环境化学原理-1-4
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十、什么是环境化学(一)环境化学的发展环境化学的发展大致可划分为三个阶段:即孕育阶段(1970年以前)、形成阶段(70年代)和发展阶段(80年代)。
到了70年代,为推动国际重大环境前沿性问题的研究,国际科联成立了环境问题科学委员会(SCOPE)(1969年),并陆续出版了一系列研究环境问题的专著。
1972年6月在斯德哥尔摩召开了联合国人类环境会议,成立了联合国环境规划署,建立了一系列研究计划,相继建立了全球监测系统(GEMS)和国际潜在有毒化学品登记(IRPTC),促进了各国建立相应的环境保护机构和学术研究机构。
美国《化学文摘》(CA)从1971年(第74卷)开始在“环境”这个主题下收录文献,以后以年平均约100篇文献的速度直线上升,1979年收录的文献达1150篇,1990年达2033篇,其中,从1987年(第96卷)起增加“环境分析”和“环境污染”两个主题,从1987年(第107卷)起又增加“环境传输”这个主题。
从这里可反映出国际环境化学发展的趋势。
到了80年代,环境化学各研究领域向纵深发展。
第一个趋势是全面开展对主要元素,尤其是生命必需元素的生物地球化学循环之间的相互作用,人类活动对这些循环产生的干扰和影响,以及对这些循环有重大影响的种种因素的研究。
第二个趋势是重视化学品安全评价。
80年代SCOPE列入研究计划的化学品安全评价方法学科学组(SGOMSEC)研究项目有7项,已出版6部专著,这个趋势反映了对环境化学物质和危险性化学品的关注和重视。
此外,80年代由联合国环境规划署、世界卫生组织和国际劳工组织联合设立的国际化学品安全规划处(IPCS)迄今为止已出版《环境健康基准》(EHC)系列报告150多部,其中包括关于研究方法的4部和100多种(类)化学物质的环境存在、毒性、环境行为和健康效应方面的报告。
联合国环境规划署国际潜在有毒化学品登记处(IRPTC)配合IPCS的工作建立了一个常见化学品数据库,已收集近千种化学品的17项数据,其中包括化学品进入环境的途径、环境存在、毒性、环境行为、法规等数据。
环境化学原理及环境污染控制技术环境化学原理是研究环境中各种物质的转化、分布和迁移规律的科学,而环境污染控制技术是指通过各种手段和方法,减少或消除环境污染物对生态环境和人类健康的危害。
环境化学原理为环境污染控制技术提供了科学依据和理论支持。
本文将从环境化学原理的角度出发,探讨环境污染控制技术在保护环境方面的应用。
一、环境化学原理1. 环境污染物的来源与分类环境污染物来源广泛,包括工业排放、农业活动、交通尾气、生活废水等。
根据物质的性质,环境污染物可分为有机污染物和无机污染物。
有机污染物包括挥发性有机化合物(VOCs)、氨氮、亚硝酸盐等,而无机污染物则涵盖了重金属离子、无机盐等。
2. 污染物的转化与迁移环境污染物在大气、水体和土壤中会发生各种转化和迁移过程。
例如,有机污染物在大气中可发生光解和氧化反应;水体中的污染物可通过生物降解、吸附和溶解作用发生转化。
这些转化和迁移过程直接影响着环境污染物的去除和控制。
3. 污染物的积累与生物效应环境污染物在生物体内会发生积累现象,进而对生物体产生不良影响。
重金属污染物是典型的积累型污染物,它们在生物链中逐级富集,直至达到一定浓度时造成生物中毒作用。
此外,环境污染物还会干扰生物体内的代谢过程,引发一系列的生物效应。
二、环境污染控制技术1. 大气污染控制技术大气污染控制技术主要包括源头减排措施和尾气净化技术。
源头减排措施通过改变工业生产过程、优化能源结构等方式减少污染物的排放。
尾气净化技术包括静电除尘、活性炭吸附、催化氧化等,可有效去除大气中的颗粒物、有机物和无机污染物。
2. 水体污染控制技术水体污染控制技术包括污水处理和水质净化。
污水处理主要通过物理化学处理和生物处理来去除污水中的悬浮物、有机物和无机污染物。
水质净化技术则通过溶解性污染物的吸附、沉淀和生物降解等方式提高水体的水质。
3. 土壤污染控制技术土壤污染控制技术主要包括土壤修复和土壤保护。
土壤修复通过物理、化学和生物等手段,修复受污染的土壤,恢复其功能和生态系统服务。
第三章水环境化学1、什么是表面吸附作用;离子交换吸附作用和专属吸附作用并说明水合氧化物对金属离子的专属吸附和非专属吸附的区别.2、1表面吸附:由于胶体表面具有巨大的比表面和表面能;因此固液界面存在表面吸附作用.胶体表面积越大;吸附作用越强.3、2离子交换吸附:环境中大部分胶体带负电荷;容易吸附各种阳离子.胶体每吸附一部分阳离子;同时也放出等量的其他阳离子;这种作用称为离子交换吸附作用;属于物理化学吸附.该反应是可逆反应;不受温度影响;交换能力与溶质的性质;浓度和吸附剂的性质有关.4、3专属吸附:指在吸附过程中;除了化学键作用外;尚有加强的憎水键和范德化力或氢键作用.该作用不但可以使表面点荷改变符号;还可以使离子化合物吸附在同号电荷的表面上.5、4水合氧化物对金属离子的专属吸附与非金属吸附的区别如下表所示.6、7、快速可逆请叙述氧化物表面吸附配合模型的基本原理以及与溶液中配合反应的区别..8、已知Fe3+与水反应生成的主要配合物及平衡常数如下:9、Fe3+ + H2OFeOH2+ + H+ lgK1= - 2.1610、Fe3+ + 2H2OFeOH2+ + 2H+ lgK2= - 6.7411、FeOH3s Fe3+ + 3OH- lgKso= - 3812、Fe3+ + 4H2OFeOH4- + 4H+ lgK4= - 2313、2Fe3+ + 2H2OFe2OH24+ + 2H+ lgK= - 2.9114、请用pc-pH图表示FeOH3s在纯水中的溶解度与pH的关系.15、解:16、1K1=FeOH2+H+/ Fe3+=FeOH2+KW3/KsoH+217、pFeOH2+=3 lgKW - lgKso + 2 pH - lgK1=2 pH - 1.8418、2K2=FeOH2+H+2/ Fe3+=FeOH2+KW3/KsoH+19、pFeOH2+=3 lgKW - lgKso + pH - lgK2=pH + 2.7420、3Kso=Fe3+OH-3=Fe3+KW3/H+321、pFe3+=3 lgKW - lgKso + 3 pH=3 pH - 422、4K4=FeOH4-H+4/ Fe3+=FeOH4-H+KW3/ Kso23、pFeOH4-=3 lg KW - lgK4 - lgKso - pH=19 - pH24、5K=Fe2OH24+H+2/ Fe3+2=Fe2OH24+KW6/ Kso2H+425、pFe2OH24+=6 lg KW - lgK - 2 lgKso + 4 pH=4 pH - 5.0926、用pc-pH图表示FeOH3s在纯水中的溶解度与pH的关系如下4解释下列名词:分配系数;标化分配系数;辛醇-水分配系数;生物浓缩因子;亨利定律常数;水解速率;直接光解;光量子产率;生长物质代谢和共代谢.1分配系数:在土壤-水体系中;土壤对非离子性有机化合物的吸着主要是溶质的分配过程溶解;即非离子性有机化合物可通过溶解作用分配到土壤有机质中;并经过一定时间达到分配平衡;此时有机化合物在土壤有机质和水中含量的比值称为分配系数.2标化分配系数:有机化合物在颗粒物-水中的分配系数与颗粒物中有机碳呈正相关;以固相有机碳为基础的分配系数即标化分配系数.3辛醇-水分配系数:有机化合物的正辛醇-水分配系数KOW是指平衡状态下化合物在正辛醇和水相中浓度的比值.它反映了化合物在水相和有机相之间的迁移能力;是描述有机化合物在环境中行为的重要物理化学参数.KOW 与化合物的水溶性;土壤吸附常数和生物浓缩因子等密切相关.4生物浓缩因子:有机毒物在生物体内浓度与水中该有机物浓度之比.5亨利定律常数:通常可理解为非电解质稀溶液的气-水分配系数.6水解速率:反映某一物质在水中发生水解快慢程度的一个参数.7直接光解:化合物本身直接吸收太阳能而进行分解反应.8光量子产率:分子被活化后;它可能进行光反应;也可能通过光辐射的形式进行"去活化"再回到基态;进行光化学反应的光子数占吸收光子数之比称为光量子产率.9生长物质代谢和共代谢:生物降解过程中;一些有机污染物作为食物源提供能量和提供酶催化反应分解有机物;这称为生长物质代谢.某些有机污染物不能作为微生物的唯一碳源与能源;必须有另外的化合物存在提供微生物碳源或能源时;该有机物才能被降解;这种现象称为共代谢.5请叙述有机物在水环境中的迁移;转化存在哪些重要过程.1负载过程:污水排放速率;大气沉降以及地表径流引入有机毒物至天然水体均将直接影响污染物在水中的浓度.2形态过程:①酸碱平衡:天然水中pH决定着有机酸或碱以中性态存在的分数;因而影响挥发及其他作用.②吸着作用:疏水有机化合物吸着至悬浮物上;由于悬浮物质的迁移而影响它们以后的归趋.3迁移过程:①沉淀-溶解作用:污染物的溶解度范围可限制污染物在迁移;转化过程中的可利用性或者实质上改变其迁移速率.②对流作用:水力流动可迁移溶解的或者被悬浮物吸附的污染物进入或排出特定的水生生态系统.③挥发作用:有机污染物可能从水体进入大气;因而减少其在水中的浓度.④沉积作用:污染物被吸附沉积于水体底部或从底部沉积物中解吸;均可改变污染物的浓度.4转化过程:①生物降解作用:微生物代谢污染物并在代谢过程中改变它们的毒性.②光解作用:污染物对光的吸收有可能导致影响它们毒性的化学反应的发生.③水解作用:一个化合物与水作用通常产生较小的;简单的有机产物.④氧化还原作用:涉及减少或增加电子在内的有机污染物以及金属的反应都强烈地影响环境参数.5生物累积过程:①生物浓缩作用:通过可能的手段如通过鱼鳃的吸附作用;将有机污染物摄取至生物体.②生物放大作用:高营养级生物以消耗摄取有机毒物进入生物体低营养级生物为食物;使生物体中有机毒物的浓度随营养级的提高而增大.请叙述有机物水环境归趋模式的基本原理..第四章土壤环境化学1.什么是土壤的活性酸度与潜性酸度试用它们二者的关系讨论我国南方土壤酸度偏高的原因..根据土壤中H+的存在方式;土壤酸度可分为活性酸度与潜性酸度两大类..1活性酸度:土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映;又称有效酸度;通常用pH表示..2潜性酸度:土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+..当这些离子处于吸附状态时;是不显酸性的;但当它们经离子交换作用进入土壤溶液后;即可增加土壤溶液的H+浓度;使土壤pH值降低..南方土壤中岩石或成土母质的晶格被不同程度破坏;导致晶格中Al3+释放出来;变成代换性Al3+;增加了土壤的潜性酸度;在一定条件下转化为土壤活性酸度;表现为pH值减小;酸度偏高..2.土壤的缓冲作用有哪几种举例说明其作用原理..土壤缓冲性能包括土壤溶液的缓冲性能和土壤胶体的缓冲性能:1土壤溶液的缓冲性能:土壤溶液中H2CO3、H3PO4、H4SiO4、腐殖酸和其他有机酸等弱酸及其盐类具有缓冲作用..以碳酸及其钠盐为例说明..向土壤加入盐酸;碳酸钠与它生成中性盐和碳酸;大大抑制了土壤酸度的提高..Na2CO3+ 2HCl2NaCl + H2CO3当加入CaOH 2时;碳酸与它作用生成难溶碳酸钙;也限制了土壤碱度的变化范围..H 2CO 3 + CaOH 2CaCO 3 + 2H 2O土壤中的某些有机酸如氨基酸、胡敏酸等是两性物质;具有缓冲作用;如氨基酸既有氨基;又有羧基;对酸碱均有缓冲作用..2土壤胶体的缓冲作用:土壤胶体吸附有各种阳离子;其中盐基离子和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用..对酸缓冲M -盐基离子:对碱缓冲:Al 3+对碱的缓冲作用:在pH 小于5的酸性土壤中;土壤溶液中Al 3+有6个水分子围绕;当OH -增多时;Al 3+周围的6个水分子中有一、二个水分子离解出H +;中和OH -:2AlH 2O 63+ + 2OH - Al 2OH 2H 2O 84+ + 4H 2O3.植物对重金属污染产生耐性作用的主要机制是什么不同种类的植物对重金属的耐性不同;同种植物由于其分布和生长的环境各异可能表现出对某种重金属有明显的耐性..1植物根系通过改变根系化学性状、原生质泌溢等作用限制重金属离子的跨膜吸收..2重金属与植物的细胞壁结合;而不能进入细胞质影响细胞代谢活动;使植物对重金属表现出耐性..3酶系统的作用..耐性植物中酶活性在重金属含量增加时仍能维持正常水平;此外在耐性植物中还发现另一些酶可被激活;从而使耐性植物在受重金属污染时保持正常代谢过程..4形成重金属硫蛋白或植物络合素;使重金属以不具生物活性的无毒螯合物形式存在;降低了重金属离子活性;从而减轻或解除其毒害作用.. 4.举例说明影响农药在土壤中进行扩散和质体流动的因素有哪些1影响农药在土壤中扩散的因素主要是土壤水分含量、吸附、孔隙度、温度及农药本身的性质等:①土壤水分含量:研究表明林丹的汽态和非汽态扩散情况随土壤水分含量增加而变化..②吸附:土壤对农药的吸附改变了其扩散的情况;如土壤对2;4-D的化学吸附;使其有效扩散系数降低了;两者呈负相关关系..③土壤紧实度:土壤紧实度对农药的扩散的情况有影响是因为对于以蒸汽形式进行扩散的化合物来说;增加紧实度就降低了土壤孔隙率;扩散系数就自然降低了..如二溴乙烷、林丹等农药在土壤中的扩散系数随紧实度增加而降低..④温度:温度增高的总效应是使扩散系数增大..⑤气流速度:气流速度可直接或间接地影响农药的挥发..如果空气的相对湿度不是100%;那么增加气流就促进土壤表面水分含量降低;可以使农药蒸汽更快地离开土壤表面;同时使农药蒸汽向土壤表面运动的速度加快..⑥农药种类:不同农药的扩散行为不同..如有机磷农药乐果和乙拌磷在Broadbalk粉砂壤土中的扩散行为就是不同的..2影响农药在土壤中质体流动的因素有农药与土壤的吸附、土壤种类和农药种类等..①农药与土壤吸附:非草隆、灭草隆、敌草隆、草不隆四种农药吸附最强者移动最困难;反之亦然..②土壤种类:土壤有机质含量增加;农药在土壤中渗透深度减小;增加土壤中粘土矿物的含量;农药的渗透深度也减小..③农药种类:不同农药在土壤中通过质体流动转移的深度不同..如林丹和DDT..5.比较DDT和林丹在环境中的迁移、转化与归趋的主要途径与特点..DDT和林丹迁移转化、归趋主要途径与特点比较如下表所示:6.试述有机磷农药在环境中的主要转化途径;并举例说明其原理..有机磷农药在环境中转化途径有非生物降解和生物降解..1有机磷农药的非生物降解①吸附催化水解:吸附催化水解是有机磷农药在土壤中降解的主要途径..如地亚农等硫代硫酸酯的水解反应如下②光降解:有机磷农药可发生光降解反应;如辛硫磷在253.7nm的紫外光下照射30小时;其光解产物如下(C2H5O)2P SON CCN(C2H5O)2POSN CCN(C2H5O)2POO PO(OC2H5)2(C2H5O)2POP(OC2H5)2S(辛硫磷)(辛硫磷感光异构体)(特普)(一硫代特普)(辛氧磷)(C2H5O)2POON CCN2有机磷农药的生物降解有机磷农药在土壤中被微生物降解是它们转化的另一条重要途径..化学农药对土壤微生物有抑制作用..同时;土壤微生物也会利用有机农药为能源;在体内酶或分泌酶的作用下;使农药发生降解作用;彻底分解为CO2和H2O..如马拉硫磷被绿色木霉和假单胞菌两种土壤微生物以不同方式降解;其反应如下:第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性1、在试验水中某鱼体从水中吸收有机污染质A的速率常数为18.76 h-1;鱼体消除A的速率常数为2.38×10-2h-1;设A在鱼体内起始浓度为零;在水中的浓度可视作不变..计算A在该鱼体内的浓缩系数及其浓度达到稳定浓度95%时所需的时间..2、已知氨氮硝化数学模式适用于某一河段;试从下表中该河段的有关数据;写出这一模式的具体形式..3、用查到的新资料;说明毒物的联合作用..4、试说明化学物质致突变、致癌和抑制酶活性的生物化学作用机理..答:1致突变作用机理:致突变性是指生物体中细胞的遗传性质在受到外源性化学毒物低剂量的影响和损伤时;以不连续的跳跃形式发生了突然的变异.致突变作用发生在一般体细胞时;则不具有遗传性质;而是使细胞发生不正常的分裂和增生;其结果表现为癌的形成.致突变作用如影响生殖细胞而使之产生突变时;就有可能产生遗传特性的改变而影响下一代;即将这种变化传递给子细胞;使之具有新的遗传特性.2致癌机理:致癌是体细胞不受控制的生长.其机理一般分两个阶段:第一是引发阶段;即致癌物与DNA反应;引起基因突变;导致遗传密码改变.第二是促长阶段;主要是突变细胞改变了遗传信息的表达;增殖成为肿瘤;其中恶性肿瘤还会向机体其他部位扩展.3抑制酶活性作用机理:有些有机化合物与酶的共价结合;这种结合往往是通过酶活性内羟基来进行的;有些重金属离子与含硫基的酶强烈结合;某些金属取代金属酶中的不同金属.5、解释下列名词概念:①被动扩散;②主动转运;③肠肝循环;④血脑屏障;⑤半数有效剂量浓度;⑥阈剂量浓度;⑦助致癌物;⑧促癌物;⑨酶的可逆和不可逆抑制剂..答:答:1被动扩散:脂溶性物质从高浓度侧向低浓度侧;即顺浓度梯度扩散通过有类脂层屏障的生物膜.2主动转运:在需要消耗一定代谢能量下;一些物质可在低浓度侧与膜上高浓度特异性蛋白载体结合;通过生物膜;至高浓度侧解离出原物质.3肠肝循环:有些物质由胆汁排泄;在肠道运行中又重新被吸收;该现象叫肠肝循环.4血脑屏障:脑毛细血管阻止某些物质多半是有害的进入脑循环血的结构.5半数有效剂量浓度:毒物引起受试生物的半数产生同一毒作用所需的毒物剂量浓度.6阈剂量浓度:在长期暴露毒物下;会引起机体受损害的最低剂量浓度.7助致癌物:可加速细胞癌变和已癌变细胞增殖成瘤块的物质.8促癌物:可使已经癌变细胞不断增殖而形成瘤块.9酶的可逆和不可逆抑制剂:抑制剂就是能减小或消除酶活性;而使酶的反应速率变慢或停止的物质.其中;以比较牢固的共价键同酶结合;不能用渗析;超滤等物理方法来恢复酶活性的抑制剂;称为不可逆抑制剂;另一部分抑制剂是同酶的结合处于可逆平衡状态;可用渗析法除去而恢复酶活性的物质;称为可逆抑制剂.6、试简要说明氯乙烯致癌的生化机制;和在一定程度上防御致癌的解毒转化途径..第六章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应1、为什么Hg2+和CH3Hg+在人体内能长期滞留举例说明它们可形成哪些化合物..答:这是由于汞可以与生物体内的高分子结合;形成稳定的有机汞络合物;就很难排出体外.此外;烷基汞具有高脂溶性;且它在生物体内分解速度缓慢其分解半衰期约为70d;因而会在人体内长期滞留.Hg2+和CH3Hg+ 可以与羟基;组氨酸;半胱氨酸;白蛋白形成络合物.甲基汞能与许多有机配位体基团结合;如—COOH;—NH2;—SH;以及—OH等.2、砷在环境中存在的主要化学形态有哪些其主要转化途径有哪些答:砷在环境中存在的主要化学形态有五价无机砷化合物;三价无机砷化合物;一甲基胂酸及其盐;二甲基胂酸及其盐;三甲基胂氧化物;三甲基胂;砷胆碱;砷甜菜碱;砷糖等.砷的生物甲基化反应和生物还原反应是砷在环境中转化的重要过程.主要转化途经如下:3、试述PCDD是一类具有什么化学结构的化合物并说明其主要污染来源..答:1PCDD这类化合物的母核为二苯并一对二恶英;具有经两个氧原子联结的二苯环结构.在两个苯环上的1;2;3;4;6;7;8;9位置上可有1-8个取代氯原子;由氯原子数和所在位置的不同可能组合成75种异构体;总称多氯联苯并一对二恶英.其结构式如右:2来源:①在焚烧炉内焚烧城市固体废物或野外焚烧垃圾是PCDD的主要大气污染源.例如存在于垃圾中某些含氯有机物;如聚氯乙烯类塑料废物在焚烧过程中可能产生酚类化合物和强反应性的氯;氯化氢等;从而进一步生产PCDD类化合物的前驱物.除生活垃圾外;燃料煤;石油;枯草败叶含除草剂;氯苯类化合物等燃烧过程及森林火灾也会产生PCDD类化合物.②在苯氧酸除草剂;氯酚;多氯联苯产品和化学废弃物的生产;冶炼;燃烧及使用和处理过程中进入环境.③另外;还可能来源于一些意外事故和战争. 4、简述多氯联苯PCBs在环境中的主要分布、迁移与转化规律..答:1分布:由于多氯联苯挥发性和水中溶解度较小;故其在大气和水中的含量较少.近期报导的数据表明;在地下水中发现PCBs的几率与地表水中相当.此外;由于PCBs易被颗粒物所吸附;故在废水流入河口附近的沉积物中;PCBs含量较高.水生植物通常可从水中快速吸收PCBs;其富集系数为1×l04~l×l05.通过食物链的传递;鱼体中PCBs的含量约在l~7mg/kg范围内湿重.在某些国家的人乳中也检出一定量的PCBs.2迁移:PCBs主要在使用和处理过程中;通道挥发进入大气;然后经干;湿沉降转入湖泊和海洋.转入水体的PCBs极易被颗粒物所吸附;沉入沉积物;使PCBs大量存在于沉积物中.虽然近年来PCBs的使用量大大减少;但沉积物中的PCBs仍然是今后若干年内食物链污染的主要来源.3转化:PCBs由于化学惰性而成为环境中持久性污染物;它在环境中主要转化途径是光化学分解和生物转化.PCBs在紫外光的激发下碳氯键断裂;而产生芳基自由基和氯自由基;自由基从介质中取得质子;或者发生二聚反应.PCBs生物降解时;含氯原子数目越少;越容易降解.5、根据多环芳烃形成的基本原理;分析讨论多环芳烃产生与污染的来源有哪些表面活性剂有哪些类型对环境和人体健康的危害是什么第七章受污染环境的修复1.微生物修复所需的环境条件是什么微生物修复技术是指通过微生物的作用清除土壤和水体中的污染物;或是使污染物无害化的过程..它包括自然和人为控制条件下的污染物降解或无害化过程..在自然修复过程natural attenuation中;利用土着微生物indigenous microorganism的降解能力;但需要有以下环境条件:①有充分和稳定的地下水流;②有微生物可利用的营养物;③有缓冲pH的能力;④有使代谢能够进行的电子受体..如果缺少一项条件;将会影响生物修复的速率和程度..特别是对于外来化合物;如果污染新近发生;很少会有土着微生物能降解它们;所以需要加入有降解能力的外源微生物exogenous microorganism..2.请列举几种强化微生物原位修复技术..原位强化修复技术包括生物强化法、生物通气法、生物注射法、生物冲淋法及生物翻耕法等..1生物强化法是指在生物处理体系中投加具有特定功能的微生物来改善原有处理体系的处理效果;如对难降解有机物的去除等..投加的微生物可以来源于原来的处理体系;经过驯化、富集、筛选、培养达到一定数量后投加;也可以是原来不存在的外源微生物..2生物通气法bioventing用于修复受挥发性有机物污染的地下水水层上部通气层Vadose Zone土壤..这种处理系统要求污染土壤具有多孔结构以利于微生物的快速生长..另外;污染物应具有一定的挥发性;亨利常数大于1.01325Pa·m3·mol-1时才适于通过真空抽提加以去除..生物通气法的主要制约因素是影响氧和营养物迁移的土壤结构;不适的土壤结构会使氧和营养物在到达污染区之前被消耗..3生物注射法biosparging又称空气注射法;这种方法适用于处理受挥发性有机物污染的地下水及上部土壤..处理设施采用类似生物通气法的系统;但这里的空气是经过加压后注射到污染地下水的下部;气流加速地下水和土壤有机物的挥发和降解..也有人把生物注射法归入生物通气法..4生物冲淋法bioflooding将含氧和营养物的水补充到亚表层;促进土壤和地下水中的污染物的生物降解..生物冲淋法大多在各种石油烃类污染的治理中使用;改进后也能用于处理氯代脂肪烃溶剂;如加入甲烷和氧促进甲烷营养菌降解三氯乙烯和少量的氯乙烯..5土地耕作法land farming就是对污染土壤进行耕犁处理..在处理过程中施加肥料;进行灌溉;施加石灰;从而尽可能为微生物代谢污染物提供一个良好环境;使其有充足的营养、水分和适宜的pH值;保证生物降解在土壤的各个层面上都能发生..3.请列举几种强化微生物异位修复技术..异位生物修复主要包括堆肥法、生物反应器处理、厌氧处理..1堆肥法composting是处理固体废弃物的传统技术;被用于受石油、洗涤剂、多氯烃、农药等污染土壤的修复处理;取得了很好的处理效果..堆肥过程中;将受污染土壤与水达到至少35%含水量、营养物、泥炭、稻草和动物肥料混合后;使用机械或压气系统充氧;同时加石灰以调节pH..经过一段时间的发酵处理;大部分污染物被降解;标志着堆肥完成..经处理消除污染的土壤可返回原地或用于农业生产..堆肥法包括风道式堆肥处理、好气静态堆肥处理和机械堆肥处理..2生物反应器处理bioreactor是把污染物移到反应器中完成微生物的代谢过程..这是一种很有价值和潜力的处理技术;适用于处理地表土及水体的污染..生物反应器包括土壤泥浆生物反应器soil slurry bioreactor和预制床反应器prepared bed reactor..3厌氧处理对某些具有高氧化状态的污染物的降解;如三硝基甲苯、多氯取代化合物PCBs等等;比耗氧处理更为有效..但总的来说;在生物修复中好氧方法的使用要比厌氧方法广泛得多..主要原因是;严格的厌氧条件难于达到;厌氧过程中会产生一些毒性更大、更难降解的中间代谢产物..此外;厌氧发酵的终产物H2S和CH4也存在毒性和风险..4.植物修复重金属的主要过程是什么根据其作用过程和机理;重金属污染土壤的植物修复技术可分为3种类型..1植物提取:利用重金属超积累植物从土壤中吸取一种或几种重金属;并将其转移、储存到地上部分;随后收割地上部分并集中处理;连续种植这种植物;即可使土壤中重金属含量降低到可接受的水平..所谓超积累植物hyperaccumulator;是指对重金属的吸收量超过一般植物100倍以上的植物;超积累植物积累的Cr、Co、Ni、Cu、Pb含量一般在110mg/ kg干重以上;积累的Mn、Zn含量一般在10mg/ kg干重以上..超积累植物从根际吸收重金属;并将其转移和积累到地上部;这个过程中包括许多环节和调控位点:①跨根细胞质膜运输;②根皮层细胞中横向运输;③从根系的中柱薄壁细胞装载到木质部导管;④木质部中长途运输;⑤从木质部卸载到叶细胞跨叶细胞膜运输;⑥跨叶细胞的液泡膜运输..在组织水平上;重金属主要分布在表皮细胞、亚表皮细胞和表皮毛中;在细胞水平;重金属主要分布在质外体和液泡..2植物稳定:利用耐重金属植物的根际的一些分泌物;增加土壤中有毒金属的稳定性;从而减少金属向作物的迁移;以及被淋滤到地下水或通过空气扩散进一步污染环境的可能性..其中包括沉淀、螯合、氧化还原等多种过程..3植物挥发:利用植物的吸收、积累和挥发而减少土壤中一些挥发性。
第一章绪论1、环境化学研究的内容;主要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。
2、环境污染;由于认为因素使环境的构成或状态发生变化,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。
3、环境污染物:是环境化学研究的对象,进入环境后使环境的正常组成和性质发生改变,直接或间接有害于人类与生物的物质。
4、优先污染物;指在众多污染物中筛选出的潜在危险大因而作为优先研究和控制对象的污染物。
5、环境效应;是指由环境变化而产生的环境效果6、环境效应化学:在多种环境条件的影响下,物质之间的化学反应所引起的环境效果。
第二章大气环境化学1、一次污染;是指污染物由污染源直接排入环境所引起的污染2、二次污染;是由一次污染物经化学反应形成的污染物如CO,SO2,NO3、辐射逆温;晴朗平静的夜晚,地面因辐射而失去热量,近地气层冷却强烈,较高气层冷却较慢,形成从地面开始向上气温递增。
4、地形逆温;由于山坡散热快,冷空气山坡下沉到谷地,谷底原来的较暖空气被冷空气抬挤上升,从而出现气温的倒置现象。
5、温室效应;大气能使太阳短波辐射到达地面,但地表向外放出的长波热辐射线却被大气吸收,这样就使地表与低层大气温度增高,因其作用类似于栽培农作物的温室,6、光量子产率;化学物质吸收光量子后,所产生的光物理过程或光化学过程相对效率。
7、气温垂直递减率气温随高度的变化通常以气温垂直递减率(Г)表示,即每垂直升高100m,气温的变化值:T-绝对温度,K;Z-高度。
8、光化学反应;物质一般在可见光或紫外线的照射下而产生的化学反应。
9、气溶胶;由固体或液体小质点分散并悬浮在气体介质中形成的胶体分散体系。
10、酸雨;被大气中存在的酸性气体污染,pH小于5.65的酸性降水。
11、湿沉降;下雨时,高空雨滴吸收包含酸性物质继而降下时再冲刷酸性物质降到地面。
12、干沉降:不下雨时,大气中酸性物质可被植被吸附或重力沉降到地面。
《环境化学》(戴树桂第二版)课后部分习题解答第一章绪论4、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。
5、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。
环境化学原理和知识点总结环境化学的研究对象主要包括大气、水体和土壤环境中的化学物质。
在大气环境中,环境化学研究大气污染物的来源、转化过程,以及大气中的化学反应、形成和消解机制。
在水体环境中,环境化学研究水中各种化学物质的赋存形式、分布规律,以及水质污染的识别、监测和治理技术。
在土壤环境中,环境化学研究土壤中各种污染物的迁移、转化和归趋规律,以及土壤污染的防治和修复措施。
此外,环境化学还涉及各种环境介质之间的相互作用和耦合效应,以及生物体对环境中化学物质的吸收、富集和代谢过程。
环境化学的基本原理包括化学动力学、热力学、电化学、光化学等多个方面。
在环境化学中,化学动力学是研究化学反应速率和反应机制的核心原理。
化学动力学可以描述环境中的化学反应速率的变化规律,揭示环境中的化学反应过程。
热力学是研究物质能量转化和平衡状态的原理,它可以描述环境中化学反应的热效应和平衡态条件。
电化学是研究化学反应中电荷转移和电化学反应的原理,它可以揭示环境中的电化学过程和电化学污染物的迁移规律。
光化学是研究光能与物质之间相互作用的原理,它可以解释环境中的光化学反应和光化学污染物的转化机制。
环境化学中的一些重要知识点包括污染物的生物富集和生物放大效应、环境中的化学平衡和动态平衡、环境中的氧化还原反应和氧化还原电位、环境中的化学分馏和物质迁移、环境中的化学传递和物质转换、环境中的污染物降解和修复技术等。
在污染物的生物富集和生物放大效应中,环境化学关注生物体对环境污染物的吸收和富集能力以及生物体之间污染物的传递和转化规律。
在环境中的化学平衡和动态平衡中,环境化学研究环境中各种化学平衡态条件的形成机制和破坏规律。
在环境中的氧化还原反应和氧化还原电位中,环境化学揭示了环境中氧化还原反应的热力学和动力学机制,以及氧化还原电位的测定和应用方法。
在环境中的化学分馏和物质迁移中,环境化学研究环境中物质在不同介质之间的分馏和迁移规律,以及分馏过程中的物质分布和转化机制。
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。
环境化学实验知识点总结一、环境化学实验的基本知识点1. 环境化学基本概念环境化学是研究环境中的化学现象及其影响的科学。
它主要包括环境中的化学物质的组成、性质、分布和迁移转化规律。
环境化学实验是研究环境化学问题的重要手段。
2. 环境化学实验的基本原理环境化学实验主要涉及到物质的性质、化学反应过程和环境污染物的检测和分析。
在实验中,应遵循化学反应原理、仪器分析原理和环境监测原理,保证实验的准确性和可靠性。
3. 环境化学实验的基本内容环境化学实验的基本内容包括化学物质的性质、化学反应过程、环境污染物的检测和分析等。
具体实验内容包括:氧化还原反应实验、酸碱中和反应实验、离子交换实验、环境污染物检测实验等。
4. 环境化学实验的基本技术环境化学实验所需的基本技术包括:化学实验技术、仪器分析技术、环境监测技术等。
在实验中,应熟练掌握各种实验技术,保证实验的顺利进行。
二、环境化学实验的常用技术1. 化学实验技术化学实验技术是进行环境化学实验的基本技术。
包括:物质的称量、溶液的调配、化学反应的进行、沉淀的制备、溶液的过滤、溶液的蒸发等。
在实验中,应严格按照实验操作规程进行,确保实验的准确性和可靠性。
2. 仪器分析技术仪器分析技术是进行环境化学实验的重要技术之一。
包括:色谱分析技术、质谱分析技术、光谱分析技术等。
在实验中,应适用合适的仪器进行分析,保证实验结果的准确性和可靠性。
3. 环境监测技术环境监测技术是进行环境化学实验的重要技术之一。
包括:空气质量监测技术、水质监测技术、土壤监测技术等。
在实验中,应熟练掌握各种监测技术,确保环境监测数据的准确性和可靠性。
三、环境化学实验的应用1. 环境监测环境化学实验在环境监测中起着重要作用。
通过实验可以对环境中的化学物质进行检测和分析,了解环境中的污染物质的分布和浓度,为环境保护工作提供重要依据。
2. 环境治理环境化学实验在环境治理中也起着重要作用。
通过实验可以对环境中的污染物质进行定量分析,为制定环境治理措施提供科学依据,指导环境污染物的减排和治理工作。
环境化学课程综述杨玲一、环境化学课程主要内容1.环境化学课程概述与特点1.1环境化学概述环境化学是研究化学物质在环境中迁移、转化、降解规律,研究化学物质在环境中的作用的学科,是环境科学中的重要分支学科之一。
环境科学中的重要分支学科之一。
造成环境污染的因素可分为物理的、化学的及生物学的三方面,而其中化学物质引起的污染约占80%-90%。
环境化学即是从化学的角度出发,探讨由于人类活动而引起的环境质量的变化规律及其保护和治理环境的方法原理。
就其主要内容而言,环境化学除了研究环境污染物的检测方法和原理(属于环境分析化学的范围)及探讨环境污染和治理技术中的化学、化工原理和化学过程等问题外,需进一步在原子及分子水平上,用物理化学等方法研究环境中化学污染物的发生起源、迁移分布、相互反应、转化机制、状态结构的变化、污染效应和最终归宿。
随着环境化学研究的深化,为环境科学的发展奠定了坚实的基础,为治理环境污染提供了重要的科学依据。
主要应用化学的基本原理和方法,研究大气、水、土壤等环境介质中化学物质的特性、存在状态、化学转化过程及其变化规律、化学行为与化学效应的科。
研究的内容主要有;(1)运用现代科学技术对化学物质在环境中的发生、分布、理化性质、存在状态(或形态)及其滞留与迁移过程中的变化等进行化学表征,阐明化学物质的化学拓性与环境效应的关系;(2)运用化学动态学(chemical dynamics)、化学动力学(chemical kinetics)和化学热力学(chemical thermodynamics)等原理研究化学物质在环境中(包括界面上)的化学反应、转化过程以及消除的途径,阐明化学物质的反应机制及源与汇的关系;(3)研究用化学的原理与技术控制污染源,减少污染排放,进行污染预防;“三废”综合利用,合理使用资源,实现清洁生产;促进经济建设与环境保护持续地协调发展。
从环境介质的不同,可划分为大气、水和土壤的环境化学等,现分别称之为大气环境化学、水环境化学和土壤环境化学。
《环境化学》(第二版)知识点总结和部分课后习题答案(共.doc《环境化学》(第二版)知识点总结和部分课后习题答案前言环境化学是一门研究化学物质在环境中的行为、分布、转化及其对生态系统和人类健康影响的科学。
本文档旨在总结《环境化学》(第二版)的核心知识点,并提供部分课后习题的答案,以帮助学生更好地理解和掌握课程内容。
第一部分:环境化学基础1.1 环境化学的定义和研究范畴环境化学的基本概念环境化学的研究领域1.2 环境污染物的分类有机污染物无机污染物放射性污染物1.3 环境化学的分析方法样品采集和处理污染物的检测技术第二部分:大气环境化学2.1 大气组成和结构大气层的划分大气成分及其作用2.2 大气污染现象雾霾酸雨温室效应2.3 大气污染物的化学行为气体扩散化学反应沉降过程第三部分:水环境化学3.1 水体的组成和特性淡水和海水的成分水体的物理化学性质3.2 水污染现象富营养化重金属污染有机污染物3.3 水处理技术物理处理化学处理生物处理第四部分:土壤环境化学4.1 土壤的组成和特性土壤的物理结构土壤的化学组成4.2 土壤污染现象土壤侵蚀土壤盐碱化土壤重金属污染4.3 土壤修复技术物理修复化学修复生物修复第五部分:固体废物处理与资源化5.1 固体废物的分类和管理城市垃圾工业固体废物危险废物5.2 固体废物的处理技术填埋焚烧回收利用5.3 资源化技术废物能源化材料化土地利用第六部分:环境化学案例分析6.1 典型环境化学事件工业污染事件农业污染事件生态破坏事件6.2 环境化学事件的影响分析对生态系统的影响对人类健康的影响6.3 环境化学事件的应对措施污染控制生态修复法律法规部分课后习题答案习题1:大气污染的化学原理习题概述答案解析习题2:水体富营养化的化学机制习题概述答案解析习题3:土壤污染的化学修复方法习题概述答案解析结语《环境化学》(第二版)为我们提供了一个全面了解环境化学的平台。
通过对知识点的总结和习题的解答,我们能够更深入地理解环境化学的原理和应用,为环境保护和可持续发展做出贡献。
环境化学(带附件)环境化学是一门研究化学物质在环境中的存在、迁移、转化、归趋和影响的科学。
它是环境科学与化学的交叉学科,旨在揭示化学物质与环境的相互作用规律,为环境保护和污染控制提供科学依据。
本文将从环境化学的定义、研究内容、研究方法和发展趋势等方面进行阐述。
一、环境化学的定义环境化学是研究化学物质在环境中的行为、效应及其与环境相互作用的科学。
它关注化学物质在空气、水、土壤、生物等环境介质中的分布、迁移、转化、降解和生物可利用性等方面。
环境化学的研究对象包括自然环境中存在的化学物质和人类活动排放的化学物质。
二、环境化学的研究内容1.环境分析化学:研究环境中化学物质的检测、测定和监控方法,为环境化学研究提供数据支持。
2.环境污染化学:研究污染物的来源、排放、迁移、转化和归宿,探讨污染物的环境行为和生态效应。
3.环境生物化学:研究生物体与化学物质相互作用的规律,探讨化学物质对生物体的毒性、代谢和生物降解等过程。
4.环境催化化学:研究催化剂在环境污染物降解和资源化中的作用,为环境污染控制提供技术支持。
5.环境地球化学:研究地球表层环境中化学元素的分布、迁移和循环,探讨化学物质在地质历史演变中的作用。
6.环境化学污染控制:研究化学污染物的治理技术、政策和法规,为环境管理提供科学依据。
三、环境化学的研究方法1.采样与分析方法:采用现场采样、实验室分析和仪器检测等技术,获取化学物质在环境中的浓度、形态和分布等数据。
2.模型模拟方法:建立数学模型,模拟化学物质在环境中的迁移、转化和归趋过程,预测污染物的影响范围和程度。
3.实验室模拟方法:通过实验室模拟环境条件,研究化学物质的环境行为和生物效应。
4.现场监测方法:利用遥感、传感器等技术,实时监测环境中化学物质的浓度和分布。
5.联合研究方法:结合多种研究手段,从不同角度探讨化学物质与环境相互作用的过程和机制。
四、环境化学的发展趋势1.环境纳米化学:研究纳米材料在环境化学污染控制中的应用,探讨纳米技术在环境保护领域的潜力。
环境化学知识点总结及课后答案环境化学知识点总结第一章绪论内容提要及重点要求:本章主要讲解了环境化学在环境科学中和解决环境问题上的地位和作用。
它的研究内容、特点和发展动向,主要环境污染物的类别和它们在环境各图中的迁移转化过程。
要求掌握对现代环境问题的认识以及对环境化学提出的任务,明确学习环境化学的目的。
第一节环境化学地球的形成及其演化地球作为宇宙中较小的一分子,人们对其形成和演化过程的认识也有一个漫长的和递进的过程。
“星云假说”在当时,18世纪占有重要的意义。
由德国哲学家康德和法国数学家拉普拉斯先后独立提出来的第一个科学的天体演化理论,具有代表性的:俘获说、灾变说、星子说,大部分各有其合理的部分,以现有的事实为基础又提出一些任意的假说,思想上带有片面性。
“星云假说”认为地球的形成是由星云状的物质凝聚的结果,这种星云是由尘埃和气体质点组成,它的体积很大,曾遍布在整个太阳系所占据的空间。
质点分布不均匀,在引力收缩的过程中,大部分物质向中心集结,逐渐形成原始的太阳。
同时,环绕在太阳周围的质点由于互相碰撞,向原始太阳的某一轨道面集中,而形成环绕太阳旋转的,包括地球在内的各个行星。
因单纯建立牛顿力学的基础之上,含有形而上学因素随着科学技术的进步,人们思想认识不断发展,太阳系演化学说40多种。
演化:在地球形成之后的漫长地质年代,地球逐渐冷却,内中的物质同时发生异作用。
使地球逐步分出了不同的圈层,地核、地幔和地壳。
三个圈层位于不同的深度,具有不同的物理性质。
深度越深,密度、压力和温度越高。
软流层:集中大量的放射性物质呈熔融状态,被认为是岩浆的发源地。
由地幔顶部和地壳的坚硬岩石组成了厚约为70—100km的岩石圈同时地球上还分异出了水圈和大气圈。
由于有了水、空气给生物的发生和发展提供了条件,形成了生物圈地球各圈层形成之后各个圈层之间并不是彼此独立,静止不变的,而是相互制约、相互渗透、相互影响、不断发展和变化的。
原始大气成分(H、He)→部分C、N、O→CH→→→环境问题的产生和发展环境:对某一生物主体而言,环境指的是那些影响该主体生存、发展和演化的外来原因和后天性的因素。