环境化学—教材南开大学示范精品课
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南开大学考研化学资料大全页数:74
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南开大学环境化学教案
课时：2课时教学目标：1. 让学生了解环境化学的基本概念、研究内容和应用领域。
2. 使学生掌握环境化学的基本原理和方法，培养环境化学实验技能。
3. 培养学生关注环境保护意识，提高环保素养。
教学内容：1. 环境化学基本概念及研究内容2. 环境化学的基本原理3. 环境化学实验方法4. 环境污染及治理教学过程：第一课时一、导入1. 教师简要介绍环境化学的定义和重要性。
2. 学生分享自己对环境化学的认识。
二、环境化学基本概念及研究内容1. 教师讲解环境化学的基本概念，如环境、污染物、环境化学等。
2. 学生分组讨论环境化学的研究内容，如大气污染、水污染、土壤污染等。
三、环境化学的基本原理1. 教师讲解环境化学的基本原理，如质量守恒定律、反应速率与平衡等。
2. 学生通过实例分析环境化学原理在环境问题中的应用。
四、环境化学实验方法1. 教师介绍环境化学实验的基本方法，如样品采集、分析测试等。
2. 学生分组进行环境化学实验操作，如水质检测、大气污染检测等。
第二课时一、环境污染及治理1. 教师讲解环境污染的类型、来源及危害。
2. 学生分组讨论环境污染的治理方法，如物理治理、化学治理等。
二、案例分析1. 教师选取典型案例，如雾霾、水污染等，引导学生分析环境污染的原因及治理措施。
2. 学生分组进行案例讨论，提出自己的观点和建议。
三、总结与拓展1. 教师总结本节课的主要内容，强调环境化学在环境保护中的重要性。
2. 学生分享自己的学习心得，提出对环境保护的建议。
教学评价：1. 课堂表现：学生的参与度、讨论积极性等。
2. 实验操作：学生的实验技能、实验报告等。
3. 案例分析：学生的分析能力、提出建议的合理性等。
教学反思：1. 教师应注重激发学生的学习兴趣，提高课堂氛围。
2. 实验环节要确保学生的安全，培养学生的实验技能。
3. 案例分析要引导学生关注环境保护，提高环保素养。
环境化学课件南开大学孙红文博导最新版本
1
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
建议课时安排
第一章 绪论 （2 课时） 第二章 大气环境化学 （6 课时） 第三章 水环境化学 （6 课时） 第四章 土壤环境化学 （4 课时） 第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性 （6 课时） 第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应（4 课时） 第七章 受污染环境的修复（4 课时） 第八章 绿色化学的基本原理和应用（3 课时） 总复习 （1 课时）
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
使用说明
本电子教案是《环境化学》（第二版）的配套教材。
普通高等教育“十一五”国家级 规划教材
高等教育出版社, 2006年10月 主编：戴树桂（南开大学）
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
建议课时安排
第一章 绪论 （2 课时） 第二章 大气环境化学 （6 课时） 第三章 水环境化学 （6 课时） 第四章 土壤环境化学 （4 课时） 第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性 （6 课时） 第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应（4 课时） 第七章 受污染环境的修复（4 课时） 第八章 绿色化学的基本原理和应用（3 课时） 总复习 （1 课时）
病原体侵入机体，消弱机体防御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
使用说明
本电子教案是《环境化学》（第二版）的配套教材。
普通高等教育“十一五”国家级 规划教材
高等教育出版社, 2006年10月 主编：戴树桂（南开大学）
环境化学讲义课件4
2021/1/24
绥化学院化学与制药工程系
污染大气中： HNO2+hv(波长小于400nm)→HO • +NO (光分解) H2O2+hv(波长小于360nm)→HO • +HO • (光分解) ②、 HO2•自由基的来源
HCHO+hv(波长小于370nm)→H• +HCO• (光分解) H• +O2→HO2• HCO•+ O2→CO+HO2•
2021/1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ24
绥化学院化学与制药工程系
2021/1/24
绥化学院化学与制药工程系
2、平流层 （1）大气稳定。 （2）平流层内垂直对流运动很小。 （3）大气透明度高。 3、中间层 （1）空气更稀薄。 （2）无水分。 （3）温度随高度增加而降低，中间层顶气温最低 （-
CH3•+CH3Cl →C2H6+Cl•
终止： CH3•+Cl• →CH3Cl
Cl•+ Cl• → Cl2
2021/1/24
CH3•+ CH3• → C2H6
绥化学院化学与制药工程系
（2）、大气中主要自由基的来源
最主要的是OH •自由基，其次是HO2 •及H3C•、 H3CO•和H3COO •等在大气中也比较活跃。 OH•基的来源
100℃）。 （4）中间层中上部，气体分子（O2、N2）开始电离。
2021/1/24
绥化学院化学与制药工程系
2021/1/24
绥化学院化学与制药工程系
4、热层 （1）温度随高度增加迅速增高；温度最高可升至1200℃。 （2）大气更为稀薄; （3）大部分空气分子被电离成为离子和自由电子，又称
南开大学《环境化学》课件 第七章
重点要求
➢ 要求掌握主要修复技术的基本原理、修复过程 中污染物的降解和消除过程、以及影响因素。
➢ 要了解各技术适用的污染物及介质。
7-3
《环境化学》 第七章 受污染环境的修复
引言
Foreword 修复（Remediation）是指采取人为或
自然过程，使环境介质中的污染物去除或无害 化，使受污染场址恢复原有功能的技术。
Singh S, Hyun S, Mulchandani A, et al. Bioremediation: environmental clean-up through pathway engineering. Current Opinion in Biotechnology, 2008, 19: 437–444.
污染源
▽ 渗 地下水位 透 反 应 墙 地下水流向
淋等方式进行。
图 渗透反应墙修复地下水硝酸盐污染示意图
地下水硝酸盐污染原位微生物修复技术研究进展,水资源保护, 2009,25(3):1-5
7-11
《环境化学》 第七章 受污染环境的修复
异位生物修复
（ex-situ bioremediation）
需要挖掘土壤或抽取地下水，将污染物移动到邻近地点或反应器内进 行。其过程更好控制、结果容易预测、技术难度较低，但投资成本较大。
一、概 述
(Introduction)
二、影响微生物修复效率的因素
(Influencing Factors on the Remediation Efficiency)
三、强化生物修复的主要类型
(Main Types of Enhanced Bioremediation)
四、生物修复的优缺点
(Strengths and Weaknesses of Bioremediation)
➢ 要求掌握主要修复技术的基本原理、修复过程 中污染物的降解和消除过程、以及影响因素。
➢ 要了解各技术适用的污染物及介质。
7-3
《环境化学》 第七章 受污染环境的修复
引言
Foreword 修复（Remediation）是指采取人为或
自然过程，使环境介质中的污染物去除或无害 化，使受污染场址恢复原有功能的技术。
Singh S, Hyun S, Mulchandani A, et al. Bioremediation: environmental clean-up through pathway engineering. Current Opinion in Biotechnology, 2008, 19: 437–444.
污染源
▽ 渗 地下水位 透 反 应 墙 地下水流向
淋等方式进行。
图 渗透反应墙修复地下水硝酸盐污染示意图
地下水硝酸盐污染原位微生物修复技术研究进展,水资源保护, 2009,25(3):1-5
7-11
《环境化学》 第七章 受污染环境的修复
异位生物修复
（ex-situ bioremediation）
需要挖掘土壤或抽取地下水，将污染物移动到邻近地点或反应器内进 行。其过程更好控制、结果容易预测、技术难度较低，但投资成本较大。
一、概 述
(Introduction)
二、影响微生物修复效率的因素
(Influencing Factors on the Remediation Efficiency)
三、强化生物修复的主要类型
(Main Types of Enhanced Bioremediation)
四、生物修复的优缺点
(Strengths and Weaknesses of Bioremediation)
环境化学南开大学第二章大气环境化学
即系统（气块）与周围的环境没有热量交换。 干过程： 固定质量的气块不经历发生水相变化的过程，即气 块内部不出现液态水和固态水。
2、干气块的绝热过程
干气块在绝热上升过程中，由于外界压力减小而膨胀，就 要抵抗外界压强而做功，消耗内能，因而气块温度降低。相 反，干气块绝热下降时，由于外界压强增大而被压缩，体积功 被转化为该块空气的内能，因此温度升高。
第二章 大气环境化学
第一节 大气中污染物的迁移
一、大气温度层结
1、定义：
由于地球旋转作用以及距地面不同高度的各层次大气对太阳 辐射吸收程度上的差异，使得温度、 密度等气象要素在垂 直方向上呈不均匀的分布。
人们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。
2、大气分层与各层的特性
光离解，即 激发态物种 离解成为两 个或两个以 上新物种。
B、次级过程：指在初级过程中反应物、生成物之间进一步发
生的反应。
如大气中氯化氢的光化学反应过程:
HCl + hv → H + Cl
初级过程
H + HCl → H2 + Cl Cl + Cl → Cl2
次级过程
这些过程都是热反应。
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离解反应。
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秒，在这样短的时间内，辐 射强度比较弱的情况下，在吸收第二个光子的几率很小。
光量子能量和化学键之间的对应关系：
T---大气温度 g---重力加速度 由于受热气块温度较高，密度较小，从而促使气 块上升。上升过程中气体温度下降并最终达到与外界气 体温度一致，当受热气块会上升至 T’=T 时。气块与周围 大气达到中性平衡，气块停止上升，这个高度定义为对 流混合层上限，或称最大混合层高度。
2、干气块的绝热过程
干气块在绝热上升过程中，由于外界压力减小而膨胀，就 要抵抗外界压强而做功，消耗内能，因而气块温度降低。相 反，干气块绝热下降时，由于外界压强增大而被压缩，体积功 被转化为该块空气的内能，因此温度升高。
第二章 大气环境化学
第一节 大气中污染物的迁移
一、大气温度层结
1、定义：
由于地球旋转作用以及距地面不同高度的各层次大气对太阳 辐射吸收程度上的差异，使得温度、 密度等气象要素在垂 直方向上呈不均匀的分布。
人们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。
2、大气分层与各层的特性
光离解，即 激发态物种 离解成为两 个或两个以 上新物种。
B、次级过程：指在初级过程中反应物、生成物之间进一步发
生的反应。
如大气中氯化氢的光化学反应过程:
HCl + hv → H + Cl
初级过程
H + HCl → H2 + Cl Cl + Cl → Cl2
次级过程
这些过程都是热反应。
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离解反应。
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秒，在这样短的时间内，辐 射强度比较弱的情况下，在吸收第二个光子的几率很小。
光量子能量和化学键之间的对应关系：
T---大气温度 g---重力加速度 由于受热气块温度较高，密度较小，从而促使气 块上升。上升过程中气体温度下降并最终达到与外界气 体温度一致，当受热气块会上升至 T’=T 时。气块与周围 大气达到中性平衡，气块停止上升，这个高度定义为对 流混合层上限，或称最大混合层高度。
环境化学课件-南开大学 孙红文博导 最新版本201408精选 课件
2
建议课时安排
第一章 绪论 （2 课时） 第二章 大气环境化学 （6 课时） 第三章 水环境化学 （6 课时） 第四章 土壤环境化学 （4 课时） 第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性 （6 课时） 第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应（4 课时） 第七章 受污染环境的修复（4 课时） 第八章 绿色化学的基本原理和应用（3 课时） 总复习 （1 课时）
环境化学电子教案
孙红文 主编 参加编写人员
戴树桂 主审 汪 磊 马小东 徐 建 王翠苹 吴济舟 王 婷
高等教育出版社 高等教育电子音境化学》（第二版）的配套教材。
普通高等教育“十一五”国家级 规划教材
高等教育出版社, 2006年10月 主编：戴树桂（南开大学）
2007年被评为国家精品教材
3
建议课时安排
第一章 绪论 （2 课时） 第二章 大气环境化学 （6 课时） 第三章 水环境化学 （6 课时） 第四章 土壤环境化学 （4 课时） 第五章 生物体内污染物质的运动过程及毒性 （6 课时） 第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归与效应（4 课时） 第七章 受污染环境的修复（4 课时） 第八章 绿色化学的基本原理和应用（3 课时） 总复习 （1 课时）
环境化学电子教案
孙红文 主编 参加编写人员
戴树桂 主审 汪 磊 马小东 徐 建 王翠苹 吴济舟 王 婷
高等教育出版社 高等教育电子音境化学》（第二版）的配套教材。
普通高等教育“十一五”国家级 规划教材
高等教育出版社, 2006年10月 主编：戴树桂（南开大学）
2007年被评为国家精品教材
3
环境化学教学课件
环境化学教学课件一、教学内容本节课的教学内容选自人教版《科学》教材五年级下册第四章第三节“环境化学”。
本节内容主要包括：空气质量的测量、水污染及其防治、土壤污染及其防治三个部分。
1. 空气质量的测量：通过学习，使学生了解空气质量的测量方法，以及空气质量指数（AQI）的含义。
2. 水污染及其防治：让学生掌握水污染的来源、危害及其防治方法，培养学生的环保意识。
3. 土壤污染及其防治：引导学生了解土壤污染的来源、危害及其防治方法，提高学生的环保意识。
二、教学目标1. 知识与技能：掌握空气质量的测量方法，了解空气质量指数（AQI）的含义；掌握水污染和土壤污染的来源、危害及其防治方法。
2. 过程与方法：通过小组合作、讨论的方式，培养学生的团队协作能力和问题解决能力。
3. 情感态度价值观：增强学生的环保意识，培养关爱环境、保护资源的意识。
三、教学难点与重点重点：空气质量的测量方法，水污染和土壤污染的来源、危害及其防治方法。
难点：空气质量指数（AQI）的含义，水污染和土壤污染的防治方法。
四、教具与学具准备教具：多媒体课件、教学挂图、实验器材。
学具：笔记本、课本、实验器材。
五、教学过程1. 实践情景引入：通过展示我国环境污染的图片，引起学生对环境问题的关注，激发学生的学习兴趣。
2. 知识讲解：（1）空气质量的测量：讲解空气质量的测量方法，介绍空气质量指数（AQI）的含义。
（2）水污染及其防治：讲解水污染的来源、危害及其防治方法。
（3）土壤污染及其防治：讲解土壤污染的来源、危害及其防治方法。
3. 例题讲解：分析典型案例，引导学生了解环境污染的严重性，以及防治环境污染的重要性。
4. 随堂练习：分组讨论，让学生运用所学知识，提出解决环境污染问题的方法。
六、板书设计板书内容：空气质量的测量测量方法空气质量指数（AQI）水污染及其防治来源危害防治方法土壤污染及其防治来源危害防治方法七、作业设计1. 作业题目：（1）列举两种改善空气质量的方法。
环境化学第一章优秀课件
《Chemosphere》 IF 3.054 《Environ. Sci. Technol.》IF 4.458 《The Science of the Total Environment》IF 2.579 《Water Research》 IF 3.587
学习方法
明确学习目的 多看文献，采百家之长 善于思考，勇于挑战
（甲基汞、DDT、多氯联苯和三丁基锡的教训） 有害化学物质的消除以及防治。
日本的水俣病
三丁基锡
水俣病
1965年，日本熊本县发生了水俣病。 原因是在县内的阿贺野川上游60公里以外的昭和 电气公司排出的含汞废水。
水俣岛
汞的生物放大
0.00001ppm 5%吸收
？
Hg2＋
人和猫ห้องสมุดไป่ตู้
血脑屏障
大脑
甲基钴胺素
0.0001ppm
② 某些污染元素或化合物产生毒性效应的浓度范围极低， 如汞、镉的毒性效应分别为0.001、0.01 mg/L左右； 地面水砷：0.04 mg/L；挥发性酚类物质：0.01 mg/L.
样品组成复杂
人类生产与社会活动和自然界的生物代谢过程不断地向 周围环境排放各种有害物质，环境样品中往往含有数十 至数百种不同化合物。样品的复杂性使得环境分析干扰 因素多。
环境化学第一章
教材介绍
教材: 夏立江 主编. 环境化学.北京:中国环境科学出版社, 2003. 韦进宝、钱沙华．环境分析化学．北京：化学工业出版社， 2002
参考书目
参考书
《环境化学》，华东理工大学出版社，何燧源 《环境化学进展》，戴树桂， 2005，化学工业出版社
参考刊物
《环境化学》，核心期刊，影响因子1.393 《环境科学学报》,核心期刊，影响因子1.076 《环境科学研究》,核心期刊，影响因子1.089 《中国环境科学》，核心期刊，影响因子1.062 《环境科学》，核心期刊，影响因子1.310 《分析化学》，核心期刊：影响因子0.790 《光谱学与光谱分析》，核心刊物，影响因子1 .360
学习方法
明确学习目的 多看文献，采百家之长 善于思考，勇于挑战
（甲基汞、DDT、多氯联苯和三丁基锡的教训） 有害化学物质的消除以及防治。
日本的水俣病
三丁基锡
水俣病
1965年，日本熊本县发生了水俣病。 原因是在县内的阿贺野川上游60公里以外的昭和 电气公司排出的含汞废水。
水俣岛
汞的生物放大
0.00001ppm 5%吸收
？
Hg2＋
人和猫ห้องสมุดไป่ตู้
血脑屏障
大脑
甲基钴胺素
0.0001ppm
② 某些污染元素或化合物产生毒性效应的浓度范围极低， 如汞、镉的毒性效应分别为0.001、0.01 mg/L左右； 地面水砷：0.04 mg/L；挥发性酚类物质：0.01 mg/L.
样品组成复杂
人类生产与社会活动和自然界的生物代谢过程不断地向 周围环境排放各种有害物质，环境样品中往往含有数十 至数百种不同化合物。样品的复杂性使得环境分析干扰 因素多。
环境化学第一章
教材介绍
教材: 夏立江 主编. 环境化学.北京:中国环境科学出版社, 2003. 韦进宝、钱沙华．环境分析化学．北京：化学工业出版社， 2002
参考书目
参考书
《环境化学》，华东理工大学出版社，何燧源 《环境化学进展》，戴树桂， 2005，化学工业出版社
参考刊物
《环境化学》，核心期刊，影响因子1.393 《环境科学学报》,核心期刊，影响因子1.076 《环境科学研究》,核心期刊，影响因子1.089 《中国环境科学》，核心期刊，影响因子1.062 《环境科学》，核心期刊，影响因子1.310 《分析化学》，核心期刊：影响因子0.790 《光谱学与光谱分析》，核心刊物，影响因子1 .360
南开大学 环境化学 PPT 第八章
4
8-18
《环境化学》 第八章 绿色化学的基本原理与应用
第二节 绿色化学的基本原理
8.2 Fundamental Principles of Green Chemistry
一、绿色化学的12条基本原理
Twelve Fundamental Principles of Green Chemistry
二、绿色化学与绿色工程
，为满足此种迫切需要，就产生了“绿色化学”这 一崭新学科。
8-5
《环境化学》 第八章 绿色化学的基本原理与应用
定义
绿色化学（Green Chemistry），也可叫作可持续的化学 （Sustainable Chemistry），它是一个概括性的概念： “化学是一种给予能力的或可操作的科学，利用它可使 经济和环境的发展协调地进行。”（Chemistry is an enabling science that will allow economic progress and environmental progress to proceed in harmony）。 按照定义，绿色化学就是研究利用一套原理在化学产品 的设计、开发和加工生产等过程中都应减少或消除使用 或产生对人类健康和环境有害物质的科学。
一、绿色化学的定义
Definition of Green Chemistry
二、关于绿色化学的发展史简介
Introduction of Development of Green Chemistry
8-10
《环境化学》 第八章 绿色化学的基本原理与应用
二、关于绿色化学的发展史简介 Introduction of Development of Green Chemistry 1
《环境化学绪论》PPT课件
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”。
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Soil solution is defined as the soil interstitial water,its solutes and dissolved gases.
3
孔隙中充满空气 porous media
环境化学第四章
有机质5%左右
Dynamic Nature of Soil
Ideal
Too Dry
Too Wet
2008-4-24
Water
4
Mineral
Organic
Air
环境化学第四章
气相 gases
Soil air、CO2、O2、N2、H2S、CH4等
土壤 soil
液相 liquids 固相 solid
water salts
Soil solution
inorganic
minerals
Soil
Environmental Chemistry
第第四四章章
土土1 壤壤环环环境化境境学第四化章化学学
土壤学(Soil Science)
土壤圈（学）(Pedosphere)
土壤圈(PEDOSPHERE)
特征：1.永恒的物质循环与能量交换
2.最活、最富生命力的圈层
3.对环境的交互作用（净化-污染） 4.记忆块与基因库 5. 时空变化
2008-4-24
化学结 构式
[AlO6]-9
13
环境化学第四章
铝氧八面体片 ctahedral sheet
公用上下两层氧原子形成片
2008-4-24
14
环境化学第四章
粒径小于2µm， 阳离子代换量较 多，富含钾，属 2：1型晶格，两 晶层之间通过K 离子相连，膨胀 性小，可发生同 晶取代，但不明 显
蒙脱石
伊利石
高岭石
晶架结构
2:1
2:1
1:1
晶层间连接键 分子引力
钾键
氢键
大小（μ） 0.01~1.0（小） 0.1~2.0（中） 0.1~5.0（大)
类、硅酸盐类（占岩浆岩质量的80％以上）。
z 次生矿物 secondary minerals
¾ 由原生矿物经化学风化形成。 ¾ 化学风化的三个历程：氧化、水解和酸性水解。 ¾ 分为三类：简单盐类——原生矿物化学风化的最终产物
三氧化物——硅酸盐矿物彻底风化后的产物 次生铝硅酸盐类——伊利石、蒙脱石、高岭石
代表OH群
back
2008-4-24
16
环境化学第四章
单位晶层
内表面 （无）
2008-4-24
高岭石
瞧：氢键在这里
（牢固） 不易发生同晶取代
外表面
back
17
环境化学第四章
蒙脱石 montmorillonite
[O3 Si2 O2 OHAl2OH O2 Si2 O3] 蒙脱石类结晶
硅氧片 水铝片 硅氧片
organic
Humus及植物残体
microorganisms
2008-4-24
5
环境化学第四章
根须
土粒上的吸附水 土粒 土壤空隙
被水饱和的土壤
排入地下水
固、液、气相结构图（自S. F. Manahan，1984 ）
2008-4-24
6
环境化学第四章
¾淋溶（leaching ）：是指污染物随渗透水在土壤中沿土壤垂直剖
2008-4-24
10
环境化学第四章
硅氧四面体 tetrahedra
化学结构式
[SiO4]-4
中0心.3孔2埃
Si0.39埃
2008-4-24
11
环境化学第四章
硅氧四面体片 tetrahedral sheet
2008-4-24
公用底角氧原子
12
环境化学第四章
铝氧八面体 octahedra
中心孔径0.58埃 Al离子半径0.57埃
原生矿物
磷酸盐类 氧化物类 硫化物类 硅酸盐类
土壤矿物质
次生矿物
简单盐类
三氧化物
次生铝硅 酸盐类
伊利石 高岭石 蒙脱石
primary minerals
¾ 岩石受物理风化，化学组成和结晶构造都未改变。 ¾ 主要有：石英、长石类、云母类、辉石和角闪石。 ¾ 土壤中1-0.001mm的砂和粉砂几乎全部是原生矿物。 ¾ 四类最重要的原生矿物：磷酸盐类、氧化物类、硫化物
面向下的运动，是污染物在水—土壤颗粒之间吸附—解吸或分配的 一种综合行为。
¾淋溶层：是指由于淋溶作用使物质下移所经过的土层，也可称过
滤层，是土壤中生物最活跃的一层，有机质大部分在这一层。
¾
¾最大淋溶深度：评价污染物淋溶性能的指标，是指土层中污染物
的残留浓度为500ppb时，污染物所能达到的最大深度。
粒径小于1µm，阳
粒径0.1-5.0µm，
离子代换量极高，
膨胀性小，阳离
它所吸收的水份植
子代换量低，属1：
物难以利用，属2： 1型晶格，晶层之
1型晶格，晶层之
间由氢键连接，
间主要靠弱的分子
甚为紧密，极少
间力连接，晶层连
发生同晶取代
接不紧，水分子易
进入，极易发生同
晶取代
结构与性质
之间的关系
同晶取代：当硅酸盐粘土矿物形成时，晶格内的组成离
子，常被另一种大小相近、电荷符号相同的离子所取
代，取代后的晶体构造并未改变。
2008-4-24
15
环境化学第四章
高岭石 kaolinite
0.72nm C轴
铝氧八 面体层
硅氧四 面体层
6(OH)
4Al 4O+2(OH) 4Si 6O
B轴
[O3 Si2 O2 OHAl2 (OH)3]
硅氧片
水铝片 高岭石类结晶构造示意图
2008-4-24
2
环境化学第四章
第一节 土壤的组成和性质
一、土壤的组成
土壤是指地球陆地表面具有一定肥力且能生长植物的疏松表 层。它是由岩石风化和母质的成土两种过程综合作用下形成的产 物质。其本质属性是具有肥力，由固、液、气三相组成。
矿物质 90%以上 有机质 1.0~10%
2008-4-24
土壤中的水分 及其水溶物 （包括气体）
构造示意图
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环境化学第四章
弱的分子间力 极易发生同晶取代
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back
19
环境化学第四章
2008-4-24
伊利石类 结晶构造示意图
back
20
环境化学第四章
K+ 能发生同晶取代
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back
21
环境化学第四章
三大类次生硅酸盐矿物区别
性质
次生层状硅酸盐矿物
¾土壤的机械组成（mechanical composition) ：土壤是由粗细不
等的土壤颗粒物组成的，这种粗细不等的土粒按不同比例组合称为
土壤的机械组成，又称为土壤质地（soil texture）。
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7
环境化学第四章
瞧！ 颗粒大小多么不匀
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8
环境化学第四章
1、土壤矿物质
3
孔隙中充满空气 porous media
环境化学第四章
有机质5%左右
Dynamic Nature of Soil
Ideal
Too Dry
Too Wet
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Water
4
Mineral
Organic
Air
环境化学第四章
气相 gases
Soil air、CO2、O2、N2、H2S、CH4等
土壤 soil
液相 liquids 固相 solid
water salts
Soil solution
inorganic
minerals
Soil
Environmental Chemistry
第第四四章章
土土1 壤壤环环环境化境境学第四化章化学学
土壤学(Soil Science)
土壤圈（学）(Pedosphere)
土壤圈(PEDOSPHERE)
特征：1.永恒的物质循环与能量交换
2.最活、最富生命力的圈层
3.对环境的交互作用（净化-污染） 4.记忆块与基因库 5. 时空变化
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化学结 构式
[AlO6]-9
13
环境化学第四章
铝氧八面体片 ctahedral sheet
公用上下两层氧原子形成片
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14
环境化学第四章
粒径小于2µm， 阳离子代换量较 多，富含钾，属 2：1型晶格，两 晶层之间通过K 离子相连，膨胀 性小，可发生同 晶取代，但不明 显
蒙脱石
伊利石
高岭石
晶架结构
2:1
2:1
1:1
晶层间连接键 分子引力
钾键
氢键
大小（μ） 0.01~1.0（小） 0.1~2.0（中） 0.1~5.0（大)
类、硅酸盐类（占岩浆岩质量的80％以上）。
z 次生矿物 secondary minerals
¾ 由原生矿物经化学风化形成。 ¾ 化学风化的三个历程：氧化、水解和酸性水解。 ¾ 分为三类：简单盐类——原生矿物化学风化的最终产物
三氧化物——硅酸盐矿物彻底风化后的产物 次生铝硅酸盐类——伊利石、蒙脱石、高岭石
代表OH群
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环境化学第四章
单位晶层
内表面 （无）
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高岭石
瞧：氢键在这里
（牢固） 不易发生同晶取代
外表面
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环境化学第四章
蒙脱石 montmorillonite
[O3 Si2 O2 OHAl2OH O2 Si2 O3] 蒙脱石类结晶
硅氧片 水铝片 硅氧片
organic
Humus及植物残体
microorganisms
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环境化学第四章
根须
土粒上的吸附水 土粒 土壤空隙
被水饱和的土壤
排入地下水
固、液、气相结构图（自S. F. Manahan，1984 ）
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6
环境化学第四章
¾淋溶（leaching ）：是指污染物随渗透水在土壤中沿土壤垂直剖
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环境化学第四章
硅氧四面体 tetrahedra
化学结构式
[SiO4]-4
中0心.3孔2埃
Si0.39埃
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11
环境化学第四章
硅氧四面体片 tetrahedral sheet
2008-4-24
公用底角氧原子
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环境化学第四章
铝氧八面体 octahedra
中心孔径0.58埃 Al离子半径0.57埃
原生矿物
磷酸盐类 氧化物类 硫化物类 硅酸盐类
土壤矿物质
次生矿物
简单盐类
三氧化物
次生铝硅 酸盐类
伊利石 高岭石 蒙脱石
primary minerals
¾ 岩石受物理风化，化学组成和结晶构造都未改变。 ¾ 主要有：石英、长石类、云母类、辉石和角闪石。 ¾ 土壤中1-0.001mm的砂和粉砂几乎全部是原生矿物。 ¾ 四类最重要的原生矿物：磷酸盐类、氧化物类、硫化物
面向下的运动，是污染物在水—土壤颗粒之间吸附—解吸或分配的 一种综合行为。
¾淋溶层：是指由于淋溶作用使物质下移所经过的土层，也可称过
滤层，是土壤中生物最活跃的一层，有机质大部分在这一层。
¾
¾最大淋溶深度：评价污染物淋溶性能的指标，是指土层中污染物
的残留浓度为500ppb时，污染物所能达到的最大深度。
粒径小于1µm，阳
粒径0.1-5.0µm，
离子代换量极高，
膨胀性小，阳离
它所吸收的水份植
子代换量低，属1：
物难以利用，属2： 1型晶格，晶层之
1型晶格，晶层之
间由氢键连接，
间主要靠弱的分子
甚为紧密，极少
间力连接，晶层连
发生同晶取代
接不紧，水分子易
进入，极易发生同
晶取代
结构与性质
之间的关系
同晶取代：当硅酸盐粘土矿物形成时，晶格内的组成离
子，常被另一种大小相近、电荷符号相同的离子所取
代，取代后的晶体构造并未改变。
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环境化学第四章
高岭石 kaolinite
0.72nm C轴
铝氧八 面体层
硅氧四 面体层
6(OH)
4Al 4O+2(OH) 4Si 6O
B轴
[O3 Si2 O2 OHAl2 (OH)3]
硅氧片
水铝片 高岭石类结晶构造示意图
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环境化学第四章
第一节 土壤的组成和性质
一、土壤的组成
土壤是指地球陆地表面具有一定肥力且能生长植物的疏松表 层。它是由岩石风化和母质的成土两种过程综合作用下形成的产 物质。其本质属性是具有肥力，由固、液、气三相组成。
矿物质 90%以上 有机质 1.0~10%
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土壤中的水分 及其水溶物 （包括气体）
构造示意图
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环境化学第四章
弱的分子间力 极易发生同晶取代
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环境化学第四章
2008-4-24
伊利石类 结晶构造示意图
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环境化学第四章
K+ 能发生同晶取代
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21
环境化学第四章
三大类次生硅酸盐矿物区别
性质
次生层状硅酸盐矿物
¾土壤的机械组成（mechanical composition) ：土壤是由粗细不
等的土壤颗粒物组成的，这种粗细不等的土粒按不同比例组合称为
土壤的机械组成，又称为土壤质地（soil texture）。
2008-4-24
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环境化学第四章
瞧！ 颗粒大小多么不匀
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环境化学第四章
1、土壤矿物质