环境化学问题及其解决教学课件

环境化学问题及其解决教——学课件欢迎大家参加环境化学问题及其解决的系列课程本课件将深入探讨当前全球和中国面临的主要环境化学问题，从污染物的产生、传播、转化及其对生态系统和人类健康的影响，到先进的检测技术、治理方法以及相关政策法规通过本次学习，您将了解环境化学的基本原理和应用，掌握环境污染的成因机制，熟悉各类污染检测与治理技术，同时认识到公众参与和环境教育在解决环境问题中的重要性希望这些知识能够帮助我们共同构建更加清洁、健康、可持续的生态环境目录环境化学基础机制与监测包括环境化学问题定义、全球现状、污染分类及典型案例分析探讨污染物传输转化机制、环境化学监测技术与方法治理与应对未来展望介绍污染治理技术、政策法规及公众参与环境保护的途径前沿技术发展、未来挑战与机遇、研究动态本课件共分为九大模块，涵盖从环境化学问题的基础认知到前沿研究动态的全面内容通过系统学习，您将掌握环境污染的主要类型、成因机制、检测分析技术以及应对治理方法，同时了解相关法律政策和公众参与的重要性环境化学问题定义环境化学学科定位环境化学问题内涵环境化学是研究化学物质在环境中的行为、效应及控制的科学，环境化学问题主要指人类活动引起的各类化学物质在环境介质是化学与环境科学的交叉学科它综合运用化学、物理学、生物（水、空气、土壤）中的不合理分布，导致环境质量下降、生态学、地质学等多学科知识，研究环境污染物的来源、迁移转化规系统功能受损以及对人类健康产生不良影响的系列问题律及其对生态系统的影响这些问题通常具有累积性、长期性、复杂性和区域性等特点，其解决需要综合考虑科学技术、经济发展和社会文化等多方面因素全球环境化学问题现状环境污染的分类水体污染影响最广泛的环境污染形式大气污染传播速度最快的污染类型土壤污染最难治理的环境污染问题环境污染按照受污染的环境介质可分为水体污染、大气污染和土壤污染三大类水体污染主要包括地表水、地下水及海洋污染，影响范围广泛且直接关系到饮用水安全大气污染在空间上传播速度快，影响面积大，与人体健康直接相关土壤污染具有隐蔽性强、累积性强、治理难度大等特点，一旦形成，修复周期长且成本高这三类污染相互影响、相互转化，共同构成了环境污染的复杂系统此外，还有噪声污染、光污染、辐射污染等特殊类型的环境污染水体污染详述主要污染物种类污染源头分布重金属汞、镉、铅、砷等工业源化工、制药、造纸、冶金••有机物苯类、多环芳烃、农药等农业源农药、化肥、畜禽养殖••富营养化物质氮、磷等生活源生活污水、垃圾渗滤液••新兴污染物抗生素、微塑料等矿山源采矿废水、尾矿库渗漏••典型超标河流黄河流域、氨氮、石油类超标•COD淮河流域有机物污染严重•珠江三角洲重金属累积问题•辽河流域重度污染河段占比高•中国重点流域主要污染物包括重金属、有机污染物和富营养化物质根据生态环境部监测数据，部分河段存在不同程度的有毒有害物质超标现象，特别是工业密集区的水体污染问题更为突出大气污染详述污染物来源气象条件工业排放、机动车尾气、燃煤、扬尘等逆温层、风速弱、湿度大等不利气象条件污染物转化城市结构二次污染物生成加剧污染建筑密度高、通风条件差中国大气污染主要表现为、、、和等污染物超标这些污染物主要来源于燃煤、工业排放、机动车尾气和建筑扬尘特别PM

2.5PM10SO2NOx O3是北方城市在采暖季节，污染物排放量大幅增加，加之气象条件不利，容易形成严重的雾霾天气雾霾形成机制主要包括原生性排放和二次转化两个过程硫酸盐、硝酸盐和铵盐等二次无机气溶胶是的重要组成部分，这些物质在大气中通过PM

2.5光化学反应和催化氧化等过程形成，显著加剧了空气污染程度土壤污染详述工业活动污染工矿企业排放废水、废气和固废中含有的重金属、有机物等污染物通过沉降、渗透等方式进入土壤农业活动污染农药、化肥过量使用，导致有机氯农药、重金属等在表层土壤积累，同时引发土壤酸化矿产开发污染矿山开采、石油开采过程中的泄漏和尾矿堆放，造成重金属和石油烃类污染固废处理不当生活垃圾和危险废物处置不当，渗滤液污染周围土壤和地下水我国土壤污染形势严峻，根据全国土壤污染状况调查公报，全国土壤总超标率为，其中

16.1%轻微、轻度、中度和重度污染点位比例分别为、、和重污染区域主要

11.2%

2.3%

1.5%

1.1%分布在长江三角洲、珠江三角洲和东北老工业基地等地区固体废弃物污染亿吨10年产生量中国每年产生的固体废弃物总量82%占地比例垃圾填埋占用的城市用地比例年400降解周期塑料袋在自然环境中完全降解所需时间5%回收率中国塑料废弃物的有效回收利用率固体废弃物污染主要包括生活垃圾、工业固废和危险废物三大类垃圾填埋和焚烧是目前主要的处理方式，但填埋会占用大量土地并产生渗滤液和甲烷等温室气体，焚烧则可能产生二噁英等有毒物质塑料垃圾是当前全球面临的严峻环境挑战我国是塑料生产和消费大国，每年大量塑料制品被丢弃，进入土壤、河流和海洋，对生态系统造成长期危害白色污染问题已成为环境保护的重点关注领域新兴污染物微塑料污染直径小于毫米的塑料颗粒，来源于塑料制品降解和化妆品等产品直接添加已在海5洋、淡水、土壤、大气和人体中广泛检出，对生态系统和人类健康的长期影响尚不明确药物残留物抗生素、激素类药物等通过生活和医疗废水进入环境低浓度长期暴露可能导致抗生素耐药性增加和内分泌干扰等问题，对水生生物和人类健康构成潜在威胁持久性有机污染物包括多氯联苯、多溴联苯醚和全氟化合物等，具有毒性强、PCBs PBDEsPFCs难降解、易生物累积等特点，能在环境中长期存在并通过食物链富集放大纳米材料人工合成的纳米材料在产品生命周期中释放到环境中，由于尺寸微小，可穿透生物膜进入细胞，其环境归趋和生态毒理效应是当前研究热点环境化学事故类别化学品泄漏事故工业爆炸火灾事故包括管道破裂、容器损坏、阀门化工企业、危险品仓库等场所因故障等导致的有毒有害化学物质操作失误、设备故障或违规操作释放到环境中特点是发生突然、导致的爆炸和火灾，往往伴随有扩散迅速、危害严重，需要立即毒有害物质的释放，对周边环境疏散周边人员并进行应急处理和居民造成双重危害危险品运输事故危险化学品在公路、铁路、水路运输过程中发生的泄漏、爆炸等事故，特点是地点不固定、应急处置难度大，容易对沿线生态系统造成严重破坏环境化学事故是指由于人为或自然因素导致化学物质意外释放到环境中，对生态系统和人类健康造成严重危害的突发性事件这类事故通常具有突发性、危害性和复杂性等特点，需要专业的应急预案和处置能力典型案例松花江苯污染——事故发生1年月日，吉林石化公司双苯厂发生爆炸，约吨苯胺等有毒物质泄漏入松花20051113100江，形成公里长的污染带80污染扩散2月日，苯浓度超标水团到达哈尔滨，导致哈尔滨市停水天，万居民生活受到严11214400重影响跨境影响3月中旬，污染带流入黑龙江，并进入俄罗斯境内，造成国际环境事件12应对措施4政府动用上万吨活性炭进行吸附处理，建立跨部门应急机制，出台《突发环境事件应急管理条例》松花江苯污染事件是中国环境保护史上的重大转折点，暴露了环境应急管理体系存在的诸多问题事件后，我国加强了环境风险评估和预警系统建设，完善了环境应急管理法规体系，提高了突发环境事件的防范和应对能力典型案例太湖水华——富营养化积累工业废水、生活污水和农业面源污染导致氮磷等营养物质长期积累适宜环境条件高温、低风速、弱水动力等气象条件为蓝藻提供理想生长环境蓝藻爆发微囊藻等蓝藻快速繁殖形成水华，覆盖水体表面并释放毒素饮用水危机自来水取水口受污染，导致供水系统藻臭味超标年月末，无锡太湖爆发特大蓝藻水华事件，导致无锡市自来水系统大范围藻臭味超标，近万市民饮用水受到影响蓝藻大量繁殖不仅产生异味，还可能释放20075200微囊藻毒素等有害物质，对人体健康构成威胁此事件促使政府加大了太湖流域的综合治理力度，实施了《太湖流域水环境综合治理总体方案》，采取截污、清淤、生态修复等多种措施，改善太湖水质该案例也成为湖泊富营养化防治的重要教训典型案例兰州自来水苯超标——事件时间原因调查影响范围年月日至经查明，兰州石化公兰州市区约万居2014410200日，兰州市自来水司输油管道泄漏，导民的饮用水安全受到11苯浓度超国家标准致苯等物质渗入黄河，影响，停水天，造成204倍以上，引发饮水危污染了自来水源社会恐慌机应对措施采用活性炭过滤、臭氧氧化等紧急处理工艺，加强水质监测频次，建立应急供水机制兰州自来水苯超标事件再次暴露了我国城市饮用水安全保障体系的脆弱性事件发生后，全国范围内开展了饮用水源地环境安全隐患排查，加强了对工业企业特别是化工企业的环境风险管控此事件促使我国加速实施城市供水安全保障达标建设，推进城市备用水源建设，完善饮用水源地安全预警和应急响应机制，为保障城市居民饮水安全提供了重要经验典型案例水俣病事件——污染源头生物累积健康影响日本熊本县水俣湾的日本窒素肥料公司从甲基汞在水生生物体内富集，通过食物链患者表现为手足麻木、视力听力受损、言年开始向水俣湾排放含有甲基汞的工放大效应，在大型鱼类体内达到高浓度，语不清、运动障碍等症状，严重者昏迷死1932业废水，导致海水、海产品严重污染当地居民长期食用受污染海产品导致汞中亡婴幼儿尤其敏感，出现先天性水俣病，毒造成终身残疾水俣病是人类环境污染史上最为惨痛的教训之一，也是首个被明确证实由环境污染引起的疾病从年首例患者被诊断到年政19561968府正式确认甲基汞是致病原因，共有人被正式认定为患者，超过万人受到不同程度的影响22651其他国际案例切尔诺贝利核事故洛杉矶光化学烟雾年月日，前苏联乌克兰切尔诺贝利核电站号反应堆世纪年代，美国洛杉矶频繁出现严重的光化学烟雾污198642642040-70发生爆炸，释放出大量放射性物质这是历史上最严重的核事故染汽车尾气中的氮氧化物和挥发性有机物在阳光照射下发生光之一，辐射尘随气流扩散至欧洲多国化学反应，生成臭氧等二次污染物事故造成人直接死亡，超过万人受到辐射影响，周边光化学烟雾导致能见度降低，刺激眼睛和呼吸道，并损害植物生3160平方公里区域被严重污染，形成禁区事故后，全球核安长该问题促使美国制定了清洁空气法案，建立了严格的机动车4800全标准得到全面提升，核能发展遭受重大挫折排放标准，开创了大气污染防治的新时代国际环境污染事件为我们提供了宝贵经验教训切尔诺贝利事故后，各国加强了核安全管理和辐射监测网络建设；洛杉矶光化学烟雾问题的解决过程，为现代大气污染防治体系奠定了基础这些案例强调了预防为主、源头控制的环境管理理念的重要性污染物的传输与转化排放源工业、农业和生活源排放污染物环境迁移通过大气传输、水体流动和土壤渗透等方式扩散化学转化经光化学、氧化还原等反应形成二次污染物生物作用微生物代谢、生物富集和放大作用污染物在环境中的迁移转化是环境化学研究的核心内容水体中的污染物传输受水流、沉降、扩散和分配等过程影响，可通过溶解、吸附、沉积等方式在水体、底泥和生物体之间分配大气污染物通过湍流扩散、平流输送和重力沉降等过程传播，受气象条件影响显著污染物在环境中可发生多种化学转化，包括水解、光解、氧化还原、络合等这些转化过程可能导致毒性增加或降低此外，生物作用如微生物降解、植物吸收和动物代谢等也是污染物环境归趋的重要途径理解这些过程对于污染物风险评估和治理具有重要意义主要污染物理化性质性质类别具体参数环境行为意义物理性质水溶性、辛醇水分配系数、决定污染物在环境介质中的-蒸气压、沸点分配和迁移能力化学性质酸碱性、氧化还原电位、络影响污染物的反应活性和转合能力、光稳定性化途径生物相关性质生物降解性、生物富集系数、关系到污染物在生物体内的半衰期累积和代谢毒理学性质急性毒性、慢性毒性、致突决定污染物对生物体和人类变性、致癌性健康的危害程度污染物的理化性质是决定其环境行为和生态效应的基础挥发性是指化学物质从液相或固相转变为气相的能力，通常用蒸气压表征，高挥发性物质易通过大气传播水溶性和辛醇水分配系数（）决定-Kow了污染物在水相和有机相之间的分配趋势，影响其在环境和生物体内的迁移能力持久性有机污染物（）具有难降解、高脂溶性和高毒性的特点，能在环境中长期存在生物富集POPs性是指化学物质在生物体内累积的能力，通常用生物富集系数（）表示，值高的物质易在生BCF BCF物体内积累并通过食物链传递放大污染物降解与转化机制微生物降解光化学分解化学氧化还原细菌、真菌等微生物通过酶促反应将有机污染污染物在阳光特别是紫外线照射下发生的一系污染物与环境中的氧化剂或还原剂发生的电子物转化为简单的无机物质或低毒性中间产物列化学反应，包括直接光解和间接光氧化多转移反应如有机氯化物在厌氧条件下可脱氯，例如，铜绿假单胞菌能降解多种芳香族化合物，环芳烃、农药等众多有机污染物可通过光化学重金属离子可经氧化还原反应改变价态和毒性白腐真菌可分解木质素类污染物微生物降解途径降解光化学反应在大气和水体表层尤为土壤中的铁锰氧化物、硫化物等是重要的自然是污染物自然消除的主要途径之一重要氧化还原介质污染物降解与转化是决定其环境归趋的关键过程水解是水环境中重要的降解机制，如有机磷农药、酯类等在水中可发生水解反应水解速率受值、温度和催化物质pH影响生物降解效率则与微生物种类、环境条件和污染物结构密切相关不同降解途径的相对重要性因污染物类型和环境条件而异通常，生物可降解性好的化合物如简单烃类主要通过微生物途径降解，而结构复杂的卤代芳香烃则可能需要多种机制共同作用某些污染物的降解中间产物可能比原物质更具毒性，这也是环境化学研究的重要方向污染暴露与健康效应慢性疾病长期低剂量暴露导致的健康损害遗传与发育引起损伤和胎儿发育异常DNA急性中毒短期高剂量暴露导致的迅速健康危害环境污染物通过呼吸道、消化道和皮肤等途径进入人体，导致多种健康危害大气污染物如、苯等可通过呼吸道进入肺部，增加呼吸系统疾病PM

2.5风险；土壤和水体中的重金属、农药残留可通过食物链进入人体，累积在肝脏、肾脏等器官不同污染物的暴露途径和健康效应各不相同环境污染物可引起急性和慢性健康效应急性效应包括刺激症状、中毒反应等，如二氧化硫引起的呼吸道刺激慢性效应则表现为长期低剂量暴露导致的心肺疾病、神经系统损伤、内分泌干扰和癌症等部分污染物如重金属、持久性有机污染物还可通过胎盘屏障影响胎儿发育，造成先天性缺陷生物富集与生物放大作用环境释放污染物从工业、农业等源头释放到环境中生物富集低等生物体内污染物浓度超过环境水平食物链传递低营养级生物被高营养级生物摄食生物放大顶级捕食者体内污染物浓度可达环境水平的数千倍生物富集是指生物体通过呼吸、摄食等途径从环境中吸收污染物，导致体内污染物浓度高于环境水平的现象生物放大则是指污染物随着食物链传递逐级累积，在顶级捕食者体内达到极高浓度的过程这两个过程对于脂溶性、难降解的污染物特别显著典型富集和放大物质包括有机氯农药（如）、多氯联苯和甲基汞等这些物质因其高辛醇水分配系数和难生物降解性，容易在生物体脂肪组织中积累研DDT PCBs-究表明，顶级捕食者如鸟类和大型鱼类体内的这些污染物浓度可达水体或土壤中浓度的数万倍，严重威胁野生动物和人类健康环境化学监测意义科学评估预警预防准确获取环境质量状况及时发现环境异常变化••掌握污染物时空分布规律预测污染发展趋势••评估污染物对生态系统影响识别潜在环境风险••追踪污染物迁移转化过程防止环境事故发生••决策支持为环境政策制定提供依据•指导污染治理方案设计•评价环保措施实施效果•支持环境影响评价工作•环境化学监测是环境保护的眼睛，为环境管理提供基础数据支持通过系统监测，可跟踪污染源排放状况，了解环境质量变化趋势，评估治理措施效果，为制定科学的环境政策和标准提供依据特别是在突发环境事件中，快速准确的监测数据对于应急决策和污染控制至关重要随着现代分析技术的发展，环境监测正向自动化、智能化、网络化方向发展实时在线监测系统与大数据分析相结合，已成为环境监管的重要手段通过建立全国统一的环境监测网络，可实现对环境质量的全面、动态监控，提高环境风险预警能力和污染事件应对效率水体污染检测技术理化指标检测元素分析有机物分析包括值、电导率、溶重金属等元素检测主要采有机污染物检测多采用气pH解氧、浊度等基本参数测用原子吸收光谱法相色谱法（）、高效GC定，以及（化学需（）、电感耦合等液相色谱法（）以COD AASHPLC氧量）、（生化需离子体质谱法（）及与质谱联用的、BOD ICP-MS GC-MS氧量）等有机物综合指标和射线荧光光谱法等技术这些方X LC-MS测定这些指标反映水体（）等技术这些方法对有机物具有高选择性XRF的基本状况和有机污染程法具有高灵敏度和多元素和高灵敏度，可检测痕量度，是水质评价的基础同时分析的优势污染物生物毒性检测利用标准生物如发光菌、水蚤等对水样进行毒性评价，能够反映水体中未知毒性物质的综合效应，是化学分析的重要补充发光菌法因其操作简便、响应迅速成为常用方法水体污染检测技术不断发展，现场快速检测与实验室精确分析相结合的模式日益完善便携式检测设备和试纸条等简易方法使基层监测能力显著提升；而实验室分析则向自动化、高通量方向发展，可一次性检测数百种目标物大气污染检测技术常规污染物监测有机污染物分析、、、、和等常规污染物是大气大气中的挥发性有机物（）和多环芳烃（）等有机污SO2NOx COO3PM10PM

2.5VOCs PAHs环境质量评价的基本指标其监测方法包括染物监测技术包括紫外荧光法、甲醛吸收副玫瑰苯胺分光光度法采样技术活性炭管采样、固相微萃取（）•SO2-•SPME化学发光法、盐酸萘乙二胺分光光度法分析技术气相色谱质谱联用（）•NOx•-GC-MS重量法、射线法、振荡天平法在线监测傅里叶变换红外光谱仪（）、光离子化检测•PM

2.5/PM10β•FTIR器（）紫外吸收法、化学发光法PID•O3近年来，基于质谱技术的大气有机物在线监测系统（、PTR-MS等）实现了的实时、高灵敏度检测SIFT-MS VOCs大气污染监测已形成了完善的技术体系，从传统的人工采样分析发展到现代化的自动监测网络我国已建成覆盖全国的空气质量监测网，实现了常规污染物的实时监测和数据公开除了固定监测站，移动监测车、无人机和卫星遥感等新型监测手段也得到广泛应用，提高了大气环境监测的时空分辨率土壤污染检测技术样品采集与前处理采用网格法、随机法或定点法确定采样点位，使用专用取样器获取表层和深层土壤样品样品前处理包括风干、筛分、研磨、消解等步骤，为后续分析做准备采样与前处理是影响结果准确性的关键环节常规理化指标分析土壤值、有机质含量、阳离子交换量等基本理化性质测定，为评价土壤质量和污染物行为提供pH基础数据这些指标通常采用国家标准方法测定，如电位法测、重铬酸钾氧化法测有机质等pH污染物定性定量分析重金属检测主要采用原子吸收光谱法（）、电感耦合等离子体发射光谱法（）和AAS ICP-OES射线荧光光谱法（）；有机污染物检测则以气相色谱质谱法（）和液相色谱质X XRF-GC-MS-谱法（）为主便携式和实现了现场快速筛查LC-MS XRFGC-MS生物效应评价利用土壤酶活性、微生物多样性、植物毒性等生物指标评价土壤健康状况，弥补化学分析的不足分子生物学技术如高通量测序、宏基因组学分析等新方法，为土壤微生物群落结构研究提供了强有力工具土壤污染检测技术面临的挑战包括土壤样品复杂性高，基质干扰严重；污染物分布不均匀，代表性采样困难；污染物形态多样，全量测定与有效态分析需结合针对这些问题，近年来发展了土壤原位修复效果评价方法体系，建立了快速筛查与精确分析相结合的技术路线微塑料检测前沿微塑料作为新兴环境污染物，其检测技术发展迅速目前常用的检测流程包括样品采集、预处理（包括有机物消解、密度分离等）、微塑料分离与计数、聚合物成分鉴定其中，显微拉曼光谱法和傅里叶变换红外光谱法（）是鉴定微塑料化学成分的主要手段，可准确区分不同类型的塑料FTIR流式细胞分析技术能够实现微塑料的自动化、高通量检测，大幅提高工作效率热解气相色谱质谱联用技术（）可用于检测低于微米的超微塑料颗粒此外，-Py-GC/MS10纳米级微塑料检测仍是技术难点，需要结合电子显微镜、散射光谱等先进技术进行研究标准化的微塑料监测方法正在建立中样品采集与数据处理规范制定采样方案根据监测目的和区域特点，确定采样点位、采样频次、样品数量和采样方法水体采样通常考虑水文条件和污染源分布，土壤采样则需考虑地形地貌和土地利用类型采样方案应符合相关技术规范要求规范采样操作使用专业采样工具和容器，遵循标准操作程序记录采样时间、地点、环境条件等信息，确保样品代表性和完整性采样过程中避免交叉污染，需设置现场空白和运输空白等质控样品样品保存与运输根据待测污染物特性，采取适当的保存措施，如低温保存、加入保护剂等样品容器应密封并正确标识，避免阳光直射和剧烈震动控制样品从采集到分析的时间间隔，防止样品变质数据处理与质量控制采用标准统计方法处理监测数据，评估数据的准确度、精密度和代表性包括异常值识别、缺失值处理、相关性分析等建立完整的质量保证和质量控制（）体系，确保数据的可靠性和可比性QA/QC环境监测应严格执行国家和地方标准，遵循《环境监测质量管理规定》《水质采样技术指导》《环境空气质量手工监测技术规范》等规范性文件对于不同环境介质中的特定污染物，还需参照相应的检测标准方法进行操作国内环境治理政策回顾年环保起步阶段1979《中华人民共和国环境保护法（试行）》颁布，标志着我国环境保护工作进入法制化轨道确立了防治结合、预防为主的环保方针年可持续发展战略1996将可持续发展上升为国家战略，实施九五计划期间的跨世纪环保计划，提出控制重点城市和区域污染的目标建立了环境影响评价制度和排污收费制度年环保法大修2014新《环境保护法》实施，被称为史上最严环保法增加了按日连续处罚、查封扣押、限产停产、行政拘留等惩罚措施，大幅提高了违法成本年污染防治攻坚战2018启动蓝天、碧水、净土三大保卫战，建立中央环保督察制度，实行最严格的生态环境保护制度生态环境部组建，标志着环境治理工作进入新阶段中国环境政策体系经历了从末端治理到全过程控制、从单一污染物控制到多污染物协同控制、从行政命令型管理到综合运用法律、经济和技术手段的转变过程特别是十八大以来，绿水青山就是金山银山理念深入人心，环境保护被提升至前所未有的战略高度三废治理工程废气处理废水处理吸收法碱液吸收酸性气体物理法沉淀、过滤、吸附、膜分离吸附法活性炭吸附VOCs化学法中和、氧化还原、混凝沉淀催化燃烧高温氧化有机物生物法活性污泥、生物膜、厌氧消化除尘技术旋风、静电、袋式除尘固废处理源头减排物理处理分选、破碎、压实清洁生产工艺改进、原料替代化学处理稳定化、固化、萃取循环经济废物资源化、能量梯级利用热处理焚烧、热解、等离子体产业结构调整淘汰落后产能生物处理堆肥、厌氧消化三废治理工程采用减量化、资源化、无害化原则，形成了污染控制工程和生态恢复工程相结合的技术体系近年来，我国加大投入建设城市污水处理厂、垃圾焚烧厂等环保基础设施，废水和生活垃圾处理率显著提高水处理主流技术预处理格栅拦截、沉砂、油水分离生物处理活性污泥法、工艺、A2O MBBR深度处理膜过滤、活性炭吸附、高级氧化消毒排放氯消毒、紫外线、臭氧现代水处理技术体系涵盖了物理法、化学法和生物法三大类物理法主要用于去除水中悬浮物和胶体，如混凝沉淀、过滤和膜分离等；化学法通过化学反应改变污染物性质，如中和、氧化还原和离子交换等；生物法利用微生物代谢作用降解有机污染物，如活性污泥法和生物膜法等高级水处理技术如膜生物反应器、反渗透、电渗析和高级氧化等已广泛应用于难降解有机物和MBR RO微量污染物的处理特别是反渗透和纳滤技术在海水淡化和高纯水制备中具有重要应用另外，人工湿地等生态处理技术则以其低成本、低能耗和景观效益在小型水体治理中显示优势大气污染治理技术工业源控制技术移动源控制技术脱硫技术石灰石石膏法、氨法、双碱法发动机优化电喷技术、缸内直喷、涡轮增压•-•脱硝技术选择性催化还原、选择性非催尾气后处理三元催化转化器、颗粒捕集器•SCR•化还原SNCR DPF除尘技术静电除尘器、布袋除尘器、旋风除清洁燃料低硫燃油、天然气、生物燃料••尘器新能源汽车纯电动、混合动力、氢燃料电池•治理吸附、催化燃烧、冷凝回收、光催•VOCs化氧化面源污染控制扬尘控制洒水抑尘、围挡遮盖、绿化隔离•农业源控制秸秆综合利用、控制氨排放•油气回收加油站、储油库油气收集处理•城市规划通风廊道设计、绿地系统建设•大气污染治理强调源头控制与末端治理相结合的综合防治策略近年来，我国实施燃煤电厂超低排放改造，要求颗粒物、二氧化硫和氮氧化物排放浓度分别不高于、和毫克立方米，接近天然气发电机组排放水平，技术难度103550/和治理效果均处于世界领先水平我国还积极推进产业结构和能源结构调整，淘汰落后产能，发展清洁能源和可再生能源，从源头减少污染物排放同时，加强区域联防联控，针对京津冀、长三角和珠三角等重点区域实施差异化管控措施，有效应对区域性大气污染问题土壤修复技术土壤修复技术按照实施位置可分为原位修复和异位修复两大类原位修复在不挖掘土壤的情况下进行处理，包括固化稳定化、土壤气相抽提、生物通风、电动力学修复、化/学氧化还原和植物修复等技术异位修复则需要先挖掘污染土壤，然后进行土壤淋洗、热脱附、生物堆、填埋等处理/针对不同污染物类型，需选择适合的修复技术重金属污染土壤常采用固化稳定化、土壤淋洗和植物修复等技术；有机污染土壤则主要采用生物修复、化学氧化和热处理等/技术在实际工程中，常根据场地特点和污染情况，采用多种技术联合应用的综合修复方案，以提高修复效率和降低成本固体废弃物处理生活垃圾处理危险废物处理我国生活垃圾处理已从简单填埋向焚烧发电和资源化利用转变危险废物是指具有腐蚀性、毒性、易燃性、反应性或感染性等一垃圾分类是提高处理效率的关键环节，实行可回收物、厨余垃圾、种或多种危险特性的废物我国危险废物管理实行严格的从摇篮有害垃圾和其他垃圾四分类体系到坟墓全过程监管焚烧发电技术在城市生活垃圾处理中占据主导地位，具有减量化处理技术主要包括效果显著（体积减少以上）、能源回收、占地少等优点近90%物理化学处理中和、氧化还原、萃取•年来，我国垃圾焚烧发电技术取得长足进步，烟气排放控制达到固化稳定化水泥固化、玻璃固化国际先进水平•/热处理回转窑焚烧、等离子体处理•安全填埋采用多重防渗系统•近年来，我国加快危废处置设施建设，处置能力大幅提升，但区域分布不平衡、处置结构不合理等问题仍需解决化学品管理与风险评估危害识别通过毒理学试验、生态毒理学试验和流行病学调查等方法，确定化学品的危害特性，包括急性毒性、慢性毒性、致癌性、生殖毒性、环境毒性等剂量反应评估-建立化学品暴露剂量与生物效应之间的定量关系，确定无有害作用水平或最低有害作用水平NOAEL，为风险表征提供科学依据LOAEL暴露评估评估人群和生态系统接触化学品的途径、频率、持续时间和强度，可通过环境监测、生物监测、问卷调查和暴露模型等方法进行风险表征综合危害识别、剂量反应关系和暴露评估结果，确定特定场景下化学品对人体健康或生态系统的风险-水平，为风险管理决策提供支持化学品全生命周期管理是现代化学品安全管理的核心理念欧盟《化学品注册、评估、许可和限制法规》建REACH立了无数据，不上市的化学品管理制度，要求企业对化学品的环境和健康风险进行评估，并采取适当的风险管理措施我国化学品管理体系不断完善，实施了《新化学物质环境管理办法》《危险化学品安全管理条例》等法规建立了优先控制化学品名录、重点环境管理危险化学品目录等管理机制，积极推动与国际接轨的化学品分类和标签全球协调制度化学品环境与健康风险评估技术体系建设也取得显著进展GHS永续化学绿色化学理念/废物预防优先从源头设计化学合成路线和工艺，避免或减少废物产生，而不是事后处理例如，开发高选择性催化剂，提高目标产物收率，减少副产物原子经济性设计化学反应时，使反应物中的原子最大限度地转化为目标产物，减少废物如采用加成反应替代取代反应，避免盐类副产物的产生更安全的化学品设计和使用对人体健康和环境影响最小的化学品和反应体系例如，用水基涂料替代溶剂型涂料，减少VOCs排放；开发低毒性农药替代高毒农药可再生原料尽可能使用可再生资源而非耗竭性资源如利用生物质制备生物基塑料和化学品，开发基于二氧化碳的化学品合成路线永续化学（也称绿色化学）是以减少或消除化学产品和过程中有害物质的设计、制造和使用为目标的化学理念和方法它通过化学创新解决环境问题，实现经济效益与环境效益的协同美国化学家提出的绿色化学原则Anastas12已成为该领域的重要指导思想我国积极推进绿色化学发展，在绿色溶剂、生物催化、可再生资源利用等领域取得重要进展清洁生产技术在石化、造纸、染料等高污染行业的推广应用，显著降低了单位产品的污染物排放量绿色化学已成为化学学科的重要发展方向，对实现化工产业绿色转型具有重要意义国际公约与合作公约名称主要内容我国履约情况《斯德哥尔摩公约》控制和减少持久性有机污染物禁止生产使用多氯联苯等，2001POPs的产生和使用削减二噁英排放，建立监POPs POPs测网络《蒙特利尔议定书》控制消耗臭氧层物质的生产和使淘汰氯氟烃和哈龙的生产1987CFCs用和使用，控制氢氯氟烃HCFCs的消费《巴塞尔公约》控制危险废物越境转移及其处置建立危险废物进出口管理制度，1989加强电子废物等的环境无害化管理《水俣公约》控制汞污染，减少汞向环境的释禁止新建原生汞矿，限制汞的贸2013放易，减少含汞产品和工艺的使用国际环境公约是全球环境治理的重要法律工具，为解决跨境环境问题提供了合作框架我国积极参与国际环境公约谈判和履约工作，是多数重要环境公约的缔约方通过履行公约义务，我国环境管理水平不断提高，也为全球环境保护作出了重要贡献除了多边环境公约，我国还通过双边和区域合作促进环境保护如中美环境合作、中欧环境对话、中日韩环境部长会议等机制在一带一路倡议中，我国积极推动生态环保国际合作，共建绿色丝绸之路国际合作不仅有助于解决环境问题，也促进了环保技术和经验的交流共享新兴前沿技术一光催化技术等离子体技术超声波微波技术/利用光能激发催化剂产生强利用高压电场产生的等离子超声波可产生空化效应，在氧化性自由基，降解各类有体中的高能电子、活性基团微气泡崩溃瞬间形成极端条机污染物二氧化钛是最常和紫外辐射等，破坏污染物件，5000K,1000atm用的光催化剂，可在紫外光分子结构等离子体技术适促进污染物降解微波则通照射下产生羟基自由基通用于气体污染物处理，特别过分子极性翻转产生热效应过贵金属修饰、非金属掺杂是低浓度的去除介和非热效应，增强化学反应VOCs等方法可提高其可见光响应质阻挡放电、滑动弧放电等速率这些技术常与其他方性该技术已应用于水处理、形式的等离子体反应器已实法联用，形成高效复合工艺空气净化和自清洁材料等领现工业应用域分子印迹技术通过聚合反应制备具有特定分子识别位点的高选择性吸附材料，用于目标污染物的选择性分离该技术在痕量有毒有害物质的检测和去除中具有独特优势，是精准环境治理的重要方向催化降解有机污染物是环境化学研究的热点领域除光催化外，电催化、生物催化和芬顿催化等技术也取得了重要进展随着纳米科学和材料科学的发展，高效、稳定、可回收的新型催化材料不断涌现，为有机污染物的高效低能耗降解提供了新途径新兴前沿技术二智能传感器网络集成微电子、传感和无线通信技术的环境监测系统物联网数据传输通过、等技术实现监测数据实时传输5G LoRa云平台数据处理利用云计算对大量监测数据进行存储和分析人工智能应用应用机器学习等技术进行污染预测和预警智能环境监测系统将传感器、物联网、云计算和人工智能等技术融为一体，实现环境质量的实时、连续监测和智能分析微型化、低成本、低功耗的环境传感器阵列使得高密度监测网络的部署成为可能，大大提高了环境监测的时空分辨率在大气监测领域，已开发出集成、气态污染物、气象参数等多参数传感的智能监测终端；在水质监测领域，在线多参数水质分析仪和生物预警系统实现了水环境的实时PM

2.5监控这些系统产生的海量数据通过大数据分析和人工智能算法，可以发现污染规律、预测污染趋势、追踪污染源，为精准治污和科学决策提供有力支持纳米材料在环境治理中应用纳米零价铁纳米碳基纳米材料TiO2粒径纳米的铁颗粒，具有超高比表面积和具有优异光催化性能的纳米材料，在紫外光照射下包括碳纳米管、石墨烯、富勒烯等，具有优异的吸10-100强还原性，能有效降解三氯乙烯、四氯化碳等卤代产生强氧化性自由基，可降解各种难降解有机污染附性能和电化学特性可用于水处理中重金属、有有机物，还原铬、砷等重金属是地下水和土壤修物广泛应用于水处理、空气净化和自清洁涂层机污染物的吸附分离和电催化降解与金属氧化物复的重要材料，通过注入或渗透方式使用通过掺杂改性可提高其可见光响应性复合后，展现出协同增效的处理效果纳米材料因其独特的物理化学性质，在环境治理领域展现出广阔应用前景与传统材料相比，纳米材料具有比表面积大、反应活性高、选择性好等优势目前已开发出各种功能化纳米材料，如磁性纳米颗粒可实现污染物吸附后的磁分离回收；分子印迹纳米材料可选择性识别和去除特定污染物然而，纳米材料在环境应用中也面临聚集、流失和潜在生态风险等挑战为解决这些问题，研究人员开发了各种固定化和稳定化策略，如将纳米材料负载于多孔载体、包埋于聚合物基质或制备核壳结构复合材料同时，纳米材料的环境安全性评估也受到广泛关注生物技术在污染治理中的应用基因工程微生物植物修复技术1通过基因修饰增强微生物的降解能力和环境适应利用植物吸收、转化、挥发或稳定化污染物性微生物强化技术酶催化降解3添加高效降解菌或调节环境促进原位微生物活性提取或表达特定酶制剂降解目标污染物生物技术为环境污染治理提供了绿色、经济、可持续的解决方案生物修复技术利用微生物、植物和酶等生物体或生物制剂，通过生物转化、生物降解和生物积累等过程处理环境污染物与物理化学方法相比，生物修复具有能耗低、二次污染少等优势随着合成生物学和基因组学的发展，环境生物技术取得了重要突破基因编辑技术如被用于构建高效降解菌；宏基因组学方法帮助发现了大量未培CRISPR-Cas9养微生物中的降解功能基因；生物传感器实现了对污染物的实时监测这些技术进步为解决复杂环境污染问题提供了新工具和新方法环境化学大数据与机理模型环境化学数据类型环境模型类型监测数据空气、水、土壤等环境介质中污染物源汇模型描述污染物从排放到转化、迁移、归••-浓度的实测数据趋的全过程排放源数据工业、交通、生活等污染源的排放扩散模型预测大气或水体中污染物浓度的时空••强度、成分和时空分布分布毒理学数据污染物的毒性参数、剂量反应关系多介质模型模拟污染物在不同环境介质间的传•-•和暴露限值输和分配物理化学性质数据污染物的溶解度、蒸气压、暴露评估模型评估人群和生态系统对污染物的••分配系数等参数暴露水平大数据分析方法机器学习利用历史数据建立污染预测和源解析模型•统计分析探索污染物时空分布规律和影响因素•可视化技术直观展示污染物分布、迁移和健康风险•知识图谱构建环境化学知识体系和因果关系网络•环境化学大数据与模型技术的结合，为污染物行为预测和风险管理提供了强大工具基于机器学习的预测模型能够实时预报城市空气质量变化；多介质归趋模型可模拟持久性有机污染物的全球扩散过程；化学反应动力学模型则有助于理解污染物在环境中的转化机制随着高性能计算技术的发展，环境模型的精度和复杂度不断提高新一代大气化学传输模型可同时模拟数百种污染物的化学反应；基于分子动力学的微观模型能够揭示污染物与环境介质的相互作用机制这些进展为理解复杂环境化学过程和制定精准治污策略提供了科学支撑环境法治建设进展环境法律体系完善新环保法为顶天立地的环境法律体系环境执法能力提升统一执法队伍建设和执法方式改革环境司法专门化环境资源法庭和专门化审判机制建立我国环境法律体系不断完善，形成了以《环境保护法》为基础，包括污染防治、自然资源保护、核安全等专门领域法律法规在内的完整法律框架年修订的《环境保护法》被称为史上最严环保法，增加了按日连续处罚、查封扣押、限产停产、行政拘留等惩罚措施，大幅提高了违法成本2014环境评价制度是我国预防环境污染和生态破坏的重要法律制度《环境影响评价法》规定，对规划和建设项目实施环境影响评价，未批先建将受到严厉处罚近年来，我国不断强化规划环评的战略引领作用，推动区域、流域和产业规划环评落地实施建设项目环评制度实施分类管理，对不同环境影响程度的项目采取不同的管理措施环境污染的责任追究与执法万件亿

24.

4138.6环境行政处罚案件环境罚款总额年全国环境行政处罚案件数量环境违法罚款金额（人民币）2022件人34021452环境公益诉讼环境刑事责任年检察机关提起的环境公益诉讼案件数因环境污染犯罪被判刑的人数2022环境污染责任包括行政责任、民事责任和刑事责任新环保法强化了行政责任，实行企业事业单位和其他生产经营者污染环境的法律责任制度，对拒不改正违法行为的，可以实施按日连续处罚实行罚款处罚与责令限产、停产直至关闭的配套制度，切实增强惩罚性我国已建立环境损害赔偿制度和生态环境损害赔偿制度，明确污染者应当依法承担损害赔偿责任同时，通过建立环境公益诉讼制度，赋予检察机关和符合条件的社会组织提起环境公益诉讼的权利刑法修正案增设了多项环境污染犯罪，加大了对严重环境违法行为的刑事处罚力度环境执法与司法协作机制的建立，有效提高了环境违法成本公众环境意识现状学校教育与环境课程中小学环境教育高等教育专业建设校园绿色实践中小学环境教育主要以融我国已有余所高校设校园绿色实践是环境教育200入式为主，将环境知识和立环境科学与工程相关专的重要组成部分各地学理念融入语文、科学、地业，每年培养约万名环境校积极开展垃圾分类、节3理等学科教学中全国约专业毕业生环境化学、水节电、低碳出行等绿色的中小学开设了校本环境生物学、环境工程等实践活动，建设生态园、82%环境教育课程，的学成为热门专业方向许多气象站等环境教育设施63%校定期组织环保实践活动高校将环境通识课程纳入环保社团在校园中发挥着近年来，绿色学校创建活公共必修课，提高全体大重要作用，组织开展各类动在全国范围内推广，成学生的环境素养环境实环保主题活动和志愿服务，为推动学校环境教育的重验教学示范中心建设也取培养学生的环保意识和行要载体得显著进展动能力环境教育已经纳入我国国家教育体系《中小学环境教育专题教育大纲》明确了各学段环境教育的目标和内容，《高等学校环境教育教学基本要求》规范了高校环境教育教育部、生态环境部等多部门联合推动环境教育的制度化、规范化发展媒体与公益组织作用媒体监督与传播环保公益组织新闻媒体在环境保护中发挥着探照灯环保公益组织是连接政府、企业和公众和扩音器的作用环境记者通过深入的重要桥梁全国性组织如中国野生动调查和报道，揭露环境违法行为，推动物保护协会、自然之友等开展政策倡导、环境问题解决同时，媒体积极传播环公众教育和环境诉讼；地方性组织则更保知识和理念，引导公众参与环保行动多关注本地环境问题，组织垃圾清理、央视三农、绿色中国等栏目和新媒河流保护等实际行动这些组织通过专体平台成为环保传播的重要阵地业知识和行动能力，有效补充了政府环保工作典型案例效应蓝天卫士通过公民科学项目，组织志愿者开展大气污染监测，数据被多地环保部门采纳守护江河联盟连续多年组织长江、黄河等大型水系的巡护行动，发现并推动解决了数百起水污染问题这些成功案例激发了更多公众参与环保的热情和信心媒体和公益组织在环境保护中扮演着越来越重要的角色随着政府信息公开制度的完善和公众参与机制的建立，这些社会力量有了更大的发展空间环保公益组织的专业化、规模化和影响力不断提升，逐渐成为环境治理体系的重要组成部分公众参与的典型实践环评公众参与环保监督举报环保志愿服务环境影响评价过程中的公众参与是最早制度化的环保监督举报是公众参与环保的重要渠道环保志愿服务是最活跃的公众参与形式净滩环保参与形式《环境影响评价公众参与办法》环保举报热线和微信平台每年受理举行动、地球一小时、无痕山林等品牌活动吸12369规定，建设项目环评需通过网站公示、问卷调查、报超过万件许多地方建立了有奖举报制度，引了大量志愿者参与许多城市建立了河长制、60听证会等方式征求公众意见近年来，公众参与鼓励公众举报环境违法行为大数据分析显示，湖长制的协管员和监督员队伍，让公众直接参与的广度和深度不断提高，多个项目因公众反对而公众举报与环境质量改善之间存在明显的正相关水环境保护这些活动不仅改善了环境，也提高被迫调整或取消关系了参与者的环保意识公众参与环境保护的形式日益多样化，从被动接受环境知识到主动参与环境决策和行动，公众角色发生了根本性转变环保社区建设、绿色消费联盟、公民科学项目等新型参与模式不断涌现，为环境治理注入了新的活力未来挑战与机遇未来环境挑战发展机遇尽管我国环境质量持续改善，但仍面临诸多挑战新污染物风险面对挑战，我国环境化学研究与治理也迎来了重要机遇生态文日益凸显，全氟和多氟烷基物质、内分泌干扰物、抗生素明建设上升为国家战略，为环境保护提供了强大的政策支持和资PFAS等新兴污染物的生态环境风险和健康风险亟待评估和管控源保障美丽中国建设对环境质量提出了更高要求，环保产业迎来黄金发展期气候变化加剧了环境问题的复杂性，改变了污染物的环境行为和生态效应极端气候事件增加了环境风险，对污染物监测和控制技术创新为环境问题解决提供了新思路人工智能、大数据、物提出了新挑战碳达峰、碳中和目标下，如何协同控制常规污联网等新一代信息技术与环境科学深度融合，大幅提升了环境监染物和温室气体排放，实现减污降碳协同增效，是未来环境治理测和治理的精准性和效率合成生物学、纳米技术、先进材料等的重要课题前沿领域的突破，为环境问题提供了创新解决方案国际合作为技术和经验交流创造了有利条件未来环境化学研究将更加关注精准化、系统化和前瞻性，着力解决复合污染、新污染物、全球变化等关键科学问题环境治理将向精细化、智能化、区域协同和多污染物协同控制方向发展，推动生态环境质量持续改善，支撑美丽中国建设我国环境化学研究动态我国环境化学研究已从跟踪学习国际前沿发展到部分领域引领国际研究十四五期间，国家重点研发计划设立了典型污染物与新污染物协同控制与治理等专项，中国科学院、国家自然科学基金委员会也对环境化学研究给予重点支持主要研究方向包括复合污染机制与控制、新污染物环境行为与风险评估、区域环境质量改善机制等产学研融合是我国环境化学研究的鲜明特色高校、科研院所、环保企业和政府部门建立了多种合作机制，推动科研成果转化应用环保技术创新中心、产业联盟等平台促进了创新链与产业链的有效衔接北京、长三角、珠三角等区域环境问题的系统解决方案，展示了我国环境科学从理论到实践的综合能力课件总结与讨论环境化学基础监测与分析1掌握环境化学问题定义、污染类型及其成因机理理解环境监测技术原理及其应用领域社会参与治理技术认识公众参与环境保护的重要性和途径掌握水、气、土壤等污染治理的主要技术路线本课件系统介绍了环境化学问题的基本概念、污染类型、成因机制、检测方法和治理技术，分析了典型环境污染案例及其启示，探讨了环境法律政策、公众参与及未来发展趋势通过学习，应当理解环境污染的复杂性和系统性，掌握主要污染物的环境行为和生态效应，了解环境监测和污染控制的基本原理和技术方法希望同学们在课后思考以下问题环境污染物的迁移转化过程如何影响其环境归趋和生态风险？不同环境介质污染治理技术的优缺点和适用条件是什么？如何从个人行动到社会参与，为环境保护贡献力量？欢迎在课堂讨论环节分享你的见解和建议。