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1、浅谈环境化学在环境科学中的地位和作用（资环学院 环境科学 蒋浩）摘要：随着环境问题的日益加重，环境科学应运而生。环境化学作为环境科学的重要组成部分，在环境科学的研究中发挥着越来越重要的作用。本文通过五个方面，分别阐述了环境化学在环境科学中的重要地位和作用。关键词： 环境化学；环境科学；地位和作用；The position and role of environmental chemistry in the modern environmental science reasearchAbstract：As the environmental problems getting worse, env
2、ironmental science arises at the historic moment. As an important part of environmental science, environmental chemistry is playing a more and more important role in the environmental science research. This article discussed the position and role of environmental chemistry in environmental science i
3、n five aspects.Key words：environmental chemistry；environmental science；position and role；1 绪论近代以来，随着工业的发展，人类征服世界的能力越来越强。尤其是本世纪开始，科技突飞猛进地发展。二次世界大战以后和平环境促进了工业技术的巨大进步世界得到了空前的繁荣,人类也得到了前所未有的繁殖。这样人类向大自然索取的东西愈来愈多一味地追求经济效益忽视了自然资源的保护以至于无限制地向自然界擢取资源造成自然资源的耗竭另一方面无顾忌地向自然界抛弃废物大自然成了垃圾箱、排水造成自然环境的污染因而遭到了自然界的报复能源枯竭、
4、公害事件频频发生、气候反常，温室效应、臭氧破坏等事件接踵而至，生物多样性也遭到严重破坏。严酷的现实迫使人类不得不采取相应的措施，否则将危及人类自身的生存与发展。全球环境问题，无不与环境科学密切相关。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，已成为化学科学的一个重要职责。环境科学与化学交叉形成的环境化学学科在这方面负有特殊使命。1.1 环境科学概述环境科学是指一门研究人类社会发展活动与环境演化规律之间相互作用关系，寻求人类社会与环境协同演化、持续发展途径与方法的的科学。在宏观上，环境科学要研究人与环境之间的相互作用、相互制约的关系，要力图发现社会经济发展和环境
5、保护之间协调的规律；在微观上，要研究环境中的物质在有机体内迁移、转化、蓄积的过程以及其运动规律，对生命的影响和作用机理，尤其是人类活动排放出来的污染物质。环境科学要探索全球范围内的环境演化规律；人类活动与自然生态之间的关系；环境变化对人类生存的影响；以及区域环境污染的防治技术和管理措施。它有环境物理学、环境化学、环境地学、环境生物学、环境医学、环境工程学、环境经济学、环境法学、环境管理学等许多边缘性、交叉性的分支学科。1.2 环境化学概述1.2.1环境化学的定义环境化学是环境科学的重要分支学科之一，属于环境基础学科的范畴。它是研究化学物质在环境中所发生的化学现象及对环境影响与生态效应的科学。它
6、主要是运用化学的理论和方法，鉴定和测量化学组分在大气圈、水圈、土圈和生物圈的含量，研究他们在环境中存在的形态及其迁移、转化、归宿影响的规律。狭义的环境化学即指环境污染化学。广义的环境化学研究领域主要有环境污染化学、环境分析化学和环境监测等。简单讲环境化学是研究化学污染物及对人类生态体系可能带来影响的化学物质在自然环境中的化学变化的规律的科学。1.2.2环境化学的主要任务（1）研究环境的化学组成，建立环境化学物质的分析方法；（2）掌握环境的化学性质，从环境化学的角度提示环境形成和发展规律，预测环境未来；（3）研究和掌握环境物质在环境中的形态、分布、迁移和转化规律；（4）查清环境污染物的来源；（5
7、）研究污染物的控制和治理的原理及方法；（6）研究环境化学物质对生态系统及人类的作用和影响等。1.2.3环境化学的研究内容环境化学的研究内容基本上将环境的各个方面都涉及到了。它主要是运用化学的基本理论和方法，研究化学污染物在大气圈、水圈、土壤-岩石圈和生物圈中的来源、存在形态、浓度，研究它们在环境中的迁移、转化和归宿的规律。总的来说包括：（1）有害物质在环境中存在的浓度水平和形态；（2）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；（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环节和消除以及防止产生危害的方法和途径。1.2.4
8、环境化学的重要作用实际的环境问题往往是复杂的，污染物在环境中的存在也不是单一的。因为进入环境化学物质通过物理、化学和生物的作用在由大气、水体、土壤和生物等圈层组成的体统内部或之间进行迁移、转化和分配，最后形成复杂的生态环境系统，而且随着环境条件的变化又会引起新的迁移、转化和再分配过程。因此，要有效地认识和解决这些环境问题需要各个学科的参与和协作，而环境化学在这当中起着非常重要的作用，如从污染物环境背景调查、环境质量检测、污染物环境质量基准和标准的制定，到污染物的治理和原位修复乃至全球环境问题的认识都需要环境化学的参与。2 环境化学在环境科学中的作用和地位环境化学在环境科学中的地位和作用主要表现
9、在：（1）研究污染物对环境危害的规律，揭示其危害的原因离不开环境化学。随着工业的发展, 人口的增加, 大量的污染物质不断随工业废气、生活污水、工业废水及生活和工业垃圾进入人类的生存环境。带来一系列的环境问题。究竟是哪些污染物质对环境起危害作用，它们是如何危害环境，其迁移转化过程如何? 起初, 人们多集中于调查污染物的来源和排放情况,着重于探求处理和控制技术。本世纪60 年代, 人们逐渐发现, 污染物进入环境后的行为, 环境对污染物的作用。污染物对生态系统的效应, 二次污染的生成, 环境自净作用和环境容量等等, 都会对环境保护产生局面性的影响。这些更广范围问题的提出, 促使环境污染研究方面面向自
10、然环境, 以便更深入地掌握污染物在环境中的迁移转化规律,环境化学起了很重要的作用, 同时也推动了环境化学的迅速发展。环境化学的主要研究对象是人类的生产活动和生活向环境排出的人为污染物, 例如: 硫氧化例如: 硫氧化物、氮氧化物、烟尘、挥发性烃、耗氧有机物、氮磷营养素、重金属、多环芳烃、卤代烃、多氯联苯、放射性物质等。但是, 环境中的许多非污染性物质,如无机盐类、金属氧化物、粘土矿物、腐殖物质, 以及空气、水、土壤矿物、生物等环境介质, 还有各种物理因素如光照、辐射、气象、水文、地质、地理条件等, 都是污染物存在的环境背景。它们或者与污染物相互作用, 或者给污染物以间接影响, 必须同时加以考虑。
11、因此, 环境化学的研究对象实际应是由污染物及其环境背景共同构成的综合体系。所以环境化学的研究对象是十分复杂的。污染物在环境中的迁移包括来源、扩散、分布、循环等环节; 转化则包括形态、反应、过程、归宿等环节。表面来看, 迁移好象只是变换空间位置的物理运动, 实际上包含着复杂的化学内容, 同污染物的转化交织在一起, 相互依赖, 相互促进, 同时生物和微生物对污染物的迁移和转化所起的作用, 也都和化学反应过程密切相关。例如: 大气污染物二氧化硫在空气中扩散迁移时, 可被氧化成为三氧化硫, 形成硫酸盐颗粒物, 它们因降水而沉落于地面, 受径流冲刷进入水体, 成为沉积物; 其中的硫酸盐, 处于水底缺氧条
12、件下, 作为受氢体经硫酸盐还原菌作用, 可以还原为硫化氢, 再次进入大气。尽管这只是硫在环境中循环途径之一, 但每一步骤往往包含有物理化学或生物化学的反应。大气中二氧化硫的氧化还包含着复杂的光化学反应。为了掌握污染物在环境中转化、危害环境的规律, 需要阐明其化学反应和过程。自然环境中的影响因素复杂多变, 只用一般的化学规律很难揭示反应的实质和全貌。只有详细研究环境中的污染物质在空气和水等流动介质中的迁移、转化、归宿的规律, 才能揭示污染物质在环境中的危害原理, 这样才能找到合理的预防和治理措施。环境保护才能向更深更广处发展, 才能有效地保护环境。这时，环境化学首当其冲。（2）污染物的污染控制、
13、治理，生态保护离不开环境化学。在环境污染的控制的治理方面, 因污染物的来源、种类等因素不同, 方法各异, 但环境化学起很重要的作用。污染又分为大气污染，水污染，土壤污染等。大气污染源点多面广, 有流动污染源(主要是交通污染) 和静止污染源(如锅炉烟尘、冶炼烟尘、化工尾气等工业、采暖污染)。大气污染物质流动性很大, 涉及范围很广, 危害从局部直至全球。同时, 大气污染物质会随雨雪降落, 转变为水污染和土壤污染。所以环境污染治理中, 治理大气污染占很重要的地位。目前, 主要燃料是煤、石油、天燃气等, 尤其是煤炭燃烧以后, 烟气中存在大量的CO 2、SO 2、NO x等有害气体, 消除它们主要有两种
14、化学方法, 一种是通过吸收剂的吸收; 另一种是通过化学反应将其转化为无害物质。 生活和工业废水大量排入江河, 如何减少污水对环境的危害, 从管理上到技术上都有许多方法和措施。废水排放是引起水污染的一个重要方面, 废水处理是减轻环境污染的一个重要途径。废水处理通常用物理、化学或生物方法或几种方法配合使用以去除废水中的有害物质。如曝气、吸附、化学凝聚和沉淀、离子交换、电渗析、反渗透、氯消毒等。从中可以看到, 将污水资源化, 利用化学方法的第三级处理后可以得到纯净的水, 可见环境化学在污水处理中起着重要作用。环境污染必然引起生态平衡破坏。通过环境化学可以研究其产生危害的主要物质，危害机理，从而才能建
15、立针对性的生态修复措施。从以上所述可知, 在污染物的治理和生态保护中环境化学意义重大。（3）探索全球范围内环境演化规律离不开环境化学。污染物在环境中通过生物或理化作用不断的迁移、转化和富集，进而产生危害。我们要希望环境向有利于人类的方向发展，必须了解环境变化过程，包括基本特性，结构的形式和演化机理等。只有让环境更多的朝有利于人类的方向发展，人类才能有更好的生活环境。（4）环境化学在环境监测中的重要作用。环境监测是环境保护的耳目和助手, 只有通过环境监测才能了解环境中污染物现状, 作出环境质量评价才能有效地制订相应的对策, 控制污染物对环境的危害。环境化学在环境监测中有着广泛的应用。环境分析方法
16、就是测定环境污染物质的性质、来源、含量和分布状态以及环境背景值的方法。它是在应用现代分析化学各个领域的测试技术和手段的基础上发展起来的, 要求方法灵敏、准确、精密以及简便、快速和连续自动等特点。环境分析方法很多, 每种分析方法都有一定的适用范围和对象。常用的环境分析方法可分为化学分析法、光谱分析法、色谱分析法和电化学分析法等四类。这些分析方法都是环境化学涉及的范围, 它们同时又丰富了环境化学的内容。（5）研究污染物对人体健康及心理上的影响离不开环境化学煤炭、钢铁、石油、化工和交通的迅猛发展, 工业废气、废水、废渣、农药等有机合成物质, 放射性物质和噪声等污染物质严重污染环境而形成公害。伦敦烟雾事件、美国洛杉矶光化学烟雾事件、日本水俣病、痛痛病、四日市哮喘以及米糠油事件(多氯苯中毒) 等重大公害, 夺去了成千上万人的生命, 极大地危害了人类的生理心理的健康。另外, 严重威胁人类生命的
