【正文】 環(huán)境化學(xué)第一章 緒論環(huán)境：環(huán)境是指與某一中心事物有關(guān)（相適應(yīng)）的周圍客觀事物的總和，中心事物是指被研究的對象。對人類社會而言，環(huán)境就是影響人類生存和發(fā)展的物質(zhì)、能量、社會、自然因素的總和。1972年，聯(lián)合國在瑞典斯德哥爾摩召開了人類環(huán)境會議，通過了《人類環(huán)境宣言》。構(gòu)成環(huán)境的四個自然圈層包括土壤、巖石圈、大氣圈和水圈為保護(hù)人類生存環(huán)境，聯(lián)合國將每年的4月22定位 世界地球日 ，6月5日定位 世界環(huán)境日。環(huán)境保護(hù)的主要對象是由于人類生產(chǎn)、生活活動所引起的次生環(huán)境問題，主要包括：環(huán)境污染 和生態(tài)破環(huán) 兩個方面。環(huán)境問題：全球環(huán)境或區(qū)域環(huán)境中出現(xiàn)不利于人類生存和發(fā)展的各種現(xiàn)象，稱為環(huán)境問題。原生環(huán)境問題：自然力引發(fā)，也稱第一類環(huán)境問題，火山噴發(fā)、地震、洪災(zāi)等。次生環(huán)境問題：人類生產(chǎn)、生活引起生態(tài)破壞和環(huán)境污染，反過來危及人類生存和發(fā)展的現(xiàn)象，也稱第二類環(huán)境問題。目前的環(huán)境問題一般都是次生環(huán)境問題。生態(tài)破壞：人類活動直接作用于自然生態(tài)系統(tǒng)，造成生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力顯著減少和結(jié)構(gòu)顯著該變，如草原退化、物種滅絕、水土流失等。當(dāng)今世界上最引人注目的幾個環(huán)境問題 溫室效應(yīng) 、臭氧空洞 、酸雨 等是由大氣污染所引起的。環(huán)境污染:由于人為因素使環(huán)境的構(gòu)成狀態(tài)發(fā)生變化，環(huán)境素質(zhì)下降，從而擾亂和破壞了生態(tài)系統(tǒng)和人們的正常生活和生產(chǎn)條件。造成環(huán)境污染的因素有物理、化學(xué)和生物的三個方面，其中化學(xué)物質(zhì)引起的約占80%~90%。環(huán)境污染物定義：進(jìn)入環(huán)境后使環(huán)境的正常組成和性質(zhì)發(fā)生直接或間接有害于人類的變化的物質(zhì)稱為環(huán)境污染物。污染物的性質(zhì)和環(huán)境化學(xué)行為取決于它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)和在環(huán)境中的存在狀態(tài)。(五十年代日本出現(xiàn)的痛痛病是由 鎘Cd 污染水體后引起的；五十年代日本出現(xiàn)的水俁病是由 Hg 污染水體后引起的)重要污染物(1)元素：Cr,Hg,As,Pb,Cl (2)無機(jī)物:CO,NOx,SO2,KCN(3)有機(jī)化合物和烴類:烷烴（飽和）、芳香烴（苯環(huán)）、不飽和非芳香烴（不飽和，不帶苯環(huán)）、多環(huán)芳烴 (4)金屬有機(jī)和準(zhǔn)金屬有機(jī)化合物： 四乙基鉛、三丁基錫(5)含氧有機(jī)化合物：環(huán)氧乙烷、醚、醇、醛、酮、酚、有機(jī)酸等(6)有機(jī)氮化合物：胺、腈、硝基苯、三硝基苯（TNT） (7)有機(jī)鹵化物：氯仿（四氯化碳）、PCBs、氯代二惡英、氯代苯酚(8)有機(jī)硫化合物：硫醇類（甲硫醇）、硫酸二甲酯(9)有機(jī)磷化合物：有機(jī)磷農(nóng)藥、磷酸二甲酯、磷酸三乙酯按受污染物影響的環(huán)境要素可分為大氣污染物、水體污染物、土壤污染物等；按污染物的形態(tài)可分為氣體污染物、液體污染物和固體廢物；按污染物的性質(zhì)可分為化學(xué)污染物、物理污染物和生物污染物。優(yōu)先控制污染物：概念:基于有毒化學(xué)物的毒性、自然降解的可能性及在水體中出現(xiàn)的概率等因素,從多種有機(jī)物中篩選出的優(yōu)先控制物認(rèn)識過程： 20世紀(jì)60年代 人們只把環(huán)境問題作為污染來看待，沒有認(rèn)識到生態(tài)破壞的問題.； 20世紀(jì)70年代 1972年聯(lián)合國，瑞典，斯德哥爾摩“人類環(huán)境會議”，將環(huán)境污染和生態(tài)破壞提升到同一高度看待；20世紀(jì)80年代 1987年，由挪威首相布倫特蘭夫人組建的“聯(lián)合國世界環(huán)境與發(fā)展委員會”發(fā)表了《我們共同的未來》；20世紀(jì)90年代 1992年，巴西，里約熱內(nèi)盧，聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會，強(qiáng)調(diào)和正式確立了可持續(xù)發(fā)展的思想，并形成了當(dāng)代的環(huán)境保護(hù)的主導(dǎo)意識。 自然過程或人類的生產(chǎn)和生活活動會對環(huán)境造成污染和破壞，從而導(dǎo)致環(huán)境系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，稱為環(huán)境效應(yīng)。分為自然環(huán)境效應(yīng)和人為環(huán)境效應(yīng)。按環(huán)境變化的性質(zhì)劃分，（1）環(huán)境物理效應(yīng)：由物理作用引起的環(huán)境效應(yīng)即為環(huán)境物理效應(yīng)。（2）環(huán)境化學(xué)效應(yīng)： 在各種環(huán)境因素影響下，物質(zhì)間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)即為環(huán)境化學(xué)效應(yīng)。（3）環(huán)境生物效應(yīng)：環(huán)境因素變化導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)變異而產(chǎn)生的后果即為環(huán)境生物效應(yīng)。 污染物的遷移：污染物在環(huán)境中所發(fā)生的空間位移及其所引起的富集、分散和消失的過程。遷移有機(jī)械遷移、物理－化學(xué)遷移、生物遷移污染物轉(zhuǎn)化：是指污染物在環(huán)境中通過物理、化學(xué)或生物作用導(dǎo)致存在形態(tài)或化學(xué)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的過程。污染物質(zhì)在環(huán)境中的三大轉(zhuǎn)化途徑為：化學(xué)轉(zhuǎn)化、光化學(xué)轉(zhuǎn)化和生物轉(zhuǎn)化。環(huán)境化學(xué)研究特點：（1）以微觀研究宏觀：從原子、分子水平，研究宏觀環(huán)境圈層中環(huán)境現(xiàn)象和變化機(jī)制；（2）研究對象復(fù)雜：既有人為來源的也有天然來源的，處于環(huán)境開放體系內(nèi)，多種環(huán)境因素同時相互作用，其研究需要多學(xué)科的結(jié)合。（3）物質(zhì)水平低：mg/kg(ppm,106)、ug/kg(ppb,109) 1根據(jù)環(huán)境化學(xué)的任務(wù)、內(nèi)容和特點以及發(fā)展動向，你認(rèn)為怎樣才能學(xué)好環(huán)境化學(xué)這門課？環(huán)境化學(xué)是一門研究有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、化學(xué)特征、行為和效應(yīng)及其控制的化學(xué)原理和方法的科學(xué)。環(huán)境化學(xué)以化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境中出現(xiàn)而引起環(huán)境問題為研究對象，以解決環(huán)境問題為目標(biāo)的一門新型科學(xué)。其內(nèi)容主要涉及：有害物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中存在的濃度水平和形態(tài)，潛在有害物質(zhì)的來源，他們在個別環(huán)境介質(zhì)中和不同介質(zhì)間的環(huán)境化學(xué)行為；有害物質(zhì)對環(huán)境和生態(tài)系統(tǒng)以及人體健康產(chǎn)生效用的機(jī)制和風(fēng)險性；有害物質(zhì)已造成影響的緩解和消除以及防止產(chǎn)生危害的方法和途徑。環(huán)境化學(xué)的特點是要從微觀的原子、分子水平上來研究宏觀的環(huán)境現(xiàn)象與變化的化學(xué)機(jī)制及其防治途徑，其核心是研究化學(xué)污染物在環(huán)境中的化學(xué)轉(zhuǎn)化和效應(yīng)。目前，國界上較為重視元素（尤其是碳、氮、硫和磷）的生物地球化學(xué)循環(huán)及其相互偶合的研究；重視化學(xué)品安全評價、臭氧層破壞、氣候變暖等全球變化問題。當(dāng)前我國優(yōu)先考慮的環(huán)境問題中與環(huán)境化學(xué)密切相關(guān)的是：以有機(jī)物污染為主的水質(zhì)污染、以大氣顆粒物和二氧化硫為主的城市空氣污染；工業(yè)有毒有害廢物和城市垃圾對水題和土壤的污染。第二章 大氣環(huán)境化學(xué)大氣成分：按濃度分成三大類：（1）主要成分，濃度在1%以上量級，包括氮(N2)，氧(O2)和氬(Ar)；（2）微量成分(也稱次要成分)，濃度在1ppmv到1%之間，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，濃度在1ppmv以下，主要有氫(H2)，臭氧(O3)， 氙(Xe),一氧化二氮(N2O)，氧化氮(NO)，二氧化氮(NO2)，氨氣(NH3)，二氧化硫(SO2)，一氧化碳(CO)以及氣溶膠等等。此外，還有一些大氣中本來沒有的，純屬人為產(chǎn)生的污染成分，它們目前在大氣中的濃度多為pptv的量級，如氟氯烴類化合物(常記為CFCs)等。大氣層的結(jié)構(gòu)：對流層、平流層、中間層、熱層、逸散層對流層特性：由于對流層大氣的重要熱源來自于地面長波輻射，因此離地面越近氣溫越高；離地面越遠(yuǎn)氣溫則越低。在對流層中，高度每增加100m，℃。云雨的主要發(fā)生層，赤道厚兩極薄。平流層特征：在平流層內(nèi)，大氣溫度上熱下冷，空氣難以發(fā)生垂直對流運動，只能隨地球自轉(zhuǎn)產(chǎn)生平流運動，平流層氣體狀態(tài)非常穩(wěn)定。在平流層內(nèi)，進(jìn)入的污染物因平流運動形成一薄層而遍布全球。中間層特征：在中間層中，由于層內(nèi)熱源僅來自下部的平流層，因而氣溫隨高度增加而降低，溫度垂直分布特征與對流層相似；由于下熱上冷，空氣垂直運動強(qiáng)烈。熱層特征：在熱層中，溫度隨高度增加迅速上升。熱層空氣極稀薄，在太陽紫外線和宇宙射線輻射下，空氣處于高度電離狀態(tài)，該層也可以稱為電離層。逸散層：800km以上高空；空氣稀薄，密度幾乎與太空相同；空氣分子受地球引力極小，所以氣體及其微?？梢圆粩鄰脑搶犹右莩鋈ァＤ鏈赜捎谶^程的不同，可分為近地面的逆溫、自由大氣逆溫。近地面的逆溫：輻射逆溫、平流逆溫、融雪逆溫、地形逆溫自由大氣逆溫：亂流逆溫、下沉逆溫、鋒面逆溫逆溫的危害：在對流層中，由于低層空氣受熱不均，能夠使氣體發(fā)生垂直對流運動，致使對流層上下空氣發(fā)生交換。通過垂直對流運動，污染源排放的污染物能夠被輸送到遠(yuǎn)方，并由于分散作用而使污染物濃度降低。逆溫現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生在較低氣層中，這時氣層穩(wěn)定性特強(qiáng)，對于大氣中垂直運動的發(fā)展起著阻礙作用，對大氣垂直流動形成巨大障礙，地面氣流不易上升，使地面污染源排放出來的污染物難以借氣流上升而擴(kuò)散。 氣團(tuán)的穩(wěn)定性與密度層結(jié)和溫度層結(jié)兩個因素有關(guān)。大氣污染源：自然因素：火山噴發(fā)： 排放出SOH2S、COCO、HF及火山灰等顆粒物；森林火災(zāi)： 排放出CO、COSONO2；自然塵（風(fēng)砂、土壤塵）；海浪飛沫： 顆粒物主要為硫酸鹽與亞硫酸鹽。人為因素：工廠企業(yè)廢氣排放；交通運輸 ：飛機(jī)、機(jī)動車、輪船尾氣 ；燃油燃煤（農(nóng)村爐灶）；農(nóng)業(yè)活動（農(nóng)藥噴灑）。大氣中有哪些重要污染物及分類定義：大氣污染物是指由于人類的活動或是自然過程所直接排入大氣或在大氣中新轉(zhuǎn)化生成的對人或環(huán)境產(chǎn)生有害影響的物質(zhì)。城市中影響健康的主要大氣污染物是二氧化硫（及進(jìn)一步氧化產(chǎn)物三氧化硫、硫酸鹽）、懸浮顆粒物（煙霧、灰塵、PM）、氮氧化物、一氧化碳、揮發(fā)性有機(jī)化合物（碳?xì)浠衔锖脱趸铮⒊粞?、鉛和其他有毒金屬。分類：大氣污染物按存在形式分可分為氣態(tài)污染物和顆粒態(tài)污染物；大氣污染物按形成過程又可以分為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氣環(huán)境中且在大氣中物理和化學(xué)性質(zhì)均未發(fā)生變化的污染物，又稱為原發(fā)性污染物：二次污染物：指由一次污染物與大氣中已有成分或幾種污染物之間經(jīng)過一系列的化學(xué)或光化學(xué)反應(yīng)而生成的與一次污染物性質(zhì)不同的新污染物，又稱為繼發(fā)性污染物。 重要污染物來源及消除途徑二氧化硫：燃燒。降水清除：雨除、沖刷；氣相或液相氧化成硫酸鹽；土壤：微生物降解、物理和化學(xué)反應(yīng)、吸收；植被：表面吸收、消化攝?。缓Ｑ?、河流：吸收硫化氫：火山噴射、海水浪花、生物活動等。氧化為二氧化硫（寫去除反應(yīng)）臭氧：在植被、土壤、雪和海洋表面上的化學(xué)反應(yīng)氮氧化物：燃燒、尾氣排放。土壤：化學(xué)反應(yīng)；植被：吸收、消化攝?。粴庀嗷蛞合嗷瘜W(xué)反應(yīng)一氧化碳：不完全燃燒。平流層：與OH自由基反應(yīng)；土壤：微生物活動；二氧化碳植被：光合作用，吸收；海洋：吸收甲烷：燃燒、泄露、發(fā)酵。土壤：微生物活動；植被：化學(xué)反應(yīng)、細(xì)菌活動；對流層及平流層：化學(xué)反應(yīng)碳?xì)浠衔铮合蝾w粒物轉(zhuǎn)化；土壤：微生物活動；植被：吸收、消化攝取影響大氣污染物遷移的因素由染源排到大氣中的污染物的遷移主要受到空氣的機(jī)械運動、由天氣形勢和地理地勢造成的逆溫現(xiàn)象以及污染物本身的特性?；練庀笠兀? 氣溫、氣壓、濕度、風(fēng)、云量燃燒過程中NO的生成量主要與 燃燒溫度 和 空燃比 有關(guān)1CFC11和Halon1211d 分子式分別為 CFCl3 和 CF2ClBr 1大氣中的CH4主要來自 煤 、 石油 、 天然氣 的排放。1大氣中有哪些重要自由基?其來源如何?（產(chǎn)生：熱裂解法、光解法、氧化還原法） 大氣中主要自由基有：HO、HOR、RO2 HO的來源：①O3的光解：O3＋ｈr Ｏ＋Ｏ2 O+H2O 2HO ② HNO2的光解： HNO2 +ｈr HO +NO③ H2O2的光解： H2O2 +ｈr 2HO，污染大氣來源是HNO3和H2O。HO2的來源：① 主要來自醛特別是甲醛的光解 H2CO +ｈr H + HCO H + O2 + M HO2 + M HCO + O2 +M HO2 + CO + M ② 亞硝酸酯的光解：CH3ONO +ｈr CH3O + NO CH3O + O2 HO2 + H2CO ③ H2O2的光解：H2O2 +ｈr 2HO HO + H2O2 HO2 + H2OR的來源：RH + O R + HO RH + HO R + H2OCH3的來源：CH3CHO的光解 CH3CHO +ｈr CH3 + CHO CH3COCH3的光解 CH3COCH3 +ｈr CH3 + CH3COCH3O的來源：甲基亞硝酸酯的光解 CH3ONO +ｈr CH3O + NO 甲基硝酸酯的光解 CH3ONO2 +ｈr CH3O + NO2RO2的來源：R + O2 RO21敘述大氣中NO轉(zhuǎn)化為NO2的各種途徑。① NO + O3 NO2 + O2② HO + RH R + H2O R + O2 RO2NO + RO2 NO2 + RORO + O2 R`CHO + HO2 （R`比R少一個C原子）NO + HO2 NO2 + HO1氮循環(huán)主要通過 同化、 氨化、 硝化 和 反硝化等四個生物化學(xué)過程完成。1分子、原子、自由基或離子吸收光子