有机污染化学3
土壤有机污染
有机污染化学
1. 物理净化作用
土壤是一个多相的疏松多孔体，犹如天然的大过 滤器。固相中的各类胶态物质—土壤胶体又具有很强 的表面吸附能力。因而，进入土壤中的难溶性固体污 染物可被土壤机械阻留；可溶性污染物可被土壤水分 稀释，减少毒性，或被土壤固相表面吸附(指物理吸附)， 但也可能随水迁移至地表水或地下水层；某些污染物 可挥发或转化成气态物质在土壤孔隙中迁移、扩散， 以至迁移入大气。物理净化作用只能使污染物在土壤 中的浓度降低，而不能从整个自然环境中消除，其实 质只是污染物的迁移。
土壤环境中污染物的输入、积累和土壤环境的自净 作用是两个相反而又向时进行的对立、统一的过程，在 正常情况下，两者处于一定的动态个衡。在这种平衡状 念下，土壤环境是不会发生污染的。
有机污染化学
如果人类的各种活动产生的污染物质，通过各种途径输入 土壤(包括施入土壤的肥料、农药)，其数量和速度超过了土壤 环境的自净作用的速度，打破了污染物在土壤环境中的自然动 态平衡，使污染物的积累过程占据优势，可导致土壤环境正常 功能的失调和土壤质量的下降；或者土壤生态发生明显变异， 导致土壤微生物区系(种类、数量和活性)的变化，土壤酶活性 的减少；同时，由于土壤环境中污染物的迁移转化，从而引起 大气、水体和生物的污染，并通过食物链，最终影响到人类的 健康。这种现象属于土壤环境污染。因此，我们说，当土壤环 境中所含污染物的数量超过土壤自净能力或当污染物在土壤环 境中的积累量超过土壤环境基准或土壤环境标准时，即为土壤 环境污染。
吸附机制
有机污染化学
有机污染化学
第二节 土壤的污染与净化
土壤污染概念
土壤污染是指进入土壤的污染物超过土壤的自净能 力，而且对土壤、植物和动物造成损害时的状况。土壤 污染物应是指土壤中出现的新的合成化合物和增加的有 毒化物。事实上，土壤原有的物质中包括了多种有毒物 质，如汞、砷、铅等，只是含量极少不曾表现危害。
有机污染物的降解
有机污染物的降解有机污染物的降解是指将有机污染物从空气、土壤或水体中分解去除的过程，这些有机污染物主要是由人类活动释放的，其中包括各类有机污染物，如家用和工业废水中的有机液体、烃类、炔类、烷类、酚类、芳烃类等。
有机污染物的降解主要包括以下几种方式：(1) 微生物降解法：微生物降解是有机污染物的重要降解方式，微生物能够降解有机污染物，将其转化为一系列简单的有机化合物，如CO2、水和硝酸盐，从而降低污染物的浓度，减少对环境带来的污染及危害。
(2) 光化学降解法：光化学降解是一种广泛应用的有机污染物降解方法，利用紫外线作用，复杂的有机分子结构会被分解成更简单的有机物，从而降低污染物的浓度。
(3) 化学降解法：化学降解也是有机污染物降解的重要方法，也叫氧化降解，它是利用催化剂将有机污染物氧化成水或无害物质的一种方法，以减少污染物的浓度，达到制约污染的目的。
(4) 电化学降解法：电化学降解也叫电解氧化法，是利用电流进行氧化降解，可以降解含氮、磷、氰基、羰基等有机物，从而降低污染物的浓度，保护环境的安全。
总之，有机污染物的降解不仅能解决有机类污染物的污染问题，而且是一种经济、安全、可行的技术手段，可以说有机污染物降解技术有着重要的意义和应用价值，对于保护环境，减少有机污染物的污染，起到了重大的作用。
传统的有机污染物降解技术有其局限性，因此研究人员研发了一系列新型降解技术来替代，使有机污染物能够更有效、安全地降解。
其中包括：生物电化学降解法，即将特定的微生物与电化学过程结合起来，利用微生物的共同作用，催化有机污染物的降解；氧化还原技术，可以利用铁离子和氧气，通过电化学作用，使有机污染物在环境中被氧化成无害物质；非典型微生物降解法，主要是利用异质固定床，实现有机污染物的有效降解；还有结合激光技术和UV消毒技术等多种技术。
以上这些技术技巧都是利用不同的物理、化学方法，有助于降低有机污染物对环境的影响，保护环境的安全。
环境化学中的持久性有机污染物的检测与控制
环境化学中的持久性有机污染物的检测与控制在环境化学领域中，持久性有机污染物（Persistent Organic Pollutants，简称POPs）是一类对环境和生物体具有潜在风险的物质。
这些物质通常具有高度稳定性和低降解性，能够长期存在于环境中，并且可在长距离范围内迁移。
由于其对人类健康和环境的潜在危害，检测和控制POPs已成为环境研究和保护的重要课题之一。
一、POPs的检测方法POPs的检测方法主要包括物理化学分析方法和生物监测方法两类。
1. 物理化学分析方法物理化学分析方法通过对样品中POPs的物理化学性质进行分析，以确定其存在和浓度。
常用的物理化学分析方法包括质谱法、气相色谱法、液相色谱法等。
这些方法可以对POPs进行灵敏、准确的定量和定性分析。
2. 生物监测方法生物监测方法主要通过检测生物体中的POPs，评估环境中的污染程度。
生物监测方法可以通过检测鱼类、鸟类、哺乳动物等生物体中的POPs含量，来推断环境中POPs的水平。
生物监测方法具有操作简单、成本低等优点，因此在实际应用中得到了广泛使用。
二、POPs的控制方法为了减少POPs对环境和生物体的潜在风险，需要采取一系列的控制方法，主要包括以下几个方面。
1. 国际合作与政策制定POPs具有跨国传输的特性，因此国际合作对于POPs的控制至关重要。
各国应加强信息交流、科技合作，共同制定和实施相关政策和法规，共同应对POPs的挑战。
2. 精细化管理和监管为了有效控制POPs的释放和传输，需要建立健全的管理和监管体系。
包括加强监测网络建设、制定严格的排放标准、加强水体和土壤的保护等措施，以减少POPs的排放和迁移。
3. 替代和减少POPs的使用控制POPs的一种重要方式是寻找替代品或减少其使用量。
在工业生产和消费领域中，应推广使用无害替代物，降低POPs的使用量。
此外，还可以通过研发新型清洁生产技术，减少POPs的排放。
4. 环境修复与治理对于已经受到POPs污染的环境，需要进行环境修复与治理。
土壤污染的常见类型和影响
土壤污染的常见类型和影响土壤污染是指土壤受到有害物质的污染，影响了土壤的理化性质和生物活性，进而对生态系统和人类健康产生不良影响。
土壤污染的类型多种多样，包括化学污染、重金属污染、有机污染等。
下面将详细介绍常见的土壤污染类型和它们的影响。
常见的土壤污染类型包括但不限于以下几种：1. 化学污染：化学污染是指土壤中存在有机化合物、无机物质等的污染情况。
常见的化学污染物包括农药、化肥、工业废水中的有机物质等。
这些化学污染物会使土壤变得酸性或碱性，对土壤中的微生物、植物和水分的吸收能力产生负面影响。
2. 重金属污染：重金属是指密度大于5克/立方厘米的金属元素。
常见的重金属污染物包括铅、汞、镉、铬等。
这些重金属会累积在土壤中，通过植物吸收进入人类食物链，长期摄入会对人体健康造成慢性毒性，甚至导致癌症、免疫系统紊乱等疾病。
3. 有机污染：有机污染是指土壤中存在的有机溶剂、石油、煤焦油等有机物质的污染情况。
这些有机污染物对土壤中的土壤微生物和植物生长产生影响，破坏土壤的生态平衡，同时也对人体健康产生潜在威胁。
土壤污染对环境和人类健康造成的影响如下：1. 影响生态系统：土壤污染破坏了土壤的理化性质，使土壤中的养分和水分无法被植物充分吸收利用，从而导致生态系统减弱和生物多样性下降。
2. 污染食物链：由于土壤中污染物质进入作物和植被，进而被动物摄入，人类通过食物链摄入这些有害物质，长期累积会对人体造成慢性毒性。
3. 水质污染：土壤中的有害物质会通过降水或地下水渗透到水体中，引起水质污染，威胁到水生生物的生存和人类的饮用水安全。
针对土壤污染问题，可以采取以下措施进行治理和预防：1. 环境管理：加强对工业和农业生产过程中的环境监测和管理，严格控制有害物质的排放，减少土壤污染源。
2. 土壤修复：通过土壤修复技术，如植物修复、微生物修复等，恢复受污染土壤的生态功能。
3. 合理施肥：合理使用化肥和农药，减少农业生产过程中的化学物质对土壤的负面影响。
化学与环境第六章有机污染物
酚(phenol)具特殊的臭味，易溶于水，易被氧化。环境中 常见的酚主要为苯酚、甲酚、五氯酚及其钠盐。酚是水质污染 的一个重要标志，微量的酚可使水产生不适的味觉和嗅觉。酚 使细胞原浆中的蛋白质变形，形成不溶性蛋白质。在低浓度酚 的空气中，能引起皮炎。吸入高浓度酚，可引起中枢神经障碍 。酚污染主要通过含酚废水对水体污染。
化学与环境
6.2 烃污染物
一、石油 烃类化合物是石油的主要成分。石油相对密度为0.829～
0.896，化学性质稳定。 海面油污染的去除方法有：用稻草、米糠、泡沫塑料等能
漂浮在水面上的多孔物质进行吸收，然后予以回收或烧毁；或 以白垩等粉状物撒布于海面，使油聚集成较重的质点沉降；或 用泵抽吸海洋表面，或在海面上直接燃烧油层;也有用合成洗 涤剂使油凝聚，以便除去，或是用溶于油的铁磁性流体(含铁 的油溶性物质)撒布油面，然后用电磁铁收集；也可用特别选 育的能够分解石油的微生物，使石油降解。
化学与环境
6.2 烃污染物
孤立多环芳烃如二联苯，简称联苯： 稠合多环芳烃如萘、蒽、芘：
化学与环境
6.2 烃污染物
化学与环境
6.3 含氮、磷的有机污染物
一、含氮有机污染物 (一)N-亚硝基化合物 亚硝胺类的结构式为：
当R=R′时，称为对称亚硝胺，如二甲(基)亚硝胺；当 R≠R′ 时，称为不对称亚硝胺，如甲(基)苯(基)亚硝胺；当R 和R′成闭合环状时，称为环状亚硝胺。
有机氮农药主要是氨基甲酸酯的衍生物，具有下列结构。
化学与环境
6.3 含氮、磷的有机污染物
二、含磷化合物 (一)有机磷农药 有机磷杀虫剂一般具有下列结构：
A和A′为烷基或烷氧基，X和Y为氧原子或硫原子，R为脂 肪链或具芳香环的原子团，R通常是在昆虫体内首先被代谢、 裂解的基团。
环境中的有机化学污染物
环境中的有机化学污染物随着工业化和城市化的迅速发展，环境污染成为全球面临的重大问题之一。
其中，有机化学污染物是造成环境污染的主要来源之一。
有机化学污染物是指由碳元素构成的化合物，包括了各种化工产品、农药、塑料、石油产品等。
这些有机化学污染物对环境和人类健康造成了严重的影响。
首先，有机化学污染物对环境生态系统产生了巨大的破坏。
例如，农药的广泛使用导致了土壤和水体中农药残留的增加，破坏了土壤的生态平衡，影响了农作物的生长和品质。
此外，工业废水中的有机化学污染物也会进入水体，对水生生物造成毒害，破坏水生生态系统的稳定性。
这些破坏行为加速了生物多样性的丧失，对整个生态系统造成了长期的影响。
其次，有机化学污染物对人类健康构成了严重威胁。
许多有机化学污染物被证实具有致癌、致畸、致突变等危害性。
例如，苯、甲醛等挥发性有机化学污染物会导致室内空气污染，长期暴露可能引发呼吸系统疾病和癌症。
此外，许多塑料制品中的邻苯二甲酸酯类化合物对内分泌系统有干扰作用，可能导致生殖系统疾病和生育问题。
这些有机化学污染物通过空气、水、食物等途径进入人体，对人类健康造成了潜在的威胁。
为了减少环境中的有机化学污染物，需要采取一系列的措施。
首先，应加强环境监测和控制，建立完善的污染物检测体系，及时发现和控制有机化学污染物的排放。
其次，要加强环境法规的制定和执行，对有机化学污染物的排放和使用进行严格的监管。
同时，应加强科学研究，开发环保型替代品，减少有机化学污染物的使用。
此外，加强环境教育，提高公众对有机化学污染物的认识和意识，促进环保行为的形成。
在个人层面，每个人都应该从自身做起，减少有机化学污染物的使用。
例如，减少使用一次性塑料制品，选择环保型家居用品和个人护理产品，避免使用含有有害物质的清洁剂等。
此外，要注意环境保护，垃圾分类，减少对环境的污染。
总之，有机化学污染物对环境和人类健康造成了严重的影响。
我们每个人都应该意识到环境保护的重要性，从个人行为做起，减少有机化学污染物的排放和使用。
环境中的有机污染物分析与控制方法
环境中的有机污染物分析与控制方法在这个快速发展的时代，环境问题已经成为了人们共同面对的难题。
其中，有机污染物被广泛认可为环境问题的一大因素。
有机污染物不仅对人体健康产生危害，还会破坏生态系统的平衡，对于解决这个难题，有机污染物的分析与控制方法尤为重要。
一、有机污染物的种类和特点有机污染物是指含有碳元素的化合物，它们不但是化学产品的基础，也是工业生产和生活中常见的废弃物。
有机污染物的种类繁多，常见的有芳香族化合物、多环芳香族化合物、多氯联苯、多溴联苯、苯胺、硝基苯、甲基红、氯化乙烯等等。
有机污染物具有非常强的毒性，通过生物放大作用，它们可以很快地积聚在食物链顶端的动物体内，导致生态环境的严重破坏。
此外，有机污染物还具有比较强的耐久性，即便是在水、空气、土壤中存在多年仍不会消失，给环境带来了长久的危害。
二、有机污染物的分析方法在对有机污染物的控制和减少排放中，分析方法是重中之重。
除了一些常规的分析方法外，现代化学技术也为分析研究提供了许多新方法。
1. 气相色谱法气相色谱法（GC）是目前有机污染物分析的主要方法之一。
它的主要原理是：将待分析的化合物通过蒸发器挥发成气态，然后将气态化合物通过色谱柱，实现化合物的分离，再通过检测器和处理器得到分析数据。
GC法可以对化合物进行定量分析，并且具有灵敏度高、精确度高的特点。
2. 液相色谱法液相色谱法（HPLC）是另一种常用的有机污染物分析方法。
其原理是依靠化合物与液相相互作用的不同特性，实现化合物的分离。
与GC相比，HPLC的优点在于可以分析高沸点或具有较强极性的化合物。
3. 红外光谱法红外光谱法（IR）是利用物质分子的振动、转动引起的红外辐射吸收谱线的变化，确定其质点结构的光谱方法。
在有机污染物分析中，可以通过红外光谱法判断有机物中所含的官能团和化学键类型，从而确定化合物的结构和种类。
三、有机污染物的控制方法除了分析技术，对有机污染物的控制措施也是重要的。
目前，针对有机污染物，主要采用以下几种方法：1. 物理除污：按照有机污染物的物理性质，如密度、溶解性等进行分离和去除。
环境化学——有机污染物
此外，PCBs代谢物中还发现除酚以外的多种物质。 其可能的反应过程如下：
（4）PCBs的毒性与效应
水中PCBs质量浓度为10100ug/L时，便会抑制水生植 物的生长；质量浓度为0.11.0ug/L时，会引起光合作用 减少。而较低浓度的PCBs就可 改变物种的群落结构和自然海 藻的总体组成。不同的PCBs对 不同物种的毒性不同。 大多数鱼种在其生长的各 个阶段对PCBs都很敏感，严重 时导致死亡。
POPs具有很强的亲脂憎水性，能够在生物器官的 脂肪组织内产生生物积累，沿着食物链逐级放大 ，通过放大作用，从而对人类的健康造成严重的 负面影响 POPs具有半挥发性，能够在大气环境中长距离迁 移并通过“全球蒸馏效应”和“蚱蜢跳效应”沉 积到地球的偏远地区，导致全球范围的污染传播
符合定义的POPs物质有数千种之多，他 们通常是具有某些特殊化学结构的同系物 或异构体。
有机污染物
一、持久性有机物 二、有机卤代物 三、多环芳烃
四、表面活性剂
一.持久性有机污染物(POPs)
1: 定义和四大特性 2: POPs的物化性质 a. b. c. d. 3：POPs在自然环境和生物体中的污染 大气/颗粒物中的POPs 水体/沉积物中的POPs 土壤中的POPs 生物体中的POPs
光化学分解过程及主要产物以 2,2'-，4，4'-，6,6'-六氯联苯为 例如下图：
生物转化
PCBs的细菌降解顺序： 联苯 >PCBs1221>PCBs1016>PCBs1254 生物降解性能主要取决于化合物的碳氢键数量。相应的未氯 化碳化原子数越多，也就是含氯原子数量越少，越容易被生物降 解。 PCBs 除了可在动物体内积累外，还可以通过代谢作用转化。 其转化速率随氯原子的增多而降低。含四个氯原子的低氯代PCBs 几乎都可被代谢为相应的单酚，其中一半分可以进一步形成二酚
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本课程主要内容
➢有机污染物的环境行为 ➢有机污染物的理化性质估算方法 ➢有机污染物的分子结构-性质/活性关系 ➢有机污染物的风险评价 ➢有机污染物的生态毒性及毒理
4
目录
➢ 有机污染物的环境过程机制 ➢ 混合有机污染物的环境行为 ➢ 有机污染物理化参数的估算方法 ➢ 有机污染物的分子结构-性质-活性关系 ➢ 有毒化学品的风险评价 ➢ 有毒有机物的环境安全与健康效应 ➢ 大气气溶胶中有机物的污染、效应与控制 ➢ 土壤有机污染物增溶材料的研究 ➢ 有毒有机物的筛选
• 离子在化学反应中起作用的有效浓度称为
离子的活度 a=γi c
12
蒸气压
➢化合物的蒸气压表达了该化合物从环境水相向大
气中的迁移程度，一般而言，具有高蒸气压，低溶 解度和高活性系数的化合物最容易挥发，挥发的速 度有时还决定于风，水流和温度。一般低分子量的 化合物如烷烃、单环芳烃和一些有机氮化物都有很 高的蒸气压和很低的水溶性，有的资料也用亨利常 数HC来表示化合物的挥发性。
➢ 《分子结构、性质与活性》（王连生等，1997，化工出版 社）
➢ 《分子连接性与分子结构活性》（王连生等，1992，中国 环境科学出版社）
➢ 《分子结构与色谱保留》（王连生等， 1994，化工出版社） ➢ 《致癌有机物》（王连生等， 1993，中国环境科学出版社） ➢ 《环境健康化学》（王连生等，1994，化学工业出版社） ➢ 《有机污染化学进展》（上、下）（王连生等，1997，化
Ghose/Crippen 基于原子
PROLOG_atom Ghose/Crippen 基于原子
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化学污染：常见化学物质的污染、危害与防控
化学污染：常见化学物质的污染、危害与防控化学污染是指由人类活动引起的环境中存在的各种化学物质超过自然环境的背景水平，对人类健康和生态系统造成危害的现象。
常见的化学物质污染包括有机污染物、重金属、农药等。
本文将详细介绍常见化学物质的污染、危害以及防控措施。
一、有机污染物1. 污染源：有机化合物主要来自化工厂废水、工业废气、农药和农药残留、人类活动排放的废弃物等。
2. 危害：有机污染物对水体、空气和土壤的污染将直接威胁人类健康，引发癌症、生育问题和神经系统疾病。
3. 防控措施：a. 加强监管和管理：建立完善的有机污染物排放标准，对违规企业进行处罚，严防渗漏和泄漏。
b. 推进绿色化工：发展低污染、低能耗的生产工艺，提高资源利用效率，减少有机物排放。
c. 加强垃圾分类和处理：减少有机废弃物的堆放和焚烧，推动有机废弃物的资源化利用。
d. 提高公众意识：加强对有机污染物危害的宣传教育，提高公众的环保意识。
二、重金属污染1. 污染源：重金属主要来自工业废水、矿山废渣、农药残留和废旧电子产品等。
2. 危害：重金属如铅、汞、镉等长期积累在人体内会损害肝脏、肾脏和神经系统，导致慢性中毒。
3. 防控措施：a. 加强监测和检测：定期检测地表水、饮用水、农产品和土壤中的重金属含量，及时发现和处理污染源。
b. 健全法律法规：建立完善的重金属污染物排放和处理标准，加强对违规企业的处罚力度。
c. 实施治理工程：采用物理、化学和生物技术进行污染物的清除和修复。
d. 推动绿色生产：限制和淘汰使用重金属的产品，鼓励研发替代品。
三、农药污染1. 污染源：农药主要来自于农田的化肥和农药使用、农作物残留和农田排水等。
2. 危害：农药对环境和生态系统造成污染，对农民和消费者的健康造成潜在风险。
3. 防控措施：a. 推广绿色农业：发展有机农业，减少农药的使用和农田污染。
b. 加强农药监管：建立农药登记制度，严格控制农药的使用和质量。
c. 提高农民培训：加强对农民的农药使用知识培训，提高安全使用农药的意识。
环境有机污染化学
环境有机污染化学随着人类经济和社会的不断发展，环境问题日益严重。
其中，有机污染物是造成环境污染的重要原因之一。
随着城市化和工业化的不断推进，有机污染物的来源和种类也日益增加，对人类健康和生态环境都造成了严重的影响。
本文将从有机污染物的定义、来源、种类、影响以及控制等方面进行详细介绍。
一、有机污染物的定义有机污染物是指在环境中分布广泛的一类化学物质，其中包括不同长度的碳链、多个不饱和键、含有不同的官能团和毒性较强的物质。
它们可以来自不同的来源，例如工业废水、城市垃圾、农业污染等。
二、有机污染物的来源1. 工业废水在工业生产过程中，化学药品、塑料、涂料等产生的废水中含有大量的有机物，如苯、酚、石油类物质、氯化物等，这些有机物排放到水体中，会对水体生态系统和水质造成很大破坏。
2. 垃圾填埋场垃圾填埋场是城市污染的主要来源之一。
除了大量的微生物和细菌，还有很多由化学源产生的有害气体和污染物，其中包括挥发性有机化合物、甲醛、苯、乙酰氯等有机物质。
3. 农业污染农业生产中使用的农药、除草剂、化肥等化学制剂中含有大量的有机物化合物，这些物质长期积聚在土壤中，会极大地破坏土壤的生态系统和物理性质，同时还会对地下水质造成影响。
三、有机污染物的种类1. 多氯联苯多氯联苯（PCBs）是一类由氯化合物组成的有机化合物，具有很强的毒性。
它们被广泛用于电容器、电气设备、散热器和润滑油等方面。
2. 氯苯氯苯是一种由氯代苯基组成的化合物，分为单氯苯、二氯苯、三氯苯等不同种类。
它们作为重要的有机合成原料，广泛用于化学工业、电子、药品等领域。
3. 苯胺苯胺是一种具有毒性和致癌性的有机化合物。
它们广泛使用于橡胶、染料、塑料、合成纤维等领域，同时也作为化学品、染料、药品和非水溶性疗法用于化学治疗。
4. 苯酚苯酚是具有毒性和污染性的有机化合物。
它们广泛用于生产抗氧化剂、橡胶、塑料、清洗剂和农药等方面。
同时，在环保和化工等相关行业，苯酚可以用作重要的原料及试剂。
环境化学第3章水环境化学-3-有机污染物的迁移转化
由于p=CaRT
得：
KH' = KH/RT
对于微溶化合物（摩尔分数≤0.02）：
★KH = ps·MW/ρW 式中：ps—纯化合物的饱和蒸汽压，Pa；
MW：分子量； ρ W：化合物在水中的溶解度，mg／L。 ★ KH' = 0.12ps·MW/ ρ WT
2,5-二甲基呋喃在蒸馏水中将其暴露于阳光中没有反应， 但是它在含有天然腐殖质的水中降解很快，这是由于腐殖 质可以强烈地吸收波长小于500nm的光，并将部分能量转 移给它从而导致它的降解反应。
③氧化反应
天然物质被辐照而产生自由基或纯态氧等中间体， 这些中间体又与化合物作用而生成转化的产物。有机 毒物在水环境中所常遇见的氧化剂有单重态氧1O2，烷 基过氧自由基RO2·，烷氧自由基RO·或羟自由基OH·。
3.4 水解作用
化合物的官能X-能与水中OH-发生交换： RX + H2O ROH + HX 反应步骤还可以包括一个或多个中间体的形成，有机物 通过水解反应而改变了原化合物的化学结构。对于许多 有机物来说，水解作用是其在环境中消失的重要途径。
第三章 水 环 境 化 学
3.5 光解作用
①直接光解：化合物直接吸收了太阳能而进行分解反应； ②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。
3.1 有机污染程度的指标 直接还是间接？
常见的指标有：溶解氧、生化需氧量、化学需氧量、总
有机碳和总需氧量。
溶解氧即在一定温度和压力下，水中溶解氧的含量，是
水质的重要指标之一。（8.32mg/L）
环境化学中的有机污染物分析方法
环境化学中的有机污染物分析方法环境化学是研究环境中的化学物质的分布、转化和影响的学科。
其中，有机污染物是对环境和人体健康产生危害的主要因素之一。
因此，准确分析和监测环境中的有机污染物是环境化学领域的重要任务之一。
本文将介绍环境化学中常用的有机污染物分析方法。
一、色谱法色谱法是一种常用的有机污染物分析方法，它基于物质在固定相和移动相之间的分配和相对保留性质。
常见的色谱法包括气相色谱法（GC）和液相色谱法（LC）。
GC适用于挥发性有机污染物的分析，而LC则适用于高极性和高相对分子质量的有机污染物的分析。
色谱法具有分离度高、灵敏度好、选择性强等优点，被广泛应用于环境样品的分析。
二、质谱法质谱法是一种通过测定化合物的质量-电荷比（m/z）来分析有机污染物的方法。
常见的质谱法包括质谱-质谱联用法（MS/MS）和飞行时间质谱法（TOF-MS）。
MS/MS能够提供更高的选择性和灵敏度，TOF-MS则能够提供更高的分辨率和准确质量测定。
质谱法具有高灵敏度、高选择性和能够进行结构确认等优点，广泛应用于环境样品中有机污染物的分析。
三、光谱法光谱法是一种通过物质与光的相互作用来分析有机污染物的方法。
常见的光谱法包括紫外-可见光谱法（UV-Vis）、红外光谱法（IR）和核磁共振光谱法（NMR）。
UV-Vis适用于含有色团的有机污染物的分析，IR适用于分析有机物的官能团，NMR适用于有机物的结构表征。
光谱法具有无损分析、非破坏性等优点，在环境化学中有重要的应用价值。
四、电化学法电化学法是一种基于电化学原理对有机污染物进行分析的方法。
常见的电化学法包括循环伏安法（CV）、方波伏安法（SWV）和电化学发光法（ECL）。
CV和SWV适用于分析电化学活性有机污染物，ECL则适用于分析有机物的发光性质。
电化学法具有灵敏度高、选择性强等特点，被广泛用于环境样品中有机污染物的分析。
总结：环境化学中的有机污染物分析方法有色谱法、质谱法、光谱法和电化学法等。
003.4水环境化学-有机污染物的迁移转化
生物浓缩因子（BCF）
污染物在生物体内的浓度
BCF=
污染物在水中浓度
污染物在生物体中的浓缩因子大小主要与生物特性、污染 物特性和环境条件等三方面因素有关，污染物的BCF值间 可以相差几万倍甚至更高
生物积累、富集和放大
挥发作用示意图
对于具有两个环的PAH 化合物来说，有较大挥发性。例 如飘浮海面的原油中所含的萘很容易在一定水温、水流、 风速条件下挥发逸散到大气中去，但存在于水体中具有4 或4 个以上苯环的PAH 化合物在任何环境条件下都是不易 挥发的。
包括很多芳烃（苯、甲苯、二甲苯、乙苯等）在内的许多 有机物都具有易挥发特性。由此组成了一个有机化合物大 类，被称为挥发性有机化合物类（VOCs）。
水藻繁生的水体中，由于光合作用的存在，可使水中的氧达 到过饱和状态.
流动水可以靠好氧菌的作用得到自净化
当水体受到有机物严重污染时，水中DO会大大下降，甚至 可接近于零（即缺氧条件）。
在缺氧条件下，有机物分解时出现腐败发酵现象，使水质严重恶化。
2、生化需氧量（BOD）
地表水中微生物将有机物氧化成无机物所消耗的溶解氧量
BOD代表了可生物降解的有机物（第一类）的数量。
微生物分解有机物的过程（分为二个阶段）：
有机物 转 化 CO2 + H2O + NH3 一般此耗氧量即BOD
NH3 亚硝化细菌、硝化细菌 亚硝酸盐 + 硝酸盐 硝化过程
温度 最适宜的温度15—300C
影响生化需氧量的因素
即 影响分解速率、分解程度 的因素
吸附在污染控制中的应用
增强吸附固定作用
有机化学在水污染方面的应用
有机化学在水污染方面的应用
有机化学在水污染方面的应用
水污染是一个世界范围的重大环境问题，由于人类把越来越多的污染源，如重金属，石油类元素和有机污染物等排入湖泊，海洋和河流中，它们产生了严重的水体污染。
实际上，有机化学是一种有效、高效的方法来处理水体污染，它为水体保护提供了一种重要的手段。
一般来说，采用有机化学方法应用于水体污染，主要有以下四方面：
一是指示物控制技术。
在现场试验中，有机指示物可用于识别有机污染物的活性和重金属的浓度，以及确定水体污染的持续时间和程度，进而帮助制定污染防治措施。
二是有机复合肥料。
由有机和无机肥料组成的复合肥料，能同时缓解水体中有机污染物和重金属的污染，可以改善水质，促进生态平衡及水生动物的健康。
三是化学沉淀技术。
微波法、离子交换、活性炭吸附和电解等技术机制可以使沉淀前污染物浓度减轻到可以承受的范围。
四是生态修复技术。
在水污染修复过程中，通过利用有机肥料和微生物，可以恢复水体的水质，促进水生态系统的健康发展。
从上述可以看出，有机化学是水体污染的重要处理方法，它不仅可以降低污染物的浓度，而且可以减少污染对水体的伤害，从而维持水体的环境功能，提高水体环境质量。
环境化学 第八节 有机污染物的测定
❖ 有机碳测定：
① 将水样预先酸化，通入氮气曝气，驱除各种碳酸 盐分解生成的二氧化碳。
② 使用高温炉和低温炉皆有的TOC测定仪。 高温炉（900℃）测定的是总碳（TC），包括有 机碳和无机碳；低温炉（150℃）测定的是无机碳
（IC），二者之差即为总有机碳（TOC）。
TOC分析仪流程
TOD和TOC的比例关系
有机物相对含量的综合指标之一。
1. 重铬酸钾法（CODCr）
（1）原理：在强酸性溶液中，用重铬酸钾氧化水样 中的还原性物质，过量的重铬酸钾以试亚铁灵作指示剂， 用硫酸亚铁铵标准溶液回滴，根据其用量求出水样的 化学需氧量。
① Cr2O72-+14H++6e=2Cr3++7H2O ② Cr2O72-+ 14H++6Fe2+→6Fe3+ + 2Cr3++ 7H2O ③ Fe2++试亚铁灵→红褐色
（2）操作步骤
取水样20ml（原样或经稀释样）于锥形瓶中
+HgSO4 0.4g（消除Cl- 干扰）
混匀
+0.25 mol/L（1/6K2Cr2O7）10ml
+沸石数粒
混匀，接上回流装置
自冷凝管上口加入Ag2SO4-H2SO4 溶液30mL（催化剂）
混匀
回流加热2h
冷却
自冷凝管上口加入80mL水于反应液中
P111图和原理
特点： 简便、快速、试剂用量少；
消解条件要严格控制一致并经常清洗电 极，保持电极清洁。
3. 快速密闭催化消解法或光度法 4.氯气校正法
二、高锰酸盐指数
❖ 定义：以高锰酸钾溶液为氧化剂测得的化学需氧 量(CODMn ) ，以氧的mg/L表示。
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由于在总压力为p的混合气体中，pi是化合物i 的分压； 所以：pi=xigp 因此，对于混合气体中的气体i的逸度可做如 下表示： fig=θig xigp 一般在典型的大气环境条件下，气体密度较低， 可以n假定表现出理想行为（假设θ=1） 即 fig≒ pi
1.3.1 参照态和标准态 在讨论液相和固相的逸度时首先要选择 合适的参照态；在环境有机化学中常见的参 照态包括： 1）在讨论相转移的过程时，采用纯液体状态； 2）处理有机化合物在溶液的反应时（如水中 质子的转移），采用无限稀释状态； 3）讨论许多键的断裂和形成时，采用自然状 态下的物质（如：C、H2、O2、N2、Cl2）。
从上表可以看出： 1）相对于纯液体，理想气体的化合物的焓消耗和熵 增加在决定总过剩自由能非常重要。 2）对于乙醇具有相当高的过剩焓和过剩熵，主要由 于乙醇是双极性化合物，在纯液体中竞相相当强的 极性作用 3）在正十六烷相中的非极性和单极性化合物几乎表 现出理想行为（ GEiL≒0 ），主要在液体条件下只进 行范德华作用 4）在水中对于所有的化合物，其过剩焓接近于0，甚 至出现负值，正己烷的过剩焓近似于0，所以它在 水中有较高的逸度并非由焓引起的，而是由很负的 熵引起的。
1.2 平衡分配常数
分子结构如何引起分子间引力 这种作用如何反映这些分子的相分配 引进定量描述平衡时每一相中有机化合物 i 的相对丰度的参数
相2中的i
反应物
相1中的 i
生成物
Ki12=相1中化合物i的浓度 / 相2中化合物i的浓度
平衡状态向可应用平衡常数（Ki12）来描述：
根据玻尔兹曼方程，Ki12与吉布斯自由能Δ12Gi有关， 即 Ki12=常数· e -Δ12Gi / RT------------------(Atkins,1998) lnKi12 = -Δ12Gi / RT + ln(常数) 这里的Δ12Gi 是化合物由相2转到相1 的自由能；即表 示在标准状态下化合物i分子由相2，进入相1 的过 程； 如果总的Δ12Gi 为负值，相对于相2，化合物更容易趋 向于1中。 因此，通过将lnKi12 的相对大小作为分子结构的函数， 就可以清楚在什么情况下特殊分子作用比较重要。
有机化合物（i）在两相1和2之间的分配可能类似于 “键”断裂和形成的化学反应。这种“键”比共价 键更弱的分子间引力能。 对于这种“反应”的观点能够帮助我们理解分配的意 义： 1）分配过程前后共存物质的组合； 2）弄清化合物（i）分子和分配相物质分子中存在的 化学结构单元（如-CH3-、-OH 等），这有助于确 定“键”的断裂和形成的作用力的类型； 3）考虑反应数或接触面，这些在反应过程中会发生 变化。
为了了解这些分配过程的程度，首先要评价
化合物i的各部分是怎样与相1和相2的结构相 互吸引的； 1，所有的“断裂”和“形成”的“引力键”的总和 表示两个竞争相与化合物i的相对亲和力。 2，这些吸引力是由电子的不均匀分布引起的， 因此，要考虑有机化合物的结构中和凝聚相 中的富电子和缺电子区域； 研究电子的不均匀分布对于将分子吸引到其他 介质中的重要性。
为了方便我们也可以选择其他参照态，原 则是能够清楚地解释体系中的化合物与它状 态间的关系。 一旦选择了合适的参照态，参照态的情况， 即压力和温度，这些条件与参照态一起被称 为标准状态。形成化合物的标准态。 我们通常关注地球表面的生态系统中化合 物的行为，所以通常选择100kpa 作为标准 状态
1.4 液体和固体的逸度 气体：化学势与压力有关； 液体、固体中的物质也会产生蒸气压，这些压 力也同样反映了这些物质从它们的凝聚相逃 逸的趋势。 fiL=γiLp*iL； fis=γisp*is （拉乌尔定律） 下标“L”：液态；下标“S”：固态；上标 “*”：参照态（纯的液体、固体化合物） γi ：活度系数
对于真实气体，不能忽略气体分子间的作用
力。这些作用力影响影响气体的分压，但不 影响气体化合物的总量，这个真实的压力为 真实气体的逸度（fig）。 用一个逸度系数(θig）来联系化合物的逸度与 分压的关系。 fig=θig pi,(理想条件下逸度系数θ=1) 对于真实气体：μig=μ0ig+RTln[fi/p0i]； 对于理想气体：μig=μ0ig+RTln[pi/p0i]
相
化合物i
GEi / kj· mol-1 4.0 5.3 0.8 6.3 -0.2 0.4 0 8.8 32.3 19.4 12.0 3.2
HEi /kj· mol-1 31.6 33.9 27.1 42.6 0.6 3.5 1.9 26.3 -0.4 2.2 -19.7 -10.0
TSEi /kj· mol-1 27.6 28.6 26.3 36.3 0.8 3.1 1.9 17.5 32.7 17.2 31.7 13.2
SEI /kj· mol-1· K-1 93.6 96.0 88.2 122.0 2.7 9.7 6.4 58.7 -109.7 -58.4 -106.3 -44.3
气 相 正十 六烷 相 水
正己烷 苯 乙醚 乙醇 正己烷 苯 乙醚 乙醇 正己烷 苯 乙醚 乙醇
相
摘自《纯液体有机化合物》，测定条件25℃，假设为理想气相
第一部分：化合物在液、固相间的平 衡分配
论述分配过程：
1，纯化合物-水；有机溶剂和水之间的分配； 2，有机化合物在天然有机质、生物体和环境固 相间的分配过程
第一章 分配：分子间相互作用
主要（回顾）介绍几个热力学的物理量：吉布斯自 由能（G）、焓（H）、熵（S）、化学势（μ）、 逸度（f ）、活度（α）和活度系数（γ） 1-1 有机化合物在不同相之间的分配及分子间相互 作用 分配“反应” 1：i：1 + 2：2 1 ：1 + 2 ： i ：2 吸收交换式
1.3 利用热力学函数量化分子能量
化学势：
体系的总自由能G(j)，表示存在的所有不同组 成贡献的总和； G(p,T,n1,n2, ‥‥‥ni, ‥‥‥nN) = ∑niµi ni：含有N个化合物的体系中化合物中i的量 （mol）; µI :化合物的化学势，j· mol-1 化学势µi ：表示恒定温度、 压力条件下，组分 中每增加一个化合物i，体系增加的吉布斯自 由能Gi（j· mol-1）。
分子间引力的来源
不带电分子之间引力通常是由分子中的缺电子 区域吸引临近分子或原子相应的富电子部分 引起的，这种相互作用大体可以分为两类。 1，存在任何类型的分子之间的“非特殊”作用， 这种作用与化合物分子的化学结构无关（范 德华作用）。 2，由特定分子结构引起的特殊作用，能够引起 化合物结构中永久缺电子部分（与氧原子连 接的氢）和另一分子中相应的永久富电子的 位点（氧、氮原子中的未成键）间形成较强 的局部引力——极性作用。
活度系数和化学势
与气体类似，对于液体可以用逸度表示液体溶 液中化合物i的化学势。 μiL=μiL*+RTln(fil/piL)； 由fiL=γiLxil f*iL= γiLxil p*iL [xil:混合物（或溶 液）中化合物的物质量的分数] 由上述二式可得活度系数与化学势的关系： μiL=μiL* +RTln γiLxil ； 注意：相中某一个化合物的活度是一个与参照 态相联系的相对量度
吸收交换：化合物i从相1（从相1中解吸）转移 到一个不同的相2（吸收到相2中），或者相 反。（2和2间键被打破、1和1间键形成） 1：i：1+1：2 1：1+1：i：2 界面交换式 界面分配：界面分配与吸收交换不同，分配的 过程被看作化合物被吸附到相2表面的过程， 即反应发生在相1和相2之间的界面。在界面吸 附的情况下，必须首先打断1和2之间的分子 间键，同时，形成1和1间的键。
化学势是一个狭义的物理量，与体系的大小无关。 化学势能够用来评估化合物i从一个体系转移到另一 个体系的趋势或在体系内转变的趋势。 µI ≡ Gi = Hi - TSi 逸度 化学势不能直接获得，可以评价分子逸出体系的方 式（程度——逸度）。如果我们能够定量分子逸出 各种环境的相对趋势，就能够认识到这些化合物的 相对化学势。即能够确定迁移过程的方向（高μ到 低μ）
摘自《纯液体有机化合物》，
130
3.6
纯溶液分子间作用受范德华作用控制时，活
度系数接近于1。包括：非极性溶剂中非极性 和单极性化合物溶液，如：[正十六烷中的正 己烷、苯和乙醚]，以及单极性溶剂中的非极 性化合物，如：[氯仿中的正己烷]。 在溶质间的强极性作用与溶剂间强极性作用， 活度系数远大于1 ，[正十六烷醇中的乙醇为 35，水中的正己烷] 活度系数小于1 的情况：[乙醚在氯仿中溶解， 溶质-乙醚电子供体；氯仿电子受体。]
为，当将感兴趣的相中的纯化合物为参照态， 分子就被看成“溶解”在同类分子中。其活 度系数通常定为1。 如果我们考虑到混合液中的化合物i，就可以建 立混合液的逸度与纯液体化合物的逸度相联 系。 fiL = γi LxiLf*iL = γi LxiLp*iL
γi 表示由分子-分子相互作用引起的非理想行
当从化合物的纯液态（xiL=1）稀释到由其他相似 分子组成的溶剂时， RTlnxiL=偏摩尔理想混合熵。 对于自由能：G=Hi-TSi； 为了估算偏摩尔自由能，首先对特定环境条件下的自 由能的焓和熵贡献（G=Hi-TSi）进行评价。可以简 单的认为： 焓—化合物与它周围环境的所有引力或结合力。因此， 焓的贡献可以认为是分子部分与它的环境黏合在一 起的“胶”。 熵—涉及到分子的取向、结构和平移的“自由度”或 范围。
1.4 化合物在气体状态下的压力和逸度
对于理想气体，压力与气体化合物的物质量 严格成正比； 因此，由Gibbs方程可以得出化学势的变化与 压力的变化有相关性， 即 (dμig)T = V· dpi/nig RT/pi来代替V/nig -------（p = nRT / V） 上式可以表示为： (dμig)T=RT· dpi/pig