化学知识与环境化学知识的关系

沈姣

摘 要：化学知识是环境化学知识的基础。化学概念和理论能够对大气环境中的化学反应、土壤环境中的化学反应、水体环境中的化学反应以及水体中存在的平衡等内容进行分析和解释。

关键词：化学知识;环境化学知识;知识关系

1 环境化学知识概述

环境化学是环境科学的核心组成部分，也是化学学科的一个新的重要分支，同时研究环境中的化学现象对人类的作用和影响。造成环境污染的因素可分为物理的、化学的及生物学三方面，其中化学物质引起的污染约占80%-90%。环境化学是从化学的角度出发，探讨由于人类活动而引起的环境质量的变化规律及其保护和治理环境的方法原理。就其主要内容而言，环境化学除了研究环境污染物的检测方法和原理（属于环境分析化学的范围）及探讨环境污染和治理技术中的化学、化工原理和化学过程等问题外，需进一步在原子及分子水平上，用物理化学等方法研究环境中化学污染物的发生起源、迁移分布、相互反应、转化机制、状态结构的变化、污染效应和最终归宿。

环境化学研究的内容主要有：1）运用现代科学技术对化学物质在环境中的发生、分布、理化性质、存在状态（或形态）及其滞留与迁移过程中的变化等进行化学表征，阐明化学物质的化学拓性与环境效应的关系;2）运用化学动态学（chemical dynamics）、化学动力学（chemical kinetics）和化学热力学（chemical thermodynamics）等原理研究化学物质在环境中（包括界面上）的化学反应、转化过程以及消除的途径，阐明化学物质的反应机制及源与汇的关系;3）用化学的原理与技术控制污染源，减少污染排放，进行污染预防，合理使用资源。从环境介质的不同，可划分为大气、水和土壤的环境化学。从研究内容可分为环境分析化学、环境污染化学和污染控制化学等。

2 环境化学的特点

1）对象复杂。环境中的化学污染物质，多数来源于人为排放，也有小部分天然物质。各种污染物在环境体系中可以同时发生多种机制的化学和物理变化过程，这使环境化学研究对象是一个组成繁杂、形态多变，机制复杂的体系。

2）“低水平”。化学污染物质在环境中的浓度水平很低，一般仅为ppm 级（百万分率）或ppb（十亿分率）级，有时甚至可达 ppt级（万亿分率），对这些污染物质作出可靠的定性、定量和行为判断，需要有灵敏、准确和精细的现代分析测试技术。

3）综合性。环境化学研究具有综合性的特点。研究化学污染物质在环境生态系中的分布，迁移、转化和归宿，多种污染物毒性的协同作用和拮抗作用的机制以及化学污染物质在食物链转移过程中的生化机制等，除了使用化学，还需配合生物学、地学、物理学、气象学、数学等科学方法，进行综合的多方面考察与分析，才能获得反映客观实际的规律和结论。

3 环境化学发展趋势

1）在环境分析化学方面，新型污染物的痕量和超痕量分析方法、气溶胶表面分析技术、大型科学装置是环境化学学科创新发展不可或缺的工具。

2）在环境污染化学方面，环境界面过程的化学机制是亟待解决的关键科学问题。面对雾霾，大气细粒子成因和控制机制研究成为学科前沿;污染物在土壤-植物系统中的界面过程难题，分子机制的解析是可行途径。

3）在污染生态化学方面，复合毒性和复合污染是环境研究的永恒主题，低剂量长期暴露的健康危害日益引起关注。已经确认非遗传因素在环境与健康研究中扮演着重要角色，需要数据挖掘技术解析关键的毒性通路。

4）在污染控制化学方面，纳米材料等新型材料的使用是一个亮点，通过控制其晶体结构、电子结构和微观结构，可优化增强其催化降解性能。此外，固体废物污染控制仍是环境化学不可回避的挑战。

4 化学知识与环境化学知识的关系

环境中人工合成的有毒有害化学品种类繁多、数量巨大。许多有毒化学品具有多重性，是持久性有机污染物，同时具有致癌性，甚至还表现出环境内分泌干扰的性质。当前世界范围内最关注的化学污染物主要是持久性有机污染物（persistent organicpollutants，POPs），比如有机汞，尤其关注具有致突变（mutagenic）、致癌变（carcinogenic）和致畸变（teratogenic）作用的化学污染物，以及环境内分泌干扰物（environmentalendocrine disrupters，EEDs），比如二恶英。持久性有机污染物是某些人工合成或天然的有机化合物，它们是能在各种环境介质中长距离迁移并能长久存在于环境而不降解的有机污染物。遗传毒物是指能够直接损伤DNA或产生其他遗传学效应而使基因和染色体发生改变的外来化学物质，又称致突变物或诱变剂（mutagen）。化学致癌物是指具有诱发肿瘤形成能力的化学污染物。环境内分泌干扰物是指能干扰机体天然激素的合成、分泌、转运、结合或清除的各种外源性物质。它们可能是天然的也可能是人工合成的，后者是环境污染的主要来源，它们通过模拟、增强或抑制天然激素的功能而产生危害作用。大量有害化学物质进入地球各个圈层，使環境质量大大降低。大量事实表明，有毒有害化学品的负面影响已给生态环境乃至人类健康遗传基因造成现实的或潜在的巨大威胁。

据世界卫生组织估计，在2016年，与室外空气污染有关的过早死亡中约58%是因为缺血性心脏病和中风所致，慢性阻塞性肺病和急性下呼吸道感染分别导致18%的过早死亡，另有6%的过早死亡是由肺癌所致。《世卫组织空气质量准则》中所涉及的污染物方面有颗粒物（PM）、臭氧（O3）、二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2）。下图为我国2016年度和2019年度污染物变化对比图。

2017年从世卫组织关于与环境相关的疾病负担评估中获知，由于可避免的环境因素，每年至少有1260万人死亡，占全球每年所有死亡人数的近四分之一。因环境风险因素而导致医疗保健成本上升，每年占全球国内生产总值的近10%，其中最主要的原因是空气污染对非传染性疾病的影响。

于是，环境化学的作用凸显，它是运用化学知识研究环境中的化学物质的环境化学行为、治理化学污染物质而形成的知识体系，目的是使环境恢复到被污染前的状况。

5 结语

环境化学知识是运用化学知识研究物质的环境化学行为以及治理化学污染物质而形成的知识体系，对环境化学问题的深入研究能够促进化学的发展。

参考文献

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[4]世界卫生组织.室外空气质量和健康[EB/OL].