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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8090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CrHgAsPbCl2 无机物CONOxSO2KCN3 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TNT7 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优先控制污染物概念基于有毒化学物的毒性自然降解的可能性及在水体中出现的概率等因素从多种有机物中筛选出的优先控制物7认识过程 20世纪60年代人们只把环境问题作为污染来看待没有认识到生态破坏的问题 20世纪70年代 1972年联合国瑞典斯德哥尔摩人类环境会议将环境污染和生态破坏提升到同一高度看待20世纪80年代 1987年由挪威首相布伦特兰夫人组建的联合国世界环境与发展委员会发表了《我们共同的未来》20世纪90年代 1992年巴西里约热内卢联合国环境与发展大会强调和正式确立了可持续发展的思想并形成了当代的环境保护的主导意识8自然过程或人类的生产和生活活动会对环境造成污染和破坏从而导致环境系统的结构和功能发生变化称为环境效应分为自然环境效应和人为环境效应按环境变化的性质划分1环境物理效应由物理作用引起的环境效应即为环境物理效应2环境化学效应在各种环境因素影响下物质间发生化学反应产生的环境效应即为环境化学效应3环境生物效应环境因素变化导致生态系统变异而产生的后果即为环境生物效应9污染物的迁移污染物在环境中所发生的空间位移及其所引起的富集分散和消失的过程迁移有机械迁移物理－化学迁移生物迁移污染物转化是指污染物在环境中通过物理化学或生物作用导致存在形态或化学结构转变的过程污染物质在环境中的三大转化途径为化学转化光化学转化和生物转化10环境化学研究特点1以微观研究宏观从原子分子水平研究宏观环境圈层中环境现象和变化机制2研究对象复杂既有人为来源的也有天然来源的处于环境开放体系内多种环境因素同时相互作用其研究需要多学科的结合3物质水平低mgkg ppm10-6 ugkg ppb10-911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第二章大气环境化学1大气成分按浓度分成三大类1主要成分浓度在1以上量级包括氮 N2 氧O2 和氩 Ar 2微量成分也称次要成分浓度在1ppmv到1之间包括二氧化碳CO2水汽 H2O 甲烷 CH4 氦 He 氖 Ne 氪 Kr 等3痕量成分浓度在1ppmv以下主要有氢 H2 臭氧 O3 氙 Xe 一氧化二氮 N2O 氧化氮 NO 二氧化氮 NO2 氨气 NH3 二氧化硫 SO2 一氧化碳 CO 以及气溶胶等等此外还有一些大气中本来没有的纯属人为产生的污染成分它们目前在大气中的浓度多为pptv的量级如氟氯烃类化合物常记为CFCs 等2大气层的结构对流层平流层中间层热层逸散层对流层特性由于对流层大气的重要热源来自于地面长波辐射因此离地面越近气温越高离地面越远气温则越低在对流层中高度每增加100m3逆温由于过程的不同可分为近地面的逆温自由大气逆温近地面的逆温辐射逆温平流逆温融雪逆温地形逆温自由大气逆温乱流逆温下沉逆温锋面逆温逆温的危害在对流层中由于低层空气受热不均能够使气体发生垂直对流运动致使对流层上下空气发生交换通过垂直对流运动污染源排放的污染物能够被输送到远方并由于分散作用而使污染物浓度降低逆温现象经常发生在较低气层中这时气层稳定性特强对于大气中垂直运动的发展起着阻碍作用对大气垂直流动形成巨大障碍地面气流不易上升使地面污染源排放出来的污染物难以借气流上升而扩散4气团的稳定性与密度层结和温度层结两个因素有关5大气污染源自然因素火山喷发排放出SO2H2SCO2COHF及火山灰等颗粒物森林火灾排放出COCO2SO2NO2自然尘风砂土壤尘海浪飞沫颗粒物主要为硫酸盐与亚硫酸盐人为因素工厂企业废气排放交通运输飞机机动车轮船尾气燃油燃煤农村炉灶农业活动农药喷洒6大气中有哪些重要污染物及分类定义大气污染物是指由于人类的活动或是自然过程所直接排入大气或在大气中新转化生成的对人或环境产生有害影响的物质城市中影响健康的主要大气污染物是二氧化硫及进一步氧化产物三氧化硫硫酸盐悬浮颗粒物烟雾灰尘PM10PM25PM10氮氧化物一氧化碳挥发性有机化合物碳氢化合物和氧化物臭氧铅和其他有毒金属分类大气污染物按存在形式分可分为气态污染物和颗粒态污染物大气污染物按形成过程又可以分为一次污染物和二次污染物一次污染物是指由污染源直接排入大气环境中且在大气中物理和化学性质均未发生变化的污染物又称为原发性污染物二次污染物指由一次污染物与大气中已有成分或几种污染物之间经过一系列的化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物又称为继发性污染物7重要污染物来源及消除途径二氧化硫燃烧降水清除雨除冲刷气相或液相氧化成硫酸盐土壤微生物降解物理和化学反应吸收植被表面吸收消化摄取海洋河流吸收硫化氢火山喷射海水浪花生物活动等氧化为二氧化硫写去除反应臭氧在植被土壤雪和海洋表面上的化学反应氮氧化物燃烧尾气排放土壤化学反应植被吸收消化摄取气相或液相化学反应一氧化碳不完全燃烧平流层与OH自由基反应土壤微生物活动二氧化碳植被光合作用吸收海洋吸收甲烷燃烧泄露发酵土壤微生物活动植被化学反应细菌活动对流层及平流层化学反应碳氢化合物向颗粒物转化土壤微生物活动植被吸收消化摄取8影响大气污染物迁移的因素由染源排到大气中的污染物的迁移主要受到空气的机械运动由天气形势和地理地势造成的逆温现象以及污染物本身的特性9基本气象要素气温气压湿度风云量10燃烧过程中NO的生成量主要与燃烧温度和空燃比有关11CFC-11和Halon1211d 分子式分别为 CFCl3 和 CF2ClBr12大气中的CH4主要来自煤石油天然气的排放13大气中有哪些重要自由基其来源如何产生热裂解法光解法氧化还原法大气中主要自由基有HOHO2RRO2HO的来源①O3的光解O3＋ｈr Ｏ＋Ｏ2OH2O 2HO② HNO2的光解 HNO2 ｈr HO NO③ H2O2的光解 H2O2 ｈr 2HO清洁大气中HO来源是O3污染大气来源是HNO3和H2OHO2的来源①主要来自醛特别是甲醛的光解H2CO ｈr H HCOH O2 M HO2 MHCO O2 M HO2 CO M②亚硝酸酯的光解CH3ONO ｈr CH3O NOCH3O O2 HO2 H2CO③ H2O2的光解H2O2 ｈr 2HOHO H2O2 HO2 H2OR的来源RH O R HORH HO R H2OCH3的来源CH3CHO的光解 CH3CHO ｈr CH3 CHOCH3COCH3的光解 CH3COCH3 ｈr CH3 CH3CO CH3O的来源甲基亚硝酸酯的光解 CH3ONO ｈr CH3O NO甲基硝酸酯的光解 CH3ONO2 ｈr CH3O NO2 RO2的来源R O2 RO214叙述大气中NO转化为NO2的各种途径① NO O3 NO2 O2② HO RH R H2OR O2 RO2NO RO2 NO2 RORO O2 RCHO HO2 R比R少一个C原子NO HO2 NO2 HO15氮循环主要通过同化氨化硝化和反硝化等四个生物化学过程完成16分子原子自由基或离子吸收光子而发生的化学反应称光化学反应大气光化学反应分为初级过程和次级过程光化学第一定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化学第二定律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17大气中重要吸光物质的光离解1 O2N2的光离解N2的光离解限于臭氧层以上2 O3的光离解3NO2的光离解据称是大气中唯一已知O3的人为来源4 HNO2 HNO3的光解初级过程次级过程HNO2的光解是大气中HO的重要来源之一5 甲醛的光离解初级过程对流层中由于有O2的存在可进一步反应醛类光解是氢过氧自由基H02 ·的主要来源6卤代烃的光解如果有一种以上的卤素则断裂的是最弱的键CH3－F CH3－H CH3－Cl CH3－Br CH3－I18含有NOx和CH化合物等一次污染物的大气在阳光的照射下发生光化学反应而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控制控制反应活性高的有机物的排放控制臭氧的浓度特征蓝色烟雾强氧化性具有强刺激性使大气能见度降低在白天生成傍晚消失高峰在中午光化学烟雾形成的简单机制光化学烟雾形成反应是一个链反应链的引发主要是NO2的光解引发反应自由基传递碳氢化合物的存在是自由基转化和增殖的根本原因过氧酰基终止19说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用烷烃可与大气中的HO和O发生摘氢反应RH HO R H2ORH O R HOR O2 RO2RO2 NO RO NO2RO O2 RCHO HO2RO NO2 RONO2另外RO2 HO2 ROOH O2ROOH ｈr RO HO稀烃可与HO发生加成反应从而生成带有羟基的自由基它可与空气中的O2结合成相应的过氧自由基由于它有强氧化性可将NO氧化成NO2自身分解为一个醛和CH2OH如乙烯和丙稀CH CH HO CH2CH2OHCH3CH CH2 CH3CHCH2OH CH3CH OH CH2CH2CH2OH O2 CH2 O2 CH2OHCH2 O2 CH2OH NO CH2 O CH2OH NO2CH2 O CH2OH CH2O CH2OHCH2 O CH2OH O2 HCOCH2OH HO2CH2OH O2 H2CO HO2稀烃还可与O3发生反应生成二元自由基该自由基氧化性强可氧化NO和SO2等生成相应的醛和酮光化学反应的链引发反应主要是NO2的光解而烷烃和稀烃均能使NO转化为NO2因此烃类物质在光化学反应中占有很重要的地位20硫酸烟雾型污染由于煤燃烧而排放出来的SO2颗粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象SO2转化为SO3的氧化反应主要靠雾滴中锰铁氨的催化作用而加速硫酸烟雾型污染属于还原性混合物称还原性烟雾SO2滴的催化氧化速度与金属离子浓度PH温度有关21硫酸烟雾伦敦型烟雾与光化学烟雾洛杉矶烟雾的比较硫酸烟雾是还原型烟雾发现较早已出现多次燃煤产生冬季低温高湿度弱光照白天夜间连续光化学烟雾是氧化型烟雾发现较晚汽车尾气夏秋季高温低湿度强光照白天22二氧化硫的氧化直接光氧化被自由基氧化被氧原子氧化23酸雨雨水的pH值约为56可看作未受污染的大气降水的pH背景值并作为判断酸雨的界限影响酸雨形成的因素主要有酸性污染物的排放及其转化条件大气中NH3的含量及其对酸性物质的中和性大气颗粒物的碱度及其缓冲能力天气形势的影响降水的化学组成大气中固定成分无机物有机物光化学反应物不容物酸雨化学组成硫酸硝酸钙离子锰铜矾催化24酸雨的主要成分是什么其产生的主要机制酸雨的主要危害有哪些如何控制酸雨中含有多种无机酸和有机酸主要是硫酸和硝酸酸雨多成于化石燃料的燃烧⑴S→H2SO4SO2点燃＝SO2SO2H2O＝H2SO3亚硫酸2H2SO3O2＝2H2SO4硫酸总的化学反应方程式SO2点燃＝SO22SO22H2OO2＝2H2SO4⑵氮的氧化物溶于水形成酸aNO→HNO3硝酸2NOO2＝2NO23NO2H2O＝2HNO3NO总的化学反应方程式4NO2H2O3O2＝4HNO3bNO2→HNO3总的化学反应方程式4NO22H2OO2＝4HNO3危害酸雨可以直接使大片森林死亡农作物枯萎也会抑制土壤中有机物的分解和氮的固定淋洗与土壤离子结合的钙镁钾等营养元素使土壤贫瘠化还可使湖泊河流酸化并溶解土壤和水体底泥中的重金属进入水中毒害鱼类加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程可能危及人体健康控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和氮氧化物的排放目前世界上减少二氧化硫排放量的主要措施有 1原煤脱硫技术2优先使用低硫燃料如含硫较低的低硫煤和天然气等 3改进燃煤技术减少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量4对煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫5开发新能源如太阳能风能核能可燃冰等CO2象温室的玻璃一样允许太阳光中可见光照射到地面并阻止地面重新辐射的红外光返回外空间CO2起单向过滤器作用大气中CO2吸收了地面辐射出来的红外光把能量截留于大气中从而使大气温度升高这种现象称为温室效应能引起温室效应的气体称温室气体有二氧化碳甲烷一氧化碳二氯乙烷臭氧四氯化碳和氟氯烃 CFC 11CFC 12等都是温室气体26温室效应机理及危害由环境污染引起的温室效应是指地球表面变热的现象温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭石油和天然气这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散其结果是地球表面变热起来它会带来以下列几种严重恶果 1 地球上的病虫害增加 2 海平面上升 3 气候反常海洋风暴增多 4 土地干旱沙漠化面积增大总反应臭氧的消耗光解生成O3的逆反应当水蒸气氮氧化物氟氯烃等进入平流层后加速O3 的消耗起到催化的作用导致臭氧层破坏的催化反应过程总反应Y - 直接参加破坏O3的催化活性物种包括NOXHOX · ClOX ·等29大气各种固体或液体均匀地分散在空气中形成的一个庞大的分散体系也是气溶胶体系气溶胶体系中分散的各种粒子称为大气颗粒物分散性凝聚性形成气溶胶性颗粒物的去除途径干沉降湿沉降干沉降指颗粒物在重力作用下的沉降或与其它物体碰撞后发生的沉降湿沉降是指通过降雨降雪等降水过程而使大气颗粒物发生沉降的过程其是去除大气颗粒物和痕量气态污染物的有效方法湿沉降包括雨除和冲刷两种机制大气颗粒物的分类总悬浮颗粒物TSP粒径一般在100 m以下飘尘长期漂浮在大气中粒径小于10 m的悬浮物又称为可吸入粒子降尘粒径大于10微米以上的由于重力作用能沉降下来的微粒可吸入粒子小于10 m30大气颗粒物分为无机颗粒物和有机颗粒物的三模态根据大气颗粒物按表面积与粒径分布的关系得到了三种不同类型的粒度模并用它来解释大气颗粒物的来源与归宿爱根核模Dp 005μm 积聚模005 μm Dp 2 μm 粗粒子模 Dp 2 μm31颗粒物的表面性质成核作用粘合吸着成核作用过饱和蒸汽在颗粒物表面凝结成液滴粘合粒子彼此相互间紧紧粘合或在固体表面上粘合是小颗粒形成较大凝聚体最终沉降的过程离子粘合静电除尘吸着气体或蒸汽吸附在颗粒物表面Adsorption32有机污染物一般通过吸附作用挥发作用水解作用光解和生物富集和降解等过程进行迁移转化第三章水环境化学1水中八大离子KNaCa2Mg2HCO3-NO3-Cl-和SO42-为常见八种离子2溶解气体与Henry定律溶解于水中的气体与大气中的气体存在平衡关系气体的大气分压PG与气体的溶解度的比表现为常数关系称为Henry定律该常数称为Henry定律常数KH [G aq ] KH PG KH－气体在一定温度下的亨利定理常数 molLPa PG －各种气体的分压 Pa3水体中可能存在的碳酸组分 CO2CO32-HCO3-H2CO3 H2CO34天然水中的碱度和酸度碱度水中能与强酸发生中和作用的全部物质即能够接受质子H的物质总量酸度凡在水中离解或水解后生成可与强碱OH-反应的物质包括强酸弱酸和强酸弱碱盐总量即水中能与强碱发生中和作用的物质总量5天然水中的总碱度 HCO3-2CO32- OH- H6水体中颗粒物的类别 1 矿物微粒和粘土矿物铝或镁的硅酸盐 2 金属水合氧化物铝铁锰硅等金属 3 腐殖质 4 水体悬浮沉积物 5 其他藻类细菌病毒等影响水体中颗粒物吸附作用的因素有颗粒物浓度温度PH7水环境中胶体颗粒物的吸附作用有表面吸附化学吸附离子交换吸附和专属吸附8天然水的PE随水中溶解氧的减少而降低因而表层水呈氧化性环境9吸附等温线在一定温度处于平衡状态时被吸附的物质和该物质在溶液中的浓度的关系曲线称为吸附等温线水环境中常见的吸附等温线主要有L－F－H －10无机物在水中的迁移转化过程分配作用挥发作用水解作用光解作用生物富集生物降解作用11PEpE 越小电子活度越高提供电子的倾向越强水体呈还原性pE 越大电子活度越低接受电子的倾向越强水体呈氧化性 pe影响因素1 天然水的pE随水中溶解氧的减少而降低2 天然水的pE随其pH减少而增大12什么是电子活度pE以及pE和pH的区别答定义电极上电子有效浓度为电子活度记作E其负对数记作pE电子活度越大或pE 越小电子供出电子的倾向越大在电化学研究中通常用电极电位表示电极供出或接受电子的倾向当给出电子活度 E 和电子活度的负对数pE 明确的热力学意义之后就可以明确地表示不同电对在反应条件下供出或接受电子能力的相对大小在一定温度下pE 与电极电位成直线关系 pE越大电子活度越小电极的氧化能力或接受电子的能力越强供出电子能力越弱pE与电子活度的关系同pH 与H活度的关系相似pH亦称氢离子浓度指数是溶液中氢离子活度的一种标度也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准pH值越趋向于0表示溶液酸性越强反之越趋向于14表示溶液碱性越强pH 7的溶液为中性溶液13腐殖质的组成由生物体物质在土壤水体和沉积物中经腐败作用后的分解产物是一种凝胶性有机高分子物质分为腐殖酸溶于稀碱但不溶于酸的部分富里酸即可溶于碱又可溶于酸的部分腐黑物不能被酸和碱提取的部分一般认为当浓度较高时金属离子与腐殖质的反应以溶解为主当金属离子浓度较低时则以沉淀和凝聚为主14沉淀物中重金属重新释放诱发因素①盐浓度升高碱金属和碱土金属阳离子可将被吸附在固体颗粒上的金属离子交换出来②氧化还原条件的变化有机物增多产生厌氧环境铁猛氧化物还原溶解使结合在其中的金属释放出来③pH值降低氢离子的竞争吸附作用金属在低pH值条件下致使金属难溶盐类以及配合物的溶解④增加水中配合剂的含量天然或合成的配合剂使用量增加能和重金属形成可溶性配合物有时这种配合物稳定性较大以溶解态形式存在使重金属从固体颗粒上解吸下来15凝聚过程是在外来因素如化学物质作用下降低静电斥力引力超过斥力时胶粒便合在一起絮凝过程借助于某种架桥物质聚合物联结胶体粒子使凝结的粒。
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。
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Ca(OH)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。
H2CO3 + Ca(OH)2CaCO3 + 2H2O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。
RCHNH2COOH+ HClNH3ClR CHCOOH+ NaOH + H 2ORCHNH 2COOH R CH NH 2COONa（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）：土壤胶体 M ＋HCl 土壤胶体 H ＋MCl对碱缓冲：土壤胶体 H ＋MOH 土壤胶体 M ＋H 2OAl 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 -：2Al(H 2O)63＋ + 2OH － [Al 2(OH)2(H 2O)8]4+ + 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。
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。
第八章绿色化学的基本原理与应用8.1 复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】考点一：绿色化学★★★1．绿色化学的定义绿色化学，又称可持续的化学，是研究利用一套原理在化学产品的设计、开发和加工生产过程中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。
2．绿色化学的挑战性和机遇（1）促使化学家探索关于有害无害的新知识，如何加强选择性和有效地操纵分子以创造人类所需要的物质，即以结构和活性定量相关的理论及相关知识为基础进行新化学品的分子设计；（2）激励不少大化学公司增加用于环境研究和发展的预算，以便摆脱处置有害物质的高额成本；（3）社会和法律要求，公众监督化学企业的产品及其生产过程的环境影响；（4）国际上制定的关于限期禁用有毒化学品的公约，比如蒙特利尔公约，要求尽快开发生产出破坏臭氧层的氯氟烃类化合物的代替品；（5）加以广大人民群众环境意识不断提高，强烈呼吁降低有害物质的暴露和风险等。
3．绿色化学的12条原理（1）绿色化学的12条原理内容（见表8-1）表8-1 绿色化学的12条原理内容（2）相关应用①非传统原材料生物质是指凡是利用太阳能经光合作用合成的多种天然有机物，如农作物、草、树木和藻类等。
生物质作为可再生的原料或能源的优点：a ．化学合成工业如大量采用生物质代替石油作原料，可大大节约石油这类不可再生的资源。
b ．生物质中都含有一定量的氧，可避免或减少像以石油作原料时需要使用有毒试剂的烃类加氧反应带来的环境污染问题；c ．生物质能分解生成多种结构的材料，有利于开发新的合成反应和化学品；d ．可以下式表示光合作用的过程：2222CO H O (CH O)O n n n n +−−−−→+光绿色植物。
②非传统性溶剂（见表8-2）表8-2 非传统性溶剂③催化剂的绿色化（见表8-3）表8-3 催化剂的绿色化④原子经济性反应原子经济性的目标是在设计合成路线时尽量使原料分子中的原子更多或全部变成最终预期产品中的原子。
i树贵-环境化学课后习题及答环境化学思考题与习题及答案第一章绪论作业习题：•根据环境化学的任务、内容和特点以及其发展动向，你认为怎样才能学好环境化学这门课程？•环境污染物有哪些类别？主要的化学污染物有哪些？讨论习题: •如何认识现代环境问题的发展过程?思考题: •举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。
第二章水环境化学作业习题：•8訂、［眈巧］和［com］的表达式，并讨论这两个体系之间的区别。
•请导出总酸度、d酸度、无机酸度、总酸度、酚猷酸度和苛性酸度的表达式作为总碳酸量和分布系数G)的函数。
•在一个pH为6・5、碱度为1.6mmoVL的水体中，若加入碳酸钠使其碱化，问需加多少mmol/L的碳酸钠才能使水体pH上升至&0。
若用NaOH强碱进行碱化，又需要加多少碱?(1.07mmol/L, 1.08mmol/L )•具有 2.00xl0 3mol^L 碱度的水，pH 为7.00,请计算［比CO訂、、［CO3，］和［OH ］的浓度各是多少？([H2CO；~] = 4.49xlO"4mol/L、[HCO3-J=2.00xl0_3mol/L> [co32 ]=9.38xlO-7mol/L 和[OH ]=1.00x10 7mol^L)•若有水A, pH为7.5,其碱度为6.38 mmoVL, 水B的pH为9.0,碱度为0.80 mmoVL,若以等体积混合，问混合后的pH值为多少？(pH =7.58)•溶解1.00xl0 4mol^L的Fc(Noj于1L具有防止发生固体Fe(OH),沉淀作用所需最小［护］浓度的水中，假定溶液中仅形成Fe ［OH］2+和&［期「而没有形成吃［期］广。
请计算平衡时该溶液中［3］、、\fe(OH )；］、［町和pH 0{ ［心］=6.24x105mol/L 、\_Fe (OH广］=2.92xl05mol/L 、\FC （OH ）/ =8.47x 10'6mol/L N pH =2.72}•请叙述天然水中存在哪几类颗粒物？•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。
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.(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.(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.(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.(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.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。
2、已知Fe3+与水反应生成的主要配合物及平衡常数如下:Fe3+ + H2OFe(OH)2+ + H+ lgK1= - 2.16Fe3+ + 2H2OFe(OH)2+ + 2H+ lgK2= - 6.74Fe(OH)3(s) Fe3+ + 3OH- lgKso= - 38Fe3+ + 4H2OFe(OH)4- + 4H+ lgK4= - 232Fe3+ + 2H2OFe2(OH)24+ + 2H+ lgK= - 2.91请用pc-pH图表示Fe(OH)3(s)在纯水中的溶解度与pH的关系.解:(1)K1=[Fe(OH)2+][H+]/ [Fe3+]=[Fe(OH)2+]KW3/Kso[H+]2p[Fe(OH)2+]=3 lgKW - lgKso + 2 pH - lgK1=2 pH - 1.84(2)K2=[Fe(OH)2+][H+]2/ [Fe3+]=[Fe(OH)2+]KW3/Kso[H+]p[Fe(OH)2+]=3 lgKW - lgKso + pH - lgK2=pH + 2.74(3)Kso=[Fe3+][OH-]3=[Fe3+]KW3/[H+]3p[Fe3+]=3 lgKW - lgKso + 3 pH=3 pH - 4(4)K4=[Fe(OH)4-][H+]4/ [Fe3+]=[Fe(OH)4-][H+]KW3/ Ksop[Fe(OH)4-]=3 lg KW - lgK4 - lgKso - pH=19 - pH(5)K=[Fe2(OH)24+][H+]2/ [Fe3+]2=[Fe2(OH)24+]KW6/ Kso2[H+]4p[Fe2(OH)24+]=6 lg KW - lgK - 2 lgKso + 4 pH=4 pH - 5.09用pc-pH图表示Fe(OH)3(s)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。
《绪论》部分重点习题及参考答案1．如何认识现代环境问题的发展过程？环境问题不止限于环境污染，人们对现代环境问题的认识有个由浅入深，逐渐完善的发展过程。
a、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、固体废弃物和噪声污染。
对土地沙化、热带森林破环和野生动物某些品种的濒危灭绝等并未从战略上重视，明显没有把环境污染与自然生态、社会因素联系起来。
b、1972年发表的《人类环境宣言》中明确指出环境问题不仅表现在水、气、土壤等的污染已达到危险程度，而且表现在对生态的破坏和资源的枯竭；也宣告一部分环境问题源于贫穷，提出了发展中国家要在发展中解决环境问题。
这是联合国组织首次把环境问题与社会因素联系起来。
然而，它并未从战略高度指明防治环境问题的根本途径，没明确解决环境问题的责任，没强调需要全球的共同行动。
c、20世纪80年代人们对环境的认识有新的突破性发展，这一时期逐步形成并提出了持续发展战略，指明了解决环境问题的根本途径。
d、进入20世纪90年代，人们巩固和发展了持续发展思想，形成当代主导的环境意识。
通过了《里约环境与发展宣言》、《21世纪议程》等重要文件。
它促使环境保护和经济社会协调发展，以实现人类的持续发展作为全球的行动纲领。
这是本世纪人类社会的又一重大转折点，树立了人类环境与发展关系史上新的里程碑。
2.怎样了解人类活动对地球环境系统的影响地球环境系统即为生物圈，生物圈有五大圈层组成：大气圈水圈生物圈土壤圈岩石圈这五大圈层受到人类影响也就影响了整个地球环境系统例如：大气圈,人类的工业化，是的矿物质燃料使得co2 so2等气体大量进入大气中是的大气吸收的地面的长波辐射增多，形成保温层这就是我们说的温室效应生物圈：人类的砍伐，屠杀野生动物，造成生态系统的破坏，食物链的断裂或减少，是的生态系统的物质循环，能量流动受到影响造成灾害各种生态系统的恢复力减弱抗破坏力减弱土壤圈：树木的砍伐造成水土流失，人们盲目施肥造成土壤污染水圈：水的污染就不用说了岩石圈：人类活动的原因引发酸雨，溶洞腐蚀，砍伐造成风沙肆虐风化现象加剧而且五大圈层相辅相成，一个受到影响会引发其他的影响，进而造成自然灾害，造成生命财产损失，人类的活动最终的苦果还要人类自己承受2．你对于氧、碳、氮、磷、硫几种典型营养性元素循环的重要意义有何体会？（1）氧的循环：（2）碳的循环：（3）氮的循环（4）磷的循环（5）硫的循环（6）体会：氧、碳、氮、磷和硫等营养元素的生物地球化学循环是地球系统的主要构成部分，它涉及地层环境中物质的交换、迁移和转化过程，是地球运动和生命过程的主要营力。
