化學知識與環境化學知識的關系

沈姣

摘 要：化學知識是環境化學知識的基礎。化學概念和理論能夠對大氣環境中的化學反應、土壤環境中的化學反應、水體環境中的化學反應以及水體中存在的平衡等內容進行分析和解釋。

關鍵詞：化學知識;環境化學知識;知識關系

1 環境化學知識概述

環境化學是環境科學的核心組成部分，也是化學學科的一個新的重要分支，同時研究環境中的化學現象對人類的作用和影響。造成環境污染的因素可分為物理的、化學的及生物學三方面，其中化學物質引起的污染約占80%-90%。環境化學是從化學的角度出發，探討由于人類活動而引起的環境質量的變化規律及其保護和治理環境的方法原理。就其主要內容而言，環境化學除了研究環境污染物的檢測方法和原理（屬于環境分析化學的范圍）及探討環境污染和治理技術中的化學、化工原理和化學過程等問題外，需進一步在原子及分子水平上，用物理化學等方法研究環境中化學污染物的發生起源、遷移分布、相互反應、轉化機制、狀態結構的變化、污染效應和最終歸宿。

環境化學研究的內容主要有：1）運用現代科學技術對化學物質在環境中的發生、分布、理化性質、存在狀態（或形態）及其滯留與遷移過程中的變化等進行化學表征，闡明化學物質的化學拓性與環境效應的關系;2）運用化學動態學（chemical dynamics）、化學動力學（chemical kinetics）和化學熱力學（chemical thermodynamics）等原理研究化學物質在環境中（包括界面上）的化學反應、轉化過程以及消除的途徑，闡明化學物質的反應機制及源與匯的關系;3）用化學的原理與技術控制污染源，減少污染排放，進行污染預防，合理使用資源。從環境介質的不同，可劃分為大氣、水和土壤的環境化學。從研究內容可分為環境分析化學、環境污染化學和污染控制化學等。

2 環境化學的特點

1）對象復雜。環境中的化學污染物質，多數來源于人為排放，也有小部分天然物質。各種污染物在環境體系中可以同時發生多種機制的化學和物理變化過程，這使環境化學研究對象是一個組成繁雜、形態多變，機制復雜的體系。

2）“低水平”。化學污染物質在環境中的濃度水平很低，一般僅為ppm 級（百萬分率）或ppb（十億分率）級，有時甚至可達 ppt級（萬億分率），對這些污染物質作出可靠的定性、定量和行為判斷，需要有靈敏、準確和精細的現代分析測試技術。

3）綜合性。環境化學研究具有綜合性的特點。研究化學污染物質在環境生態系中的分布，遷移、轉化和歸宿，多種污染物毒性的協同作用和拮抗作用的機制以及化學污染物質在食物鏈轉移過程中的生化機制等，除了使用化學，還需配合生物學、地學、物理學、氣象學、數學等科學方法，進行綜合的多方面考察與分析，才能獲得反映客觀實際的規律和結論。

3 環境化學發展趨勢

1）在環境分析化學方面，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、大型科學裝置是環境化學學科創新發展不可或缺的工具。

2）在環境污染化學方面，環境界面過程的化學機制是亟待解決的關鍵科學問題。面對霧霾，大氣細粒子成因和控制機制研究成為學科前沿;污染物在土壤-植物系統中的界面過程難題，分子機制的解析是可行途徑。

3）在污染生態化學方面，復合毒性和復合污染是環境研究的永恒主題，低劑量長期暴露的健康危害日益引起關注。已經確認非遺傳因素在環境與健康研究中扮演著重要角色，需要數據挖掘技術解析關鍵的毒性通路。

4）在污染控制化學方面，納米材料等新型材料的使用是一個亮點，通過控制其晶體結構、電子結構和微觀結構，可優化增強其催化降解性能。此外，固體廢物污染控制仍是環境化學不可回避的挑戰。

4 化學知識與環境化學知識的關系

環境中人工合成的有毒有害化學品種類繁多、數量巨大。許多有毒化學品具有多重性，是持久性有機污染物，同時具有致癌性，甚至還表現出環境內分泌干擾的性質。當前世界范圍內最關注的化學污染物主要是持久性有機污染物（persistent organicpollutants，POPs），比如有機汞，尤其關注具有致突變（mutagenic）、致癌變（carcinogenic）和致畸變（teratogenic）作用的化學污染物，以及環境內分泌干擾物（environmentalendocrine disrupters，EEDs），比如二惡英。持久性有機污染物是某些人工合成或天然的有機化合物，它們是能在各種環境介質中長距離遷移并能長久存在于環境而不降解的有機污染物。遺傳毒物是指能夠直接損傷DNA或產生其他遺傳學效應而使基因和染色體發生改變的外來化學物質，又稱致突變物或誘變劑（mutagen）。化學致癌物是指具有誘發腫瘤形成能力的化學污染物。環境內分泌干擾物是指能干擾機體天然激素的合成、分泌、轉運、結合或清除的各種外源性物質。它們可能是天然的也可能是人工合成的，后者是環境污染的主要來源，它們通過模擬、增強或抑制天然激素的功能而產生危害作用。大量有害化學物質進入地球各個圈層，使環境質量大大降低。大量事實表明，有毒有害化學品的負面影響已給生態環境乃至人類健康遺傳基因造成現實的或潛在的巨大威脅。

據世界衛生組織估計，在2016年，與室外空氣污染有關的過早死亡中約58%是因為缺血性心臟病和中風所致，慢性阻塞性肺病和急性下呼吸道感染分別導致18%的過早死亡，另有6%的過早死亡是由肺癌所致。《世衛組織空氣質量準則》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2016年度和2019年度污染物變化對比圖。

2017年從世衛組織關于與環境相關的疾病負擔評估中獲知，由于可避免的環境因素，每年至少有1260萬人死亡，占全球每年所有死亡人數的近四分之一。因環境風險因素而導致醫療保健成本上升，每年占全球國內生產總值的近10%，其中最主要的原因是空氣污染對非傳染性疾病的影響。

于是，環境化學的作用凸顯，它是運用化學知識研究環境中的化學物質的環境化學行為、治理化學污染物質而形成的知識體系，目的是使環境恢復到被污染前的狀況。

5 結語

環境化學知識是運用化學知識研究物質的環境化學行為以及治理化學污染物質而形成的知識體系，對環境化學問題的深入研究能夠促進化學的發展。

參考文獻

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

[2]郁志勇.化學知識與環境化學知識的關系[J].化學教育（中英文），2019，40（08）：7-12.

[3]楊菊香，蘇毅嚴，宋立美，張雅妮.化學理論性知識教學設計評價體系研究[J].新課程研究（上旬刊），2018（10）：52-55.

[4]世界衛生組織.室外空氣質量和健康[EB/OL].