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《环境化学》课件第二章-2

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环境化学教学课件-环境化学各章重点内容

环境化学教学课件-环境化学各章重点内容

六、有毒有机污染物质的微生物降解 1、烷烃末端氧化降解过程（课件71，习题4） 2、烃类物质的微生物降解顺序
3、DDT的微生物降解途径
七、氮和硫的微生物转化
氮的微生物转化：同化、氨化、硝化、反硝化及固氮的定义； 生物硝化反应机理、硝化菌对环境条件的要求；反硝化反应的 机理、反硝化对环境条件的要求以及利弊。
水中的重金属污染物： Pb: 主要化合价Pb2+和Pb4+，自然界Pb2+ 天然水中 铅含量低0.06～120ug/L铅在水体中迁移转化的特点: 悬浮物 和沉积物对铅有强烈的吸附作用 有机胶体吸附的顺序: Pb2＋ ＞Cu2+ ＞Ni2+ ＞Zn2+ ＞Cd2+ ＞ Fe2+ ＞Mn2+ 无机胶体:Pb2+也占第一位 Cr::天然水中的存在形式:Cr3+、CrO 2-，CrO42-，Cr2O72三价铬被底泥吸附，迁移能力弱 六价铬在碱性水体中稳定， 迁移能力强 六价铬比三价铬毒性大 六价铬能被还原成三价铬— —水中六价铬的自净
第三章 水环境化学
第一节 天然水的基本特征及污染物存在形态
1、天然水中的主要离子
2、气体在水中的溶解性（亨利定律，计算） 3、水体富营养化的定义及危害 4、碳酸平衡：封闭体系碳酸化合态分布图（分界点）；封闭体 系和开放体系的特点。 5、碱度的定义、分类及计算（课件例1、例2，习题4、5，计算 题） 6、酸度的定义和分类。 7：水中污染物的分布和存在形态（掌握优先控制污染物的定义， 我国优先控制污染物的分类；重金属污染物，见下页）
6、脂肪的微生物降解（降解过程，尤其注意脂肪酸在有氧条件下 的转化途径） 7、蛋白质的微生物降解（氨基酸脱氨脱羧反应，习题2） 9、甲烷发酵（定义，产甲烷菌对生长环境的要求）

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南宁市区 28.8 8.48 15.7 45.8 19.9 0.9 11.8 9.6 1985-1986
日本神户
19.5
31 18 31 6.5 3.5 15 3 52 4.30
50 12 22 5 16 6 2 114 3.94
31 28 21 3.5 3.5 24 2 39 4.41
19 10 21 11.5 5 24 39 19 7.5 3
－ － 11 4.96 － － 40 4.4
注：本2表021摘/8/6自唐孝炎，1990。
环境化学
第一章 绪论
第一节 环境化学
一、环境问题
二、环境化学
第二节 环境污染物
一、环境污染物的类别
二、环境效应及其影响因素
三、环境污染物在环境各圈的迁移转化过程简
介
2021/8/6
1
2021/8/6
2
表1－1环境化学分支学科划分
研究领域 环境分析化学
分支学科 环境有机分析化学 环境无机分析化学
大气环境化学
季节 气温 湿度 日光 臭氧浓度 出现时间 毒性
发 生 较 早 (1873) ， 至 今 已 多 次 出 现 颗粒物、SO2、硫酸雾等 煤
冬季 低(4℃以下) 高 弱 低 白天夜间连续 对呼吸道有刺激作用，严重时导 致死亡
发生较晚(1946)，发生光化学反应 碳氢化合物、NOx、O3、PAN、醛 类等 汽油、煤气、石油
各圈层的环境化学
水环境化学
土壤环境化学
环境生态化学①
大气污染控制化学
环境工程化学
水污染控制化学
固体废物污染控制化学
注： ①“环境生态学也可列为平行的另一个分支学科
2021/8/6

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污染物质可通过皮肤接触， 经过角质层、表皮和真皮 层进入生物体。
经消化道吸收
污染物质可通过食物、饮 水等经消化道进入生物体。
生物体内污染物质分布和排泄
分布
污染物质在生物体内的分布受多种因 素影响，如脂溶性物质易分布于脂肪 组织，而水溶性物质则易分布于血液 和细胞外液。
排泄
生物体可通过尿液、汗液、呼出气体和 乳汁等途径将污染物质排出体外。
水解等）和生物转化（如微生物降解、植物吸收等）。
03
影响污染物迁移转化的因素
如水流速度、水温、pH值、溶解氧含量等环境因素以及污染物的性质
和浓度等。
04
土壤环境化学
土壤组成与性质
矿物质
土壤矿物质是土壤的主 要组成成分，包括原生
矿物和次生矿物。
有机质
土壤有机质主要来源于 动植物和微生物残体及 其分解和合成的有机物
质。
水分
土壤水分是土壤的重要 组成部分，对土壤肥力 和植物生长有重要作用。
空气
土壤空气存在于土壤孔 隙中，是土壤肥力的重
要因素之一。
土壤污染及其来源
01
02
03
重金属污染
主要来源于工业废水、废 气、废渣的排放及农药、 化肥的不合理使用。
有机物污染
主要来源于石油、化工、 农药等行业的生产和使用 过程中排放的废水、废气、 废渣。
转化规律
污染物在土壤中的转化规律包括矿化作用、腐殖化 作用以及微生物的代谢作用等。这些过程可以改变 污染物的化学形态和毒性，从而影响其在环境中的 行为和归宿。
05
生物体内污染物质运输与转化
生物体内污染物质吸收途径
经呼吸道吸收
污染物质以气态、蒸气或 气溶胶状态存在时，可通 过呼吸道进入生物体。

环境化学 第二章 大气环境化学

环境化学 第二章 大气环境化学

大气中重要吸光物质的光离解
4 3
（1） O2和N2的光离解
2
1 O2键能493.8KJ/mol。相 应波长为243nm。在紫外区 lgε 0 120-240nm有吸收。
O2 + hν
λ < 240 nm
-1 -2
O· + O·
N2键能：939.4KJ/mol。 对应的波长为127nm。
-3
-4
HNO
3
h ν HO NO
2
2
HO CO CO
H
2
H O 2 M HO 2HO
2
M
(有CO存在时）
H 2O 2 O 2
产生过氧自由基和过氧化氢
(5) SO2对光的吸收
SO2的键能为545.1kJ/mol， 吸收光谱 中呈现三条吸收带，键能大，240 - 400 nm 的光不能使其离解，只能生成激发态：

思考题:
太阳的发射光谱 和地面测得的太阳光 谱是否相同?为什么?
3.3大气中重要自由基来源
自由基 由于在其电子壳层的外层有
一个不成对的电子，因而有很高的活 性，具有强氧化作用。如：
CH 3 C(O)H hv H 3 C HCO
由于高层大气十分稀薄，自由基的半 衰期可以是几分钟或更长时间。自由基参 加反应，每次反应的产物之一是自由基， 最后通过另一个自由基反应使链终止，如：
SO 2 h SO 2
*
240 400 nm
SO2*在污染大气中可参与许多光化学反应。
（ P73,图2－32）
(6) 甲醛的光离解
HCHO中H-CHO的键能为 356.5 kJ/mol， 它对 240 – 360 nm 范围内的光有吸收， 吸光后的光解反应为：

环境化学课件

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探讨减少污染物排放的技术和政策措施。
2
增强监管
解释如何加强污染物排放的监管和执法。
3
发展清洁能源
讨论发展清洁能源对污染物治理的重要性。
4
采用环境友好技术
介绍采用环境友好技术来减少污染物排放和处理。
环境化学的前景
展望环境化学的发展和研究方向。
环境化学的发展现状
讨论环境化学的当前研究领域和进展。
环境化学的研究方向
阐述悬浮颗粒物的来源和对空气质量和健康 的影响。
5 揮发性有机物
介绍揮发性有机物的性质、来源和处理方法。
污染物的来源
了解导致环境污染的主要来源。
工业排放
解释工业排放对环境的影响和 应对措施。
交通排放
探讨交通排放对空气质量的影 响，以及减少交通污染的方法。
化石燃料燃烧
阐述化石燃料燃烧对大气环境 和气候变化的影响。
污染物的危害
讲解污染物对人类和环境造成的危害。
1
食品安全
探讨污染物对食品安全和食物链的影响。
水资源供应
2
讨论污染物对水资源的污染和供应的影
响。
3
空气质量
解释污染物对空气质量的影响以及相关
健康影响
4
的健康问题。
讲解污染物对人类健康的直接和间接影 响。
污染物的治理
介绍污染物治理的策略和方法。
1
减少排放
为什么环境化学重要
解释环境化学对环境保护和可持续发展的重要性。
污染物的种类
了解不同种类的污染物，它们对环境和人类健康的影响。
1 氮氧化物
讨论氮氧化物的来源、危 害和治理。
2 化学需氧量
介绍化学需氧量的概念以 及与有机废弃物和污染物 的关系。

环境化学-绪论 PPT课件

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环境问题
• 人类生活和生产活动不断影响和改变环境条件，甚至引起环 境污染。
• 工业化过程中的处置失当，特别是对自然资源的不合理开发 利用，造成了全球性的环境污染和生态破坏。 空气、水和土地污染的环境退化现象 臭氧层破坏 气候变化 水资源的短缺和污染 有毒化学品和团体废弃物的危害 生物多样性的损伤
2. 造成环境污染的三因素 物理的
噪声、震动等 化学的
九大类 生物的
大米草、水葫芦、赤藻等
温室效应
酸雨
光化学烟雾
伦敦烟雾事件
臭氧空洞
海洋污染
赤潮
农药污染
3. 认识环境问题的三个阶段
环境问题并非只限于环境污染,人们对现代环境 问题的认识有个发展过程。 第一阶段：在20世纪60年代人们把环境问题只当成一 个污染问题，认为环境污染主要指的是城市和工农业 发展带来的对大气、水质、土壤、固体废弃物和噪声 的污染。对土地沙化、热带森林破坏和野生动物某些 品种的濒危灭绝等并未从战略上予以重视。我国当时 以污染控制为中心进行环境管理，曾对改善城市和人 民生活的环境质量起了重要作用。 存在问题：没有把环境问题与自然生态联系起来,低 估了环境污染的危害性和复杂性，没有把环境污染与 社会因素相联系，未能追根寻源。
每年有600万公顷具有生产力的旱地变成沙漠
有1100多万公顷的森林遭到破坏
在非洲,干旱将3500万人置于危难之中
在印度,博帕尔农药厂化学品泄漏造成两千人死亡
在墨西哥城,液化气罐爆炸使千人遇难
在前苏联,切尔诺贝利核反应堆爆炸使核尘埃遍布欧洲
在瑞士,农用化学品、溶剂和录污染了莱茵河,使数百万 尾鱼被毒死
样是热门课题。
（2）各圈层环境化学

《环境化学》全套教学课件pptx

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水体中污染物迁移转化规律
1 2
污染物的迁移方式 包括对流、扩散、吸附、沉淀等。
污染物的转化过程 包括光化学转化、生物转化、化学转化等。
3
影响污染物迁移转化的因素 如水温、水流速度、水体pH值、微生物活动等。
04
土壤环境化学
土壤组成与性质
矿物质
有机质
土壤矿物质是岩石经过风化作用形成的不同 大小的矿物颗粒。包括砂粒、粉粒、黏粒等。
07
当代环境问题与可持 续发展战略思考
当代环境问题概述
空气污染
工业废气、汽车尾 气、室内空气污染 等。
生物多样性丧失
物种灭绝、生态系 统破坏、基因资源 流失等。
全球气候变化
温室效应、极端天 气件频发、海平 面上升等。
水资源危机
水资源短缺、水污 染严重、水生态破 坏等。
土壤污染与退化
化肥农药过量使用、 重金属污染、土壤 侵蚀等。
影响生物体免疫系统
污染物质可能影响生物体的免疫系统， 降低生物体的免疫力，使其更容易受 到病原体的侵袭。
06
环境质量评价方法及 标准
环境质量评价概述
环境质量评价的定义和意义
环境质量评价是对环境的优劣进行定量或定性的描述和评估，为 环境管理、规划和决策提供科学依据。
环境质量评价的内容和范围
包括大气、水、土壤、生物等环境要素的质量评价，以及环境噪声、 放射性、电磁辐射等污染因素的评价。
土壤中污染物迁移转化规律
物理迁移
污染物在土壤中的物理 迁移主要包括扩散、对 流和机械搬运等作用。
化学迁移
污染物在土壤中的化学 迁移涉及溶解、沉淀、 氧化、还原等化学反应
过程。
生物迁移
土壤中的生物活动如植 物吸收、微生物降解等 作用可以影响污染物的

(2024年)环境化学全部ppt课件

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2024/3/26
22
CHAPTER 06
环境质量评价方法及标准
2024/3/26
23
环境质量评价概述
环境质量评价的定义和意义
环境质量评价的分类和内容
环境质量评价的程序和步骤
2024/3/26
24
环境质量评价方法
环境质量指数法
指数的计算方法和步骤
指数的优缺点及适用范围
2024/3/26
25
环境质量评价方法
排泄规律
生物体通过多种途径将污染物质排出体外，包括尿液、汗液 、呼吸、乳汁等。不同物质的排泄方式和速率也有所不同， 如重金属往往通过胆汁和尿液排出，而某些有机污染物则可 能通过皮肤排泄。
21
污染物质对生物体毒理效应
慢性毒性效应
低剂量或浓度的污染物质长时间作用对生 物体造成的潜在损害，如致癌、致畸、致
环境影响
酸雨会对土壤、水体和植物造成危害，破坏生态系统的平衡，还会腐 蚀建筑物和文物。
2024/3/26
33
持久性有机污染物问题
2024/3/26
有机氯农药
人类历史上大量使用的有机氯农药（如DDT等）在环境中难以降解，成为持久性有机污染 物。
多环芳烃等化合物
多环芳烃（PAHs）等化合物也是常见的持久性有机污染物，它们主要来源于石油、煤炭 等化石燃料的燃烧。
2024/3/26
7
大气组成与结构
01
02
03
大气的组成
包括氮气、氧气、氩气等 主要成分，以及水蒸气、 二氧化碳、臭氧等次要成 分。
2024/3/26
大气的结构
根据温度、压力和密度等 因素，大气可分为对流层 、平流层、中间层、热层 和逃逸层。

环境化学全套课件

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环境污染的全生命周期管理
从源头预防到末端治理，对环境污染进行全生命周期的管理，降低 环境负荷。
跨学科的交叉融合
环境化学与生物学、地理学、社会学等学科的交叉融合，为解决环 境问题提供更多思路和方法。
应对挑战的策略与措施
加强环境化学基础研究
深入开展环境化学过程和机理研究，为污染治理和预防提供科学 依据。
物种灭绝、基因资源丧失、生态平衡破坏等。
03
环境化学污染物
有机污染物
持久性有机污染物
这类污染物在环境中难以降解，可在水、土壤和生物体内积累， 对环境和人体健康造成长期危害。
含氯有机污染物
如多氯联苯、二噁英等，这些物质具有致癌、致畸和致突变性， 对环境和人体健康造成严重威胁。
含磷有机污染物
这类污染物具有生物富集性，可导致水体富营养化，对水生生态 系统造成破坏。
详细描述
物理化学过程包括溶解、沉淀、挥发、氧化还原等，这些过程在环境中的元素 迁移转化中起着重要作用。例如，土壤中的重金属离子可以通过溶解作用进入 地下水，进而影响地下水的质量。
生物化学过程
总结词
生物化学过程是环境化学中不可或缺的一部分，主要涉及生物体与环境中的化学 物质之间的相互作用。
详细描述
生物化学过程包括生物降解、生物转化和生物积累等。例如，土壤中的有机污染 物可以通过微生物的降解作用被分解为无害的物质，从而降低土壤污染的程度。
环境化学全套课件
汇报人：
202X-12-23
• 环境化学基础 • 环境污染与生态破坏 • 环境化学污染物 • 环境化学反应与过程 • 环境化学监测与评价 • 环境化学治理与修复 • 环境化学的未来发展与挑战
01
环境化学基础
环境化学的定义与重要性

第二章大气环境化学PPT课件

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第二章 大气环境化学
(Atmosphere Environmental Chemistry)
.
1
本章重点
（1）污染物在大气中迁移过程；
（2）光化学烟雾和硫酸型烟雾的形成 过程和机理。
.
2
大气环境化学
• 1. 研究对象：天然和人为活动产生的大气中重要的活性物质，包 括大气、降水中的。
– 活性是指：①有反应性；②无反应性，但对生物有害，如SOx、NOx、 O3、PAN等。
.
3
• 大气是指包围在地球表面并随着地球旋转的空气层。大气也称为 大气圈或大气层。大气是地球上一切生命赖以生存的气体环境。
• 大气层的重要性还在于：（1）它吸收了来自太阳和宇宙空间的大 部分高能宇宙射线和紫外辐射，是地球生命的保护伞；（2）大气 也是地球维持热量平衡的基础，为生物生存创造了一个适宜的温 度环境。
.
15
• 例 1 CH4 在 对 流 层 平 均 浓 度 c=1.55ppm ， 不 随 时 间 变 化 ， 则 FCH4=RCH4=1.5×1014 mol/y，求得停留时间为
ti 5 .1 1 41 1 .0 5 83 4 1 1 10 3 4 1 0 1 .5 6 1 5 6 0 2 .4 y （3/4指对流层占总大气圈质量的比例，16为分子量）
• 地表大气平均压力1个大气压，相当于1cm2地表上承受的空气柱 的质量为1034g。地球总表面积为5.1108km2。大气质量随高度 的分布极不均匀，主要集中在下部。大气层没有明确的边界，但 从北极光的最高发光点推算，离地面800km的高空还有少量空气 存在。所以，一般称大气层的厚度为1000km，但其75%的质量只 在10km以下的范围内，99%在30km以下，高度100km以上，空 气质量仅是整个大气圈质量的百万分之一。

环境化学第二章 大气环境化学

环境化学第二章 大气环境化学

影响因素包括：高度、污染源位置与风向、风速、大气稳定度、低层 逆温、湍流
（2）硫化氢 (H2S)
许多天然源都可以向环境中排放含硫化合物，如火山 爆发、海水浪花和生物活动等。 H2S主要来自动植物机体的腐烂，即主要由植物机体 中的硫酸盐经微生物的厌氧活动还原产生。 而大气中H2S主要的去除反应为： HO+ H2S→H2O+SH
平流层顶
40
平流层
吸收紫外线，放出热量，臭氧吸收热量
20
对流层顶
对流层
4. 热层（电离层）：80~500 km
吸收紫外线造成温度上升，空气高度电离， 因此也称为电离层，占大气质量的0.5% 5. 逃逸层，外大气层
0
160
200
T/K
240
280
图 大气温度的垂直分布

大气的压力总是随着海拔高度的增加而减小：
b. ④ ⑤
与HO· 的反应，该途径可去除大气中约50％的CO CO的停留时间：约0.4年 CO的危害：使人体缺氧窒息；参与光化学反应，适量CO的
CO HO CO2 H H O2 M HO 2 M CO HO 2 CO2 HO
含碳化合物
含卤素化合物
1. 含硫化合物 大气中的含硫化合物主要包括：氧硫化碳
(COS)、二硫化碳(CS2)、二甲基硫[(CH3)2S]、硫化氢(H2S)、 二氧化硫(SO2)、三氧化硫(SO3)、硫酸(H2SO4)、亚硫酸盐 (MSO3)和硫酸盐(MSO4)等。
（1）二氧化硫 (SO2) 酸雨； ① SO2的危害：刺激性气体，呼吸道危害；植物危害； ② SO2的来源与消除：人为来源中，有60％来自煤的燃烧， 30％左右来自石油燃烧和炼制过程；有50%会转化形成 硫酸或硫酸根，另外50%可以通过干湿沉降从大气中被 消除； ③ SO2的浓度特征：本底浓度一般在0.2~10 μL ·m-3之间， 随不同地区发生变化。

《环境化学绪论》PPT课件

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环境意识
❖ 人对待自然和环境的态度
➢ 对自然及其发展规律的认识（基础和前提） ➢ 对人类与生态环境之间关系的理解（核心内
容） ➢ 在与环保有关的问题的行为趋向（外在表现） ➢ 对环保活动的参与程度（外在表现）
环境意识的表现形式
❖ 自我保护型 ❖ 反对公害型 ❖ 自然崇拜型 ❖ 绿色文明型
绿色政治，绿色经济，绿色文化
❖ 1972年，联合国在瑞典首都斯德哥尔摩，召开了 “人类与环境会议”有113个国家参加会议通过了 《人类环境宣言》会议建议联合国大会将这次会议 开幕日的6月5日定为“世界环境日”响亮地提出了： “人类只有一个地球赖以生存，这个地球不是我们 从上一代人手里断承下来的，而是我们从下一代人 手里借来的”联合国组织第一次把环境问题与社会 因素联系起来，会后组建了联合国环境规划署 （UNEP）“世界环境日”的作用在于唤起全世界人 民都来注意保护人类赖以生存的环境，自觉采取行 动参与环境保护的共同努力同时要求各国政府和联 合国 应该为推进环境保护做出贡献。
❖ “地球日”1970年4月22日，美国的一些环境保护 工作者和社会名流首次在国内发起了“地球日”活 动，全美1万所中小学，2000所高等院校和全国的 各大团体共2000万人参加了这次活动，人们举行集 会、游行、演讲等等各种环境保护宣传教育活动， 要求政府采取保护环境的措施，这是人类有史以来 第一次规模宏大的群众性环境保护运动，从这以后 “地球日”就向日益扩大并超越了国界，每项逢这 一天，许多国家都开展纪念和宣传教育活动，有力 地推动了环境保护事业的发展。
对于可持续发展三项基本原则的共识
❖ ⑴可持续发展追求公平性 应该承认，在满足人类需求方面存在着很多不公平的因素， 种族、地域、经济、文化、贫富……，可持续发展则强调各 类人都应有满足其争取美好生活愿望的公平权利，不仅在同 代人中应坚持公平性，还要实现代际公平，要给世世代代以 公平享用自然资源的权利，不能“吃祖宗饭 造子孙孽”。

环境化学PPT课件

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2021/6/16
2

第一节、污染物在大气中的迁移
污染物在大气中的迁移是指由污染源排放出来的污染物由于空气的运 动使其传输和分散的过程。迁移过程可使污染物浓度降低。大气圈 中空气的运动主要是由于温度差异而引起的。
由于地球旋转作用以及距地面不同高度的各层大气对太阳辐射吸收程 度上的差异，使得大气的温度、密度在垂直方向上呈不均匀的分布。 人们常把静大气 的温度和密度在垂直方向上的分布称为大气温度层 结和大气密度层结。
根据大气的温度层结、密度层结的运动规律，可将大气划分为对流层、 平流层、中层和热层等若干层。此外，还有所谓散逸层，有时也划 作一个层区。
2021/6/16
3
一、大气的组成和停留时间
二、大气垂直分层
三、气块的绝热过程和干绝热递减率
四、大气稳定度
五、逆温
六、局地环流对污染物扩散的影响
2021/6/16
特点:（1）气温随高度升高而降低，空气垂直对流强烈。
（2）空气密度大。
（3）天气复杂多变。
（4）对流层下部湍流。
（5）污染物的迁移转化主要发生在这一层。
2021/6/16
8
2021/6/16
9
2、平流层: 对流层顶到约50km的地方
特点：
（1） 空气基本无对流，平流运动占显著优势。
（2） 空气比下层稀薄，水汽、尘埃含量很少，很少 有天气现象，透明度极高。
ON3O(小2(大小于气于1天中1月)停、)留等SO时，2间(它小小们于于在0.1大0年1气年的中)气、的体N浓H，度3如(~变H1化天2O比)(、1较0N.明1O天显和)。、
2021/6/16
7
二、大气垂直分层:
1962,WMO, 对流层、平流层、中间层、热成层、逸散 层。

【环境化学】第二章 大气环境化学

【环境化学】第二章 大气环境化学

H HOC H 2 CO 2H M H2 M 2HCO 2CO H 2
次级过程
对流层中由于有O2的存在，可进一步反应：
H O2 HO2 H O2 HO2
醛类光解是过氧自由基的主要来源
（7）卤代烃的光解
卤代甲烷的光解最有代表性，对大气 污染的化学作用最大，CH3X光解的初级 过程如下：
通常化学键的能量大于 170.9 kJ/mol， 所以波长大于700 nm 的光就不能引起 光化学离解。
2．大气中重要吸光物质的光离解
大气中的某些组成或污染物可吸收不 同波长的光 (1) O2、N2的光离解
氧分子的键能O为2 493.h8kJ/mol，O O
的紫外光（可p2以2，引图起2氧－的7氧光的解吸。收光谱） 240nm
其次，为使分子产生有效的光化学反应，光还必须被所作 用的分子吸收，即分子对某特定波长的光要有特征吸收光谱， 才能产生光化学反应。
光被分子吸收的过程是单光子过程， 由于电子激发态 分子的寿命<10-8s，在 如此短的时间内，辐射强度比较弱的情 况下，只可能单光子过程，再吸收第二 个光子的几率很小。（光化学第二定律）
2
A C 这两种过程为* 光化学过程 D1 D2
次级过程 初级过程中反应物与生成物之间进一 步发生的反应，如大气中HCl的光化学反 应过程：
（初级过程） （次级过程）
HCI h H CI
H HCl H2 Cl
Cl Cl Cl2
大气光化学反应的规律
当激发态分子的能量足够使分子内的化学键断裂，即光 子的能量大于化学键时才能引起光离解反应。
（1）
迁：电子的（UV- vis），振动的(IR)，转 动的(NMR)，只有电子跃迁才能产生激发 态物种 。

第二章 大气环境化学 PPT课件

第二章 大气环境化学 PPT课件
3 过氧乙酰基硝酸酯（PAN):
三、氮氧化物的转化
3 过氧乙酰基硝酸酯（PAN):
四、碳氢化合物的转化
1 大气中的主要碳氢化合物 甲烷 石油烃 芳香烃 萜类
四、碳氢化合物的转化
2 碳氢化合物在大气中的反应 （1）烷烃的反应：
四、碳氢化合物的转化
（1）烷烃的反应：例如
四、碳氢化合物的转化
（1）烷烃的反应：
（3）光化学烟雾控制对策
最理想的方案当然是控制其发生的源头，即控制 碳氢化合物、氮氧化物等的排放，阻止其发生。 如：改善汽车本身：用酒精代替汽油、安装催 化反应器等。
另一种方案是使用能控制自由基形成的阻化剂， 以消除自由基使链式反应终止。比如：二乙基 羟胺（DEHA)
(C2H5)2NOH + HO. (C2H5)2NO + H2O
(二) HO·自由基的来源
3．醛(特别是甲醛)的光解
(三)H02·自由基的来源
1．甲醛的光解 H02·的主要来源是大气中甲醛(HCHO)的
光解
(三)H02·自由基的来源
(三)H02·自由基的来源
二、大气中重要自由基的来源
❖ HO·和HO2·自由基各种来源的相对重要 性取决于空气团中存在的物质、时间和地点等。
上老人死于此次事件。
五、光化学烟雾
定义：
含有氮氧化物和碳氧化物等一次污染物的 大气，在阳光照射下发生光化学反应产生二次 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
五、光化学烟雾
危害：
a 人体健康：刺激人的眼睛，并伴有头 痛、呼吸困难等。 b 植物：伤害植物叶子 c 橡胶：开裂老化
六、硫氧化物的转化及硫酸型烟雾型污染
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稳定性： C2H5 > (CH3) 3CCH2 > CH2=CH > C6H5 和 CH3 > CF3 D/kJ· mol-1：410 415 431 435 435 443
2-7
《环境化学》 第二章 大气环境化学
（2）自由基的结构和活性 (Structure and Reactivity of Free Radicals) 卤原子夺氢的活性是：F•>Cl•>Br•
增长
终止
2-11
《环境化学》 第二章 大气环境化学
第三节
大气中污染物的转化
(2.3 Transformation of Atmospheric Pollutants)
一、自由基化学基础 (Chemical Foundation for Free Radicals) 二、光化学反应基础 (Foundation for Photochemical Reactions) 三、大气中重要自由基来源 (Source for Important Free Radicals in the
Atmosphere)
四、氮氧化物的转化 (Transformation of NOx) 五、碳氢化合物的转化 (Transformation of Hydrocarbons) 六、光化学烟雾 (Photochemical Smog) 七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染 (Transformation of
光化学过程 A* → B1 + B2 +… A* + C → D1 + D2 +… 光解，即激发 态物种解离成 为两个或两个 以上新物种。
2-14
A*与其他分子反应生成新的物种。
《环境化学》 第二章 大气环境化学
光化学定律

光化学第一定律：光子的能量大于化学键能时，且分子 对某特定波长的光要有特征吸收光谱才能引起光解反应。 光化学第二定律：分子吸收光的过程是单光子过程，该 定律的基础是电子激发态分子的寿命很短，≤10-8 s， 在这样短的时间内，辐射强度比较弱的情况下，再吸收 第二个光子的几率很小。
当分子吸收光时，其第i个光物理或光化学过程的初级量子产率 (Φi )可用下式表示：
如果分子在吸收光子之后，光物理过程和光化学过程均有发 生，那么 ，即所有初级过程量子产率之和必定等于1。 单个初级过程的初级量子产率不会超过1，只能小于1或等于1。
2-18
《环境化学》 第二章 大气环境化学
总量子产率（又称表观量子产率，Φ ）
2-5
《环境化学》 第二章 大气环境化学
2. 自由基的结构和性质的关系 (Relationship between Free Radical’s Structure and Characteristics)

自由基的稳定性：是指自由基解离成较小碎片，或 通过键断裂进行重排的倾向。

自由基的活性：是指一种自由基和其他作用物反应 的难易程度。
2-13
《环境化学》 第二章 大气环境化学
初级过程包括化学物种吸收光量子形成激发态物种， 其基本步骤为： A + h → A* Excited State 无辐射跃迁， 式中：A*——物种A的激发态；h——光量子。 亦即碰撞失活 过程。激发态 随后，激发态A*可能发生如下几种反应： 物种通过与其 辐射跃迁:激发态物种通过辐射荧光或磷光而失活。他分子M碰撞， 将能量传递给 M，本身又回 光物理过程 A* → A + h 到基态。 A* + M → A + M*
很短，一般只有几分之一秒。
2-4
《环境化学》 第二章 大气环境化学
1. 自由基的产生方法(途径） (Formation of Free Radicals)
热裂解法、光解法、氧化还原法、电解法和诱导分解法等。
在大气化学中，有机化合物的光解是产生自由基的最重要的方 法。许多物质在波长适当的紫外线或可见光的照射下，都可以 发生键的均裂，生成自由基。如：
λ＝400 nm， E＝299.1 kJ ·mol-1
λ＝700 nm， E＝170.9 kJ ·mol-1 通常化学键的健能大于167.4 kJ ·mol-1，所以波长大于700 nm 的
光就不能引起光化学解离。
2-16
《环境化学》 第二章 大气环境化学
化学键的平均键焓
化学键 H-H 键焓/(kJ ·mol-1) 436 化学键 F-F 键焓/(kJ ·mol-1) 155
B. 自由基—分子相互作用：一是加成反应，一是取代反应。 HO• + CH2=CH2 →HOCH2-CH2• Addition reaction
RH + HO• → R• + H2O Ph• + Br-CCl3 → PhBr + •CCl3
Substitution reaction
2-9
《环境化学》 第二章 大气环境化学
当有O2存在时，
O2 + O → O3 O3 + NO → NO2 + O2
可见光解生成的NO还有可能被O3氧化成NO2，从中观察到的结果是 所生成的NO总量子产率要比上面计算出来的小，即Φ< φNO。 若体系中是纯NO2，则
O+ NO2 → NO + O2，此时Φ=2φNO 。
光化学反应都比较复杂，大部分都包括一系列热反应。因此总量子产率变 化很大，小的接近于0，大的可达到H-N H-O H-S
566
432 367 415 390 465 348
Cl-Cl
Br-Br C-C C=C C=O CC N N
243
193 348 612 737 838 946
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《环境化学》 第二章 大气环境化学
2. 量子产率 (Quantum Yield)
Atmosphere)
四、氮氧化物的转化 (Transformation of NOx) 五、碳氢化合物的转化 (Transformation of Hydrocarbons) 六、光化学烟雾 (Photochemical Smog) 七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染 (Transformation of
energetic, M* Excited reactive species produced by absorption of light
Representation of major atmospheric chemical processes
2-2
《环境化学》 第二章 大气环境化学
大气中污染物的转化是污染物在大气中经过
C 自由基—自由基 HO • + HO • → H2O2 (两个相同的自由基结合) 2HO • + 2HO2 • → 2H2O2 +O2 (两个不同的自由基结合) （2）自由基链反应 (Chain Reaction) 引发
增长
终止
偶联 歧化
CH3CH2•+•CH2CH3→CH3CH2－CH2CH3 CH3CH2•+•CH2CH3→CH2=CH2－+CH3－CH3
Interchange of chemical species, M. with particles
M
M
M
Absorption of solar radiation by Particles air molecules. M Interchange of molecular species and particles between the atmosphere and the surface M
二、光化学反应基础
(Foundation for Photochemical Reactions)
1. 光化学反应过程 (Photochemical Reaction Process)

分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应。 化学物种吸收光量子后可产生光化学反应的初级过程和 次级过程。

Example 1： CH3COCH3 + h → CO + 2CH3 CO 的总量子产率Φ = φco=1，即在丙酮光解的初级过程 中，每吸收一个光子便可解离生成一个CO分子。
2-19
《环境化学》 第二章 大气环境化学
Example 2: NO2+ h → NO+O
式中：Ia——单位时间、单位体积NO2吸收光量子数。
《环境化学》 第二章 大气环境化学
第三节
大气中污染物的转化
(2.3 Transformation of Atmospheric Pollutants)
一、自由基化学基础 (Chemical Foundation for Free Radicals) 二、光化学反应基础 (Foundation for Photochemical Reactions) 三、大气中重要自由基来源 (Source for Important Free Radicals in the
Oxysulfides and Sulfuric Acid Smog)
八、酸性降水 (Acid Precipitation) 九、温室效应 (Greenhouse Effect) 十、臭氧层的形成与耗损(Formation and Depletion of Ozone Layer)
2-1
《环境化学》 第二章 大气环境化学
Oxysulfides and Sulfuric Acid Smog)
八、酸性降水 (Acid Precipitation) 九、温室效应 (Greenhouse Effect) 十、臭氧层的形成与耗损(Formation and Depletion of Ozone Layer)
2-12
《环境化学》 第二章 大气环境化学