环境化学

环境科学中的学科分支

环境化学是运用化学的理论和方法，研究大气、水、土壤环境中潜在有害有毒化学物质含量的鉴定和测定、污染物存在形态、迁移转化规律、生态效应以及减少或消除其产生的科学，是环境科学中的重要分支学科之一。中国科学院生态环境研究中心亦主办有学术性刊物《环境化学》。此外，亦有多种名为《环境化学》的书籍。

编辑推荐

《环境化学》自出版以来，陆续为全国各类高等院校环境化学、环境工程以及化学、农学等专业广泛采用。教材加印若干次，受到社会好评，并于1999年获得教育部科技进步二等奖。《环境化学》（第2版）密切结合我国乃至全球关注的环境问题，在介绍基本和主要内容的基础上，注意反映本领域的*研究成果和进展。本书基本涵盖环境所有介质中涉及的化学反应，包括大气环境化学、水环境化学、土壤环境化学等，知识覆盖面广，条理性强。

定义

环境化学是环境科学中的重要分支学科之一。是主要应用化学的基本原理和方法，研究大气、水、土壤等环境介质中化学物质的特性、存在状态、化学转化过程及其变化规律、化学行为与化学效应的科学。

美国

环境化学是化学的一个分支，研究水、空气、地球和生活环境中化学物质的起源、运输、反应、作用和命运，以及人类活动理论的影响。

英文原文：Environmental chemistry is that branch of chemistry that deals with the origins,transport,reactions,effects,and fates of chemical species in the water,air,earth,and living environments and the influence of human activities theory.

德国

环境化学即生态化学，是一门用化学方法研究化学物质在环境中的行为及其对生态体系影响的科学。

公认定义

环境化学（environmental chemistry），主要研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法。

补充说明

环境科学中的重要分支学科之一。造成环境污染的因素可分为物理的、化学的及生物学的三方面，而其中化学物质引起的污染约占80%－90%。环境化学即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。随着环境化学研究的深化，为环境科学的发展奠定了坚实的基础，为治理环境污染提供了重要的科学依据。

主要应用化学的基本原理和方法，研究大气、水、土壤等环境介质中化学物质的特性、存在状态、化学转化过程及其变化规律、化学行为与化学效应的科学。研究的内容主要有：⑴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；⑵运用化学动态学（chemical dynamics）、化学动力学（chemical kinetics）和化学热力学（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；⑶研究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；“三废”综合利用，合理使用资源，实现清洁生产；促进经济建设与环境保护持续地协调发展。从环境介质的不同，可划分为大气、水和土壤的环境化学等，现分别称之为大气环境化学、水环境化学和土壤环境化学。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。

特点

环境化学是在化学科学的传统理论和方法基础上发展起来的，以化学物质在环境中出现而引起的环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新兴学科。综合起来有以下3个方面的特点：

对象复杂

环境中的化学污染物质，大多数来源于人为排放的废弃物质，也有一小部分是天然物质；另一方面，各种污染物质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，即使是一种化学污染物质，其所含的特定元素会有不同的化合价和化学形态，这就决定了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。

“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）。与之共存的其他化学成分却大部分处于常量水平。为了对这些处于微量和痕量浓度水平的污染物质作出可靠的定性、定量检测和行为判断，不仅需要有一系列灵敏、准确和精细的现代分析测试技术，而且同时要求建立对低浓度下污染物质的物理化学和生物化学性质和行为进行探索的特殊研究技术和方法。

综合性

环境化学研究还具有综合性的特点。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，尤其是它们在环境介质中的积累、相互作用和生物效应等问题，包括化学污染等物质致癌、致畸，致突变的生化机制、物质的结构、形态与生物毒性之间的相关性，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，这些问题的研究和解决：化学无疑是主要的理论基础和技术基础，但还需要配合生物学、地学、物理学、气象学、数学等多种其他科学方法，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，企图用单一的方法去研究环境化学问题是不可取的。

从学科研究任务来说，环境化学的特点是要从微观的原子、分子水平上来研究宏观的环境现象和变化的化学机制及其防治途径，其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应。与基础化学研究的方式方法不同，环境化学所研究的环境本身是一个多因素的开放性体系，变量多、条件较复杂，许多化学原理和方法则不易直接运用。化学污染物在环境中的含量很低，一般只有毫克每千克或微克每千克级水平，甚至更低。环境样品一般组成较复杂，化学污染物在环境介质中还会发生存在形态的变化。它们分布广泛，迁移转化速率较快，在不同的时空条件下有明显的动态变化。

研究领域

研究污染物

研究污染物（主要是化学污染物）在环境（包括大气圈、水圈、土壤岩石圈和生物圈）中的迁移、转化的基本规律，形成环境污染化学这一介于环境科学与化学之间的一门新兴的边缘分支学科。

环境分析

研究环境中污染物的种类和成分及其定量分析方法，形成环境分析化学（常简称环境分析）。它是环境化学的分支学科。

化学性质的迁移

研究环境中天然的和人为释放的化学性质的迁移、转化规律及其与环境质量和人类健康的关系，形成环境地球化学。它是介于环境与地球化学之间的一门新兴的边缘分支学科。

研究任务

从学科任务讲，环境化学是要从微观的原子、分子水平上来研究宏观的环境现象与变化的化学机制及其防治途径，其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应。

分支学科

根据中国多年环境化学教学和科研的经验，通过专家论证并征求多方意见，认为环境化学覆盖的研究领域和分支学科如下：

环境分析

污染物的性质和环境化学行为取决于它们的化学结构和在环境中的存在状态。所以，研究污染物形态、价态和结构分析方法是环境化学的一个重要发展方向。在环境有机分析方面， 20 世纪 80 年代出现了环境样品前处理的先进技术，如超临界流体萃取法和固相萃取法。优先监测污染物的筛选一直受到各国的重视。有机污染物分析测试方法研究的重要对象，包括多环芳烃和有机氯等全球性污染物。与空气污染有关的挥发性有机物、胺类化合物，与水污染有关的表面活性剂，砷、汞、锡等金属有机化合物也是主要的研究对象。联用仪器技术、连续自动分析和遥感分析同样是热门课题。

以各圈层为研究领域的环境化学

本分支学科研究化学污染物在大气、水体和土壤中的形成、迁移、转化和归趋过程的化学行为和生态效应。由于研究对象已扩展到过去认为无害的化学物质，如二氧化碳、甲烷、氧化亚氮等温室气体，含氯氟烃等耗损臭氧层的物质，以及营养物等，故其研究领域由原各环境要素的污染化学发展成为相应的环境化学。

在大气环境化学方面．研究对象涉及大气颗粒物、酸沉降、大气有机物、痕量气体、臭氧损耗及全球变暖等。空间尺度从室内空气、城市、区域环境、远距离乃至全球。关于大气环境化学过程研究主要涉及大气光化学过程、大气自由基反应。在模式研究方面侧重于光化学烟雾和酸雨。

在水环境化学方面，水体研究较多的是河流、湖泊和水库，其次是河口、海湾和近海海城。近年来，由于大量固体废弃物填埋而引起有毒有害物质污染地下水，国内外对地下水污染十分重视。天然水体系污染过程和废水净化过程是水环境化学的主要研究范围。对水环境中化学物质的重点研究对象逐渐转向某些重金属及持久性有毒有机污染物。从应用基础的研究来看。当前主要集中在水体界面化学过程、金属形态转化动力学过程、有机物的化学降解过程、金属和准金属甲基化等方面的研究。

土壤环境化学主要研究农用化学品在土壤环境中的迁移转化和归趋及其对土壤和人体健康的形响。包括有机污染物在土壤中的降解．土壤中温室气体的释放，污染物在固－液界面上的化学过程等。

环境生态化学是研究化学污染物在生态系统中产生效应的化学过程。当前侧重于定量结构－活性关系（Quantitative Structure and Activity Relationship,QSAR）研究，并以此为基础对污染物的环境行为和它们的生态效应进行预测。

环境工程化学

它研究控制污染的化学机制和工艺技术中的基础性化学问题。过去主要围绕终端污染控制模式进行污染控制化学研究。应该说，它对发展控制污染技术和治理环境污染产生了积极的作用。但这种模式只能减少污染物排放而不能阻止它的发生。20 世纪 80 年代中期后人们对污染预防（Pollution Prevention）和清洁生产（Cleaner Production）的认识逐步提高．今后将以污染的全过程控制模式逐步代替终端污染控制模式。所谓全过程控制模式主要是通过改变产品设计和生产工艺路线使不生成有害的中间产物和副产品，实现废物或排放物的内部再循环，达到污染最小量化并节约资游和能源的目的。

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