下载文档原格式
《环境化学》教学大纲一.课程基本信息中文名称：环境化学英文名称：Environmental Chemistry课程编码：08122C课程类别：专业选修课程总学时：30（含实验9学时）理论学时：21总学分：2适用专业：化学先修课程：无机化学、有机化学、分析化学、物理化学开课系部：应用化学系二.课程的性质与任务环境化学是环境科学的一个分支学科，主要是运用化学科学的理论和方法，探索、认识环境问题的本质，是研究有害化学物质在环境介质中的存在形态、化学行为和生物效应，及其控制的化学原理和方法的科学。
本课程的目的任务是通过系统教学使学生了解《环境化学》在环境科学中和解决环境问题上的作用，掌握环境化学的基本概念、基本理论和环境化学研究的基本技能。
使学生掌握主要环境污染物的类别和它们在环境各圈层中的迁移转化过程，具备一定的处理实际环境问题的思路、方法和技术，牢固树立环境意识。
三.课程教学基本要求理论课程第一章绪论教学目的和要求：了解当今世界面临的全球性环境问题、我国环境污染防治面临的主要问题；了解主要环境污染物，掌握环境化学在环境科学中和解决环境问题上的地位和作用，它的任务、内容、特点和发展方向；了解现代环境问题的认识发展以及环境化学的任务，明确环境化学课程学习的目的。
教学重点：环境化学的任务、内容、学科体系、特点和发展方向。
教学内容：1、我们面临的世界2、人与环境3、什么是环境化学4、环境化学的基本内容5、环境化学研究第二章水环境化学教学目的和要求：使学生了解天然水的基本性质，掌握无机污染物在水体中的沉淀-溶解、氧化-还原、配合作用、吸附-解吸、絮凝-沉降等迁移转化的基本原理及有关计算；掌握有机污染物的迁移转化及生物降解的有关规律及计算。
教学重点：水中污染物在迁移转化过程的基本原理及污染物防治。
教学内容：1、水的组成与性质2、化学平衡3、化学动力学4、酸碱化学5、配位化学6、氧化还原化学7、相间作用8、水污染9、水处理第三章大气环境化学教学目的和要求：了解大气的组成与结构；掌握大气污染物迁移扩散规律及其影响因素；掌握大气中主要污染物(如氮氧化物、含硫化合物、有机物、颗粒物等)的来源、迁移转化规律；掌握大气污染的几个主要问题(如光化学烟雾、酸性降水、煤烟型污染、温室效应，臭氧层破坏等)产生的原因、危害及对策。
环 境 化 学 实 验 教 材崔春月 主编资源与环境学院环境工程教研室目录第一章大气环境化学实验一空气中氮氧化物的日变化曲线实验二环境空气中烷烃的光催化氧化第二章水环境化学实验一水中悬浮固体的测定实验二水中苯系物的挥发速率实验三有机物的正辛醇-水分配系数实验四水溶液中染料浓度的测定实验五活性炭吸附等温线的测定第三章 土壤环境化学实验一土壤中农药的残留实验二土壤中阳离子交换量第四章综合实验实验一鱼体中氯苯类有机污染物的分析实验二农药在土壤中的迁移第一章大气环境化学实验一空气中氮氧化物的日变化曲线大气中氮氧化（NO x）主要包括一氧化氮和二氧化氮，主要来自天然过程，如生物源、闪电均可产生NO x。
NO x的人为来源绝大部分来自化石燃料的燃烧过程，包括汽车及一切内燃机所排放的尾气，也有一部分来自生产和使用硝酸的化工厂、钢铁厂、金属冶炼厂等排放的废气，其中以工业窖炉、氮肥生产和汽车排放的NO x量最多。
城市大气中2/3的NO x来自汽车尾气等的排放，交通干线空气中NO x的浓度与汽车流量密切相关，而汽车量往往随时间而变化，因此，交通干线空气中NO x浓度也随时间而变化。
NO x对呼吸道和呼吸器官有刺激作用，是导致支气管哮喘等呼吸道疾病不断增加的原因之一。
二氧化氮、二氧化硫、悬浮颗粒物共存时，对人体健康的危害不仅比单独NO x严重得多，而且大于各污染物的影响之和，即产生协同作用。
大气中的NO x能与有机物发生光化学反应，产生光化学烟雾。
NO x能转化成硝酸和硝酸盐，通过降水对水和土壤环境等造成危害。
一、实验目的1．掌握氮氧化物测定的基本原理和方法。
2．绘制城市交通干线空气中氮氧化物的日变化曲线。
二、实验原理在测定NO x时，先用三氧化铬将一氧化氮等低价氮氧化物氧化成二氧化氮；二氧化氮被吸收在溶液中形成亚硝酸，与对氨基苯磺酸发生重氮反应，再与盐酸萘乙二胺耦合，生成玫瑰红色偶氮染料，用比色法测定。
方法的检出险为0.01 ug/mL(按与吸光度0.01相应的亚硝酸盐含量计)。
Ch. 3 大气环境化学♦大气环境化学主要研究大气环境中污染物质的化学组成、性质、存在状态等物理化学特性及其来源、分布、迁移、转化、累积、消除等过程中的化学行为、反应机制和变化规律，探讨大气污染对自然环境的影响等。
一. 天然大气和重要污染物基本要求：♦掌握天然大气的组成，大气主要层次的特点.♦了解大气中离子和自由基的来源.♦了解大气重要污染物的源.♦了解温室效应、温室气体及其对大气环境的影响.1.1 大气的组成和停留时间一、大气的组成大气主要组分是氮和氧，其次是氩和CO2，此外还有一些稀有气体和CH4、SO2、NO2、CO、NH3和O3等，总和不超过0.1%。
大气还含有0.1至5%的水，正常范围为1~3%，大气的总重量约为5500万亿吨，为地球重量的百万分之一。
粒径大于l0μm颗粒称为降尘;粒径小于l0μm的颗粒，称为飘尘。
二、大气组分的停留时间各种化学反应、生物活动、放射性衰变及工业活动等不断产生气体投放至大气；又因化学反应、生物活动、物理过程及海洋、陆地吸收而不断迁出大气。
某组分在贮库中的总输入速度(F X)和总输出速度(R x)是相等的，若假设x组分的贮量为M x，则可由下式确定组分x在大气中的停留时间t X：t X = M x/R x = M x/ F X惰性气体Ar、Ne、He、Kr和Xe停留时间都在107年以上，属于外循环气体。
其次是参与生物、水、岩石等循环的生物循环气体N2(100万年)、02(6000年)、H2(5年)、CO2(10年)、CH4(2~5年)、N2O(8~15年)、CO(1年)。
大气中停留时间小于1年的气体，如H2O(10.1天)、O3(小于1天)、SO2(小于0.01年)、NH3(~1天)、NO和NO2(小于1月)等，它们在大气中的浓度变化比较明显。
1.2 大气的主要层次大气划分为对流层、平流层、中间层和热层等若干层。
此外，还有所谓散逸层，有时也划作一个层区。
一、对流层特点：(1)气温随高度增加而降低。
第二章大气环境化学(3)第三节大气中污染物的转化二、光化学反应基础1、光化学反应一个原子、分子、自由基或离子吸收一个光子所引发的反应，称为光化学反应。
光化学反应的起始反应(初级过程)是：A + hν →A* (2-1)式中A*为A的激发态，激发态物种A*进一步发生下列各种过程。
光解(离)过程：A* → B1 + B2+…(2-2)直接反应：A* + B → C1+C2+… (2-3)辐射跃迁：A* → A + hν(荧光、磷光) (2-4)无辐射跃迁(碰撞失活)：A* + M → A+M (2-5)其中(2-2)、(2-3)为光化学过程，(2-4)、(2-5)为光物理过程。
对于大气环境化学来说，光化学过程最重要的是受激分子会在激发态通过反应而产生新的物种。
初级光化学过程包括光解离过程、分子内重排等。
分子吸收光后可解离产生原子、自由基等，它们可通过次级过程进行热反应；光解产生的自由基及原子往往是大气中·OH、HO2·和RO·等的重要来源；对流层和平流层大气中的主要化学反应都与这些自由基或原子的反应有关。
次级过程是指初级过程中反应物、生成物之间进一步发生的反应。
例如，H2和Cl2混合物光解，发生链式反应：Cl2 + hν→2Cl·Cl· + H2→HCl + H·H· + Cl2→HCl + Cl·2Cl·→Cl22、光化学定律1）格鲁塞斯(Grotthus)与德雷伯(Drapper)提出了光化学第一定律：只有被分子吸收的光，才能有效地引起分子的化学变化。
2）爱因斯坦(Einstein)光化学第二定律：在光化学反应的初级过程中，被活化的分子数(或原子数)等于吸收光的量子数，或者说分子对光的吸收是单光子过程，即光化学反应的初级过程是由分子吸收光子开始的。
E=hν=hC/λE = hνN0 = N0hC/λ式中：λ为光量子的波长；h为普朗克常数，6.626×10-34J·s/光量子；C为光速，2.9979×1010 cm/s；N0为阿伏加德罗常数，6.022×1023/mol；代入上式得：E= 119.62 ×106/λ若λ=300 nm, E=398.7 kJ/mol ；λ=700 nm, E=170.9 kJ/mol 。
第一节大气圈和大气化学第二节对流层化学第三节酸沉降第四节大气颗粒物第五节平流层臭氧第六节温室效应第七节微环境空气污染•酸沉降（acid deposition）是指大气中的酸性物质通过干、湿沉降两种途径迁移到地表的过程。
•湿沉降（wet deposition），大气中的物质通过降水而落到地面的过程称为湿沉降。
湿沉降有两类：雨除（rainout）和冲刷（washout）。
•干沉降（dry deposition），干沉降是指大气中的污染气体和气溶胶等物质随气流的对流、扩散作用，被地球表面的土壤、水体和植被等吸附去除的过程，具体包括重力沉降，与植物、建筑物或地面（土壤）碰撞而被捕获（被表面吸附或吸收）的过程。
重力沉降仅对直径大于10µm的颗粒物是有效的。
过小的粒子由于其降落速度对比大气的垂直运动来说不重要，因此与地表碰撞可能是它们在近地面处较为有效的去除过程。
地表捕获的机制尚不十分清楚，看来与许多因素，如气象条件、地表的物理、化学性质以及污染物本身的性质等有关。
湿沉降的两种机制(1)雨除指一些颗粒物作为形成云的凝结核，成为云滴的中心，通过凝结过程和碰撞过程使其增大为雨滴，形成降雨，颗粒物从而被去除。
对半径小于1μm的颗粒物有效；(2)冲刷降雨时在云下面的颗粒物与降下来的雨滴发生惯性碰撞或扩散、吸附过程，从而使颗粒物去除，对于半径在4μm以上的颗粒物效率较高。
半径在2μm左右的很难通过以上两种方式除去。
•最近的研究表明原来认为由酸性物质引起的环境效应，应该归之于大气总沉降，即包括光化学氧化剂、有毒物质、营养物质以及其它影响生长的物质在内。
因此，逐渐用大气沉降（atmospheric deposition）的概念来代替酸沉降。
1．酸雨发展及其研究2．降水的化学性质3．降水的酸化过程4．降水的环境影响及对策•Potter（1930）最早采用“pH”来表示雨水、饮用水和工业用水的测定结果。
pH值大于7称为碱性，pH值小于7称为酸性。
