環(huán)境工程課件第一章.ppt

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環(huán)境化學(xué)授課：鈕志遠(yuǎn)Mobile:13329269021E_mail:ert_new@,環(huán)境化學(xué),課程學(xué)時(shí)：85（含實(shí)驗(yàn)34）課程學(xué)分：4考核方式：期末以閉卷考試方式進(jìn)行，占總成績(jī)的70％；平時(shí)成績(jī)占總成績(jī)的15％;實(shí)驗(yàn)成績(jī)占總成績(jī)的15％；本課程總成績(jī)＝期末考試成績(jī)+實(shí)驗(yàn)成績(jī)+平時(shí)成績(jī)。,環(huán)境化學(xué),教材及參考書目：教材：環(huán)境化學(xué)，戴樹桂主編，高等教育出版社，2006年第二版。參考書目：1.環(huán)境化學(xué)，王曉蓉編著，南京大學(xué)出版社，1993年。2.環(huán)境化學(xué)，劉綺主編，化學(xué)工業(yè)出版社，2004年。3.環(huán)境化學(xué)教程，鄧南圣吳峰主編，武漢大學(xué)出版社，2000年。4．環(huán)境化學(xué)導(dǎo)論，俞譽(yù)福葉明呂等主編，復(fù)旦大學(xué)出版社，1997年。,,科學(xué)期刊1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)2.環(huán)境科學(xué)3.環(huán)境化學(xué)4.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)5.chemosphere6.Environ.Sci.Technol.7.TheScienceoftheTotalEnvironment8.WaterResearch,主要內(nèi)容,第一章緒論第二章大氣環(huán)境化學(xué)第三章水環(huán)境化學(xué)第四章土壤環(huán)境化學(xué)第五章典型污染物在環(huán)境各圈層中的轉(zhuǎn)歸與效應(yīng)第六章受污染環(huán)境的修復(fù)第七章綠色化學(xué)的基本原理與應(yīng)用,第一章緒論,第一節(jié)環(huán)境化學(xué)第二節(jié)環(huán)境污染物重點(diǎn)：環(huán)境化學(xué)的概念、任務(wù)、研究?jī)?nèi)容、特點(diǎn)，及重要的污染物類別及其遷移轉(zhuǎn)化的大致過(guò)程，全貌性的了解環(huán)境化學(xué)的學(xué)科內(nèi)容和學(xué)科地位，以及學(xué)科學(xué)習(xí)的基本方法。,第一節(jié)環(huán)境化學(xué),,一、環(huán)境問(wèn)題二、什么是環(huán)境化學(xué)三、環(huán)境化學(xué)發(fā)展動(dòng)向,一、環(huán)境問(wèn)題,環(huán)境問(wèn)題環(huán)境問(wèn)題：作為中心的人類與周圍環(huán)境之間的矛盾，主要以環(huán)境污染和生態(tài)破壞的形式表現(xiàn)出來(lái)環(huán)境污染：由于人為因素使環(huán)境的構(gòu)成或狀態(tài)發(fā)生變化，環(huán)境素質(zhì)下降，從而擾亂和破壞了生態(tài)系統(tǒng)和人們的正常生活和生產(chǎn)條件。,一、環(huán)境問(wèn)題,人們對(duì)環(huán)境污染的認(rèn)識(shí)環(huán)境科學(xué)的產(chǎn)生,,二、什么是環(huán)境化學(xué),1.定義：環(huán)境化學(xué)是一門研究有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、化學(xué)特性、行為和效應(yīng)及其控制的化學(xué)原理和方法的科學(xué)。它既是環(huán)境科學(xué)的核心組成部分，也是化學(xué)科學(xué)的一個(gè)新的重要分支。2.環(huán)境化學(xué)是在化學(xué)科學(xué)的傳統(tǒng)理論和方法基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的，以化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中出現(xiàn)而引起的環(huán)境問(wèn)題為研究對(duì)象，以解決環(huán)境問(wèn)題為目標(biāo)的新型學(xué)科。環(huán)境化學(xué)的發(fā)展大致可以劃分為三個(gè)階段：孕育階段(1970年以前)形成階段(70年代)發(fā)展階段(80年代),1972年R.AHonne在所著《環(huán)境化學(xué)》定義：“環(huán)境化學(xué)是研究巖石圈、水圈、生物圈、外層大氣圈的化學(xué)組成和其中發(fā)生的過(guò)程，特別是界面上的化學(xué)組成和過(guò)程的學(xué)科”。《自然科學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告：環(huán)境化學(xué)》一書提出：“環(huán)境化學(xué)是一門研究潛在有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、行為、效應(yīng)（生態(tài)效應(yīng)、人體健康效應(yīng)及其它環(huán)境效應(yīng)）以及減少或消除其產(chǎn)生的科學(xué)”。,二、什么是環(huán)境化學(xué),3.研究?jī)?nèi)容：有害物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中存在的濃度水平和形態(tài)；來(lái)源；它們?cè)趥€(gè)別環(huán)境介質(zhì)中和不同介質(zhì)間的環(huán)境化學(xué)行為；有害物質(zhì)對(duì)環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)以及人體健康產(chǎn)生效應(yīng)的機(jī)制和風(fēng)險(xiǎn)性；有害物質(zhì)已造成影響的緩解和消除以及防止產(chǎn)生危害的方法和途徑。4.研究范圍：人類活動(dòng)圈及影響人類活動(dòng)圈的各大圈層形成的綜合體系。圖1-1,,二、什么是環(huán)境化學(xué),5.特點(diǎn)：從微觀的原子、分子水平上研究宏觀的環(huán)境現(xiàn)象與變化的化學(xué)機(jī)制及其防治途徑。6.核心：研究化學(xué)污染物在環(huán)境中的化學(xué)轉(zhuǎn)化和效應(yīng)。7.環(huán)境化學(xué)分支學(xué)科8.元素的生物地球化學(xué)循環(huán)氧、碳、氮、磷、硫等重要元素,,,氧的循環(huán),碳的循環(huán),,污染物狀態(tài)分析,污染物分析方法探究,,含量分布存在形態(tài),污染物過(guò)程分析,,遷移轉(zhuǎn)化相互作用,,,,,,環(huán)境影響評(píng)價(jià),環(huán)境質(zhì)量及其變化趨勢(shì),污染預(yù)防與控制,污染治理,污染修復(fù)技術(shù),清潔生產(chǎn),循環(huán)經(jīng)濟(jì),廢物處理技術(shù),……,人體健康與生態(tài)影響,可持續(xù)發(fā)展,,,,,,,環(huán)境管理,,,,,三、環(huán)境化學(xué)發(fā)展動(dòng)向,國(guó)際上重要元素的生物地球化學(xué)循環(huán)化學(xué)品安全評(píng)價(jià)（生命周期評(píng)價(jià)）臭氧層破壞、氣候變暖等全球變化問(wèn)題清潔生產(chǎn)、綠色化學(xué)等理念的提出及實(shí)施分支學(xué)科上環(huán)境分析化學(xué)各圈層環(huán)境化學(xué)污染控制化學(xué),三、環(huán)境化學(xué)發(fā)展動(dòng)向,微量化、微觀化宏觀化復(fù)合污染、綜合化理論化界面過(guò)程、多相性新型化學(xué)品,第二節(jié)環(huán)境污染物,一、環(huán)境污染物的類別二、環(huán)境效應(yīng)三、環(huán)境污染物在各圈的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程簡(jiǎn)介,環(huán)境化學(xué)研究的對(duì)象：環(huán)境污染物,H+、Na+、K+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Al3+、Cr3+、Fe3+、As3+,第二節(jié)環(huán)境污染物,環(huán)境化學(xué)研究的對(duì)象：環(huán)境污染物,H+、Na+、K+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Al3+、Cr3+、Fe3+、As3+,環(huán)境污染物按受污染物影響的環(huán)境要素可分為大氣污染物、水體污染物、土壤污染物等。按污染物的形態(tài)可分為氣體污染物、液體污染物和固體廢物。按污染物的性質(zhì)可分為化學(xué)污染物、物理污染物和生物污染物。,一、環(huán)境污染物的類別,1.按人類社會(huì)不同功能產(chǎn)生的污染物：工業(yè)：工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境造成污染主要是由于對(duì)自然資源的過(guò)量開采，造成多種化學(xué)元素在生態(tài)系統(tǒng)中的超量循環(huán)；能源和水資源的消耗與利用；生產(chǎn)過(guò)程中產(chǎn)生的“三廢”。農(nóng)業(yè)：農(nóng)業(yè)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染主要是由于使用農(nóng)藥、化肥、農(nóng)業(yè)機(jī)械等工業(yè)品，農(nóng)業(yè)本身造成的水土流失和農(nóng)業(yè)廢棄物。農(nóng)家肥料中常含有細(xì)菌和微生物。交通運(yùn)輸：污染主要是噪聲、汽油(柴油)等燃料燃燒產(chǎn)物的排放和有毒有害物的泄漏、清洗、揚(yáng)塵和污水等。生活：生活活動(dòng)也能產(chǎn)生物理的、化學(xué)的和生物的污染，排放“三廢”。,2.化學(xué)污染物(1)元素(2)非金屬無(wú)機(jī)物(3)有機(jī)化合物和烴類(4)金屬有機(jī)和準(zhǔn)金屬有機(jī)化合物(5)含氧有機(jī)化合物(6)有機(jī)氮化合物(7)有機(jī)鹵化物(8)有機(jī)硫化合物(9)有機(jī)磷化合物,3.優(yōu)先控制污染物美國(guó)環(huán)保局基于有毒化學(xué)物的毒性、自然降解的可能性及在水體中出現(xiàn)的概率等因素，從7萬(wàn)余種有機(jī)化學(xué)物中篩選出65類，129種優(yōu)先控制的污染物名單。其中有毒有機(jī)化合物有114種，占總數(shù)的88.4%。中國(guó)優(yōu)先控制的有毒有機(jī)化合物“黑名單”中，共有14類，68種優(yōu)先控制的污染物。其中優(yōu)先控制的有毒有機(jī)化合物有12類，58種，占總數(shù)的85.29%,a.環(huán)境中的重金屬,主要是汞、鎘、鉛、鋅、銅、鈷、鎳、鋇、錫、銻等，從毒性角度通常將砷、鈹、鋰、硒、硼、鋁等也包括在內(nèi)。,熱點(diǎn)關(guān)注的污染物,b.持久性有機(jī)污染物（POPs）,是指那些難以通過(guò)物理、化學(xué)或生物途徑降解的有害化學(xué)品。此類化學(xué)品所具有的持久性,反映了物質(zhì)難以降解的特性,在環(huán)境中容易保留下來(lái)。調(diào)查結(jié)果表明,POPs可能導(dǎo)致內(nèi)分泌、生殖和免疫機(jī)能失調(diào)、神經(jīng)行為和發(fā)育紊亂、甚至引發(fā)癌癥。,形態(tài),POPs判定標(biāo)準(zhǔn)持久性生物蓄積性毒性揮發(fā)性在遠(yuǎn)距離區(qū)域?qū)瘜W(xué)品的測(cè)定生物可獲得性社會(huì)-經(jīng)濟(jì)和其他因素,POPs名單,滴滴涕DDT狄氏劑dieldrin異狄氏劑endrin艾氏劑aldrin氯丹chlordane七氯heptachlor六氯苯hexachlorobenzene(HCB)滅蟻靈mirex毒殺芬camphechlor多氯聯(lián)苯polychlorinatedbiphenyls(PCBs)二惡英dioxins呋喃furans,2001年斯德哥爾摩公約2005年在我國(guó)生效,c.環(huán)境內(nèi)分泌干擾物,內(nèi)分泌干擾物(EndocrineDisruptor)又叫破壞內(nèi)分泌的化學(xué)品(Endocrine-DisruptingChemicals,EDCs)是指可通過(guò)干擾生物或人體內(nèi)保持自身平衡和調(diào)節(jié)發(fā)育過(guò)程天然激素的合成、分泌、運(yùn)輸、結(jié)合、反應(yīng)和代謝等,從而對(duì)生物或人體的生殖、神經(jīng)和免疫系統(tǒng)等的功能產(chǎn)生影響的外源性化學(xué)物質(zhì)。這類物質(zhì)由于人類生產(chǎn)生活的排放而廣泛存在與環(huán)境中，故又稱環(huán)境激素(EnvironmentalHormones),1）發(fā)現(xiàn)背景在1950－1960年間，給懷孕婦女開劑量較大的己烯雌酚(diethylstilbestrol,DES)，以預(yù)防流產(chǎn)。在服用己烯雌酚(diethylstilbestrol,DES)婦女的女兒中，顯現(xiàn)出逆向的生殖健康效應(yīng)。1994年，Guillette的研究報(bào)告了美洲鱷魚生殖異常的情況，包括小尺寸的生殖器、其水體被DDT污染。1996年Arnold的研究指出，環(huán)境化學(xué)品與雌激素受體的結(jié)合能夠在人體內(nèi)產(chǎn)生協(xié)同作用。,2)效應(yīng)和雌性激素受體(EstrogenReceptor，ER)相結(jié)合，顯示出雌性激素亢進(jìn)，如OP-DDT、4-壬基酚等；與ER結(jié)合，產(chǎn)生雌性激素的拮抗作用與ER以外的激素受體等結(jié)合產(chǎn)生不良影響，與受體結(jié)合后使傳輸過(guò)程異常，如Pb、Zn;導(dǎo)致荷爾蒙合成異常，如PCB；導(dǎo)致荷爾蒙貯存、釋放、傳輸及空留量異常，如林丹、DDT等；對(duì)神經(jīng)系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)毒害，造成生殖、發(fā)育系統(tǒng)致毒。,3）國(guó)內(nèi)外關(guān)注的問(wèn)題內(nèi)分泌干擾物篩選的方法有重要效應(yīng)化學(xué)品的類型在暴露的人群和野生生物種群中，發(fā)生了什么效應(yīng)，達(dá)到什么程度低劑量的劑量－響應(yīng)的特征如何表征、方法實(shí)驗(yàn)的外推法方法暴露于多種EDC的效應(yīng)EDCs的主要來(lái)源和環(huán)境歸宿……,二、環(huán)境效應(yīng)及其影響因素,自然過(guò)程或人類的生產(chǎn)和生活活動(dòng)會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染和破壞，從而導(dǎo)致環(huán)境系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，稱為環(huán)境效應(yīng)。環(huán)境效應(yīng)：分為自然環(huán)境效應(yīng)和人為環(huán)境效應(yīng)。按環(huán)境變化的性質(zhì)劃分，則可分為環(huán)境物理效應(yīng)、環(huán)境化學(xué)效應(yīng)和環(huán)境生物效應(yīng)。,1、環(huán)境物理效應(yīng)由物理作用引起的環(huán)境效應(yīng)即為環(huán)境物理效應(yīng)。2、環(huán)境化學(xué)效應(yīng)在各種環(huán)境因素影響下，物質(zhì)間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)即為環(huán)境化學(xué)效應(yīng)。3、環(huán)境生物效應(yīng)環(huán)境因素變化導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)變異而產(chǎn)生的后果即為環(huán)境生物效應(yīng)。,三、環(huán)境各圈及環(huán)境污染物在的遷移轉(zhuǎn)化過(guò)程,作用機(jī)理：物理、物理-化學(xué)、生物物理：蒸發(fā)、滲透、凝聚、吸附、機(jī)械搬運(yùn)、擴(kuò)散等化學(xué)：光化學(xué)氧化、氧化-還原、配位、螯合、水解等生物：微生物的吸收和代謝,,,生物富集食物鏈,懸浮顆粒物膠體DOC,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,,大氣,遷移(transport)轉(zhuǎn)化(transformation),,土壤,,,,土壤,NAPL,,,陸生食物鏈,垃圾填埋場(chǎng)地下儲(chǔ)油罐,農(nóng)藥,地下含水層,地下含水層,