1、1-1環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-2環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論內(nèi)容提要及重點(diǎn)要求內(nèi)容提要及重點(diǎn)要求 本章簡要介紹了環(huán)境化學(xué)在環(huán)境科學(xué)中和解決環(huán)境問題本章簡要介紹了環(huán)境化學(xué)在環(huán)境科學(xué)中和解決環(huán)境問題上的地位和作用，它的研究內(nèi)容、特點(diǎn)和發(fā)展動(dòng)向，主要環(huán)上的地位和作用，它的研究內(nèi)容、特點(diǎn)和發(fā)展動(dòng)向，主要環(huán)境污染物的類別和它們在環(huán)境各圈層中的遷移轉(zhuǎn)化過程。要境污染物的類別和它們在環(huán)境各圈層中的遷移轉(zhuǎn)化過程。要求掌握對(duì)現(xiàn)代環(huán)境問題認(rèn)識(shí)的發(fā)展及對(duì)環(huán)境化學(xué)提出的任務(wù)，求掌握對(duì)現(xiàn)代環(huán)境問題認(rèn)識(shí)的發(fā)展及對(duì)環(huán)境化學(xué)提出的任務(wù)，明確學(xué)習(xí)環(huán)境化學(xué)課程的目的。明確學(xué)習(xí)環(huán)境化學(xué)課程的目的。

2、從七八百年前因人類開始用煤產(chǎn)生的空氣污染，發(fā)展到從七八百年前因人類開始用煤產(chǎn)生的空氣污染，發(fā)展到當(dāng)代面向當(dāng)代面向2121世紀(jì)多方面的全球環(huán)境問題，無不與化學(xué)科學(xué)密世紀(jì)多方面的全球環(huán)境問題，無不與化學(xué)科學(xué)密切相關(guān)。所以，如何闡明這些危害人類的環(huán)境問題的化學(xué)機(jī)切相關(guān)。所以，如何闡明這些危害人類的環(huán)境問題的化學(xué)機(jī)制并為解決這些問題提供科學(xué)依據(jù)，已成為化學(xué)科學(xué)工作者制并為解決這些問題提供科學(xué)依據(jù)，已成為化學(xué)科學(xué)工作者的一個(gè)重要職責(zé)。環(huán)境科學(xué)與化學(xué)交叉形成的環(huán)境化學(xué)學(xué)科的一個(gè)重要職責(zé)。環(huán)境科學(xué)與化學(xué)交叉形成的環(huán)境化學(xué)學(xué)科在這方面負(fù)有特殊的使命。在這方面負(fù)有特殊的使命。 1-3一、一、 化學(xué)與環(huán)境化學(xué)與環(huán)

3、境 Chemistry and Environment二、二、 什么是環(huán)境化學(xué)什么是環(huán)境化學(xué) What is Environmental Chemistry三、三、 元素地球化學(xué)循環(huán)元素地球化學(xué)循環(huán) Geochemical Cycle of Elements四、四、 環(huán)境化學(xué)的前沿環(huán)境化學(xué)的前沿 Frontiers of Environmental Chemistry環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-4Chemistry and Environment 環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論化學(xué)工業(yè)的發(fā)展為人類帶來福祉，化學(xué)工業(yè)的發(fā)展為人類帶來福祉，目前我們?nèi)粘Ｉ壳拔覀內(nèi)粘Ｉ詈?/p>

4、工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所使用的化學(xué)品已多達(dá)活和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所使用的化學(xué)品已多達(dá)100000100000種以上。沒有種以上。沒有化學(xué)品，就沒有如此繁榮的地球。化學(xué)品，就沒有如此繁榮的地球。如，沒有農(nóng)藥，就不會(huì)有糧食的高產(chǎn)，地球不可能支撐如此如，沒有農(nóng)藥，就不會(huì)有糧食的高產(chǎn)，地球不可能支撐如此龐大的人口；龐大的人口；各種藥物幫助人類戰(zhàn)勝疾病，青霉素的使用使人類壽命出現(xiàn)各種藥物幫助人類戰(zhàn)勝疾病，青霉素的使用使人類壽命出現(xiàn)第二次飛躍，平均增加了第二次飛躍，平均增加了2020歲。歲。但是，但是，人類過度依賴化學(xué)品，不當(dāng)使用化學(xué)品，在生產(chǎn)、人類過度依賴化學(xué)品，不當(dāng)使用化學(xué)品，在生產(chǎn)、使用和廢棄化學(xué)品的過程中疏于管理，使

5、化學(xué)品成為環(huán)境污使用和廢棄化學(xué)品的過程中疏于管理，使化學(xué)品成為環(huán)境污染的罪魁禍?zhǔn)?。染的罪魁禍?zhǔn)?。如，難降解有機(jī)氯農(nóng)藥及一些具有良好性能的工業(yè)品的使用如，難降解有機(jī)氯農(nóng)藥及一些具有良好性能的工業(yè)品的使用被證明是過大于功，造成了被證明是過大于功，造成了“寂靜的春天寂靜的春天”；在人類活動(dòng)過程中還無意識(shí)地產(chǎn)生很多副產(chǎn)物，如燃燒產(chǎn)生在人類活動(dòng)過程中還無意識(shí)地產(chǎn)生很多副產(chǎn)物，如燃燒產(chǎn)生的多環(huán)芳烴、二噁英，飲用水消毒產(chǎn)生的副產(chǎn)物等。的多環(huán)芳烴、二噁英，飲用水消毒產(chǎn)生的副產(chǎn)物等。1-5 All matter is chemical; we are chemical The human body is a c

6、omplex chemical factoryGood 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 modern electronic devicesThe Downside of Chemistry Pollutants Toxic subst

7、ances Nonbiodegradable plastic containersThese have resulted in harm to the environment 環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-6環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-7“ “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 disposi

8、ng of said waste up the chimney or down the river is best.”From American Chemical IndustryA History, W. Haynes, D. Van Nostrand Co., 1954環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-8環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-9 Chemistry is required to deal with environmental problems and challenges to sustainability Of all professionals, che

9、mists are the best qualified to understand environmental problems from the misuse of chemicals The practice of environmentally beneficial chemistry is not a burden, but rather an opportunity that challenges human imagination and ingenuity Green Chemistry seeks to present a body of chemical knowledge

10、 from the most fundamental level within a framework of the relationship between chemical science and human beings, their surroundings, and their environment.環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-10一、一、 化學(xué)與環(huán)境化學(xué)與環(huán)境 Chemistry and Environment二、二、 什么是環(huán)境化學(xué)什么是環(huán)境化學(xué) What is Environmental Chemistry三、三、 元素地球化學(xué)循環(huán)元素地球化學(xué)循環(huán) Geoch

11、emical Cycle of Elements四、四、 環(huán)境化學(xué)的前沿環(huán)境化學(xué)的前沿 Frontiers of Environmental Chemistry環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-11環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-12Environmental Chemistry may be defined as the study of the sources, reactions, transport, effects, and fates of chemical species in water, soil, air, and living environment

12、s and the effects of technology thereon.環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論+1/2+HHHAcid precipitation+HFrom Environmental Chemistry, S.E. Manahan, CRC Press, 20041-13環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-14Hazardous CompoundsEnvironmental SystemMathematical model環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論Characterization of important environmental proc

13、esses (transport, mixing, boundary fluxes, etc.) and relevant properties (temperature, pH, water composition, soil constituents, light intensity, wind velocity, microbial activity, etc.)Conceptual model for hazardous compound in environmental system consideredQuantitative description of fate of the

14、hazardous compound in the environmental system considered Determination of the relevant compound properties and reactivitiesQuestion to be answeredInput dataFrom Environmental Organic Chemistry, R.P. Schwarzenbach, Wiley-Interscience, 20031-15atmospherehydrospheregeospherelithospherebiosphereanthros

15、phere環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論N2，固氮，固氮，CO2，O2，污染物，污染物，水蒸氣水蒸氣1-16環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-17一、一、 化學(xué)與環(huán)境化學(xué)與環(huán)境 Chemistry and Environment二、二、 什么是環(huán)境化學(xué)什么是環(huán)境化學(xué) What is Environmental Chemistry三、三、 元素地球化學(xué)循環(huán)元素地球化學(xué)循環(huán) Geochemical Cycle of Elements四、四、 環(huán)境化學(xué)的前沿環(huán)境化學(xué)的前沿 Frontiers of Environmental Chemistry環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論

16、緒論1-18三、三、 元素地球化學(xué)循環(huán)元素地球化學(xué)循環(huán) Geochemical Cycle of Elements環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1. 1. 氧的循環(huán)氧的循環(huán) （Oxygen Cycle）1-19環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論From Environmental Chemistry, S.E. Manahan, CRC Press, 20041-202.2.碳的循環(huán)碳的循環(huán)（Carbon Cycle）環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論大氣中的CO2溶解作用和化學(xué)過程溶解性的無機(jī)碳主要為HCO3以溶解的CO2的溶解作用化學(xué)沉淀作用和無機(jī)碳結(jié)合于微生物外殼不

17、溶性無機(jī)碳，主要為CaCO3和CaCO3 MgCO3光合作用生物降解固定的有機(jī)碳（CH2O）和人為合成的碳固 定 的 有 機(jī) 烴 類 ，CxH2x和油母頁巖用石油原料生產(chǎn)的異型物質(zhì)生 物 地 球化學(xué)過程1-21環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論From Environmental Chemistry, S.E. Manahan, CRC Press, 20042.2.碳的循環(huán)碳的循環(huán)（Carbon Cycle）CxH2x1-223.3.氮的循環(huán)氮的循環(huán)（Nitrogen Cycle）人類活動(dòng)圈NH3，HNO3，NO，NO2無機(jī)硝酸鹽，有機(jī)氮化合物生物圈生物結(jié)合氮，像蛋白質(zhì)中的氨基（ NH

18、2）氮污染物的排放，NO，NO2N2的固定，像NH3來自沉降的溶解NH4，NO3分子N2的固定作用，像氨基氮微生物釋放的N2，N2O，NH3采礦的硝酸鹽化肥，含氮污染物化肥，NO3由分解產(chǎn)生的NH4，NO3大氣圈N2，一些N2O，痕量NO，NO2，HNO3，NH4NO3環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論水圈和巖石圈溶解的NO3，NH4在死生物質(zhì)和化石燃料中的有機(jī)結(jié)合氮1-233.3. 氮的循環(huán)氮的循環(huán)（Nitrogen Cycle）環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論From Environmental Chemistry, S.E. Manahan, CRC Press, 2004

19、1-24From Environmental Chemistry, S.E. Manahan, CRC Press, 20044.4. 硫的循環(huán)硫的循環(huán)（Sulfur Cycle）環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論大氣中的硫大氣中的硫溶解或非溶溶解或非溶解的無機(jī)硫解的無機(jī)硫被生物同化被生物同化生物體內(nèi)生物體內(nèi)的硫的硫微生物代謝微生物代謝微生物代謝微生物代謝產(chǎn)生的小分產(chǎn)生的小分子有機(jī)硫子有機(jī)硫外來化合物外來化合物殺蟲劑中的殺蟲劑中的含硫基團(tuán)含硫基團(tuán)生物降解生物降解硫化物硫化物和金屬和金屬硫化物硫化物硫化物氧化硫化物氧化硫硫酸酸鹽鹽還還原原元素硫元素硫 分分 解解大氣中的硫與其他大氣中的硫與

20、其他環(huán)境圈層的交換環(huán)境圈層的交換1-25From Environmental Chemistry, S.E. Manahan, CRC Press, 20045. 5. 磷的循環(huán)磷的循環(huán)（Phosphorous Cycle）環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論溶解態(tài)無機(jī)磷酸溶解態(tài)無機(jī)磷酸鹽和聚磷酸鹽鹽和聚磷酸鹽非溶解態(tài)無非溶解態(tài)無機(jī)磷酸鹽機(jī)磷酸鹽化肥徑流化肥徑流廢水廢水洗滌劑洗滌劑外來化合物外來化合物中的有機(jī)磷中的有機(jī)磷底泥中的生物、底泥中的生物、有機(jī)和無機(jī)磷有機(jī)和無機(jī)磷生物磷，主生物磷，主要是核酸要是核酸生生物物同同化化微微生生物物降降解解溶溶解解沉沉淀淀1-26一、一、 化學(xué)與環(huán)境化學(xué)

21、與環(huán)境 Chemistry and Environment二、二、 什么是環(huán)境化學(xué)什么是環(huán)境化學(xué) What is Environmental Chemistry三、三、 元素地球化學(xué)循環(huán)元素地球化學(xué)循環(huán) Geochemical Cycle of Elements四、四、 環(huán)境化學(xué)的前沿環(huán)境化學(xué)的前沿 Frontiers of Environmental Chemistry環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-27環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-28環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-29環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論干濕沉降揮發(fā)工農(nóng)業(yè)及生活廢工農(nóng)業(yè)及生活廢氣

22、、廢渣及廢水氣、廢渣及廢水的排放的排放生物富集生物富集食物鏈?zhǔn)澄镦溛轿? /解吸解吸沉降再懸浮沉降再懸浮懸浮顆粒物懸浮顆粒物膠體膠體DOCDOC流失吸附碳酸鹽循環(huán)碳酸鹽循環(huán)1-30環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論P(yáng)ressure in kPaThermosphereMesosphere1-31環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-32環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論From Environmental Chemistry, S.E. Manahan, CRC Press, 2004h1-33環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論大氣中的水大氣中的水冰和雪冰和雪人類生

23、活、市政人類生活、市政及工業(yè)用水及工業(yè)用水大氣中云、霧和降水中的水大氣中云、霧和降水中的水生物圈中的水生物圈中的水海洋水海洋水地表淡水地表淡水井水井水地下含水層中的水地下含水層中的水水圈的構(gòu)成水圈的構(gòu)成Water in the geosphereGroundwater in aquifers1-34水的循環(huán)，水的循環(huán)，1012 L/d環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-35O2 CO2 COCO2 2 +H+H2 2O O + + h h CCH H2 2O +O + O O2 2 Epilimnion PhotolysisRelatively high dissolved O2, c

24、hemical species in oxidized forms Thermocline Hypolimnion Relatively low dissolved O2, chemical species in reduced formsExchange of chemical species with sediments 湖泊的分層環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論水體的分層水體的分層From Environmental Chemistry, S.E. Manahan, CRC Press, 20041-36環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論From Environmental

25、 Organic Chemistry, R.P. Schwarzenbach, Wiley-Interscience, 20031-37土 壤土 壤干濕沉降揮發(fā)揚(yáng)塵陸生食物鏈垃圾填埋場地下儲(chǔ)油罐農(nóng)藥流失吸附地下水地下水環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論吸附解吸1-38EEE土壤土壤是高度不均一系統(tǒng)，造成污染物在土壤中具是高度不均一系統(tǒng)，造成污染物在土壤中具有不同的形態(tài)或者結(jié)合狀態(tài)，導(dǎo)致了過程的非線性有不同的形態(tài)或者結(jié)合狀態(tài)，導(dǎo)致了過程的非線性及污染物的生物有效性降低及污染物的生物有效性降低環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-381-39地下含水層地下含水層環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章

26、第一章 緒論緒論只有在土壤中不只有在土壤中不容易被吸附的物容易被吸附的物質(zhì)，如硝酸根，質(zhì)，如硝酸根，才容易造成地下才容易造成地下水的污染水的污染NAPL的污染的污染1-40一、重金屬一、重金屬 Heavy Metals二、營養(yǎng)元素二、營養(yǎng)元素 Nutrient Elements三、有機(jī)污染物三、有機(jī)污染物 Organic Pollutants環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-41環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論一、重金屬一、重金屬 Heavy Metals元素周期表中，只有二十二個(gè)非金屬元素（包括惰性元素），其余全為金屬元素（包括過渡元素）。但是有環(huán)境學(xué)或毒理學(xué)意義的重金屬，

27、包括汞、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)。1-42Examples of Important Heavy Metals in the Environment ElementSourcesEffects and SignificanceArsenicMining by-product, chem-Toxic, possibly carcinogenic ical wasteChromiumMetal platingEssential as Cr(), toxic as Cr()CopperMetal plating, mining,Esse

28、ntial trace element, toxic to industrial waste plants and algae at higher levelsLeadIndustrial waste, miningToxic, harms wildlifeManganeseIndustrial wastes, acid mine Toxic to plants, damages fixtures water, microbial action by stainingMolybdenum Industrial wastes, naturalEssential to plants, toxic

29、to animals sourcesSeleniumNatural sources, coalEssential at lower levels, toxic at higher levelsZincIndustrial waste, metalEssential element, toxic to plants at plating, plumbing higher levels環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1.1.非降解性非降解性 （Nondegradability）1-43重金屬廢水重金屬廢水，傳統(tǒng)傳統(tǒng)的生物處理過程無效，的生物處理過程無效，只能依賴專門的分離只能依賴專門的分離

30、技術(shù)：離子交換、技術(shù)：離子交換、（電）化學(xué)沉淀、吸（電）化學(xué)沉淀、吸附、膜分離。附、膜分離。重金屬污染土壤重金屬污染土壤修復(fù)修復(fù)稀釋法稀釋法相轉(zhuǎn)移：沖洗、植物相轉(zhuǎn)移：沖洗、植物修復(fù)、電動(dòng)力學(xué)、熱修復(fù)、電動(dòng)力學(xué)、熱解析解析形態(tài)轉(zhuǎn)化固定化、價(jià)形態(tài)轉(zhuǎn)化固定化、價(jià)態(tài)轉(zhuǎn)化態(tài)轉(zhuǎn)化環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-44水環(huán)境：吸附 - 解吸、溶解 - 沉淀、氧化- 還原、配合、膠體結(jié)合態(tài)土壤環(huán)境：水溶態(tài)、可交換態(tài)、碳酸鹽結(jié)合態(tài)、金屬氧化物結(jié)合態(tài)、有機(jī)物結(jié)合態(tài)、硫化物結(jié)合態(tài)、殘?jiān)鼞B(tài)等金屬有機(jī)污染物：有機(jī)汞、有機(jī)錫、有機(jī)砷、有機(jī)硒環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論2. 2. 形態(tài)形態(tài) (Spec

31、iation) 價(jià)態(tài)，結(jié)合狀態(tài)等價(jià)態(tài)，結(jié)合狀態(tài)等1-45環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論Cr的主要形態(tài)的主要形態(tài) 鉻離子主要形態(tài)的鉻離子主要形態(tài)的Eh pH圖圖 （25 C）Eh/V1-46鋁是人們家用餐具的材料，而鋁離子能穿過血腦屏障進(jìn)入人的大腦組織， 引起癡呆等嚴(yán)重后果。 銅、鉛、鋅離子態(tài)的毒性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于配合態(tài)，而且配合物愈穩(wěn)定，其毒性愈低。金屬有機(jī)態(tài)的毒性往往大于無機(jī)態(tài)的毒性。價(jià)態(tài)不同毒性也不同，鉻（）的毒性大于鉻（）。而亞砷酸鹽的毒性比砷酸鹽大60倍。價(jià)態(tài)不同，其配合能力及被土壤中腐殖酸固定程度也不同，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的威脅也隨之轉(zhuǎn)變。如鉛（）的移動(dòng)性遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于鉛（）。 形態(tài)研究的意義

32、形態(tài)研究的意義環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-47環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論BCR分級(jí)萃取方法（分級(jí)萃取方法（1 g 土壤）土壤）1-483.3. 路易斯軟硬酸堿理論路易斯軟硬酸堿理論（SHABSHAB） Lewis Soft Hard Acid and Base Theory 半徑小、電荷量高或者較高的電負(fù)性、可極化度?。河?；離子化 半徑大、電荷量小或者較小的電負(fù)性、可極化度大：軟；共價(jià)鍵u路易斯硬酸：H+、Na+、K+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Al3+、 Cr3+、Fe3+、As3+ uIntermediate：Co2+、Fe2+、Ni2+、Cu2

33、+、Zn2+、Pb2+u路易斯軟酸：Cu+、Ag+、Hg22+、Pd2+、Cd2+、Hg2+、CH3Hg+ u路易斯硬堿：H2O、OH-、F-、Cl-、PO43-、SO42-、CO32-、O2- uIntermediate：Br-、NO2-、SO32-u路易斯軟堿：SH-、S2-、RS-、CN-、SCN-、R2S、RSH、RS-環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論構(gòu)成自然圈層，如巖石的成分構(gòu)成自然圈層，如巖石的成分重金屬與生物大分子結(jié)合，產(chǎn)生毒性機(jī)制重金屬與生物大分子結(jié)合，產(chǎn)生毒性機(jī)制1-49一、重金屬一、重金屬 Heavy Metals二、營養(yǎng)元素二、營養(yǎng)元素 Nutrient Elem

34、ents三、有機(jī)污染物三、有機(jī)污染物 Organic Pollutants環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-50環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論二、營養(yǎng)元素二、營養(yǎng)元素 Nutrient Elements20072007年太湖藍(lán)藻暴發(fā)年太湖藍(lán)藻暴發(fā)水葫蘆成為災(zāi)害水葫蘆成為災(zāi)害1-51環(huán)境化環(huán)境化 第一章第一章 緒論緒論全國水體富營養(yǎng)化趨勢加重全國水體富營養(yǎng)化趨勢加重中國主要水域的水質(zhì)等級(jí)變化中國主要水域的水質(zhì)等級(jí)變化1-52環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論化肥的過度使用成為水體營養(yǎng)元素污染的一個(gè)主要原因化肥的過度使用成為水體營養(yǎng)元素污染的一個(gè)主要原因中國與世界一些國家

35、和地區(qū)耕地化肥用量比較中國與世界一些國家和地區(qū)耕地化肥用量比較19781999年我國化肥使用量變化情況年 份化肥使用量（純量）/ 104 t 1-53固氮反硝化 環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論氮具有復(fù)雜的形態(tài)及生物地球化學(xué)過程氮具有復(fù)雜的形態(tài)及生物地球化學(xué)過程硝硝 化化1-54np pE E 5 7 7時(shí)，時(shí)，NONO3 3- -是主要形態(tài)。是主要形態(tài)。水土環(huán)境中無機(jī)氮主要形態(tài)分布水土環(huán)境中無機(jī)氮主要形態(tài)分布環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論lg cpE1-55環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論陸生生態(tài)系統(tǒng)中氮的循環(huán)陸生生態(tài)系統(tǒng)中氮的循環(huán)1-56環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第

36、一章 緒論緒論大氣中無機(jī)氮氧化物的轉(zhuǎn)化大氣中無機(jī)氮氧化物的轉(zhuǎn)化 O + NO h + NO2 h+1-57一、重金屬一、重金屬 Heavy Metals二、營養(yǎng)元素二、營養(yǎng)元素 Nutrient Elements三、有機(jī)污染物三、有機(jī)污染物 Organic Pollutants環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-58有數(shù)的元素有數(shù)的元素: 碳、氫、氧、氮、硫、磷和鹵素（氟、碳、氫、氧、氮、硫、磷和鹵素（氟、氯、溴、碘）等通過共價(jià)鍵組成。氯、溴、碘）等通過共價(jià)鍵組成。三、有機(jī)污染物三、有機(jī)污染物 Organic Pollutants1. 1. 基本特性基本特性（1 1） 電負(fù)性電負(fù)性 (

37、Electronic Negativity)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-59（2 2）成鍵）成鍵 (Bond)單鍵：飽和鍵單鍵：飽和鍵雙鍵、三鍵：不飽和鍵雙鍵、三鍵：不飽和鍵離域鍵：芳香結(jié)構(gòu)離域鍵：芳香結(jié)構(gòu)氫鍵氫鍵（3 3）立體異構(gòu)與構(gòu)象）立體異構(gòu)與構(gòu)象 (Stereo Isomers and Conformation)手性異構(gòu)手性異構(gòu)非手性異構(gòu)非手性異構(gòu)構(gòu)象：椅式異構(gòu)、船式異構(gòu)構(gòu)象：椅式異構(gòu)、船式異構(gòu)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論1-60環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論2.2. 環(huán)境有機(jī)化合物的分類環(huán)境有機(jī)化合物的分類(1) (1) 碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔?（

38、Hydrocarbons） BTEX苯苯 benzene甲苯甲苯 toluene乙苯乙苯 ethylbenzene三個(gè)二甲苯的異構(gòu)體三個(gè)二甲苯的異構(gòu)體 xylene ortho ortho 鄰鄰 meso meso 間間 para para 對(duì)對(duì) BTEX化合物是汽油中的重要組分，化合物是汽油中的重要組分，并廣泛用作溶劑。這些化合物是并廣泛用作溶劑。這些化合物是土壤和地土壤和地下水下水中最常見的污染物，尤其是苯具有很中最常見的污染物，尤其是苯具有很高的毒性，因此這些化合物引發(fā)了很多有高的毒性，因此這些化合物引發(fā)了很多有關(guān)土壤和地下水修復(fù)領(lǐng)域的研究。關(guān)土壤和地下水修復(fù)領(lǐng)域的研究。苯苯 甲苯甲苯

39、乙苯乙苯 鄰、間、鄰、間、對(duì)二甲苯對(duì)二甲苯1-61環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論 多環(huán)芳烴多環(huán)芳烴 （Polycyclic Aromatic Hydrocarbons，PAHs） 多環(huán)芳烴類污染物在環(huán)境中的主要來源包括化石燃料（汽油、多環(huán)芳烴類污染物在環(huán)境中的主要來源包括化石燃料（汽油、石油、煤）的燃燒，森林大火，礦物油（事故性的直接輸入），石油、煤）的燃燒，森林大火，礦物油（事故性的直接輸入），木材防腐劑雜酚類化合物的應(yīng)用等。木材防腐劑雜酚類化合物的應(yīng)用等。a1-62（2 2）有機(jī)鹵化物）有機(jī)鹵化物 （Organohalogens Halogenated Organic Compo

40、unds）環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論 惰性、不可燃?xì)怏w、液體和固體，穩(wěn)定理化性質(zhì)惰性、不可燃?xì)怏w、液體和固體，穩(wěn)定理化性質(zhì), , 典型典型的例子包括多氯代的、含一個(gè)碳和兩個(gè)碳的化合物，這些物的例子包括多氯代的、含一個(gè)碳和兩個(gè)碳的化合物，這些物質(zhì)用量巨大（每年達(dá)數(shù)十萬噸到數(shù)百萬噸），主要用作質(zhì)用量巨大（每年達(dá)數(shù)十萬噸到數(shù)百萬噸），主要用作氣溶氣溶膠噴射劑、制冷劑、塑料窗體的發(fā)泡劑、麻醉劑，以及各種膠噴射劑、制冷劑、塑料窗體的發(fā)泡劑、麻醉劑，以及各種用途的溶劑用途的溶劑等，由于這些物質(zhì)在對(duì)流層中具有高揮發(fā)性和強(qiáng)等，由于這些物質(zhì)在對(duì)流層中具有高揮發(fā)性和強(qiáng)持久性，尤其是氟烴和氟氯烴（持久

41、性，尤其是氟烴和氟氯烴（FCsFCs和和CFCsCFCs，也稱氟利昂）可，也稱氟利昂）可以導(dǎo)致平流層下層臭氧的耗竭，并且能夠造成全球氣候變暖，以導(dǎo)致平流層下層臭氧的耗竭，并且能夠造成全球氣候變暖，因此受到廣泛的關(guān)注，這些物質(zhì)正在分別被含氫的氟烴和氯因此受到廣泛的關(guān)注，這些物質(zhì)正在分別被含氫的氟烴和氯氟烴（氟烴（HFCsHFCs和和HCFCsHCFCs）等所取代，后者的半衰期要小得多。）等所取代，后者的半衰期要小得多。F（fluorine） 氟氟 Cl（chlorine）氯氯 Br（bromine）溴溴 I（iodine） 碘碘 氟氯烴氟氯烴(Hydrochlorofluorocarbons H

42、CFCs) 1-63 有機(jī)氯溶劑有機(jī)氯溶劑 (Chlorinated Solvents)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論Examples of Important Industrially Product C1- and C2- Halocarbons1-64 有機(jī)氯農(nóng)藥有機(jī)氯農(nóng)藥 (Chlorinated Pesticides)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論甲氧滴滴涕甲氧滴滴涕艾氏劑艾氏劑氯氯 丹丹(異異)狄氏劑狄氏劑七氯七氯毒殺芬毒殺芬林林 丹丹除草劑除草劑殺蟲劑殺蟲劑1-65環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論ClmClnClmClkCln 多氯聯(lián)苯多氯聯(lián)苯 多氯三

43、聯(lián)苯多氯三聯(lián)苯（PCBs，209個(gè)同系物）個(gè)同系物） （PCTs， 8149個(gè)同系物個(gè)同系物）1-66環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論二噁英（二噁英（135個(gè)異構(gòu)體）個(gè)異構(gòu)體） 二噁英呋喃（二噁英呋喃（75個(gè)異構(gòu)體）個(gè)異構(gòu)體）-p-p-1-67（3 3） 含氧官能團(tuán)含氧官能團(tuán) (Oxygen Containing Functional Groups)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論醇、酚和醚醇、酚和醚 (Alcohol, Phenol, and Ether) OHOH官能團(tuán)的特性：官能團(tuán)的特性：可形成氫鍵?？尚纬蓺滏I。R ROHOH基團(tuán)在水溶液中可能會(huì)發(fā)生解離，即相當(dāng)于弱酸?；?/p>

44、團(tuán)在水溶液中可能會(huì)發(fā)生解離，即相當(dāng)于弱酸。一些酚類化合物容易氧化，形成穩(wěn)定的自由基。一些酚類化合物容易氧化，形成穩(wěn)定的自由基。1-68環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論廣泛應(yīng)用的非離廣泛應(yīng)用的非離子型表面活性劑子型表面活性劑降 解典型化合物典型化合物 壬基酚壬基酚 ( (nonylphenol)毒性增大、持久毒性增大、持久性增大、內(nèi)分泌性增大、內(nèi)分泌干擾性。干擾性。H19C9H19C9H19C9H19C9H19C9H19C9(OCH2CH2)nOHOCH2CH2OH OCH2CH2OCH2CH2OH OCH2COOHOCH2CH2 OCH2COOHOHNPnEONP1EONP2EONP1

45、ECNP2ECNP壬基酚聚氧乙烯醚壬基酚一氧乙烯醚壬基酚二氧乙烯醚壬基酚氧乙酸壬基酚氧乙基氧乙酸壬基酚1-69環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論典型化合物典型化合物 五氯酚五氯酚 pentachloro- phenolClClClClClOH 一種高效、價(jià)廉的廣譜殺蟲劑、一種高效、價(jià)廉的廣譜殺蟲劑、防腐劑、除草劑，曾長期在世界范圍防腐劑、除草劑，曾長期在世界范圍內(nèi)使用。我國從內(nèi)使用。我國從2020世紀(jì)世紀(jì)6060年代早期開年代早期開始，曾在血吸蟲病流行區(qū)大量使用，始，曾在血吸蟲病流行區(qū)大量使用，用于殺滅血吸蟲的中間宿主釘螺。目用于殺滅血吸蟲的中間宿主釘螺。目前，五氯酚主要用作木材防腐劑。

46、盡前，五氯酚主要用作木材防腐劑。盡管歐洲的一些發(fā)達(dá)國家已停止或限制管歐洲的一些發(fā)達(dá)國家已停止或限制使用五氯酚，但在一些發(fā)展中國家五使用五氯酚，但在一些發(fā)展中國家五氯酚仍被作為重要的農(nóng)藥而使用。氯酚仍被作為重要的農(nóng)藥而使用。1-70COOR1COOR2環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論R為異己基、丁基、甲基等。為異己基、丁基、甲基等。隨著側(cè)鏈的延長，溶解性減隨著側(cè)鏈的延長，溶解性減弱，生物富集性增加，可降弱，生物富集性增加，可降解性減弱。解性減弱。疑似致癌物疑似致癌物疑似內(nèi)分泌干擾物疑似內(nèi)分泌干擾物1-71（4 4）含氮官能團(tuán)）含氮官能團(tuán) (Nitrogen Containing Func

47、tional Groups)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論NO2NO2O2NCH32,4,6-2,4,6-三硝基甲苯三硝基甲苯 （2,4,6-trinitrotoluene2,4,6-trinitrotoluene）TNTTNT，第二次世界大戰(zhàn)期間的主要炸藥。，第二次世界大戰(zhàn)期間的主要炸藥。1-72環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論 偶氮染料因可降解產(chǎn)生偶氮染料因可降解產(chǎn)生具有致癌作用的芳香胺，而具有致癌作用的芳香胺，而被一些國家禁用。目前為止，被一些國家禁用。目前為止，70%70%的染料都是以偶氮結(jié)構(gòu)為的染料都是以偶氮結(jié)構(gòu)為基礎(chǔ)的?；A(chǔ)的。1-73 季銨鹽季銨鹽 陽離子表面活

48、性劑陽離子表面活性劑 (Quaternary Ammonium Salts, Cationic Surfactants) 含氮配合劑含氮配合劑 (Nitrogen Containing Chelating Agents) Trisodium Nitrilotriacetate (NTA)環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論H2C=CHCH2 CH3 N + Cl -H2C=CHCH2 CH3 表面活性劑和配合劑在水環(huán)境中大量檢出，自身會(huì)對(duì)生態(tài)系表面活性劑和配合劑在水環(huán)境中大量檢出，自身會(huì)對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生危害，還會(huì)影響到其他污染物的環(huán)境行為。統(tǒng)產(chǎn)生危害，還會(huì)影響到其他污染物的環(huán)境行為。1-74環(huán)境化學(xué)環(huán)境化學(xué) 第一章第一章 緒論緒論（5 5）含硫官能團(tuán)）含硫官能團(tuán)(Sulfur Containing Functional Groups) 在有機(jī)分子中，硫具有在有機(jī)分子中，硫具有很多不同的氧化態(tài)很多不同的氧化態(tài)（-2 -2 +6+6）。硫）。硫原子周圍可以環(huán)繞原子周圍可以環(huán)繞1010個(gè)電子（如亞砜）甚至個(gè)電子（如亞砜）甚至1212個(gè)電子（如砜、磺個(gè)電子（如砜、磺酸及其衍生物），這種能力使其能夠發(fā)生同族元素氧所不能發(fā)生酸及其衍生物），這種能力使其能夠發(fā)生同族元素氧所不能發(fā)生的的氧化還原反