环境化学课件-南开大学 孙红文博导 最新版本201408精选 课件

（3） 当今世界面临的环境问题
(A)大气污染严重 全球性的大气污染有：酸雨、温室效应、臭 氧层的破坏。 区域性的大气污染有：光化学烟雾、大气气 溶胶等。
（a）酸雨：pH＜5.6的雨 雪或其它形式的降水。 主要的致酸物质有 H2SO4，HNO3，有机酸。
前体物是SO2，NOX。
世界上最严重的酸雨为 pH＜1.5。我国有1/3 国土被酸雨所覆盖。年降 雨一般pH＜4.5。
2000年 2000环境千年，行动起来吧。 2001年 世间万物，生命之网 2002年 让地球充满生机 2003年 水——二十亿人生命之所系 2004年 海洋存亡，匹夫有责 2005年 营造绿色城市，呵护地球家园 2006年：沙漠和沙漠化
2007年世界环境日主题为“冰川消融，后 果堪忧”。 年“六· 五”世界环境日中国主题——“污染 减排与环境友好型社会”， 2008年世界环境日的主题—— “转变传统观 念，推行低碳经济”. 2008年“六· 五”世界环境日中国主题—— “绿色奥运与环境友好型社会”
环境科学已形成许多分支：环境地学、 环境生物学、环境化学、环境物理学、 环境工程学、环境医学；环境管理学、 环境经济学、环境法学；环境评价学、 环境规划学等。
环境化学是环境科学的一个重要分支学科
5、环境化学 (Environmental Chemistry)
环境化学是在化学学科的传统理论和 方法的基础上发展起来，以化学物质在环 境中出现和引起的环境问题为研究对象， 研究有害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。
《中华人民共和国环境保护法》中规定， 环境是指影响人类生存和发展的各种天 然的和经过人工改造的自然因素和总体, 包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森 林、草原、野生生物、自然遗迹、人文 遗迹、自然保护区、风景名胜区、城市 和乡村等。

第三节 土壤中农药的迁移转化
一、土壤中农药的迁移 二、非离子型农药与土壤有机质的作用 三、典型农药在土壤中的迁移转化
图4－9
图 4 － 10
第五章 生物体内污染物质的运动过程 及毒性
第一节 物质通过生物膜的方式
一、生物膜的结构 二、物质通过生物膜的方式
图5－1
第二节 污染物质在机体内的转运
河水Dee河 Conway河 海湾 底泥 海湾污泥 土壤
松花江 松花江泥
蓟运河水泥
表3－9 腐殖酸配合物稳定常数
LgK
Ca
Mg
Cu
Zn
Cd
3.65
3.81
－
－
3.95
4.00
3.56
3.26
－
－
－
－
3.65
3.50
4.65
4.09
3.60
3.50
3.4
2.2
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
－
7.85 8.29
N2 NO
NO2 HNO2 HNO3 NH3 SO2
6.40×10-9 1.97×10-8 9.74×10-8 4.84×10-4
2.07 6.12×10-4 1.22×10-5
表3－2 水在不同温度下的分压
T(℃)
0
5
10
15
20
25
pH2O 0.00611 0.00872 0.01228 (×105Pa)
环境化学
第一章 绪论
第一节 环境化学 一、环境问题 二、环境化学 第二节 环境污染物 一、环境污染物的类别 二、环境效应及其影响因素 三、环境污染物在环境各圈的迁移转化过程简 介

上述方程两边取对数： 取地面大气压力P0=1
2-12
《环境化学》 第二章 大气环境化学
第一节 大气的组成及其主要污染物 2.1 Atmospheric Composition and Primary Pollutants
一、大气的主要成分
(Main Compositions of the Atmosphere)
From Environmental Chemistry, S.E. Manahan, CRC Press, 2004
2-5
《环境化学》 第二章 大气环境化学
地表大气的平均压力为 101 300 Pa，相当于
每平方厘米地球表面包围着 1034 g的空气。地球 的总表面积为510 100 934 km2，所以大气总质量 约为5.3 ×1018 kg，相当于地球质量的10-6倍。大 气随高度的增加而逐渐稀薄，其质量的99.9％集中


几种惰性气体：He（5.24×10-4）、Ne（1.81×10-3）、 Kr（1.14×10-4）和Xe（8.7×10-6）的含量相对比较高。
水蒸气的含量是一个可变化的数值，一般在1% ～3%。 痕量组分，如H2（5×10-5）、CH4（2×10-4）、CO （1×10-5）、SO2（2×10-7）、NH3（6×10-7）、N2O （3×10-5）、NO2（2×10-6）、O3（4×10-6）等。
80 60
中间层顶
中间层
高度/km
平流层顶
40
平流层
吸收紫外线，放出热量，臭氧吸收热量
20
对流层顶 对流层
3. 中间层 (Mesosphere)： 50~80 km
4. 热层（电离层）(Thermosphere)：80~500 km

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环境化学与其他学科关系
01 与化学的关系
环境化学是化学的一个分支，它应用化学的理论 和方法来研究环境问题。
02 与环境科学的关系
环境化学是环境科学的重要组成部分，它为环境 科学提供化学物质在环境中的行为和效应方面的 理论支撑。
03 与其他学科的关系
环境化学还与生态学、毒理学、地理学、气象学
包括混合、扩散、挥发、 吸附等。
化学过程
包括氧化、还原、水解、 络合等。
生物过程
包括生物降解、生物富集 、生物转化等。
污染物迁移途径
包括地表水-地下水交互作 用，水-土界面交互作用， 水-气界面交互作用等。
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04
土壤环境化学
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土壤组成与性质
矿物质
土壤矿物质是土壤的主要组成物质， 构成了土壤的“骨骼”，一般占土壤 固相部分质量的95%～98%。土壤矿
等。
迁移
包括机械迁移、物理-化学迁移和生物迁移。机械迁移是指污染物在土壤中的机械运动 ，如耕作、灌溉等引起的污染物在土壤中的混合和搅动；物理-化学迁移是指污染物在 土壤中的溶解、吸附、解吸、沉淀、气化等过程；生物迁移是指污染物通过生物体的吸
收、代谢、死亡等过程而发生的迁移。
18
生物体内污染物质运输与转
环境质量评价标准
包括环境质量标准、污染物排放标准、环境基础 标准等。
3
环境影响评价
预测和评价人类活动对环境的影响，提出相应的 预防和治理措施。
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大气污染治理技术
01
颗粒物治理技术
包括机械除尘、湿式除尘、电除 尘等。

3、环境污染与污染物
环境污染：当环境中某物质浓度超过了正常水平而对环 境产生了不良效应。该物质被称为环境污染物。 如人类活动产生的副产品和废物进入环境，并在环境中 扩散、迁移、转化，使环境系统的构造与功能发生变化， 对生态系统产生的一系列干扰和侵害，如水污染、大气 污染、酸雨、臭氧层破坏、海洋污染等等。 环境污染物分为：一次污染物和二次污染物。 一次污染物：即原发性污染物。 二次污染物：即一次污染物的转化产物。
(4)伦敦烟雾事件：发生在1952年12月5～8日，四天内中毒死亡4000多人。 (5)四日市哮喘事件：1955年以来日本四日市石油提炼和工业燃油产生的废气严重污染城市大
气，哮喘病患者达817人，死亡36人。 (6)痛痛病事件：1955～1972年日本富山县内的锌、铅冶炼厂等排放的含镉废水污染灌溉农
3〕环境问题的认识过程 20世纪60年代 人们只把环境问题作为污染来对待，
没有认识到生态破坏的问题.
20世纪70年代 1972年联合国，瑞典，斯德哥尔摩 “人类环境会议〞，将环境污染和生态破坏提升到同一 高度对待。
20世纪80年代 1987年，由挪威首相布伦特兰夫人 组建的“联合国世界环境与开展委员会〞发表了?我们共 同的未来?。
地壳元素含量与人全球环境或区域环境中出现不利于人类生存和开展的各
种现象，称为环境问题。 2〕分类 原生环境问题：自然力引发，也称第一类环境问题，火山喷 发、地震、洪灾等。 次生环境问题：人类生产、生活引起生态破坏和环境污染， 反过来危及人类生存和开展的现象，也称第二类环境问题。 又包括：环境污染和生态破坏。目前的环境问题一般都是次 生环境问题。
藻类对六六六：BCF=600 鱼类对六六六：BCF=1260 鱼类对氯化甲基汞：BCF=3 000

提出了“持续发展”的战略
——把经济发展和环境保护相结合。
第三阶段：90年代以来
巩固和发展“持续发展”的战略思想。
——把环境保护与经济、社会协调发展。
23
二、环境化学
1. 环境化学的发展
环境化学的发展：
孕育阶段：二次大战-1970年；
形成阶段：70-80年代；
发展阶段：80年代。
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二次大战-20世纪60年代：研究环境中农药
环 境 化 学
Environmental chemistry
1
第一章 绪论 第二章 大气环境化学 环 境 化 学 第三章 水环境化学 第四章 土壤环境化学 第五章生物体内污染物质 的运动过程及毒性 第六章典型污染物在环境各 圈层中的转归与效应 第七章 受污染环境的修复
2
参考书籍
3
参考期刊
环境科学 环境化学 化工环保 环境保护 环境工程 环境科学学报 中国环境科学 农村生态环境 环境污染与防治 环境污染治理技术与设备
19
世界地球日的由来
１９６９年，美国民主党参议员盖洛 德。尼尔森提议，在全国各大学校 园内举办环保问题讲演会，并将次 年的４月２２日作为“地球日”。 1970年4月22日，由美国哈佛大学 学生丹尼斯· 海斯发起并组织的环境 保护活动，犹如星火燎原。全美国 共有2000多万人参加，约1万所中 小学，2000所高等院校和全国的各 大团体参加了这次活动，这一天就 成了第一个地球日。
27
3. 环境化学的研究内容
有害物质在环境中存在的浓度水平和形态； 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；
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 产生危害的方法和途径。

环境问题
• 人类生活和生产活动不断影响和改变环境条件，甚至引起环 境污染。
• 工业化过程中的处置失当，特别是对自然资源的不合理开发 利用，造成了全球性的环境污染和生态破坏。 空气、水和土地污染的环境退化现象 臭氧层破坏 气候变化 水资源的短缺和污染 有毒化学品和团体废弃物的危害 生物多样性的损伤
2. 造成环境污染的三因素 物理的
噪声、震动等 化学的
九大类 生物的
大米草、水葫芦、赤藻等
温室效应
酸雨
光化学烟雾
伦敦烟雾事件
臭氧空洞
海洋污染
赤潮
农药污染
3. 认识环境问题的三个阶段
环境问题并非只限于环境污染,人们对现代环境 问题的认识有个发展过程。 第一阶段：在20世纪60年代人们把环境问题只当成一 个污染问题，认为环境污染主要指的是城市和工农业 发展带来的对大气、水质、土壤、固体废弃物和噪声 的污染。对土地沙化、热带森林破坏和野生动物某些 品种的濒危灭绝等并未从战略上予以重视。我国当时 以污染控制为中心进行环境管理，曾对改善城市和人 民生活的环境质量起了重要作用。 存在问题：没有把环境问题与自然生态联系起来,低 估了环境污染的危害性和复杂性，没有把环境污染与 社会因素相联系，未能追根寻源。
每年有600万公顷具有生产力的旱地变成沙漠
有1100多万公顷的森林遭到破坏
在非洲,干旱将3500万人置于危难之中
在印度,博帕尔农药厂化学品泄漏造成两千人死亡
在墨西哥城,液化气罐爆炸使千人遇难
在前苏联,切尔诺贝利核反应堆爆炸使核尘埃遍布欧洲
在瑞士,农用化学品、溶剂和录污染了莱茵河,使数百万 尾鱼被毒死
样是热门课题。
（2）各圈层环境化学

水体中污染物迁移转化规律
1 2
污染物的迁移方式 包括对流、扩散、吸附、沉淀等。
污染物的转化过程 包括光化学转化、生物转化、化学转化等。
3
影响污染物迁移转化的因素 如水温、水流速度、水体pH值、微生物活动等。
04
土壤环境化学
土壤组成与性质
矿物质
有机质
土壤矿物质是岩石经过风化作用形成的不同 大小的矿物颗粒。包括砂粒、粉粒、黏粒等。
07
当代环境问题与可持 续发展战略思考
当代环境问题概述
空气污染
工业废气、汽车尾 气、室内空气污染 等。
生物多样性丧失
物种灭绝、生态系 统破坏、基因资源 流失等。
全球气候变化
温室效应、极端天 气件频发、海平 面上升等。
水资源危机
水资源短缺、水污 染严重、水生态破 坏等。
土壤污染与退化
化肥农药过量使用、 重金属污染、土壤 侵蚀等。
影响生物体免疫系统
污染物质可能影响生物体的免疫系统， 降低生物体的免疫力，使其更容易受 到病原体的侵袭。
06
环境质量评价方法及 标准
环境质量评价概述
环境质量评价的定义和意义
环境质量评价是对环境的优劣进行定量或定性的描述和评估，为 环境管理、规划和决策提供科学依据。
环境质量评价的内容和范围
包括大气、水、土壤、生物等环境要素的质量评价，以及环境噪声、 放射性、电磁辐射等污染因素的评价。
土壤中污染物迁移转化规律
物理迁移
污染物在土壤中的物理 迁移主要包括扩散、对 流和机械搬运等作用。
化学迁移
污染物在土壤中的化学 迁移涉及溶解、沉淀、 氧化、还原等化学反应
过程。
生物迁移
土壤中的生物活动如植 物吸收、微生物降解等 作用可以影响污染物的

环境污染的全生命周期管理
从源头预防到末端治理，对环境污染进行全生命周期的管理，降低 环境负荷。
跨学科的交叉融合
环境化学与生物学、地理学、社会学等学科的交叉融合，为解决环 境问题提供更多思路和方法。
应对挑战的策略与措施
加强环境化学基础研究
深入开展环境化学过程和机理研究，为污染治理和预防提供科学 依据。
物种灭绝、基因资源丧失、生态平衡破坏等。
03
环境化学污染物
有机污染物
持久性有机污染物
这类污染物在环境中难以降解，可在水、土壤和生物体内积累， 对环境和人体健康造成长期危害。
含氯有机污染物
如多氯联苯、二噁英等，这些物质具有致癌、致畸和致突变性， 对环境和人体健康造成严重威胁。
含磷有机污染物
这类污染物具有生物富集性，可导致水体富营养化，对水生生态 系统造成破坏。
详细描述
物理化学过程包括溶解、沉淀、挥发、氧化还原等，这些过程在环境中的元素 迁移转化中起着重要作用。例如，土壤中的重金属离子可以通过溶解作用进入 地下水，进而影响地下水的质量。
生物化学过程
总结词
生物化学过程是环境化学中不可或缺的一部分，主要涉及生物体与环境中的化学 物质之间的相互作用。
详细描述
生物化学过程包括生物降解、生物转化和生物积累等。例如，土壤中的有机污染 物可以通过微生物的降解作用被分解为无害的物质，从而降低土壤污染的程度。
环境化学全套课件
汇报人：
202X-12-23
• 环境化学基础 • 环境污染与生态破坏 • 环境化学污染物 • 环境化学反应与过程 • 环境化学监测与评价 • 环境化学治理与修复 • 环境化学的未来发展与挑战
01
环境化学基础
环境化学的定义与重要性

内容提要及重点要求
主要介绍了以重金属、持久性有机污染物 （Persistent Organic Pollutants，POPs）为 代表的持久性有毒污染物（Persistent Toxic Substances, PTS）等典型污染物在各圈层中 的转归与效应。要求了解这些典型污染物的来 源、用途和基本性质。掌握它们在环境中的基 本转化、归趋规律与效应。
4
在RH=30%的空气中
27
湿空气中， RH饱和 干空气中， RH<1%
13
2
6-6
《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层 中的转归与效应
有机汞化合物曾作为一种农药，特别是作 为一种杀真菌剂而获得广泛应用；这类化合物 包括芳基汞(如二硫代二甲氨基甲酸苯基汞)。
Hg S C N(CH3)2 S
6-11
《环境化学》 第六章 典型污染物在环境各圈层 中的转归与效应
甲基钴氨素的再生：水合钴氨素（H2OCoB12+）被辅 酶FADH2还原，使其中钴由三价降为一价，然后辅酶甲 基四氢叶酸(THFA-CH3)将正离子CH3+ 转移给钴，并从 钴上取得两个电子，以CH3-与钴结合，完成了甲基钴 氨素的再生，使汞的甲基化能够继续进行。
2.汞的甲基化
在天然环境中，某些无机形态的金属元素能转化 为有机金属化合物，主要过程为环境甲基化，又称生 物甲基化。
甲基钴氨素是金属甲基化过程中甲基基团的重要 生物来源。
CH3CoB12 + Hg2+ + H2O → H2OCoB12++ CH3Hg+
在S2－或H2S存在时，甲基汞离子转化为二甲基汞。 2CH3Hg＋＋S2－ → (CH3Hg)2S (CH3Hg)2S → (CH3)2Hg + HgS