环境化学教案
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环境化学教案
《环境化学》课堂教学要紧包括四大部分:
第一部分为绪论,介绍当前人类面临的环境问题,环境科学的形成和进展,环境化学的研究内容和进展方向,化学污染物及其在多介质环境中的迁移转化行为。
第二部分为大气污染化学,要紧介绍大气的结构、组成和性质,大气中要紧污染物及其迁移,光化学反应基础,温室效应、酸沉降、臭氧层破坏、光化学烟雾等重要的大气污染化学问题及其形成机理,气溶胶化学,室内空气污染及健康风险,大气污染的防治计策。
第三部分为水污染化学,要紧介绍天然水的差不多特点,水中重要化学污染物的存在形状及分布,污染物在水环境中迁移转化的差不多原理及水质模型;重点介绍重金属在水环境中沉淀-溶解、氧化-还原、吸附-解吸、絮凝-沉降、配合作用、生物转化等迁移转化过程的差不多原理及阻碍因素,有机污染物在水环境中挥发、吸附、化学与生物降解等迁移转化和多介质环境过程的差不多原理、阻碍因素及其模型。
第四部分为土壤污染化学,介绍土壤的组成和差不多性质,化学污染物在土壤-植物体系中的迁移、作用机理及阻碍因素,土壤中氮磷污染及迁移转化,重点介绍土壤中重金属和有机农药的迁移转化行为及生物生态效应,土壤中温室气体的形成及开释机理,土壤污染防治与修复等。
通过本课程的学习,使学生把握环境化学的差不多知识、差不多原理和差不多技能,为从事环境爱护和环境科学研究工作奠定基础。
第一章 绪论
重点要求:1、了解环境化学的内容、作用及其地位。
2、了解环境化学各分支学科的进展动向。
3、把握环境污染物和化学污染物的分类及要紧组成。
4、环境效应的差不多概念。
5、环境污染物在环境各圈层的迁移转化过程(了解)。
第一节 环境化学
一、环境问题 环境污染
可连续进展
二、环境化学
环境化学的概念
环境化学的任务;内容及特点
环境化学的进展动向
环境分析化学
各圈层环境化学
环境工程化学
第二节 环境污染物
一、环境污染物的类别
1、人类社会不同功能产生的污染物
工业
农业
交通运输
生活
2、化学污染物
元素
无机物
有机化合物和烃类
金属有机和准金属有机化合物
含氧有机化合物
有机氮化合物
有机卤化合物
有机硫化合物
有机磷化合物
二、环境效应及其阻碍因素
1、环境物理效应
2、环境化学效应 3、环境生物效应
三、环境污染物在环境各圈的迁移转化过程简介
污染物的迁移与转化
迁移方式
转化方式
污染物在多介质中的迁移、转化和循环
举例:大气—水—土壤
第二章 大气环境化学
重点要求:1、了解大气层结构及大气污染物迁移的要紧因素。
2、光化学烟雾的形成过程和机理。
3、硫酸型烟雾的形成过程和机理。
4、酸雨及其化学组成。
5、大气颗粒物及其组成。
6、温室气体和温室效应。
7、臭氧层的形成与耗损。
第一节 大气中污染物的转移
一、大气温度层结
出示大图:
图1 大气温度的垂直分布
图2 大气密度的垂直分布
大气垂直递减率
二、辐射逆温层
三、绝热过程与干绝热过程
四、大气稳固度
五、阻碍大气污染物迁移的因素
风和大气湍流的阻碍
天气形势和地理地势的阻碍
第二节 大气中污染物的转化
一、光化学反应基础
1、光化学反应过程
什么是光化学反应?
初级过程:
A + hν
A*
次级过程:
举例:
HCl + hν H + Cl
H + HCl H2 + Cl
Cl + Cl Cl2
2、量子产率(不做介绍)
3、大气中重要吸光物质的光离解:
(1)氧分子和氮分子的光离解
O2 + hν O + O
N2 + hν N + N
(2)臭氧的光离解
O3 + hν O + O2
(3)NO2的光离解
NO2 + hν NO + O
(4)亚硝酸和硝酸的光离解
HNO2 + hν HO + NO
HNO2 + hν H + NO2
HNO3 + hν HO + NO2
(5)二氧化硫对光的吸取
SO2 + hν SO2*
(6)甲醛的光离解
H2CO + hν H + HCO
H2CO + hν H2 + CO (7)卤代烃的光离解
CH3X + hν
CH3
+ X
二、大气中重要自由基的来源
1、大气中HO和HO2自由基的浓度
2、大气中HO和HO2自由基的来源:
HO来源一: O3 + hν O + O2
O + H2O 2HO
HO来源二: HNO2 + hν HO + NO
H2O2 + hν 2HO
HO2的来源: H2CO + hν H + HCO
H + O2 + M HO2 + M
HCO + O2 HO2 + CO
3、R、RO和RO2等自由基的来源
大气中存在最多的烷基是甲基,要紧来源是:
CH3CHO + hν CH3 + HCO
CH3COCH3 + hν CH3 + CH3CO
烷基自由基:
RH + O R + HO
RH + HO R + H2O
甲氧基:
CH3ONO + hν CH3O + NO
CH3ONO2 + hν CH3O + NO2
过氧烷基:
R + O2 RO2
三、氮氧化物的转化
1、大气中的含氮化合物
2、氮氧化合物和空气混合体系中的光化学反应
NO2 + hν NO + O
O + O2 + M O3 + M
O3 + NO NO2 +O2 3、氮氧化物的气相转化
(1)NO 的氧化
NO + O3
NO2 + O2
NO + RO2 NO2 + RO
NO + HO2 NO2 + HO
NO + HO HNO2
NO + RO RONO
(2)NO2的转化
NO2 + HO HNO3
NO2 + O3 NO3 + O2
NO2 + NO3 N2O5
(3)PAN
CH3CO + O2 CH3COOO
CH3COOO + NO2 CH3COOONO2
4、氮氧化物的液相转化(补充内容)
四、碳氢化合物的转化
1、大气中要紧的碳氢化合物
2、碳氢化合物在大气中的反应
(1)烷烃的反应
RH + HO R + H2O
RH + O R + HO
(2)烯烃的反应
与HO发生加成反应和氢原子摘除反应
五、光化学烟雾现象
1、什么是光化学烟雾
(1)光化学烟雾的日变化曲线
出示大图:光化学烟雾日变化曲线
(2)烟雾箱模拟曲线
2、光化学烟雾形成的简化机制
引发反应: NO2 + hν
NO + O
O + O2 + M O3 + M
NO + O3 NO2 + O2
自由基传递反应:
RH + HO RO2 + H2O
RCHO + HO RC(O)O2 + H2O
RCHO + hν RO2 + HO2 + CO
HO2 + NO NO2 + HO
RO2 + NO NO2 + R’CHO + 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
3、光化学烟雾的操纵计策
六、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染
1、二氧化硫的气相氧化
(1)SO2的直截了当光氧化
SO2 + O2 SO4 SO3 + O
或 SO2 + SO4 2SO3
(2)SO2被自由基氧化
SO2与HO的反应
HO + SO2 HOSO2
HOSO2 + O2 HO2 + SO3
SO3+ H2O H2SO4
与其他自由基反应
CH3CHOO + SO2 CH3CHO + SO3
HO2 + SO2 HO + SO3
CH3O2 + SO2 CH3O + SO3
2、二氧化硫的液相氧化