環(huán)境化學(xué)的回顧與展望

郭英喜

環(huán)境化學(xué)主要研究化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中的存在、轉(zhuǎn)化、行為和效應(yīng)及其控制化學(xué)的原理和方法。它是化學(xué)科學(xué)的一個新的重要分支,也是環(huán)境科學(xué)的核心組成部分。根據(jù)國家自然科學(xué)基金委員會《自然科學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略調(diào)研報告》的劃分,環(huán)境化學(xué)的研究主要包括環(huán)境分析化學(xué),大氣、水體和土壤環(huán)境化學(xué),污染生態(tài)化學(xué),污染控制化學(xué)等四部分內(nèi)容。

一、環(huán)境化學(xué)的產(chǎn)生

環(huán)境化學(xué)的發(fā)展大致可分為三個階段:1970年以前為孕育階段,70年代為形成階段,80年代以后為發(fā)展階段。二次大戰(zhàn)以后至60年代,發(fā)達國家經(jīng)濟從恢復(fù)逐步走向高速發(fā)展,由于當(dāng)時只注意經(jīng)濟的發(fā)展而忽視了環(huán)境保護,污染環(huán)境和危害人體健康的事件接連發(fā)生,公害的發(fā)生促使人們開始研究和尋找污染控制途徑,力求人與自然的協(xié)調(diào)發(fā)展。60年代初,由于當(dāng)時有機氯農(nóng)藥污染的發(fā)現(xiàn),農(nóng)藥中環(huán)境殘留行為的研究就已經(jīng)開始。這個階段是環(huán)境化學(xué)的孕育階段。到了70年代,為推動國際重大環(huán)境前沿性問題的研究,國際科聯(lián)1969年成立了環(huán)境問題專門委員會(SCOPE),1971年出版了第一部專著《全球環(huán)境監(jiān)測》,隨后,在70年代陸續(xù)出版了一系列與化學(xué)有關(guān)的專著,這些專著在70年代環(huán)境化學(xué)研究和發(fā)展中起了重要作用。

二、環(huán)境化學(xué)的發(fā)展

1972年在瑞典斯德歌爾摩召開了聯(lián)合國人類環(huán)境會議,成立了聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署,確立了一系列研究計劃,相繼建立了全球環(huán)境監(jiān)測系統(tǒng)(GEMS)和國際潛在有毒化學(xué)品登記機構(gòu)(IRPTC),并促進各國建立相應(yīng)的環(huán)境保護結(jié)構(gòu)和學(xué)術(shù)研究結(jié)構(gòu)。應(yīng)該說,這一系列的舉措在人類的環(huán)境保護事業(yè)中起到了里程碑作用。

80年代全面地開展了對各主要元素,尤其是生命必需元素的生物地球化學(xué)循環(huán)和各主要元素之間的相互作用,人類活動對這些循環(huán)產(chǎn)生的干擾和影響,以及對這些循環(huán)有重大影響的種種因素的研究;重視了化學(xué)品安全性評價;開展了全球變化研究,涉及臭氧層破壞、溫室效應(yīng)等全球性環(huán)境問題。同時加強了污染控制化學(xué)的研究范圍。1992年在巴西里約熱內(nèi)盧召開的聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展會議(UNCED),國際科聯(lián)組織了數(shù)十個學(xué)科的國際學(xué)術(shù)機構(gòu)開展環(huán)境問題研究。例如:國際純粹與應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)1989年制訂了“化學(xué)與環(huán)境”研究計劃,開展了空氣、水、土壤、生物和食品中化學(xué)品測定分析等六個專題的研究。1991年和1993年在我國北京召開的亞洲化學(xué)大會和IUPAC會議上,環(huán)境化學(xué)均是重要議題之一。1995年諾貝爾化學(xué)獎第一次授予三位環(huán)境化學(xué)家Crutzen,Rowland和Molina,他們首先提出平流層臭氧破壞的化學(xué)機制。Crutzen于1970年提出了NOx理論,Rowland和Molina于1974年提出了CFCs理論,這幾位化學(xué)家的實驗室模擬結(jié)果在現(xiàn)實環(huán)境中得到驗證。從發(fā)現(xiàn)平流層中氧化氮可以被紫外輻射分解而破壞全球范圍的臭氧層開始,追蹤對流層大氣中十分穩(wěn)定的CFCs類化學(xué)物質(zhì)擴散進入平流層的同樣歸宿,闡明了影響臭氧層厚度的化學(xué)機理,使人類可以對耗損臭氧的化學(xué)物質(zhì)進行控制。這些理論的研究成果因1985年南極“臭氧洞”的發(fā)現(xiàn)而引起全世界的“震動”,從而導(dǎo)致1987年《蒙特利爾議定書》的簽訂。這充分表明環(huán)境化學(xué)家的工作已經(jīng)引起全人類的重視,環(huán)境化學(xué)已經(jīng)開始走向全面發(fā)展。

三、我國的環(huán)境化學(xué)發(fā)展狀況及趨勢

我國的環(huán)境化學(xué)研究也已經(jīng)有了20多年的歷史,自70年代起,在典型地區(qū)環(huán)境質(zhì)量評價,環(huán)境容量和環(huán)境背景值調(diào)查,污染源普查,圍繞工業(yè)“三廢”污染,在大氣、水體、土壤中環(huán)境污染物的表征、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律,生物效應(yīng)以及控制等方面進行了大量的工作。近年來,完成了一批攻關(guān)課題和重大基金項目等國家任務(wù)。“八五”和“九五”期間,在有毒污染物環(huán)境化學(xué)行為和生態(tài)毒理效應(yīng)、水體顆粒物和環(huán)境工程技術(shù)、大氣化學(xué)和光化學(xué)反應(yīng)動力學(xué)、對流層臭氧化學(xué)、區(qū)域酸雨的形成和控制、天然有機物環(huán)境地球化學(xué)、有毒有機物結(jié)構(gòu)效應(yīng)關(guān)系、廢水無害化和資源化原理與途徑等方面的工作分別得到了國家自然科學(xué)基金、國家科技攻關(guān)、中國科學(xué)院重大重點等項目的支持,取得了一批具有創(chuàng)新性的研究成果,形成了一支從政府到地方各級行政管理與環(huán)境保護部門、科研單位、高等院校等多層次的管理人員與研究人員隊伍。

但是,從國際發(fā)展趨勢和目前水平來衡量,就總體而論,我國環(huán)境化學(xué)的研究,無論從方法、技術(shù)上,還是研究思路上大多缺乏獨創(chuàng)性、系統(tǒng)性和完整性,對熱點環(huán)境問題的研究遠遠不能滿足國家在環(huán)境保護方面的需求。在分支學(xué)科和研究的內(nèi)容上發(fā)展也不平衡,缺乏連貫性、系統(tǒng)性和綜合性。在環(huán)境化學(xué)過程研究中對化學(xué)污染物的外觀表征研究得較多,而在復(fù)合污染的界面反應(yīng)過程動力學(xué),污染機制及其效應(yīng)方面研究的深度不夠,缺乏從分子水平上對污染物動力學(xué)機制的研究。在環(huán)境分析化學(xué)方面,雖然建立和發(fā)展了較為完備的常規(guī)分析測試方法,但對于環(huán)境樣品的形態(tài)、結(jié)構(gòu)與中間產(chǎn)物、同族體等的分離與測定還與國際先進水平有很大差距。在污染物的現(xiàn)場測試、實時測定等方面尚缺少有效的方法和儀器。

四、結(jié)論

隨著國家對環(huán)境污染問題的重視和公眾環(huán)境保護意識的提高,跨世紀的環(huán)境化學(xué)任重道遠。無論是控制或防治環(huán)境污染和生態(tài)惡化,還是從改善環(huán)境質(zhì)量、保護人體健康、促進國民經(jīng)濟的持續(xù)發(fā)展等各個方面,環(huán)境化學(xué)都可以發(fā)揮重要作用。在環(huán)境監(jiān)測,大氣復(fù)合污染的化學(xué)機制、污染評價與防止對策,水體中復(fù)合污染及土壤多介質(zhì)污染機制研究,有毒化學(xué)品生態(tài)效應(yīng)及危險性評價,內(nèi)分泌干擾物質(zhì)的篩選,污染控制原理,環(huán)境修復(fù)技術(shù)等諸多領(lǐng)域,環(huán)境分析化學(xué),大氣、水體和土壤環(huán)境化學(xué),污染生態(tài)化學(xué),污染控制化學(xué)等分支學(xué)科都面臨著挑戰(zhàn)和良好的發(fā)展機遇?！?/p>

(編輯/穆楊)