环境生物无机化学在环境科学中的应用
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环境生物无机化学在环境科学中的应用
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【摘 要】：环境问题的解决逐渐提上日程，成为各国各科学领域需要首要思考的难题，生物无机化学作为一门在分子水平上研究生物体内与无机元素（包括生命金属与大部分生命非金属）有关的各种相互作用的学科，无疑也在环境问题上有所发现和进展，用以协助有关机构尽快改善环境。本文简要分析环境现况并对近期多个有关成就进行简单介绍，使读者对于环境生物无机化学为环境的改善作出的贡献能够进一步了解。
关键词：环境生物无机化学；环境科学;应用
从二十世纪开始，不断推进的人类科技史悄无声息的改善了我们的生活，也改变了我们的环境。据统计，目前化学物质引起的环境污染已占80％～90％［1］。环境污染影响范围较广，影响到环境中的四大要素，即空气、水、土壤、食物，也是人类生存不可或缺的物质。［2］。这意味着无论是发展中国家还是发达国家，环境问题都将是各部门重点解决的问题。环境生物无机化学作为一门在分子水平上研究生物体内与无机元素（包括生命金属与大部分生命非金属）有关的各种相互作用的学科，无疑也在环境问题上有所发现和进展，用以协助有关机构尽快改善环境，其最大的体现即在环境科学这门在全球环境污染加剧的形势下逐渐发展起来的一门新兴学科（运用相关的自热、 社会科学相关理论与技术为环境问题作出了突出贡献。已形成三大分支：自然环境科学、社会环境科学、综合环境科学［3］。）的应用上。
环境生物无机化学作为自然环境科学的分支，为环境科学完成主要任务提供了大量可考数据和方法，而这些主要任务即：第一，探索全球范围内环境演化的规律，了解人类环境变化的过程、环境的基本特性、环境结构和演化机理等，以便应用这些认识使环境质量向有利于人类的方向发展，避免对人类不利变化。第二，揭示人类活动同自然环境之间的关系，以便协调社会经济发展与环境保护之间的关系，使人类社会和环境协调发展。第三，探索环境变化对人类生存的影响，发挥环境科学的社会功能，探索污染物对人体健康的危害机理及环境毒理学研究，为人类正常健康的生活服务。
。第四，研究区域环境污染综合防治的技术措施和管理措施［4］。
目前出现的绝大多数环境问题可分为几类：水污染、大气污染、生态污染和土壤污染，但无论是哪一种污染都对人体或其他生物有着直接或间接的影响：
(1)直接影响。在人体内存在的元素中，除碳、氢、氧、氮能形成各种体内的有机物质外。其他元素都各以一定的化学形态和结构形成各种生物配合体、功能蛋白质、酶等而存在于人体组织中，或作为组成人体结构的材料，或作为血氧运输的载体，或
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作为酶的激活剂，或作为体液中电解质平衡的调节剂，或作为人体细胞间的信息传递的通讯员。这些元素协同作用，共同完成人体的新陈代谢功能。所以，自然环境遭到破坏，直接影响到人体的健康，破坏元素之间的协调和控制，人体失去平衡就会诱发各类疾病。
(2)间接影响。环境变化是由物理的、化学的、生物的和社会的因素及其相互作用所引起的。因此，必须研究污染物在环境中物理、化学的变化过程，在生态系统中迁移转化的机理，以及进入生物体后发生的各种作用。包括致畸作用、致突变作用和致癌作用［5］。
那么这几种污染又是怎样影响了人体和生物的机制呢？ （1）大气污染。
当今，臭氧层破坏、酸雨和温室效应已成为三大全球性的大气环境问题。1995年诺贝尔化学奖授予了3位环境科学家Crutzen，Rowland和Molina。他们首次提出了平流层臭氧破坏的化学机制［6］。这一研究成果促使了1985年南极“臭氧洞”的发现，进而推动了1989年《蒙特利尔议定书》的签订。目前在臭氧层保护方面还需要很长的路要走，北极和青藏高原臭氧层变薄就说明氯氟烃类物质的控制及替代物问题远未解决。
S02是我国酸雨的主要成因之一，低质量煤的燃烧会产生大量的SO2。防止SO2的方法主要有氨法、活性炭法、石灰乳法等。
C02是温室气体的最主要成分。自工业化时期以来，人类通过燃烧化石燃料向大气中排放的C02占全球C02排放总量的95％以上，是引起大气增温的主要原因［7］。随着经济的发展，预计到2025年，中国的温室气体排放量很可能超过美国，成为全球温室气体排放第一大户［8］。影响经济增长和碳排放的因素非常复杂，但是调整产业结构，提高能源利用效率和转变经济增长方式等可在一定程度上减少碳排放量的增加。近年来，作为大气中重要角色之一的羰基化台物也引起了科学家们的注意。通常羰基化合物是以不完全燃烧产物排放到大气当中。研究显示，双功能羰基化合物是农村和郊区大气气溶胶中的重要组成部分，而并非城市所产生。
（2）水污染和土壤污染。
水是世界上分布最广的资源之一，但是淡水匮乏和水污染问题已经构成了全球性的难题。近年来，磷和砷等无机污染物、有机物转化过程、水体界面化学等水环境科学方面的研究已成为热点。Dong等通过紫外一可见光谱、荧光发射光谱以及3一D荧光光谱技术研究了自然水体中砷一水合氧化铁(hydrom ferric oxide，HFO)体系，砷一溶解性有机质(dis．solved organic matter，DOM)体系，砷一DOM—HFO体系中砷形态及浓度的变化。研究表明，DOM与砷在HFO表面存在竞争吸附，DOM和HFO都能使砷的形态和浓度发生变化，且DOM能够使砷在HFO表面的吸附平衡减缓，吸附量减少。该项研究为水体中砷、有机质的污染控制提供了一个新的理论依据。另外，对
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于有毒重金属，多采用化学法或物理法处理，如化学沉淀、萃取、吸附、电渗析、离子交换以及生物膜法等。
目前土壤污染的研究主要集中在土壤中污染物的降解研究、污染物在土壤固液界面的相互作用研究、土壤中金属元素的研究等方面上。特别是随着农药、化肥等污染物通过不同途径进入土壤系统，脆弱的土壤系统受到这些物质的破坏，因此农药等污染物的研究越来越受到重视。Ramezani等利用光催化技术研究了在土壤表面上腐殖酸催化降解3种咪唑啉酮类除草剂(咪唑烟酸、咪草烟、灭草哇)。实验表明，光催化降解是这些除草剂在环境中降解的重要途径之一，但是有机悬浮物的存在却会阻碍这些除草剂的光催化降解。而作为广泛存在于自然界中的天然高分子有机物腐殖酸，除了具备光催化性能，其对土壤中重金属的优良吸附能力同样也得到了广泛关注［9］。
（3）生态污染。
化学物质的生态效应和健康影响一直受到国内外相关人士的特别重视，现今环境科学与生物学中的一些先进理论技术相结合，在研究天然有机物质与化学污染物之间的作用产物的研究；全球性或是区域性化学元素在生物体内循环的研究；雌激素对于生物人类、动物的生长发育、繁殖的影响研究；以预防慢性毒性疾病反应为目的，在何种自然环境中何种化学物质引起慢性毒性、疾病的问题研讨以及传染性、敏感性病毒的传播研究等方面有显著贡献。生态学、生物学与环境科学在相关领域相结合，并把环境科学带到了更加新颖的研究领域，并且重视在国内外已经发生过的生态以及健康问题的研究中得到合理的推论以及解决办法，通过研究以往环境生态问题的发生原因、演变过程从而预防类似生态问题的再次发生无疑是一项重要的科研战略，为环境科学的研究注入新的动力［10］。
伴随着现代工业的规模化发展与人口的爆炸性增长，环境污染问题呈现愈加恶劣的发展态势，环境污染物也呈现多样化的发展趋势。现代环境科学的发展已经被推到了时代发展的前端，受到了广泛重视。环境生物无机化学是现代环境科学必不可少的组成部分，其发展水平的高低直接关系到环境污染问题的治理进程。
参考文献：
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无机化学,生物无机化学,环境科学,生物无机化学应用
