环境化学的兴起
环境化学的兴起
一、环境中的污染物
（一）氰化物
氰化物是含有氰基（－CN）的一类化合物的总称。分为简单氰化物、氰络合物和有机氰化物三种，简单氰化物最常见的是氰化氢、氰化钠和氰化钾，均易溶于水，进入人体后易解离出氰基，对人体有剧毒。通常所说的氰化物主要指这几种。多种金属均可与氰形成氰络离子化合物，氰络离子的解离度很小不易形成游离的氰基，其毒性也较低。常见的有机氰类环境污染物有丙烯腈、已腈、丁腈等，均有异臭，可溶于水，在氧化剂存在下可释放出游离氰基。氰化物广泛应用于金属电镀、表面硬化、矿石浮选、提取金属、合成橡胶、合成纤维、金属热处理、有机玻璃、制造炸药等领域，亦可用作显影剂和杀虫剂，同时也是化学试验的常用试剂。
由于氰化物的应用很广泛，其对环境的污染主要是引起地面水体的污染。采用氰化物作原料的各种企业排出的都或多或少地含有氰化物。另外氰化物也常作为副产品出现于某些工业废水中。常见的含氰工业废水有电镀废水、煤气废水、钢铁废水、选矿废水、提炼金属以及有机玻璃等工艺排出的废水。氰化物的急性中毒多见于误服，氰化物进入人体后可被迅速吸收入血，在血液中氰化物与红细胞中的氧化型细胞色素氧化酶结合，并阻碍其还原，使生物体内的氧化还原反应不能进行，造成细胞窒息、组织缺氧，出现神经性呼吸衰竭，是氰化物急性中毒致死的主要原因。氰化物的慢性中毒多为吸入性中毒，一方面氰化物使神经系统发生细胞退行性变，产生头痛、头晕、动作不协调等症状，另一方面氰化物的代谢产物硫氰化物在体内蓄积，妨碍甲状腺素的合成，引起甲状腺功能低下。
预防氰化物污染环境应做好以下几点：制定氰化物在外环境中的排放标准作为保护环境、治理“三废”的卫生依据；改革工艺，以无毒或低毒物质代替氰化物；回收和综合利用含氰废水。
（二）酚
酚类化合物是芳烃的含羟基衍生物，根据其挥发性分挥发性酚和不挥发性酚。自然界中存在的酚类化合物大部分是植物生命活动的结果，植物体内所含的酚称内源性酚，其余称外源性酚。酚类化合物都具有特殊的芳香气味，均呈弱酸性，在环境中易被氧化。酚类化合物的毒性以苯酚为最大，通常含酚废水中又以苯酚和甲酚的含量最高。目前环境监测常以苯酚和甲酚等挥发性酚作为污染指标。
环境中的酚污染主要指酚类化合物对水体的污染，含酚废水是当今世界上危害大、污染范围广的工业废水之一，是环境中水污染的重要来源。在许多工业领域，诸如煤气、焦化、炼油、冶金、机械制造、玻璃、石油化工、木材纤维、化学有机合成工业、塑料、医药、农药、油漆等工业排出的废水中均含有酚。这些废水若不经过处理，直接排放、灌溉农田则可污染大气、水、土壤和食品。酚是一种中等强度的化学毒物，与细胞原浆中的蛋白质发生化学反应。低浓度时使细胞变性，高浓度时使蛋白质凝固。酚类化合物可经皮肤粘膜、呼吸道及消化道进入体内。低浓度可引起蓄积性慢性中毒，高浓度可引起急性中毒以致昏迷死亡。
一般来讲，酚类化合物进入人体后机体通过自身的解毒功能使之转化为无毒物质而排出体外。只有当摄入量超过解毒功能时才有蓄积而导致慢性中毒，表现为头晕、头痛、精神不安、食欲不振、呕吐腹泻等症状。
由于酚的用途极为广泛，预防其污染的工作也很困难。在生产和使用酚的工厂必须建立严格的操作制度，谨防酚的外泄。同时要搞好废水的回收利用和生物氧化处理，严禁含酚废水排入渗井、渗坑，以免污染地下水。
（三）农药
农药根据化学结构不同，将其分为有机农药和无机农药。我们常说的农药污染多指有机农药污染，有机农药又分为有机磷农药、有机氯农药、有机汞农药和有机砷农药等，常用的是有机磷农药和有机氯农药两类。施用农药是防治虫害、提高产量的重要措施，广泛应用于农业、林业和畜牧业，此外在工业和卫生方面也较为广泛的应用。
农药在生产和使用过程中，由于管理和使用的不科学而排放到环境中，施用的农药除10%～20%左右附着于作物表面，其余80%以上散落于地面及空气中造成土壤和空气的污染，还可因风吹雨淋而污染水源。另外，生产农药的工厂所排放的废水、废气等也是环境污染的重要因素。由于果树、蔬菜以及其他农作物大量施用农药，农药可被吸收进入果实、蔬菜和其他农产品中，使之受到污染，称作农药残毒。
有机氯农药的急性中毒主要表现为对中枢神经系统的作用，患者出现肌肉颤动、抽搐，严重者可因全身麻痹而死亡。慢性中毒主要表现为对肝、肾的损害。有机氯的长期刺激使中枢神经系统的应激性增加。有机氯在体内抑制多种ATP酶使体内代谢紊乱。另外，动物试验证实有机氯农药有致癌、致畸和致突变作用。有机磷农药为神经毒性剂，进入体内后主要抑制胆碱酯酶的活性，使体内胆碱酯酶蓄积引起神经传导功能紊乱严重者可发生呼吸衰竭而死亡。有机磷农药排泄较快，一般不引起后遗症。
要减轻环境污染、预防农药中毒的发生必须加强对农药的管理，禁止或限制某些农药的使用，合理使用农药，加强农药厂废水、废气处理和综合利用，研制高效低毒的新型农药，同时应加强农药对环境污染的监测。
（四）烟气
烟气是气体和烟尘的混合物，是污染居民区大气的主要原因。烟气的成分很复杂，气体中包括SO2、CO、CO2、碳氢化合物以及氮氧化合物等，烟尘包括燃料的灰分、煤粒、油滴以及高温裂解产物等。因此烟气对环境的污染是多种毒物的复合污染。烟尘对人体的危害性与颗粒的大小有关，对人体产生危害的多是直径小于10微米的飘尘，尤其以1～5微米的飘尘危害性最大。
烟尘对空气的污染与气象条件关系密切，风、大气稳定度、湍流等与大气污染状况关系密切，此外光化学、生物化学对烟气的污染亦有一定影响。
烟气污染物对人体的危害一方面取决于污染物质的组成、浓度、持续时间及作用部位；另一方面取决于人体的敏感性。烟气浓度高是可引起急性中毒，表现为咳嗽、咽痛、胸闷气喘、头痛、眼睛刺痛等，严重者可死亡。最常见的是慢性中毒，引起刺激呼吸道黏膜导致慢性支气管炎等。1957年日本的四日市哮喘即是烟气慢性毒害的典型例子。另外烟气尚含有苯丙芘等强烈致癌物质。
为预防环境污染，可通过改造锅炉结构、更换燃料、改进燃烧方法等促进燃料充分燃烧，发展区域集中供暖，适当增加烟囱高度。此外还应加强环境污染的管理。
（五）汽车废气
20世纪50年代以来，由于社会化大生产和人类生活节奏的加快，汽车被人们大量使用。汽车在给人们生活带来方便的同时也带来了严重的环境污染，给人类的健康造成了巨大的威胁。目前世界上约有5亿辆汽车，每年排出4亿吨一氧化碳，8000万吨碳氧化合物和5000万吨一氧化氮。据统计美国的空气污染约有60%为交通运输工具引起，在日本大约85%是由汽车引起的，我国的形势也不容乐观。当前汽车废气已成为世界城市污染的罪魁祸首。
汽车在发动和行驶过程中排出的污染物主要有一氧化碳、碳氢化合物、氮氧化合物及颗粒物质。汽车废气的组成和排放量与发动机的种类及燃料有关，一般来说，柴油发动机废气中一氧化碳和碳氢化合物的浓度都远低于汽油发动机，氮氧化合物的浓度几乎相等，然而柴油发动机排出大量的黑烟的臭气令人反感。碳氢化合物与氮氧化合物在强烈的紫外线照射下发生光化学反应，生成光化学烟雾。
目前，还没有足够的资料说明汽车废气中各种有害成分对人类及其他哺乳动物健康危害的综合作用，多借助个别成分的毒性作用来评价其危害。一氧化碳主要通过与血红蛋白结合使之丧失携氧功能，严重时可引起死亡。氮氧化合物吸入后刺激呼吸道黏膜，引起肺炎。碳氧化合物主要是一些多环芳烃，除具有致癌作用外，还可刺激皮肤、黏膜，尤其是与氮氧化合物形成光化学烟雾，刺激性更强，重者可危及生命。此外汽车废气中含有铅，可导致慢性铅中毒。
要预防其污染可通过以下途径：改革燃料，推广无铅汽油以及寻找石油代用品等；改进汽车发动机构造，使燃料尽可能充分燃烧；同时应加强城市街道环境的监测。
（六）光化学烟雾
光化学烟雾是以汽油作为动力燃料以后出现的一种新型大气污染。它是大气中存在的烃类和氮氧化物等污染物在强烈日光作用下，经过一系列光化学反应而生成的二次污染物蓄积于大气中而生成的一种浅蓝色烟雾，其中主要含有臭氧、过氧酰基硝酸酯、醛类、酮类、过氧化氢等高分子有机化合物所形成的气溶胶颗粒。这种大气污染历史上曾多次发生，其中以洛杉矶和伦敦发生最多，我国1974年在兰州西固化工区也发生过类似的光化学烟雾污染事件。
光化学烟雾的特征是烟雾弥漫，大气能见度降低，一般发生在大气相对湿度较低、气温为24℃～32℃的夏季晴天，污染高峰出现在中午或稍后。光化学烟雾的形成过程极其复杂，目前已初步明确是碳氢化合物和氮氧化合物在强烈的紫外线存在条件下发生一系列的光化学反应而形成的二次污染物。光化学烟雾成分复杂，但是对动植物有害的主要是臭氧、过氧酰基硝酸酯、丙烯醛和甲醛等，其对健康的危害主要是对眼睛和呼吸道的刺激，表现为眼红肿、流泪、头痛、咳嗽、气喘、呼吸困难等症状。严重者可引起急性死亡。
控制光化学烟雾的污染同控制其他污染一样，首先是控制污染源，减少汽车废气的排放，改善汽车发动机的工作状态，改进燃料供给等。此外还应加强对环境污染的监测和管理，以防止光化学烟雾的形成和危害。
（七）酸雨和酸雾
酸雨是指pH值小于5．6时的雨雪或其他形式的大气降水，是大气受污染的一种表现。当大气受到污染时，大气中的酸性气体如二氧化硫、氮氧化物浓度增高，溶于雨雪中生成亚硫酸、硝酸使降水的pH值降低谓之酸雨。大气中水分饱和或接近饱和时，酸性物质溶于雾中形成酸雾。
酸雨的形成是一种复杂的大气化学和大气物理现象。煤和石油燃烧以及金属冶炼等过程释放到大气中的二氧化硫，通过一系列的气相或液相氧化反应生成硫酸。高温燃烧生成的一氧化氮排入大气中大部分转化为二氧化氮，遇水生成硝酸和亚硝酸。大气颗粒物中的铁、铜、镁、钒等是成酸反应的催化剂，大气光化学反应生成的臭氧和过氧化氢是二氧化硫氧化的氧化剂。
空气中存在酸雾，可随人的呼吸进入肺部组织，严重时可能引起肺部炎症及肺水肿，特别对婴、幼儿的影响更大，甚至有可能诱发婴儿死亡综合症。酸雨除对人群造成危害之外，对整个生态系统都有影响，酸雨降落地面后可使土壤、湖泊、河流酸化。水体酸化后使水生生物受到严重影响；土壤酸化后使其中的有机物的分解和氮的固定受到抑制，引起土壤贫瘠化；酸雨伤害植物的新生芽叶，影响其水肿发育；酸雨对建筑物的腐蚀作用业很明显致使表层脱落甚至影响其安全。
控制酸雨的根本措施在于减少二氧化硫和氮氧化物的人为排放。对已酸化的土壤的水体中添加石灰在短期内可取得较好的效果。
（八）噪声
噪声是指人们主观上不需要、给人们生活带来不愉快的声音，像排放到环境中的化学物质一样，是环境中的污染物，当前环保工作已把它列为管制对象，规定了噪声的排放标准和环境允许水平。环境噪声污染是指环境中噪声超过了人们所能接受的程度。与化学污染物相比，噪声污染范围广泛，噪声源停止后噪声亦随之停止，无残留、无蓄积。
环境中噪声来源主要包括火车、汽车、飞机等交通工具产生的交通噪声、各种工矿企业产生的工业噪声、建筑工地产生的施工噪声以及人为活动所产生的各种社会噪声等。其中交通噪声占城市噪声的70%左右，是城市噪声污染的主要来源。
反复、长时间、超负荷的噪声刺激可引起中枢神经系统损害，表现为条件反射异常、脑血管功能紊乱，脑电位发生变化以及头痛、头晕、耳鸣等神经衰弱症候群。累及心血管系统表现为心跳加速、心律不齐、血压升高、心脏排血量减少而使心肌缺血、缺氧，严重者可导致心肌梗塞；累及内分泌生殖系统可引起性周期紊乱、受精迟缓，并可引起染色体突变而致畸胎的发生；另外长时间生活于噪声环境中可使听力下降，甚至耳聋。
控制环境噪声污染的措施有：改进设备结构，提高部件的加工精密度和装配质量；采用合理的操作方法，降低声源的噪声发射功率；利用声的吸收、反射和干涉等特性，采用吸声、隔声、隔振等技术以及安装消声器以控制噪声的辐射。此外还应对噪声的管理。
（九）光污染
光污染是指过量的光辐射对人类的生活和生产环境造成不良影响的现象，主要指可见光污染，又叫噪光。可见光污染比较多见的是眩光，如汽车头灯等。目前由于城市中高楼建筑大量使用玻璃幕墙而使市区内到处充斥着炫目的噪光。光污染的另外一种形式——视觉污染，指城市环境中杂乱的视觉环境，如杂乱的电线、电话线、垃圾废物、乱七八糟的货摊以及五颜六色的广告招贴等。激光污染也是光污染的一种特殊形式，近年来由于激光在医学、生物学、物理学、化学、环境监测、天文学以及工业等多方面的应用日益广泛激光污染也越来越受到人们的重视。
光污染主要损伤人体的视觉系统，长期暴露于强光下，使视觉敏锐度降低、视力下降。其中以激光对眼睛的损伤最大，可累及眼结膜、虹膜和晶状体甚至损伤深层组织和神经系统。此外，视觉污染可使人情绪低落、心情烦闷等从而影响身心健康。
光污染的防护主要有：加强城市规划和管理减少光污染的来源；加强对激光的管理，采取必要的防护措施；搞好个人防护等等。
（十）非电离辐射
非电离辐射是指波长大于100纳米的电磁波，由于其能量低，不能引起水和组织电离，所以称为非电离辐射。非电离辐射包括光和电磁辐射。非电离辐射对人体的生物学效应与其物理特性有密切关系，特别是与其光子的能量、波束的功率和穿透组织的能力有关。环境中非电离辐射来源于天然、日常生活用品或其他人为的发生源，可以说无处不在。
光包括可见光、红外线、紫外线，是人们生活中经常感觉到的，主要来自太阳辐射。可见光经分光可分为不同的颜色，其食物效应按颜色而异，主要分为红橙光和蓝紫光。红光可引起血液白细胞总数和嗜酸性粒细胞减少，改善生长代谢，降低血糖，促进卵巢黄体形成。蓝紫光是红橙光生理作用的拮抗物，能防止胰岛素低血糖症，能漂白血液中的胆红素治疗新生儿黄疸。
总的说来，蓝光具有镇静作用而红光则相反，黄光的生物效应如红光，绿光的作用似蓝光。可见光的不良生物效应多见于接触高强度的人工光源，引起视力下降。紫外线可被酪氨酸和色氨酸吸收生成黑色素，适量的紫外线照射可预防小儿佝偻病的发生。但过度的紫外线暴露能引起皮肤损伤，表现为晒伤、色素沉着、光变态反应以及皮肤癌等。此外，紫外线可抑制免疫细胞引起免疫系统功能低下，作用于眼睛可引起急性角膜结膜炎，严重者可导致白内障。
红外线的生物效应主要是热效应，被机体吸收后引起体温升高，局部或全身血管扩张，血流速度加快促进新陈代谢和细胞增生，有消炎和镇痛作用。红外线对皮肤损伤表现为热红斑，严重时可导致皮肤烧伤，在角膜则引起引起不可逆性角膜浑浊。
电磁辐射按其频率分为中频、高频、超高频、特高频和极高频，影响人类生活环境的电磁污染源可分为天然的和人为的两大类。天然的电磁污染最常见的是雷电，人为的电磁辐射污染主要是由于无线电和电视广播发送所引起。环境电磁辐射污染是属于低强度长期作用的非致热效应，对人群健康的研究不多，所进行的多是职业性接触，结果发现中波暴露居民的健康状况无显著意义的变化，微波暴露居民出现情绪变化、光反应延迟、记忆力降低、白细胞吞噬活性增加等变化。由于是单因素分析，这些变化与微波的确切关系有待进一步阐明。
（十一）放射性污染
放射性污染是指环境中放射性物质的放射性水平高于天然本底或超过规定的卫生标准。放射性污染物主要指各种放射性核素，其放射性与化学状态无关，每一放射性核素都能发射出一定能量的射线。放射性核素排入环境中后，造成对大气、水、土壤的污染，可被生物富集，使某些动、植物特别是一些水生生物体内的放射性核素可比环境中的增高许多倍。
环境中的放射性核素的来源有天然性的和人为性的两种。人类环境中存在着铀、钍族元素和钾等40种天然放射性物质，加上宇宙辐射线，一个人每年受到大约100毫雷姆的放射性辐射称自然本底辐射。人为性的主要是核武器试验而产生的沉降物，仅1961～1962年1年之间就达337兆吨，造成了全球范围的环境污染，其他的如核燃料的开采与加工、核反应堆的泄漏、核燃料的再处理等加剧了环境的放射性污染。
放射性物质对人体的健康危害是很大的，一次性受到大量的放射线照射可引起死亡，如二战期间原子弹袭击使广岛、长崎成一片废墟。受到较大剂量的放射性辐射后经一定的潜伏期可出现各种组织肿瘤或白血病。辐射线破坏机体的非特异性免疫机制，降低机体的防御能力，易并发感染、缩短寿命。此外放射性辐射还有致畸、致突变作用，在妊娠期间受到照射极易使胚胎死亡或形成畸胎。放射性污染对人群健康的危害是很大的，因此必须加强对各种放射性“三废”的治理与排放的管理，制订放射性防护标准，加强对放射性物质的监测，以减少环境的放射性污染。此外应加强个人防护，尽量远离放射源，必要时穿防护服。
（十二）微生物污染
微生物污染常见的是空气的微生物污染和水的微生物污染。空气虽然不是微生物产生和生长的自然环境，没有细菌和其他形式的微生物生长所需要的足够的水分和可利用的养料，但由于人们的生产和生活活动，使空气中可存在某些微生物，包括一些病原微生物如结核杆菌、白喉杆菌、金葡菌、流感病毒、麻疹病毒等，可成为空气传播疾病的病原。
室内空气微生物污染是呼吸道传播疾病的主要原因，微生物可附着于尘埃、飞沫小滴以及小滴核上，并以它们作为介质进入体内而引起疾病。易感者只要与传染源有短时间的接触即有可能发病。病原微生物通过空气传播的疾病主要有：肺结核、肺炎链肺炎、流行性脑脊髓膜炎、白喉、百日咳流行性感冒、流行性腮腺炎、麻疹、天花、水痘、农民肺等。
通过测定空气中的菌落数可对空气进行清洁度评价，菌落数为用普通培养基平皿3个暴露于空气中5分钟，然后经37℃培养48小时所得到的菌落数平均值。菌落数在1～2个为最清洁空气，30个以下为清洁空气，31～75为普通空气，150为空气污染界限，150～300为轻度污染，超过300为重度污染。通过空气过滤、紫外线消毒以及加强室内通风换气等可改善室内空气污染状况。此外还应隔离别人、搞好个人防护，以降低空气传播疾病的发生。
水是微生物广泛分布的天然环境，无论地面水、地下水甚至雨水或雪水都含有多种微生物。水中的微生物大部分来自土壤，小部分是和尘埃一起由空气中沉降下来的。此外尚有一少部分是随垃圾、人畜粪便以及某些工业废弃物进入水体的。水体中的病原体主要来自人畜粪便。由于某些病原微生物污染水体后可引起传染病的爆发流行，对人类健康造成极大的威胁。
常言说“百病从口入”，水是人类生存所必不可少的。现代流行病学统计表明，由于饮水而引起的疾病占总发病数的一半以上。通过水传播的疾病主要有沙门氏杆菌病、志贺氏菌病、霍乱、副霍乱、弯曲杆菌性肠炎、病毒性肝炎、病毒性胃肠炎、阿米巴痢疾等。其中以胃肠道疾病最常见。
根据水中所含的细菌数可对水质进行评价，每1毫升水含10～100个细菌为很清洁；100～1000个为清洁；1000～10000个为不太清洁；104～105为不清洁；大于105为极不清洁。我国水质标准规定生活饮用水每毫升细菌总数不超过100个，大肠杆菌总数每升不超过3个。
为防止水污染，减少水由于水污染传播疾病的发生和蔓延，应加强污水的管理，尤其是医院污水等含有病原微生物的污水的管理，做好水质处理工作和水源的卫生防护，做好给水系统的维护和管理。
环境化学的前景与发展，就是要分析各种污染物的性质，提高分析方法的准确度，以便更好的监测污染废弃物，以达到环境保护和可持续发展的目的。
二、环境化学的含义
环境化学是环境科学的一个分支学科。它主要是运用化学的理论和方法，鉴定和测量化学污染物在大气圈、水圈、土壤－岩石圈和生物圈中的含量，研究它们在环境中存在形态及其迁移、转化和归宿的规律。
环境化学是在无机化学、有机化学、分析化学、物理化学、化学工程学的基础上形成的。人们对于水化学、大气化学、土壤化学等早就开始研究，但主要是围绕着资源的开发和利用进行的，很少注意环境污染问题。后来，人们大量使用煤作燃料，底层大气中的二氧化硫、一氧化碳、一氧化氮、二氧化氮以及颗粒物等含量不断增加，以至接连发生由煤烟引起的烟雾污染事件。
第二次世界大战后，又大量使用石油作燃料，出现了光化学烟雾污染问题，从而使人们对大气的化学研究从还原性烟雾的研究，发展到氧化性烟雾的研究，包括对臭氧、过氧乙酰硝酸酯、烃类、醛类、酮类烟尘、酸雾的分布状况、生成机理和化学反应动力学的研究。
另外，核爆炸把放射性尘埃抛射至平流层，造成全球性放射性污染；飞机在平流层飞行，排出大量的氮氧化物等，对臭氧层有破坏作用，又使大气的化学研究的范围从对流层扩展到平流层。
随着城市的扩大和工业的发展，大量的生活污水和工业废水排入水体。进入水体的化学物质，或者通过饮水，或者通过食物链危害人体健康，促使人们对水体的化学研究从生化耗氧、自然净化、卫生学等方面的研究发展到水的环境毒理学、水生生态平衡等方面的研究。
进入水体的化学物质即使数量很少，通过生物富集，最终也会危害人类，所以，化学物质的量的研究，也从常量发展到微量和痕量；对人体健康影响的研究，也从常量的急性中毒转向微量的慢性中毒。
化学肥料和农药的施用，以及工业和生活废弃物进入土壤，造成农药、重金属和其他化学物质在土壤中的积累，并进入农作物中。例如，日本的痛痛病事件，主要就是用含镉的矿山废水灌溉农田的结果；农药稻瘟醇进入稻秆在堆肥中分解为四氯苯甲酸，含有这种物质的肥料就可引起秧苗畸形。
因此，人们对土壤的化学研究也从研究土壤中化学物质的分布、积累、迁移、转化等方面的宏观研究，逐渐发展到从细胞水平研究其毒性影响，以及致畸致突变、致癌作用的机理等方面的微观研究上。
在此基础上，尤其是20世纪60年代以后，对化学物质在大气、水体、土壤等自然环境中引起的化学现象的研究，发展迅速，一些原来不受重视的化学问题，从保护自然生态和人体健康的角度出发，成为重要的、亟待解决的问题。
为了探讨这些问题，逐渐发展了新的研究方法和手段，提出了新的观点和理论，形成一门新的化学分支学科——环境化学。另一方面，环境化学与环境科学的其他分支有着密切联系，因而它又是环境科学的一个组成部分。
环境中的化学污染物一般情况下是人工合成的和环境中原来有的天然污染物共存。而且，各种污染物在环境中可以发生化学反应或物理变化，即使是一种化学污染物，所含的元素也有不同的化合价和化合态的变化。这就决定了环境化学研究的对象是一个多组分、多介质的复杂体系。
化学污染物在环境中的含量是很低的，一般只有百万分之几或十亿分之几的水平，但是分布范围广大，且处于很快的迁移或转化之中。为了求得这些化学污染物在环境中的含量和污染程度，不仅要对污染物进行定性和定量的检测，而且还要对其毒性和影响作出鉴定。这就决定了环境化学的分析技术和方法具有一些新的特点，如要求对污染物进行灵敏、准确、连续、自动的分析等。
环境化学研究化学污染物在环境中的迁移、转化和归宿，特别是污染物在环境中的积累、相互作用和生物效应等问题，包括化学污染物致畸、致突变、致癌的生化机理，化学物质的结构与毒性之间的相关性，多种污染物毒性的协同作用和拮抗作用的化学机理，以及化学污染物在食物链传递中的生化过程等问题，需要应用化学、生物学医学和地学等许多学科的基础理论和方法来进行研究，从而推动了环境化学和这些学科互相渗透，互相促进。因此环境化学具有跨学科的特点。
目前环境化学的基础理论尚处于发展过程中，环境化学的研究领域主要有：
研究化学污染物在环境中的变化，包括迁移、转化过程中的化学行为、反应机理、积累和归宿等方面的规律。化学污染物质在大气、水体、土壤中迁移，并伴随着发生一系列化学的、物理的变化，形成了大气污染化学、水污染化学、土壤污染化学和污染生态化学。
在环境这个开放体系中，参与反应的物质品种多，含量低，反应复杂，影响因素很多，促进反应的光能和热能又难以准确模拟。因此必须发展新的技术和理论来进行研究。如近年来运用系统分析方法，研究多元和多介质体系中污染物迁移和转化反应机理，就为进行环境污染的预测、预报以及环境质量评价等提供了科学的依据。
环境化学分析是取得环境污染各种数据的主要手段。要得知化学物质在环境中的本底水平和污染现状，必须应用化学分析技术。环境中污染物种类繁多，而且含量极低，相互作用后的情况则更为复杂，因此要求采取灵敏度高、准确度高、重现性好和选择性也好的手段。
环境化学分析不仅对环境中的污染物要做定性和定量的检测，还对它们的毒性，尤其是长期低浓度效应进行鉴定；这就要应用各种专门设计的精密仪器，结合各种物理和生物的手段进行快速、可靠的分析。为了掌握区域环境的实时污染状况及其动态变化，还必须应用自动连续监测和卫星遥感等新技术。
由于环境分析和监测的需要，必须在采样方法、样品保存方面，在信息传递、数据统计和处理方面，在分析方法和技术方面进行革新；必须在分析方法、样品、仪器设备方面实行规范化、标准化。
此外，污染物的生物效应是当前环境化学研究领域里十分活跃的研究课题，它综合运用化学、生物、医学三方面的理论和方法，研究化学污染物造成的生物效应，如致畸、致突变、致癌的生物化学机理；化学物质的结构与毒性的相关性；多种污染物毒性的协同和拮抗作用的化学机理；污染物食物链作用的生物化学过程等。随着分析技术和分子生物学的发展，环境污染的生物化学研究取得很大进展，并与环境生物学、环境医学相互交叉渗透，成为当前生命科学的一个重要组成部分。
环境化学的兴起和发展，为人类保护、改善环境提供了化学方面的依据。一些研究课题日益受到人们的重视。如：大气平流层中臭氧层破坏的过程和速度，以及由此而造成的影响；农药、硫酸烟雾在大气中的反应动力学及其变化过程；酸雨的形成和危害；大气中二氧化碳的积累及其温室效应；致畸、致突变和致癌物质的筛选，以及污染物的致畸、致突变、致癌性与其化学结构间的关系；有毒物质毒性产生的机理、拮抗和协同作用的机理及其与化学结构的关系；新的污染物的发现和鉴定；分析方法的探讨和分析技术的改进；卫星监测系统和光学遥感系统的研制等。