环境化学课件-南开大学 孙红文博导 第一章

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
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《环境化学》 第一章 绪论
• 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，对生态系统产生危害。
迁移 transfer 转化 transformation
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《环境化学》 第一章 绪论
环
境 Hazardous Compounds 化
Environmental System
学 Determination of the Characterization of important environmental
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。
1-11
《环境化学》 第一章 绪论
Environmental Chemistry may be defined as the study
of the sources, reactions, transport, effects, and fates of chemical species in water, soil, air, and living environments and the effects of technology thereon.
1-14
《环境化学》 第一章 绪论
atmosphere
环 境 各 圈 层
anthrosphere
hydrosphere
geosphere lithosphere
biosphere
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《环境化学》 第一章 绪论
6. 分支学科
分支学科 环境分析化学 各圈层的环境化学
污染（环境）生态化学
环境理论化学 污染控制化学
“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 disposing of said waste —— up the chimney or down the river —— is best.”
《环境化学》 第一章 绪论
第一章 绪 论
Chapter 1. Introduction
1-1
《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。
SO2+1/2O2+H2OH2SO4 SO2
S (in coal)+O2SO2
H2SO4
From Environmental Chemistry, S.E. Manahan, CRC Press, 2004
Acid precipitation
H2SO4
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《环境化学》 第一章 绪论
3. 研究内容：环境化学研究有害物质在环境介质中存在
• Green 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 beings, their surroundings, and their environment.
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《环境化学》 第一章 绪论
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
思
intensity, wind velocity, microbial activity, etc.)
路
Question to be answered
Conceptual model for hazardous compound in environmental system considered
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。
•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。
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《环境化学》 第一章 绪论
The Old Attitude
From American Chemical Industry—A History, W. Haynes, D. Van Nostrand Co., 1954
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《环境化学》 第一章 绪论
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 1953—1956年 6. 日本骨痛病事件 1955—1972年 7. 日本米糠油事件 1968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
四、 环境化学的前沿
Frontiers of Environmental Chemistry
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《环境hat 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。
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。
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《环境化学》 第一章 绪论
From Environmental Organic Chemistry, R.P. Schwarzenbach, Wiley-Interscience, 2003
Mathematical model
Input data
Quantitative description of fate of the hazardous compound in the environmental system considered
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《环境化学》 第一章 绪论
Chemistry is Good
• All matter is chemical; we are chemical • The human body is a complex chemical factory
Good Things from Chemistry
• Pharmaceuticals that have improved health and extended life • Fertilizers that have greatly increased food productivity • Semiconductors that have made possible computers and other
10. 切尔诺贝利核泄漏事件 1986年
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《环境化学》 第一章 绪论
Chemists and Chemistry are Part of the Solution
• Chemistry is required to deal with environmental problems and challenges to sustainability
研究领域 环境有机分析化学 环境无机分析化学 环境中化学物质的形态分析 大气环境化学 水环境化学 土壤环境化学 复合污染物的多介质环境行为 化学污染物的生态毒理学研究 环境污染对陆地生态系统的影响 环境污染对水生生态系统的影响 化学物质的生态风险评价 环境界面化学 定量结构活性相关研究 环境污染预测模型 大气污染控制 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 relevant compound properties and
究 reactivities