环境化学论文

我国环境化学的发展与展望许洪康 201140710144摘要：经过30多年的发展，我国环境化学学科已经成为化学学科的一个重要分支，成为环境科学的主流与核心组成部分本文回顾了二十年来尤其是进入21世纪以来十年的环境化学发展历程，对环境化学面临的问题和前景进行了展望。

关键词：环境化学；发展与展望；环境化学分析；土壤环境化学；水环境化学；大气环境化学；污染生态化学环境化学是化学科学的一个重要分支和环境科学的核心组成部分，主要研究化学物质在环境中的存在、转化、行为和效应及其控制的化学原理和方法。

该学科是以研究解决化学物质引起的环境问题为目标对象，其理论和方法是环境科学研究不可或缺的基础。

国际环境化学的发展大致经历了如下阶段: 二次大战以后至20世纪60年代初是环境化学的孕育阶段，70年代为环境化学的形成阶段，80年代以后进入发展完善阶段。

1995年，Rowland、Molina和Crutzen 3位科学家因研究氯氟烃(CFCs)损耗平流层臭氧的作用被授予诺贝尔化学奖，这标志着环境化学在直面和解决人类面临的各种严峻环境问题，并与众多传统和新兴学科的相互融合渗透中，已经进入到全面发展的阶段，并在推动基础科学研究进步和解决人类面临的重大环境问题等方面发挥着越来越重要的作用[1]。

与此同时，我国的环境化学研究也在解决环境污染的实践过程中获得了长足发展，建立了具有自身学科特点的理论与方法，学科体系不断完善与成熟。

研究尺度则从微观分子水平逐步向局部地区乃至全球范围延伸。

各分支领域的研究工作促进了环境化学学科在我国的全面发展，也为我国的环境保护事业做出了重要贡献。

1 近二十年国我国环境化学的发展与全球范围环境保护事业和环境化学学科的飞速发展同步，我国的环境保护事业和环境化学研究在近20年也有了长足发展。

《国家中长期科学和技术发展规划纲要》将改善生态环境列入重点领域和优先主题，明确指出“改善生态和环境是事关经济社会可持续发展和人民生活质量提高的重大问题”，这既表明了国家对环境保护事业的高度重视，也极大促进了我国环境化学研究的深入和水平的提高。

在可持续发展和科教兴国战略的指导下，国家先后实施了一系列重大生态环境治理工程，围绕有毒有害污染物的环境行为、迁移转化规律、环境风险评价、污染控制和治理等，在“973”、“863”、国家环境保护公益项目、国家环境保护支撑项目、水体污染控制与治理科技重大专项、国家自然科学基金重大、重点和面上项目的支持下，立项开展了许多环境保护的科研攻关和重大研究计划，如国家科技部、环保部、国家自然科学基金委员会、中国科学院等部门在典型化学污染物的环境化学行为与生态毒理效应，环境内分泌干扰物的筛选与控制技术，持久性有毒化学污染物形态、环境过程、毒理效应与控制原理，典型持久性有毒污染物的分析新方法，典型污染物的环境危险性评价方法学基础研究，稀土农用的环境化学行为及生态、毒理效应，典型POPs的环境过程与毒理效应，环境质量基准的理论和方法，典型工业过程中UP-POPs的形成机制和控制原理，典型纳米材料的环境应用和毒性效应，大气复合污染及其形成机理，典型POPs 微界面吸附行为，水处理功能纳米材料的制备、修饰及其界面过程，纳米材料与技术在水中污染物选择性消除中的应用等方面设立开展了各种层次的研究计划，取得了一批创新性和具有国际显示度的研究成果[2]。

在天然水质变化与水污染控制原理、难降解有毒有害污染物的物理化学去除与生物降解和高级化学氧化、水质净化的高效生物和絮凝反应器、废水的无害化与资源化、清洁生产等方面取得了达到国际先进水平的研究成果，获中国科学院科技进步二等奖和国家教委科技进步二等奖等奖励。

随着国家对环境问题的重视和公众环境保护意识的提高，跨世纪的环境化学任重道远。

无论是控制或防治环境污染和生态恶化还是从改善环境质量、保护人体健康、促进国民经济的持续发展等各个方面，环境化学都可以发挥重要作用。

在环境监测，大气复合污染的化学机制、污染评价与防止对策，水体中复合污染及土壤多介质污染机制研究，有毒化学品生态效应及危险性评价，内分泌干扰物质的筛选，污染控制原理，环境修复技术等诸多领域，环境分析化学，大气、水体和土壤环境化学，污染生态化学，污染控制化学等分支学科都面临着挑战和良好的发展机遇[3]。

2 近年来各种技术在环境化学上的应用2.1 环境分析化学环境分析化学是环境化学的一个重要组成部分，是开展各类环境科学研究不可缺少的基础，担负着为环境科研、环境管理和污染治理提供科学数据的重要任务。

随着环保意识的增强，人们发现化学分析本身也是一种污染排放源。

近年来人们致力于少用或不用有机溶剂和其他化学试剂，进行绿色分析化学技术的研究与开发，绿色分析化学技术已成为国际分析化学的前沿，其目标是利用环境友好的方法和原理，尽量不用或少用有害化学试剂，将环境污染减少到最低限度。

目前的研究主要集中于环境友好的样品处理和富集技术，如微波消解、微波萃取、超临界流体萃取、固相萃取、固相微萃取和膜萃取等，以及绿色分析技术，绿色分析技术更是成为化学分析技术的重要发展方向。

2.2 土壤环境化学土壤环境化学主要研究化学污染物在土壤体系中的环境行为，包括迁移转化中的化学、物理和生物过程及其模型研究等，主要研究对象是进入土壤系统的重金属和农药等有机物的环境化学行为。

目前土壤的污染源主要有化肥和农药残留；废物（废渣、污水和垃圾等）的处理场所；大气或水体中的污染物质的迁移、转化，进入土壤，使土壤随之亦遭受污染；在自然界中某些元素的富集中心或矿床周围，形成自然扩散晕，使附近土壤中元素的含量超出一般土壤的含量范围。

污染物种类包括有机物质，主要为有机氯和有机磷两大类；氮类和磷类化学肥料；重金属；放射性元素如铯、锶等；有害微生物类，如肠细菌、炭疽杆菌、破伤风杆菌、肠寄生虫、霍乱弧菌、结核杆菌等。

大量有机污染物（特别是各种农药）以及重金属污染物一直是我们研究的重点和方向[4]。

其研究成果对治理我国严重的土地污染具有深刻而长远的意义。

改革开放以来，化工、冶金工厂如雨后春笋般出现，其排放的未经任何处理废气是造成酸雨的主要成分之一。

酸雨对土壤乃至整个陆地生态系统的影响越来越严重，周青等在综述了酸雨对陆地生态系统危害、生态系统对酸雨的敏感性、植物酸致损伤机理的基础上，探讨了中国酸沉降严重危害地区生态系统恢复技术和措施，以及化学控制植物代谢减轻酸雨伤害的生态生理学研究近况，认为有关酸雨的伤害机理有待进一步研究，并且在减轻酸雨伤害陆地生态系统植被的抗逆减灾研究中，生态系统恢复技术与措施具有长效性、简约性和实用性的优点[5]。

我国环境工作者就中国酸雨的现状和自然成因进行了探讨，并根据中国酸雨的实际情况，结合国家的制定控制目标，提出了具体的防治策略。

2.3 大气环境化学20年来中国大气污染化学的研究，大体可归纳为：大气颗粒物的表征和污染物的迁移转化规律两方面。

在对大气颗粒物的表征研究中，已经对大气颗粒物的物理化学特性、化学组成与存在状态及大气颗粒物来源识别进行了深入的探讨，为大气气溶胶（颗粒物）化学的发展奠定了基础，对认识和解决大气污染问题有一定的导向性作用。

此外，在掌握中国大气污染特点的基础上，有关围绕燃煤产生的污染物在大气环境中迁移与转化规律及其影响的研究，已成为大气环保科研工作的主要内容。

对燃煤和燃油产生的硫氧化物和氮氧化物等污染物的控制一直是环境化学研究的热点之一，但是基础性的化学研究较少。

污染控制材料的化学基础研究也是重要的研究内容[6]，除此以外，对温室气体的排放控制研究，对大气可吸入微粒（<10Lm和<215Lm）对人体健康影响的研究，也是值得重视的研究方向。

因此，在今后的研究中，结合中国环境污染的实际情况的大气环境化学应是重要的研究方向。

还有就是近年来由于臭氧层破坏和温室效应等全球性大气环境问题受到国际上的重视，对于痕量气体甲烷、氟氯烃、氧化亚氮、二氧化碳等的源与汇以及它们与大气中际O3或其它活性物种（如OH自由基等）的反应机制，环境效应，已成为大气（污染）化学研究的热门课题。

中国也已开展了氟氯卤代烃、芳香烃等温室气体与自由基的反应及光化学的各项机理研究[7]。

如研究了OH自由基与氟利昂的化学反应动力学等基础性问题。

此外，瞬态物种的分析和监测（如对臭氧层化学反应中自由基的检测）为认识大气化学动态过程提供了重要数据。

2.4 水环境化学水是生命之源，水环境的优劣关系和污染关系到地球上所有生物的生存。

水环境化学的基本研究内容是水体中各种化学物质物相之间的化学转化过程及其归宿和趋势。

在对水体中无机物的环境化学研究中，无机物的形态分布、变化及其生物可给性得到了重视和发展，如水环境中硫、磷形态的分析及磷形态的生物可给性[8]，水相中汞、硒、砷的形态及生物积累[9-11]，藻类细胞富集稀土元素的细胞化学行为研究等。

随着有机污染物分析方法的进展，有机污染物的水环境化学近年也有较快发展，主要研究内容包括典型农药、某些致突变物质及污染水体中潜在有毒有机物质的水解、光解、生物降解和吸附/解吸等过程。

如多环芳烃在水体中的自净机理，自来水中强致突变物质形成机理[12]，国产新农药单甲脒对水生生态系统的影响等。

由于水污染物有多种不同种类，因此相应的水污染控制方法也各有不同。

新技术在水污染控制中的应用基础研究一直是重点鼓励的研究领域。

近年来中国科研人员跟踪国际前沿领域，对多种新技术在水污染控制中的应用开展了探索性的研究工作，其中用半导体纳米粒子进行多相光催化氧化处理有机污染物废水的方法，逐渐成为研究热点[13]，今后多相光催化氧化等新技术应向实际应用和反应机理两方面纵深发展。

生物处理法是处理含有机污染物废水的有效而廉价的方法，近年来也取得了较好进展，但处理废水中难降解有毒有机污染物仍是研究的难点。

为此，中国集中力量研究光催化氧化技术及生物技术处理废水中有毒有机污染物的机理和新污控技术，目的是为工业废水或已污染饮用水中难降解有毒有机污染物的治理提供经济实用的新技术，并为治理对策提供理论依据。

3 化境化学发展展望正如我们所知环境化学是一门飞速发展中的综合性交叉学科，加上国外和我国差异巨大的社会经济状况不断向环境化学提出各种新的需要解决的现实环境问题，因此环境化学发展存在巨大的内在和外在推动力。

总结有关发展，环境化学学科发展在今后应该关注如下研究。

新原理、新方法和新技术研究开发仍然是环境分析化学获得质的飞跃的原动力。

例如，色谱技术中的多维色谱由于其高分辨能力可在复杂环境样品分析中发挥重要作用，而亲水性相互作用色谱则可完成高度极性和水溶性代谢产物和降解产物的分析和鉴定。

先进的同位素质谱技术和手性分离分析技术将在微量污染物的准确定量污染源解析中获得更多应用，生物检测生物标志物和被动采样等可反映污染物生物效应和环境风险的新方法将得到更大发展，原位现场快速检测方法将在环境污染事件的快速处置中大显身手。