环境工程课件第一章.ppt

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1、环环 境境 化化 学学授课：钮志远Mobile:13329269021E_mail:ert_环境化学课程学时：85（含实验34）课程学分： 4考核方式：期末以闭卷考试方式进行，占总成绩的70；平时成绩占总成绩的15;实验成绩占总成绩的15；本课程总成绩期末考试成绩+实验成绩+平时成绩。环境化学教材及参考书目：教材及参考书目：教材教材：环境化学，戴树桂主编，高等教育出版社， 2006年第二版。 参考书目：参考书目： 1.环境化学，王晓蓉编著，南京大学出版社，1993年。 2.环境化学，刘绮主编，化学工业出版社，2004年。 3.环境化学教程，邓南圣 吴峰主编，武汉大学出版社， 2000年。 4环

2、境化学导论，俞誉福 叶明吕等主编，复旦大学出版社，1997年。 科学期刊 1. 中国环境科学 2. 环境科学 3. 环境化学 4. 环境科学学报 5. chemosphere 6. Environ. Sci. Technol. 7. The Science of the Total Environment 8. Water Research主要内容第一章 绪 论第二章 大气环境化学 第三章 水环境化学 第四章 土壤环境化学 第五章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应 第六章 受污染环境的修复第七章 绿色化学的基本原理与应用 第一章绪论第一章绪论 第一节第一节 环境化学环境化学 第二节第二节

3、环境污染物环境污染物重点：重点：环境化学的概念、任务、研究内容、特点，环境化学的概念、任务、研究内容、特点，及重要的污染物类别及其迁移转化的大致过程，及重要的污染物类别及其迁移转化的大致过程，全貌性的了解环境化学的学科内容和学科地位，全貌性的了解环境化学的学科内容和学科地位，以及学科学习的基本方法。以及学科学习的基本方法。第一节第一节 环境化学环境化学一、一、 环境问题环境问题二、二、什么是环境化学什么是环境化学三、三、环境化学发展动向环境化学发展动向一、 环境问题环境问题环境问题：作为中心的人类与周围环境之间的矛盾，主要以环境污染和生态破坏的形式表现出来环境污染：由于人为因素使环境的构成或状

4、态发生变化，环境素质下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产条件。一、 环境问题人们对环境污染的认识环境科学的产生二、二、 什么是环境化学什么是环境化学1.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。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.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。 环境化学的发展大致可以划分为三个阶段： 孕育阶段(1970年以前) 形成阶段(70年代) 发展阶段(80年代) 1972

5、年R.A Honne在所著环境化学定义：“环境化学是研究岩石圈、水圈、生物圈、外层大气圈的化学组成和其中发生的过程，特别是界面上的化学组成和过程的学科”。自然科学学科发展战略研究报告：环境化学一书提出：“环境化学是一门研究潜在有害化学物质在环境介质中的存在、行为、效应（生态效应、人体健康效应及其它环境效应）以及减少或消除其产生的科学”。二、二、 什么是环境化学什么是环境化学3.研究内容：有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态；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；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；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

6、途径。4.研究范围：人类活动圈及影响人类活动圈的各大圈层形成的综合体系。图1-1二、什么是环境化学二、什么是环境化学5.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及其防治途径。6.核心：研究化学污染物在环境中的化学转化和效应。7.环境化学分支学科8.元素的生物地球化学循环 氧、碳、氮、磷、硫等重要元素氧的循环大气中的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的无机碳，主 要 为 CaCO3和CaCO3MgCO3光合作用生物降解固定的有机碳（CH2O）和人为合成的碳固定的有机烃类，CxH2x和油母页

7、岩用石油原料生产的异型生物质生物地球化学过程碳的循环污染物状态分析污染物分析方法探究含量分布存在形态污染物过程分析迁移转化相互作用环境影响评价环境质量及其变化趋势污染预防与控制污染治理污染修复技术清洁生产循环经济废物处理技术人体健康与生态影响可持续发展环境管理三、环境化学发展动向国际上重要元素的生物地球化学循环化学品安全评价（生命周期评价）臭氧层破坏、气候变暖等全球变化问题清洁生产、绿色化学等理念的提出及实施分支学科上环境分析化学各圈层环境化学污染控制化学三、环境化学发展动向微量化、微观化宏观化复合污染、综合化理论化界面过程、多相性新型化学品第二节 环境污染物一、环境污染物的类别二、环境效应三

8、、环境污染物在各圈的迁移转化过程简介环境化学研究的对象：环境污染物H+、Na+、K+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Al3+、Cr3+、Fe3+、As3+第二节第二节 环境污染物环境污染物环境化学研究的对象：环境污染物环境化学研究的对象：环境污染物H+、Na+、K+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Al3+、Cr3+、Fe3+、As3+ 环境污染物按受污染物影响的环境要素可分为大气污染物、水体污染物、土壤污染物等。 按污染物的形态可分为气体污染物、液体污染物和固体废物。 按污染物的性质可分为化学污染物、物理污染物和生物污染物。 一、环境污染物的类别一、环境污染物的类别 1.

9、1.按人类社会不同功能产生的污染物：按人类社会不同功能产生的污染物：工业：工业： 工业生产对环境造成污染主要是由于对自然资源的过量开采，造成多种化学元素在生态系统中的超量循环；能源和水资源的消耗与利用；生产过程中产生的“三废”。农业：农业： 农业对环境产生污染主要是由于使用农药、化肥、农业机械等工业品，农业本身造成的水土流失和农业废弃物。农家肥料中常含有细菌和微生物。 交通运输：交通运输： 污染主要是噪声、汽油(柴油)等燃料燃烧产物的排放和有毒有害物的泄漏、清洗、扬尘和污水等。生活：生活： 生活活动也能产生物理的、化学的和生物的污染，排放“三废”。2.化学污染物 (1) (1)元素元素 (2)

10、 (2)非金属无机物非金属无机物 (3) (3)有机化合物和烃类有机化合物和烃类 (4) (4)金属有机和准金属有机化合物金属有机和准金属有机化合物 (5) (5)含氧有机化合物含氧有机化合物 (6) (6)有机氮化合物有机氮化合物 (7) (7)有机卤化物有机卤化物 (8) (8)有机硫化合物有机硫化合物 (9) (9)有机磷化合物有机磷化合物3.优先控制污染物优先控制污染物 美国环保局基于有毒化学物的毒性、自然降解的可能性及在水体中出现的概率等因素，从7万余种有机化学物中筛选出65类，129种优先控制的污染物名单。其中有毒有机化合物有114种，占总数的88.4%。 中国优先控制的有毒有机化

11、合物“黑名单”中，共有14类，68种优先控制的污染物。其中优先控制的有毒有机化合物有12类，58种 ，占总数的85.29%a. 环境中的重金属主要是汞、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。热点关注的污染物b. 持久性有机污染物（POPs）是指那些难以通过物理、化学或生物途径降解的有害化学品。此类化学品所具有的持久性,反映了物质难以降解的特性,在环境中容易保留下来。调查结果表明,POPs 可能导致内分泌、生殖和免疫机能失调、神经行为和发育紊乱、甚至引发癌症。POPs判定标准判定标准持久性 生物蓄积性 毒性 挥发性 在远距离区域对化学品的测定

12、生物可获得性 社会-经济和其他因素 POPs名单名单滴滴涕 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)k二恶英 dioxinsl呋喃 furans20012001年斯德哥尔摩公约年斯德哥尔摩公约20052005年在我国生效年在我国生效c. 环境内分泌干扰物内分泌干扰物(Endocrine Disruptor)又叫破坏内分泌的化学品(Endoc

13、rine-Disrupting Chemicals, EDCs)是指可通过干扰生物或人体内保持自身平衡和调节发育过程天然激素的合成、分泌、运输、结合、反应和代谢等,从而对生物或人体的生殖、神经和免疫系统等的功能产生影响的外源性化学物质。这类物质由于人类生产生活的排放而广泛存在与环境中，故又称环境激素(Environmental Hormones)1）发现背景在19501960年间，给怀孕妇女开剂量较大的己烯雌酚(diethylstilbestrol, DES) ，以预防流产。在服用己烯雌酚(diethylstilbestrol, DES)妇女的女儿中，显现出逆向的生殖健康效应。1994年，Gu

14、illette的研究报告了美洲鳄鱼生殖异常的情况，包括小尺寸的生殖器、其水体被DDT污染。 1996年Arnold的研究指出，环境化学品与雌激素受体的结合能够在人体内产生协同作用。 2)效应和雌性激素受体(Estrogen Receptor，ER)相结合，显示出雌性激素亢进，如OP-DDT、4-壬基酚等；与ER结合，产生雌性激素的拮抗作用与ER以外的激素受体等结合产生不良影响，与受体结合后使传输过程异常，如Pb、Zn;导致荷尔蒙合成异常，如PCB；导致荷尔蒙贮存、释放、传输及空留量异常，如林丹、DDT等；对神经系统、免疫系统毒害，造成生殖、发育系统致毒。3）国内外国内外关注的问题关注的问题内分

15、泌干扰物筛选的方法内分泌干扰物筛选的方法有重要效应化学品的类型有重要效应化学品的类型在暴露的人群和野生生物种群中，发生了什么效在暴露的人群和野生生物种群中，发生了什么效应，达到什么程度应，达到什么程度低剂量的剂量响应的特征如何表征、方法低剂量的剂量响应的特征如何表征、方法实验的外推法方法实验的外推法方法暴露于多种暴露于多种EDC的效应的效应EDCs的主要来源和环境归宿的主要来源和环境归宿二、环境效应及其影响因素 自然过程或人类的生产和生活活动会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，称为环境效应环境效应。 环境效应：环境效应：分为自然环境效应和人为环境效应。按环境变化的性质

16、划分，则可分为环境物理效应、环境化学效应和环境生物效应。1 1、环境物理效应、环境物理效应 由物理作用引起的环境效应即为环境物理效应。2 2、环境化学效应、环境化学效应 在各种环境因素影响下，物质间发生化学反应产生的环境效应即为环境化学效应。 3 3、环境生物效应、环境生物效应 环境因素变化导致生态系统变异而产生的后果即为环境生物效应。 三、环境各圈及环境污染物在的三、环境各圈及环境污染物在的迁移转化过程迁移转化过程作用机理：物理、物理-化学、生物物理：蒸发、渗透、凝聚、吸附、机械搬运、扩散等化学：光化学氧化、氧化-还原、配位、螯合、水解等生物：微生物的吸收和代谢干湿沉降挥发工业及生活污水生物富集食物链吸附/解吸沉降再悬浮悬浮颗粒物胶体DOC流失吸附热层中间层平流层对流层：自由基，迁移、颗粒物迁移 (transport) 转化(transformation) 土 壤土 壤NAPL干湿沉降挥发扬尘陆生食物链垃圾填埋场地下储油罐农药流失吸附地下含水层地下含水层