环境化学与环境监测
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• 根据环境质量标准，评价环境质量。 • 根据污染特点、分布情况和环境条件，追踪寻 找污染源、提供污染变化趋势，为实现监督管 理、控制污染提供依据。 • 收集本底数据，积累长期监测资料，为研究环 境容量、实施总量控制、目标管理、预测预报 环境质量提供数据。 • 为保护人类健康、保护环境、合理使用自然资 源、制定环境法规、标准、规划等服务。
分为三个阶段： 20世纪50年代：被动监测阶段 20世纪70年代 ：主动监测或目的监测阶段 20世纪80年代初 ：污染防治监测阶段或自动监测阶 段
1.7.2 环境监测技术概述
环境监测技术包括采样技术、测试技
术和数据处理技术。
采样技术和数据处理技术将在后面有 关章节中进行介绍，测试技术中包括物理
技术、化学技术（包括物理－化学技术） 和生物技术
1.3.2 环境污染物
• （1） 环境污染物的类型 （2） 环境效应及其影响因素 水体中的主要化学污染物 有害金属 有害阴离子 营养物质 有机物 放射性物质 （3） 污染物在环境中的迁移
影响化学物质迁移的因素
气态污染物 液态污染物 固态污染物
化学污染物 物理污染物 生物污染物
• 土壤中的主要化学污染物:化肥，农药， 重 金属
总的来说，环境监测的目的是准确、及时、 全面的反映环境质量现状及其发展趋势，从而为 环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依 据。
环境监测的任务
判断环境质量状况 判断环境质量背景数据（“七五”科技攻
关、环境承载能力与可持续发展） 确定污染物的浓度、分布状况、发展趋势
1.6.2 环境监测的分类
1. 按环境监测的目的分类
监视性监测 特定目的监测（特例监测或应急监测） 研究性监测
2. 按监测的对象分类
可分为水质监测、大气污染监测、固体废弃物监测、 土壤污染监测、噪声污染监测、生物监测、放射性污 染监测、光污染监测、热污染监测等。
1.7 环境监测的特点和监测 技术概述
1.7.1 环境监测的发展
大气中的主要化学污染物
SOx，NOx ， CO，粉尘，Pd等金属微粒
• 九类主要的化学污染物:工业污染物\农业污 染物\交通污染物\生活污染物
环境效应
• 环境物理效应
– 热岛效应 – 温室效应 – 地面沉降
• 环境化学效应
– 湖泊酸化 – 土壤盐碱化 – 光化学烟雾
• 环境生物效应
九类主要的化学污染物
污染物在环境中的迁移
• • • • • • 扩散迁移 颗粒物吸附和迁移 挥发迁移 电离 水解 化学氧化和光化学 氧化 • 生物富集 • 微生物降解
喷洒DDT 50% 大气 扬尘 50% 土壤 径流 河流 海洋表面 空气流
0.01mg/L
浮游植物 0.1mg/L 浮游动物 1mg/L 小鱼 10mg/L 海鸟 100mg/L 猛禽 10mg/L 大鱼 100mg/L 人 海洋流
叫做环境标准体系。
1.8.1 环境标准的分类和分级 分类： 分级：
环境质量标准
支持系统 核心 体系基础
环境标准
污染物排放标准
环境方法标准
国家标准 地方标准
行业标准
环境标准物质标准 环境基础标准
环保仪器、设备标准
1.8.2 环境质量标准
环境质量标准是以保护人体健康与
正常生活条件、工作条件、防止生态系 统破坏而制定的各种污染物或因素在环 境中的最高允许浓度或限值。
–V类 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。
（二）生活饮用水卫生标准（GB5749—85） • 细菌总数 • 大肠杆菌群
• 游离性余氯
大气标准
（一）大气环境质量标准（GB3095—1996） • 标准分为三级： – 一级标准：为保护自然生态和人群健康，在 长期接触情况下，不发生任何危害影响的空 气质量要求。 – 二级标准：为保护人群健康和城市、乡村的 动、植物，在长期和短期的情况下，不发生 伤害的空气质量要求。 – 三级标准：为保护人群不发生急、慢性中毒 和城市一般动、植物（敏感者除外）能正常 生长的空气质量要求。
• 元素：Pb, Hg, Cd, Halogen, O3…… • 无机物： CO, NOx, H2S, SOx • 有机化合物和烃类：烷烃，PAHs(多环芳烃, Polycyclic Aromatic
Hydrocarbons)
• • • • • •
金属有机和准金属有机化合物：MeHg, Tri-butyl-tin 含氧有机化合物：Phenol, Organic Acids 有机氮化物：TNT, NO2-Ar 有机卤化物：CCl4, PCBs(多氯联苯, Polychlorinated Biphenyls) 有机硫化物：CH3HS, HS-alcohol 有机磷化物：P-pesticides, P-toxic gas
1.4.2 内容和基本任务
50年代 70年代 80年代
1.5 可持续发展
• 两个基本要点：
–人类应坚持与自然和谐相处 –当代人不能剥夺后人发展的权利
第一章 绪论
（环境监测部分）
主要内容
环境监测的目的和分类
环境监测的特点和监测技术概述 环境标准
1.6 环境监测的目的和分类
1.6.1 环境监测的目的
• 特点： 要从微观的原子、分子水平上来研究宏观的 环境现象与变化的化学机制及其防治途径，其核 心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应。
研究领域
环境分析化学
分支学科
环境有机分析化学 环境无机分析化学 大气环境化学、水环境化学、 土壤环境化学、环境生态化学
各圈层环境化学
环境工程化学
大气污染控制化学、水污染控制化学、 固体废物污染环境化学
DDT农药在环境中的迁移和富集
影响化学物质迁移的因素
• 内因：
元素和化合物的稳定性 化学键特征 （影响熔沸点和溶解度） 键能大小 元素的放射性 生成络合物的能力
• 外因：
温度 压力 浓度 氧化-还原电位 酸碱性
1.4 环境保护
»1.4.1 环境保护概念的发展
例：地面水环境质量标准GB3838-2002 、环境 空气质量标准GB 3095－1996
水质标准
• 水环境质量标准 – 地表水环境质量标准（GB 3838—2002） – 海水水质标准（GB3097—1997） – 生活饮用水卫生标准（GB5749—85） – 渔业水质标准（GB11607—89） – 农田灌溉用水水质标准（GB5084—85） • 排放标准 – 污水综合排放标准（GB8978—1996） – 医院污水排放标准（GBJ48—83） – 工业水污染物排放标准 • 造纸工业水污染物排放标准（GWPB2—1999） • 甘蔗制糖工业水污染物排放标准（GB3546—83） • 石油炼制工业水污染物排放标准（GB3551—83） • 纺织染整工业水污染物排放标准（GB4287—92）
监测分析方法
• 原则：灵敏度满足定量要求；方法成熟、准确；
操作简便、易于普及；抗干扰能力好。
• 根据上述原则为使监测数据具有可比性，在大量 实践的基础上，对各类水体中的不同污染物都制 定了相应的分析方法，包括三个层次：
• 国家标准分析方法：环境方法标准
– 统一分析方法 – 等效方法
1.7.3 环境优先污染物和优先监测
优先污染物
表1.1 中国环境优先污染物黑名单
表中标有“△”符号者为推荐近期实施的名单
优先污染物的特点 –难降解 –在环境中有一定残留水平 –出现频率较高 –具有生物积累性 –毒性较大 –现代已有检出方法
• 当前最关注的化学污染物：
持久性有机污染物(POPs, Persistent Organic Pollutants) “三致”化学污染物(致癌、致畸、致突变) 环境内分泌干扰物
环境化学与环境监测
Environmental Chemistry and Environmental Monitoring
参考教材
• 《环境化学》第二版，戴树桂主编，北京：高等 教育出版社，2006年 • 《环境化学》第四版，何燧源主编，华东理工大 学出版社，2005年 • 《环境监测技术》李弘主编，化学工业出版社， 2002年
1.2.1 环境问题的由来与发展 • 1.2.2 目前人类面临的主要环境问题 1.2.3 中国主要的环境问题 a. 人口问题
b. 水问题 c. 大气污染 d. 资源问题
01
1.3 环境科学
环境科学分科体系
• 以“人类-环境”为研究对象 • 研究内容：
环境监测的追踪性：
• 环境监测包括一系列复杂而有联系的过程。 • 环境监测数据的五性：
准确性、精密性、完整性、代表性、可比性
量值追踪体系——环境监测的质量保 证体系
1.8 环境标准
环境标准是政府部门颁布的强制性பைடு நூலகம்技术
法规，它是环境保护法的一部分，也是进行环境 保护的手段和依据。 由于环境包括大气、水、土壤等要素，环境 问题又涉及到许多行业和部门，环境要素的不同、 各行业和部门的要求不同，因而环境标准只能分 门别类地制定，所有分门别类的标准的总和
• 经过优先选择的污染物称为环境优先污染 物，简称为优先污染物（priority pollutants） • 对优先污染物进行的监测称为优先监测 • 环境监测的要求
– 准确可靠 – 快速灵敏 – 选择性好
三高：高灵敏度、高准确度、高分辨率 三化：自动化、标准化、计算机化 在野外事故现场测定要求快速、简便
学习方式
• 课时数：40课时 • 授课方式：ppt课件
• 考试形式：平时（20%）+ 期末考试（80%）
第一章 绪论
（环境化学部分）
• 可持续发展
环境保护
环境科学 环境问题 环境
1.1 环境
定义
• “环境”的含义应是“以人类社会为主体的外 部世界的总体”。
• «中华人民共和国环境保护法»中所规定的环境， 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、自然保护区、风景名胜区、城市和 乡村等。
1.2. 环境问题
• • • • 20世纪60年代，把环境问题只当成一个污染问题 1972年，联合国召开人类环境大会，第一次把环境 问题与社会因素联系起 来 20世纪80年代，提出可持续发展战略 20世纪90年代，巩固并发展了这种思想，形成当代主导的环境意识
• • • • •
a. 人口问题 b. 粮食问题 c. 能源问题 d. 资源问题 e. 环境保护问题
（一）地表水环境质量标准（GB 3838—2002）
依据地表水水域环境功能和保护目标、控制功能高低依 次划分为五类 ： –Ⅰ类 主要适用于源头水、国家自然保护区。 –Ⅱ类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护 区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索 饵场等。 –Ⅲ类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护 区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及 游泳区。 –IV类 主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱 乐用水区。
1.7.4 环境监测的特点
环境监测就其对象、手段、时间、 空间的多变性，污染组分的复杂性等， 其特点可归纳为： 1. 环境监测的综合性 2. 环境监测的连续性 3. 环境监测的追踪性
环境监测的综合性主要表现在：
• （1）监测手段包括物理、化学、物理化学、 生物化学、生物物理等一切可以表征环境质量 的方法。 • （2）监测对象包括空气、水体、土壤、固废 物、生物等客体，只有对这些客体进行综合分 析才能确切描述环境质量。 • （3）对环境数据进行统计处理、综合分析需 涉及该地区的自然社会各个方面情况，因此， 必须综合考虑才能正确阐明数据的内涵。
– 探索全球范围内自然环境演化规律 – 探索全球内人与环境的相互依赖关系 – 协调人类的生产、消费活动同生态要求 之间的关系 – 探索区域污染综合防治的途径
1.3.1 环境化学的任务、内容与特点
• 任务： 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 的科学。
• 根据地区的地理、气候、生态、政治、经济和大 气污染程度划分三类地区： – 一类区：国家规定的自然保护区、风景游览区、 名胜古迹和疗养地等。(执行一级标准) – 二类区：城市规划中确定的居民区、商业交通 居民混合区、文化区、名胜古迹和广大农村寨。 (执行二级标准) – 三类区：大气污染程度比较重的城镇和工业区 以及城市交通枢纽、干线等。 (执行三级标准)
分为三个阶段： 20世纪50年代：被动监测阶段 20世纪70年代 ：主动监测或目的监测阶段 20世纪80年代初 ：污染防治监测阶段或自动监测阶 段
1.7.2 环境监测技术概述
环境监测技术包括采样技术、测试技
术和数据处理技术。
采样技术和数据处理技术将在后面有 关章节中进行介绍，测试技术中包括物理
技术、化学技术（包括物理－化学技术） 和生物技术
1.3.2 环境污染物
• （1） 环境污染物的类型 （2） 环境效应及其影响因素 水体中的主要化学污染物 有害金属 有害阴离子 营养物质 有机物 放射性物质 （3） 污染物在环境中的迁移
影响化学物质迁移的因素
气态污染物 液态污染物 固态污染物
化学污染物 物理污染物 生物污染物
• 土壤中的主要化学污染物:化肥，农药， 重 金属
总的来说，环境监测的目的是准确、及时、 全面的反映环境质量现状及其发展趋势，从而为 环境管理、污染源控制、环境规划等提供科学依 据。
环境监测的任务
判断环境质量状况 判断环境质量背景数据（“七五”科技攻
关、环境承载能力与可持续发展） 确定污染物的浓度、分布状况、发展趋势
1.6.2 环境监测的分类
1. 按环境监测的目的分类
监视性监测 特定目的监测（特例监测或应急监测） 研究性监测
2. 按监测的对象分类
可分为水质监测、大气污染监测、固体废弃物监测、 土壤污染监测、噪声污染监测、生物监测、放射性污 染监测、光污染监测、热污染监测等。
1.7 环境监测的特点和监测 技术概述
1.7.1 环境监测的发展
大气中的主要化学污染物
SOx，NOx ， CO，粉尘，Pd等金属微粒
• 九类主要的化学污染物:工业污染物\农业污 染物\交通污染物\生活污染物
环境效应
• 环境物理效应
– 热岛效应 – 温室效应 – 地面沉降
• 环境化学效应
– 湖泊酸化 – 土壤盐碱化 – 光化学烟雾
• 环境生物效应
九类主要的化学污染物
污染物在环境中的迁移
• • • • • • 扩散迁移 颗粒物吸附和迁移 挥发迁移 电离 水解 化学氧化和光化学 氧化 • 生物富集 • 微生物降解
喷洒DDT 50% 大气 扬尘 50% 土壤 径流 河流 海洋表面 空气流
0.01mg/L
浮游植物 0.1mg/L 浮游动物 1mg/L 小鱼 10mg/L 海鸟 100mg/L 猛禽 10mg/L 大鱼 100mg/L 人 海洋流
叫做环境标准体系。
1.8.1 环境标准的分类和分级 分类： 分级：
环境质量标准
支持系统 核心 体系基础
环境标准
污染物排放标准
环境方法标准
国家标准 地方标准
行业标准
环境标准物质标准 环境基础标准
环保仪器、设备标准
1.8.2 环境质量标准
环境质量标准是以保护人体健康与
正常生活条件、工作条件、防止生态系 统破坏而制定的各种污染物或因素在环 境中的最高允许浓度或限值。
–V类 主要适用于农业用水区及一般景观要求水域。
（二）生活饮用水卫生标准（GB5749—85） • 细菌总数 • 大肠杆菌群
• 游离性余氯
大气标准
（一）大气环境质量标准（GB3095—1996） • 标准分为三级： – 一级标准：为保护自然生态和人群健康，在 长期接触情况下，不发生任何危害影响的空 气质量要求。 – 二级标准：为保护人群健康和城市、乡村的 动、植物，在长期和短期的情况下，不发生 伤害的空气质量要求。 – 三级标准：为保护人群不发生急、慢性中毒 和城市一般动、植物（敏感者除外）能正常 生长的空气质量要求。
• 元素：Pb, Hg, Cd, Halogen, O3…… • 无机物： CO, NOx, H2S, SOx • 有机化合物和烃类：烷烃，PAHs(多环芳烃, Polycyclic Aromatic
Hydrocarbons)
• • • • • •
金属有机和准金属有机化合物：MeHg, Tri-butyl-tin 含氧有机化合物：Phenol, Organic Acids 有机氮化物：TNT, NO2-Ar 有机卤化物：CCl4, PCBs(多氯联苯, Polychlorinated Biphenyls) 有机硫化物：CH3HS, HS-alcohol 有机磷化物：P-pesticides, P-toxic gas
1.4.2 内容和基本任务
50年代 70年代 80年代
1.5 可持续发展
• 两个基本要点：
–人类应坚持与自然和谐相处 –当代人不能剥夺后人发展的权利
第一章 绪论
（环境监测部分）
主要内容
环境监测的目的和分类
环境监测的特点和监测技术概述 环境标准
1.6 环境监测的目的和分类
1.6.1 环境监测的目的
• 特点： 要从微观的原子、分子水平上来研究宏观的 环境现象与变化的化学机制及其防治途径，其核 心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应。
研究领域
环境分析化学
分支学科
环境有机分析化学 环境无机分析化学 大气环境化学、水环境化学、 土壤环境化学、环境生态化学
各圈层环境化学
环境工程化学
大气污染控制化学、水污染控制化学、 固体废物污染环境化学
DDT农药在环境中的迁移和富集
影响化学物质迁移的因素
• 内因：
元素和化合物的稳定性 化学键特征 （影响熔沸点和溶解度） 键能大小 元素的放射性 生成络合物的能力
• 外因：
温度 压力 浓度 氧化-还原电位 酸碱性
1.4 环境保护
»1.4.1 环境保护概念的发展
例：地面水环境质量标准GB3838-2002 、环境 空气质量标准GB 3095－1996
水质标准
• 水环境质量标准 – 地表水环境质量标准（GB 3838—2002） – 海水水质标准（GB3097—1997） – 生活饮用水卫生标准（GB5749—85） – 渔业水质标准（GB11607—89） – 农田灌溉用水水质标准（GB5084—85） • 排放标准 – 污水综合排放标准（GB8978—1996） – 医院污水排放标准（GBJ48—83） – 工业水污染物排放标准 • 造纸工业水污染物排放标准（GWPB2—1999） • 甘蔗制糖工业水污染物排放标准（GB3546—83） • 石油炼制工业水污染物排放标准（GB3551—83） • 纺织染整工业水污染物排放标准（GB4287—92）
监测分析方法
• 原则：灵敏度满足定量要求；方法成熟、准确；
操作简便、易于普及；抗干扰能力好。
• 根据上述原则为使监测数据具有可比性，在大量 实践的基础上，对各类水体中的不同污染物都制 定了相应的分析方法，包括三个层次：
• 国家标准分析方法：环境方法标准
– 统一分析方法 – 等效方法
1.7.3 环境优先污染物和优先监测
优先污染物
表1.1 中国环境优先污染物黑名单
表中标有“△”符号者为推荐近期实施的名单
优先污染物的特点 –难降解 –在环境中有一定残留水平 –出现频率较高 –具有生物积累性 –毒性较大 –现代已有检出方法
• 当前最关注的化学污染物：
持久性有机污染物(POPs, Persistent Organic Pollutants) “三致”化学污染物(致癌、致畸、致突变) 环境内分泌干扰物
环境化学与环境监测
Environmental Chemistry and Environmental Monitoring
参考教材
• 《环境化学》第二版，戴树桂主编，北京：高等 教育出版社，2006年 • 《环境化学》第四版，何燧源主编，华东理工大 学出版社，2005年 • 《环境监测技术》李弘主编，化学工业出版社， 2002年
1.2.1 环境问题的由来与发展 • 1.2.2 目前人类面临的主要环境问题 1.2.3 中国主要的环境问题 a. 人口问题
b. 水问题 c. 大气污染 d. 资源问题
01
1.3 环境科学
环境科学分科体系
• 以“人类-环境”为研究对象 • 研究内容：
环境监测的追踪性：
• 环境监测包括一系列复杂而有联系的过程。 • 环境监测数据的五性：
准确性、精密性、完整性、代表性、可比性
量值追踪体系——环境监测的质量保 证体系
1.8 环境标准
环境标准是政府部门颁布的强制性பைடு நூலகம்技术
法规，它是环境保护法的一部分，也是进行环境 保护的手段和依据。 由于环境包括大气、水、土壤等要素，环境 问题又涉及到许多行业和部门，环境要素的不同、 各行业和部门的要求不同，因而环境标准只能分 门别类地制定，所有分门别类的标准的总和
• 经过优先选择的污染物称为环境优先污染 物，简称为优先污染物（priority pollutants） • 对优先污染物进行的监测称为优先监测 • 环境监测的要求
– 准确可靠 – 快速灵敏 – 选择性好
三高：高灵敏度、高准确度、高分辨率 三化：自动化、标准化、计算机化 在野外事故现场测定要求快速、简便
学习方式
• 课时数：40课时 • 授课方式：ppt课件
• 考试形式：平时（20%）+ 期末考试（80%）
第一章 绪论
（环境化学部分）
• 可持续发展
环境保护
环境科学 环境问题 环境
1.1 环境
定义
• “环境”的含义应是“以人类社会为主体的外 部世界的总体”。
• «中华人民共和国环境保护法»中所规定的环境， 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、自然保护区、风景名胜区、城市和 乡村等。
1.2. 环境问题
• • • • 20世纪60年代，把环境问题只当成一个污染问题 1972年，联合国召开人类环境大会，第一次把环境 问题与社会因素联系起 来 20世纪80年代，提出可持续发展战略 20世纪90年代，巩固并发展了这种思想，形成当代主导的环境意识
• • • • •
a. 人口问题 b. 粮食问题 c. 能源问题 d. 资源问题 e. 环境保护问题
（一）地表水环境质量标准（GB 3838—2002）
依据地表水水域环境功能和保护目标、控制功能高低依 次划分为五类 ： –Ⅰ类 主要适用于源头水、国家自然保护区。 –Ⅱ类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地一级保护 区、珍稀水生生物栖息地、鱼虾类产卵场、仔稚幼鱼的索 饵场等。 –Ⅲ类 主要适用于集中式生活饮用水地表水源地二级保护 区、鱼虾类越冬场、洄游通道、水产养殖区等渔业水域及 游泳区。 –IV类 主要适用于一般工业用水区及人体非直接接触的娱 乐用水区。
1.7.4 环境监测的特点
环境监测就其对象、手段、时间、 空间的多变性，污染组分的复杂性等， 其特点可归纳为： 1. 环境监测的综合性 2. 环境监测的连续性 3. 环境监测的追踪性
环境监测的综合性主要表现在：
• （1）监测手段包括物理、化学、物理化学、 生物化学、生物物理等一切可以表征环境质量 的方法。 • （2）监测对象包括空气、水体、土壤、固废 物、生物等客体，只有对这些客体进行综合分 析才能确切描述环境质量。 • （3）对环境数据进行统计处理、综合分析需 涉及该地区的自然社会各个方面情况，因此， 必须综合考虑才能正确阐明数据的内涵。
– 探索全球范围内自然环境演化规律 – 探索全球内人与环境的相互依赖关系 – 协调人类的生产、消费活动同生态要求 之间的关系 – 探索区域污染综合防治的途径
1.3.1 环境化学的任务、内容与特点
• 任务： 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 的科学。
• 根据地区的地理、气候、生态、政治、经济和大 气污染程度划分三类地区： – 一类区：国家规定的自然保护区、风景游览区、 名胜古迹和疗养地等。(执行一级标准) – 二类区：城市规划中确定的居民区、商业交通 居民混合区、文化区、名胜古迹和广大农村寨。 (执行二级标准) – 三类区：大气污染程度比较重的城镇和工业区 以及城市交通枢纽、干线等。 (执行三级标准)