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重磅推荐环境化学 [复制链接]

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环境化学是随着因人类活动相继出现的环境问题而发展起来的新兴学科。环境化学是环境科学的核心组成部分,它以环境问题为研究对象,以解决环境问题为目标,是一门研究有害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学科。环境化学研究的是一个多组分、多介质的复杂体系,污染物在环境中分布广泛、含量很低且存在动态变化。为了弄清污染物对环境的危害程度,不仅要对污染物进行定量检测,还要阐明污染物在环境中迁移、转化和归趋的规律,以及可能产生的生态效应和风险,提出相应的防控措施,这就需要应用化学、生物学、生态学、地学、*理学、医学和计算机科学等多学科的理论和方法开展研究,使得环境化学与其他学科相互交叉、相互渗透。

环境化学的形成

在历史发展的进程中,人类为了自身的生存和发展不断地开发和利用自然资源,导致环境污染问题时有发生。

20世纪30年代,一些国家只注重经济发展而缺乏环境保护的意识,使污染事件和危害人体健康的事件时有发生,最著名的是“世界八大公害”,其中马斯河谷烟雾事件、多诺拉烟雾事件、伦敦烟雾事件、洛杉矶光化学烟雾事件和四日哮喘事件这五个公害是排放大量污染气体和粉尘引起的,另外三个公害(水俣病事件、痛痛病事件和米糠油事件)是由于污染而最终引起食物中*的事件。

这些事件引起了世界的震惊,促使人们思考它们发生的根源及其所造成的危害,自觉或不自觉地开展一些研究,最初侧重于污染物检测手段、寻找污染控制途径等,这就为环境化学学科的诞生准备了条件。而且,当人类对自然资源不适当地开发和利用时,还将引起生态环境的破坏、水土流失、土壤退化、气候变化等,从而导致大量生物资源急剧减少,反过来又破坏了人类赖以生存的环境,也就是人们常说的“大自然的报复”。

20世纪70年代以来,发生的许多公害事件的严重程度已远远超过了八大公害事件。例如,年印度博帕尔市的一家农药厂约有45万t农药剧*原料甲基异氰酸酯被泄漏到大气中,导致人即时中*死亡,3天后死亡人数增至人,受伤人数达50万人,成为世界上最严重的中*事件。年苏联切尔诺贝利核电站泄漏爆炸事件,使北欧、东欧等地区大气层中放射性尘埃增高达一周之久。这也是世界上第一次核电站污染环境的严重事故。同年,瑞士一家化工厂的仓库发生爆炸事件,大量有*化合物随灭火剂一起流入莱茵河,致使一些城市中的河水、自来水和井水不得不禁止使用。

此外,人类合成化学品和使用的化学品种类与数量急剧增加也带来环境污染的问题。全世界化学品的产量已从20世纪50年代的万t增加到年的4.85亿t,它们通过生产、储藏、运输、应用及最后处理进入环境。有人预言,化学污染如果不加以注意和控制,最终可能导致20%以上现有的动植物种类灭绝。

显然,环境污染问题促进了环境化学研究的发展。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;这三个领域正是大气化学的三个主要研究方向。另外,当污染物进入水体后,又将怎样迁移、转化,也是研究的重点之一。

化学肥料和农药的施用以及工业和生产排出的废弃物进入土壤,造成农药、重金属和其他化学物质在土壤中的积累,并在作物中残留。20世纪60年代,美国生物学家雷切尔·卡森写了一本《寂静的春天》,预言大量施用农药将造成生态破坏,使鸟语花香的春天变得死气沉沉,在世界范围内引起极大反响,也迫使人类不得不研究采取保护环境的相应措施。因此,对化学物质在大气、水体、土壤等自然环境中引起的化学现象的研究发展极为迅速,一些原来不受重视的化学问题,从保护自然环境和人体健康的角度出发,成为重要的、亟待解决的问题。为了探讨这些问题,人们逐渐发展了新的研究方法和手段,提出了新的观点和理论,于是形成了一门新的分支学科——环境化学。

环境化学是随着人类社会相继出现的环境问题而发展起来的新兴学科,至今尚没有一个统一的定义。我国国家自然科学基金委员会化学科学部组织编写的《环境化学学科前沿与展望》一书中提出了一个较为普遍接受的定义:环境化学是一门研究有害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学科。

环境化学的特点

环境化学是环境科学的核心组成部分,也是环境科学与化学的综合和交叉,它起源于化学,但又不同于原来的化学学科,因为它是从环境的角度来考虑问题。

一般情况下,环境中的化学污染物是指由人类活动产生,与天然环境化学组分共存和相互作用,有可能产生不良生态效应或健康效应的化学物质。它们在环境介质中也会有各种不同的形态变化,这就决定了环境化学研究的对象是多组分、多介质的复杂体系。

同时,化学污染物在环境中的含量很低,一般只有ppm或ppb级水平,有的甚至低到ppt级或超痕量的飞克(fg)级水平。它们分布广泛,迁移转化速度较快,且在不同时空条件下有明显的动态变化。为了获得化学污染物在环境中的含量、存在形态和污染程度,不仅要对污染物进行定量检测,还要对其*性和影响作出鉴定,研究化学污染物在环境中的迁移、转化和归趋,特别是污染物在环境中的积累、相互作用和生物效应等问题,包括污染物存在形态的生物可利用性,化学污染物致畸、致突变、致癌作用机理,化学物质的结构与*性之间的相关关系,污染物的生态效应和在食物链中传递对人体健康的危害等,需要应用化学、生物学、生态学、*理学、医学和地学等许多学科的基础理论和方法来进行研究。这种多学科、多介质、多层次的研究不仅大大丰富了环境化学研究的内容,也为环境化学提供了许多新的生长点,推动了环境化学和这些学科的互相渗透及交叉。环境组学、环境纳米化学、环境计量学等一些新的交叉学科出现,也会进一步推动环境化学的发展。

环境化学发展动向

环境问题逐渐成为全球

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