环境化学.docx

1、环境化学1 环境与环境科学一：环境的概念 环境：指以人类为中心周围客观事物的总合，是直接、间接影响人类生存和发展的各种自然因素（自然环境）和社会因素（社会环境）的总体。 自然环境：包括大气、水体、土壤、阳光、生物和各种矿物资源。环保法规定：环境是指大气、水、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、水生生物、名胜古迹、风景游览区、温泉疗养区、自然保护区、生活居住区等。二：环境的分类： 迄今为止，人类还是主要居住于地球表层，但人类活动领域已经远远超出了地球表层。不仅深入地壳深处，而且离开地球进入了星际空间，形成了多级分类系统。 1.聚落环境，人类聚集场所的环境,是人类有目的、有计划地利用和改造自然环境而

2、创造出来的生存环境。根据性质、功能和规模又可分为院落环境、村落环境和城市环境。 2.地理环境，位于地球表层，处于岩石圈、水圈、大气圈和生物圈相互交叉、互相渗透、相互转化的交错带上。下起岩石圈的表层上至大气圈的对流层。人类活动的基地。 3.地质环境，地幔以上的岩石圈，是在地理环境的基础上在星际环境的影响下发生、发展的。 4.星际环境，地球圈以外的部分，人类生存环境中的能源主要来自太阳。 另外，从自然科学属性上还可把自然环境分为：物理环境、化学环境、和生物环境。 三：环境科学的形成与发展 1.环境问题，广义是指包括一切形式的环境恶化或对生物圈一切不利影响（环境污染、生态破坏等）。狭义是指环境污染，

3、即有害物质在自然界积累，其数量达到或超过人类和生物正常生存和生活所允许的量。产生原因：工业的发展人口的增长农业的发展 2.震惊世界的环境公害事件：比利时马斯（meuse）河谷烟雾事件1930年12月5-8日洛杉矶光化学烟雾事件20世纪40-50年代多诺拉烟雾事件1948年10月26-31日伦敦烟雾事件1952年12月5-8日四日市重油烟雾事件（哮喘病）1955年（1961年）骨痛病事件（富山县）1955年-1972年水俣病事件（熊本县）米糠油事件（北九州市、爱知县）1968年3月印度博帕尔市农药泄露事件1984年12月2日切尔诺贝利核泄露事件1986年4月26日瑞士巴塞尔市桑多兹化工仓库爆炸事

4、件1986年11月1日二恶英鸡饲料事件1999年2 月巴雅梅尔金矿堤坝漫水事件2000年1月底-2月初松花江水污染事件2005年11月13日 3.环境科学的产生，围绕着保护和改善环境应运产生。萌芽阶段，60年代前寂静的春天加强控制和治理，立法阶段，诞生第一个“环境法”，60年代初到60年代末防治结合、以防为主阶段，60年代末到70年代中期。合理布局、综合利用、可持续发展战略，70年代后。 4.环境科学的分类基础环境学：环境数学环境物理学环境化学环境生物学环境学：综合环境学部门环境学理论环境学应用环境学：环境工程学环境经济学环境法学环境管理学环境医学2 环境化学一：环境化学概念： 研究化学物质在

5、环境介质中的存在形式、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学，是化学学科的一个分支也是环境科学的核心组成部分。二：环境化学的特点： 研究对象体系开放的多组分综合体系，研究方法、手段多学科综合。 污染物在环境里含量极低、分布广泛，监测和分析技术灵敏、准确、选择行好、速度快、自动化程度高。三：环境化学的分类： 环境分析化学大气、水体、土壤环境化学污染生态学污染控制化学（环境工程化学）四：环境化学发展趋势 3 环境保护战略一：环境与发展的辩正关系二：环境保护战略的含义三：持续发展战略的形成四：持续发展战略的主要内容五：我国的可持续发展战略1 概 述一：关于四个地球化学圈：大气圈、水圈、岩

6、石圈和生物圈。二：地壳： 岩石圈地壳固体部分 约33公里 水 圈地壳间断的、被水填充的部分 的厚度。大气圈地壳外表层气体部分约100公里厚。三：地球化学圈的化学组成：P12表2-1岩石圈的平均化学组成P13表2-2地壳大气圈的化学组成P14表2-3海水中元素（化合物）的组成 2 岩 石 圈一：岩石圈：指从地表（陆地地表和海底）深达莫氏面的壳 层。一般认为包括大陆地表下约35公里，大洋 底面下约15公里处的地壳表层。二：丰度：元素在地壳中的平均含量。克拉克值：各元素的 相对平均含量；“重量克拉克值”和“原子克拉克 值”。用ppm或g/t表示。 P17表2-4地壳中元素的丰度。说明：由于自然界的复

7、杂性和科技发展的局限性所测克拉克值不代 表元素在地壳中的真正含量，因为： 地壳概念不统一。 岩石圈的深度是人为确定的。 数据不包括海洋地壳成分。 未考虑地壳岩石成分随深度的变化。规律：元素含量的分布相差很大。 地壳中元素的分布随原子序数的增加而减小。 偶数规则：地壳中原子序数为偶数的元素含量高于 原子序数为奇数的元素。 四倍规则：原子量除以4（质量数除以4），把元素 分成四组即：4q型；4q+3型；4q+2型； 4q+1型。 岩石圈中元素分布量取决于原子核的稳定性，而不 取决于它们的化学性质。三：地壳中元素的地球化学分类：P24表2-6地壳元素的地球化学分类。按含量分为：主要元素（含量1%）。

8、 次要元素（含量=0.n%）。 微量元素（含量0.n%），又分为成矿元 素和分散元素。按化学亲和力分为：亲氧岩石元素、亲铁岩石元素、亲 硫岩石元素（亲铜岩石元素）、贵金 属元素、亲水元素、亲气元素。四：化学元素在环境中的迁移：即在地壳中的转移，指化学元素的分散或富集的再分配过程。向内迁移-增加元素的集中程度。向外迁移-降低集中程度造成分散。1：元素迁移的内在因素：取决于元素本身的原子结构及其 化学性质。元素及化合物的化学键的特征及键能的大小，影响元 素及化合物的熔点、沸点、溶解度。元素及化合物的稳定性，化合物的生成热大稳定性大。 地球引力作用所产生的重力性质影响元素在自然界的 迁移。元素的放射

9、性引起元素化学性质变化导致元素迁移能 力改变。金属离子和配位体生成络离子，增大在水中的稳定性。金属有机络合物和螯合物显著溶于水，对于转移金属 元素进入水相有很大作用。2：元素的迁移的外部因素：温度：在自然条件下地壳表层温度对元素的迁移作用 较小。温度影响CO2、O2的溶解度，因而水中的 Eh和pH值变化。压力：浓度：酸碱性(pH值)：水的pH值：一般在39的范围变化 河水：近于中性（pH7） 盐碱地带及碱湖水体：pH=9 水体的低pH值 海水：pH=8 通常和存在大 富含有机酸的泥煤田的水体：pH=35 量的SO42-有关说明：在低的pH值条件下，金属离子溶解能力增大造成迁移 能力增加。pH值

10、对元素迁移能力的影响和元素的氢氧化物的溶解 度有关。P29表2-7水体的pH值及相应氢氧化物的沉积。氧化-还原电位（Eh）: 原子从某一氧化态转变为另一氧化态，伴有电子电子 的给出（氧化）或电子的获得（还原）。 环境中常见的氧化剂：O2 、X2 、S 、Fe3+、Mn4+、S6+、As5+、 Cr6+等，它们在水中能接受电子被还原；天然水中的还原 剂：Fe2+、Co2+、Mn2+、S2-及有机物。说明：借助Eh可以判断微量元素迁移的可能形式并借以推 断迁移的可能性和指出何种条件下进行沉积。 Eh和pH值有密切的关系。 例：强酸介质（硫化矿氧化区、原始森林沼泽酸性 区）亚铁氧化的Eh可由+0.4

11、V+0.6V，而在碱性介 质（土壤和沙漠风化壳）Eh降到负值。富含游离态 可溶氧的水体Eh值=+0.150+0.700；而地下水Eh 值可由正值降到近于零；石油矿水体及富含有机物 的海洋沉积物中的间隙水Eh值可降至负值（-0.50V） Eh值的改变引起元素价态的变化，随之使该元素的 氢氧化物随之变化，引起该元素迁移能力的变化。 例：Fe2+Fe3+促进形成Fe(OH)3沉积。五：水迁移系数Kx: .epeb提出反映元素在水中迁移能力的系数 mx100 Kx=- anx 其中：mx=水中x元素的含量（mg/l） nx=矿物碎屑中x 的含量（%） a=水中矿物碎屑的含量（mg/l）说明：Kx是相对

12、指标，比较所有化学元素的水迁移强度。 P31表2-8根据水迁移系数Kx的元素地球化学分类 该分类不考虑元素在水中的吸附作用。六：化学元素的生物迁移：1：三个基本的化学迁移阶段，化学元素有特殊的迁移和 分散能力。 生物因素作用下岩石分解形成一系列可溶性化合物。生物从空气和水摄取生物要素和微量元素在体内积 累。死亡的生物碎屑积聚、分解和矿化作用。2：生物体和大气圈、水圈进行交换的元素：必须元素：H、O、C、N、Ca、Mg等。积聚各种微量元素。富集微量元素的能力取决于生物 体自身生活的需要和环境的地球化学特征。3：生物体主要组分的化学元素的平均含量：H-13000 Ca-18.9 Mg-8.2C-6560 Cl-2.8 Na-1.6O-6540 Si-8.6 Al-4.1K-11.7 Fe-1.4 Mn-0.8N-71.6 P-3.3 S-4.4说明：生物体常用作生物居住环境的地球化学特征的指示 物，反映该地区异常溶度微量元素的存在。 植物体在土壤中摄取一定量的营养元素和微量元 素。植物死亡后微量元素在表层土壤中富集。 多次生物循环微量元素