环境化学-课件.pptx

1、1-1环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论内容提要及重点要求内容提要及重点要求 本章简要介绍了环境化学在环境科学中和解决环境问题本章简要介绍了环境化学在环境科学中和解决环境问题上的地位和作用，它的研究内容、特点和发展动向，主要环上的地位和作用，它的研究内容、特点和发展动向，主要环境污染物的类别和它们在环境各圈层中的迁移转化过程。要境污染物的类别和它们在环境各圈层中的迁移转化过程。要求掌握对现代环境问题认识的发展及对环境化学提出的任务，求掌握对现代环境问题认识的发展及对环境化学提出的任务，明确学习环境化学课程的目的。明确学习环境化学课程的目的。从七八百年前因人类开始用煤产生的空气污染，发展到

2、从七八百年前因人类开始用煤产生的空气污染，发展到当代面向当代面向2121世纪多方面的全球环境问题，无不与化学科学密世纪多方面的全球环境问题，无不与化学科学密切相关。所以，如何阐明这些危害人类的环境问题的化学机切相关。所以，如何阐明这些危害人类的环境问题的化学机制并为解决这些问题提供科学依据，已成为化学科学工作者制并为解决这些问题提供科学依据，已成为化学科学工作者的一个重要职责。环境科学与化学交叉形成的环境化学学科的一个重要职责。环境科学与化学交叉形成的环境化学学科在这方面负有特殊的使命。在这方面负有特殊的使命。1-2第一节 环境化学1.1 Environmental Chemistry一、一、

3、化学与环境化学与环境 Chemistry and Environment二、二、什么是环境化学什么是环境化学 What is Environmental Chemistry三、三、元素地球化学循环元素地球化学循环 Geochemical Cycle of Elements四、四、环境化学的前沿环境化学的前沿 Frontiers of Environmental Chemistry环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-3Chemistry and Environment 环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论化学工业的发展为人类带来福祉，化学工业的发展为人类带来福祉，目前我们日常生目前我

4、们日常生活和工农业生产所使用的化学品已多达活和工农业生产所使用的化学品已多达100000100000种以上。没有种以上。没有化学品，就没有如此繁荣的地球。化学品，就没有如此繁荣的地球。如，没有农药，就不会有粮食的高产，地球不可能支撑如此如，没有农药，就不会有粮食的高产，地球不可能支撑如此庞大的人口；庞大的人口；各种药物帮助人类战胜疾病，青霉素的使用使人类寿命出现各种药物帮助人类战胜疾病，青霉素的使用使人类寿命出现第二次飞跃，平均增加了第二次飞跃，平均增加了2020岁。岁。但是，但是，人类过度依赖化学品，不当使用化学品，在生产、人类过度依赖化学品，不当使用化学品，在生产、使用和废弃化学品的过程中

5、疏于管理，使化学品成为环境污使用和废弃化学品的过程中疏于管理，使化学品成为环境污染的罪魁祸首。染的罪魁祸首。如，难降解有机氯农药及一些具有良好性能的工业品的使用如，难降解有机氯农药及一些具有良好性能的工业品的使用被证明是过大于功，造成了被证明是过大于功，造成了“寂静的春天寂静的春天”；在人类活动过程中还无意识地产生很多副产物，如燃烧产生在人类活动过程中还无意识地产生很多副产物，如燃烧产生的多环芳烃、二噁英，饮用水消毒产生的副产物等。的多环芳烃、二噁英，饮用水消毒产生的副产物等。1-4 All matter is chemical;we are chemical The human body i

6、s a complex 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

7、substances Nonbiodegradable plastic containersThese have resulted in harm to the environment 环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-5环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-6“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环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-7全球全球十大十大环境环境污染污染事件事件 1.1.马斯河谷烟雾事件马斯河谷烟雾事件 19301930年年 2.2.洛杉矶光化学烟雾事件洛杉矶光化学烟雾事件 19431943年年 3.3.多诺拉烟雾事件多诺拉烟雾事件 19481948年年 4.4.伦敦烟雾事件伦敦烟雾事件 19521952年

9、年 5.5.日本水俣病事件日本水俣病事件 1953195619531956年年 6.6.日本骨痛病事件日本骨痛病事件 1955197219551972年年 7.7.日本米糠油事件日本米糠油事件 19681968年年 8.8.印度博帕尔事件印度博帕尔事件 19841984年年 9.9.剧毒物质污染莱茵河事件剧毒物质污染莱茵河事件 19861986年年 10.10.切尔诺贝利核泄漏事件切尔诺贝利核泄漏事件 19861986年年 环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-8 Chemistry is required to deal with environmental problems and

10、challenges to sustainability Of all professionals,chemists 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 Che

11、mistry seeks to present a body of chemical knowledge from the most fundamental level within a framework of the relationship between chemical science and human beings,their surroundings,and their environment.环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-9Environmental Chemistry一、一、化学与环境化学与环境 Chemistry and Environment二、二、什么是

12、环境化学什么是环境化学 What is Environmental Chemistry三、三、元素地球化学循环元素地球化学循环 Geochemical Cycle of Elements四、四、环境化学的前沿环境化学的前沿 Frontiers of Environmental Chemistry环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-10What is Environmental Chemistry1.1.学科隶属学科隶属 环境化学是在化学科学的传统理论和方法基础环境化学是在化学科学的传统理论和方法基础上发展起来的，以化学物质在环境中出现而引起的上发展起来的，以化学物质在环境中出现而引起的

13、环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的新环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的新型学科。它既是环境科学的核心组成部分，也是化型学科。它既是环境科学的核心组成部分，也是化学科学的一个新的重要分支。学科学的一个新的重要分支。2.2.定义定义环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-11Environmental Chemistry may be defined as the study of the sources,reactions,transport,effects,and fates of chemical species in water,soil,air,and living

14、environments and the effects of technology thereon.环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论+1/2+HHHAcid precipitation+HFrom Environmental Chemistry,S.E.Manahan,CRC Press,20041-123.3.研究内容：研究内容：环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-13Hazardous CompoundsEnvironmental SystemMathematical model环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论Characterization of importa

15、nt environmental processes(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

16、 of the 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,20031-14atmospherehydrospheregeospherelithospherebiosphereant

17、hrosphere环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论N2，固氮，固氮，CO2，O2，污染物，污染物，水蒸气水蒸气1-15环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-16Environmental Chemistry一、一、化学与环境化学与环境 Chemistry and Environment二、二、什么是环境化学什么是环境化学 What is Environmental Chemistry三、三、元素地球化学循环元素地球化学循环 Geochemical Cycle of Elements四、四、环境化学的前沿环境化学的前沿 Frontiers of Environmental Chem

18、istry环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-17三、三、元素地球化学循环元素地球化学循环 Geochemical Cycle of Elements环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1.1.氧的循环氧的循环 （Oxygen Cycle）1-18环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论From Environmental Chemistry,S.E.Manahan,CRC Press,20041-192.2.碳的循环碳的循环（Carbon Cycle）环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论大气中的CO2溶解作用和化学过程溶解性的无机碳主要为HCO3以溶解的CO2的溶解作用化学沉

19、淀作用和无机碳结合于微生物外壳不溶性无机碳，主要为CaCO3和CaCO3 MgCO3光合作用生物降解固定的有机碳（CH2O）和人为合成的碳固 定 的 有 机 烃 类，CxH2x和油母页岩用石油原料生产的异型物质生 物 地 球化学过程1-20环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论From Environmental Chemistry,S.E.Manahan,CRC Press,20042.2.碳的循环碳的循环（Carbon Cycle）CxH2x1-213.3.氮的循环氮的循环（Nitrogen Cycle）人类活动圈NH3，HNO3，NO，NO2无机硝酸盐，有机氮化合物生物圈生物结合氮，像

20、蛋白质中的氨基（NH2）氮污染物的排放，NO，NO2N2的固定，像NH3来自沉降的溶解NH4，NO3分子N2的固定作用，像氨基氮微生物释放的N2，N2O，NH3采矿的硝酸盐化肥，含氮污染物化肥，NO3由分解产生的NH4，NO3大气圈N2，一些N2O，痕量NO，NO2，HNO3，NH4NO3环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论水圈和岩石圈溶解的NO3，NH4在死生物质和化石燃料中的有机结合氮1-223.3.氮的循环氮的循环（Nitrogen Cycle）环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论From Environmental Chemistry,S.E.Manahan,CRC Press

21、,20041-23From Environmental Chemistry,S.E.Manahan,CRC Press,20044.4.硫的循环硫的循环（Sulfur Cycle）环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论大气中的硫大气中的硫溶解或非溶溶解或非溶解的无机硫解的无机硫被生物同化被生物同化生物体内生物体内的硫的硫微生物代谢微生物代谢微生物代谢微生物代谢产生的小分产生的小分子有机硫子有机硫外来化合物外来化合物杀虫剂中的杀虫剂中的含硫基团含硫基团生物降解生物降解硫化物硫化物和金属和金属硫化物硫化物硫化物氧化硫化物氧化硫硫酸酸盐盐还还原原元素硫元素硫 分分 解解大气中的硫与其他大气中的硫与

22、其他环境圈层的交换环境圈层的交换1-24From Environmental Chemistry,S.E.Manahan,CRC Press,20045.5.磷的循环磷的循环（Phosphorous Cycle）环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论溶解态无机磷酸溶解态无机磷酸盐和聚磷酸盐盐和聚磷酸盐非溶解态无非溶解态无机磷酸盐机磷酸盐化肥径流化肥径流废水废水洗涤剂洗涤剂外来化合物外来化合物中的有机磷中的有机磷底泥中的生物、底泥中的生物、有机和无机磷有机和无机磷生物磷，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1-25Environmental Chem

23、istry一、一、化学与环境化学与环境 Chemistry and Environment二、二、什么是环境化学什么是环境化学 What is Environmental Chemistry三、三、元素地球化学循环元素地球化学循环 Geochemical Cycle of Elements四、四、环境化学的前沿环境化学的前沿 Frontiers of Environmental Chemistry环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-26四、四、环境化学的前沿环境化学的前沿 Frontiers of Environmental Chemistry环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1

24、-27第二节 环境各圈层1.2 Environmental Spheres环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-28环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论干湿沉降挥发工农业及生活废工农业及生活废气、废渣及废水气、废渣及废水的排放的排放生物富集生物富集食物链食物链吸附吸附/解吸解吸沉降再悬浮沉降再悬浮悬浮颗粒物悬浮颗粒物胶体胶体DOCDOC流失吸附碳酸盐循环碳酸盐循环1-29环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论Pressure in kPaThermosphereMesosphere1-30环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-31环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论Fro

25、m Environmental Chemistry,S.E.Manahan,CRC Press,2004h1-32环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论大气中的水大气中的水冰和雪冰和雪人类生活、市政人类生活、市政及工业用水及工业用水大气中云、雾和降水中的水大气中云、雾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层中的水地下含水层中的水水圈的构成水圈的构成Water in the geosphereGroundwater in aquifers1-33水的循环，水的循环，1012 L/d环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-34O2 CO2 COCO2

26、 2+H+H2 2O O +h h CCH H2 2O+O+O O2 2 Epilimnion PhotolysisRelatively high dissolved O2,chemical species in oxidized forms Thermocline Hypolimnion Relatively low dissolved O2,chemical species in reduced formsExchange of chemical species with sediments 湖泊的分层环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论水体的分层水体的分层From Environme

27、ntal Chemistry,S.E.Manahan,CRC Press,20041-35环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论From Environmental Organic Chemistry,R.P.Schwarzenbach,Wiley-Interscience,20031-36土 壤土 壤干湿沉降挥发扬尘陆生食物链垃圾填埋场地下储油罐农药流失吸附地下水地下水环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论吸附解吸1-37EEE土壤土壤是高度不均一系统，造成污染物在土壤中具是高度不均一系统，造成污染物在土壤中具有不同的形态或者结合状态，导致了过程的非线性有不同的形态或者结合状态，导致了过

28、程的非线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环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-381-38地下含水层地下含水层环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论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质，如硝酸根，质，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1-39第三节 环境污染物1.3 Environmental Pollutants一、重金属一、重金属 Heavy Metals二、营养元素二、营养元素 Nutrient Elements三、有机污染物三、有机污染物 Organic Pollutants环境化学环境化学 第一章

29、第一章 绪论绪论1-40环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论一、重金属一、重金属 Heavy Metals元素周期表中，只有二十二个非金属元素（包括惰性元素），其余全为金属元素（包括过渡元素）。但是有环境学或毒理学意义的重金属，包括汞、镉、铅、锌、铜、钴、镍、钡、锡、锑等，从毒性角度通常将砷、铍、锂、硒、硼、铝等也包括在内。1-41Examples of Important Heavy Metals in the Environment ElementSourcesEffects and SignificanceArsenicMining by-product,chem-Toxic,pos

30、sibly carcinogenic ical wasteChromiumMetal platingEssential as Cr(),toxic as Cr()CopperMetal plating,mining,Essential trace element,toxic to industrial waste plants and algae at higher levelsLeadIndustrial waste,miningToxic,harms wildlifeManganeseIndustrial wastes,acid mine Toxic to plants,damages f

31、ixtures water,microbial action by stainingMolybdenum Industrial wastes,naturalEssential to plants,toxic to animals sourcesSeleniumNatural sources,coalEssential at lower levels,toxic at higher levelsZincIndustrial waste,metalEssential element,toxic to plants at plating,plumbing higher levels环境化学环境化学

32、第一章第一章 绪论绪论1.1.非降解性非降解性 （Nondegradability）1-42重金属废水重金属废水，传统传统的生物处理过程无效，的生物处理过程无效，只能依赖专门的分离只能依赖专门的分离技术：离子交换、技术：离子交换、（电）化学沉淀、吸（电）化学沉淀、吸附、膜分离。附、膜分离。重金属污染土壤重金属污染土壤修复修复稀释法稀释法相转移：冲洗、植物相转移：冲洗、植物修复、电动力学、热修复、电动力学、热解析解析形态转化固定化、价形态转化固定化、价态转化态转化环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-43水环境：吸附-解吸、溶解-沉淀、氧化-还原、配合、胶体结合态土壤环境：水溶态、可交换态

33、、碳酸盐结合态、金属氧化物结合态、有机物结合态、硫化物结合态、残渣态等金属有机污染物：有机汞、有机锡、有机砷、有机硒环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论2.2.形态形态 (Speciation)价态，结合状态等价态，结合状态等1-44环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论Cr的主要形态的主要形态 铬离子主要形态的铬离子主要形态的Eh pH图图（25 C）Eh/V1-45 铝是人们家用餐具的材料，而铝离子能穿过血脑屏障进入人的大脑组织，引起痴呆等严重后果。铜、铅、锌离子态的毒性都远远大于配合态，而且配合物愈稳定，其毒性愈低。金属有机态的毒性往往大于无机态的毒性。价态不同毒性也不同，铬（）的

34、毒性大于铬（）。而亚砷酸盐的毒性比砷酸盐大60倍。价态不同，其配合能力及被土壤中腐殖酸固定程度也不同，对生态系统的威胁也随之转变。如铅（）的移动性远远小于铅（）。形态研究的意义形态研究的意义环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-46环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论BCR分级萃取方法（分级萃取方法（1 g 土壤）土壤）1-473.3.路易斯软硬酸碱理论路易斯软硬酸碱理论（SHABSHAB）Lewis Soft Hard Acid and Base Theory 半径小、电荷量高或者较高的电负性、可极化度小：硬；离子化 半径大、电荷量小或者较小的电负性、可极化度大：软；共价键u路易斯

35、硬酸：H+、Na+、K+、Be2+、Mg2+、Ca2+、Mn2+、Al3+、Cr3+、Fe3+、As3+uIntermediate：Co2+、Fe2+、Ni2+、Cu2+、Zn2+、Pb2+u路易斯软酸：Cu+、Ag+、Hg22+、Pd2+、Cd2+、Hg2+、CH3Hg+u路易斯硬碱：H2O、OH-、F-、Cl-、PO43-、SO42-、CO32-、O2-uIntermediate：Br-、NO2-、SO32-u路易斯软碱：SH-、S2-、RS-、CN-、SCN-、R2S、RSH、RS-环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论构成自然圈层，如岩石的成分构成自然圈层，如岩石的成分重金属与生物大

36、分子结合，产生毒性机制重金属与生物大分子结合，产生毒性机制1-48第三节 环境污染物1.3 Environmental Pollutants一、重金属一、重金属 Heavy Metals二、营养元素二、营养元素 Nutrient Elements三、有机污染物三、有机污染物 Organic Pollutants环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-49环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论二、营养元素二、营养元素 Nutrient Elements20072007年太湖蓝藻暴发年太湖蓝藻暴发水葫芦成为灾害水葫芦成为灾害1-50环境化环境化 第一章第一章 绪论绪论全国水体富营养化趋势加重

37、全国水体富营养化趋势加重中国主要水域的水质等级变化中国主要水域的水质等级变化1-51环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论化肥的过度使用成为水体营养元素污染的一个主要原因化肥的过度使用成为水体营养元素污染的一个主要原因中国与世界一些国家和地区耕地化肥用量比较中国与世界一些国家和地区耕地化肥用量比较19781999年我国化肥使用量变化情况年 份化肥使用量（纯量）/104 t 1-52n固氮：固氮：将气态氮转化为铵根离子将气态氮转化为铵根离子n硝化：硝化：由铵根离子转化为硝酸盐由铵根离子转化为硝酸盐n反硝化：反硝化：由硝酸盐经亚硝酸盐转化为氮气由硝酸盐经亚硝酸盐转化为氮气固氮反硝化 环境化学环境

38、化学 第一章第一章 绪论绪论氮具有复杂的形态及生物地球化学过程氮具有复杂的形态及生物地球化学过程硝硝 化化1-53np pE E 5 7 7时，时，NONO3 3-是主要形态。是主要形态。水土环境中无机氮主要形态分布水土环境中无机氮主要形态分布环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论lg cpE1-54环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论陆生生态系统中氮的循环陆生生态系统中氮的循环1-55环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论大气中无机氮氧化物的转化大气中无机氮氧化物的转化 O+NO h+NO2 h+1-56第三节 环境污染物1.3 Environmental Pollutants一、重

39、金属一、重金属 Heavy Metals二、营养元素二、营养元素 Nutrient Elements三、有机污染物三、有机污染物 Organic Pollutants环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-57有数的元素有数的元素:碳、氢、氧、氮、硫、磷和卤素（氟、碳、氢、氧、氮、硫、磷和卤素（氟、氯、溴、碘）等通过共价键组成。氯、溴、碘）等通过共价键组成。三、有机污染物三、有机污染物 Organic Pollutants1.1.基本特性基本特性（1 1）电负性电负性 (Electronic Negativity)环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-58（2 2）成键）成键(Bon

40、d)单键：饱和键单键：饱和键双键、三键：不饱和键双键、三键：不饱和键离域键：芳香结构离域键：芳香结构氢键氢键（3 3）立体异构与构象）立体异构与构象(Stereo Isomers and Conformation)手性异构手性异构非手性异构非手性异构构象：椅式异构、船式异构构象：椅式异构、船式异构环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论1-59环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论2.2.环境有机化合物的分类环境有机化合物的分类(1)(1)碳氢化合物碳氢化合物（Hydrocarbons）BTEX苯苯 benzene甲苯甲苯 toluene乙苯乙苯 ethylbenzene三个二甲苯的异构体三

41、个二甲苯的异构体 xylene ortho ortho 邻邻 meso meso 间间 para para 对对 BTEX化合物是汽油中的重要组分，化合物是汽油中的重要组分，并广泛用作溶剂。这些化合物是并广泛用作溶剂。这些化合物是土壤和地土壤和地下水下水中最常见的污染物，尤其是苯具有很中最常见的污染物，尤其是苯具有很高的毒性，因此这些化合物引发了很多有高的毒性，因此这些化合物引发了很多有关土壤和地下水修复领域的研究。关土壤和地下水修复领域的研究。苯苯 甲苯甲苯 乙苯乙苯 邻、间、邻、间、对二甲苯对二甲苯1-60环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论 多环芳烃多环芳烃 （Polycyclic

42、Aromatic Hydrocarbons，PAHs）多环芳烃类污染物在环境中的主要来源包括化石燃料（汽油、多环芳烃类污染物在环境中的主要来源包括化石燃料（汽油、石油、煤）的燃烧，森林大火，矿物油（事故性的直接输入），石油、煤）的燃烧，森林大火，矿物油（事故性的直接输入），木材防腐剂杂酚类化合物的应用等。木材防腐剂杂酚类化合物的应用等。a1-61（2 2）有机卤化物）有机卤化物 （Organohalogens Halogenated Organic Compounds）环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论 惰性、不可燃气体、液体和固体，稳定理化性质惰性、不可燃气体、液体和固体，稳定理化性质

43、,典型典型的例子包括多氯代的、含一个碳和两个碳的化合物，这些物的例子包括多氯代的、含一个碳和两个碳的化合物，这些物质用量巨大（每年达数十万吨到数百万吨），主要用作质用量巨大（每年达数十万吨到数百万吨），主要用作气溶气溶胶喷射剂、制冷剂、塑料窗体的发泡剂、麻醉剂，以及各种胶喷射剂、制冷剂、塑料窗体的发泡剂、麻醉剂，以及各种用途的溶剂用途的溶剂等，由于这些物质在对流层中具有高挥发性和强等，由于这些物质在对流层中具有高挥发性和强持久性，尤其是氟烃和氟氯烃（持久性，尤其是氟烃和氟氯烃（FCsFCs和和CFCsCFCs，也称氟利昂）可，也称氟利昂）可以导致平流层下层臭氧的耗竭，并且能够造成全球气候变暖，

44、以导致平流层下层臭氧的耗竭，并且能够造成全球气候变暖，因此受到广泛的关注，这些物质正在分别被含氢的氟烃和氯因此受到广泛的关注，这些物质正在分别被含氢的氟烃和氯氟烃（氟烃（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 氟氯烃氟氯烃(Hydrochlorofluorocarbons HCFCs)1-62 有机氯溶剂有机氯溶剂 (Chlorinated Solvents)环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论Examples o

45、f Important Industrially Product C1-and C2-Halocarbons1-63 有机氯农药有机氯农药 (Chlorinated Pesticides)环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论甲氧滴滴涕甲氧滴滴涕艾氏剂艾氏剂氯氯 丹丹(异异)狄氏剂狄氏剂七氯七氯毒杀芬毒杀芬林林 丹丹除草剂除草剂杀虫剂杀虫剂1-64 多氯联苯多氯联苯(Poly-chlorinated Biphenyls,PCBs）多氯联苯（多氯联苯（PCBsPCBs），有），有209209个同系物（个同系物（congenerscongeners）；多氯三联苯多氯三联苯 （Poly-chlor

46、inated Poly-chlorinated terphenylsterphenyls,PCTsPCTs）有有81498149个个同系物。同系物。迄今为止，迄今为止，PCBsPCBs和和PCTsPCTs的产量超过的产量超过100 100 万万t t，这些物质广泛用作，这些物质广泛用作蜡、打印用墨、油漆和颜料，以及电容器绝缘液、变压器散热剂、液蜡、打印用墨、油漆和颜料，以及电容器绝缘液、变压器散热剂、液压机液体、传热液体、润滑油、增塑剂、阻燃剂等。这些物质在生产、压机液体、传热液体、润滑油、增塑剂、阻燃剂等。这些物质在生产、储存时，尤其在处置地都能进入环境。虽然储存时，尤其在处置地都能进入环境

47、。虽然PCBsPCBs和和PCTsPCTs在很多国家已在很多国家已经禁止或严格限制生产和使用，但是它们在环境中仍然无处不在。经禁止或严格限制生产和使用，但是它们在环境中仍然无处不在。环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论ClmClnClmClkCln 多氯联苯多氯联苯 多氯三联苯多氯三联苯（PCBs，209个同系物）个同系物）（PCTs，8149个同系物个同系物）1-65 消毒副产物消毒副产物 (Disinfection By-products)废水和饮用水中用氯进行消毒，以及造纸厂的漂白工艺等都会产生废水和饮用水中用氯进行消毒，以及造纸厂的漂白工艺等都会产生很多已知的和未知的氯代化合物，并

48、进入环境。例如，三卤代甲烷化很多已知的和未知的氯代化合物，并进入环境。例如，三卤代甲烷化合物合物（tri-halogenated methane,THMs）就是这些氯代化合物中比较就是这些氯代化合物中比较重要的一类，其中包括重要的一类，其中包括CHCl3、CHBrCl2、CHBr2Cl及及CHBr3等。等。二噁英二噁英 （Dioxin）工业过程及垃圾燃烧副产物，特别是焚烧氯含量高的废物，在焚烧工业过程及垃圾燃烧副产物，特别是焚烧氯含量高的废物，在焚烧温度低于温度低于800 800 ，同时存在金属如铁、铜等催化条件下，二噁英会同时存在金属如铁、铜等催化条件下，二噁英会大量产生。大量产生。环境化学

49、环境化学 第一章第一章 绪论绪论二噁英（二噁英（135个异构体）个异构体）二噁英呋喃（二噁英呋喃（75个异构体）个异构体）-p-p-1-66 氧具有很高的电负性（氧具有很高的电负性（3.53.5），可以与氢原子、），可以与氢原子、碳原子、氮原子、磷原子和硫原子形成极性共价键，碳原子、氮原子、磷原子和硫原子形成极性共价键，增加了化合物的溶解性和反应活性。增加了化合物的溶解性和反应活性。（3 3）含氧官能团含氧官能团 (Oxygen Containing Functional Groups)环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论醇、酚和醚醇、酚和醚(Alcohol,Phenol,and Ethe

50、r)OHOH官能团的特性：官能团的特性：可形成氢键。可形成氢键。R ROHOH基团在水溶液中可能会发生解离，即相当于弱酸。基团在水溶液中可能会发生解离，即相当于弱酸。一些酚类化合物容易氧化，形成稳定的自由基。一些酚类化合物容易氧化，形成稳定的自由基。1-67环境化学环境化学 第一章第一章 绪论绪论广泛应用的非离广泛应用的非离子型表面活性剂子型表面活性剂降 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、内分泌性增大、内分泌干扰性。干扰性。H19C9H19C9H19C9H19C9H19C9H19C9(OCH2CH2)nOHOCH2CH2OH O