化學(xué)知識(shí)與環(huán)境化學(xué)知識(shí)的關(guān)系

沈姣

摘 要：化學(xué)知識(shí)是環(huán)境化學(xué)知識(shí)的基礎(chǔ)。化學(xué)概念和理論能夠?qū)Υ髿猸h(huán)境中的化學(xué)反應(yīng)、土壤環(huán)境中的化學(xué)反應(yīng)、水體環(huán)境中的化學(xué)反應(yīng)以及水體中存在的平衡等內(nèi)容進(jìn)行分析和解釋。

關(guān)鍵詞：化學(xué)知識(shí);環(huán)境化學(xué)知識(shí);知識(shí)關(guān)系

1 環(huán)境化學(xué)知識(shí)概述

環(huán)境化學(xué)是環(huán)境科學(xué)的核心組成部分，也是化學(xué)學(xué)科的一個(gè)新的重要分支，同時(shí)研究環(huán)境中的化學(xué)現(xiàn)象對(duì)人類的作用和影響。造成環(huán)境污染的因素可分為物理的、化學(xué)的及生物學(xué)三方面，其中化學(xué)物質(zhì)引起的污染約占80%-90%。環(huán)境化學(xué)是從化學(xué)的角度出發(fā)，探討由于人類活動(dòng)而引起的環(huán)境質(zhì)量的變化規(guī)律及其保護(hù)和治理環(huán)境的方法原理。就其主要內(nèi)容而言，環(huán)境化學(xué)除了研究環(huán)境污染物的檢測(cè)方法和原理（屬于環(huán)境分析化學(xué)的范圍）及探討環(huán)境污染和治理技術(shù)中的化學(xué)、化工原理和化學(xué)過(guò)程等問(wèn)題外，需進(jìn)一步在原子及分子水平上，用物理化學(xué)等方法研究環(huán)境中化學(xué)污染物的發(fā)生起源、遷移分布、相互反應(yīng)、轉(zhuǎn)化機(jī)制、狀態(tài)結(jié)構(gòu)的變化、污染效應(yīng)和最終歸宿。

環(huán)境化學(xué)研究的內(nèi)容主要有：1）運(yùn)用現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)對(duì)化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中的發(fā)生、分布、理化性質(zhì)、存在狀態(tài)（或形態(tài)）及其滯留與遷移過(guò)程中的變化等進(jìn)行化學(xué)表征，闡明化學(xué)物質(zhì)的化學(xué)拓性與環(huán)境效應(yīng)的關(guān)系;2）運(yùn)用化學(xué)動(dòng)態(tài)學(xué)（chemical dynamics）、化學(xué)動(dòng)力學(xué)（chemical kinetics）和化學(xué)熱力學(xué)（chemical thermodynamics）等原理研究化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中（包括界面上）的化學(xué)反應(yīng)、轉(zhuǎn)化過(guò)程以及消除的途徑，闡明化學(xué)物質(zhì)的反應(yīng)機(jī)制及源與匯的關(guān)系;3）用化學(xué)的原理與技術(shù)控制污染源，減少污染排放，進(jìn)行污染預(yù)防，合理使用資源。從環(huán)境介質(zhì)的不同，可劃分為大氣、水和土壤的環(huán)境化學(xué)。從研究?jī)?nèi)容可分為環(huán)境分析化學(xué)、環(huán)境污染化學(xué)和污染控制化學(xué)等。

2 環(huán)境化學(xué)的特點(diǎn)

1）對(duì)象復(fù)雜。環(huán)境中的化學(xué)污染物質(zhì)，多數(shù)來(lái)源于人為排放，也有小部分天然物質(zhì)。各種污染物在環(huán)境體系中可以同時(shí)發(fā)生多種機(jī)制的化學(xué)和物理變化過(guò)程，這使環(huán)境化學(xué)研究對(duì)象是一個(gè)組成繁雜、形態(tài)多變，機(jī)制復(fù)雜的體系。

2）“低水平”?；瘜W(xué)污染物質(zhì)在環(huán)境中的濃度水平很低，一般僅為ppm 級(jí)（百萬(wàn)分率）或ppb（十億分率）級(jí)，有時(shí)甚至可達(dá) ppt級(jí)（萬(wàn)億分率），對(duì)這些污染物質(zhì)作出可靠的定性、定量和行為判斷，需要有靈敏、準(zhǔn)確和精細(xì)的現(xiàn)代分析測(cè)試技術(shù)。

3）綜合性。環(huán)境化學(xué)研究具有綜合性的特點(diǎn)。研究化學(xué)污染物質(zhì)在環(huán)境生態(tài)系中的分布，遷移、轉(zhuǎn)化和歸宿，多種污染物毒性的協(xié)同作用和拮抗作用的機(jī)制以及化學(xué)污染物質(zhì)在食物鏈轉(zhuǎn)移過(guò)程中的生化機(jī)制等，除了使用化學(xué)，還需配合生物學(xué)、地學(xué)、物理學(xué)、氣象學(xué)、數(shù)學(xué)等科學(xué)方法，進(jìn)行綜合的多方面考察與分析，才能獲得反映客觀實(shí)際的規(guī)律和結(jié)論。

3 環(huán)境化學(xué)發(fā)展趨勢(shì)

1）在環(huán)境分析化學(xué)方面，新型污染物的痕量和超痕量分析方法、氣溶膠表面分析技術(shù)、大型科學(xué)裝置是環(huán)境化學(xué)學(xué)科創(chuàng)新發(fā)展不可或缺的工具。

2）在環(huán)境污染化學(xué)方面，環(huán)境界面過(guò)程的化學(xué)機(jī)制是亟待解決的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題。面對(duì)霧霾，大氣細(xì)粒子成因和控制機(jī)制研究成為學(xué)科前沿;污染物在土壤-植物系統(tǒng)中的界面過(guò)程難題，分子機(jī)制的解析是可行途徑。

3）在污染生態(tài)化學(xué)方面，復(fù)合毒性和復(fù)合污染是環(huán)境研究的永恒主題，低劑量長(zhǎng)期暴露的健康危害日益引起關(guān)注。已經(jīng)確認(rèn)非遺傳因素在環(huán)境與健康研究中扮演著重要角色，需要數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)解析關(guān)鍵的毒性通路。

4）在污染控制化學(xué)方面，納米材料等新型材料的使用是一個(gè)亮點(diǎn)，通過(guò)控制其晶體結(jié)構(gòu)、電子結(jié)構(gòu)和微觀結(jié)構(gòu)，可優(yōu)化增強(qiáng)其催化降解性能。此外，固體廢物污染控制仍是環(huán)境化學(xué)不可回避的挑戰(zhàn)。

4 化學(xué)知識(shí)與環(huán)境化學(xué)知識(shí)的關(guān)系

環(huán)境中人工合成的有毒有害化學(xué)品種類繁多、數(shù)量巨大。許多有毒化學(xué)品具有多重性，是持久性有機(jī)污染物，同時(shí)具有致癌性，甚至還表現(xiàn)出環(huán)境內(nèi)分泌干擾的性質(zhì)。當(dāng)前世界范圍內(nèi)最關(guān)注的化學(xué)污染物主要是持久性有機(jī)污染物（persistent organicpollutants，POPs），比如有機(jī)汞，尤其關(guān)注具有致突變（mutagenic）、致癌變（carcinogenic）和致畸變（teratogenic）作用的化學(xué)污染物，以及環(huán)境內(nèi)分泌干擾物（environmentalendocrine disrupters，EEDs），比如二惡英。持久性有機(jī)污染物是某些人工合成或天然的有機(jī)化合物，它們是能在各種環(huán)境介質(zhì)中長(zhǎng)距離遷移并能長(zhǎng)久存在于環(huán)境而不降解的有機(jī)污染物。遺傳毒物是指能夠直接損傷DNA或產(chǎn)生其他遺傳學(xué)效應(yīng)而使基因和染色體發(fā)生改變的外來(lái)化學(xué)物質(zhì)，又稱致突變物或誘變劑（mutagen）?；瘜W(xué)致癌物是指具有誘發(fā)腫瘤形成能力的化學(xué)污染物。環(huán)境內(nèi)分泌干擾物是指能干擾機(jī)體天然激素的合成、分泌、轉(zhuǎn)運(yùn)、結(jié)合或清除的各種外源性物質(zhì)。它們可能是天然的也可能是人工合成的，后者是環(huán)境污染的主要來(lái)源，它們通過(guò)模擬、增強(qiáng)或抑制天然激素的功能而產(chǎn)生危害作用。大量有害化學(xué)物質(zhì)進(jìn)入地球各個(gè)圈層，使環(huán)境質(zhì)量大大降低。大量事實(shí)表明，有毒有害化學(xué)品的負(fù)面影響已給生態(tài)環(huán)境乃至人類健康遺傳基因造成現(xiàn)實(shí)的或潛在的巨大威脅。

據(jù)世界衛(wèi)生組織估計(jì)，在2016年，與室外空氣污染有關(guān)的過(guò)早死亡中約58%是因?yàn)槿毖孕呐K病和中風(fēng)所致，慢性阻塞性肺病和急性下呼吸道感染分別導(dǎo)致18%的過(guò)早死亡，另有6%的過(guò)早死亡是由肺癌所致?！妒佬l(wèi)組織空氣質(zhì)量準(zhǔn)則》中所涉及的污染物方面有顆粒物（PM）、臭氧（O3）、二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2）。下圖為我國(guó)2016年度和2019年度污染物變化對(duì)比圖。

2017年從世衛(wèi)組織關(guān)于與環(huán)境相關(guān)的疾病負(fù)擔(dān)評(píng)估中獲知，由于可避免的環(huán)境因素，每年至少有1260萬(wàn)人死亡，占全球每年所有死亡人數(shù)的近四分之一。因環(huán)境風(fēng)險(xiǎn)因素而導(dǎo)致醫(yī)療保健成本上升，每年占全球國(guó)內(nèi)生產(chǎn)總值的近10%，其中最主要的原因是空氣污染對(duì)非傳染性疾病的影響。

于是，環(huán)境化學(xué)的作用凸顯，它是運(yùn)用化學(xué)知識(shí)研究環(huán)境中的化學(xué)物質(zhì)的環(huán)境化學(xué)行為、治理化學(xué)污染物質(zhì)而形成的知識(shí)體系，目的是使環(huán)境恢復(fù)到被污染前的狀況。

5 結(jié)語(yǔ)

環(huán)境化學(xué)知識(shí)是運(yùn)用化學(xué)知識(shí)研究物質(zhì)的環(huán)境化學(xué)行為以及治理化學(xué)污染物質(zhì)而形成的知識(shí)體系，對(duì)環(huán)境化學(xué)問(wèn)題的深入研究能夠促進(jìn)化學(xué)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]夏瑜，徐東耀，何緒文，王春榮.淺談環(huán)境工程專業(yè)《物理化學(xué)》教學(xué)的幾點(diǎn)建議[J].廣州化工，2020，48（08）：159-161.

[2]郁志勇.化學(xué)知識(shí)與環(huán)境化學(xué)知識(shí)的關(guān)系[J].化學(xué)教育（中英文），2019，40（08）：7-12.

[3]楊菊香，蘇毅嚴(yán)，宋立美，張雅妮.化學(xué)理論性知識(shí)教學(xué)設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)體系研究[J].新課程研究（上旬刊），2018（10）：52-55.

[4]世界衛(wèi)生組織.室外空氣質(zhì)量和健康[EB/OL].