环 境 化 学
Environmental Chemistry
? 环境化学：授课内容
Chapter 1,Environmental Science,Technology,and Chemistry
Chapter 2,Stratospheric Chemistry,the Ozone Layer
Chapter 3,Environmental photochemistry
Chapter 4,Ground Level Air Chemistry and Air Pollution
Chapter 5,Toxic Chemicals
Chapter 6,Aquatic Environmental Chemistry
Chapter 7,Soil Environmental Chemistry
Chapter 8,Environmental Biochemistry and Toxicological
Chemistry
Chapter 9,Industrial Ecology
第一章 环境科学、技术与化学
Chapter 1,Environmental Science,
Technology,and Chemistry
所谓环境总是相对于某一
中心事物而言，作为某一中心
事物的对立面而存在。它因中
心事物的不同而不同，随中心
事物的变化而变化。与某一中
心事物有关的周围事物，就是
这个中心事物的环境。
环境科学所研究的环境，
其中心事物是人类，是以 人类
为主体的外部世界，即人类目
前生存、繁衍所必需的、相适
应的环境，或物质的综合体。
包括自然环境和人工环境两种 。
? 1,环境与环境科学
1.1 环境 (The Environment)
1.1.1 自然环境 (Natural Environment)
? 1,环境与环境科学
直接或间接影响到人类的一切自然形成的物质、能量和自
然现象的总体。有时简称为环境。
物质：空气、
水、生物、岩
石、土壤 ……
自然现象：水土演变等多种自然因
素、大气力量、水循环、地壳的稳
定性、太阳的稳定性 ……
能量,阳光地
热、地磁、引
力 ……
大气圈
水圈 土壤圈
生物圈
化学圈
Chemosphere
Chemistry,Biology and Toxicology as Related to Environmental Problems
Biosphere
Atmosphere
Hydrosphere Geosphere
Lithosphere
? 1,环境与环境科学
1.1.2 人工环境
人工环境
综合生产力（包括人的素质）
技术进步
人工构筑物
人工产品和能量
政治体制
社会行为
宗教信仰
文化与地方因素等
人工环境是指人类活动而形成的环境要素，它包括由人
工形成的物质、能量和精神产品，以及人类活动中所形成的
人与人之间的关系或上层建筑。
? 1,环境与环境科学
环境科学是以实现人与自然和谐为目的，研究以及调
整人与自然关系的科学。是一门综合性学科。是研究 人类
活动与其环境质量之间关系 的科学。
Environmental science in its broadest sense is the science
of the complex interactions that occur among the terrestrial,
atmospheric,aquatic,living and anthropological
environments,
It includes all the disciplines,such as chemistry,biology,
ecology,sociology,and government,that affect or describe
these interactions,
1.2 环境科学 (Environmental Science)
? 1,环境与环境科学
610 环境科学技术
610.10 环境科学技术基础学科
610.1010 环境物理学 (包括环境声学等 )
610.1015 环境化学
610.1020 环境生物学
610.1025 环境气象学
610.1030 环境地学 (包括环境地球化学、环境
地质学等 )
610.1035 环境生态学
610.1040 环境毒理学
610.1045 自然环境保护学
610.1050 环境管理学
610.1099 环境科学技术基础学科其他学科
610.20 环境学
610.2010 大气环境学
610.2020 水体环境学 (包括海洋环境学 )
610.2030 土壤环境学
610.2040 区域环境学
610.2099 环境学其他学科
610.30 环境工程学
610.3010 环境保护工程
610.3015 大气污染防治工程
610.3020 水污染防治工程
610.3025 固体污染防治工程
610.3030 三废处理与综合利用
610.3035 噪声与震动控制
610.3040 环境质量监测与评价
610.3045 环境规划
610.3050 环境系统工程
610.3099 环境工程学其他学科
610.99 环境科学技术其他学科
学科分类与代码 (GB/T 13745-92)
? 1,环境与环境科学
1.2.1 环境科学中所研究的环境
主要指自然环境, 包括自然生物圈这一层和人工环境中
的人工构筑物, 人工产品和能量以及人与人的关系问题 。
,中华人民共和国环境保护法, 指出,, 本法所称环境,
是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自
然因素的总体, 包括 大气, 水, 海洋, 土地, 矿藏, 森林,
草原, 野生生物, 自然遗迹, 人工遗迹, 自然保护区, 风景
名胜区, 城市和乡村 等, 。
? 1,环境与环境科学
1.2.2 环境质量 (Environmental Quality)
一般是指在一个具体的环境内，
环境的 总体或环境的某些要素,对人
群的生存和繁衍以及社会经济发展的
适宜程度，是反映人群的具体要求而
形成的对环境评定的一种概念。
影响环境质量的因素有人为因素
也有天然因素，但主要是人为因素。
例如污染物的排放、对资源利用的合
理性、人群的文化状态。
? 1,环境与环境科学
环境问题
原生环境问题
次生环境问题
原生环境问题,由自然力引起的环
境问题，也叫第一环境问题。地震、洪
涝、干旱、台风、滑坡等。
次生环境问题,由人类活动引起的
环境问题，也叫第二环境问题。也叫第
二环境问题。
环境污染
生态环境破坏
1.3.1 环境问题的分类
1.3 环境问题 (Environmental Problems)
? 1,环境与环境科学
环境污染,由于人为的因素，
环境的化学组成或物理状态发
生了变化，与原来的情况相比，
环境质量恶化，扰乱和破坏了
生态系统和人们正常的生产和
生活条件，就叫环境污染。具
体地说，主要指工业三废对大
气、水体、土壤和生物的污染。
生态环境破坏,人类活动直接
作用于自然界引起的。例如乱
砍滥伐森林、过度放牧、大面
积开荒、滥采滥捕野生动物。
? 1,环境与环境科学
1.3.2 环境问题的由来
(1) 环境问题的产生和生态环境的早期破坏
?人类出现以后 —— 产业革命以前
(2) 城市环境问题突出和“公害”加剧
?工业革命、城市化
?能源和资源的大量消耗
?公害和事故频繁发生
?发达国家的环境问题部分地得到了解决
?发展中国家？怎么办？可持续发展？
? 1,环境与环境科学
(3) 全球性的环境问题
? 1,环境与环境科学
?温室效应,
?臭氧层耗竭
?持久性环境污染物
?污染转移？世界经济一体化？环境？
?人口问题
?城市化问题
?淡水资源短缺
?生物多样性减少
?海洋污染
?危险废弃物越境转移
(4) 发达国家的环境状况
① 比较好地解决了国内的环境污染问题：空气比以前
新鲜了,不少水体变清了。
② 仍存在的 (新的 )环境问题：温室效应、臭氧层、工
业废物、生活垃圾急剧增加；噪声问题仍很突出； NOx的
污染仍未得到有效控制；大气中有害物质污染如故；水环
境问题还未解决；持久性污染物的问题相当严重。
? 1,环境与环境科学
? 2,中国的环境、生态、资源
环
境
保
护
工
作
改革
开放、
经济
快速
发展
进入大范
围生态退
化和复合
性环境污
染的阶段
1970 1980 1990 2000 2020
新一轮的
经济发展
压力、挑
战
2000
1980
1940 微生物污染、耗氧有机物
SO2、颗粒物、光化学烟
雾、酸雨、重金属、氮磷
富营养化、垃圾
温室气体、黑碳、霾、
臭氧层、持久性有毒物
质 (PTS,POPs)、二次
污染、核废料、工业危
险废弃物
发达国家上百年
工业化过程中分
阶段出现的环境
问题已在我国集
中出现；
面临全球最严峻、
最复杂的环境问
题；
结构性、复合性环
境污染；
资料来源：人民日报,2005年 4月 23日，第五版
? 2,中国的环境、生态、资源
? 七大江河水系的 741个监测断面的水质：
I－ Ⅲ 类, 38.1% ; Ⅳ, Ⅴ 类, 32.2%;劣 Ⅴ
类, 41%;
? 城市内湖和大多数湖泊 (75%)富营养化；
? 近 3亿 农村人口饮用不合格的水；
? >30%的城市空气污染严重；
? 1/3 国土受到酸雨污染 ;
? 垃圾围城 普遍，有毒有害废弃物影响开
始显现 ;
? 环境污染造成的损失相当 GDP的 3-8%;
资料来源：人民日报,2005年 4月 23日，第五版
? 2,中国的环境、生态、资源
生态恶化形势严峻
? 水土流失面积超过国土面积的 1/3 (367
万 km2)，每年新增 1.5万 km2；
? 土地沙漠化趋势未减，每年扩展 3436
km2,沙化土地 174万 km2;
? 森林覆盖率只有 16.55%，相当于世界森
林覆盖率的 61%;
? 90%以上 天然草场退化；
? 地下水超采 (>8万 km2);
? 10％ — 15％ 的高等植物物种处于濒危状
态，物种资源流失严重，有害外来物种
入侵每年造成 1200亿元经济损失；
资料来源：人民日报,2005年 4月 23日，第五版
? 2,中国的环境、生态、资源
环境健康问题日渐突出
? 空气污染地区死于肺癌人数高出 5~9
倍 ;
? 11个最大城市，空气污染每年使 5万
多 人夭折,40万 人染呼吸系统疾病 ;
?沈阳市约 40%的儿童血铅含量超标
(2000年 ) ;
? 二恶英 类化合物已在市售牛奶（深、
港）、母乳 (江浙 )中检出 ;
? 天津市严重污染的蔬菜地土壤中汞
含量超标 98倍 ;
? 2,中国的环境、生态、资源
环境污染和生态破坏
造成巨大损失
? 有害外来物种入侵每年造成 1200亿
元 的经济损失；
? 世界银行,1995年空气和水污染损
失，占当年 GDP的 8%；
? 2003年，污染与生态破坏损失，占
当年 GDP的 15%；
? 环保总局 2001年测算，西部 9省区生
态破坏 的损失相当于 甘肃和青海两省
GDP之和 ；
资料来源：人民日报,2005年 4月 23日，第五版
? 2,中国的环境、生态、资源
? 生态环境总体恶化 的趋势尚未根
本扭转，环境治理的任务依然相当
艰巨；
? 消耗高、资源浪费、污染环境 等
粗放经营方式仍比较严重 ;
? 人口、资源、环境对经济发展的
压力越来越大，特别是 资源的制约
作用 日益明显；
? 我国人口多、资源人均占有量少的国情不会改变,不可再生
性资源储量和可用量不断减少 的趋势难以改变 ;
资料来源：胡锦涛在中科院、工程院院士大会上的讲话,2004年 6月 2日
? 2,中国的环境、生态、资源
经济, 高投入、高消耗、重污染、低产出
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
G D P 原油 原煤 铁矿石 钢材 氧化铝 水泥
占世界总量的比例
2003年
? 2,中国的环境、生态、资源
? 2003年，世界 第二 石油和电力消费大国 ;
? 能源：创造每万元 GDP所消耗的能源，是美
国的 3倍,德国的 5倍,日本的近 6倍 。
? 钢铁、有色金属、化工等 8个高耗能行业的单
位产品能耗平均比世界先进水平 高 47％ 。我
国的工业部门每年多烧掉了约 2.3亿吨 标准煤。
? 2003年全国煤产量 16亿吨，按照国民经济年
均增长 7~8％的发展速度和目前的能源消耗水
平,2020年我国的能源需求将比 2000年增加
2.5倍,达到约 60亿吨 标准煤。这相当于每年
要建成 五六个大同煤矿 。
资料来源：中国环境报 (2004-4-1),数字中国：我们必须选择新型工业化。
能源压力巨大
? 2,中国的环境、生态、资源
? 矿产资源：建国 50多年来,GDP增长了 10
多倍,矿产资源消耗却增长了 40多倍 。
? 2003年，我国已成为煤炭、钢铁、铜的 世
界第一 消费大国，全球最大的铁矿石进
口国。
? 电解铝生产所需原料 50％以上 依赖进口。
? 到 2020年，我国 45种主要矿产资源只有 9
种 能依靠国内保障供应。
? 2002年：中国人均矿产资源占有量仅为世
界平均水平的 58％ 。
资料来源：中国环境报 (2004-4-1),数字中国：我们必须选择新型工业化。
矿产资源压力巨大
? 2,中国的环境、生态、资源
? 国土面积虽然大，但现有耕地却不多，
仅占国土面积的 14％，相较于 美国的 51
％ 和 印度的 59％ 则显得很少。
? 可利用的 土地资源 东西部分布 不均,占
全国土地面积 47.6％的东部地区却拥有
全国 93％的人口。
? 土地利用程度过高,影响了整个国家的
生态效益 (沙尘暴、水体流失、气候失
调 )；
资料来源：中国环境报 (2004-4-1),数字中国：我们必须选择新型工业化。
土地资源压力巨大
? 2,中国的环境、生态、资源
? 2,中国的环境、生态、资源
? 生活污染排放增大
? 汽车尾气排放加剧大气污染
? 电子废物等新型固体废弃物
增加
? 工艺落后的企业向中小城镇
转移
?化肥、农药加剧面源
污染
? 养殖业发展加重污
染
? 乡镇企业发展导致
新一轮环境污染
城镇化将增加城市生态、
环境压力
农村环境问题
不容忽视
新一轮经济增长的巨大压力
Environmental chemistry may
be defined as the study of the
sources,reactions,transport,effects,
and fates of chemical species in
water,soil,air and living
environments,and the effects of
technology thereon,
环境化学：是研究有害化学
物质在环境介质中的 存在、特性、
行为和效应 及其控制的化学原理
和方法的科学。
? 3,环境化学
3.1 环境化学的研究对象
? 环境分析化学
?环境污染化学
?污染控制化学
?污染生态化学
? 环境计算化学
?环境生物化学
? 3,环境化学
3.2 环境化学的分支学科
环境分析化学 是研究化学品的 形态、价态、结构、样品前
处理 (超临界流体萃取、固相萃取 )和痕量分析的学科。
环境分析化学的主要任务就是分析环境中具体化学品的性
质和量 。
One of environmental chemistry’s major challenge is the
determination of the nature and quantity of specific
pollutants in the environment,
3.2.1 环境分析化学
? 3,环境化学
?气相色谱 GC-Gas Chromatography
?液相色谱 LC-Liquid Chromatography
?高效液相色谱 HPLC-High Pressure (Performance) Liquid
Chromatography
? 电子捕获检测器 ECD-Electron Capture Detector
? 质谱 MS-Mass Spectrum
? 气质联用, 液质联用 GC-MS,HPLC-MS
? 原子吸收光谱 AAS,Atomic Absorption Spectrum
? 原子发射光谱 AES,Atomic Emission Spectrum
? 紫外可见分光光度计 UV-Vis,Ultraviolet-visible
? 总有机碳分析议 TOC-Total Organic Carbon Analyzer
? 3,环境化学
常用分析仪器
包括大气、水体和土壤环境化
学和元素循环的化学过程,
?大气,颗粒物、酸沉降、温室效
应、臭氧层、持久性有机污染物、
大气化学反应
?水体,河流、湖泊（水库）、海
洋；地下水污染、持久性有机污染
物
? 土壤,温室气体排放、农用化学
品的行为（有机氯农药在土壤表面
的光化学行为、多氯有机污染物在
土壤 /沉积物中的缺氧脱氯）
3.2.2 环境污染化学
? 3,环境化学
3.2.3 污染生态化学
污染生态化学是研究化学污染物在生态系统中产生生
态效应的化学过程的科学。
研究对象包括 生物多样性、种群、群落和内分泌干扰
效应。
? 3,环境化学
包括环境化学计量学、环境化学过程模拟、人工智能
在环境化学中的应用等。
? 环境多因素分析
? 定量结构 -性质关系
(Quantitative Structure-Property Relationship,QSPR)
? 定量结构 -活性关系
(Quantitative Structure-Activity Relationship,QSAR)
? 多介质环境模型
大气、气溶胶、水、水生生物、土壤、植物
3.2.4 环境计算化学
? 3,环境化学
3.2.5 环境生物化学
? 3,环境化学
环境科学最终关注的目标是生命本身。 环境生物化学 就
是研究环境化学品对生命的影响的一门学科。
The ultimate environmental concern is that of life itself,
The discipline that deals specially with the effects of
environmental chemical species on life is environmental
biochemistry,
毒物化学 是研究有毒物质尤其是各种有毒物质之间的相
互作用对生物组织和生物体的影响的学科 。
A related area,toxicological chemistry,is the chemistry of
toxic substances with emphasis upon their interactions with
biologic tissue and living organisms,
水圈、土壤圈、人类活动圈和技术
水和水圈
海洋 Ocean (Saltwater)
地表水 Surface water (Lakes,Rivers,Reservoirs)
地下水 Groundwater (Underground)
水蒸汽 Water vapor (Atmosphere)
极地冰 Polar icecaps (Ice)
人类活动水 Segments of anthrosphere (Boilers,Municipal
water distribution systems)
全球水的总量估计为 13.9亿立方千米，但其中淡水总
量仅为 0.36亿立方千米，除冰川和冰帽之外，可利用的淡
水总量不足世界总贮水量的 1%。
? 3,环境化学
地球可以分为地核、地幔和地壳三层。其中地壳是与人
类直接作用的一层。地壳只有 5－ 40公里厚。
The earth is divided into layers,including the solid,iron-
rich inner core,molten outer core,mantle,and crust,The
latter is the earth’s outer skin that is accessible to humans,It
is extremely thin compared to the diameter of the earth,
ranging from 5 to 40 km thick,
环境科学研究的是由外层地幔和地核组成的 土壤圈 。
Environmental science is most concerned with the lithosphere,
which consists of the outer mantle and the crust,
? 3,环境化学
地球 Earth
地质学 Geology
地质学是关于岩石圈的科学 。 同样, 它绝大部分属于地壳
中的固体矿物质部分 。
Geology is the science of the geosphere,As such,it pertains
mostly to the solid mineral portions of Earth’s crust,
Water;
The atmosphere and climate;
Living systems;
Modern technology
The most important part of the geosphere for life on earth is
Soil formed by the disintegrative weathering action of physical,
geochemical and biological processes on rock,
? 3,环境化学
生命 Life
生物学是关于 生命 的科学。生物科学是环境科学和环境
化学的重要组成部分。
Biology is the science of life,Biological science is a key
component of environmental science and environmental
chemistry,
人类活动圈和技术 The Anthrosphere and Technology
技术 是指人类利用和制造物质和能量的手段 。
Technology refers to the ways in which humans do and
make things with materials and energy,
? 3,环境化学
科学 所涉及的是与能量, 物质, 时间和空间等自然现
象有关理论的发现, 解释和发展 。
deals with the discovery,explanation,and development
of theories pertaining to interrelated natural phenomena of
energy,matter,time,and space,
基于科学的基础知识, 工程提供达到具体实际目标的
方案和方法 。 技术 利用这些方案来实施 。
Based on the fundamental knowledge of science,
engineering provides the plans and means to achieve specific
practical objectives,Technology uses these plans to carry out
the desired objectives,
? 3,环境化学
? 课后习题
1,什么是环境科学？
2,什么是环境？
3,自然环境与人工环境有什么区别？
4,简述环境问题的分类？
5,简述主要的全球性环境问题。
6,分别说明发达国家和发展中国家的环境问题。
7,论述我国的环境现状以及面临的压力和挑战，并对解决我国
的环境问题提出一些建议。
8,什么是环境化学，学习环境化学有什么意义？
9,简述环境化学的分支学科。
Environmental Chemistry
? 环境化学：授课内容
Chapter 1,Environmental Science,Technology,and Chemistry
Chapter 2,Stratospheric Chemistry,the Ozone Layer
Chapter 3,Environmental photochemistry
Chapter 4,Ground Level Air Chemistry and Air Pollution
Chapter 5,Toxic Chemicals
Chapter 6,Aquatic Environmental Chemistry
Chapter 7,Soil Environmental Chemistry
Chapter 8,Environmental Biochemistry and Toxicological
Chemistry
Chapter 9,Industrial Ecology
第一章 环境科学、技术与化学
Chapter 1,Environmental Science,
Technology,and Chemistry
所谓环境总是相对于某一
中心事物而言，作为某一中心
事物的对立面而存在。它因中
心事物的不同而不同，随中心
事物的变化而变化。与某一中
心事物有关的周围事物，就是
这个中心事物的环境。
环境科学所研究的环境，
其中心事物是人类，是以 人类
为主体的外部世界，即人类目
前生存、繁衍所必需的、相适
应的环境，或物质的综合体。
包括自然环境和人工环境两种 。
? 1,环境与环境科学
1.1 环境 (The Environment)
1.1.1 自然环境 (Natural Environment)
? 1,环境与环境科学
直接或间接影响到人类的一切自然形成的物质、能量和自
然现象的总体。有时简称为环境。
物质：空气、
水、生物、岩
石、土壤 ……
自然现象：水土演变等多种自然因
素、大气力量、水循环、地壳的稳
定性、太阳的稳定性 ……
能量,阳光地
热、地磁、引
力 ……
大气圈
水圈 土壤圈
生物圈
化学圈
Chemosphere
Chemistry,Biology and Toxicology as Related to Environmental Problems
Biosphere
Atmosphere
Hydrosphere Geosphere
Lithosphere
? 1,环境与环境科学
1.1.2 人工环境
人工环境
综合生产力（包括人的素质）
技术进步
人工构筑物
人工产品和能量
政治体制
社会行为
宗教信仰
文化与地方因素等
人工环境是指人类活动而形成的环境要素，它包括由人
工形成的物质、能量和精神产品，以及人类活动中所形成的
人与人之间的关系或上层建筑。
? 1,环境与环境科学
环境科学是以实现人与自然和谐为目的，研究以及调
整人与自然关系的科学。是一门综合性学科。是研究 人类
活动与其环境质量之间关系 的科学。
Environmental science in its broadest sense is the science
of the complex interactions that occur among the terrestrial,
atmospheric,aquatic,living and anthropological
environments,
It includes all the disciplines,such as chemistry,biology,
ecology,sociology,and government,that affect or describe
these interactions,
1.2 环境科学 (Environmental Science)
? 1,环境与环境科学
610 环境科学技术
610.10 环境科学技术基础学科
610.1010 环境物理学 (包括环境声学等 )
610.1015 环境化学
610.1020 环境生物学
610.1025 环境气象学
610.1030 环境地学 (包括环境地球化学、环境
地质学等 )
610.1035 环境生态学
610.1040 环境毒理学
610.1045 自然环境保护学
610.1050 环境管理学
610.1099 环境科学技术基础学科其他学科
610.20 环境学
610.2010 大气环境学
610.2020 水体环境学 (包括海洋环境学 )
610.2030 土壤环境学
610.2040 区域环境学
610.2099 环境学其他学科
610.30 环境工程学
610.3010 环境保护工程
610.3015 大气污染防治工程
610.3020 水污染防治工程
610.3025 固体污染防治工程
610.3030 三废处理与综合利用
610.3035 噪声与震动控制
610.3040 环境质量监测与评价
610.3045 环境规划
610.3050 环境系统工程
610.3099 环境工程学其他学科
610.99 环境科学技术其他学科
学科分类与代码 (GB/T 13745-92)
? 1,环境与环境科学
1.2.1 环境科学中所研究的环境
主要指自然环境, 包括自然生物圈这一层和人工环境中
的人工构筑物, 人工产品和能量以及人与人的关系问题 。
,中华人民共和国环境保护法, 指出,, 本法所称环境,
是指影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自
然因素的总体, 包括 大气, 水, 海洋, 土地, 矿藏, 森林,
草原, 野生生物, 自然遗迹, 人工遗迹, 自然保护区, 风景
名胜区, 城市和乡村 等, 。
? 1,环境与环境科学
1.2.2 环境质量 (Environmental Quality)
一般是指在一个具体的环境内，
环境的 总体或环境的某些要素,对人
群的生存和繁衍以及社会经济发展的
适宜程度，是反映人群的具体要求而
形成的对环境评定的一种概念。
影响环境质量的因素有人为因素
也有天然因素，但主要是人为因素。
例如污染物的排放、对资源利用的合
理性、人群的文化状态。
? 1,环境与环境科学
环境问题
原生环境问题
次生环境问题
原生环境问题,由自然力引起的环
境问题，也叫第一环境问题。地震、洪
涝、干旱、台风、滑坡等。
次生环境问题,由人类活动引起的
环境问题，也叫第二环境问题。也叫第
二环境问题。
环境污染
生态环境破坏
1.3.1 环境问题的分类
1.3 环境问题 (Environmental Problems)
? 1,环境与环境科学
环境污染,由于人为的因素，
环境的化学组成或物理状态发
生了变化，与原来的情况相比，
环境质量恶化，扰乱和破坏了
生态系统和人们正常的生产和
生活条件，就叫环境污染。具
体地说，主要指工业三废对大
气、水体、土壤和生物的污染。
生态环境破坏,人类活动直接
作用于自然界引起的。例如乱
砍滥伐森林、过度放牧、大面
积开荒、滥采滥捕野生动物。
? 1,环境与环境科学
1.3.2 环境问题的由来
(1) 环境问题的产生和生态环境的早期破坏
?人类出现以后 —— 产业革命以前
(2) 城市环境问题突出和“公害”加剧
?工业革命、城市化
?能源和资源的大量消耗
?公害和事故频繁发生
?发达国家的环境问题部分地得到了解决
?发展中国家？怎么办？可持续发展？
? 1,环境与环境科学
(3) 全球性的环境问题
? 1,环境与环境科学
?温室效应,
?臭氧层耗竭
?持久性环境污染物
?污染转移？世界经济一体化？环境？
?人口问题
?城市化问题
?淡水资源短缺
?生物多样性减少
?海洋污染
?危险废弃物越境转移
(4) 发达国家的环境状况
① 比较好地解决了国内的环境污染问题：空气比以前
新鲜了,不少水体变清了。
② 仍存在的 (新的 )环境问题：温室效应、臭氧层、工
业废物、生活垃圾急剧增加；噪声问题仍很突出； NOx的
污染仍未得到有效控制；大气中有害物质污染如故；水环
境问题还未解决；持久性污染物的问题相当严重。
? 1,环境与环境科学
? 2,中国的环境、生态、资源
环
境
保
护
工
作
改革
开放、
经济
快速
发展
进入大范
围生态退
化和复合
性环境污
染的阶段
1970 1980 1990 2000 2020
新一轮的
经济发展
压力、挑
战
2000
1980
1940 微生物污染、耗氧有机物
SO2、颗粒物、光化学烟
雾、酸雨、重金属、氮磷
富营养化、垃圾
温室气体、黑碳、霾、
臭氧层、持久性有毒物
质 (PTS,POPs)、二次
污染、核废料、工业危
险废弃物
发达国家上百年
工业化过程中分
阶段出现的环境
问题已在我国集
中出现；
面临全球最严峻、
最复杂的环境问
题；
结构性、复合性环
境污染；
资料来源：人民日报,2005年 4月 23日，第五版
? 2,中国的环境、生态、资源
? 七大江河水系的 741个监测断面的水质：
I－ Ⅲ 类, 38.1% ; Ⅳ, Ⅴ 类, 32.2%;劣 Ⅴ
类, 41%;
? 城市内湖和大多数湖泊 (75%)富营养化；
? 近 3亿 农村人口饮用不合格的水；
? >30%的城市空气污染严重；
? 1/3 国土受到酸雨污染 ;
? 垃圾围城 普遍，有毒有害废弃物影响开
始显现 ;
? 环境污染造成的损失相当 GDP的 3-8%;
资料来源：人民日报,2005年 4月 23日，第五版
? 2,中国的环境、生态、资源
生态恶化形势严峻
? 水土流失面积超过国土面积的 1/3 (367
万 km2)，每年新增 1.5万 km2；
? 土地沙漠化趋势未减，每年扩展 3436
km2,沙化土地 174万 km2;
? 森林覆盖率只有 16.55%，相当于世界森
林覆盖率的 61%;
? 90%以上 天然草场退化；
? 地下水超采 (>8万 km2);
? 10％ — 15％ 的高等植物物种处于濒危状
态，物种资源流失严重，有害外来物种
入侵每年造成 1200亿元经济损失；
资料来源：人民日报,2005年 4月 23日，第五版
? 2,中国的环境、生态、资源
环境健康问题日渐突出
? 空气污染地区死于肺癌人数高出 5~9
倍 ;
? 11个最大城市，空气污染每年使 5万
多 人夭折,40万 人染呼吸系统疾病 ;
?沈阳市约 40%的儿童血铅含量超标
(2000年 ) ;
? 二恶英 类化合物已在市售牛奶（深、
港）、母乳 (江浙 )中检出 ;
? 天津市严重污染的蔬菜地土壤中汞
含量超标 98倍 ;
? 2,中国的环境、生态、资源
环境污染和生态破坏
造成巨大损失
? 有害外来物种入侵每年造成 1200亿
元 的经济损失；
? 世界银行,1995年空气和水污染损
失，占当年 GDP的 8%；
? 2003年，污染与生态破坏损失，占
当年 GDP的 15%；
? 环保总局 2001年测算，西部 9省区生
态破坏 的损失相当于 甘肃和青海两省
GDP之和 ；
资料来源：人民日报,2005年 4月 23日，第五版
? 2,中国的环境、生态、资源
? 生态环境总体恶化 的趋势尚未根
本扭转，环境治理的任务依然相当
艰巨；
? 消耗高、资源浪费、污染环境 等
粗放经营方式仍比较严重 ;
? 人口、资源、环境对经济发展的
压力越来越大，特别是 资源的制约
作用 日益明显；
? 我国人口多、资源人均占有量少的国情不会改变,不可再生
性资源储量和可用量不断减少 的趋势难以改变 ;
资料来源：胡锦涛在中科院、工程院院士大会上的讲话,2004年 6月 2日
? 2,中国的环境、生态、资源
经济, 高投入、高消耗、重污染、低产出
0%
10%
20%
30%
40%
50%
60%
70%
80%
90%
100%
G D P 原油 原煤 铁矿石 钢材 氧化铝 水泥
占世界总量的比例
2003年
? 2,中国的环境、生态、资源
? 2003年，世界 第二 石油和电力消费大国 ;
? 能源：创造每万元 GDP所消耗的能源，是美
国的 3倍,德国的 5倍,日本的近 6倍 。
? 钢铁、有色金属、化工等 8个高耗能行业的单
位产品能耗平均比世界先进水平 高 47％ 。我
国的工业部门每年多烧掉了约 2.3亿吨 标准煤。
? 2003年全国煤产量 16亿吨，按照国民经济年
均增长 7~8％的发展速度和目前的能源消耗水
平,2020年我国的能源需求将比 2000年增加
2.5倍,达到约 60亿吨 标准煤。这相当于每年
要建成 五六个大同煤矿 。
资料来源：中国环境报 (2004-4-1),数字中国：我们必须选择新型工业化。
能源压力巨大
? 2,中国的环境、生态、资源
? 矿产资源：建国 50多年来,GDP增长了 10
多倍,矿产资源消耗却增长了 40多倍 。
? 2003年，我国已成为煤炭、钢铁、铜的 世
界第一 消费大国，全球最大的铁矿石进
口国。
? 电解铝生产所需原料 50％以上 依赖进口。
? 到 2020年，我国 45种主要矿产资源只有 9
种 能依靠国内保障供应。
? 2002年：中国人均矿产资源占有量仅为世
界平均水平的 58％ 。
资料来源：中国环境报 (2004-4-1),数字中国：我们必须选择新型工业化。
矿产资源压力巨大
? 2,中国的环境、生态、资源
? 国土面积虽然大，但现有耕地却不多，
仅占国土面积的 14％，相较于 美国的 51
％ 和 印度的 59％ 则显得很少。
? 可利用的 土地资源 东西部分布 不均,占
全国土地面积 47.6％的东部地区却拥有
全国 93％的人口。
? 土地利用程度过高,影响了整个国家的
生态效益 (沙尘暴、水体流失、气候失
调 )；
资料来源：中国环境报 (2004-4-1),数字中国：我们必须选择新型工业化。
土地资源压力巨大
? 2,中国的环境、生态、资源
? 2,中国的环境、生态、资源
? 生活污染排放增大
? 汽车尾气排放加剧大气污染
? 电子废物等新型固体废弃物
增加
? 工艺落后的企业向中小城镇
转移
?化肥、农药加剧面源
污染
? 养殖业发展加重污
染
? 乡镇企业发展导致
新一轮环境污染
城镇化将增加城市生态、
环境压力
农村环境问题
不容忽视
新一轮经济增长的巨大压力
Environmental chemistry may
be defined as the study of the
sources,reactions,transport,effects,
and fates of chemical species in
water,soil,air and living
environments,and the effects of
technology thereon,
环境化学：是研究有害化学
物质在环境介质中的 存在、特性、
行为和效应 及其控制的化学原理
和方法的科学。
? 3,环境化学
3.1 环境化学的研究对象
? 环境分析化学
?环境污染化学
?污染控制化学
?污染生态化学
? 环境计算化学
?环境生物化学
? 3,环境化学
3.2 环境化学的分支学科
环境分析化学 是研究化学品的 形态、价态、结构、样品前
处理 (超临界流体萃取、固相萃取 )和痕量分析的学科。
环境分析化学的主要任务就是分析环境中具体化学品的性
质和量 。
One of environmental chemistry’s major challenge is the
determination of the nature and quantity of specific
pollutants in the environment,
3.2.1 环境分析化学
? 3,环境化学
?气相色谱 GC-Gas Chromatography
?液相色谱 LC-Liquid Chromatography
?高效液相色谱 HPLC-High Pressure (Performance) Liquid
Chromatography
? 电子捕获检测器 ECD-Electron Capture Detector
? 质谱 MS-Mass Spectrum
? 气质联用, 液质联用 GC-MS,HPLC-MS
? 原子吸收光谱 AAS,Atomic Absorption Spectrum
? 原子发射光谱 AES,Atomic Emission Spectrum
? 紫外可见分光光度计 UV-Vis,Ultraviolet-visible
? 总有机碳分析议 TOC-Total Organic Carbon Analyzer
? 3,环境化学
常用分析仪器
包括大气、水体和土壤环境化
学和元素循环的化学过程,
?大气,颗粒物、酸沉降、温室效
应、臭氧层、持久性有机污染物、
大气化学反应
?水体,河流、湖泊（水库）、海
洋；地下水污染、持久性有机污染
物
? 土壤,温室气体排放、农用化学
品的行为（有机氯农药在土壤表面
的光化学行为、多氯有机污染物在
土壤 /沉积物中的缺氧脱氯）
3.2.2 环境污染化学
? 3,环境化学
3.2.3 污染生态化学
污染生态化学是研究化学污染物在生态系统中产生生
态效应的化学过程的科学。
研究对象包括 生物多样性、种群、群落和内分泌干扰
效应。
? 3,环境化学
包括环境化学计量学、环境化学过程模拟、人工智能
在环境化学中的应用等。
? 环境多因素分析
? 定量结构 -性质关系
(Quantitative Structure-Property Relationship,QSPR)
? 定量结构 -活性关系
(Quantitative Structure-Activity Relationship,QSAR)
? 多介质环境模型
大气、气溶胶、水、水生生物、土壤、植物
3.2.4 环境计算化学
? 3,环境化学
3.2.5 环境生物化学
? 3,环境化学
环境科学最终关注的目标是生命本身。 环境生物化学 就
是研究环境化学品对生命的影响的一门学科。
The ultimate environmental concern is that of life itself,
The discipline that deals specially with the effects of
environmental chemical species on life is environmental
biochemistry,
毒物化学 是研究有毒物质尤其是各种有毒物质之间的相
互作用对生物组织和生物体的影响的学科 。
A related area,toxicological chemistry,is the chemistry of
toxic substances with emphasis upon their interactions with
biologic tissue and living organisms,
水圈、土壤圈、人类活动圈和技术
水和水圈
海洋 Ocean (Saltwater)
地表水 Surface water (Lakes,Rivers,Reservoirs)
地下水 Groundwater (Underground)
水蒸汽 Water vapor (Atmosphere)
极地冰 Polar icecaps (Ice)
人类活动水 Segments of anthrosphere (Boilers,Municipal
water distribution systems)
全球水的总量估计为 13.9亿立方千米，但其中淡水总
量仅为 0.36亿立方千米，除冰川和冰帽之外，可利用的淡
水总量不足世界总贮水量的 1%。
? 3,环境化学
地球可以分为地核、地幔和地壳三层。其中地壳是与人
类直接作用的一层。地壳只有 5－ 40公里厚。
The earth is divided into layers,including the solid,iron-
rich inner core,molten outer core,mantle,and crust,The
latter is the earth’s outer skin that is accessible to humans,It
is extremely thin compared to the diameter of the earth,
ranging from 5 to 40 km thick,
环境科学研究的是由外层地幔和地核组成的 土壤圈 。
Environmental science is most concerned with the lithosphere,
which consists of the outer mantle and the crust,
? 3,环境化学
地球 Earth
地质学 Geology
地质学是关于岩石圈的科学 。 同样, 它绝大部分属于地壳
中的固体矿物质部分 。
Geology is the science of the geosphere,As such,it pertains
mostly to the solid mineral portions of Earth’s crust,
Water;
The atmosphere and climate;
Living systems;
Modern technology
The most important part of the geosphere for life on earth is
Soil formed by the disintegrative weathering action of physical,
geochemical and biological processes on rock,
? 3,环境化学
生命 Life
生物学是关于 生命 的科学。生物科学是环境科学和环境
化学的重要组成部分。
Biology is the science of life,Biological science is a key
component of environmental science and environmental
chemistry,
人类活动圈和技术 The Anthrosphere and Technology
技术 是指人类利用和制造物质和能量的手段 。
Technology refers to the ways in which humans do and
make things with materials and energy,
? 3,环境化学
科学 所涉及的是与能量, 物质, 时间和空间等自然现
象有关理论的发现, 解释和发展 。
deals with the discovery,explanation,and development
of theories pertaining to interrelated natural phenomena of
energy,matter,time,and space,
基于科学的基础知识, 工程提供达到具体实际目标的
方案和方法 。 技术 利用这些方案来实施 。
Based on the fundamental knowledge of science,
engineering provides the plans and means to achieve specific
practical objectives,Technology uses these plans to carry out
the desired objectives,
? 3,环境化学
? 课后习题
1,什么是环境科学？
2,什么是环境？
3,自然环境与人工环境有什么区别？
4,简述环境问题的分类？
5,简述主要的全球性环境问题。
6,分别说明发达国家和发展中国家的环境问题。
7,论述我国的环境现状以及面临的压力和挑战，并对解决我国
的环境问题提出一些建议。
8,什么是环境化学，学习环境化学有什么意义？
9,简述环境化学的分支学科。
