环境化学重点资料整理(戴树桂版)

广西龙江镉污染事件

原因：镉含量超《地表水环境质量标准》类标准约80倍。气态颗粒物一次大量吸入可引起急性肺炎和肺水肿；慢性中毒引起肺纤维化和肾脏病变。接触镉的工业有镉的冶炼、喷镀、焊接和浇铸轴承表面，核反应堆的镉棒或覆盖镉的石墨棒作为中子吸收剂，镉蓄电池和其他镉化合物制造等。日本报告"痛痛病"（1931-1973日本富山县，关节痛开始，骨骼软化萎缩，自然骨折）是因长期摄食被硫酸镉污染水源引起的一种慢性镉中毒。治理：中和法（氢氧化镁）、铁氧化沉淀法，金属还原法。聚合氯化铝将离子状态的镉固化，是治理龙江河镉污染最重要的措施之一，而烧碱则是将调节河水PH值促进聚合氯化铝发生反应的重要物质。

八大公害事件

马斯河谷烟雾事件：

多诺拉烟雾事件：

伦敦烟雾事件：

洛杉矶光化学烟雾：

水俣病事件：

痛痛病事件：

四日哮喘事件：

米糠油事件：

第一章：绪论

环境问题：是指包括一切形式的环境恶化或对生物圈的一切不利影响。

环境污染：由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，导致环境素质下降，从而扰乱和破坏生态系统和人们正常的生活和生产条件。

环境化学是在化学学科的传统理论和方法的基础上发展起来，以化学物质在环境中出现和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。研究有害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。

环境污染物的迁移转化（15）：

迁移过程transport processes

机械迁移：运移（富集、分散）

物理化学迁移：溶解-沉淀、氧化-还原、水解、配位或螯合、吸附-解吸等作用实现迁移；有机污染物还可通过化学分解、光分解和生物分解进行迁移。

生物迁移：生物体吸收、代谢、生长、死亡，以及通过食物链传递产生的放大和积累等作用实现迁移。

转化过程：

物理过程：蒸发、渗透、凝聚、吸附、放射元素蜕变等。

化学过程：氧化-还原、水解、配位或螯合、光化学氧化等。

生物过程：生物体吸收、生物代谢等。

第二章：大气环境化学

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）。

二、大气的温度层结

对流层(troposphere，0km-17km）：空气具有强烈的对流（垂直），集中了大气中90.9%天气现象，污染物排放直接进入对流层。

平流层（stratosphere，17-55km）：气体状态稳定，垂直对流很小，大气透明度高。

中间层（mesosphere，55-85Km）：气温下降达-95℃，垂直运动剧烈，发生光化学反应。

热层（thermspher，500Km）空气密度很小，温度升高到1200℃，电离层。

三、大气污染物的迁移

1. 大气污染物

硫化物：火山喷发：H2S、SO2等；土壤厌氧微生物与植物释放：H2S、(SO2)；陆地上降雨：SO2 、SO42-；风吹起的海盐：SO42-；人为活动。

含氮化合物：光化学反应、闪电、微生物固化、火山爆发森林失火，人为污染：燃料燃烧、氮肥、炸药、染料。

含碳化合物：海洋中生物作用、植物叶绿素的分解、森林中CO2的放出,人为活动：含碳燃料燃烧不完全（CO）、CO2温室效应

含卤素化合物：氟氯烃类，破坏臭氧层。

2. 影响大气污染物迁移的因素

φ风和大气湍流的影响：风，湍流，浓度梯度

φ天气形势和地理地势的影响

第二节大气中污染物的转化

一、光化学反应基础

初级过程：化学物种吸收光量子形成激发态物种，只有电子跃迁才能产生激发态物种。

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。

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。

波长大于700 nm 的光就不能引起光化学离解。紫外光可以引起氧的光解，N2的光离解限于臭氧层以上，平流层中O3的来源，也是消除O的主要过程。大气中唯一已知O3的人为来源（公式）：

二、大气中重要自由基来源

自由基：由于在其电子壳层的外层有一个不成对的电子，因而有很高的活性，具有强氧化作用。凡是有自由基生成或由其诱发的反应叫自由基反应。（自由基反应一般总是发生在键能最低的化学键处。）

清洁空气中O3的光离解是大气中HO.的主要来源。HNO2 的光离解是污染大气中HO.的主要来源。大气中醛的光解尤其是甲醛的光解是HO2.的主要来源。

乙醛和丙酮的光解，生成大气中含量最多的甲基，同时生成两个羰基自由基。O.和HO.与烃类发生H摘除反应生成烷基自由基。甲基亚硝酸脂和甲基硝酸脂的光解产生甲氧基。烷基与空气中的氧结合形成过氧烷基。

三、氮氧化物的转化

1．NO和NO2的基本光化学循环

NO X的人为来源主要是矿物燃料的燃烧、汽车尾气和固定的排放源等。

由于OH基自由基引发一系列烷烃的链反应，得到RO2、HO2等，使得NO 迅速氧化成NO2，同时O3得到积累，以致成为光化学烟雾的重要产物。

四、碳氢化合物的转化

甲烷是一种重要的温室气体（CO2 CH4 N2O CFCs CO CCl4），大气中含量最高的碳氢化合物，占大气碳化合物排放量的80％以上，并且是唯一能由天然源排放造成大浓度的气体。大气中甲烷主要来源于有机物的厌氧发酵过程。萜类来自于植物生长过程向大气释放。CH4不断消耗O3也是导致臭氧层损耗的原因之一。

五、光化学烟雾

1．光化学烟雾的形成（课件10）

大气中碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOX）等一次污染物在阳光照射下，发生光化学反应产生二次污染物，这种由参加反应的一、二次污染物的混合物（包括气体污染物和气溶胶）形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。

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。

形成条件：大气中有氮氧化合物和碳氢化合物存在，大气湿度较低，有强阳光照射。

光化学烟雾形成的简单机制：（95反应式）

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。自由基的引发主要由NO2和醛的光解引起。

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。

光化学烟雾的控制对策：控制反应活性高的有机物的排放；控制臭氧的浓度。

六、硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染

含硫矿物燃料燃烧过程中直接排入大气中的主要是二氧化硫，天然来源主要是火山喷发。激发态的SO2主要以三重态存在。

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。硫酸烟雾型污染属于还原性混合物，称还原性烟雾。

特点：发生在冬季，气温低，湿度高，日光弱。52年12月伦敦烟雾。七、酸性降水

酸性降水是指通过降水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，称湿沉降。（雨水的pH值约为5.6）.

降水离子组成对环境影响最大的是：SO42-、NO3-、Cl-、NH4+、Ca2+、H+.

酸雨的形成:

燃料燃烧产生的SO42-、NOx以及工业加工和矿石冶炼中产生的SO2等转化而成。其中起主要作用的是SO42-，其次是NO3-和CI-，我国的酸雨主要是硫酸型的。CaO、CaCO3、NH3 是酸性降水的具有“缓冲作用”的物质.

影响酸雨形成的因素：