当使用化学品，在生产、使用和废弃化学品的过程中疏于管理，使化学品成为环境污染的罪魁祸首。如，难降解有机氯农药及一些具有良好性能的工业品的使用被证明是过大于功，造成了“寂静的春天”；在人类活动过程中还无意识地产生很多副产物，如燃烧产生的多环芳烃、二噁英，饮用水消毒产生的副产物等。,1-5,All matter

4、 is chemical;we are chemicalThe human body is a complex chemical factory,Chemistry is Good,Good Things from ChemistryPharmaceuticals that have improved health and extended lifeFertilizers that have greatly increased food productivitySemiconductors that have made possible computers and other modern e

5、lectronic devices,The Downside of ChemistryPollutants Toxic substances Nonbiodegradable plastic containersThese have resulted in harm to the environment,环境化学 第一章 绪论,1-6,1928年由英国细菌学家弗莱明发现了青霉素，1940年，牛津大学的病理学家弗洛里和病理化学家钱恩合成了青霉素。三人获1945年诺贝尔生理学和医学奖。青霉素的成功合成带动了药物合成革命，而且至今青霉素都是一个廉价有效的抗生素。但是一些抗生素的滥用，造成环境积累，对

6、生态系统产生危害。,环境化学 第一章 绪论,1945年，瑞士化学家穆勒发明合成了DDT，能够有效地杀死蚊虫、控制疟疾蔓延。穆勒因此于1948年荣获诺贝尔生理医学奖。后来发现包括DDT在内的很多有机氯农药难于降解，在生物体内富集，沿着食物链放大，危害人类和生态系统健康。,1-7,“By sensible definition，any by-product of a chemical operation for which there is no profitable use is a waste.The most convenient,least expensive way of disposi

7、ng of said waste up the chimney or down the river is best.”,From American Chemical IndustryA History,W.Haynes,D.Van Nostrand Co.,1954,The Old Attitude,环境化学 第一章 绪论,1-7,1-8,全球十大环境污染事件,1.马斯河谷烟雾事件 1930年 2.洛杉矶光化学烟雾事件 1943年 3.多诺拉烟雾事件 1948年 4.伦敦烟雾事件 1952年 5.日本水俣病事件 19531956年 6.日本骨痛病事件 19551972年 7.日本米糠油事件 1

8、968年 8.印度博帕尔事件 1984年 9.剧毒物质污染莱茵河事件 1986年 10.切尔诺贝利核泄漏事件 1986年,环境化学 第一章 绪论,1-9,Chemistry is required to deal with environmental problems and challenges to sustainabilityOf all professionals,chemists are the best qualified to understand environmental problems from the misuse of chemicalsThe practice of

9、 environmentally beneficial chemistry is not a burden,but rather an opportunity that challenges human imagination and ingenuityGreen Chemistry seeks to present a body of chemical knowledge from the most fundamental level within a framework of the relationship between chemical science and human being

10、s,their surroundings,and their environment.,Chemists and Chemistry are Part of the Solution,环境化学 第一章 绪论,1-10,第一节 环境化学 1.1 Environmental Chemistry,一、化学与环境 Chemistry and Environment二、什么是环境化学 What is Environmental Chemistry三、元素地球化学循环 Geochemical Cycle of Elements四、环境化学的前沿 Frontiers of Environmental Che

11、mistry,环境化学 第一章 绪论,1-11,二、什么是环境化学 What is Environmental Chemistry,1.学科隶属 环境化学是在化学科学的传统理论和方法基础上发展起来的，以化学物质在环境中出现而引起的环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的新型学科。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。2.定义 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。,环境化学 第一章 绪论,1-12,Environmental Chemistry may be defined as the study of

12、 the sources,reactions,transport,effects,and fates of chemical species in water,soil,air,and living environments and the effects of technology thereon.,环境化学 第一章 绪论,SO2,SO2+1/2O2+H2OH2SO4,H2SO4,Acid precipitation,S(in coal)+O2SO2,H2SO4,From Environmental Chemistry,S.E.Manahan,CRC Press,2004,1-13,3.研究

13、内容：环境化学研究有害物质在环境介质中存在的来源、浓度水平和形态，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及防止产生危害的方法和途径。,环境化学 第一章 绪论,4.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。,5.核心：研究化学污染物在环境介质中的 迁移 transfer 转化 transformation,1-14,Hazardous Compounds,Environmental System,Mathematical model,环境化学 第一章 绪论,Charact

14、erization of important environmental processes(transport,mixing,boundary fluxes,etc.)and relevant properties(temperature,pH,water composition,soil constituents,light intensity,wind velocity,microbial activity,etc.),Conceptual model for hazardous compound in environmental system considered,Quantitati

15、ve description of fate of the hazardous compound in the environmental system considered,Determination of the relevant compound properties and reactivities,Question to be answered,Input data,From Environmental Organic Chemistry,R.P.Schwarzenbach,Wiley-Interscience,2003,环境化学研究思路,1-15,atmosphere,hydros

16、phere,geospherelithosphere,biosphere,anthrosphere,环境化学 第一章 绪论,环境各圈层,1-16,6.分支学科,环境化学 第一章 绪论,1-17,第一节 环境化学 1.1 Environmental Chemistry,一、化学与环境 Chemistry and Environment二、什么是环境化学 What is Environmental Chemistry三、元素地球化学循环 Geochemical Cycle of Elements四、环境化学的前沿 Frontiers of Environmental Chemistry,环境化学

17、第一章 绪论,1-18,三、元素地球化学循环 Geochemical Cycle of Elements,环境化学 第一章 绪论,1.氧的循环（Oxygen Cycle）,1-19,环境化学 第一章 绪论,From Environmental Chemistry,S.E.Manahan,CRC Press,2004,1-20,2.碳的循环（Carbon Cycle）,环境化学 第一章 绪论,大气中的CO2,溶解作用和化学过程,溶解性的无机碳主要为HCO3,以溶解的CO2的溶解作用,化学沉淀作用和无机碳结合于微生物外壳,不溶性无机碳，主要为CaCO3和CaCO3 MgCO3,光合作用,生物降解,

18、固定的有机碳（CH2O）和人为合成的碳,固定的有机烃类，CxH2x和油母页岩,用石油原料生产的异型物质,生物地球化学过程,1-21,环境化学 第一章 绪论,From Environmental Chemistry,S.E.Manahan,CRC Press,2004,2.碳的循环（Carbon Cycle）,CxH2x,1-22,3.氮的循环（Nitrogen Cycle）,人类活动圈NH3，HNO3，NO，NO2无机硝酸盐，有机氮化合物,生物圈生物结合氮，像蛋白质中的氨基（NH2）氮,污染物的排放，NO，NO2,N2的固定，像NH3,来自沉降的溶解NH4，NO3,分子N2的固定作用，像氨基氮

19、,微生物释放的N2，N2O，NH3,采矿的硝酸盐,化肥，含氮污染物,化肥，NO3,由分解产生的NH4，NO3,大气圈N2，一些N2O，痕量NO，NO2，HNO3，NH4NO3,环境化学 第一章 绪论,水圈和岩石圈溶解的NO3，NH4在死生物质和化石燃料中的有机结合氮,1-23,3.氮的循环（Nitrogen Cycle）,环境化学 第一章 绪论,From Environmental Chemistry,S.E.Manahan,CRC Press,2004,1-24,From Environmental Chemistry,S.E.Manahan,CRC Press,2004,4.硫的循环（Su

20、lfur Cycle）,环境化学 第一章 绪论,大气中的硫,溶解或非溶解的无机硫,被生物同化,生物体内的硫,微生物代谢,微生物代谢产生的小分子有机硫,外来化合物杀虫剂中的含硫基团,生物降解,硫化物和金属硫化物,硫化物氧化,硫酸盐还原,元素硫,分 解,大气中的硫与其他环境圈层的交换,1-25,From Environmental Chemistry,S.E.Manahan,CRC Press,2004,5.磷的循环（Phosphorous Cycle）,环境化学 第一章 绪论,溶解态无机磷酸盐和聚磷酸盐,非溶解态无机磷酸盐,化肥径流废水洗涤剂,外来化合物中的有机磷,底泥中的生物、有机和无机磷,生

21、物磷，主要是核酸,生物同化,微生物降解,溶解,沉淀,1-26,第一节 环境化学 1.1 Environmental Chemistry,一、化学与环境 Chemistry and Environment二、什么是环境化学 What is Environmental Chemistry三、元素地球化学循环 Geochemical Cycle of Elements四、环境化学的前沿 Frontiers of Environmental Chemistry,环境化学 第一章 绪论,1-27,四、环境化学的前沿 Frontiers of Environmental Chemistry,微量化、微观化

22、宏观化复合污染、综合化理论化界面过程、多相性新型化学品学科交叉环境友好技术的开发,环境化学 第一章 绪论,1-28,第二节 环境各圈层1.2 Environmental Spheres,环境化学 第一章 绪论,1-29,环境化学 第一章 绪论,工农业及生活废气、废渣及废水的排放,生物富集食物链,悬浮颗粒物胶体DOC,碳酸盐循环,大气圈,土壤圈,水圈,地下含水层,生物圈,人类活动圈,1-30,环境化学 第一章 绪论,大气圈,Pressure in kPa,Thermosphere,Mesosphere,1-31,环境化学 第一章 绪论,大气圈,重要的大气化学过程示意图,1-32,环境化学 第一章

23、 绪论,大气颗粒物的相关反应,From Environmental Chemistry,S.E.Manahan,CRC Press,2004,1-33,环境化学 第一章 绪论,大气中的水,冰和雪,人类生活、市政及工业用水,大气中云、雾和降水中的水,生物圈中的水,海洋水,地表淡水,井水,地下含水层中的水,水圈,水圈的构成,Water in the geosphereGroundwater in aquifers,1-34,水的循环，1012 L/d,环境化学 第一章 绪论,水圈,1-35,O2 CO2,CO2+H2O+hCH2O+O2,Epilimnion PhotolysisRelativel

24、y high dissolved O2,chemical species in oxidized forms,Thermocline,Hypolimnion Relatively low dissolved O2,chemical species in reduced formsExchange of chemical species with sediments,湖泊的分层,环境化学 第一章 绪论,水体的分层,水圈,From Environmental Chemistry,S.E.Manahan,CRC Press,2004,1-36,环境化学 第一章 绪论,沉积物是水环境污染物的一个汇，不

25、同深度的沉积物反映不同年代的污染。随着水环境的改善，污染沉积物可能成为水污染的一个内源。如，滇池沉积物中磷的释放对于滇池水体富营养化的作用。,From Environmental Organic Chemistry,R.P.Schwarzenbach,Wiley-Interscience,2003,1-37,土 壤,土 壤,陆生食物链,垃圾填埋场地下储油罐,农药,地下水,地下水,环境化学 第一章 绪论,土壤圈,重金属形态过程有机污染物微生物降解水解等过程,吸收和摄取,1-38,E,E,E,土壤是高度不均一系统，造成污染物在土壤中具有不同的形态或者结合状态，导致了过程的非线性及污染物的生物有效性

26、降低,环境化学 第一章 绪论,矿物骨架金属氧化物土壤有机质水分空气,有机质具有松散易变形的结构和紧密刚性的结构,表面具有不同的结合能,分布着微米级到纳米级大小不等的孔,1-38,1-39,地下含水层,环境化学 第一章 绪论,只有在土壤中不容易被吸附的物质，如硝酸根，才容易造成地下水的污染,NAPL的污染,非水相液体Non-aqueous phase liquid,1-40,第三节 环境污染物1.3 Environmental Pollutants,一、重金属 Heavy Metals二、营养元素 Nutrient Elements三、有机污染物 Organic Pollutants,环境化学

27、第一章 绪论,1-41,环境化学 第一章 绪论,一、重金属 Heavy Metals,元素周期表中，只有二十二个非金属元素（包括惰性元素），其余全为金属元素（包括过渡元素）。但是有环境学或毒理学意义的重金属，包括汞、镉、铅、锌、铜、钴、镍、钡、锡、锑等，从毒性角度通常将砷、铍、锂、硒、硼、铝等也包括在内。,1-41,1-42,Examples of Important Heavy Metals in the Environment ElementSourcesEffects and SignificanceArsenicMining by-product,chem-Toxic,possibly

28、 carcinogenic ical wasteChromiumMetal platingEssential as Cr(),toxic as Cr()CopperMetal plating,mining,Essential trace element,toxic to industrial waste plants and algae at higher levels,LeadIndustrial waste,miningToxic,harms wildlifeManganeseIndustrial wastes,acid mineToxic to plants,damages fixtur

29、es water,microbial action by stainingMolybdenumIndustrial wastes,naturalEssential to plants,toxic to animals sourcesSeleniumNatural sources,coalEssential at lower levels,toxic at higher levelsZincIndustrial waste,metalEssential element,toxic to plants at plating,plumbing higher levels,环境化学 第一章 绪论,1.

30、非降解性（Nondegradability）,1-43,重金属废水，传统的生物处理过程无效，只能依赖专门的分离技术：离子交换、（电）化学沉淀、吸附、膜分离。重金属污染土壤修复稀释法相转移：冲洗、植物修复、电动力学、热解析形态转化固定化、价态转化,环境化学 第一章 绪论,1-44,水环境：吸附-解吸、溶解-沉淀、氧化-还原、配合、胶体结合态土壤环境：水溶态、可交换态、碳酸盐结合态、金属氧化物结合态、有机物结合态、硫化物结合态、残渣态等金属有机污染物：有机汞、有机锡、有机砷、有机硒,环境化学 第一章 绪论,2.形态(Speciation)价态，结合状态等,1-45,环境化学 第一章 绪论,Cr的主

31、要形态,铬离子主要形态的Eh pH图（25 C）,Eh/V,1-46,铝是人们家用餐具的材料，而铝离子能穿过血脑屏障进入人的大脑组织，引起痴呆等严重后果。铜、铅、锌离子态的毒性都远远大于配合态，而且配合物愈稳定，其毒性愈低。金属有机态的毒性往往大于无机态的毒性。价态不同毒性也不同，铬（）的毒性大于铬（）。而亚砷酸盐的毒性比砷酸盐大60倍。价态不同，其配合能力及被土壤中腐殖酸固定程度也不同，对生态系统的威胁也随之转变。如铅（）的移动性远远小于铅（）。,形态研究的意义,Al,Cu,Zn,Pb,Cr,As,环境化学 第一章 绪论,1-47,环境化学 第一章 绪论,土壤中重金属形态划分举例,BCR分级

32、萃取方法（1 g 土壤）,1-48,3.路易斯软硬酸碱理论（SHAB）Lewis Soft Hard Acid and Base Theory,半径小、电荷量高或者较高的电负性、可极化度小：硬；离子化半径大、电荷量小或者较小的电负性、可极化度大：软；共价键路易斯硬酸：H+、Na+、K+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Al3+、Cr3+、Fe3+、As3+Intermediate：Co2+、Fe2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+路易斯软酸：Cu+、Ag+、Hg22+、Pd2+、Cd2+、Hg2+、CH3Hg+路易斯硬碱：H2O、OH-、F-、Cl-、PO43-、SO42-、C

33、O32-、O2-Intermediate：Br-、NO2-、SO32-路易斯软碱：SH-、S2-、RS-、CN-、SCN-、R2S、RSH、RS-,环境化学 第一章 绪论,1-49,第三节 环境污染物1.3 Environmental Pollutants,一、重金属 Heavy Metals二、营养元素 Nutrient Elements三、有机污染物 Organic Pollutants,环境化学 第一章 绪论,1-50,水中的N、P、C、O和微量元素如Fe、Mn、Zn是湖泊等水体中生物的必需元素。营养元素丰富的水体通过光合作用，产生大量的植物生命体，构成水生态系统的初级生产力。但是当营养

34、元素过剩时，导致藻类疯长，引起一系列水环境问题。水体富营养化。,环境化学 第一章 绪论,二、营养元素 Nutrient Elements,2007年太湖蓝藻暴发,水葫芦成为灾害,1-51,环境化 第一章 绪论,全国水体富营养化趋势加重,中国主要水域的水质等级变化,依据中华人民共和国环境保护部制定的水质标准,1-52,环境化学 第一章 绪论,化肥的过度使用成为水体营养元素污染的一个主要原因,中国与世界一些国家和地区耕地化肥用量比较,1-53,固氮：将气态氮转化为铵根离子硝化：由铵根离子转化为硝酸盐反硝化：由硝酸盐经亚硝酸盐转化为氮气 NH4+N2 N2O NO NO2-NO2 NO3-,固氮,反

35、硝化,环境化学 第一章 绪论,氮具有复杂的形态及生物地球化学过程,硝 化,1-54,pE 7时，NO3-是主要形态。,水土环境中无机氮主要形态分布,环境化学 第一章 绪论,lg c,pE,1-55,环境化学 第一章 绪论,陆生生态系统中氮的循环,1-56,环境化学 第一章 绪论,大气中无机氮氧化物的转化,1-57,第三节 环境污染物1.3 Environmental Pollutants,一、重金属 Heavy Metals二、营养元素 Nutrient Elements三、有机污染物 Organic Pollutants,环境化学 第一章 绪论,1-58,有数的元素:碳、氢、氧、氮、硫、磷和

36、卤素（氟、氯、溴、碘）等通过共价键组成。,三、有机污染物 Organic Pollutants1.基本特性（1）电负性(Electronic Negativity),环境化学 第一章 绪论,1-59,（2）成键(Bond)单键：饱和键双键、三键：不饱和键离域键：芳香结构氢键（3）立体异构与构象(Stereo Isomers and Conformation)手性异构非手性异构构象：椅式异构、船式异构,环境化学 第一章 绪论,1-60,环境化学 第一章 绪论,2.环境有机化合物的分类(1)碳氢化合物（Hydrocarbons）BTEX苯 benzene甲苯 toluene乙苯 ethylbenz

37、ene三个二甲苯的异构体 xylene ortho 邻 meso 间 para 对,BTEX化合物是汽油中的重要组分，并广泛用作溶剂。这些化合物是土壤和地下水中最常见的污染物，尤其是苯具有很高的毒性，因此这些化合物引发了很多有关土壤和地下水修复领域的研究。,苯 甲苯,乙苯 邻、间、对二甲苯,1-61,环境化学 第一章 绪论,多环芳烃（Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs）多环芳烃类污染物在环境中的主要来源包括化石燃料（汽油、石油、煤）的燃烧，森林大火，矿物油（事故性的直接输入），木材防腐剂杂酚类化合物的应用等。,a,1-62,（2）有机卤化物（Organo

38、halogens Halogenated Organic Compounds）,环境化学 第一章 绪论,惰性、不可燃气体、液体和固体，稳定理化性质,典型的例子包括多氯代的、含一个碳和两个碳的化合物，这些物质用量巨大（每年达数十万吨到数百万吨），主要用作气溶胶喷射剂、制冷剂、塑料窗体的发泡剂、麻醉剂，以及各种用途的溶剂等，由于这些物质在对流层中具有高挥发性和强持久性，尤其是氟烃和氟氯烃（FCs和CFCs，也称氟利昂）可以导致平流层下层臭氧的耗竭，并且能够造成全球气候变暖，因此受到广泛的关注，这些物质正在分别被含氢的氟烃和氯氟烃（HFCs和HCFCs）等所取代，后者的半衰期要小得多。,F（fluo

39、rine）氟 Cl（chlorine）氯 Br（bromine）溴 I（iodine）碘 氟氯烃(Hydrochlorofluorocarbons HCFCs),1-63,有机氯溶剂(Chlorinated Solvents),环境化学 第一章 绪论,Examples of Important Industrially Product C1-and C2-Halocarbons,1-64,有机氯农药(Chlorinated Pesticides),环境化学 第一章 绪论,甲氧滴滴涕,艾氏剂,氯 丹,(异)狄氏剂,七氯,毒杀芬,林 丹,除草剂,杀虫剂,1-65,多氯联苯(Poly-chlorin

40、ated Biphenyls,PCBs）多氯联苯（PCBs），有209个同系物（congeners）；多氯三联苯（Poly-chlorinated terphenyls,PCTs）有8149个同系物。迄今为止，PCBs和PCTs的产量超过100 万t，这些物质广泛用作蜡、打印用墨、油漆和颜料，以及电容器绝缘液、变压器散热剂、液压机液体、传热液体、润滑油、增塑剂、阻燃剂等。这些物质在生产、储存时，尤其在处置地都能进入环境。虽然PCBs和PCTs在很多国家已经禁止或严格限制生产和使用，但是它们在环境中仍然无处不在。,环境化学 第一章 绪论,1-66,消毒副产物(Disinfection By-pr

41、oducts)废水和饮用水中用氯进行消毒，以及造纸厂的漂白工艺等都会产生很多已知的和未知的氯代化合物，并进入环境。例如，三卤代甲烷化合物（tri-halogenated methane,THMs）就是这些氯代化合物中比较重要的一类，其中包括CHCl3、CHBrCl2、CHBr2Cl及CHBr3等。二噁英（Dioxin）工业过程及垃圾燃烧副产物，特别是焚烧氯含量高的废物，在焚烧温度低于800，同时存在金属如铁、铜等催化条件下，二噁英会大量产生。,环境化学 第一章 绪论,二噁英（135个异构体）二噁英呋喃（75个异构体）,1-67,氧具有很高的电负性（3.5），可以与氢原子、碳原子、氮原子、磷原子

42、和硫原子形成极性共价键，增加了化合物的溶解性和反应活性。,（3）含氧官能团(Oxygen Containing Functional Groups),环境化学 第一章 绪论,醇、酚和醚(Alcohol,Phenol,and Ether)OH官能团的特性：可形成氢键。ROH基团在水溶液中可能会发生解离，即相当于弱酸。一些酚类化合物容易氧化，形成稳定的自由基。,1-68,环境化学 第一章 绪论,广泛应用的非离子型表面活性剂,降 解,典型化合物 壬基酚(nonylphenol),毒性增大、持久性增大、内分泌干扰性。,1-69,环境化学 第一章 绪论,典型化合物 五氯酚 pentachloro-phe

43、nol,一种高效、价廉的广谱杀虫剂、防腐剂、除草剂，曾长期在世界范围内使用。我国从20世纪60年代早期开始，曾在血吸虫病流行区大量使用，用于杀灭血吸虫的中间宿主钉螺。目前，五氯酚主要用作木材防腐剂。尽管欧洲的一些发达国家已停止或限制使用五氯酚，但在一些发展中国家五氯酚仍被作为重要的农药而使用。,1-70,羧酸酯(Carboxylic Acid Esters)邻苯二甲酸酯类物质主要用作增塑剂，在塑料中以游离态存在，非常容易释放。其在全球的年产量超过100万t。,环境化学 第一章 绪论,R为异己基、丁基、甲基等。随着侧链的延长，溶解性减弱，生物富集性增加，可降解性减弱。疑似致癌物疑似内分泌干扰物,

44、1-71,氨基(Amino Group)氨基会参与氢键的形成。氨基是弱碱，在水溶液中可以获得一个质子，形成铵根离子。氨基可以作为电子供体。用作抗氧化剂。硝基(Nitro Group)硝基具有很强的吸电子性质。硝基具有强氧化性。,（4）含氮官能团(Nitrogen Containing Functional Groups),环境化学 第一章 绪论,2,4,6-三硝基甲苯（2,4,6-trinitrotoluene）TNT，第二次世界大战期间的主要炸药。,1-72,偶氮染料(Azo Dye)含氮除草剂(Nitrogen Containing Herbicides)三嗪类 triazine herb

45、icide 双吡啶类 bipyridilium herbicide 阿特拉津 atrazine 敌草快 diquat,环境化学 第一章 绪论,偶氮染料因可降解产生具有致癌作用的芳香胺，而被一些国家禁用。目前为止，70%的染料都是以偶氮结构为基础的。,1-73,季铵盐 阳离子表面活性剂(Quaternary Ammonium Salts,Cationic Surfactants)含氮配合剂(Nitrogen Containing Chelating Agents)Trisodium Nitrilotriacetate(NTA),环境化学 第一章 绪论,表面活性剂和配合剂在水环境中大量检出，自身会

46、对生态系统产生危害，还会影响到其他污染物的环境行为。,1-74,环境化学 第一章 绪论,（5）含硫官能团(Sulfur Containing Functional Groups)在有机分子中，硫具有很多不同的氧化态（-2+6）。硫原子周围可以环绕10个电子（如亚砜）甚至12个电子（如砜、磺酸及其衍生物），这种能力使其能够发生同族元素氧所不能发生的氧化还原反应。硫与氧之间另外一个重要的区别是硫的电负性（2.5）比氧要小得多，因此参与形成氢键的能力也弱得多。在含有氧化态硫原子的官能团中，最重要的是芳香族磺酸基团。例如，线性烷基苯磺酸盐（linear alkylbenzene sulfonate,L

47、AS）。作为阴离子表面活性剂，LAS生产和应用量大，每年大于200万t。而磺酰胺类药物是一大类抗菌剂。,LAS 磺胺嘧啶药物 磺基脲除草剂,RC10 C13,1-75,环境化学 第一章 绪论,三苯基磷酸盐增塑剂、阻燃剂,S,O,马拉硫磷杀虫剂、杀螨剂,（6）含磷官能团(Phosphorus Containing Functional Groups)理论上虽然磷也像氮一样具有很多氧化态（-3+5），但在与环境相关的化学物质中，磷原子主要以氧化态出现，即+3和+5。主要用途有：农药、增塑剂、阻燃剂、化学武器、沙林。,1-76,Polyethylene(plastic bags,milk carto

48、ns)Polypropylene(impact-resistant plastics,indoor-outdoor carpets)Polyacrylonitrile(orlon,carpets)Polystyrene(foam insulation)Polytetrafluoroethylene(Teflon coatings,bearings),环境化学 第一章 绪论,（7）高分子材料单体(Monomers in Widely Used Polymers),1-77,环境化学 第一章 绪论,（8）金属有机化合物(Metallic Organo-pollutants),1-78,POPs：P

49、ersistent Organic Pollutants,环境化学 第一章 绪论,判定标准,高持久性 高生物蓄积性 高毒性 半挥发性 全球迁移在远距离区域对化学品的测定 生物有效性 社会-经济和其他因素,1-79,首批POPs名单,滴滴涕 DDT狄氏剂 dieldrin异狄氏剂 endrin艾氏剂 aldrin氯丹 chlordane七氯 heptachlor六氯苯 hexachlorobenzene(HCB)灭蚁灵 mirex毒杀芬 camphechlor多氯联苯 polychlorinated biphenyls(PCBs)二噁英 dioxins呋喃 furans,2001年斯德哥尔摩公约

50、2005年在我国生效,环境化学 第一章 绪论,1-80,2009年5月在第四次缔约国大会上又新增9种POPs林丹（-六氯环己烷）-六氯环己烷-六氯环己烷商用五溴联苯醚商用六溴代二苯开蓬 Kepone；又名 Chlordecone 中文全称：十氯代八氢-亚甲基-环丁异c,d戊搭烯-2-酮商用八溴联苯醚五氯苯PFOS，全氟辛磺酸,环境化学 第一章 绪论,1-81,环境化学 第一章 绪论,FTOHs,新型污染物 Emerging Chemicals 药物、个人护理品、溴代物、氟代物等新型污染物,全氟取代化合物,PPCPs（Pharmaceutics and Personal Care Product