環境化學：回顧過去與展望未來

環境化學主要研究化學物質在環境中的存在、轉化、行為和效應及其控制化學的原理和方法。它是化學科學的一個新的重要分支，也是環境科學的核心組成部分。根據國家自然科學基金委員會《自然科學學科發展戰略調研報告》的劃分，環境化學的研究主要包括環境分析化學，大氣、水體和土壤環境化學，污染生態化學，污染控制化學四部分內容。

環境化學的發展大致可分為三個階段：20世紀70年代年以前為孕育階段，70年代為形成階段，80年代以后為發展階段。二戰以后至60年代，發達國家經濟從恢復逐步走向高速發展，由于當時只注意經濟的發展而忽視了環境保護，污染環境和危害人體健康的事件接連發生，事實促使人們開始研究和尋找污染控制途徑，力求人與自然的協調發展。

20世紀60年代初，由于當時有機氯農藥污染的發現，農藥中環境殘留行為的研究就已經開始。這個階段是環境化學的孕育階段。到了70年代，為推動國際重大環境前沿性問題的研究，國際科聯1969年成立了環境問題專門委員會，1972年在瑞典斯德哥爾摩召開了聯合國人類環境會議，成立了聯合國環境規劃署，確立了一系列研究計劃，相繼建立了全球環境監測系統和國際潛在有毒化學品登記機構，并促進各國建立相應的環境保護結構和學術研究結構。80年代全面地開展了對各主要元素，尤其是生命必需元素的生物地球化學循環和各主要元素之間的相互作用，人類活動對這些循環產生的干擾和影響，以及對這些循環有重大影響的種種因素的研究；重視了化學品安全性評價；開展了全球變化研究，涉及臭氧層破壞、溫室效應等全球性環境問題；同時加強了污染控制化學的研究范圍。1995年諾貝爾化學獎第一次授予三位環境化學家Crutzen，Rowland和Molina，他們首先提出平流層臭氧破壞的化學機制。從發現平流層中氮氧化合物可以被紫外輻射分解而破壞全球范圍的臭氧層開始，追蹤對流層大氣中十分穩定的CFCs類化學物質擴散進入平流層的同樣歸宿，闡明了影響臭氧層厚度的化學機理，使人類可以對耗損臭氧的化學物質進行控制。這些理論的研究成果因1985年南極“臭氧洞”的發現而引起全世界的“震動”，從而導致1987年《蒙特利爾議定書》的簽訂。這充分表明環境化學家的工作已經引起全人類的重視，環境化學已經開始走向全面發展。

我國的環境化學研究也已經有了20多年的歷史，自70年代起，在典型地區環境質量評價，環境容量和環境背景值調查，污染源普查，圍繞工業“三廢”污染，在大氣、水體、土壤中環境污染物的表征、遷移轉化規律，生物效應，以及控制等方面進行了大量的工作。近年來，完成了一批攻關課題和重大基金項目等國家任務。“八五”和“九五”期間，在有毒污染物環境化學行為和生態毒理效應、水體顆粒物和環境工程技術、大氣化學和光化學反應動力學、對流層臭氧化學、區域酸雨的形成和控制、天然有機物環境地球化學、有毒有機物結構效應關系、廢水無害化和資源化原理與途徑等方面的工作分別得到了國家自然科學基金、國家科技攻關、中國科學院等的支持，取得了一批具有創新性的研究成果，形成了一支從政府到地方各級行政管理與環境保護部門、科研單位、高等院校等多層次的管理人員與研究人員隊伍。在酸雨測量技術、形成機制、物理化學特征、高空云雨化學、大氣酸性污染物來源和沉降過程等方面取得重要成果，在天然源研究、區域酸沉降模式和酸雨成因、能源與環境協調規劃、酸雨區域綜合防治和臨界負荷的研究方法等方面達到國際先進水平，獲國家科技進步一等獎。

在環境分析化學方面，從80年代起，我國先后制訂出《環境監測標準方法》《環境污染分析方法》和《環境監測分析方法》等，選取了200多種分析方法，近百種無機和有機物，所用的方法靈敏、準確、可靠，多年來在全國環境監測系統和有關實驗室廣泛應用。對監測分析方法的統一與標準化，在提高分析監測水平及實驗室質量控制方面起了重要作用。

1992—1995年，國家基金委化學部資助了重大基金項目“典型有機污染物環境化學行為與生態效應”的研究，探討了某些有毒有害污染物的環境行為、在介質中的遷移轉化規律，污染物的環境風險評價，水生天然有機物的起源、表征與重金屬相互作用機理與模型，以及鹵代烴生成潛力，等。在新農藥單甲脒的環境行為和生態毒理效應以及有機錫的生態毒理效應研究中取得了創新性成果；首次發現城市水源中的硝基多環芳烴的存在，對多氯聯苯等的光解規律和產物毒性提出了新的機理和解釋。部分研究成果達到國際先進水平，該工作于1999年獲得了中國科學院自然科學一等獎。在O₃的測量技術、中國光化學煙霧特征、室內大氣光化學反應模擬、空氣質量模式、汽車尾氣高效凈化等方面取得了重大成果，其中大氣微量組分源排放、大氣氧化能力、大氣光化學模擬和模式的研究達到世界先進水平，曾獲國家科技進步二、三等獎。在天然水質變化與水污染控制原理、難降解有毒有害污染物的物理化學去除與生物降解和高級化學氧化、水質凈化的高效生物和絮凝反應器、廢水的無害化與資源化、清潔生產等方面取得了達到國際先進水平的研究成果，獲中國科學院科技進步二等獎和國家教委科技進步二等獎等獎勵。

但是，從國際發展趨勢和目前水平來衡量，就總體而論，我國環境化學的研究，無論在方法、技術上，還是在研究思路上，大多缺乏獨創性、系統性和完整性，對熱點環境問題的研究遠遠不能滿足國家在環境保護方面的需求。在分支學科和研究的內容上發展也不平衡，缺乏連貫性、系統性和綜合性。在環境化學過程研究中對化學污染物的外觀表征研究得較多，而在復合污染的界面反應過程動力學、污染機制及其效應方面研究的深度不夠，缺乏從分子水平上對污染物動力學機制的研究。在環境分析化學方面，雖然建立和發展了較為完備的常規分析測試方法，但對于環境樣品的形態、結構與中間產物、同族體等的分離與測定還與國際先進水平有很大差距。在污染物的現場測試、實時測定等方面尚缺少有效的方法和儀器。

隨著國家對環境污染問題的重視和公眾環境保護意識的提高，跨世紀的環境化學任重道遠。無論是控制或防治環境污染和生態惡化，還是從改善環境質量、保護人體健康、促進國民經濟的持續發展等各個方面，環境化學都可以發揮重要作用。在環境監測，大氣復合污染的化學機制、污染評價與防止對策，水體中復合污染及土壤多介質污染機制研究，有毒化學品生態效應及危險性評價，內分泌干擾物質的篩選，污染控制原理，環境修復技術等諸多領域，環境分析化學，大氣、水體和土壤環境化學，污染生態化學，污染控制化學等分支學科都面臨著挑戰和良好的發展機遇。