十、臭氧层的形成与耗损
1．臭氧层破坏的化学机理
平流层中的臭氧来源于平流层中O2 的光解：
O2 + hν(λ≤243nm) → O + O
O + O2 + M → O3 + M
平流层中的臭氧的消除途径有两种
①臭氧光解：O3 + hν → O2 + O
②能够使平流层的O3 真正被清除的反应为O3 与O 的反应：
O3 + O → 2O2
由于人类活动的影响，水蒸气、氮氧化物、氟氯烃等污染物进入了平流层，在平流层形成了HO x、NO x 和ClO x 等活性基团，从而加速了臭氧的消除过程，破坏了臭氧层的稳定状态。
（1）平流层中NO x对臭氧层破坏的影响
平流层中NO x 主要存在于25km 以上的大气中，其数量约为10μL/m3。在25km 以下的平流层大气中所存在的含氮化合物主要是HNO3。
①平流层中NO x的来源
（a）N2O 的氧化
N2O 是对流层大气中含量最高的含氮化合物，主要来自于土壤中硝酸盐的脱氮和铵盐的硝化。因此，天然来源是其产生的主要途径。由于N2O 不易溶于水，在对流层中比较稳定，停留时间较长，因此，可通过扩散作用进入平流层。
进入平流层的N2O 有90%会通过光解形成N2：N2O+ hν(λ≤243nm) →N2+O
有2%会氧化形成NO：N2O + O → 2NO
因此，N2O 在平流层的氧化是平流层中NO 和NO2 的主要天然来源。
（b）超音速和亚音速飞机的排放
（c）宇宙射线的分解
这个来源所产生的NO x 数量较少。
②NO x清除O3的催化循环反应
NO + O3 → NO2 + O2
NO2 + O• → NO + O2
总反应：O3 + O• → 2O2
该反应主要发生在平流层的中上部。如果是在较低的平流层，由于O•的浓度低，形成的NO2 更容易发生光解，然后与O•作用，进一步形成O3：
NO2 → NO + O•
O• + O2 + M → O3
因此，在平流层底部NO 并不会促使O3 减少。
③NO x的消除
（a）由于NO 和NO2 都易溶于水，当它们被下沉的气流带到对流层时，就可以随着对流层的降水被消除，这是NO x 在平流层大气中的主要消除方式。
（b）在平流层层顶紫外线的作用下，NO 可以发生光解：
NO2 + hν → N• + O•
光解产生的N•可以进一步与NO x 发生反应：
N• + NO → N2 + O•
N• + NO2 → N2O + O•
这种消除方式所起的作用较小。
（2）HOx对臭氧层破坏的影响
平流层中HO x 主要是指H•和HO•，它们主要存在于40km 以上的大气中，在40km 以下的平流层大气中HO x 会以HO2 的形式存在。
①平流层中HO x的来源
平流层中HO x 主要来源于甲烷、水蒸汽和氢气与激发态原子氧的反应，而激发态原子氧是由O3 光解产生的：
O3 + hν(λ≤310nm) → O2 + O•(1D)
CH4+ O•(1D) →•OH+CH3•
H2O+ O•(1D) → 2•OH
H2+ O•(1D) →•OH+H•
②HO x清除O3的催化循环反应
在较高的平流层，由于O 的浓度相对较大，此时O3 可通过以下两种途径被消除：H• + O3 → •OH + O2
•OH+O• → H•+O2
总反应：O3+O• → 2O2
•OH + O3 → HO2• + O2
HO2• + O• → •OH + O2
总反应：O3 + O• → 2O2
在较低的平流层，由于O 的浓度较小，O3 可通过如下反应被消除：
•OH+O3 → HO2•+O2
HO2•+O3 → •OH+2O2
总反应：2O3 → 3O2
无论哪种途径，与氧原子的反应是决定整个消除速率的步骤。
③平流层中HO x的消除
（a）自由基复合反应（HO x 消除的重要途径）
HO2• + HO2• → H2O2 + O2
•OH + •OH → H2O2
•OH + HO2• → H2O + O2
（b）与NO x 的反应
•OH + NO2 + M → HONO2 + M
•OH + HNO3 → H2O + NO3
总反应：•OH + NO2 → H2O + NO3
形成的硝酸会有部分进入对流层然后随降水而被清除。
（3）ClOx对臭氧层破坏的影响
①平流层中ClO x的来源
（a）甲基氯的光解
甲基氯是由天然的海洋生物产生的，在对流层大气中可被HO•分解生成可溶性的氯化物，然后被降水清除。但也有少量的甲基氯会进入平流层，在平流层紫外线的作用下光解形成Cl•：
CH3Cl → CH3•+Cl•
（b）氟氯甲烷的光解
氟氯烃类化合物在对流层中很稳定，停留时间较长，因而可以扩散进入平流层后，在平流层紫外线的作用下发生光解：
CFCl3 → CFCl2 + Cl•
CF2Cl2 → CF2Cl + Cl•
每个氟氯烃类化合物通过光解最终将把分子内全部的Cl•都释放出来。
(c)氟氯甲烷与O(1D)的反应
O(1D) + CF n Cl4-n → ClO• + •CF n Cl3-n
同样，每个氟氯烃类化合物最终可以把分子内全部的Cl•都转化形成ClO•。
②ClO x清除O3的催化循环反应
ClO x 破坏O3 层的过程可通过如下循环反应进行：
Cl• + O3 → ClO• + O2
ClO•+O• → Cl• + O2
总反应：O3 + O• → 2O2
与氧原子的反应是决定整个消除速率的步骤。
③ClO x的消除
平流层中的ClO x 可以形成HCl：
Cl• + CH4 → HCl + CH3
Cl• + HO2• → HCl + O2
HCl 是平流层中含氯化合物的主要存在形式。部分HCl 可以通过扩散进入对流层，然后随降水而被清除。在30km 以上的大气中，ClONO2 的含量也很显著。
（4）平流层中NOx、HOx与ClOx的重要反应
NO x、HO x 与ClO x 在平流层中可以相互反应，也可以与平流层中的其他组分发生反应，所形成的产物相当于将这些活性基团暂时储存起来，在一定条件下再重新释放。
①形成HONO2
•OH + NO2 → HONO2
HONO2 +h → •OH + NO2
HONO2 + •OH → H2O + NO3
②形成HO2NO2
HO2• + NO2 + M → HO2NO2 + M
HO2NO2 + h → •OH + NO3
HO2NO2 + •OH → H2O + O2 + NO2
③形成ClONO2
ClO• + NO2 + M → ClONO2 +M
ClONO2 + h → Cl•+NO3
④形成N2O5
NO2 + O3 → NO3 + O2
NO3 + NO2 + M → N2O5 + M
N2O5 → 2NO2 + O•
⑤形成HOCl
ClO• + HO2• → ClOH + O2
HOCl + h → Cl• + •OH
HOCl + •OH → H2O + ClO•
⑥形成H2O2
HO2• + HO2• → H2O2 + O2
H2O2 + h → 2•OH
H2O2 + HO• → H2O + HO2•
⑦形成HCl
Cl• + CH4 → HCl + CH3
Cl• + HO2• → HCl + O2
上述活性基团和一些原子（O）或分子化合物如O、HO、HO2、NO、NO2、Cl、ClO、ClONO2、N2O5 和HO2NO2 都已在平流层观测到，这进一步证实了人们所提出的臭氧层的破坏机理。
综上所述，平流层中NO x、HO x 与ClO x 之间有着紧密的联系，它们在平流层所发生的一系列反应影响着平流层O3 的浓度和分布。
2、臭氧空洞的危害
臭氧层中的臭氧能吸收200～300 nm的阳光紫外线辐射，因此臭氧空洞可使阳光中紫外辐射到地球表面的量大大增加，从而产生一系列严重的危害。
阳光紫外线辐射能量很高的部分称EUV，在平流层以上就被大气中的原子和分子所吸收，从EUV到波长等于290nm之间的称为UV-C段，能被臭氧层中的臭氧分子全部吸收，波长等于290～320nm的辐射段称为紫外线B段（即B类紫外线），也有90％能被臭氧分子吸收，从而可以大大减弱到达地面的强度。如果臭氧层的臭氧含量减少，则地面受到紫外线B 的辐射量增大。
B类紫外线灼伤称为B类灼伤，这是紫外辐射最明显的影响之一，学名为红斑病。B类紫外线也能损耗皮肤细胞中遗传物质，导致皮肤癌。B类辐射增加还可对眼睛造成损坏，导致白内障发病率增加。
B类紫外线辐射也会抑制人类和动物的免疫力。因此B类紫外线辐射的增加，可以降低人类对一些疾病包括癌症、过敏症和一些传染病的抵抗力。
B类辐射的增加，会对自然生态系统和作物造成直接或间接的影响。例如B类紫外辐射对20米深度以内的海洋生物造成危害，会使浮游生物、幼鱼、幼蟹、虾和贝类大量死亡，会造成某些生物减少或灭绝，由于海洋中的任何生物都是海洋食物链中重要的组成部分，因此某些种类的减少或灭绝，会引起海洋生态系统的破坏。
B类辐射的增加也会损害浮游植物，由于浮游植物可吸收大量二氧化碳，其产量减少，使得大气中存留更多的二氧化碳，使温室效应加剧。
B类辐射还将引起用于建筑物、绘画、包装的聚合材料的老化，使其变硬变脆，缩短使用寿命等等。
另外，臭氧层臭氧浓度降低紫外辐射增强，反而会使近地面对流层中的臭氧浓度增加，尤其是在人口和机动车量最密集的城市中心，使光化学烟雾污染的机率增加。
有人甚至认为，当臭氧层中的臭氧量减少到正常量的1/5时，将是地球生物死亡的临界点。这一论点虽尚未经科学研究所证实，但至少也表明了情况的严重性和紧急性。
3、修补臭氧层的措施
氟利昂是杜邦公司30年代开发的一个引为骄傲的产品，被广泛用于制冷剂、溶剂、塑料发泡剂、气溶胶喷雾剂及电子清洗剂等，哈龙在消防行业发挥着重要作用。当科学家研究令人信服地揭示出人类活动已经造成臭氧层严重损耗的时候，“补天”行动非常迅速。实际上．现代社会很少有一个科学问题像“大气臭氧层”这样由激烈的反对、不理解，迅速发展到全人类采取一致行动来加以保护。
1985年，也就是Monlina和Rowland提出氯原子臭氧层损耗机制后11年，同时也是南极臭氧洞发现的当年，由联合国环境署发起21个国家的政府代表签署了《保护臭氧层维也纳公约》，首次在全球建立了共同控制臭氧层破坏的一系列原则方针。
1987年9月，36个国家和10个国际组织的140名代表和观察员在加拿大蒙特利尔集会，通过了大气臭氧层保护的重要历史性文件《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》。在该议定书中，规定了保护臭氧层的受控物质种类和淘汰时间表，要求到2000年全球的氟利昂
消减一半，并制定了针对氟利昂类物质生产、消耗、进口及出口等的控制措施。由于进一步的科学研究显示大气臭氧层损耗的状况更加严峻，1990年通过《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》伦敦修正案，1992年通过了哥本哈根修正案，其中受控物质的种类再次扩充，完全淘汰的日程也一次次提前，缔约国家和地区也在增加。到目前为止，缔约方已达165个之多，反映了世界各国政府对保护臭氧层工作的重视和责任。不仅如此，联合国环境署还规定从1995年起，每年的9月16日为“国际保护臭氧层日”，以增加世界人民保护臭氧层的意识，提高参与保护臭氧层行动的积极性。
我国政府和科学家们非常关心保护大气臭氧层这一全球性的重大环境问题。我国早于1989年就加入了《保护臭氧层维也纳公约》，先后积极派团参与了历次的《保护臭氧层维也纳公约》和《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》缔约国会议，并于1991年加入了修正后的《关于消耗臭氧层物质的蒙特利尔议定书》。我国还成立了保护臭氧层领导小组，开始编制并完成了《中国消耗臭氧层物质逐步淘汰国家方案》。根据这一方案，我国已于1999年7月1日冻结了氟利昂的生产，并将于2010年前全部停止生产和使用所有消耗臭氧层物质。
从这里我们不仅可以看到人类日益紧迫的步伐，而目也发现，即使如此努力地弥补我们上空的“臭氧洞”，但由于臭氧层损耗物质从大气中除去十分困难．预计采用哥本哈根修正案，也要在2050年左右平流层氯原子浓度才能下降到临界水平以下，到那时，我们上空的“臭氧洞”可望开始恢复。臭氧层保护是近代史上一个全球合作十分典型的范例，这种合作机制将成为人类的财富，并为解决其它重大问题提供借鉴和经验。
《大气环境化学》第二章重点习题及参考答案 1.大气的主要层次是如何划分的每个层次具有哪些特点 （1）主要层次划分：根据温度随海拔高度的变化情况将大气分为四层。 （2）各层次特点： ①对流层：0～18km；气温随高度升高而降低；有强烈的空气垂直对流；空气密度大（占大气总质量的3/4和几乎全部的水汽和固体杂质）；天气现象复杂多变。 ②平流层：18～50km；平流层下部30～35km以下气温变化不大（同温层），30～35km以上随高度升高温度增大(逆温层)；有一20km厚的臭氧层，可吸收太阳的紫外辐射，并且臭氧分解是放热过程，可导致平流层的温度升高；空气稀薄，水气、尘埃的含量极少、透明度好，很少出现天气现象，飞机在平流层低部飞行既平稳又安全；空气的垂直对流运动很小，只随地球自转产生平流运动，污染物进入平流层可遍布全球。 ③中间层：50～80km；空气较稀薄；臭氧层消失；温度随海拔高度的增加而迅速降低；大气的垂直对流强烈。 ④热层：80～500km；在太阳紫外线照射下空气处于高度电离状态（电离层），能反射无线电波，人类可利用它进行远距离无线电通讯；大气温度随高度增加而升高；空气更加稀薄，大气质量仅占大气总质量的0．5％。 热层以上的大气层称为逃逸层。这层空气在太阳紫外线和宇宙射线的作用与大气温度不同，大气的压力总是随着海拔高度的增加而减小。 2.逆温现象对大气中污染物的迁移有什么影响？ 一般情况下，大气温度随着高度增加而下降，每上升100m，温度降低0.6℃左右。即是说在数千米以下，总是低层大气温度高、密度小，高层大气温度低、密度大，显得“头重脚轻”。这种大气层结容易发生上下翻滚即“对流运动”，可将近地面层的污染物向高空乃至远方疏散，从而使城市上空污染程度减轻。因
环境化学 第一章绪论 1、环境：环境是指与某一中心事物有关（相适应）的周围客观事物的总和，中心事物是指被研究的对象。对人类社会而言，环境就是影响人类生存和发展的物质、能量、社会、自然因素的总和。1972年，联合国在瑞典斯德哥尔摩召开了人类环境会议，通过了《人类环境宣言》。 2、构成环境的四个自然圈层包括土壤、岩石圈、大气圈和水圈 3、为保护人类生存环境，联合国将每年的4月22定位世界地球日，6月5日定位世界环境日。 4、环境保护的主要对象是由于人类生产、生活活动所引起的次生环境问题，主要包括：环境污染和生态破环两个方面。 5、环境问题：全球环境或区域环境中出现不利于人类生存和发展的各种现象，称为环境问题。原生环境问题：自然力引发，也称第一类环境问题，火山喷发、地震、洪灾等。次生环境问题：人类生产、生活引起生态破坏和环境污染，反过来危及人类生存和发展的现象，也称第二类环境问题。目前的环境问题一般都是次生环境问题。生态破坏：人类活动直接作用于自然生态系统，造成生态系统的生产能力显著减少和结构显著该变，如草原退化、物种灭绝、水土流失等。当今世界上最引人注目的几个环境问题温室效应、臭氧空洞、酸雨等是由大气污染所引起的。 6、环境污染:由于人为因素使环境的构成状态发生变化，环境素质下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产条件。造成环境污染的因素有物理、化学和生物的三个方面，其中化学物质引起的约占80%~90%。环境污染物定义：进入环境后使环境的正常组成和性质发生直接或间接有害于人类的变化的物质称为环境污染物。污染物的性质和环境化学行为取决于它们的化学结构和在环境中的存在状态。(五十年代日本出现的痛痛病是由镉Cd 污染水体后引起的；五十年代日本出现的水俣病是由 Hg 污染水体后引起的) 重要污染物 (1)元素：Cr,Hg,As,Pb,Cl (2)无机物:CO,NOx,SO2,KCN (3)有机化合物和烃类:烷烃（饱和）、芳香烃（苯环）、不饱和非芳香烃（不饱和，不带苯环）、多环芳烃 (4)金属有机和准金属有机化合物：四乙基铅、三丁基锡 (5)含氧有机化合物：环氧乙烷、醚、醇、醛、酮、酚、有机酸等 (6)有机氮化合物：胺、腈、硝基苯、三硝基苯（TNT） (7)有机卤化物：氯仿（四氯化碳）、PCBs、氯代二恶英、氯代苯酚 (8)有机硫化合物：硫醇类（甲硫醇）、硫酸二甲酯 (9)有机磷化合物：有机磷农药、磷酸二甲酯、磷酸三乙酯 按受污染物影响的环境要素可分为大气污染物、水体污染物、土壤污染物等；按污染物的形态可分为气体污染物、液体污染物和固体废物；按污染物的性质可分为化学污染物、物理污染物和生物污染物。优先控制污染物：概念:基于有毒化学物的毒性、自然降解的可能性及在水体中出现的概率等因素,从多种有机物中筛选出的优先控制物 7、认识过程： 20世纪60年代人们只把环境问题作为污染来看待，没有认识到生态破坏的问题.； 20世纪70
第二章大气环境化学 1、大气成分：按浓度分成三大类：（1）主要成分，浓度在1%以上量级，包括氮(N2)，氧(O2)和氩(Ar)；（2）微量成分(也称次要成分)，浓度在1ppmv到1%之间，包括二氧化碳（CO2），水汽(H2O)，甲烷(CH4)，氦(He), 氖(Ne)，氪(Kr)等；（3）痕量成分，浓度在1ppmv以下，主要有氢(H2)，臭氧(O3)，氙(Xe),一氧化二氮(N2O)，氧化氮(NO)，二氧化氮(NO2)，氨气(NH3)，二氧化硫(SO2)，一氧化碳(CO)以及气溶胶等等。此外，还有一些大气中本来没有的，纯属人为产生的污染成分，它们目前在大气中的浓度多为pptv的量级，如氟氯烃类化合物(常记为CFCs)等。 2、大气层的结构：对流层、平流层、中间层、热层、逸散层 对流层特性：由于对流层大气的重要热源来自于地面长波辐射，因此离地面越近气温越高；离地面越远气温则越低。在对流层中，高度每增加100m，气温降低0.6℃。云雨的主要发生层，赤道厚两极薄。平流层特征：在平流层内，大气温度上热下冷，空气难以发生垂直对流运动，只能随地球自转产生平流运动，平流层气体状态非常稳定。在平流层内，进入的污染物因平流运动形成一薄层而遍布全球。中间层特征：在中间层中，由于层内热源仅来自下部的平流层，因而气温随高度增加而降低，温度垂直分布特征与对流层相似；由于下热上冷，空气垂直运动强烈。热层特征：在热层中，温度随高度增加迅速上升。热层空气极稀薄，在太阳紫外线和宇宙射线辐射下，空气处于高度电离状态，该层也可以称为电离层。逸散层：800km以上高空；空气稀薄，密度几乎与太空相同；空气分子受地球引力极小，所以气体及其微粒可以不断从该层逃逸出去。 3、逆温由于过程的不同，可分为近地面的逆温、自由大气逆温。 近地面的逆温：辐射逆温、平流逆温、融雪逆温、地形逆温 自由大气逆温：乱流逆温、下沉逆温、锋面逆温 逆温的危害：在对流层中，由于低层空气受热不均，能够使气体发生垂直对流运动，致使对流层上下空气发生交换。通过垂直对流运动，污染源排放的污染物能够被输送到远方，并由于分散作用而使污染物浓度降低。逆温现象经常发生在较低气层中，这时气层稳定性特强，对于大气中垂直运动的发展起着阻碍作用，对大气垂直流动形成巨大障碍，地面气流不易上升，使地面污染源排放出来的污染物难以借气流上升而扩散。 4、气团的稳定性与密度层结和温度层结两个因素有关。 5、大气污染源：自然因素：火山喷发：排放出SO2、H2S、CO2、CO、HF及火山灰等颗粒物；森林火灾：排放出CO、CO2、SO2、NO2；自然尘（风砂、土壤尘）；海浪飞沫：颗粒物主要为硫酸盐与亚硫酸盐。人为因素：工厂企业废气排放；交通运输：飞机、机动车、轮船尾气；燃油燃煤（农村炉灶）；农业活动（农药喷洒）。 6、大气中有哪些重要污染物及分类 定义：大气污染物是指由于人类的活动或是自然过程所直接排入大气或在大气中新转化生成的对人或环境产生有害影响的物质。城市中影响健康的主要大气污染物是二氧化硫（及进一步氧化产物三氧化硫、硫酸盐）、悬浮颗粒物（烟雾、灰尘、PM10、PM2.5、PM1.0）、氮氧化物、一氧化碳、挥发性有机化合物（碳氢化合物和氧化物）、臭氧、铅和其他有毒金属。 分类：大气污染物按存在形式分可分为气态污染物和颗粒态污染物；大气污染物按形成过程又可以分为一次污染物和二次污染物。一次污染物：是指由污染源直接排入大气环境中且在大气中物理和化学性质均未发生变化的污染物，又称为原发性污染物：二次污染物：指由一次污染物与大气中已有成分或几种污染物之间经过一系列的化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物，又称为继发性污染物。 7、重要污染物来源及消除途径
环境化学思考题与习题及答案 第一章 绪论 作业习题： ● 根据环境化学的任务、内容和特点以及其发展动向，你认为怎样才能学好环境化学这门课程？ ● 环境污染物有哪些类别？主要的化学污染物有哪些？ 讨论习题： ● 如何认识现代环境问题的发展过程？ 思考题： ● 举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。 第二章 水环境化学 作业习题： ● 请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中*23H CO ????、3HCO -????和23CO -????的表达式，并 讨论这两个体系之间的区别。 ● 请导出总酸度、2CO 酸度、无机酸度、总酸度、酚酞酸度和苛性酸度的表达式作为总碳酸量和分布系数（α）的函数。 ● 在一个pH 为6.5、碱度为1.6mmol/L 的水体中，若加入碳酸钠使其碱化，问需加多少mmol/L 的碳酸钠才能使水体pH 上升至8.0。若用NaOH 强碱进行碱化，又需要加多少碱？（1.07mmol/L ，1.08mmol/L ） ● 具有2.00×10-3mol/L 碱度的水，pH 为7.00，请计算*23H CO ????、3HCO -????、23CO -???? 和-OH ????的浓度各是多少？（*23H CO ????＝4.49×10-4mol/L 、3HCO -????＝ 2.00×10-3mol/L 、23CO -????＝9.38×10-7mol/L 和-OH ????＝1.00×10-7mol/L ） ● 若有水A ，pH 为7.5，其碱度为6.38 mmol/L ，水B 的pH 为9.0，碱度为0.80 mmol/L ，若以等体积混合，问混合后的pH 值为多少？（pH ＝7.58） ● 溶解1.00×10-4mol/L 的()33Fe NO 于1L 具有防止发生固体()3Fe OH 沉淀作用所需最小 H +????浓度的水中，假定溶液中仅形成[]2Fe OH +和[]2Fe OH + ，而没有形成
第二章大气环境化学 1、大气层的结构 Layers of the Atmosphere（英文） A、对流层troposphere 对流层是大气的最底层，其厚度在赤道附近为16—18km；在中纬度地区为10— 12km，两极附近为8—9km。最显著特点是气温随海拔高度的增加而降低，大约每上升100m，温度降低0.6度。另一个特点是密度大，大气总质量的3/4以上集中在对流层。 B、平流层stratosphere 从对流层顶到海拔高度约为50km的大气层。 特点： ①空气没有对流运动，平流运动占显著优势。 ②空气比对流层稀薄得多，水汽、尘埃的含量甚微，很少出现天气现象 ③在高15—60km内，有约20km的一层臭氧层The Ozone Layer。 O2→O?+O?、O?+O2→O3、O3→O?+O2、O3+O?→2O2是臭氧光解的过程。 平流层温度随海拔高度的增加而增加。C、中间层mesosphere 从平流层顶到80km高度的大气层。空气较稀薄，由于臭氧层消失，温度随海拔高度的增加而迅速降低。 D、热层（电离层）thermosphere 从80km到约500km的大气层。大气温度随海拔高度的增加而迅速增加。 2.大气中的主要污染物 含硫化合物；含氮化合物；含碳化合物；含卤素化合物 2、辐射逆温层Radiation inversion 对流层大气的重要热源是来自地面的长波辐射，故离地面越近气温越高；离地面越远气温越低。 随高度升高气温的降低率称为大气垂直递减率： Γ=-dT/dz T—热力学温度K, z—高度 当Γ=0 时，称为等温气层；当Γ<0 时，称为逆温气层。这时气层稳定性强，对大气的垂直运动的发展起着阻碍作用。 根据逆温形成的过程不同，可分为两种：近地面层的逆温：辐射逆温、平流逆温、融雪逆温、地形逆温；自由大气的逆温：乱流逆温、下沉逆温、锋面逆温 气块在大气中的稳定度与大气垂直递减率（Γ）和干绝热垂直递减率（Γ d ）两 者有关。若Γ＜Γ d ，表明大气是稳定 的；若Γ＞Γ d ，大气是不稳定；若Γ ＝Γ d ，大气处于平衡状态。 3、大气中重要吸光物质的光解 （1）氧分子和氮分子的光解 O2+hν→O?+O? 240nm以下的紫外光 N2+hν→N?+N? 120nm以下的紫外光（2）臭氧的光解 O2光解而产生的O?可与O2发生反应：O?+O2+M→O3+M 这是平流层中O3的主要来源，也是消除O?的主要过程。O3+hν→O?+O2 290nm以下的紫外光 （3）NO2的光解 NO2+hν→NO+O? 420nm以下的光 O?+O2+M→O3+M 这是大气中唯一已知 O3的人为来源 （4）亚硝酸和硝酸的光解 初级过程：HNO2+hν→HO?+NO HNO2+hν→H?+NO2 次级过程：HO?+NO→HNO2 HO?+HNO2→H2O+NO2 HO?+NO2→HNO3 HNO2的光解是大气中HO?的重要来源之一。200-400nm的光 HNO3+hν→HO?+NO2 120-335nm的光若有CO存在HO?+CO→CO2+H? H?+O2+M→HO2?+M 2HO2?→H2O2+O2 （5）二氧化硫对光的吸收 只能激发态 SO2+hν→SO2* （6）甲醛的光解 240-360nm的光 初级过程：H2CO+hν→H?+HCO? H2CO+hν→H2+CO 次级过程：H?+HCO?→H2+CO 2H?+M→ H2+M 2HCO?→2CO+H2 由于O2存在 H?+O2→HO2?醛类的光解是大气中HO2?的重要来源之一。 （7）卤代烃的光解（卤代甲烷） CH3X+hv→CH3?+X? 含有一种以上的卤素，断裂的最弱的键，CH3-F﹥CH3-H﹥CH3-Cl﹥CH3-Br﹥CH3-I 4、大气中重要自由基的来源 （1）HO?和HO2?来源 HO?来源 清洁大气：O3的光解是清洁大气中HO?的重要来源 O3+hν→O?+O2 O?+H2O→2HO? 污染大气，如存在HNO2，H2O2 HNO2+hν→HO?+NO H2O2+hν→2HO? HNO2 的光离解是大气中HO?的重要来源 (2)HO2?来源 主要来自醛类的光解，尤其是甲醛的光解 H2CO+hν→H?+HCO? H?+O2+M→HO2?+M HCO?+O2→HO2?+CO 只要有H?和HCO?存在，均可与O2反应生 成HO2? 亚硝酸酯和H2O2光解 CH3ONO+hv→CH3O?+NO CH3O?+O2→H O2?+H2CO H2O2+hv→2HO? HO?+H2O2→H2O+HO2? 若有CO存在则： HO?+CO→CO2+H? H?+O2→HO2? （2）R?、RO?、RO2?来源 R?来源：大气中存在最多的烷基是甲基， 它的主要来源乙醛和丙酮的光解。 CH3CHO+hν→CH3?+H CO? CH3COCH3+hν→CH3?+CH3CO? O?和HO?与烃类发生H?摘除反应也可生 成烷基自由基 RH+O?→R?+HO? RH+HO?→R?+H2O RO?来源：甲氧基源于甲基亚硝酸酯和甲 基硝酸酯光解。 CH3ONO+hν→CH3O?+NO CH3ONO2+hν→CH3O?+NO2 RO2?来源：烷基与O2结合 R?+O2→RO2? 5、NO转换为NO2的各种途径（简答） （1）NO+O3→NO2+O2 （2）RH+HO?→R?+H2O R?+O2→RO2? RO2?+NO→NO2+RO? （3）RO?+O2→RCHO+HO2? HO2?+NO→HO?+NO2 6、NO2的转化 （1）NO2+HO?→HNO3 （2）NO2+O3→NO3+O2 是大气中NO3的主要来源 7、过氧乙酰硝酸酯（PAN） 由乙酰基与空气中O2结合而形成过氧乙 酰基，然后在于NO2化合生成的化合物： CH3CO?+O2→CH3C(O)OO? CH3C(O)OO?+NO2→CH3C(O)OONO2 乙酰基由乙醛光解而产生 CH3CHO+hv→ CH3CO?+H? 8、烷烃的反应 RH+HO?→R?+H2O RH+O?→R?+HO? R?+O2→RO2? RO2?+NO→NO2+RO? RO?+O2→RCHO+HO2? 甲烷的氧化反应 CH4+HO?→CH3?+H2O CH4+O?→CH3?+HO? CH3?+O2→CH3O2? 大气中的O?主要来自O3的光解，CH4不 断消耗O?，可导致臭氧层的损耗。 将NO氧化为NO2： CH3O2?+NO→NO2+CH3O? CH3O?+NO2→CH3ONO2 CH3O?+O2→HO2?+H2CO NO浓度低 RO2?+HO2?→ROOH+O2 ROOH+hv→RO?+ HO? RH+NO3→R?+HNO3 这是城市夜间HNO3的 主要来源。 9、光化学烟雾现象（简答） 含有氮氧化物和碳氢化物等一次污染物 的大气，在阳光照射下发生光化学反应而 产生二次污染物，这种由一次污染物和二 次污染物的混合物所形成的烟雾污染现 象，称为光化学烟雾。 日变化曲线 （1）白天生成，傍晚消失，污染高峰在 中午或稍后 （2）NO和烃最大值发生在早晨交通繁忙 时，这时NO2浓度很低 （3）随太阳辐射增强，NO2、O3浓度迅 速增大，中午达较高浓度，它的峰值通常 比NO峰值晚出现4~5h。 （4）NO2、O3和醛是在日光照射下由大 气光化学反应而产生的，属于二次污染 物。 10、烃类在光化学烟雾形成过程中的重 要作用 在光化学反应中，自由基反应占很重要的 地位，自由基的引发反应主要是由NO2 和醛光解而引起的： NO2+hv→NO+O? RCHO+hv→ RCO?+H? 烃类的存在是自由基转化和增殖的根本 原因： RH+O?→R?+HO? RH+HO?→R?+H2O H?+O2→HO2? R?+O2→RO2? RCO?+O2→RC(O)OO? 以上均可将NO氧化成NO2 NO+HO2?→NO2+HO? NO+RO2?→NO2+RO? RO?+O2→HO2?+RCHO NO+RC(O)O2→NO2+RC(O)O? RC(O)O?→R?+CO2 11、光化学烟雾的形成的机理（简答） 引发反应 NO2+hv→NO+O? O?+O2+M→O3+M O3+NO→NO2+O2 自由基传递反应 RH+HO?→RO2?+H2O RCHO+HO?→RC(O)O2?+H2O RCHO+hv→RO2?+HO2?+CO HO2+NO→NO2+HO? RO2+NO→NO2+RCHO+HO2? RC(O)O2?+NO→NO2+RO2?+CO2 终止反应 HO?+NO2→HNO3 RC(O)O2?+NO2→RC(O)O2NO2 RC(O)O2NO2→RC(O)O2?+NO2 12、SO2 的气相氧化 （1）SO2 的直接学氧化 SO2+hv→1SO2（单重态）λ=290~340nm SO2+hv→3SO2（三重态）λ=340~400nm 能量较高的单重态可以跃迁到三重态或 基态： 1SO2+M→3SO2+M 1SO2+M→SO2+M 在大气中激发态的SO2以三重态的形式 存在。 大气中：3SO2+O2→SO4→SO3+O?或： SO4+SO2→2SO3 （2）SO2被自由基氧化 ①SO2与HO?反应是 SO2 在大气中转化 的重要反应 HO?+SO2→HOSO2? HOSO2?+O2→HO2?+SO3 SO3+H2O→H2SO4 HO2?+NO→HO?+NO2 ②SO2与其他自由基的反应 CH3CHOO?+SO2→CH3CHO+SO3 HO2?+SO2→HO?+SO3 RO2?+SO2→RO?+SO3 CH3C(O)O2?+SO2→CH3C（O）O?+SO3 ③SO2被氧原子氧化 NO2+hv→NO+O? SO2+O?→SO3 13、硫酸烟雾型污染 也称伦敦型烟雾，由于燃煤而排放出来的 SO2，颗粒物以及由SO2氧化所形成的硫 酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。 硫酸烟雾为还原烟雾，光化学烟雾为氧化 烟雾。 14、酸雨 acid rain （英文）（简答） 在未被污染的大气中，可溶于水且含量比 较高的酸性气体是CO2，是主要影响天然 降水PH的因素，根据CO2的全球大气体 积分数330×10-6与纯水的平衡，计算结 果得PH=5.6。将比值看作未受污染的大 气水PH的背景值。把PH=5.6作为判断酸 雨的界限。PH小于5.6的降雨称为酸雨。 降水PH的背景值，由于世界各地区自然 条件不同，造成各地区降水PH的不同。 因为雨水与天然本底硫平衡时的PH即为 5.0。所以提出以5.0作为酸雨PH的界限 更为确切。 15、温室效应 Climate-Greenhouse Effect（英文） 大气中的CO2吸收了地面辐射出来的红 外光，把能量截留于大气之中，从而使大 气温度升高，这种现象称为温室效应。能 够引起温室效应的气体，称为温室气体。 温室气体 greenhouse gase CO2、CH4、 O3、N2O、CFCs、SF6 16、臭氧层的形成与损耗（分析） 1.臭氧层破坏的化学机理 清洁大气中：O3 的形成 O2+hν→2O? O?+O2+M→O3+M 2.O3 的消失 O3+hν→O?+O2这是臭氧层能够吸收紫外 辐射的根本原因。 O3+O?→2O2 人类活动影响 （1）NOx对O3的破坏 (a)N2O氧化 N2O+O?→2NO（2%） NO+O3→NO2+O2 (b) 飞机排出NO (c) 宇宙射线分解 N2→N?+N? O2+N?→NO+O? O3+N?→NO+O2 (2)NOx清楚O3的催化循环反应 NO+O3→NO2+O2 NO2+O?→ NO+O2 总反应：O3+O?→2O2 发生在平流层中上部，如果是在较低的平 流层，由于O?的浓度低，形成的NO2更 容易发生光解，然后与O?作用，进一步 形成O3 NO2→NO+O? O?+O2+M→O3 因此，在平流层底部NO并不会促使O3 减少 (3)NOx的消除： 由于NO和NO2都易溶于水，当它们被下 沉的气流带到对流层时，就可以随着对流 层的降水被消除，这是NOx在平流层大气 中的主要消除方式。 在平流层层顶紫外线的作用下，NO可以 发生光解： NO→N?+ O ? 光解产生的N可以进一步与NOx发生反 应： N?+NO→N2+O? N?+NO2→N2O+O? 这种消除方式所起的作用较小。 （2）HOx 对臭氧层破坏的影响 （ii）HOx催化清除O3的反应 ?H+O3→?OH+O2 ?OH+O?→?H+O2 总反应：O3+O?→2O2 ?OH+O3→HO2?+O2 HO2?+O?→OH+O2 总反应：O3+O→2O2 在较低的平流层，由于O ?的浓度较小， O3可通过如下反应被消除： ?OH+O3→HO2?+O2 HO2?+O3→?OH+2O2 总反应：2O3→3O2 无论哪种途径，与氧原子的反应是决定整 个消除速率的步骤。 （ⅲ）平流层中HOx的消除 （a）自由基复合反应 自由基之间的复合反应是HOx?消除的一 个重要途径： HO2?+HO2?→H2O2+O2 ?OH+?OH→H2O2 ?OH+HO2?→H2O+O2 （b）与NOx的反应 HOx ?与NOx的反应也是HOx ?消除的一 个途径： ?OH+NO2+M→HONO2+M ?OH+HNO3→H2O+NO3 总反应：2?OH+NO2→H2O+NO3 形成的硝酸会有部分进入对流层然后随 降水而被清除。 (3)ClOx破坏O3的反应 ①ClOx?清除O3的催化循环反应 ClOx?破坏O3层的过程可通过如下循环 反应进行： Cl?+O3→ClO?+O2 C1O?+O?→Cl?+O2 总反应：O3+O?→2O2 与氧原子的反应是决定整个消除速率的 步骤。 ②ClOx?的消除：平流层中的ClOx可以形 成HCl： Cl?+CH4→HCl+?CH3 Cl?+HO2?→HCl+O2 HCl是平流层中含氯化合物的主要存在 形式。部分HCl可以通过扩散进入对流 层，然后随降水而被清除。在30km以上 的大气中，ClONO2的含量也很显著。 (4)平流层中NOx?、HOx?与ClOx?的重要 反应 在平流层中可以相互反应，也可以与平流 层中的其他组分发生反应，所形成的产物 相当于将这些活性基团暂时储存起来，在 一定条件下再重新释放。 ⅰ形成HONO2 ?OH+NO2→HONO2 HONO2+hν→?OH+NO2 HONO2+?OH→H2O+NO3 ⅱ形成HO2NO2 HO2?+NO2+M→HO2NO2+M HO2NO2+hν→?OH+NO3 HO2NO2+?OH→H2O+O2+NO2 ⅲ形成ClONO2 ClO?+NO2+M→ClONO2+M ClONO2+hν→Cl?+NO3 ⅳ形成N2O5 NO2+O3→NO3+O2 NO3+NO2+M→N2O5+M N2O5+hν→2NO2+O? ⅴ形成HOCl ?ClO+HO2?→ClOH+O2 HOCl+hν→Cl?+?OH HOCl+?OH→H2O+ClO? ⅵ形成H2O2 HO?2+HO2?→H2O2+O2 H2O2+hν→2?OH H2O2+HO?→H2O+HO2? ⅶ形成HCl Cl?+CH4→HCl+CH3? Cl?+HO2?→HCl+O2 上述活性基团和一些原子(O)或分子化合 物如O、HO、HO2、NO、NO2、Cl、ClO、 ClONO2、N2O5和HO2NO2都已在平流层观 测到，这进一步证实了人们所提出的臭氧 层的破坏机理。 17、大气颗粒物的来源 大气颗粒物的来源可分为天然源和人为 源两种。直接由污染源排放出来的颗粒物 称为一次颗粒物；大气中某些污染组分
十、臭氧层的形成与耗损 1．臭氧层破坏的化学机理 平流层中的臭氧来源于平流层中O2 的光解： O2 + hν(λ≤243nm) → O + O O + O2 + M → O3 + M 平流层中的臭氧的消除途径有两种 ①臭氧光解：O3 + hν → O2 + O ②能够使平流层的O3 真正被清除的反应为O3 与O 的反应： O3 + O → 2O2 由于人类活动的影响，水蒸气、氮氧化物、氟氯烃等污染物进入了平流层，在平流层形成了HO x、NO x 和ClO x 等活性基团，从而加速了臭氧的消除过程，破坏了臭氧层的稳定状态。 （1）平流层中NO x对臭氧层破坏的影响 平流层中NO x 主要存在于25km 以上的大气中，其数量约为10μL/m3。在25km 以下的平流层大气中所存在的含氮化合物主要是HNO3。 ①平流层中NO x的来源 （a）N2O 的氧化 N2O 是对流层大气中含量最高的含氮化合物，主要来自于土壤中硝酸盐的脱氮和铵盐的硝化。因此，天然来源是其产生的主要途径。由于N2O 不易溶于水，在对流层中比较稳定，停留时间较长，因此，可通过扩散作用进入平流层。 进入平流层的N2O 有90%会通过光解形成N2：N2O+ hν(λ≤243nm) →N2+O 有2%会氧化形成NO：N2O + O → 2NO 因此，N2O 在平流层的氧化是平流层中NO 和NO2 的主要天然来源。 （b）超音速和亚音速飞机的排放 （c）宇宙射线的分解 这个来源所产生的NO x 数量较少。 ②NO x清除O3的催化循环反应 NO + O3 → NO2 + O2 NO2 + O? → NO + O2 总反应：O3 + O? → 2O2 该反应主要发生在平流层的中上部。如果是在较低的平流层，由于O?的浓度低，形成的NO2 更容易发生光解，然后与O?作用，进一步形成O3： NO2 → NO + O? O? + O2 + M → O3 因此，在平流层底部NO 并不会促使O3 减少。 ③NO x的消除 （a）由于NO 和NO2 都易溶于水，当它们被下沉的气流带到对流层时，就可以随着对流层的降水被消除，这是NO x 在平流层大气中的主要消除方式。 （b）在平流层层顶紫外线的作用下，NO 可以发生光解： NO2 + hν → N? + O? 光解产生的N?可以进一步与NO x 发生反应： N? + NO → N2 + O? N? + NO2 → N2O + O? 这种消除方式所起的作用较小。
第一章绪论 一、名词解释： 环境污染和环境问题、环境本底、环境容量、浓缩系 数、生物半衰期、协同作用和拮抗作用、实验模拟系统研 究、环境效应 二、八大公害事件的主要污染物是什么？ 三、环境化学（狭义）的概念、任务及研究内容？ 四、环境效应按环境变化的性质可分为哪几类？举例说明。 第二章大气环境化学 一、大气的结构 异质层(非均质层)、同质层(均质层) 大气温度层结和密度层结 对流层、平流层的特点 二、大气中的重要污染物：大气中的重要污染物其源与汇、 三、大气污染物的种类 四、城市热岛效应 五、相对于迁移过程，为什么说研究污染物的转化对大气污染化学具有十分重要的意义。 六、光化学反应的概念、光化学反应的过程 七、光离解必须遵循的两个定律、 八、光量子的能量与化学键的关系：会计算，如一般地说气体分子化学键的键能大于167.4 kJ/mol,可计算波长多少的光可以发生光离
解. 九、大气中重要吸光物质的光离解：臭氧、NO2、亚硝酸和硝酸、甲醛、卤代烃的光离解 十、大气中的自由基：概念、大气中重要的自由基、大气中HO·和HO2·自由基的来源、 十一、含氮化合物的转化 十二、光化学烟雾现象：概念、化学特征、形成条件、组成、形成机理、关键性的反应等。 十三、温室效应和温室气体：概念及危害 十四、SO2 的转化机制 十五、硫酸烟雾型污染产生、气象条件、形成机制。 十六、伦敦型烟雾与洛杉矶烟雾的比较 十七、干湿沉降概念：何为酸性降水?它和酸沉降是同一概念吗? 十八、为什么把pH5.6作为判定是否酸性降水的界限？计算说明 十九、通过对降水的多年观察，近年来已经对pH5.6能否作为酸性降水的界限以及判别降水是否受到酸化和人为污染的合理界限提出了异议。为什么?如何判别? 二十、降水中的重要的离子成分 二十一、酸雨是如何形成的(形成机理)? 二十二、通过比较酸雨区与非酸雨区的数据，发现阴离子(SO42-+ NO3-)浓度相差不大，但pH却相差很大,为什么? 二十三、影响酸雨形成的因素
环境化学--含答案 第一章绪论 一、环境化学的概念、任务、内容、特点及分类。 1、环境化学——研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。 2、任务——解决环境问题 3、内容——1、有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态 2、潜在有害物质的来源，它们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为。 3、有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生效应的机制和风险性。 4、有害物质已造成影响的缓解和消除以及防止产生危害的方法和途径。 4、特点——从微观的原子、分子水平上，来研究宏观的环境现象与变化的化学机制及其防治途径，其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化与效应。 5、分类——环境分析化学、各圈层的环境化学、环境工程化学 二、环境效应的类别1、环境物理效应（热岛效应、温室效应）2、环境化学效应（酸雨、光化学烟雾）3、环境生物效应 三、举例论述污染物在环境各圈层的迁移转化过程。 第二章大气环境化学 一、大气的作用有哪些？什么是大气环境化学？大气垂直递减率公式 1、大气圈是地球生命体的营养源。 2、大气层有保护生命体的作用。 3、保护地热平衡。 二、光化学反应 分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应，称为光化学反应。
初级过程包括化学物种吸收光量子形成激发态物种；次级物种指在初级过程中反应物、生成物之间进一步的反应。 三、爱因斯坦公式的应用，小计算题。 四、理解NOx和空气混合体系的光化学反应。 五、光化学烟雾形成的简化机制（12个反应）及其如何控制。 1、含有氮氧化物和碳氢化物等一次污染物的大气，在阳光照射下发生光化学反应而产生二次污染物，这种由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。 2、控制对策：控制反应活性高的有机物的排放；控制臭氧的浓度。 六、酸雨如何界定？酸雨的化学组成？酸雨的危害及分布。 1、5.6 5.0 2、酸雨中含有多种无机酸和有机酸，其中绝大部分是硫酸和硝酸，多数情况下以硫酸为主。 3、危害1、危害著名雕像及历史建筑2、造成湖泊河流酸化3、危害森林及农作物 4、危害人体健康分布：欧洲、北美、中国 七、大气颗粒物按粒径大小分为几类？有何分别？ 1、总悬浮颗粒物TSP <100μm 2、飘尘<10μm 3、降尘>10μm 4、可吸入粒子≤10μm 八、什么是温室气体，温室效应？温室效应有何利弊？ 1、大气中的CO2吸收了地面辐射出来的红外光，把能量节流于大气之中，从而使大气温度升高，这种现象称为温室效应。 能够引起温室效应的气体称为温室气体。 九、化简方程式表征查普曼循环。 十、展望臭氧层损耗后的危害，我们能为保护臭氧层做些什么？ 第三章水环境化学 一、什么是水环境化学？天然水体的PH值是什么？是如何得来的？ 1、水环境化学是研究化学物质在天然水体中的存在形态、反应机
习题 第一章绪论 2、根据环境化学的任务、内容和特点以及发展动向，你认为怎样才能学好环境化学这门课？ 环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特征、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。环境化学以化学物质在环境中出现而引起环境问题为研究对象，以解决环境问题为目标的一门新型科学。其内容主要涉及：有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态，潜在有害物质的来源，他们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为；有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生效用的机制和风险性；有害物质已造成影响的缓解和消除以及防止产生危害的方法和途径。环境化学的特点是要从微观的原子、分子水平上来研究宏观的环境现象与变化的化学机制及其防治途径，其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应。目前，国界上较为重视元素（尤其是碳、氮、硫和磷）的生物地球化学循环及其相互偶合的研究；重视化学品安全评价、臭氧层破坏、气候变暖等全球变化问题。当前我国优先考虑的环境问题中与环境化学密切相关的是：以有机物污染为主的水质污染、以大气颗粒物和二氧化硫为主的城市空气污染；工业有毒有害废物和城市垃圾对水题和土壤的污染。 3、环境污染物有哪些类别？主要的化学污染物有哪些？ 按环境要素可分为：大气污染物、水体污染物和工业污染物。 按污染物的形态可分为：气态污染物、液态污染物和固体污染物； 按污染物的性质可分为：化学污染物、物理污染物和生物污染物。 主要化学污染物有： 1.元素:如铅、镉、准金属等。 2.无机物：氧化物、一氧化碳、卤化氢、卤素化合物等 3.有机化合物及烃类：烷烃、不饱和脂肪烃、芳香烃、PAH等； 4.金属有机和准金属有机化合物：如,四乙基铅、二苯基铬、二甲基胂酸等； 5.含氧有机化合物：如环氧乙烷、醚、醛、有机酸、酐、酚等； 6.含氮有机化合物：胺、睛、硝基苯、三硝基甲苯、亚硝胺等； 7.有机卤化物：四氯化碳、多氯联苯、氯代二噁瑛； 8.有机硫化物:硫醇、二甲砜、硫酸二甲酯等； 9.有机磷化合物:磷酸酯化合物、有机磷农药、有机磷军用毒气等。 第二章：大气环境化学 4.影响大气中污染物迁移的主要因素是什么? 主要有：（1）空气的机械运动如风和大气湍流的影响； （2）天气和地理地势的影响；（3）污染源本身的特性。 7.大气中有哪些重要自由基?其来源如何? 大气中主要自由基有：HO、HO2、R、RO2 HO的来源：①O3的光解：O3＋ｈr Ｏ＋Ｏ2 O+H2O 2HO ②HNO2的光解：HNO2 +ｈr HO +NO ③H2O2的光解：H2O2+ｈr 2HO HO2的来源：①主要来自醛特别是甲醛的光解 H2CO +ｈr H + HCO HO2 + M H + O2 + M HCO + O2 +M HO2 + CO + M CH3O + NO ②亚硝酸酯的光解：CH3ONO +ｈr
环境化学 第一章绪论 学科体系P6 任务、内容、特点P4 环境污染物的类别（化学角度）P12~13 第二章大气环境化学 大气的垂直分层： WMO：对流层、平流层、中间层、热成层、逸散层大气中的主要污染物：S、N、O 逆温 大气稳定度P48 垂直递减率P49 干绝热递减率P49 辐射逆温层的类型P47 第三节大气中污染物的转化（重点） 自由基化学反应： 自由基的概念P57 自由基反应P61~66 光化学反应基础：P66~74 光化学反应的概念 初级过程 次级过程 初级量子产率 次级量子产率 光化学第一定律 光化学第二定律 大气中重要吸光物质的光解 大气中重要自由基的来源（以及相互转化）：P75/PPT4 HO• HO2• 氮氧化物的转化（光化学反应基础）：P76~79 碳氢化合物的转化：P83~88
烷烃摘氢 烯烃加成 光化学烟雾： 光化学烟雾日变化曲线P92/图2-36 光化学烟雾形成的简化机制P95/表2-13 光化学烟雾与伦敦烟雾的区别P108/表2-15 硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染：P100~106 二氧化硫与羟基自由基的反应 二氧化硫的液相氧化 酸性降水：P108~112 117~118 酸性降水的概念 降水的pH （我国&国外）降水的化学组成及其原因 影响酸雨形成的因素:PPT 温室气体和温室效应：P119~122 定义 原理 臭氧层的形成与耗损：P122~128 形成机理 臭氧层破坏的化学机理 极地空洞的形成原因 第三章水环境化学 天然水的基本特征：P147~150 八大离子 碱金属 碱土金属 亨利定律（DO的计算） 天然水的性质：P152 酸度/碱度（几个pH分界点，计算） 水中污染物的分布和存在形态：P159~166 八大类 有机污染物（PAH，PCB：水溶性/脂溶性，危害）金属污染物： 镉/汞/铅/砷/铬
大气环境化学 绪论 1.大气环境化学主要研究大气中对环境有影响的重要组分在大气中的来源、存在形式，迁移过程中的化学转化，归宿以及对大气质量的影响等。 2.大气环境化学的研究方法主要有：现场试验研究，实验室研究和模式计算。 3.一个大气即所有的污染问题都发生在同一个大气下，各种问题通过自由基化学或关键物种的化学过程而彼此相关联，应采取综合性的方法对各种相关的污染问题进行整体考虑，以避免在解决一个问题的同时又产生了新的问题。 第一章 1.大气由还原性气氛向氧化性气氛转化。 2.大气分为对流层，平流层，中层，热层和外层。 3.对流层厚度随纬度季节不同而变化。对流层集中了大气质量的3/4,90%以上的水汽集中在对流层中，大气中主要的天气现象都形成在此层内。 4.自对流层顶向上到55km左右的气层成为平流层。 平流层特点：1.空气没有垂直对流运动，平流运动占据显著优势；2.空气比下层稀薄得多，水汽、尘埃的含量甚微，很少出现天气现象；3.在高约15~35km的范围内，有厚约20km的臭氧层，因为臭氧吸收太阳辐射的紫外线，使得平流层温度升高。 5.大气组分按其停留时间长短可分为准永久性气体，可变化组分和强可变组分。 6.大气组分的浓度表示方法：1）混合比浓度：这种浓度表示法主要用于气态污染物，对于大气中的低浓度物质是适用的。公式：p29 2）这种浓度表示方法用于比ppt还要低的浓度水平，如自由基浓度等，表示每立方厘米空气中有多少个分子、原子或自由基。公式p29 3）质量浓度表示法：p30 7.自由基在其电子壳层的外层有一股不成对电子，它们对于增加第二个电子有很强的亲和力，因此能起强氧化剂的作用。 大气环境质量标准。（2月份公布的新标准） 第二章 1.污染物来源：人为源有燃料燃烧，工业排放，固体废弃物的焚烧，农业活动排放，生物质。天然源有自然尘，森林、草原火灾，火山活动，森林排放，海浪飞沫，海洋浮游植物、海洋表层。 2．大污染物的汇机制。1）干沉降：重力沉降，与植物、建筑物或地面相碰撞而被捕获的过程；2）湿沉降：大气中的物质通过降水而落到地面的过程；3）化学反应去除：污染物在大气中通过化学反应生成其他气体或粒子而使原污染物在大气中消失；4）向平流层输送。 3.硫的循环。P53.图 4.发性有机物（VOCs）是大气中普遍存在的一类化合物，具有相对分子量小、饱和蒸汽压高、沸点较低、亨利常数较大、辛烷值较小等特征。甲烷是丰度最高的气态有机物。 5.有机碳是在空气中350摄氏度下挥发或在纯He中600~850摄氏度下挥发的碳，包括脂肪族、芳香族等。 6.元素碳或称炭黑，石墨碳，指总碳分析完有机碳后剩余的碳。 7.含氟氯烃类是指含有氯、氟、碳，有时也含有氢的化合物。CFCs的浓度增加具有破坏平流层臭氧和影响对流层气候的双重效应。P81 8.全球蒸馏效应或蚱蜢跳效应：持久性有机污染物具有半挥发性，能够从水体或土壤中以蒸汽形式进入大气环境或被大气颗粒物吸附，通过大气环流远距离迁移。在较冷的地方或者受到海拔高度影响是会重新沉降到地球上，而后在温度升高时，它们会再次挥发进入大气，进行迁移。
环境化学习题 第二章大气环境化学 1. 何谓大气温度层结 2. 逆温现象对大气中污染物的迁移有什么影响 3. 何谓大气垂直递减率和干绝热垂直递减率如何用其判断大气稳定度 4. 影响大气中污染物迁移的主要因素是什么 5. 大气中有那些重要的吸光物质其吸光特征是什么 6. 太阳的发射光谱和地面测得的太阳光谱有何不同为什么 7. 大气中有哪些重要自由基其来源如何 8. 大气中有哪些重要含氮化合物说明它们的天然和人为来源及对环境的污染。 9. 叙述大气中的NO转化为NO2的各种途径。 10. 大气中有哪些重要的碳氢化合物它们可发生哪些重要的光化学反应 11. 碳氢化合物参与的光化学反应对各种自由基的形成有什么贡献 12.说明光化学烟雾现象，解释污染物与产物的日变化曲线，并说明光化学烟雾产物的性质 与特征。 13. 说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用。 14. 何谓有机物的反应活性如何将有机物按反应活性分类 15. 简述大气中SO2氧化的几种途径。 16. 论述SO2液相氧化的重要性，并对各种催化氧化过程进行比较。 17. 说明酸雨形成的原因。 18. 确定酸雨pH界限的依据是什么 19. 论述影响酸雨形成的因素。 20. 什么是大气颗粒物的三模态如何识别各种粒子模 21. 说明大气颗粒物的化学组成以及污染物对大气颗粒物组成的影响。 22. 大气颗粒物中多环芳烃的种类，存在状态以及危害性如何 23. 何谓温室效应和温室气体 24. 说明臭氧层破坏的原因和机理。 第三章水环境化学 1. 请推导出封闭和开放体系碳酸平衡中[H2CO3＊]、[HCO3-]、[CO32-]的表达式，并讨论这两个体系之间的区别。 2. 请导出总酸度、CO2酸度、无机酸度、总碱度、酚酞碱度和苛性碱度的表达式作为总炭酸量和分布系数（α）的函数。 3. 向某一含有碳酸的水体加入重碳酸盐，问：①总酸度、②总碱度、③无机酸度、④酚酞碱度、⑤CO2酸度，是增加还、减少还是不变。 4. 在一个pH为，碱度为mmol/L的水体重，若加入碳酸钠是其碱化，问需要加多少mmol/L 的碳酸钠才能使水体pH值上升至。若用NaOH强碱进行碱化，又需要多少碱 5. 具有×10-3 mlo/L碱度的水，pH为，请计算[H2CO3＊]、[HCO3-]、[CO32-]和[OH-]的浓度各是多