我国在严重的燃煤大气污染背景下,叠加了日益严重的汽车尾气污染,两类污染相互作用或影响,其耦合机制尚不清楚。此外,区域性大气环境问题与全球性环境问题的叠加也将是现今研究的重要课题。
2.水体或水环境化学
水环境化学有较长的研究史,近年来稳步发展,以化学平衡原理为主,在水环境化学过程的速率及反应机制两方面研究均受到重视。根据天然水体系统这些关键性原理和参数所形成的模型和模式逼近真实,已使天然水体化学在它最重要的方面逐渐进入定量化研究阶段。
在固体-水界面的界面化学研究方面,无论在概念和实验方面近年来均有很大发展,特别对固体表面和溶质相互作用的吸附过程研究已相当深入。如与H+、OH-、金属离子和配位体形成络合键的表面络合以及非极性化合物与水形成疏水吸附均已被认为是吸附过程的基本机制。无论对颗粒物之间胶体化学系统和行为作出解释,对地球化学过程速率规模的定量处理等方面,界面化学都是十分重要的。
近年来与水环境介质密切相关的大气和水相互作用的重要性已日益受到人们的关注,在大气中尽管水分只是一种次要的组分,然而在云雾、降水化学反应中却很重要,在联接土壤和水及大气环境方面也很重要。
在水体化学反应过程的机制研究中,近年来有关氧化还原过程中电子迁移速率的研究使得对重要的光诱导和光催化过程的非均相体系的了解更趋深入,为其应用增加了科学依据。水体中金属离子的形态分析及变化以及其络合、吸附反应动力学模型模式,包括动态模式均在迅速发展中。金属离子与细菌生物膜(Microbial biofilms)的作用;如天然水体中的细菌可与颗粒物表面作用,并可释放出有机聚合物而与金属离子键合,因此它可以对金属离子在水体中的积累、迁移及归宿等产生影响,该领域也是环境水化学的新内容,值得予以注意。
有机物在水/土壤中的环境化学行为近几年来发展很快,一方面对单个环境化学过程在分子水平上的定量研究,描述了吸附、化学/生化降解等重要转化过程,并与其反应物的毒性效应相结合(如利用QSAR进行初步预测);另一方面结合实际环境污染问题研究水体/土壤、河/湖中有机污染物在有关体系中的动态过程,并和特定污染物的源、分布和归宿的评价相结合,将环境有机化学与生物地球化学、环境工程等研究配合起来,使有机环境化学研究日趋系统化,并和解决实际问题密切配合。
近年来水环境化学以及有机环境化学(以水/土壤环境研究为主)的重要进展比较充分地反映在瑞士W.Stumm等国际上很有权威的《水化学》1995年新版(第三版)专著中以及R.Schwarzenbach等先后出版的《环境有机化学》(1993,1995)两专著中。
在水环境化学的应用方面,颗粒物之间相互作用的界面化学涉及面很广。如土壤/沉积物间有机、无机化学物质的环境行为,水与底泥界上营养元素的转化及再向水体中的释放过程与机制,水表微层中污染物的行为及与大气之间的界面反应以及水污染控制等过程研究中均属有广泛意义的基础性内容,应给予重视和发展。
3.土壤环境化学
随着化学沾污物/污染物多途径进入土壤系统,如农药、化肥、生物质燃烧等农业活动加剧,大气污染物沉降和酸雨/降雨影响,污灌和污泥的土地利用,工、矿、生活固体废弃物的堆放、填埋等种种活动,由于土壤系统是如此脆弱以致容易受到种种化学物质的冲击,因而破坏了土壤系统,近年来土壤系统中重金属、农药等有机物的环境化学行为研究比前更受重视。从局部/区域土壤环境来看,人们主要关心涉及化学污染物的潜在食物链污染影响。对重金属污染来说,土壤中金属形态和生态有效性以及生态毒性的研究,多组分化学混合物以及化学污染物在多介质中的土壤环境化学行为及其模型、模式的研究受到关注。对大量有机沾污物/污染物特别是各种主要农药的研究一直是研究重点,近年来多介质土壤系统中化学污染物的化学/生化降解和氧化还原过程的研究更为系统、深入。多介质研究包括土壤/沉积物,土壤水/地下水,土壤和大气等介质。不饱和土壤对化学污染物的分配、吸附、降解等化学行为有较多影响,受到人们的重视,以上这些研究也可以为制定土壤环境中化学污染物基准,对控制、修复受污染/破坏的土壤、为保护土壤环境健康以及土壤利用提供必要的科学依据。
近年来土壤环境中有机物的降解性和移动性评价研究更多,将土壤环境化学研究和生物降解、物理扩散(挥发、逸散)流动性因素相结合而建立的综合试验、模拟动态研究等等,国际上也已开始。
当前多介质环境问题已逐渐发展、渗透到复杂生态系统、元素生物地球化学以及全球变化等研究领域中,多介质环境化学在迅速发展着,土壤环境化学是它一个重要的组成部分。
4.元素化学循环
全球性元素循环研究在不断发展,近几年来有关环境化学过程的研究有较快的发展,可以从以下汞和氮的转化和迁移过程来说明。
汞的化学循环
近年来汞作为全球性污染物已日益受到人们重视,1994年召开的国际汞会议上有二百多篇论文涉及汞的源、环境过程,特别是大气化学过程、健康影响、全球性模型模式等(其专集已于1995年发表),1996年即将召开的国际汞的会议已有四百多篇论文报名。SCOPE1992年成立汞的专题研究以来,对金矿开采、水库建设以及燃煤等人为活动引起的汞污染,及其对生态环境和健康影响的研究,有关学术活动十分频繁。国际上汞污染源的不断发现以及甲基汞影响胎儿健康等影响均引起国际环境、卫生界的关注。从环境化学研究进展来说,气态汞的取样、形态分析、超痕量不同形态汞的分析方法的不断改善,汞循环中大气化学过程及其机制的研究成果更为显著。美国、北欧在洼地、湿地及生态系统中有关地区性汞循环,包括汞的大气化学过程/机制及其迁移转化、以及有关化学模型、模式已有系统的研究。这些研究促进了人们对全球性汞循环及其影响有了进一步了解。例如大气汞的化学动力学机制,包括大气水相中汞的氧化还原反应,颗粒物与其干湿沉降过程中的非均相化学变化,电厂烟羽模拟中汞的干湿沉降过程等,这些对地区性/全球性汞循环模型的建立和模式估算均是十分重要的。
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