环境工程课件第一章.ppt

环境化学授课：钮志远Mobile:13329269021E_mail:ert_new,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：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：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.chemosphere6.Environ.Sci.Technol.7.TheScienceoftheTotalEnvironment8.WaterResearch,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,第一节环境化学第二节环境污染物重点：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，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。,第一节环境化学,一、环境问题二、什么是环境化学三、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、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年R.AHonne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、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,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,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、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,1.按人类社会不同功能产生的污染物：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：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)元素(2)非金属无机物(3)有机化合物和烃类(4)金属有机和准金属有机化合物(5)含氧有机化合物(6)有机氮化合物(7)有机卤化物(8)有机硫化合物(9)有机磷化合物,3.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。,形态,POPs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生物可获得性社会-经济和其他因素,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polychlorinatedbiphenyls(PCBs)二恶英dioxins呋喃furans,2001年斯德哥尔摩公约2005年在我国生效,c.环境内分泌干扰物,内分泌干扰物(EndocrineDisruptor)又叫破坏内分泌的化学品(Endocrine-DisruptingChemicals,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(EnvironmentalHormones),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，Guillette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(EstrogenReceptor，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）国内外关注的问题内分泌干扰物筛选的方法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，发生了什么效应，达到什么程度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暴露于多种EDC的效应EDCs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：分为自然环境效应和人为环境效应。按环境变化的性质划分，则可分为环境物理效应、环境化学效应和环境生物效应。,1、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、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、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,生物富集食物链,悬浮颗粒物胶体DOC,大气,迁移(transport)转化(transformation),土壤,土壤,NAPL,陆生食物链,垃圾填埋场地下储油罐,农药,地下含水层,地下含水层,