环境化学(概念 方程式 论述)
环境化学

1.简要叙述pC-pH图,pE-pH图,pC-pE图的特点,区别与联系。
pC-pH图:描述水环境物质浓度随pH的变化,可以看出在不同pH值下水环境中物质的浓度情况;一般是针对某一在不同pH下可以互相转化的系列物质,列出每一种成分与pH 值的关系式,然后按照这些方程式画图。
在涉及沉淀反应时可以确定沉淀区域及其边界。
pE-pH图:描述水环境中溶液的pE值随pH的变化,可以看出在不同pH值下溶液的pE (即氧化还原状态)情况;一般是针对某一在不同pE下可以互相转化(发生氧化还原反应)的系列物质,保持总浓度一定,列出每一种成分的pE与pH值的关系式,然后按照这些方程式画图,就会出现不同氧化还原区域及其边界。
此图为优势区域图。
pC-pE图:描述水环境物质浓度随pE的变化,可以看出在不同pE值下水环境中物质的浓度情况;一般是针对某一在不同pE下可以互相转化(发生氧化还原反应)的系列物质,列出每一种成分与pE值的关系式,然后按照这些方程式画图。
区别:参数关系不同,针对反应不同,含义不同,使用范围和限制条件不同。
联系:都是对数坐标下的一种坐标图,用来描述一种物质随另一种物质的变化而发生变化的线性或非线性关系;都是针对在某一不同条件下可以发生互相转化的系列物质而得出的关系;都会表现出边界和区域的性质。
2.大气中有哪些重要污染物?说明其主要来源和消除途径。
人类活动(包括生产活动和生活动)及自然界都不断地向大气排放各种各样的物质,这些物质在大气中会存在一定的时间。
当大气中某种物质的含量超过了正常水平而对人类和生态环境产生不良影响时,就构成了大气污染物。
环境中的大气污染物种类很多,若按物理状态可分为气态污染物和颗粒物两大类;若按形成过程则可分为一次污染物和二次污染物。
所谓一次污染物是指直接从污染源排放的物质;而二次污染物是指由一次污染物经化学反应形成的污染物质。
按照化学组成还可以分为含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物和含卤素化合物。
环境化学名词解释

名词解释1、环境污染——由于人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,就叫环境污染。
2、环境化学——是在化学科学的传统理论和方法基础上发展起来的,以化学物质在环境中出现而引起的环境问题为研究对象,以解决环境问题为目标的一门新兴学科。
3、污染物的迁移——指污染物在环境中所发生的空间位移及其所有引起的富集、分散和消失的过程。
4、化学污染物——是指由人类活动产生的天然环境化学组分共存和相互作用又可能产生不良生态效应或健康效应的化学物质。
5、环境污染化学——主要研究化学污染物在生态环境体系中的来源、转化、归宿及生态效应的学科。
又分为大气、水体和土壤三个部分。
6、光化学烟雾——碳氢化合物和氮氧化物等一次污染物在强烈太阳光作用下发生化学反应而生成一些氧化性很强的二次污染物(如臭氧、PAN,硝酸等),这些反应物和产物的混合物所形成的烟雾,称光化学烟雾。
7、温室效应——大气具有易使太阳短波辐射到达地面而拦截地表向外放出长波辐射的作用,而使地球表面温度升高的现象。
8、积聚膜——DP在 0.05~2 um范围内,主要来源于爱根核膜的凝聚,燃烧过程所产生蒸汽冷凝、凝聚,以及由大气化学反应所产生的各种气体分子转化成的二次气溶胶等。
积聚膜的粒子不易被干、湿沉降去除,主要的去除途径是扩散,这两种膜合称为细粒子。
9、爱根核膜——粒径小于0 .05um,主要来源于燃烧过程所产生的一次气溶胶粒子和气体分子通过化学反应均相成核转换的二次气溶胶粒子,所以又称成核型。
10、酸雨——由于酸性物质的湿沉降而形成的。
11、粗粒子膜——DP大于2um,主要来源于机械过程所造成的扬尘,海盐溅沫、火山灰和风砂等一次气溶胶粒子,主要靠干沉降和雨水冲刷去除。
12、敏化光解——水体中存在的天然物质被阳光激发,又将其激发态的能量转移给化合物而导致的分解反应。
13、生物富集——是指生物通过非吞食方式,从周围环境蓄积某种元素或难降解物质,使其在机体内浓度超过周围环境中浓度的现象。
《环境化学》重点剖析

环境化学这个内容只是老师讲的重点内容大概,需要结合书本来复习,祝愿大家都考好哈。
第一章绪论1、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。
2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。
环境化学的任务: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。
环境化学研究的内容:有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态;潜在有害化学物质的来源,以及它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应的机制和风险性;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。
3、环境化学的特点: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制途径,其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应。
4由于化学污染物种类繁多,世界各国都筛选一些毒性强、难降解、残留时间长、在环境中分布广的污染物优先进行控制,称为优先污染物。
5、污染物类别:(1)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;(2)按污染物的形态可分为气体污染物、液体污染物、固体污染物(3)按污染物的性质可分为化学污染物、物理污染物、生物污染物6、污染物在环境中的迁移主要有机械迁移、物理-化学迁移、生物迁移三种。
物理-化学迁移是最重要的迁移形式7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。
环境化学(概念+方程式+论述)

概念环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。
有害化学物质即环境污染物:进入环境后使环境的正常组成和性质发生变化,这种变化会直接或间接地有害于人类,这样的物质称为环境污染物环境污染:由于人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,就叫环境污染。
环境容量:在人类生存和自然生态不致受害的前题下,某一环境所能容纳的污染物的最大负荷量。
环境效应:自然过程或人类的生产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。
环境化学效应:在各种环境因素的影响下,物质间发生化学反应产生的环境效应 ,分为土壤盐碱化 地下水硬度增高 光化学烟雾 地下水污染酸雨造成土壤酸化、建筑物受腐蚀环境物理效应:由物理作用引起的环境效应,包括 噪声 地面沉降 热岛效应 温室效应 大气能见度降低三大环境热门话题:全球气候变化 酸沉降 臭氧损耗温度层结:大气的温度在垂直方向的分布源:大气组分产生的途径和过程 汇:指大气组分从大气中去除的途径和过程源强:进入大气的组分输入速率(Fi) 汇强:从大气输出组分的速率为(Ri)某种组分在进入大气后到被清除之前在大气中停留的平均时间-称为平均停留时间或停留时间(存在时间、寿命)-τ τ =大气中的总贮量Mi / Fi 或者Ri停留时间意义:某组分的停留时间越长,表明该组分在离开大气或转化成其它物质以前,在环境中存留的时间也越长;某组分的停留时间越长,表明该组分在大气中的储量相对于输入(出)来说是很大的,即使人类活动大大改变了该组分的的输入(出)速度,对其总量的影响也不明显;若组分停留时间越短,其输入(出)速率的改变就对总贮量很敏感。
环境本底值:指自然环境在未受污染的情况下,各种环境要素中的化学元素或化学物质的基线含量,又叫环境背景值.光化学烟雾:含有氮氧化合物和碳氢化合物等一次污染物的大气,在阳光照射下发生光化学反应产生二次污染物,这种由一次污染物和二次污染物的混合所形成的烟雾污染现象。
环境化学知识点

环境化学知识点一、环境化学的定义与研究范畴环境化学是一门研究化学物质在环境中的迁移、转化、归宿以及它们对生态系统和人类健康影响的学科。
它涉及到大气、水体、土壤等多个环境介质,以及生物体内的化学过程。
环境化学的研究范畴非常广泛。
从污染物的来源来看,包括工业生产、交通运输、农业活动等人类活动所排放的化学物质,以及自然界本身存在的但在特定条件下可能对环境产生影响的物质。
在污染物的迁移转化方面,要研究它们在不同环境介质中的扩散、吸附、解吸、挥发、沉淀、氧化还原等过程。
而对于污染物的归宿,需要关注它们最终在环境中的积累、降解、无害化或者对生态系统造成的长期影响。
二、大气环境化学(一)大气污染物的种类大气中的污染物多种多样,常见的有颗粒物(如 PM25、PM10)、二氧化硫(SO₂)、氮氧化物(NOₓ)、一氧化碳(CO)、挥发性有机物(VOCs)等。
这些污染物的来源各不相同,例如,SO₂主要来自燃煤电厂和工业锅炉,NOₓ则主要来自汽车尾气和工业燃烧过程。
(二)大气中的化学反应在大气中,这些污染物会发生一系列复杂的化学反应。
例如,SO₂和NOₓ在一定条件下会转化为硫酸和硝酸,形成酸雨;VOCs 和NOₓ在阳光照射下会发生光化学反应,生成臭氧(O₃)等二次污染物。
(三)大气颗粒物大气颗粒物对环境和健康的影响不容忽视。
它们不仅能够降低大气能见度,还能够吸附其他污染物,进入人体后会对呼吸系统造成损害。
三、水环境化学(一)水体污染物水体中的污染物包括有机物(如农药、石油等)、重金属(如汞、镉、铅等)、营养盐(如氮、磷等)以及病原体等。
(二)水体中的化学过程在水体中,污染物会发生水解、络合、沉淀、氧化还原等反应。
例如,重金属离子在一定条件下会与水中的阴离子形成沉淀,从而降低其毒性;氮、磷等营养盐会导致水体富营养化,引发藻类大量繁殖。
(三)水的自净作用水体具有一定的自净能力,通过物理、化学和生物过程可以去除部分污染物。
但当污染物的排放量超过水体的自净能力时,就会导致水质恶化。
环化名词解释英文缩写及公式整理

环境化学名词英文缩写环工201503 刘欣雨 20151222持久性有机污染物(POPs )双对氯苯基三氯乙烷,滴滴涕(DDT )生物浓缩因子(BCF )生物半衰期(BHL )多环芳烃类(PAHs )过氧乙酰硝酸酯(PAN )过氧丙酰硝酸酯(PPN )二乙基羟胺(DEHA )溶解氧(DO )氮基三乙酸钠(NTA )乙二胺四乙酸钠(EDTA )高级氧化技术(AOTs )Streeter-Phelps /S-P 模型(BOD-DO 耦合模型、氧平衡模型)阳离子交换量(CEC)阴离子交换量(AEC)盐基饱和度(%)(BS )多氯联苯(PCBs)总溶解固体(TDS)环境化学公式大全1、生物浓缩因子(BCF )=2、对于水中的DO3、总碱度=C T (α1+2α2)+K W /[H +]-[H +]酚酞碱度=C T (α2-α0)+K W /[H +]-[H +]苛性碱度=-C T (α1+2α0)+K W /[H +]-[H +]总酸度=C T (α1+2α0)+[H +] -K W /[H +]CO 2酸度=C T (α0-α2)+ [H +] -K W /[H +]无机酸度=-C T (α1+2α2)+ [H +] - K W /[H +]4、总碱度=[HCO 3-]+2[CO 32-] +[OH -]-[H +]酚酞碱度=[CO 32-]+[OH -]-[H 2CO 3*]-[H +]苛性碱度=[OH -]-[HCO 3-]-2[H 2CO 3*]-[H +]无机酸度=[H +]-[HCO 3-]-2[CO 32-]-[OH -](甲基橙酸度)CO 2酸度=[H +]+[H 2CO 3*]-[CO 32-]-[OH -](酚酞酸度)总酸度=2×CO 2酸度-无机酸度=[H +]+[HCO 3-]+2[H 2CO 3*]-[OH -]5、天然水的缓冲能力对于碳酸水体系,当pH<8.3时,可以只考虑一级碳酸平衡,故其pH 值可由下式确定:6、吸附等温线和等温式(1)H 型等温线 G=kC(2)F 型等温式(3)L 型等温式式中:G 0——单位表面上达到饱和时间的最大吸附量;A——常数6、pC-pH 图斜率等于n ,即金属的化合价。
环境化学名词解释完美整理编辑版

第一章绪论环境化学:是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。
它既是环境科学的核心组成部分,也是化学科学的一个新的重要分支。
污染控制化学:主要研究控制污染的化学机制和工艺技术中的基础性化学问题。
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。
环境污染物: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。
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。
环境效应: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,谓之环境效益。
按环境变化的性质分:环境物理效应:由物理作用引起的。
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。
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。
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。
污染物的转化:污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变存在形态或转变为另一种物质。
环境本底:也称环境背景值某地未受污染的环境中某种化学元素或化学物质的含量(浓度)。
环境容量:特定环境单元在不影响其特定环境功能的情况下,能够容纳污染物的最大量。
这里的特定环境功能一般以环境质量标准为依据。
生物半衰期(BHL):污染物进入生物体内后,在代谢作用下,污染物削减到初始浓度的一半所需要的时间,即生物半衰期优先污染物:由于化学污染物种类繁多,世界各国都筛选一些毒性强、难降解、残留时间长、在环境中分布广的污染物优先进行控制,称为优先污染物。
全过程控制模式:主要是通过改变产品设计和生产工艺路线,使不生成有害的中间产物和副产品,实现废物或排放物的内部循环,达到污染最小量化并节约资源和能源的目的,也就是当前政府和学术界所提倡的“循环经济”模式。
环境化学-挥发作用

环境条件也影响光解量子产率。分子氧在一些光化学反应中的 作用象是淬灭剂,减少光量子产率,在另外一些情况下,
它不影响甚至可能参加反应,因此任何情况下,进行光解速率常 数和光量子产率的测量时需要说明水体中分子氧的浓度。
悬浮物也影响光解速率,它不仅可以增加光的衰减作用,而 且还改变吸附在他们上面的化合物的活性。化学吸附作用也能影 响光解速率,一种有机酸或碱的不同存在形式可能有不同的光量 子产率以及出现化合物光解速率随pH变化等。
K g i ( p pi ) RT Kgin V
式中:Kgi—在气相通过气膜的传质系数;KLi—在液相通过液膜的传质
系数;(c-ci)—从液相挥发时存在的浓度梯度;(p-pci)—在气相一侧存
在一个气膜的浓度梯度。可得: ci
K L c K g p /( RT ) K L K g K H /( RT )
合物作用而生成转化的产物。
1、直接光解
根据Grothus—Draper定律,只有吸收辐射(以光子的形式)的 那些分子才会进行光化学转化。这意味着光化学反应的先决条件 应该是污染物的吸收光谱要与太阳发射光谱在水环境中可利用的 部分相适应。
(1)水环境中光的吸收作用:光以具有能量的光子与物质作用,物 质分子能够吸收作为光子的光,如果光子的相应能量变化允许分 子间隔能量级之间的迁移,则光的吸收是可能的。因此,光子被 吸收的可能性强烈地随着光的波长而变化。一般说来,在紫外— 可见光范围的波长的辐射作用,可以有有效的能量给最初的光化 学反应。下面首先讨论外来光强是如何到达水体表面的。
三、挥发作用
许多有机物,特别是卤代脂肪烃和芳香烃,都具有挥发性,从 水中挥发到大气中后,其对人体健康的影响加速,如 CH2Cl2 、 CH2Cl- CH2Cl等。 挥发作用是有机物从溶解态转入气相的一种重要迁移过程。在自 然环境中,需要考虑许多有毒物质的挥发作用。挥发速率依赖于有 毒物质的性质和水体的特征。如果有毒物质具有“高挥发”性质, 那么显然在影响有毒物质的迁移转化和归趋方面,挥发作用是一个 重要的过程。 对于有机毒物挥发速率的预测方法,可以根据以下关系得到: c / t = -Kv(c-p/KH)/Z = -Kv’(c-p/KH) 式中:c—溶解相中有机毒物的浓度; Kv—挥发速率常数; Kv’— 单位时间混合水体的挥发速率常数;Z—水体的混合深度;p—在所研 究的水体上面,有机毒物在大气中的分压;KH—亨利定律常数。
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概念环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。
有害化学物质即环境污染物:进入环境后使环境的正常组成和性质发生变化,这种变化会直接或间接地有害于人类,这样的物质称为环境污染物环境污染:由于人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,就叫环境污染。
环境容量:在人类生存和自然生态不致受害的前题下,某一环境所能容纳的污染物的最大负荷量。
环境效应:自然过程或人类的生产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。
环境化学效应:在各种环境因素的影响下,物质间发生化学反应产生的环境效应,分为土壤盐碱化地下水硬度增高光化学烟雾地下水污染酸雨造成土壤酸化、建筑物受腐蚀环境物理效应:由物理作用引起的环境效应,包括噪声地面沉降热岛效应温室效应大气能见度降低三大环境热门话题:全球气候变化酸沉降臭氧损耗温度层结:大气的温度在垂直方向的分布源:大气组分产生的途径和过程汇:指大气组分从大气中去除的途径和过程源强:进入大气的组分输入速率(Fi)汇强:从大气输出组分的速率为(Ri)某种组分在进入大气后到被清除之前在大气中停留的平均时间-称为平均停留时间或停留时间(存在时间、寿命)-ττ=大气中的总贮量Mi / Fi 或者Ri停留时间意义:某组分的停留时间越长,表明该组分在离开大气或转化成其它物质以前,在环境中存留的时间也越长;某组分的停留时间越长,表明该组分在大气中的储量相对于输入(出)来说是很大的,即使人类活动大大改变了该组分的的输入(出)速度,对其总量的影响也不明显;若组分停留时间越短,其输入(出)速率的改变就对总贮量很敏感。
环境本底值:指自然环境在未受污染的情况下,各种环境要素中的化学元素或化学物质的基线含量,又叫环境背景值.光化学烟雾:含有氮氧化合物和碳氢化合物等一次污染物的大气,在阳光照射下发生光化学反应产生二次污染物,这种由一次污染物和二次污染物的混合所形成的烟雾污染现象。
形成的物理化学条件:氮氧化合物和碳氢化合物存在、有引起光化学反应的紫外线、烃类特别是烯烃的存在自然条件:大气相对湿度较低夏、秋季(气温24~32℃)晴天洛杉矶容易发生光化学烟雾的原因:洛杉矶机车拥有量大(>800万辆),每天消耗2万吨以上的汽油,排出污染物占90%-充足的一次污染物生成光化学烟雾;洛杉矶盆地,容易形成上热下冷的逆温现象.一年有300天以上处于逆温,污染物不易扩散;夏季阳光非常强烈; 硫酸烟雾型污染:主要由燃煤而排放出来的SO2、颗粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸盐颗粒所造成的大气污染;从化学上看属于还原性混合物-还原烟雾其中一次污染物是SO2和煤烟、二次污染物是硫酸雾和硫酸盐。
形成条件:气温较低-冬季湿度较高日光较弱酸性降水:指通过雨、雪、雾和冰雹等将大气中的酸性物质迁移到地面的过程,最常见的就是酸雨。
这种降雨过程称为湿沉降。
PH小于5.6的降雨称为酸雨。
5.0作为PH值界限。
干沉降:大气中的酸性物质在气流的作用下直接迁移到地面的过程。
总悬浮颗粒物 (TSP):标准大容量颗粒采样器在滤膜上收集的颗粒物总质量(mg/m3),粒径一般小于100um,尤以10um以下的为最多。
可吸入颗粒物:通常粒径10um以下的颗粒物称为PM10,易于通过呼吸过程进入呼吸道。
分配理论:在壤-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,这一分配理论,即非离子性有机化合物可通过溶解作用。
分配系数: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水中有机污染物的迁移转化:吸附作用挥发~ 水解~ 光解~ 生物富集生物降解生长代谢特点:有机毒物可以象天然有机化合物那样作为微生物的生长基质;微生物可以对有毒物质进行彻底的降解或矿化作用;具有去毒效应、对环境的威胁小。
共代谢:有机污染物不能单独作为微生物唯一的碳源和能源,必须有另外的化合物存在提供能源或碳源时,该有机物才能被降解;共代谢在那些难降解的化合物代谢过程中其重要作用;特点-不提供微生物体任何能量,不影响种群多少同晶置换:在黏土矿物的形成过程中,常常发生半径相近的离子取代一部分铝(Ⅲ)或硅(Ⅳ)的现象,即同晶替代作用-P204。
如Mg2+、Fe3+等离子取代Al3+,Al3+取代Si4+,同晶替代的结果,使黏土矿物微粒具有过剩的负电荷。
此负电荷由处于层状结构外部的K+、Na+等来平衡。
这一特征决定了黏土矿物具有离子交换吸附等性能。
光化学第一定律:只有分子吸收的光,才能引起分子的化学反应光子的能量>化学键能时,才能引起光离解反应;并不是大于该分子化学键能的光子都能引起该分子发生光化学反应。
分子基态与激发态能量是不连续的,受激分子从基态激到激发态所需的能量要与光子的能量相匹配。
分子对某特定波长的光要有特征吸收光谱,才能发生光化学反应。
光化学第二定律:在初级反应中,一个反应分子吸收一个光子而被活化方程式大气中重要自由基的来源及反应(1)HO2主要来自醛的光解H2CO+hv → H+HCO(λ<360nm)H+O2+M → HO2+M HCO+O2→ HO2+CO 亚硝酸酯和H2O2的光解也可生成HO2CH3ONO+hv → CH3O+NOCH3O+O2→ HO2+H2CO3H2O2+hv → 2HO HO+H2O2→ HO2+H2O(2)R-烷基,量最大的是甲基,它主要来自乙醛和丙酮的光解CH3CHO+hv → CH3+HCO CH3COCH3+hv → CH3+CH3COO和HO与烃类的反应也可生成烷基自由基RH+O → R+HO RH+HO → R+H2O(3)RO-烷氧基,以甲氧基为主(CH3O),主要来自甲基亚硝酸酯和甲基硝酸酯的光解CH3ONO+hv → CH3O+NO CH3ONO2+hv → CH3O+NO2(4)RO2-大气中的过氧烷基都是由烷基与空气中的O2结合而成R+O2→ RO2清洁大气和污染大气中OH的自由基来源(1)清洁大气,O3的光离解是HO的重要来源O3+hv → O+O2(λ<230nm,发生在平流层)O+H2O → 2HO(2)污染大气,HNO2的光离解是HO的重要来源HNO2+hv → HO+NO(200~400nm)H2O2+hv → 2HONO+HO2→ NO2+HO H2O+hv → HO+H (λ<238nm)PAN(过氧乙酰基硝酸酯)形成过程(乙烷-乙醛-乙酰基-过氧乙酰基-PAN)C2H6+HO·→C2H5·+H2O C2H5·+O2→C2H5O2C2H5O2+NO→C2H5O+NO2 C2H5O+O2→CH3CHO+HO2CH3CHO+hv → CH3CO+HOCH3CO(乙酰基)+O2→CH3C(O)OO(过氧乙酰基)CH3C(O)OO+NO2→CH3C(O)OONO2(PAN)烷烃与HO·和O ·发生氢原子摘除反应,生成烷基自由基RH+HO·→ R·+H2O RH+O·→ R·+HO臭氧保护地球生命的原理臭氧分子(吸收紫外光后发生)的光离解:O3+hν→O2+O (210nm<λ<290nm)消耗大部分紫外光,使地球上的生物免遭了紫外光的伤害。
大气中NO2、O2、O3、醛和HNO3/HNO2光离解特征(1)波长<420nm的光可发生NO2光解NO2+hv → NO+O大气中唯一已知O3的人为来源O+O2+M → O3+M (大气中O3的来源)NO2吸收光谱特征:290~410nm,连续吸收光谱;(2)亚硝酸(HNO2)的光离解:200~400nm的光有吸收初级反应:HNO2+hv → HO+NO HNO2+hv → H+NO2次级反应:HO+NO → HNO2 HO+HNO2 → H2O+NO2 HO+NO2 → HNO3 (3)硝酸的光离解:120~335nm的光有吸收初级反应:HNO3+hv→ HO+NO2次级反应:HO+CO → CO2+H H+O2+M→ HO2+M 2HO2 → H2O2+O2 (4)甲醛的光离解: 对240~360nm的光有吸收初级过程:H2CO+hv → H+HCO H2CO+hv → H2+CO次级过程:H+HCO → H2+CO 2H+M → H2+M 2HCO → 2CO+H2对流层中,有O2存在:H+O2 → HO2 HCO+O2 → HO2+CO(5)波长<120nm的紫外光在上层大气引起N2光解N2+hv → N+N城市大气白天和夜晚HNO3的形成途径白天:NO2+HO → HNO3 晚上:RH+NO3 → R+HNO3光化学烟雾形成的简化机制(1)引发反应:NO2+hv → NO+O(λ<430nm)O+O2+M → O3+ M NO+ O3→ NO2 + O2(2)自由基传递反应:RH+HO → RO2+H2O RCHO+OH → RC(O)O2+H2O RCHO+hv → RO2+HO2+CO HO2+NO → NO2+OHRO2 +NO → NO2+RCHO+HO2RC(O)O2+NO → NO2+RO2+CO2(3)链终止反应:HO+NO2→ HNO3RC(O)O2+NO2→ RC(O)O2NO2RC(O)O2NO2→RC(O)O2+NO2二氧化硫的气相氧化(1)SO2的直接光氧化:低层大气中的SO2形成激发态SO2分子,而不直接离解两种跃迁形式:SO2+hν→ 1SO2 (单重态) (290~340nm)SO2+hν→ 3SO2 (三重态) (340~400nm)单重态能量高,不稳定,跃迁到三重态或基态SO2+M→3SO2+M (三重态)1SO2+M→SO2+M (基态)SO2直接氧化成SO3的机制:3SO+O2→SO4→SO3+O SO4+SO2→2SO32(2)SO2被自由基氧化:与HO自由基的反应HO+ SO2→HO SO2(M)HO SO2+O2→HO2+SO3(M) SO3+H2O→H2SO4反应过程中生成的HO2,通过反应HO2+No→HO+NO2使HO再生,反应循环进行(3)被氧原子氧化平流层中O3生成的化学机理通常认为λ<243nm的紫外光引起O2光解O2+hv→ O+O (λ≤243nm )O+O2+ M → O3 + M总反应:3O2+hv+ M →2O3 + M ( λ≤243nm )M为第三种物质平流层中O3破坏的化学机理:(1)O3的光解O3+ h →O2+O (210nm<λ<290nm)这是臭氧保护地球生物不受紫外伤害的原因(2)生成O3的逆反应O3+O →2O2氟氯烃与臭氧的反应CF2Cl2+hv → CF2Cl+Cl·(175 <λ<220nm)Cl·+O3 → ClO·+O2 K=7.2×109ClO·+O→Cl· +O2总反应O3+O→2O2Cl 起催化剂作用, 1个氯原子可以耗掉10万个O3分子。