環境科學化學的必要性的論文

　　1化學是中心科學

　　化學知識產生的歷史幾乎伴隨了人類歷史的整個過程，人類社會的每一次進步常常用化學成就作為標志。世界是由物質組成的，化學則是人類認識世界和改造世界的主要方法和手段之一，是研究物質的性質、組成、結構、變化和應用的科學。不同人群對化學的形象有不同的定論。在公眾層次上，一提起化學就想起環境污染；對在校大學新生一提化學，就想到瓶瓶罐罐；而對年輕化學家一提化學，就以為做高深的論文〔1〕。其實對化學形象的正確認識在于，化學是解開自然界奧妙的鑰匙，也是創造新生事物的科學。在當代所謂的八大朝陽科學(Sun-Rise-Sciences)：環境科學、信息科學、生命科學、材料科學、能源科學、地球科學、空間科學和核科學中，化學是一門中心科學〔2〕，無論哪一門科學的誕生、發展和未來都離不開化學。通過化學，人們在分子和原子的層次上理解事物的本質，同樣在分子和原子的層次上合成新生事物，創造自然界原本不存在的物質。

　　2環境科學是綜合科學

　　環境科學中所指的環境(environmental)是以人類為主題的外部世界，即人類生存、繁衍所必需的相適應的物質條件的綜合體〔3〕。人類與環境構成了一對矛盾體系。環境科學主要研究這對矛盾體系，即環境在人類活動強烈干預下所發生的變化和為了保護這個系統的穩定性應采取的對策與措施。在宏觀上，環境科學研究人類與環境之間的相互作用、相互促進、相互制約的對立統一關系，揭示社會經濟發展和環境保護協調發展的基本規律；在微觀上，環境科學研究環境中的物質，尤其是人類排放的污染物在有機體內遷移、轉化和累積的過程與運動規律，探索其對生命的影響及其作用機理等。可見，環境科學是一門綜合性很強的科學，不僅牽涉到自然科學與工程技術科學的許多部門，還涉及經濟學、社會學和法學等社會科學方面，要充分運用地學、生物學、化學、物理學、醫學、工程學、數學、計算科學和社會學、經濟學和法學等多種學科的知識〔4〕。環境科學的任務是揭示人類與環境矛盾體系的實質，研究二者的辯證關系，掌握其發展規律，調控二者之間物質、能量和信息交換過程，尋求解決矛盾的途徑和方法，謀求人類環境系統的協調和持續發展。

　　3環境科學中的化學

　　當今工業社會，人口劇增大量消耗和破壞自然資源，排放到環境中的工業“三廢”引起的環境惡化，直接構成對全人類生存的威脅。其實，自然環境可以通過大氣、水流的擴散、氧化以及微生物的分解作用，將污染物化為無害物。但是當進入環境中的污染物的量超過環境自凈能力時，就會直接或者間接有害于生物生長、發育和繁殖。

　　3.1臭氧層空洞的化學解釋

　　臭氧層存在于距地表16-40Km的大氣平流層中〔4〕。在自然狀態下，大氣平流層中的臭氧分子能夠吸收紫外線的能量，分解成為氧原子，并很快與大氣中的氧氣發生進一步的化學反應，生成新的臭氧分子，使臭氧層中的臭氧分子的量達到動態平衡。太陽發射出的短波(200~280nm)紫外線的能量足以斷開人與其他生物機體組織的化學鍵，從而傷害機體。由于太陽和地球之間存在臭氧層，這種紫外線全部被臭氧層吸收，臭氧層成為地球的天然屏障，使地球上的生命免遭強烈的紫外線傷害。臭氧的分子構型為V字形，含有離域π34鍵。雖然在紫外線的照射下，臭氧化學鍵斷裂成氧分子和自由態氧原子，同樣在紫外線的照射下自由態氧原子也能吸收能量和周圍的氧分子反應生成臭氧分子。這個化學平衡的左右移動過程，就是臭氧吸收紫外線的原因所在。然而，人類合成的氟利昂及排放的NOx，SOx等導致臭氧分解、消耗，給地球生命造成威脅。氟利昂化學性質穩定，本身沒有毒，在強烈的紫外線照射下吸收能量，產生高活性原子態自由基。由于自由基帶有成單電子，穩定性差，反應活性也大，能夠立即和周圍的臭氧分子反應生成氧氣分子和自由氧原子破壞臭氧層。

　　3.2環境監測中的化學方法

　　為隨時了解現有的環境質量及其變化規律，環境部門隨時進行著監督和監測，即所謂的環境監測。環境監測是運用現代科學技術手段對代表環境污染和環境質量的各種因素的監視、監控和測定，對環境質量及其變化趨勢進行評價的過程。在環境監測領域中化學發揮著重要作用。無論是水，空氣和土壤的監測都離不開化學方法。

　　3.2.1水質監測

　　現場測定水樣pH：電化學原理；加入酸堿保存水樣：沉淀反應中溶度積規則；加入氧化還原劑保存水樣：氧化還原原理；消解方法進行水樣前處理：酸堿在高溫下的氧化還原性水樣COD，BOD的測定：化學滴定法；水樣中金屬離子的測定：儀器分析方法中原子吸收或原子發射分光光度法；水樣中氟離子測定：電化學中離子選擇性電極法；總有機碳的測定（TOC）：燃燒氧化-非色散紅外吸收法。

　　3.2.2大氣監測

　　SO2的監測：特定溶劑濃縮吸收-分光光度法；紫外熒光光度法；NOx的監測:化學發光法；總烴和非甲烷烴：氣相色譜法；總懸浮顆粒物的組分測定：化學熔融法溶解顆粒物。

　　3.2.3土壤監測

　　有機磷農藥的測定：特定溶劑提取、萃取、凈化-氣相色譜法；有機物測定：有機溶劑萃取-氣相色譜法；金屬離子的測定：消解、溶解-原子吸收分光光度法；有機氯農藥的測定：微波萃取-氣相色譜/質譜法。

　　4結語

　　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，化學都可以發揮重要作用。要作出環境污染的認知、環境監測、環境毒理學機制到污染評價與防止對策，都離不開化學知識。在化學教育過程中把每一個知識點和身邊的環境問題相結合的方法，不僅引起學生的興趣，更使學生懂得每一個基礎課程在今后生活工作中的重要性。

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