2.3大气中污染物的转化(1)
污染物的迁移和转化
都可以作为配位
体与金属离子络 合
2.2.2.5吸附作用
吸附是发生在固体 或液体表面对其它 物质的一种吸着现 象。污染物在土壤 中的吸附常常受到 土壤中有机质含量， 土壤颗粒大小，粘 土矿物成分，pH， 阳离子交换能等土 壤理化性质的影响。
=SurfOH指铁，铝和锰氧化物表面
2.2.2.6 氧化还原作用
Zn2+ + NH3
ZnNH32+
Hg2+ + 2OH Hg(OH)2 +Cl Hg2+ + ClHg2+ + 2ClHg2+ + 3ClHg2+ + 4Cl-
Hg(OH)2 Hg(OH)Cl HgCl+ HgCl2 HgCl3HgCl42-
吸附力强 吸附力弱
环境中的 OH-， Cl-，HCO3-， CO32-及含NH2，-OH，COOH，-SH等
生物累积的程度可用生物累积系数 bioaccumulation factor, BAF 表示。
BAF=某一生物个体生长发育较后阶段体内蓄积污染物的 浓度/同一生物生长发育较前阶段体内蓄积该污染物的浓 度
生物累积某种污染物的浓度水平取决于该生物摄取和消 除该污染物的速率之比，如果摄入量大于消除量，就会 发生生物积累。
地下水污染或是 造成癌症村现象 的首因
2.2.1.3 重力的机械迁移作用
指污染物及其搬运在体在重力作用下的迁移运动。
➢吸附了污染物的气溶胶，颗粒物，悬浮物等主要以 重力沉降的方式在环境中的迁移。
➢污水设施中污染物逐渐沉积在污泥中，随污泥的处 理而迁移。
➢机械搬运污染物的行为是污染物迁移的重要方式。 如污染物以原材料，成品或包装材料的形式被远距 离运输。
《环境化学》课件第二章-2
稳定性： C2H5 > (CH3) 3CCH2 > CH2=CH > C6H5 和 CH3 > CF3 D/kJ· mol-1：410 415 431 435 435 443
2-7
《环境化学》 第二章 大气环境化学
（2）自由基的结构和活性 (Structure and Reactivity of Free Radicals) 卤原子夺氢的活性是：F•>Cl•>Br•
增长
终止
2-11
《环境化学》 第二章 大气环境化学
第三节
大气中污染物的转化
(2.3 Transformation of Atmospheric Pollutants)
一、自由基化学基础 (Chemical Foundation for Free Radicals) 二、光化学反应基础 (Foundation for Photochemical Reactions) 三、大气中重要自由基来源 (Source for Important Free Radicals in the
Atmosphere)
四、氮氧化物的转化 (Transformation of NOx) 五、碳氢化合物的转化 (Transformation of Hydrocarbons) 六、光化学烟雾 (Photochemical Smog) 七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染 (Transformation of
光化学过程 A* → B1 + B2 +… A* + C → D1 + D2 +… 光解，即激发 态物种解离成 为两个或两个 以上新物种。
2-14
A*与其他分子反应生成新的物种。
《环境化学》 第二章 大气环境化学
22大气中污染物的迁移和转化
22大气中污染物的迁移和转化大气污染是严重影响人类健康和环境质量的问题之一。
大气污染物的迁移和转化是大气环境中重要的过程，它们的行为对空气质量和生态系统的影响至关重要。
本文将介绍22种常见的大气污染物的迁移和转化机制，以加深对大气污染问题的理解。
首先，我们来讨论大气中颗粒物的迁移和转化。
颗粒物是大气污染的主要成分之一，由固体和液体颗粒组成。
颗粒物的迁移主要受到空气流动、重力沉降和湿沉降的影响。
在空气中，颗粒物会受到风力的作用，通过对流和湍流运动的扩散，以及吸附、沉积等机理来传播。
一些较大的颗粒物会因重力作用而沉降到地面，而较小的细颗粒物则更容易被气流携带，并通过湿沉降的方式降落到地表。
对于气态污染物，其迁移主要受到大气扩散、湍流混合和物理吸附的影响。
大气扩散是气态污染物迁移的主要机制之一，它是指气体在浓度差异的作用下发生的传输过程。
气态污染物的浓度差异造成了压力梯度，从而驱动了气体的扩散。
此外，气象因素如气温、风速和湍流运动也会对气态污染物的迁移和扩散起到重要的影响。
转化是大气污染物从一种形式转变为另一种形式的过程。
对于颗粒物而言，转化通常包括物理变化和化学变化两种形式。
物理变化主要是指颗粒物在大气中的扩散和沉降，以及颗粒物的粒径和表面化学性质的变化。
化学变化主要指的是颗粒物与大气中的气态污染物、水汽以及光等作用下发生的化学反应。
这些转化过程可以增加或减少颗粒物的大小、化学成分和毒性，从而对空气质量和人体健康产生重要影响。
气态污染物的转化主要通过化学反应进行。
光化学反应是大气中气态污染物转化的重要机制之一。
例如，大气中的一氧化氮和氧气反应生成二氧化氮，在太阳光的照射下，二氧化氮会进一步分解为氮氧化合物和臭氧。
此外，气态污染物还可以通过化学还原、氧化和水解等反应进行转化。
这些化学反应会引起大气中的各种复杂反应网络，对大气的化学结构和组成产生重要影响。
综上所述，大气污染物的迁移和转化是大气污染问题的核心。
环境污染物的运移与转化
环境污染物的运移与转化环境污染是全球面临的最大挑战之一。
环境污染物质的运移和转化对环境造成了极大的影响。
环境污染物的运移是指污染物从污染源处向外扩散，通过大气、水体、土壤等媒介在环境中传播；而环境污染物的转化是指污染物经过化学、生物、物理等作用，发生化学反应而转变成其他物质。
本文将从污染物的运移、转化及其影响等几个方面进行讲述。
一、污染物的运移环境污染物的种类非常复杂，有机物、重金属、放射性物质等都可能成为污染物。
污染物的运移途径与物质性质、环境因素以及地形地貌等有关。
大气、水体、土壤和生物是污染物的主要媒介。
（一）、大气运移大气是环境中污染物的主要传递媒介。
污染物通过大气沉淀到地面、水体和土壤中，从而造成环境污染。
大气运移的时间和距离较长，容易造成区域性污染。
例如，空气中的二氧化硫、氮氧化物和氨等污染物会促进酸雨的形成，对环境造成很大的伤害。
（二）、水体运移水体是污染物运移的另一个主要传递媒介。
水体中的污染物可以通过水流向远处扩散，或者通过沉降到河底等方式从水体中移除。
水体运移的特点是传播速度快，但是距离较短。
例如，废弃物、污水和石油等污染物流入水体后，会对水资源造成危害，对水生物和水生态系统造成严重影响。
（三）、土壤运移土壤是污染物的主要储存介质之一。
污染物可以通过化学、生物和物理作用等途径发生转化，然后再进入到水体或者大气中。
土壤中的污染物具有较长的半衰期和较慢的扩散速度，而且容易在土壤中积累，造成地质性污染。
例如，工业、农业和城市的污染物会随着气溶胶、尘埃等的降落而沉积到土壤中，从而影响到地下水和农作物的质量。
（四）、生物运移生物是污染物的另一个传递媒介。
污染物通过食物链进入到生物体内，从而造成生态系统的污染。
生物运移的特点是传播距离较短，但是传播范围比较广。
例如，人类食物中的污染物会通过食物链不断地进入到动物的体内，最后累积到人类体内造成健康影响。
二、污染物的转化污染物的运移不仅会对环境造成影响，而且还会发生一些化学反应，从而形成新的污染物。
大气污染物的迁移与转化过程及其对环境质量的影响分析
大气污染物的迁移与转化过程及其对环境质量的影响分析大气污染是当今社会所面临的一大环境问题，它对人类健康和生态系统造成巨大的威胁。
大气污染物的迁移与转化过程是影响环境质量的重要因素。
本文将从大气污染物的源、迁移与转化过程以及对环境质量的影响等方面进行分析。
一、大气污染物的源大气污染物的源可以分为自然源和人为源。
自然源包括火山喷发、沙尘暴等，但其排放量相对较低，对大气环境质量的影响有限。
相比之下，人为源是大气污染物的主要来源，主要包括工业排放、交通尾气、农业活动和生活废弃物等。
工业排放是大气污染物的重要来源之一。
随着工业的不断发展和城市化进程的加快，工业生产带来的废气排放量持续增加，包括二氧化硫、二氧化氮、颗粒物等污染物，严重影响了空气质量。
交通尾气也是大气污染物的重要来源之一。
机动车的增多使得尾气排放成为城市大气污染的主要原因之一，尤其是一氧化碳、氮氧化物和颗粒物的排放量高，对空气质量的影响不容忽视。
农业活动也会导致大气污染物的排放。
农业生产中使用的农药和化肥含有一些有害物质，这些物质在施用过程中会转化为大气污染物，如氨、二氧化碳等。
此外，农作物的露天焚烧和畜禽养殖等也会造成大量的污染物释放，对环境质量造成严重影响。
二、大气污染物的迁移与转化过程大气污染物的迁移与转化过程是指大气中各种污染物的传输与化学反应过程。
这一过程不仅决定了大气污染物的浓度分布，还直接影响到环境质量。
在大气传输过程中，扩散、对流和湍流等因素起着重要作用。
大气污染物会通过扩散作用在空气中传输，同时受到空气流动和混合的影响。
此外，大气层中的对流运动也会导致大气污染物在不同高度的传输差异。
大气污染物的化学反应过程也是大气质量变化的重要因素。
大气污染物之间会发生一系列化学反应，如氧化、还原、酸碱反应等，这些反应不仅影响着大气污染物的浓度分布，还会生成新的污染物。
三、大气污染物对环境质量的影响大气污染物的迁移与转化过程直接影响着环境质量，对人类健康和生态系统产生了重要影响。
大气中有机污染物的迁移与转化
大气中有机污染物的迁移与转化大气污染是一个全球性问题，其中有机污染物是主要的成分之一。
这些有机污染物在大气中的迁移与转化对环境和人类健康都产生了深远的影响。
本文将从大气中有机污染物的来源、迁移路径以及转化过程等方面来探讨这一问题。
首先，了解有机污染物在大气中的来源对于研究其迁移与转化至关重要。
有机污染物主要来自于人类活动，如汽车尾气、工业废气和生物质燃烧等。
此外，自然源也会释放一些有机污染物，如植物挥发物和土壤排放物等。
这些有机污染物进入大气后，就开始了它们的迁移与转化过程。
大气中有机污染物的迁移路径主要有两种，水平迁移和垂直迁移。
水平迁移指的是有机污染物在大气中的横向传播，被风力带动，随着大气流动迁移至其他地区。
垂直迁移则是有机污染物在大气中的上升和下降。
一些轻质的有机污染物会随着对流作用上升到较高的海拔，而一些重质的有机污染物则会沉降至地面。
这些不同的迁移路径使得有机污染物在大气中能够广泛分布。
有机污染物在大气中发生转化的过程也是十分复杂的。
其中最常见的转化方式是化学反应。
大气中的氧气、光照、水蒸气等都能够与有机污染物进行反应，从而产生新的物质。
这些转化过程不仅改变了有机污染物的分子结构，也影响了它们的毒性和环境效应。
此外，大气中的微生物和植物也能够通过代谢作用来转化有机污染物。
它们能够利用有机污染物作为能源和营养来源，从而将其转化为无害或低毒的物质。
有机污染物在大气中的迁移与转化对环境和人类健康都带来了一系列的影响。
首先，大气中的有机污染物可以通过沉降、干沉降和湿沉降等方式污染土壤和水体。
这样一来，不仅影响了农作物的质量和产量，也对水域生态系统造成了威胁。
其次，有机污染物还会通过大气-植物系统进入食物链，最终进入人体。
这些有机污染物对人体的健康有潜在的危害，如致癌物质的存在可能导致癌症的发生。
因此，深入研究有机污染物在大气中的迁移与转化有助于更好地控制和预防大气污染对环境和人类的伤害。
综上所述，大气中有机污染物的迁移与转化是一个复杂且重要的研究课题。
大气化学中的污染物迁移与转化
大气化学中的污染物迁移与转化污染物的迁移和转化是影响大气质量的重要因素。
在大气环境中，污染物会经历一系列的化学反应和物理过程，从而发生动态变化，对大气环境和人类健康产生一定的影响。
本文从大气化学的角度探讨污染物的迁移和转化过程，以及对环境和健康的影响。
一、污染物在大气中的迁移过程污染物在大气中能够进行迁移的原因是受到了气体运动的影响。
大气中的污染物可分为两类，一类是颗粒物，一类是气态污染物。
对于颗粒物来说，其迁移过程受到两种运动的影响，分别是大气中的水平输送和垂直扩散。
而对于气态污染物，则主要受空气的输送和扩散作用。
大气中的水平输送主要由风力所驱动，其方向与速度会发生变化。
当空气通过地形的障碍物时，也会受到地形的影响，产生不同的气流。
而大气中的垂直扩散影响来自气压的变化和导致的温度差异。
这种输送和扩散过程，不同的污染物会有不同的迁移特征和影响范围。
在此基础上，可以对不同的污染物采取不同的减排措施。
二、污染物在大气中的转化过程污染物在大气中变化的过程，一部分是受到自然的影响，比如光照、风速等因素的作用，另一部分则是受到人类活动的影响，比如机动车、电厂等的排放。
在大气中，氧气及其他气体的作用，与有机化合物和无机化合物反应，产生了大量的化学反应。
这些反应的产物有时比原始物质更为危险。
大气中的光化学反应是导致污染物转化的主要过程。
该过程可以分为两类，一类是直接光化学反应，一类是间接光化学反应。
直接光化学反应通常涉及有机化合物的氧化反应，如VOCs(挥发性有机物)，产生臭氧和其他氧化产物。
间接光化学反应则通常涉及氮氧化物和其他化学物质的作用。
三、对健康和环境的影响空气污染对人类健康和环境产生负面影响。
大气化学在解释污染物对环境和健康的影响方面扮演着重要的角色。
空气污染物对人类健康的影响主要表现为呼吸系统疾病，如哮喘、支气管炎、肺癌等。
此外，空气污染还会造成眼睛病变、心脏病等疾病。
对于环境来说，空气污染造成的主要危害包括气候变化、酸雨、植物和动物的生长和繁殖等问题。
大气环境中有机污染物的迁移与转化
大气环境中有机污染物的迁移与转化大气环境中的有机污染物对人类健康和生态系统造成了巨大的影响。
它们广泛存在于空气中，随着大气运动和化学反应的影响，这些有机污染物不仅会迁移到不同的地区，还会发生一系列的转化过程。
了解有机污染物的迁移和转化机制，对于制定有效的监控和治理措施至关重要。
有机污染物的主要来源是人类活动，如汽车尾气、工业废气排放和农药使用。
这些有机化合物在大气中经历着几个重要的迁移方式：对流、扩散和沉降。
对流是大气中垂直气流的运动，它可将污染物快速地向高空迁移。
扩散是由于分子之间的碰撞而引起的无序运动，使得污染物在水平方向上扩散。
沉降是指污染物通过重力作用从大气中下降到地面。
然而，大气环境中的有机污染物并不是永远存在于原始形式。
它们会发生一系列的转化，包括氧化、光解和降解等。
氧化是指污染物与大气中的氧气发生反应，一种典型的氧化反应是光化学反应，即污染物在光的照射下与氧气和臭氧发生反应。
光解是指在光照下，有机污染物发生断裂，形成更简单的化合物。
降解是指有机污染物分子逐渐断裂，最终转化为非有机化合物。
近年来，对于有机污染物的迁移和转化机制进行了广泛的研究。
研究表明，大气运动是有机污染物迁移的主要驱动力。
例如，在季风影响下，大气中的污染物可以从一个地区迁移到另一个地区，并通过降雨等形式沉降到地面。
同时，大气中的光照和氧气含量也对有机污染物的转化起着至关重要的作用。
光照可以促使有机污染物发生光解反应，而氧气的存在则会引发氧化反应。
然而，尽管有机污染物的迁移和转化已被广泛研究，但仍存在许多挑战。
例如，有机污染物在大气中的迁移路径仍然不够清楚。
此外，有机污染物的转化速率受到许多因素的影响，包括温度、湿度和气候等。
因此，未来的研究需要更加系统地探索有机污染物的迁移和转化机制，以便更好地制定监控和治理策略。
综上所述，大气环境中的有机污染物不仅会迁移到不同的地区，还会发生一系列的转化。
了解有机污染物的迁移和转化机制对于制定有效的监控和治理措施至关重要。
大气污染物在环境中的迁移和转化规律
大气污染物在环境中的迁移和转化规律大气污染物的排放对环境和人类健康产生了严重影响，因此研究大气污染物的迁移和转化规律对于减少污染物的排放和保护环境具有重要意义。
本文将探讨大气污染物在环境中的迁移和转化规律。
首先，大气污染物的迁移主要通过空气传播进行。
大气污染物在源地产生后，受到大气风向的影响，通过空气中的颗粒物、气相物质等载体，迁移到远离源地的地区。
例如，来自工业生产、交通尾气和燃煤等活动产生的二氧化硫、氮氧化物等大气污染物会随着风的传播，被带到远离污染源的地区，造成大范围的污染。
其次，大气污染物在迁移过程中会发生转化反应。
大气中的光照、温度、湿度等因素会影响大气污染物的光解、氧化还原和降解反应。
例如，二氧化硫和氮氧化物会与大气中的氧气和水汽发生氧化反应，生成硫酸和硝酸，进而在大气中形成酸雨。
另外，大气中的光照会导致光解反应，产生一氧化碳等有害气体。
大气污染物的迁移和转化还受到大气气象条件的影响。
气象因素如大气湍流、温度逆温层和气压等对大气污染物的扩散和移动起着重要作用。
湍流可以搅拌和扩散大气中的污染物，减少其浓度和影响范围。
而逆温层和气压的变化会影响污染物在大气中的垂直运移。
这些气象因素的变化需要加以考虑和监测，以便更好地预测大气污染物的迁移和转化规律。
另外，大气污染物的迁移和转化还受到地理和人为因素的影响。
地理因素如地形、地貌和地表覆盖等会影响大气污染物的传输和沉降。
例如，山地地形的存在会限制大气污染物的扩散，导致山谷地区出现高浓度的污染物。
此外，人为活动也对大气污染物的排放和迁移产生了重要影响。
随着工业化和城市化的发展，人类活动排放的大气污染物数量不断增加，加剧了环境污染问题。
为了减少大气污染物的排放和保护环境，必须加强大气污染物的监测和控制。
通过监测大气污染物的浓度和变化趋势，可以评估污染物的传播和影响范围，为污染治理提供依据。
此外，还可以利用环境模型和监测数据，预测大气污染物的迁移和转化规律，规划和制定相应的治理措施。
2.2大气中污染物的转化(1)
斯坦方程：
一个光子的能量为： E= h =
hc
(光子能量) (h为普朗克常数，
6.626×10-34Js/光子，c为光速3.0×108m/s，λ为光子波 长nm=10-9m)分子活化能为)。 如果一个分子吸收一个光量子，则1mol的分子吸收的光量子的总能量为: EN= h N=
N2+hv(<120nm)→N2*→N+N
2、臭氧分子的光解
O3:平流层中的臭氧层对地球生命起着重要的保护作用。臭氧光解对于维 持臭氧层的物质平衡具有重要作用，而且光解也存留了大量的太阳能量， 缓慢释放到大气中，成为上层大气的一个能量贮存库。
键能：是弯曲分子，E0=101.2KJ/mol，对应能够使其断裂的光子波长
例如： O3+hv→O2*+O* O2*+O3→2O2+O 3O3+hv→3O2+3OO*+O3Fra bibliotekO2+2O
3O+3O3→6O2 总反应：6O3+hv→9O2 所以对于O3消失的总量子产率为6，即吸收一个有效光子 能够导致6个O3消失。 一些比较复杂的光化学反应中的量子产率最大能够达到106。
二、大气中重要吸光物质的光解
和光化学过程均有发生，则∑φi=1，即所有初级过程的量子产率之和等于1。
表观量子产率：考虑到次级的光化学过程，一个光子可以引发 进一步的化学反应，这时的量子产率可能会远远大于1.0。例如 氯和氢的光化学合成链反应,表观量子产率105-106
Cl2+hv Cl +Cl
H2+ Cl HCl+H Cl2+ H HCl+Cl
空气污染物迁移与转化
空气污染物迁移与转化随着人口数量的增加和工业化进程的加快，空气污染已成为全球性的环境问题。
空气污染物的迁移与转化是导致空气污染的主要机制之一。
一、空气污染物的迁移过程空气污染物主要有氮氧化物、挥发性有机物、二氧化硫、颗粒物等，它们在大气中以多种形式存在，如气体、颗粒物、液态、固态等。
这些污染物在空气中被迁移的主要过程有扩散、对流、湍流等。
其中扩散是气体污染物迁移的主要过程，而对流和湍流则会对这一过程产生影响。
二、空气污染物的转化过程空气中的污染物在其迁移的过程中不断发生转化，主要有化学与物理两种形式的反应。
化学反应的特点是在化学媒介作用下发生，会产生新的分子物质，如氮氧化物与光化学烟雾的生成。
物理反应则相对简单，主要有去除、沉降、降解等过程。
三、主要影响因素空气污染物的迁移与转化受多种因素的影响，其中主要包括气象条件、地形地貌、大气化学情况等因素。
气象条件是最主要的影响因素之一，在不同的季节、地域和天气状况下，空气污染物的迁移及转化规律均会发生变化。
地形地貌也会对空气污染物的扩散和沉降产生影响，如山区地势高耸，大气稳定层相对较低，容易出现大气污染。
而在大气化学情况方面，是指空气中的化学组分，如负离子、空气颗粒物、化学反应物质等。
这些因素会对空气污染物的迁移和转化产生重要的影响和作用。
四、空气污染的防治有效防治空气污染需要从源头着手，通过工业污染治理、交通尾气治理、生活垃圾控制等措施，减少污染物的排放。
同时，也需要通过大规模的绿化、植树造林，以及加强城市环境治理等，改善城市环境质量。
最后，我们也需要通过教育、宣传等途径，提高社会公众的环保意识，加强环保法律法规的实施力度，促进人们环保意识的普及和环保文明的发展。
大气环境污染物的迁移与转化
大气环境污染物的迁移与转化近年来，随着工业化和城市化的加速发展，大气环境污染问题日益突出，给人们的生活和健康带来了严重的威胁。
大气环境污染物的来源多样，如工业废气排放、机动车尾气、燃煤等，这些污染物在大气中的迁移与转化过程对于环境治理具有重要意义。
本文将从气候因素、地理因素和人类活动等角度，探讨大气环境污染物的迁移与转化机制。
首先，气候因素对大气环境污染物的迁移与转化具有重要影响。
气候因素包括温度、湿度、风向和风速等。
温度和湿度的变化会直接影响污染物的挥发和沉降速度。
一般情况下，温度越高，污染物的挥发速度越快，湿度越高，污染物的沉降速度越快。
风向和风速则决定了污染物的扩散方向和速度。
当风速较低时，污染物易积聚在地面上，导致局部区域的严重污染，而高风速则有利于污染物的扩散和稀释。
其次，地理因素是影响大气环境污染物迁移与转化的重要因素之一。
地形和地貌的差异会导致污染物在不同地区的分布形式和浓度水平上存在差异。
山区地形通常具有垂直气流和湿度变化较大的特点，这会导致山间污染物的积聚和局部的大气污染。
另外，城市和乡村的地貌特征也会影响污染物的扩散和分布。
城市一般由高楼大厦和道路密集组成，这使得污染物更容易在城市内积累，而乡村地区由于植被覆盖率高，使得污染物在大气中的可见度较低。
最后，人类活动是导致大气环境污染物迁移与转化的主要原因之一。
工业生产、交通运输和能源利用等活动的蓬勃发展，大量排放有害物质进入大气，导致大气环境污染。
工业废气中的硫化物和氧化物会与水蒸气结合形成酸雨，在远处降下对环境和生态系统造成严重破坏。
机动车尾气中的有害物质如二氧化氮和颗粒物会在城市中积累，形成典型的雾霾天气。
而燃煤所排放的二氧化硫和颗粒物则是导致大气环境污染的主要来源之一。
综上所述，大气环境污染物的迁移与转化是一个相当复杂的过程，其中受到气候因素、地理因素和人类活动的共同影响。
了解这些影响因素对于制定环境治理政策和改善大气质量至关重要。
环境化学中的污染物迁移与转化
环境化学中的污染物迁移与转化污染物是指进入环境中，对生态系统破坏或者人类健康产生潜在风险的化学物质。
在环境化学中，我们需要了解污染物在环境介质中的迁移与转化过程，以便更好地评估和控制其对环境和人类的危害。
本文将从不同环境介质角度，探讨污染物迁移与转化的相关问题。
一、水环境中的污染物迁移与转化水是地球上最重要的溶剂之一，也是许多污染物的主要传输介质。
污染物在水环境中的迁移与转化过程直接影响到其毒性与生态效应。
水环境中的污染物迁移方式主要包括扩散、吸附和沉降。
同时，污染物还可以通过光化学反应、降解和转化等途径发生转化过程。
合理控制水环境中污染物的迁移与转化，需要深入研究水的物理化学性质以及不同污染物的代谢机制。
二、土壤环境中的污染物迁移与转化土壤是污染物在地表环境中最常见的寄存介质。
污染物在土壤环境中主要通过迁移与转化的方式传播。
土壤中的水分、土壤颗粒、有机质等因素会影响污染物的迁移行为。
此外，土壤环境中的生物活性也对污染物的降解和转化过程起着重要作用。
通过了解土壤理化性质、微生物群落和土壤有机质的特征，可以更好地预测和控制污染物在土壤中的转化与迁移。
三、大气环境中的污染物迁移与转化大气是污染物在全球范围内传播的重要途径。
污染物在大气中具有迁移、转化和沉降的特点。
大气中的污染物会经历气相和颗粒相二次污染以及光化学反应等过程，导致其毒性和生态效应的变化。
了解大气环境中的气候、气象和化学性质对污染物的迁移与转化具有重要意义。
四、生物介质中的污染物迁移与转化生物是地球上最重要的污染物转化和去除的因素之一。
生物介质中的生物降解和吸附作用可以有效地减少和转化污染物。
微生物在土壤、水体和空气中的转化过程是污染物迁移与转化的关键环节。
了解生物在不同介质中的分布、生物降解能力以及与污染物相互作用的机制，对于预测和防治污染物的迁移和转化过程至关重要。
总结：环境化学中的污染物迁移与转化是一个复杂的过程，与不同的环境介质密切相关。
第3节 大气中污染物的转化
NO2 hv NO O
420nm
O O2 M O3 M
这是大气中唯一已知O3的人为来源。
80
60
ε
(mPa-1· -1) cm
40
20
λ 图2-3. NO2吸收光谱(R. A. Bailey, 1978) (nm)
350
400
450
(5) HNO3 和HNO2
光化学第二定律说明：分子吸收光的过程 是单光子过程。(基发态寿命很短, 在辐射强度较 弱时, 再吸收第二个光子的几率极低。)
光量子能量与化学键之间的关系：
设光量子能量为E, 根据Einstein公式:
E = hv = hc/
----光量子波长; h----普朗克常数, 6.626 10-34J· s/光量子 c ----光速, 2.9979 1010 cm/s
三个基本反应为:
NO2 hv NO O
k1
O O2 M O3 M
k2
O3 NO NO2 O2
k3
d [ NO2 ] k1[ NO2 ] k3[O3 ][ NO] dt d [O] k1[ NO2 ] k 2 [O][O2 ][ M ] dt
例3 在253.7nm波长辐照下,O3消失的量子产率为6。 O3 + O2* + O* + 3O 总反应: hv = O2* + O* O3 = 2O2 + O O3 = O2 + 2O + 3O3 = 6O2 6 O3 + hv = 9O2
在链反应机理中, 总量子产率远大于1。
3 大气中重要吸光物质的光离解
SO2 hv SO
第二章-大气环境化学-大气中污染物质的转化-2016
2. HNO3的离解 HNO3 + hν 若有CO存在： HO· +CO H· +O2 +M 2 H O2 ·
HO-NO2键能为 199.4 kJ/mol
HO·+NO2
CO2 + H · H O2· +M H2 O2 +O2
二氧化硫对光的吸收 SO2 + h ν
SO2*
键能为545.1 kJ/mol
光量子能量与化学键之间的对应关 系：
通常波长大于700nm（红外线）的光不能 引起光化学离解。
3.大气中重要的吸光物质的光离解 氧分子和氮分子的光离解
键能为 939.4 kJ/mol
键能为 493.8 kJ/mol
N2+hν O2+hν
N· ＋N· O· ＋O·
（波长＜243nm） （波长＜127nm）
R·
O2
RO2
＋ ·
NO
氧化
NO2 + RO ·
甲烷的氧化反应
CH4+HO · CH3 · +H2O
CH4+ O ·
CH3 · +O2
CH3 · +HO ·
CH3O2 ·
大气中的O · 主要来自O3的光解，通过上述反应， CH4不断消耗O ·，可导致臭氧层的损耗，同时可发 生如下反应：
NO+ CH3O2 ·
若NO浓度高时，会伴随如下反应： NO+O3 NO2+O2 NO+NO3 2NO2 NO3与烷烃的反应速度很慢： RH+NO3 R ·+HNO3 这是城市夜间HNO3的主要来源。
这是城市夜 间HNO3 的主要来 源。
环境中的污染物的迁移和转化
环境中的污染物的迁移和转化随着现代工业和城市化的发展，环境污染问题日益严重。
环境中的污染物会通过多种途径迁移和转化，对生态和人类健康造成严重的威胁。
本文将介绍环境中的污染物迁移和转化的相关知识。
一、污染物在水体中的迁移和转化水体是生态系统中不可或缺的重要组成部分，水中污染物的迁移和转化对整个生态系统健康具有举足轻重的影响。
水中污染物迁移和转化主要包括以下几个方面：1、水中污染物的迁移水中污染物的迁移包括水流迁移和水体深度迁移两种方式。
水流迁移指的是污染物随着水流的运动迁移到不同位置，包括沉积物中和水生生物体内。
而水体深度迁移则是指污染物随着水体中的溶解氧、温度和光照条件的变化，从水体表层向深层迁移。
2、水中污染物的转化水中污染物的转化包括生物转化和非生物转化两种方式。
生物转化是指水生生物通过代谢作用将有机污染物转化为更简单的物质，例如水草可以将氨氮转化为硝态氮。
而非生物转化则是指非生物媒介或化学反应的作用下，污染物的结构和性质发生改变的过程，例如有机化合物在光照作用下产生自由基反应。
二、污染物在大气中的迁移和转化大气是地球生态系统环境的另一个组成部分，大气中的污染物对人类健康和生态环境造成的威胁也越来越严重。
大气中污染物的迁移和转化主要包括以下几个方面：1、大气中污染物的迁移大气中污染物的迁移主要是通过大气扩散和输送来实现的。
大气扩散是指大气中的气体、颗粒物质和水滴在大气层中不断的扩散和混合，从而实现了污染物在大气的广泛传递。
而输送则是指污染物在局部和全球尺度下的气流输送，例如大气中的臭氧和氮氧化物可以通过风吹向别的国家和地区。
2、大气中污染物的转化大气中污染物的转化主要是指污染物通过化学反应、光解和生物转化等方式发生结构和性质的变化。
其中，化学反应是大气中污染物转化的重要方式之一，例如大气中的二氧化硫和氮氧化物可以通过光化学反应形成光化学烟雾。
而光解和生物转化则是指污染物在大气中光照或微生物的影响下发生的结构和性质的变化。
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第二章：大气环境化学——大气中污染物的转化本节讲述内容：光化学反应基础（光化学反应、量子产率、重要吸光物质的光解）➢迁移过程只是使污染物在大气中的空间分布发生了变化，而他们的化学组成不变，是一个物理过程。
➢而转化则使污染物的形态、组分、甚至种类发生了改变，这些改变是通过化学反应进行的，包括：光化学反应、氧化还原反应、酸碱中和反应等等，要么转化为无毒化合物，消除了污染，要么转化为毒性更大的二次污染物，加重了污染。
➢可以说对污染物在环境中转化的研究是环境化学研究的核心内容。
一、光化学反应基础1、概述分子、原子、自由基、离子等吸收光子（光量子）而发生的化学反应，称光化学反应。
➢一般的热化学反应中，分子碰撞发生化学反应，要求分子具有足够的动能来克服分子间的势垒，使反应分子能够足够的接近，使电子云相互穿透，从而使电子发生转移，这种能量来自热能转化的动能。
➢而在光化学反应中，使分子活化的能量来自光能。
➢在正常大气温度下，基本没有活化分子，因此N2、O2等不会发生常规的热反应，但是他们能够吸收光能而转化为活化分子而激发光化学反应，光化学反应发生后，被光子活化的分子或离子能够继续进行其它的热化学反应。
➢可以说，大气化学是直接或间接地由太阳辐射引起的光化学反应引起的。
2、光化学的初级过程一定的分子或原子只能吸收一定能量的光子，吸收光能后的激发态分子处于不稳定的状态，可由许多途径失去能量而成为稳定状态。
初级过程主要指化学物质吸收光量子后形成激发态物质，其基本步骤为：A(某种化学物质)+hv（一定波长的光量子）→A*（激发态物质）激发态的物质有四种命运（Fates）：（1）A*→A+hv（辐射跃迁，发生荧光，失去能量，回到基态，光物理）（2）A*+M(其它分子)→A+M（无辐射跃迁，碰撞消耗活化能，回到基态，光物理）（3）A*→B1+B2+……（光分解，发生离解，光化学）（4）A*+C→D1+D2+……（光合成，直接与其他物质发生反应，光化学）举例：大气辉光(即大气在夜间的发光现象)是由一部分激发的OH•（自由基）引起的辐射跃迁：O3 + H → OH*• +O2OH*•→ OH• + hν氧原子的光分解O2+hv→O*→O•+O•亚硝酰氯：NOCl+hv→ NOCl*NOCl*+ NOCl→2NO+Cl3、光化学次级过程初级过程中的反应物，生成物之间进一步发生的反应。
举例：大气中氯化氢的光化学过程HCl+hv →H+Cl(初级过程，光化学反应，光分解)H+HCl→H2+Cl（次级过程，热化学反应）Cl+Cl→Cl2（次级过程，热化学反应）又比如：Cl2+hv→ Cl+Cl(光分解，光化学初级过程)Cl+H →HCl(由光化学反应引发的热化学反应)所以说，大气化学是直接或间接地由太阳辐射引起的光化学反应引起的。
4、光子能量与化学键的关系在热化学反应中，只有当分子动能达到克服分子间势垒的时候，才可能发生化学反应。
而对于光化学的发生要遵循如下两个定律：子能量足够使分子内的化学键断裂的时候，也就是说光子能量至少要大于化学键能时，才可能引起光分解反应，而且光量子还必须被所作用的分子吸收，就是说：分子对某些特定波长的光要有特征吸收光谱。
(激发态分子存留时间一般小于10-8秒)，这样激发态分子几乎不可能吸收第二个光子。
➢设分子化学键键能为E0(J/mol)，光子能量为E。
则根据爱因斯坦方程：一个光子的能量为：E=νh =λhc(光子能量) (h 为普朗克常数，6.626×10-34Js/光子，c 为光速3.0×108m/s ，λ为光子波长nm=10-9m)分子活化能为)。
➢ 如果一个分子吸收一个光量子，则1mol 的分子吸收的光量子的总能量为: EN=νh N=λhcN(N 为阿伏加得罗常数，6.022×1023光子/mol)。
➢ 根据光化学第一定律，若发生光分解反应，则需要： EN=νh N=λhcN ≥E 0，即：λ≤E hcN➢ 计算实例：若E0=300KJ/mol ，则需要λ≤399nm ；若E0=170KJ/mol ，则需要λ≤704nm ；若E 0=150KJ/mol ，则需要λ≤798nm ；若E 0=160KJ/mol ，则需要λ≤700nm 。
即分子的化学键能越大，需要光子的波长越短。
➢ 由于一般化学键的键能大于160 KJ/mol ，所以一般波长大于700nm 的光不能引起光化学分解。
➢ 一般波长300nm 左右的紫外线，能量相当于400KJ/mol 的键能，理论上可以断裂许多化合键，或引发老化-氧化过程，例如一些高聚物的光敏波长，聚氯乙烯（塑料，320nm ），聚丙烯（300nm ），聚苯乙烯（318nm ）.例题：计算λ=300nm 的光子能量，相当于物质分子在什么温度下的平均动能（提示：温度与能量得关系方程：波尔茨曼方程E=3KT/2，K 波尔茨曼常数=1.38×10-23J/K ，T 开氏温度）。
解：根据爱因斯坦方程：E=νh =λhc=m ms Js 918341030010210626.6---⨯⨯⨯⨯=6.626×10-19J 根据温度与能量得关系方程,波尔茨曼方程E=3KT/2,得：T=2E/3K=123191038.1310626.62---⨯⨯⨯⨯JKJ=32000K 即相当于3 2000K=3 1727摄氏度的温度。
（这一般要在太阳外缘才会有如此高温）4、量子产率表示化学物质吸光后，所产生的光物理过程或光化学过程的相对效率，用初级量子产率和总量子产率表示。
➢ 单个初级过程的量子产率的表述为（初级量子产率）：单位体积单位时间内）吸收的有效光子总数（时间内）子数目（单位体积单位过程所产生的激发态分Ia i i =φ，这里i 过程表示前面讲述的光物理过程和光化学过程。
例如丙酮的光解：CH 3COCH 3+hv →CO+2CH 3研究表明丙酮只光解生成的CO 和 CH 3比较稳定，不再发生热化学反应，因此这里丙酮只发生了初级光化学过程，所以初级量子产率=1.0如果光物理和光化学过程均有发生，则∑φi =1，即所以初级过程的量子产率之和等于1。
➢ 对于光物理过程，一般不会发生后续的热反应，但是对于光化学过程，还会发生后续的热化学反应过程，即由于光化学反应引发的一系列反应，因此需要考虑总量子产率（表观量子产率）：单位体积单位时间内）吸收的有效光子总数（单位体积单位时间内）热反应形成分子数目（光化学反应或其引发的Ia =Φ➢ 例如：NO 2光解：NO 2 +hv →NO+O 则对于NO 的初级量子产率为：dtI NO d I dt NO d a a ][][=⇒⋅=φφ ● 但是如果在NO 2光解体系中存在O 2,则还会发生次级光化学反应 NO 2 +hv →NO+O O 2 +O →O 3 O 3 +NO →O 2+NO 2即反应生成的一部分NO 又被O 3氧化为NO 2，所以最终得到的总的NO 肯定要比初级过程得到的少，即总量子产率小于初级量子产率。
● 如果是在纯的NO 2光解体系内，则光解后的O 能够与NO 2反应： O+NO 2→O 2+NO这样会导致最终得到的NO 要比初级光化学反应中得到的多，即即总量子产率大于初级量子产率。
● 更常见的情况是，总量子产率远远大于初级量子产率，这往往发生在一些链式反应中，这些链式反应在臭氧层内很常见。
例如：O 3+hv →O 2*+O*O 2*+O 3→2O 2+O 3O 3+hv →3O 2+3O O*+O 3→O 2+2O3O+3O3→6O2总反应：6O3+hv→9O2所以对于O3消失的总量子产率为6，即吸收一个有效光子能够导致6个O3消失。
一些比较复杂的光化学反应中的量子产率最大能够达到106。
二、大气中重要吸光物质的光解大气中的一些组分或污染物质能够吸收不同波长的光，从而发生光化学过程或光物理过陈，甚至发生光化学次级过程，这不但是许多自由基的来源，而且这些自由基又是发生后续的热化学反应的基础，因此一些重要物质的光解在大气环境化学中具有重要的引发作用。
1、氧分子和氮气分子的光解➢O2:是空气的重要组分，对地球生命系统的维系具有重要作用。
键能：O-O键，E=493.8KJ/mol，对应能够使其断裂的光子波长为243nm。
看图（P22），吸光系数，单位数量分子吸收光子的数量吸光吸数ε=0.0001,lgε=-4，每单位数量（1000个）分子吸光子0.0001 可见，氧原子在243nm处开始吸光，于147nm处达到最大。
一般认为波长小于240nm以下的紫外光能够引起氧分子的光解：O 2+hv(<240nm)→O2*→O+O➢N2: 也是空气的重要组分，氮气一般属于惰性气体，不积极参与反应。
键能：N-N键，键能较大，E=939.4KJ/mol，对应能够使其断裂的光子波长为127nm。
N2的光解一般仅限于平流层臭氧层以上，这是因为波长小于120nm的光在平流层臭氧层以上被强烈吸收，很少能够达到对流层大气中，在大气对流层中非常微弱。
而且氮分子基本不吸收波长大于120nm的光。
对流层臭氧层以上波长小于120nm以下的紫外光能够引起氮分子的光解：N 2+hv(<120nm)→N2*→N+N2、臭氧分子的光解➢O3:平流层中的臭氧层对地球生命起着重要的保护作用。
臭氧光解对于维持臭氧层的物质平衡具有重要作用，而且光解也存留了大量的太阳能量，缓慢释放到大气中，成为上层大气的一个能量贮存库。
键能：是弯曲分子，E=101.2KJ/mol，对应能够使其断裂的光子波长为1180nm。
形成：源自氧分子的光解(是平流层臭氧的主要来源)O 2+hv(<240nm)→O2*→O+OO+O2→O3消耗：臭氧的光解（需要的离解光能较低，在可见和紫外范围内均能吸光而发生光解）O 3+hv(<240nm)→O3*→O2+O虽然理论上讲，臭氧对于波长小于1180nm的光都可以吸收，但实际观测发现，臭氧对于波长大于290nm的光吸收很微弱，因此臭氧吸收的主要是来自太阳的短波辐射，波长小于290nm。
较长波长的此外光可以有一定量的透过臭氧层达到地球表面。
另外：观测中发现臭氧在440nm—850nm处也有一个吸收带，即臭氧也能够吸收来自地球下层大气的长波逆辐射，所以从这个意义上说，臭氧也是一种温室气体（能够在对流层中保存热量）。
因此虽然平流层中臭氧的减少能够导致达到地球表面的短波辐射增多，对地球生态系统不利，但是对流层中臭氧的增多又是一种温室气体污染。
可见光波长在400-760nm之间，小于400nm为紫外光，大于760nm为红外光。
太阳辐射主要介于紫外和可见光波段，而地球表面和大气（温度低）的辐射主要在400nm以上，称为长波辐射，一般把能够强烈吸收400nm波长以上的气体称为温室气体。