运城学院：《环境化学》课程教学资源（教案讲义）第一章 绪论 Environmental Chemistry

第一章绪论 第一节环境化学 教学目的与要求： 1 了解环境问题的产生，环境化学基本概念： 2) 掌握环境中的污染物类型、种类； (3) 了解环境化学研究的范畴。 教学重点 ,环 中污染物的类别 环境化学研究的对像和范畴 难点：环境问题产生的原因。 教学方法及师生互动设计： 教学方法：讲授法： 师生互动设计：提问：环境和化学之间有什么联系？ 时论 环境包括有哪些？ 课堂练习、 作业 作业：环境中污染物有哪些？ 本次课教学内容小结： 对于同学们第 一次培鱼环化学 ,首先应从环境与化学之间联系讲到环境问题产生的原因，再讲 环境问题研究的 对橡和范畴， 境 污染物有哪些， 们在脑海中形成一系列的环境化学概 念，为此后所讲的内容作一个整体的认识。也激发同学们对此门课程学习的兴趣。 教学内容： 关于课程 1课程性质与特点 环境化学是环境科学的核心，是本专业七门主干课程之一。 2.课程目标 运用所学原理，理解和掌握典型污染物在环境各圈层的转归与效应，达到本专业的要求。 通过期未考试」 3.课程的教法与学法 教法： 对教材内容进行适当处理，突出重点，避免与其它课程重复，讲授与自学结合。 学法：以化学物质在大气、水、土壤、生物各环境介质中的迁移转化过程及其效应为主线，学习掌 握这些过程的机制和规律。 4教材与参考书： 环境问题 1、环境污染 最初，人们将环境问题和环境污染联系起来。确实，从本质上看，大多数环境问题由环境污染 引起。就目前人们的认识水平来看 谓环境污染，指的是由于自然的或人为的（生产、生活）原 往原先处与 正常状态的： 环境 加了物质 能量或生物体 其数量或强度超过了环境中的附 物质、能量或生物体，其数量或强度超过了环境的自净能力（自动调节能力）、使环境质量变差， 并对时人或其它生物的健康可或环境中某些有价值物质产生有害影响的现象。 20世纪3070年代发生的最著名的世果)八大公害事件中，有五个公害是由干放大量气体知孚尘 起的，另外三个公害是由于 边 而最终引起食物中毒事件 马斯河谷烟雾事 05比利 时马斯河谷工业区。 该工业区处于狭窄盆地， 1 5日气温逆转，工厂排出有毒气体在近地层积累，S02和氟化物污染。3天后有人胸痛、咳嗽、呼吸 困难，一周内死亡80余人，许多家畜死亡 多诺拉烟雾事件： 1049 10 -26~31美国宾夕法尼亚多诺拉镇。 该镇处于河谷中，10月未逆 温控制，有雾，污染物在近地层积累，S02和金属尘致害。1.4万人的小镇有5911人眼痛、喉痛、 头痛.胸痛.叹0十或惠综合症状，死广17人

第一章 绪论 第一节 环境化学 教学目的与要求： （1） 了解环境问题的产生，环境化学基本概念； （2） 掌握环境中的污染物类型、种类； （3） 了解环境化学研究的范畴。 教学重点、难点： 重点：环境中污染物的类别，环境化学研究的对象和范畴； 难点：环境问题产生的原因。 教学方法及师生互动设计： 教学方法：讲授法； 师生互动设计：提问：环境和化学之间有什么联系？ 讨论：环境包括有哪些？ 课堂练习、作业： 作业：环境中污染物有哪些？ 本次课教学内容小结： 对于同学们第一次接触环境化学，首先应从环境与化学之间联系讲到环境问题产生的原因，再讲 环境问题研究的对象和范畴，环境中污染物有哪些，让同学们在脑海中形成一系列的环境化学概 念，为此后所讲的内容作一个整体的认识。也激发同学们对此门课程学习的兴趣。 教 学 内 容： 关于课程: 1. 课程性质与特点 环境化学是环境科学的核心，是本专业七门主干课程之一。 2. 课程目标 运用所学原理，理解和掌握典型污染物在环境各圈层的转归与效应，达到本专业的要求。 通过期末考试。 3. 课程的教法与学法 教法：对教材内容进行适当处理，突出重点，避免与其它课程重复，讲授与自学结合。 学法：以化学物质在大气、水、土壤、生物各环境介质中的迁移转化过程及其效应为主线，学习掌 握这些过程的机制和规律。 4. 教材与参考书: 一 环境问题 1、环境污染 最初，人们将环境问题和环境污染联系起来。确实，从本质上看，大多数环境问题由环境污染 引起。就目前人们的认识水平来看，所谓环境污染，指的是由于自然的或人为的（生产、生活）原 因，往原先处于正常状态的环境中附加了物质、能量或生物体，其数量或强度超过了环境中的附加 物质、能量或生物体，其数量或强度超过了环境的自净能力（自动调节能力）、使环境质量变差， 并对人或其它生物的健康或环境中某些有价值物质产生有害影响的现象。 20世纪30~70年代发生的最著名的世界八大公害事件中，有五个公害是由于排放大量气体和浮尘引 起的，另外三个公害是由于污染而最终引起食物中毒事件。 ——马斯河谷烟雾事件：1930—12—0l一05比利时马斯河谷工业区。该工业区处于狭窄盆地，1～ 5日气温逆转，工厂排出有毒气体在近地层积累，SO2和氟化物污染。3天后有人胸痛、咳嗽、呼吸 困难，一周内死亡80余人，许多家畜死亡。 ——多诺拉烟雾事件：1948—10—26～31美国宾夕法尼亚多诺拉镇。该镇处于河谷中，10月末逆 温控制，有雾，污染物在近地层积累，SO2和金属尘致害。1．4万人的小镇有5911人眼痛、喉痛、 头痛、胸痛、呕吐或患综合症状，死亡17人

洛杉矶光化学烟雾事件：40年代初期夏季起，美国洛杉矶市，全市250万辆汽车排放大量HC, NOx CO 该市依山傍海，处于长盆地中， -年约有300天出现逆温 5一10月阳光强烈照射，产 生以03为主的光化学烟 刺激人的眼睛、粘膜和呼吸道。1955年 -次烟雾事件中死亡400余人. 伦敦烟雾事件：1952一12一05~08英国伦敦市。5一8日伦敦、南英格兰一 带有一大型移动性 高压脊，使伦敦上空处于无风状态，气温逆增，致使燃煤产生的烟尘不断积累，持续4~5天浓雾弥 漫。4天中死亡人数比常年同期多4000人，受害者万余人，肺炎、肺癌、流感及其他呼吸道病患者死 亡率成倍增加 水保病事件：1953…1956年日本九州自指本县水保市.。该市错酸厂、气乙糯■放大量含甲基汞 废水。患者耳聋眼瞎、四肢麻木、精神失常、疼痛惨叫，死亡百余人。 骨痛病事件：1955~1979年日本富山县神通川流域。该地区锌、铅治炼厂排放含镉废水污染神 通川水体，污灌后使稻米含镉，食用和饮水中毒。 患者发生骨痛病，咳嗽等就可导致骨折，骨骼开 重变形，在剧痛中惨死。到1977年已死亡200余人 -四日市哮喘事件：1955年起日本四日市。该市石油化工排放废水、废气污染严重，粉尘、S02 排放量13×104t,超标5~6倍，重金属微粒与S02形成酸雾。1961年哮喘病发作，患者6370人，死 广33人 米塘由事件·1968年3日口本北九州击爱知目带牛立米簿油时.用多气联苯作说自T梦中的 热载体 由于管埋不善混入油中 食用后中毒 受害者万人以上，病人有痤疮样皮疹，眼脸浮肿， 皮肤色素沉着，四肢麻木等，1977年前死亡30多人，大批家畜死亡 20世纪70年代以来，所发生的许多公害的严重程度已远远超过了八大公害事件。在印度，博帕 尔农药厂化学品泄露造成约3000人死亡；在墨西哥城，液化气罐暴炸使干人遇难；在前苏联，切尔 诺贝利核反应爆炸使核尘遍布欧洲 更为严重的是，现在不是局部的污染，而是生态环境的恶化。每年有600万m具有生产力的旱地变 成沙漠，有1100多万hm2的森林遭到破坏。在非洲，干旱将3500万人置于危难之中；由于引用水被 污染，全球每年的有6*10人死干腹写等等。由出可风.决定地球人类前涂和命云的是“环境” 2、持续发展 1987年环境与发展委员会在《我们共同的未来》报告中第一次阐述了可持续发展的概念，得到 了国际社会的广泛共识 可持续发展是指既满足现代人的需求以不损害后代人满足需求的能力。换句话说，就是指经 济、社会、资源和环境保护协调发展，它们是一个密不可分的系统，既要达到发展经济的目的，又 要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源和环境， 使子孙后代能够永续 发展和安居乐业。也就是江泽民同志指出的 决不能吃祖宗饭 断子孙路 环境化学 1、环境化学的概念 环境污染问题促进了环境化学研究的进展。例如，通过煤烟型大气污染问题的研究发展了硫和 溶胶化学，通过光化学烟雾污染的研究发展了大气光化学，通过酸雨污 染的研究发展了降水化 学 另 又将怎 样迁移 转化， 本发生的水俣 典型的例 促使人们探讨汞的迁移、转化、存在形态及环境影响，反过来又促进了环境化学的发展。 环境化学发展大致分为三个阶段： 1970前孕音阶段：1962年 ，《寂静的春天》一书，描述了化学农药对环境的污染和毁灭生物 的恶果，引起了人们对环境污染的注意 美国《 化学文摘》 从1971年开始在“环境”主题下收录环境化学文摘，随后即以每年 100篇的速度递增，1990年已达2033篇； 形成阶段：1972年联合国环境规划署成立后制定了一系列与环境化学有关的研究与监测计划， 包括全球环境监测系统和国际潜在有毒化学品登记。 发展阶段： 化学的定义 、环72年R.A.HOme在《环境化学》书中定文 “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。 这个定

——洛杉矶光化学烟雾事件：40年代初期夏季起，美国洛杉矶市，全市250万辆汽车排放大量HC、 NOx、CO，该市依山傍海，处于长盆地中，一年约有300天出现逆温， 5一10月阳光强烈照射，产 生以O3为主的光化学烟雾，刺激人的眼睛、粘膜和呼吸道。 1955年一次烟雾事件中死亡400余人。 ——伦敦烟雾事件：1952—12—05～08英国伦敦市。5—8日伦敦、南英格兰一带有一大型移动性 高压脊，使伦敦上空处于无风状态，气温逆增，致使燃煤产生的烟尘不断积累，持续4～5天浓雾弥 漫。4天中死亡人数比常年同期多4000人，受害者万余人，肺炎、肺癌、流感及其他呼吸道病患者死 亡率成倍增加。 ——水俣病事件：1953～1956年日本九州熊本县水俣市。该市醋酸厂、氯乙烯厂排放大量含甲基汞 废水。患者耳聋眼瞎、四肢麻木、精神失常、疼痛惨叫，死亡百余人。 ——骨痛病事件：1955～1979年日本富山县神通川流域。该地区锌、铅冶炼厂排放含镉废水污染神 通川水体，污灌后使稻米含镉，食用和饮水中毒。患者发生骨痛病，咳嗽等就可导致骨折，骨骼严 重变形，在剧痛中惨死。到1977年已死亡200余人。 ——四日市哮喘事件：1955年起日本四日市。该市石油化工排放废水、废气污染严重，粉尘、SO2 排放量13 ×104t，超标5～6倍，重金属微粒与S02形成酸雾。1961年哮喘病发作，患者6370人，死 亡33人。 ——米糠油事件：1968年3月日本北九州市爱知县一带生产米糠油时，用多氯联苯作脱臭工艺中的 热载体，由于管理不善混入油中，食用后中毒。受害者万人以上，病人有痤疮样皮疹，眼脸浮肿， 皮肤色素沉着，四肢麻木等，1977年前死亡30多人。大批家畜死亡。 20世纪70年代以来，所发生的许多公害的严重程度已远远超过了八大公害事件。在印度，博帕 尔农药厂化学品泄露造成约3000人死亡；在墨西哥城，液化气罐暴炸使千人遇难；在前苏联，切尔 诺贝利核反应爆炸使核尘遍布欧洲。 更为严重的是，现在不是局部的污染，而是生态环境的恶化。每年有600万hm2具有生产力的旱地变 成沙漠，有1100多万hm2的森林遭到破坏。在非洲，干旱将3500万人置于危难之中；由于引用水被 污染，全球每年约有6*107人死于腹泻等等。由此可见，决定地球人类前途和命运的是“环境”。 2、持续发展 1987年环境与发展委员会在《我们共同的未来》报告中第一次阐述了可持续发展的概念，得到 了国际社会的广泛共识。 可持续发展是指既满足现代人的需求以不损害后代人满足需求的能力。换句话说，就是指经 济、社会、资源和环境保护协调发展，它们是一个密不可分的系统，既要达到发展经济的目的，又 要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等自然资源和环境，使子孙后代能够永续 发展和安居乐业。也就是江泽民同志指出的：“决不能吃祖宗饭，断子孙路”。 环境化学 1、环境化学的概念 环境污染问题促进了环境化学研究的进展。例如，通过煤烟型大气污染问题的研究发展了硫和 气溶胶化学，通过光化学烟雾污染的研究发展了大气光化学，通过酸雨污染的研究发展了降水化 学。另一方面，当污染物进入水体后，又将怎样迁移、转化，日本发生的水俣病是一个典型的例 子。这促使人们探讨汞的迁移、转化、存在形态及环境影响，反过来又促进了环境化学的发展。 环境化学发展大致分为三个阶段： 1970前孕育阶段：1962年，《寂静的春天》一书，描述了化学农药对环境的污染和毁灭生物 的恶果，引起了人们对环境污染的注意。 美国《化学文摘》（CA）从1971年开始在“环境”主题下收录环境化学文摘，随后即以每年 100篇的速度递增，1990年已达2033篇； 形成阶段：1972年联合国环境规划署成立后制定了一系列与环境化学有关的研究与监测计划， 包括全球环境监测系统和国际潜在有毒化学品登记。 发展阶段： 2、环境化学的定义 １９７２年Ｒ.Ａ.Ｈorne在《环境化学》一书中定义，“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。” 这个定

义无所不包，包括了所有物质（不仅是污染物）在环境中的所有化学现象，失去了指导分工的意 y 也有的学者认为环境化学按其英文名称(Environment Chemistry) 它的基础是化学，所以 又把环境化学定义为： "”环境化学是研究物质在自然界开放性系统中所发生的现象， 研究对像应 该是环境中的化学污染物及其在环境中的变化规律，而不是普通的化学物质，否则就不能区别与普 通化学，污染物是最终能产生有害生态效应的物质，然而污染物的确定是有一个过程的，不是所有 的化学物质都是污染物， 也不能说目前环培灰的就 完不会发展为边物.特别是人米不新 成的新物质，影 不能马上确定， 我们必须以发展和变化的的观点来 看待 如在对流层中稳 而曾经认为无害的物质如CO2、N20、氟氯烃等，不仅会引起全球气候变化，而目进入平流层后会 导致臭氧层耗损而危及人类生存。 我国国家自然科学基金委员会把环境化学定义为：研究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，它是化学科学的 个重要分古，巾是环墙学 的核心组成部分。 3、环境化学的任务；内容及特点 环境化学研究的内容：研究有害物质在环境介质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或消除以及防止发生危害的方法和途径 环境化学的发展动向 目前，国际上重视研究有如下几个方面： ①元素（尤其是碳、氮、硫、磷）的生物地球化学循环及其 相互耦合的研究： ®化学品安全评价 ③臭氧层破坏 候变暖等全球变化问题， 当前我国优先考虑的环境问题中与环境化学密切相关的是： ①以有机物污染为主的水质污染： ②以大气颗粒物和二氧化碳为主的城市空气污染： 工业有毒有害废气物和城沛垃圾对大气、水和土地的污染等 3环境化学的分支学科 (1)环境分析化学 要得知化学污染物在环境中的本底和污染现象，必须运用化学分析的技术取得各种数据，为环 境中污染物化学行为的研究，环境质量的评价，环境污染的预测预报以及为治理污染等提供科学依 分析方法标准化和环境标准物质 污染物的形态与结构分析方法研究 环境痕量与超痕量元素分析 环培右机物 (包括金属有机物)的分析研究 环境优先控制对象筛选研究 环境分析仪器化、自动化研究 (2)大气、水体、土壤环境化 4大气污染化学 研究有重要影响的化学物质（颗粒物、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、 碳氢化合物和臭氧等)在大气环境中的性质。化学行为和化学机制的科学、涉及地面、对流层和平 流层存在的多种化学物质。 △水污染化学 -主要是在溶液平衡理论（酸碱、沉淀与溶解、氧化还原、配合与离解）基础 上，研究化学物质在水环境中的存在（包括浓度、形态和分布）、行为（包括迁移、转化及其割归 真化动禀（包环境数应和生态效应）。特别是对重金属衣药等污染物在水体+的行在 △士壤环境化学 一研究农用化学品等化学物质在土壤环境中的迁移、转化和归宿及其对土壤 化学变化和人体健康的影响

义无所不包，包括了所有物质（不仅是污染物）在环境中的所有化学现象，失去了指导分工的意 义。 也有的学者认为环境化学按其英文名称（Environment Chemistry），它的基础是化学，所以 又把环境化学定义为：“环境化学是研究物质在自然界开放性系统中所发生的现象。” 研究对象应 该是环境中的化学污染物及其在环境中的变化规律，而不是普通的化学物质，否则就不能区别与普 通化学，污染物是最终能产生有害生态效应的物质，然而污染物的确定是有一个过程的，不是所有 的化学物质都是污染物，也不能说目前对环境诬害的就一定不会发展为污染物，特别是人类不断合 成的新物质，影响不能马上确定，因此我们必须以发展和变化的的观点来看待。如在对流层中稳定 而曾经认为无害的物质如 CO2、N2O、氟氯烃等，不仅会引起全球气候变化，而且进入平流层后会 导致臭氧层耗损而危及人类生存。 我国国家自然科学基金委员会把环境化学定义为：研究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，它是化学科学的一个重要分支，也是环境科学 的核心组成部分。 3、环境化学的任务；内容及特点 环境化学研究的内容：.研究有害物质在环境介质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或消除以及防止发生危害的方法和途径。 环境化学的发展动向 目前，国际上重视研究有如下几个方面： ①元素（尤其是碳、氮、硫、磷）的生物地球化学循环及其 相互耦合的研究； ②化学品安全评价； ③臭氧层破坏。气候变暖等全球变化问题。 当前我国优先考虑的环境问题中与环境化学密切相关的是： ①以有机物污染为主的水质污染； ②以大气颗粒物和二氧化碳为主的城市空气污染； ③工业有毒有害废气物和城市垃圾对大气、水和土地的污染等。 3 环境化学的分支学科 ⑴环境分析化学 要得知化学污染物在环境中的本底和污染现象，必须运用化学分析的技术取得各种数据，为环 境中污染物化学行为的研究，环境质量的评价，环境污染的预测预报以及为治理污染等提供科学依 据。 环境分析化学研究的主要内容为： .分析方法标准化和环境标准物质 .污染物的形态与结构分析方法研究 .环境痕量与超痕量元素分析 .环境有机物（包括金属有机物）的分析研究 .环境优先控制对象筛选研究 .环境分析仪器化、自动化研究 ⑵.大气、水体、土壤环境化 Δ大气污染化学——研究有重要影响的化学物质（颗粒物、硫氧化物、氮氧化物、碳氧化物、 碳氢化合物和臭氧等）在大气环境中的性质、化学行为和化学机制的科学、涉及地面、对流层和平 流层存在的多种化学物质。 Δ 水污染化学——主要是在溶液平衡理论（酸碱、沉淀与溶解、氧化还原、配合与离解）基础 上，研究化学物质在水环境中的存在（包括浓度、形态和分布）、行为（包括迁移、转化及其归 宿）与效应（包括环境效应和生态效应）。特别是对重金属、农药等污染物在水体中的存在与化学 转化的研究。 Δ 土壤环境化学——研究农用化学品等化学物质在土壤环境中的迁移、转化和归宿及其对土壤 化学变化和人体健康的影响

土壤中有机物的研究。 土壤中金属存在形态及其转化过程研究 污染物在土壤固 液界面上化学过程的研究。 土壤中温室气体的释放研究。 3).污染（环境）生态化学 一研究化学污染物引起生态效应的化学原理过程和机制，宏观上研究化 学物质在维持和破坏生态平衡中的基本化学问题，微观上研究化学物质和生物体相互作用过程的化 学机制 (4).污染控制化学（环境工程化学） 研究与污染扩展有关的化学机制和工艺技术中的化学基础性 问题，以使最大限度地控制化学污染，为开发经济和高效的污染控制技术，发展清洁生产提供科学 依据

.土壤中有机物的研究。 .土壤中金属存在形态及其转化过程研究。 .污染物在土壤固——液界面上化学过程的研究。 .土壤中温室气体的释放研究。 ⑶.污染（环境）生态化学——研究化学污染物引起生态效应的化学原理过程和机制，宏观上研究化 学物质在维持和破坏生态平衡中的基本化学问题，微观上研究化学物质和生物体相互作用过程的化 学机制 ⑷.污染控制化学（环境工程化学）——研究与污染扩展有关的化学机制和工艺技术中的化学基础性 问题，以使最大限度地控制化学污染，为开发经济和高效的污染控制技术，发展清洁生产提供科学 依据