环境化学 戴树桂版 第二版 课件 10第3章(第2节2)
《环境化学》戴树桂(第二版)课后习题全部答案(含大纲和目录超齐全,考研必备干货)
第一章绪论思考题与习题参考答案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，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使得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，工业水，生活水；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。
《环境化学》(第二版)(戴树桂)知识点总结和部分课后习题答案
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。
2024版戴树桂环境化学课件
酸雨问题
二氧化硫和氮氧化物排放 人类工业生产和能源消耗过程中排放大量二氧化硫和氮氧 化物，这些气体在大气中转化为酸雨。
水体酸化
酸雨导致地表水和地下水酸化，对水生生物和水资源造成 严重影响。
土壤和植被破坏
酸雨还会破坏土壤和植被，降低土壤肥力和生物多样性。
持久性有机污染物问题
01
有机氯农药等化学物质
人类使用的某些有机氯农药等化学物质具有持久性、生物累积性和毒性，
对环境和人类健康造成长期威胁。
02
癌症等健康问题
持久性有机污染物可能导致癌症、免疫系统紊乱等健康问题。
03
生态系统影响
这些污染物还会在生态系统中长期存在并累积，对动植物和微生物造成
严重影响。
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研究对象与内容
研究对象
环境化学的研究对象包括大气、水、 土壤、生物等环境介质中的化学物质。
研究内容
环境化学的研究内容包括化学物质的来 源、迁移转化、生物效应、环境风险等 方面。
与其他学科关系
与化学的关系
环境化学是化学的一个分支，它运用 化学的理论和方法来研究环境问题。
与其他学科的交叉
环境化学还与毒理学、生态学、地球 化学等学科有密切的交叉和联系。
03
水环境化学
水体组成与性质
01
02
03
水体的组成
包括水分子、溶解物质、 悬浮物质、底质等。
水的物理性质
如密度、粘度、表面张力 等。
水的化学性质
如酸碱度、硬度、氧化还 原性等。
水体中污染物迁移转化规律
污染物的来源与分类
01
包括工业废水、生活污水、农业排水等。
污染物的迁移方式
《环境化学》(第二版)(戴树桂)知识点总结和部分课后习题答案
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,KCN(2)无机物:CO,NOx,SO2(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。
环境化学-第三章-水环境化学-第二节-水中无机污染物的迁移转化
对于其他金属碳酸盐则可写为： -lg[Me2＋] =0.5p Ksp -0.5pα2 由2 [Me2＋] + [H+] = [HCO3-] + 2[CO32-] + [OH-]得： (Ksp/α2)1/2 (2 – α1- 2α2) + [H+] – Kw/[H+] = 0
当pH > pK2 时，α2≈1，CO32-为主，lg[Ca2+] = 0.5 lg KSP
四、氧化还原
氧化－还原平衡对水环境中无机污染物的迁移转化 具有重要意义。水体中氧化还原的类型、速率和平衡， 在很大程度上决定了水中主要溶质的性质。例如，厌 氧型湖泊，其湖下层的元素都将以还原形态存在；碳 还原成－4价形成CH4；氮形成NH4＋；硫形成H2S；铁 形成可溶性Fe2+。其表层水由于可以被大气中的氧饱 和，成为相对气体性介质，如果达到热力学平衡时， 则上述元素将以氧化态存在：碳成为CO2；氮成为 NO3-；铁成为Fe(OH)3沉淀；硫成为SO42-。显然这种 变化对水生生物和水质影响很大。
发生吸附的表面净电荷的符号 － 金属离子所起的作用 吸附时所发生的反应 发生吸附时要求体系的pH值 吸附发生的位置 对表面电荷的影响 反离子
阳离子交换 配位体交换 ＞零电位点 任意值 扩散层 无 内层 负电荷减少 正电荷增加
（2）吸附等温线和等温式：在固定温度下，当吸附达到平 衡时，颗粒物表面的吸附量（G）与溶液中溶质平衡浓度
达到临界状态，就可以发生快速凝聚。
三、溶解和沉淀
溶解与迁移 实际溶解沉淀过程的复杂性 1、氧化物和氢氧化物：氧化物可以视作氢氧化物的脱水产物 Me(OH)n (s) Men+ + n OH根据溶度积： Ksp= [ Men+ ] [ OH- ]n 可转化为： [ Men+ ] = Ksp / [ OH- ]n = Ksp[ H+] / Kwn -lg [ Men+ ] = -lgKsp – n lg [ H+ ] + n lgKw pc = pKsp- n pKw + n pH = pKsp – n pOH 可以做 pc-pH 图，斜率等于 n，即金属离子价； 截距是 pH = 14 - (1/n)pKsp。
第三章水环境化学环境化学第二版
第三章水环境化学环境化学第二版
物对溶质的吸附是一个动态平衡过程。
• 在一定的温度条件下，当吸附达到平衡时，颗粒物表面上
的吸附量(G)与溶液中的溶质的平衡浓度之间的关系，可用吸附
等温线表示。 •Henry 型吸附等温线 • G=kc • k------(分配)系数
•G
•Freundlich型吸附等温线
G=kc1/n
• lgG=lgk+1/nlgc
•[OH-] + [HCO3-] + 2[CO32-] = 1.00 × 10-3 mol/L
(1)
•[H+] = 1.00 × 10-10 mol/L; [OH-] = 1.00 × 10-4 mol/L (2)
• (3)
第三章水环境化学环境化学第二版
•第一节 水环境化学基础 •若一个天然水的pH为7.0，碱度为1.4mmol/L，求需加多少酸 才能把水体的pH降低到6.0？ •解：
•
Fe3+, Fe(OH)2+, Fe(OH)2+, Fe2(OH)24+, Fe(OH)3
第三章水环境化学环境化学第二版
•第二节 水体中无机污染物的迁移转化
• 腐殖质
•
腐殖质是一种带负电的高分子弱电解质。腐殖质
是生物体物质在土壤、水和沉积物中转化而成。分子量
300-30000。
•
戴树桂环境化学课件ppt
戴树桂环境化学课件ppt1.知识与技能：1)了解使用氢气天然气(或沼气)石油液化气酒精汽油和煤等燃料对环境的影响，懂得选择对环境污染较小的燃料。
2)认识新能源开发的重要性。
2.过程与方法：1)通过酸雨危害的模拟实验来培养学生的探究能力。
2)通过对燃料的选用来培养学生比较分类归纳概括等信息加工能力。
)通过讨论培养学生形成良好的学习习惯和学习方法。
.情感态度和价值观：1)通过燃料对环境影响的学习来树立保护环境的意识，体会化学与社会发展的关系。
2)通过实验和讨论来培养善于合作勤于思考严谨求实勇于创新实践的科学精神。
新课程标准中要求学生：认识燃料完全燃烧的重要性，了解使用氢气天然气(或沼气)石油液化气酒精汽油和煤等燃料对环境的影响，懂得选择对环境污染较小的燃料;认识新能源开发的重要性。
新课程标准中的活动与探究建议讨论：在氢气甲烷(天然气沼气)煤气石油液化气酒精汽油柴油和煤等燃料中，你认为最理想的燃料;调查当地燃料的来源和使用情况，提出合理使用燃料的建议。
新课程标准提出可选情景素材有城市“环保汽车的兴起，“西气东输”工程等。
确定选用人教版的九年级《化学》上册中的第七单元课题3《使用燃料对环境的影响》作情景素材，学生收集相关资料。
学生在前两个课题已学习了燃烧和灭火燃料和热量，本课题内容主要分两大点，一是燃料燃烧对空气的影响，二是使用和开发新的燃料及能源。
学生在前两个课题的基础上主要通过探究煤燃料时产生的二氧化硫等形成的酸雨的危害，汽车用燃料的燃烧时产生的尾气的探究，归纳出煤和石油等化石燃料造成对空气的污染的主要原因。
然后再探究乙醇和氢气的燃烧反应制取等内容，讨论燃料的选用。
最后了解新能源的利用和开发。
结束时总结归纳本课题应该知道的知识是：1一些燃料燃烧对环境有不良影响，应选择使用不污染环境或对环境污染小的燃料;2在化石燃料中，天然气是比较清洁的燃料。
3应使用和开发化石燃料以外的清洁燃料，综合利用资源和开发新能源具有重要意义。
《环境化学》(第二版)全书教学课件
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环境化学与其他学科关系
01 与化学的关系
环境化学是化学的一个分支，它应用化学的理论 和方法来研究环境问题。
02 与环境科学的关系
环境化学是环境科学的重要组成部分，它为环境 科学提供化学物质在环境中的行为和效应方面的 理论支撑。
03 与其他学科的关系
环境化学还与生态学、毒理学、地理学、气象学
包括混合、扩散、挥发、 吸附等。
化学过程
包括氧化、还原、水解、 络合等。
生物过程
包括生物降解、生物富集 、生物转化等。
污染物迁移途径
包括地表水-地下水交互作 用，水-土界面交互作用， 水-气界面交互作用等。
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土壤环境化学
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土壤组成与性质
矿物质
土壤矿物质是土壤的主要组成物质， 构成了土壤的“骨骼”，一般占土壤 固相部分质量的95%～98%。土壤矿
等。
迁移
包括机械迁移、物理-化学迁移和生物迁移。机械迁移是指污染物在土壤中的机械运动 ，如耕作、灌溉等引起的污染物在土壤中的混合和搅动；物理-化学迁移是指污染物在 土壤中的溶解、吸附、解吸、沉淀、气化等过程；生物迁移是指污染物通过生物体的吸
收、代谢、死亡等过程而发生的迁移。
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生物体内污染物质运输与转
环境质量评价标准
包括环境质量标准、污染物排放标准、环境基础 标准等。
3
环境影响评价
预测和评价人类活动对环境的影响，提出相应的 预防和治理措施。
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大气污染治理技术
01
颗粒物治理技术
包括机械除尘、湿式除尘、电除 尘等。
环境化学课件第三章 水环境化学
图 水环境体系（水体）
<返回>
水环境化学是研究化学物质在天然水体中的存在形态、反应机制 、迁移转化和归趋的规律及其化学行为对生态环境的影响。水环 境化学是环境化学的重要组成部分，为水污染控制和水资源的保 护提供了科学依据。
水环境化学研究的领域包括河口、海洋、河流、湖泊等。
研究的特点是： （1）体系非常复杂 离子、分子、胶体微粒 （2）界面现象突出、重要 重金属、有机物附着在胶体微粒面
海湾 海
大洋 海洋沉积物间隙水
DP Dg K
P 0
水循环 Water cycle
1.水的自然循环： 特点：①由降雨量自然循环的大致尺度
②水的性质基本不变 2.水的社会循环 特点：①工业与生活污水的产生与排放是主
要的污染源 ②水的性质不断变化
水资源的主要问题
●我国水资源人均和亩均水量少； ●水资源在地区分布上很不均匀，水土资源 组合不平衡 ●水量年内及年际变化大，水旱灾害频繁 ●水土流失严重，许多河流含沙量大； ●我国水资源开发利用各地很不均衡
第三章 水环境化学 Aquatic chemistry
知识点：认识天然水的基本特征和污染物的分布形 态，掌握水中污染物的迁移转化规律，学 会建立水质模型
重 点：水中污染物的迁移和转化规律 难 点：水质模型的建立
水圈：Hydrosphere 1978年.R.A.Horne
《大气环境化学》ppt课件
H O2 M HO2 M
HCO O2 HO2 CO
来自醛光解的HO2的链反应：
HO2 NO HO NO2
其他醛类在大气中浓度较低，光 解作用不如甲醛重要。
亚硝酸脂和H2O2的光解作用：
CH 3ONO hv CH 3O NO
CH3O O2 HO2 H2CO H2O2 hv 2HO HO H2O2 HO2 H2O
态物种 A 。
激发态物种能发生如下反应：
辐射跃迁，通过辐射磷光或荧光失活
A* A h
碰撞失活，为无辐射跃迁
A* M A M
以上两种是光物理过程
光离解，生成新物质
A* B1 B2
与其它分子反应生成新物种
A* C D1 D2
这两种过程为光化学过程
次级过程 初级过程中反应物与生成物之间进一 步发生的反应，如大气中HCl的光化学反 应过程：
SO2 h SO2* 240 400nm
SO2*在污染大气中可参与许多光化学反应。
（ 图2－10）
(6) 甲醛的光离解
HCHO中H-CHO的键能为 356.5 kJ/mol， 它对 240 – 360 nm 范围内的光有吸收，吸 光后的光解反应为：
HCHO h H HCO HCHO h H 2 CO
第二章 大气环境化学
参考书目 环境化学 戴树桂 主编 高等教育出版社.
第一节 大气中污染物的迁移
一、大气的组成 氮（78.09%）、氧（20.95%）、氩
（0.9%）、CO2（0.03%）、稀有气体 （CH4、SO2、NH3、CO、O3）<0.1%、水 （正常范围 1-3%）
大气固体悬浮物 来自：工业（生活）烟尘；火山喷 尘；海浪飘逸盐质。 >10μm称降尘（数小时） <10μm称飘尘（数年）
环境化学_戴树桂版_第二版_课件_2第二章1节
800km的地方
(1) 温度随高度增加迅速增高；
(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，又称电
离层，可以反射无线电波
9
10
5、逸散层(Stratopause )
（1） 800km以上高空 （2） 空气稀薄，密度几乎与太空相同 （3） 空气分子受地球引力极小，所以 气体及其微粒可以不断从该层逃逸出去
19km，两极8-9km，云雨主要发生层，夏季厚， 冬季薄。
特点:（1）气温随高度升高而降低。
（2）空气密度大。 （3）天气复杂多变。 （4）对流层下部湍流。
5
6
2、平流层(Stratosphere ):对流层顶到约50km的地
方
特点：
（1） 空气基本无对流，平流运动占显著优势。 （2） 空气比下层稀薄，水汽、尘埃含量很少，很少 有天气现象，透明度极高。 （3） 在15-35km的范围内（平流层上层），厚度约 20km的臭氧层。
d
故rd= C g p = 99 .5 .9 8 J m 6 k 1 2 K s 1 g 9.5 9 9 N .8 m 6 2 m 1 K s 1 = k 09 .9g .85 9 k K9 /.8 16 g m 02 m 0 2 m ms 1 K k s 1g （1N=1kg m s-2,1J=1N m）
一、大气垂直分层 二、基本气象要素 三、气块的绝热过程和干绝热递减率 四、大气稳定度 五、逆温 六、局地环流对污染物扩散的影响 七、大气化学组分介绍
4
一、大气垂直分层:
1962,WMO, 对流层、平流层、中间层、热成层、逸散 层。
) 1 、 对 流 层 (Troposphere : 平 均 厚 度 12km, 赤 道
《环境化学》(第二版)(戴树桂)知识点总结(共18页)
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。
(NEW)戴树桂《环境化学》(第2版)笔记和课后习题(含考研真题)详解
国际上较为重视元素（尤其是碳、氮、硫、磷）的生物地球化学循环及 其相互耦合的研究；化学品安全评价；臭氧层破坏以及气候变暖等全球 变化问题。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；工业有毒有害废弃物和城市垃圾对大气、水和土地的污染等。
图1－6 汞在环境各圈层的迁移转化过程 汞在环境中的存在形态有金属汞、无机汞化合物和有机汞化合物三种。 在好氧或厌氧条件下，水体底质中某些微生物能使二价无机汞盐转变为 甲基汞和二甲基汞。甲基汞脂溶性大，化学性质稳定，容易被鱼类等生 物吸收，难以代谢消除，能在食物链中逐级放大。甲基汞可进一步转化 为二甲基汞。二甲基汞难溶于水，有挥发性，易散逸到大气中，容易被 光解为甲烷、乙烷和汞，故大气中二甲基汞存在量很少。在弱酸性水体 （pH4～5）中，二甲基汞也可转化为一甲基汞。
第一章 绪 论 1.1 复习笔记 【知识框架】
【重点难点归纳】 一、环境化学 1．环境问题 环境污染是指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的过程。 造成环境污染的因素有物理的、化学的和生物的三方面，其中化学的为 主要因素。 2．环境化学 环境科学是指在原有各相关学科的基础上产生了一门以研究环境质量及 其控制和改善为目的的综合性新学科。它主要是运用自然科学和社会科 学有关学科的理论、技术和方法来研究环境问题。 （1）环境化学的任务、内容与特点 ①环境化学的学科定义
（1）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。
环境化学.ppt
的逐日变化曲线
最大值出现在吹 南西南（SSW）、 西南（SW）、西 西南（WSW）、 西（W）风情况
下，出现在污染 源下风向。
SO2体 积分数 与风速 成反比。
湍流对污染 物在大气中 的迁移扩散 起重要作用。
逆温： 近地 层小 风或 静风； 逆温 消失： 风速 加大。
白 天 通 常 是
SO2 污 染 得 到 减 轻 的 时 候。
b.H2S 源：人为源排放不大，主要是天然源。 汇：
2.含氮化合物（主要是N2O, NO, NO2) N2O:主要源于天然（土壤中硝酸盐经细菌脱氮产生）； 在低层大气非常稳定，是停留时间最长的含氮化合物。 a.NOX（NO、NO2） 源：燃料燃烧
汇：转化为硝酸和硝酸盐经湿沉降和干沉降去除，湿沉 降是最主要方式。
环境化学的特点：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， 核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应。
2.环境化学的发展动向
国际：元素的生物地球化学循环及其相互耦合的 研究；化学品安全评价；全球变化问题。
我国：有机物污染为主的水质污染；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 废弃物和城市垃圾对大气、水和土地的污染等。
按环境变化的性质分为：环境物理效应、环境化学 效应、环境生物效应。
污染物的迁移：污染物在环境中发生的空间迁移及 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 生物作用改变存在形态或转变为另一种物质的过程。
污染物的迁移方式：机械迁移、物理－化学迁移 （最重要）、生物迁移。
各分支学科发展动向：
A 环境分析化学
B 各圈层环境化学
《环境化学》戴树桂
《环境化学》戴树桂环境化学》是2006年10月高等教育出版社出版的图书，作者是戴树桂。
本书全面系统地介绍了环境化学的基本原理及应用。
[1]•书名•环境化学•作者•戴树桂•ISBN•7040199564•页数•518•定价•38.00元•出版社•高等教育出版社•出版时间•2006年10月•装帧•平装•开本•16开目录1.1 内容简介2.2 图书目录环境化学内容简介本书为普通高等教育“十一五”*规划教材。
全书共八章，包括绪论、大气环境化学、水环境化学、土壤环境化学、生物体内污染物质的运动过程及毒性、典型污染物在环境各圈层中的转归与效应、受污染环境的修复和绿色化学的基本原理与应用。
以阐述污染物在大气、水、岩石、生物各圈层环境介质中迁移转化过程所涉及的污染化学问题及其效应为主线，较全面深入地阐明基本原理、环境化学相关交叉学科的知识。
为进一步贯彻可持续发展的战略思想和方针，增添了反映近年环境科学领域新发展且应用性较强的两个重要研究方向，即“受污染环境的修复”和“绿色化学”内容的介绍和讨论。
本书密切结合我国乃至全球关注的环境问题，在介绍基本和主要内容的基础上，注意适当反映本领域的*研究成果和进展。
[1]普通高等教育“十一五”国家级规划教材。
本书内容包括：大气环境化学、水环境化学、土壤环境化学、生物体内污染物质的运动过程及毒性、典型污染物在环境各圈层中的转归与效应、受污染环境的修复和绿色化学的基本原理与应用等。
本书内容丰富，讲解通俗易懂，可作为高等院校环境科学及相关专业的教材或参考书，也适于从事环境保护和环境科学研究工作的专业人员阅读。
环境化学图书目录第一章绪论第一节环境化学一、环境问题二、环境化学第二节环境污染物一、环境污染物的类别二、环境效应及其影响因素三、环境污染物在环境各圈的迁移转化过程简介思考题与习题主要参考文献第二章大气环境化学第一节大气的组成及其主要污染物一、大气的主要成分二、大气层的结构三、大气中的主要污染物第二节大气中污染物的迁移一、辐射逆温层二、大气稳定度三、大气污染数学模式四、影响大气污染物迁移的因素第三节大气中污染物的转化一、自由基化学基础二、光化学反应基础三、大气中重要自由基的来源四、氮氧化物的转化五、碳氢化合物的转化六、光化学烟雾七、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染八、酸性降水九、温室气体和温室效应十、臭氧层的形成与耗损第四节大气颗粒物一、大气颗粒物的来源与消除二、大气颗粒物的粒径分布三、大气颗粒物的化学组成四、大气颗粒物来源的识别五、大气颗粒物中的PM2.5思考题与习题主要参考文献第三章水环境化学第一节天然水的基本特征及污染物的存在形态一、天然水的基本特征二、水中污染物的分布和存在形态三、水中营养元素及水体富营养化第二节水中无机污染物的迁移转化一、颗粒物与水之间的迁移二、水中颗粒物的聚集三、溶解和沉淀四、氧化还原五、配合作用第三节水中有机污染物的迁移转化一、分配作用二、挥发作用三、水解作用四、光解作用五、生物降解作用第四节水质模型一、氧平衡模型二、湖泊富营养化预测模型三、有毒有机污染物的归趋模型四、多介质环境数学模型思考题与习题主要参考文献第四章土壤环境化学第一节土壤的组成与性质一、土壤组成二、土壤的粒级分组与质地分组三、土壤吸附性四、土壤酸碱性五、土壤的氧化还原性第二节重金属在土壤一植物体系中的迁移及其机制一、影响重金属在土壤一植物体系中迁移的因素二、重金属在土壤一植物体系中的迁移转化规律三、主要重金属在土壤中的积累和迁移转化四、植物对重金属污染产生耐性的几种机制第三节土壤中农药的迁移转化一、土壤中农药的迁移二、非离子型农药与土壤有机质的作用三、典型农药在土壤中的迁移转化思考题与习题主要参考文献第五章生物体内污染物质的运动过程及毒性第一节物质通过生物膜的方式一、生物膜的结构二、物质通过生物膜的方式第二节污染物质在机体内的转运一、吸收二、分布三、排泄四、蓄积第三节污染物质的生物富集、放大和积累一、生物富集二、生物放大三、生物积累第四节污染物质的生物转化一、生物转化中的酶二、若干重要辅酶的功能三、生物氧化中的氢传递过程四、耗氧有机污染物质的微生物降解五、有毒有机污染物质生物转化类型六、有毒有机污染物质的微生物降解七、氮及硫的微生物转化八、重金属元素的微生物转化九、污染物质的生物转化速率第五节污染物质的毒性一、毒物二、毒物的毒性三、毒物的联合作用四、毒作用的过程五、毒作用的生物化学机制第六节有机物的定量结构与活性关系一、概述二、Hansch分析法三、分子连接性指数法四、量化参数在QSAR研究中的应用五、比较分子力场分析方法思考题与习题主要参考文献第六章典型污染物在环境各圈层中的转归与效应第一节污染物在多介质多界面环境中的传输第二节重金属元素一、汞二、镉三、铬四、砷第三节有机污染物一、持久性有机污染物二、有机卤代物三、多环芳烃四、表面活性剂思考题与习题主要参考文献第七章受污染环境的修复第一节微生物修复技术一、概述二、影响微生物修复效率的因素三、强化生物修复的主要类型四、生物修复的优缺点第二节植物修复技术一、概述二、植物修复重金属污染的过程和机理三、植物修复有机污染物的过程和机理第三节化学氧化技术一、概述二、高锰酸钾氧化法三、臭氧氧化技术四、过氧化氢及Fenton氧化技术第四节电动力学修复一、基本原理二、影响因素三、联用技术第五节地下水修复的可渗透反应格栅技术一、概述二、Fe—PRB第六节表面活性剂及共溶剂淋洗技术一、基本原理二、影响因素思考题与习题主要参考文献第八章绿色化学的基本原理与应用第一节绿色化学的诞生和发展简史一、绿色化学的诞生二、绿色化学的定义和发展简史第二节绿色化学的基本原理一、绿色化学的12条原理及特点二、绿色化学与绿色工程三、工业生态学原理第三节绿色化学的应用一、绿色化学的主要研究方向二、绿色化学的应用思考题与习题主要参着文献中英文关键词对照索引。
(完整版)环境化学.ppt
工 业 废 水 ： 铅 污 染 和 砷 污 染
0.0
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环境问题
1. 环境污染的概念
前因
人为因素
环境素质
后果
生态系统 生产生活
工业“三废”，化肥农 业，生活垃圾等
大气、水、土壤质量等 要素质量下降
水生/陆生生态系统破 坏，生物多样性减少
资源问题
2. 环境污染的内涵
污染生态化学
化学污染物的生态毒理学研究 环境污染对陆地/水生生态系统的影响
化学物质的生态风险评价
环境理论化学
环境界面化学 定量结构活性相关研究 环境污染预测模型
0.0
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环境化学
4. 环境化学的发展方向
国际：重视元素（尤其是碳、氮、硫、磷）的生物 地球化学讯及其相互耦合的研究；重视化学品安全 评价；重视臭氧层破坏、气候变暖等。 20世纪末， 美国化学家提出了“环境良性化学”。
0.0
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环境化学
超临界流体萃取技术是利用处于临界压力和临界温度以上的
流体，具有特异增加的溶解能力而发展起来的分离新技术。
它具有萃取效率高、分离工艺简单、不需要溶剂回收设备、
工作条件温和、应用前景广泛等特点，一般是在室温或接近
室温下完成。例如深水鱼油（EPA、DHA即脑黄金）；维生
素E；维生素C等的提取。当将排放的有机废料与氧置于超临
有害物质的环境污染 生态系统的干扰和破坏 不可再生资源的滥采滥用 固废、噪声等造成的环境损害
3. 产生环境污染的因素
物理因素：噪声、放射线等 化学因素：工业“三废” 生物因素：细菌，病毒等
约占80%~90%。
0.0
10
环境问题
20世纪
90年代
环境化学_戴树桂版_第二版_课件_9第3章_第2节1_
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▪重要的金属水合氧化物 具有重要作用胶体
褐铁矿：Fe2O3﹒nH2O
水化赤铁矿：2Fe2O3﹒H2O
针铁矿：Fe2O3﹒H2O 水铝石：Al2O3﹒H2O
[Al(OH)3]∞聚合无机高分子
水解
[FeOOH]∞聚合无机高分子
三水铝石：Al2O3﹒3H2O
[MnOOH]∞聚合无机高分子
二氧化硅凝胶：SiO2﹒nH2O
[Si(OH)4]∞聚合无机高分子
水锰矿：Mn2O3﹒H2O
▪ 所有金属水合氧化物都能结合水中微量物质，同时其 本身又趋向于结合在矿物微粒和有机物的界面上。
（3）腐殖质：最早由土壤学研究者发现，主要是腐 殖酸。如富里酸、胡敏酸等。
▪ 芳香族，有机弱酸性，分子量从300-300000；
▪ 带负电的高分子弱电解质，其形态构型与官能团（羧基、羰 基、羟基）的离解程度有关。
▪天然水中几种容易形成金属水合氧化物的金属
➢铝：岩石和土壤中大量元素，水中浓度低，不超过0.1mg/L。水解，
主 要 形 态 AL3+ 、 Al(OH)2+ 、 Al2(OH)24+ 、 Al(OH)2+ 、 Al(OH)3 和 Al(OH)4－，随pH值变化而改变形态浓度比例。无机高分子[Al(OH)3]n 的无定形沉淀物。
第二节、水中无机污染物的迁移转化
一、颗粒物与水之间的迁移(重点）
二、胶体颗粒物聚集基本原理(重点)方式(了解）
三、溶解和沉淀(重点） 四、氧化—还原(重点） 五、配合作用(了解）
无机污染物(特别是重金属和 准金属)，进入水环境后不能 生物降解，最终以一种或多 种形态长期存留，造成永久 性的潜在危害。重点介绍金 属类污染物在水环境中迁移 转化的基本原理
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主要化合物的溶度积
金属氧化物 氢氧化物 硫化物 碳酸盐 多种成分共存
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Pb(OH)等 1、氧化物和氢氧化物：Al(OH)3、Fe(OH)3、Hg(OH)2、Pb(OH)等
（1）仅考虑沉淀固相与直接溶解离子之间的平衡 ）
同一种金属的氢氧化物沉淀可能有多种形态， 同一种金属的氢氧化物沉淀可能有多种形态 ， 其在水环境 中的行为差别很大。 中的行为差别很大。 氧化物可看成是氢氧化物脱水而成( 氧化物可看成是氢氧化物脱水而成(2Al(OH)3=Al2O3+3H2O)。 其溶解沉淀直接与pH值有关 因此涉及到水解和羟基配合 其溶解沉淀直接与 pH值有关， 因此涉及到 水解和羟基配合 pH 值有关， 物的平衡过程,复杂多变. 物的平衡过程,复杂多变. 强电解质最简单关系式： 强电解质最简单关系式：Me(OH)n(s)→Men+ + nOHKsp
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再 次 验 证 存 在 最 小 溶 解 度 的 pH
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2、硫化物（一般溶解度很小） 硫化物（一般溶解度很小）
金属硫化物比氢氧化物溶度积更小， 金属硫化物比氢氧化物溶度积更小，重金属硫化 物在中性条件下实际上是不溶的， 物在中性条件下实际上是不溶的 ， 因此天然水中 存在，则能自净重金属。 若S2-存在，则能自净重金属。 Fe、Mn和Cd的硫化物盐酸中可溶， Fe、Mn和Cd的硫化物盐酸中可溶， 的硫化物盐酸中可溶 Ni、Co的硫化物在盐酸中难溶的 Ni、Co的硫化物在盐酸中难溶的 Cu、Hg、Pb的硫化物只在硝酸中才能溶解 Cu、Hg、Pb的硫化物只在硝酸中才能溶解
（2）进一步考虑固相与羟基配合离子间平衡 实际天然水中， 实际天然水中，还存在沉淀固相和羟基金属离子配合物 平衡。 [Me(OH)nz－n]平衡。
Me
T
= [ Me
z+
]+
∑ [ Me ( OH
1
n
)n
z−n
]
Pb2+:在25℃固相与溶质化合态之间所有可能的反应： 25℃固相与溶质化合态之间所有可能的反应：
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概述－ 0、概述－沉淀
沉淀过程（是溶解过程的逆过程），三阶段： 成核作用：晶核形成是溶液中无规则运动的溶 质组分变成具有确定表面的具有组织的结构。 这一过程需要能量，因此沉淀形成之前溶液必 须过饱和。 晶体生长：晶体不断从溶液中取得离子，使晶 核颗粒长大。 晶核聚集：晶核颗粒不断相互聚集，最终沉淀
关系图：pC—pH 关系图：pC pH 直线斜率： 直线斜率：n，即金属离子价。 即金属离子价。 直线横轴截距： lg[Me 直线横轴截距：–lg[Men+] = 0或[Men+] = 1.0mol/L 时的pH值 时的pH值： pH
pH = 14 − 1 pKsp n
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靠图右边金属 氢氧化物溶解 度大于靠左边 的 。 据此图可 查各种金属离 子在不同pH 溶 子在不同 pH溶 pH 液中能存在的 最大饱和浓度。 最大饱和浓度 。 众多金属随着 溶液pH 的降低 溶液 pH的降低 ， pH 的降低， LogC增加 ， LogC 增加， 即 增加 溶解度增加， 溶解度增加 ， 说明什么？ 说明什么 ？ 解 释了酸性环境 中重金属的毒 性更强
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硫化物
若溶液中存在二价金属离子Me 则有： 若溶液中存在二价金属离子Me2+，则有： [Me2+][S2－] = Ksp 因此在硫化氢和硫化物均达到饱和溶液中： 因此在硫化氢和硫化物均达到饱和溶液中：
[Me2+] = Ksp / [S2－] = Ksp[H+]2 / Ksp’ = Ksp[H+]2 / (0.1K1·K2) K
算例： 25摄氏度天然水 pH=3 摄氏度天然水pH= 硫化氢饱和， 算例 ： 某 25 摄氏度天然水 pH=3.2, 硫化氢饱和 ， CuS 溶度积= CuS溶解饱和情况下 溶解饱和情况下[Cu ]=？ 溶度积=6.3×10-36，求CuS溶解饱和情况下[Cu2+]=？
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硫离子的存在能够沉淀大多重金属
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概述－ 0、概述－溶解
在溶解和沉淀现象研究中，平衡关系和 在溶解和沉淀现象研究中，平衡关系和反应速率 两者都是重要的。 两者都是重要的。 平衡关系可表征污染物溶解或沉淀作用的方向 可表征污染物溶解或沉淀作用的方向， 平衡关系可表征污染物溶解或沉淀作用的方向， 并可以计算平衡时溶解或沉淀的量。 并可以计算平衡时溶解或沉淀的量。 反应速率可表征溶解或沉淀的快慢 可表征溶解或沉淀的快慢。 反应速率可表征溶解或沉淀的快慢。 但是经常发现用平衡计算所得结果与实际观测值 相差甚远。原因？多相(非均相)环境， 相差甚远。原因？多相(非均相)环境，因素复杂 不易达到平衡； （不易达到平衡；预测的稳定固相不一定就是所 形成的相；过饱和现象；溶解的离子进一步反应； 形成的相；过饱和现象；溶解的离子进一步反应； 引用不同文献的平衡常数有差异） 引用不同文献的平衡常数有差异）
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3．碳酸盐
特点：碳酸盐作为固相比氧化物、氢氧化物更稳定； 特点：碳酸盐作为固相比氧化物、氢氧化物更稳定；与氢 氧化物不同，不是由OH 直接参与沉淀反应； 氧化物不同，不是由OH－直接参与沉淀反应；CO2存在气相 分压；水的碳酸盐溶解度很大程度取决于CO 分压。分压大， 分压；水的碳酸盐溶解度很大程度取决于CO2分压。分压大， 有利溶。 在天然水溶解度比在蒸馏水中大数倍， 有利溶。pbCO3在天然水溶解度比在蒸馏水中大数倍，为什 么？ 实质：碳酸盐沉淀实质上是二元酸在三相中 二元酸在三相中的平衡分布问 实质：碳酸盐沉淀实质上是二元酸在三相中的平衡分布问 题。对待Me2+—CO2—H2O体系多相平衡，主要分两种情况： 对待Me CO H 体系多相平衡，主要分两种情况： 对大气封闭的体系(只考虑固相和溶液相， ① 对大气封闭的体系 ( 只考虑固相和溶液相， 把 H2CO3* 当作 不挥发酸类处理) 不挥发酸类处理)； 体系。 ②除固相和液相外还包括气相(含CO2)体系。 除固相和液相外还包括气相(
PbO(s) + 2H+→Pb2++H2O PbO(s) + H+→PbOH+ PbO(s) + H2O→Pb(OH)20 PbO(s) + 2H2O→Pb(OH)3－ + H+ 1g*Ks0 =12.7 lg*Ks1=5.0 lgKs2 = –4.4 4.4 1g*Ks3 = –15.4 15.4
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概述－ 0、概述－沉淀
沉淀类型：
自由沉淀：颗粒在沉淀过程中呈离散状态，互不干扰，其形
状、尺寸、密度等均不改变，下沉速度恒定。
絮凝沉淀：水中悬浮物浓度不高，但有絮凝性时，在沉淀过
程中，颗粒相互凝聚。 其他颗粒的干扰，颗粒互相牵扯形成网状的“絮毯”整体下沉。
成层沉淀：当悬浮物浓度较高时，每个颗粒下沉都受到周围 压缩沉淀：当悬浮物浓度很高，颗粒互相接触，相互支承时，
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溶度积： 溶度积：Ksp = [Men+][OH－]n 转换为： 转换为：[Men+] = Ksp / [OH－]n = Ksp[H+]n / Kwn –lg[Men+] = –lgKsp – nlg[H+] + nlgKw lg[Me lgK 14n)+ pc= pKsp – npKw + npH=(pKsp -14n)+ npH
本次课主要内容
溶解-沉淀 溶解 沉淀 氧化物和氢氧 化物 硫化物 碳酸盐（开放碳酸盐（开放 封闭） 封闭） 氧化-还原 氧化 还原 自然水环境主 要氧化剂-还原 要氧化剂 还原 剂 pE—电子活度 电子活度
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三、溶解和沉淀
概述0、概述-溶解
水污染控制中化学沉 淀法是除去水中污染 物的一种处理方法
溶解表示污染物在水环境中迁移能力.水是极性分子.思考： 溶解表示污染物在水环境中迁移能力.水是极性分子.思考： 水对离子键化合物硫酸盐( 金属与SO 水对离子键化合物硫酸盐 ( 金属与 SO42-) 的溶解能力和对共 价键的硫化物（金属与S 的溶解能力那个更大？ 价键的硫化物（金属与S2-）的溶解能力那个更大？ 溶解度可以用来衡量一般金属化合物在水中迁移能力。 溶解度可以用来衡量一般金属化合物在水中迁移能力。溶 可以用来衡量一般金属化合物在水中迁移能力 解度小者，迁移能力小。溶解度大者，迁移能力大 解度小者，迁移能力小。溶解度大者， 溶度积来表征溶解反应时固 液多相平衡体系中溶解度 溶度积来表征溶解反应时固—液多相平衡体系中溶解度， 来表征溶解反应时固 液多相平衡体系中溶解度， 天然水中各种矿物质的溶解和沉淀作用遵守溶度积原则。 天然水中各种矿物质的溶解和沉淀作用遵守溶度积原则。 溶解度小于0 01g/100g水的物质， 难溶物” 溶解度小于0.01g/100g水的物质，“难溶物”。 g/100
所以： 所以：[Pb(Ⅱ)T] = *Ks0[H+]2 + *Ks1[H+] + Ks2 + *Ks3[H+]－1
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表明固体的氧化物和氢氧化物具有两性的特征。（考虑和图3-11区别） 表明固体的氧化物和氢氧化物具有两性的特征。（考虑和图3 11区别） 。（考虑和图 区别 它们和质子或羟基离子都发生反应，存在有一个pH值 在此pH值下溶 它们和质子或羟基离子都发生反应，存在有一个pH值，在此pH值下溶 pH pH 解度为最小值，在酸性或碱性更强的pH值区域内，溶解度都变得更大。 pH值区域内 解度为最小值，在酸性或碱性更强的pH值区域内，溶解度都变得更大。 12
由于硫化物的溶解度甚小，当水中出现少量硫离子时， 由于硫化物的溶解度甚小，当水中出现少量硫离子时，即 可出现金属硫化物沉淀， 可出现金属硫化物沉淀，使重金属离子的迁移能力大大降 低。 例如，当含有10 mol/L的硫离子时 水体中的Cu 的硫离子时， 例如，当含有10-10 mol/L的硫离子时，水体中的Cu2+、Cd2+、 离子的平衡浓度分别为6 mol/L， Pb2+离子的平衡浓度分别为6×10-26、8×10-17和10-18mol/L， 说明这些离子完全被沉淀出来。 说明这些离子完全被沉淀出来。 其他金属离子如Zn2+ Ni2+、Co2+、 Zn2+、 其他金属离子如Zn2+、Ni2+、Co2+、Fe2+、Hg2+等，在[S2mol/L情况下 也完全可以从水中沉淀出来。 情况下， ]=10-10 mol/L情况下，也完全可以从水中沉淀出来。 可见硫离子对重金属在水体中的迁移有较大影响， 可见硫离子对重金属在水体中的迁移有较大影响，在厌氧 水体中的影响则更大。 水体中的影响则更大。