環(huán)境工程課件第一章.ppt

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環(huán)境化學授課：鈕志遠Mobile:13329269021E_mail:ert_new@,環(huán)境化學,課程學時：85（含實驗34）課程學分：4考核方式：期末以閉卷考試方式進行，占總成績的70％；平時成績占總成績的15％;實驗成績占總成績的15％；本課程總成績＝期末考試成績+實驗成績+平時成績。,環(huán)境化學,教材及參考書目：教材：環(huán)境化學，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，王曉蓉編著，南京大學出版社，1993年。2.環(huán)境化學，劉綺主編，化學工業(yè)出版社，2004年。3.環(huán)境化學教程，鄧南圣吳峰主編，武漢大學出版社，2000年。4．環(huán)境化學導論，俞譽福葉明呂等主編，復旦大學出版社，1997年。,,科學期刊1.中國環(huán)境科學2.環(huán)境科學3.環(huán)境化學4.環(huán)境科學學報5.chemosphere6.Environ.Sci.Technol.7.TheScienceoftheTotalEnvironment8.WaterResearch,主要內容,第一章緒論第二章大氣環(huán)境化學第三章水環(huán)境化學第四章土壤環(huán)境化學第五章典型污染物在環(huán)境各圈層中的轉歸與效應第六章受污染環(huán)境的修復第七章綠色化學的基本原理與應用,第一章緒論,第一節(jié)環(huán)境化學第二節(jié)環(huán)境污染物重點：環(huán)境化學的概念、任務、研究內容、特點，及重要的污染物類別及其遷移轉化的大致過程，全貌性的了解環(huán)境化學的學科內容和學科地位，以及學科學習的基本方法。,第一節(jié)環(huán)境化學,,一、環(huán)境問題二、什么是環(huán)境化學三、環(huán)境化學發(fā)展動向,一、環(huán)境問題,環(huán)境問題環(huán)境問題：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)出來環(huán)境污染：由于人為因素使環(huán)境的構成或狀態(tài)發(fā)生變化，環(huán)境素質下降，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條件。,一、環(huán)境問題,人們對環(huán)境污染的認識環(huán)境科學的產生,,二、什么是環(huán)境化學,1.定義：環(huán)境化學是一門研究有害化學物質在環(huán)境介質中的存在、化學特性、行為和效應及其控制的化學原理和方法的科學。它既是環(huán)境科學的核心組成部分，也是化學科學的一個新的重要分支。2.環(huán)境化學是在化學科學的傳統(tǒng)理論和方法基礎上發(fā)展起來的，以化學物質在環(huán)境中出現(xiàn)而引起的環(huán)境問題為研究對象，以解決環(huán)境問題為目標的新型學科。環(huán)境化學的發(fā)展大致可以劃分為三個階段：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》定義：“環(huán)境化學是研究巖石圈、水圈、生物圈、外層大氣圈的化學組成和其中發(fā)生的過程，特別是界面上的化學組成和過程的學科”。《自然科學學科發(fā)展戰(zhàn)略研究報告：環(huán)境化學》一書提出：“環(huán)境化學是一門研究潛在有害化學物質在環(huán)境介質中的存在、行為、效應（生態(tài)效應、人體健康效應及其它環(huán)境效應）以及減少或消除其產生的科學”。,二、什么是環(huán)境化學,3.研究內容：有害物質在環(huán)境介質中存在的濃度水平和形態(tài)；來源；它們在個別環(huán)境介質中和不同介質間的環(huán)境化學行為；有害物質對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)以及人體健康產生效應的機制和風險性；有害物質已造成影響的緩解和消除以及防止產生危害的方法和途徑。4.研究范圍：人類活動圈及影響人類活動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,5.特點：從微觀的原子、分子水平上研究宏觀的環(huán)境現(xiàn)象與變化的化學機制及其防治途徑。6.核心：研究化學污染物在環(huán)境中的化學轉化和效應。7.環(huán)境化學分支學科8.元素的生物地球化學循環(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),污染物過程分析,,遷移轉化相互作用,,,,,,環(huán)境影響評價,環(huán)境質量及其變化趨勢,污染預防與控制,污染治理,污染修復技術,清潔生產,循環(huán)經濟,廢物處理技術,……,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)境化學發(fā)展動向,國際上重要元素的生物地球化學循環(huán)化學品安全評價（生命周期評價）臭氧層破壞、氣候變暖等全球變化問題清潔生產、綠色化學等理念的提出及實施分支學科上環(huán)境分析化學各圈層環(huán)境化學污染控制化學,三、環(huán)境化學發(fā)展動向,微量化、微觀化宏觀化復合污染、綜合化理論化界面過程、多相性新型化學品,第二節(jié)環(huán)境污染物,一、環(huán)境污染物的類別二、環(huán)境效應三、環(huán)境污染物在各圈的遷移轉化過程簡介,環(huán)境化學研究的對象：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)境化學研究的對象：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。按污染物的性質可分為化學污染物、物理污染物和生物污染物。,一、環(huán)境污染物的類別,1.按人類社會不同功能產生的污染物：工業(yè)：工業(yè)生產對環(huán)境造成污染主要是由于對自然資源的過量開采，造成多種化學元素在生態(tài)系統(tǒng)中的超量循環(huán)；能源和水資源的消耗與利用；生產過程中產生的“三廢”。農業(yè)：農業(yè)對環(huán)境產生污染主要是由于使用農藥、化肥、農業(yè)機械等工業(yè)品，農業(yè)本身造成的水土流失和農業(yè)廢棄物。農家肥料中常含有細菌和微生物。交通運輸：污染主要是噪聲、汽油(柴油)等燃料燃燒產物的排放和有毒有害物的泄漏、清洗、揚塵和污水等。生活：生活活動也能產生物理的、化學的和生物的污染，排放“三廢”。,2.化學污染物(1)元素(2)非金屬無機物(3)有機化合物和烴類(4)金屬有機和準金屬有機化合物(5)含氧有機化合物(6)有機氮化合物(7)有機鹵化物(8)有機硫化合物(9)有機磷化合物,3.優(yōu)先控制污染物美國環(huán)保局基于有毒化學物的毒性、自然降解的可能性及在水體中出現(xiàn)的概率等因素，從7萬余種有機化學物中篩選出65類，129種優(yōu)先控制的污染物名單。其中有毒有機化合物有114種，占總數(shù)的88.4%。中國優(yōu)先控制的有毒有機化合物“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。,熱點關注的污染物,b.持久性有機污染物（POPs）,是指那些難以通過物理、化學或生物途徑降解的有害化學品。此類化學品所具有的持久性,反映了物質難以降解的特性,在環(huán)境中容易保留下來。調查結果表明,POPs可能導致內分泌、生殖和免疫機能失調、神經行為和發(fā)育紊亂、甚至引發(fā)癌癥。,形態(tài),POPs判定標準持久性生物蓄積性毒性揮發(fā)性在遠距離區(qū)域對化學品的測定生物可獲得性社會-經濟和其他因素,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年在我國生效,c.環(huán)境內分泌干擾物,內分泌干擾物(EndocrineDisruptor)又叫破壞內分泌的化學品(Endocrine-DisruptingChemicals,EDCs)是指可通過干擾生物或人體內保持自身平衡和調節(jié)發(fā)育過程天然激素的合成、分泌、運輸、結合、反應和代謝等,從而對生物或人體的生殖、神經和免疫系統(tǒng)等的功能產生影響的外源性化學物質。這類物質由于人類生產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)，以預防流產。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。1994年，Guillette的研究報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)境化學品與雌激素受體的結合能夠在人體內產生協(xié)同作用。,2)效應和雌性激素受體(EstrogenReceptor，ER)相結合，顯示出雌性激素亢進，如OP-DDT、4-壬基酚等；與ER結合，產生雌性激素的拮抗作用與ER以外的激素受體等結合產生不良影響，與受體結合后使傳輸過程異常，如Pb、Zn;導致荷爾蒙合成異常，如PCB；導致荷爾蒙貯存、釋放、傳輸及空留量異常，如林丹、DDT等；對神經系統(tǒng)、免疫系統(tǒng)毒害，造成生殖、發(fā)育系統(tǒng)致毒。,3）國內外關注的問題內分泌干擾物篩選的方法有重要效應化學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，達到什么程度低劑量的劑量－響應的特征如何表征、方法實驗的外推法方法暴露于多種EDC的效應EDCs的主要來源和環(huán)境歸宿……,二、環(huán)境效應及其影響因素,自然過程或人類的生產和生活活動會對環(huán)境造成污染和破壞，從而導致環(huán)境系統(tǒng)的結構和功能發(fā)生變化，稱為環(huán)境效應。環(huán)境效應：分為自然環(huán)境效應和人為環(huán)境效應。按環(huán)境變化的性質劃分，則可分為環(huán)境物理效應、環(huán)境化學效應和環(huán)境生物效應。,1、環(huán)境物理效應由物理作用引起的環(huán)境效應即為環(huán)境物理效應。2、環(huán)境化學效應在各種環(huán)境因素影響下，物質間發(fā)生化學反應產生的環(huán)境效應即為環(huán)境化學效應。3、環(huán)境生物效應環(huán)境因素變化導致生態(tài)系統(tǒng)變異而產生的后果即為環(huán)境生物效應。,三、環(huán)境各圈及環(huán)境污染物在的遷移轉化過程,作用機理：物理、物理-化學、生物物理：蒸發(fā)、滲透、凝聚、吸附、機械搬運、擴散等化學：光化學氧化、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)轉化(transformation),,土壤,,,,土壤,NAPL,,,陸生食物鏈,垃圾填埋場地下儲油罐,農藥,地下含水層,地下含水層,