环境化学学科发展趋势 （上）

作者：佚名    文章来源：?tid=29932    点击数：392    更新时间：2011-09-16

环境化学学科发展趋势

随着社会经济的发展、资源与能源的开发利用、城市化过程的加速、人口增加，人类活动引起的环境化学问题层出不穷，对环境化学提出了新的挑战，反过来也促进了环境化学的发展。

（一）环境分析化学

90年代以来，无论环境生态破坏和健康问题不断出现和资源环境的破坏、管理和修复，污染控制和防治的深化以及环境科学各种研究开展的需要，促使各种新理化方法/技术/仪器的发展和应用，大大推动了环境分析化学的发展。

环境分析化学每年平均一万篇以上论文，有机分析占2/3，平均每十年将在灵敏度上提高三个数量级，痕量分析90年代达ppt（10-12），超痕量分析达ppq（10-15）级。目前需解决的关键问题有：样品采集、保存等前处理问题、形态分析、现场实时分析监测（包括快速响应）以及对难挥发性化合物、强极性化合物的分析等问题。

近年来环境有机物的分析发展尤为迅速。如直接涉及人体健康的饮用水、室内空气中剧毒化学物质的超痕量分析灵敏度的提高；复杂介质（matrix）体系中有机毒物的分离提取，包括高毒性簇化合物，PCB、PCDD、PAHs有毒同簇体（Cogeners）分离分析；多残留等混合物质的同时测定；农药包括除草剂环境化学行为、降解代谢产物中未知物结构鉴定以及难挥发、热不稳定性和强极性农药的痕量、超痕量分析仍不断发展等等。至今高灵敏度、强极性、多残留农药（包括其消解动态）的可靠分析方法仍不理想、固体废弃物燃烧排放产物等对分析化学仍不断提出新的要求，大气中环境有机化合物的分析任务更为繁多。

从分析化学及环境分析仪器研究来看，近年来环境化学和有关学科、技术工作的一体化研究和开发成效更为显著。快速、可靠、简便以及现场分析仪器的小型化、灵敏度不断改进。如 GC/MS、LC/MS、 MS/MS、 HPLC（ESI）/MS、GC-AED等联用技术出现重要发展。化学、生物传感器的研究开发受到重视。目前已着手建立HPLC/APIMS（大气压电离质谱）联用新技术。这些值得我国重视研究。

近年来金属和金属有机物的形态分析仍然是研究的热点，其内容及分析手段均在扩大中，联用技术受到了重视。如1994年欧洲委员会测量与测试计划举办的“形态分析趋势”研讨会上除确认今后元素形态分析的趋势应着重研究对环境和生态有重要影响的、未知的新形态（Species）及其归宿，改进配位体与氧化还原物种等分析技术；利用高分辨ICP－MS（“离子阱”），避免检测中干扰；选择性检出和电泳相耦合的技术；毛细管电泳与HPLC或GC-荧光光谱相耦合用于现场测定（Hg，Se，Cd，Pb）；光导纤维/现场测定技术；发展生物技术：在线检测用微型化微波聚焦系统等新技术。同时也应与指出，今后研究趋势还应向金属蛋白、金属酶、有机硒等大分子物种中有毒有害成分的检出、存在与归宿等方面发展。

人类工作生活活动及居住环境引起的室内空气污染直接影响人体健康，有关分析化学也在迅速发展。瞬态物种的测定在大气化学研究中已很重要，它的分析和监测可准确地认识大气化学动态过程，如富里叶变换红外技术，激光技术和各种联用技术仍在发展中。

总之，环境分析化学当今的发展是和目前环境问题的研究或现实问题的剖析密切联系的；应用高新技术，如激光、微波、分子束和核技术等在环境中愈益显示出它们的威力，使原来的分析方法、步骤或程序，从根本上有所革新；为达到上述高灵敏度、瞬时快速和在线分析等要求，还必须从高新技术上进行多方面探索与联用，这也将是今后发展的重要途径。

（二）大气、水体、土壤环境化学

研究环境化学物质（化学沾污物及能在环境/生物/人体产生生态效应/健康影响的化学污染物）在不同环境介质中的环境化学行为，既有其各自深入发展的特点也还有它们相互作用、跨介质/多介质变化的特点，特别是复杂体系（开放体系）动态过程（不可逆过程）的化学原理、方法和手段的研究，其内容十分丰富，这是环境化学的主要部分，目前正向纵深发展。

1.大气环境化学

从对大气污染物的物理化学表征，进入到研究环境中的化学反应动力学、大气光化学机制以及自由基反应过程等，近年来重点已由均相化学反应转向非均相反应研究。结合区域和全球性大气问题，对气溶胶/颗粒物在大气化学过程中的作用研究受到很大重视。

1995年度诺贝尔化学奖授予三位大气环境化学家Crutzen、Row-land和Molina。他们首先提出了平流层臭氧破坏的化学机制。Crutzen提出NOx理论（1970）、Rowland和Molina提出了CFCs理论（1974），这些基础理论的研究成果对南极“臭氧洞”的发现（1985）引起全世界的“震动”而导致《蒙特利尔议定书》的签订（1987），为保护全球环境作出了重大的贡献，同时也标志着大气环境化学已进入到成熟的阶段。

近年来平流层和对流层化学一直是大气化学研究的重要内容。如何利用化学手段进行CO2控制，已有研究。臭氧洞的形成及其原因以及如何保护臭氧层的问题，已是当今全球性环境问题的热点。非均相大气化学反应得到了很大重视，如臭氧洞形成的解释，Solomon、Turco等人指出仅依据气相反应还不能很好解释臭氧洞的形成，必须研究大气中冰晶气溶胶上的非均相反应。研究在平流层和对流层中气溶胶表面吸附特性（如有机过氧化物自由基、金属、有机物等）与催化作用，这些非均相表面的化学过程，将有助于进一步了解臭氧洞形成的根源。为保护臭氧层，减缓大气臭氧耗损，研究超细颗粒物的低温反应的储库化合物与活性种的低温催化失活反应特性，寻找调控臭氧的最佳条件，这方面的研究极为活跃。还有提出向平流层注入烃类以减少极地涡旋中的臭氧损耗或用电子扫除平流层中Cl原子等方案，当然这些方案还在研究探索中。

研究辐射活性气体的发生、转化与归宿，对地球的起源、演变和持续发展有重要作用。已发现生物源的源强超过化石燃料燃烧的源强，其生成和消失的生化过程和光化学过程值得深入研究。例如，与光合作用有关的气体释放过程、与维管束传输有关的释放过程、与土壤微生物有关的释放过程以及与根系分泌物和化感物质有关的释放过程等。

室内空气污染问题（包括家庭环境和工作环境）已成为涉及千家万户的环境问题。大量、不断地释放出来的有毒、有害气体、包括抽烟、取暖、燃气、建筑材料、生活用挥发性有机化合物，它们的存在、分布及化学转化和影响，近年来受到国内外的重视。