【文章內(nèi)容簡介】 酸 尿素 芳香烴 維生素 腐殖質(zhì)配合物的穩(wěn)定性 指配合離子在溶液中離解成中心原子（離子）和配體，當(dāng)離解達到平衡時離解程度的大小電子活度 還原劑和氧化劑可以定義為電子給予體和電子接受體 定義PE=lge e為水溶液中電子的活度 當(dāng)H+（aq）在1單位活度和1atmH2平衡的介質(zhì)中 PEPH圖繪制 PE=PE0+1/nlg([反應(yīng)物]/[生成物])決定電位 某個單體系的含量比其他體系高得多，則此時該單體系電位幾乎等于混合復(fù)雜體系的PE 稱之為決定電位 天然水中為DO 有機物積累的厭氧環(huán)境中為有機物 也可以為二者結(jié)合水體穩(wěn)定上限 PE= 下限 PE=PH腐殖質(zhì) 生物體物質(zhì)在土壤 水和沉積物中轉(zhuǎn)化形成 包括腐植酸（溶于稀堿但不溶于酸） 富里酸（又可溶于酸又可溶于堿） 腐黑物（不能唄酸堿提取的部分）有機配體對重金屬遷移的影響 影響顆粒物對重金屬的吸附 影響重金屬化合物的溶解度分配系數(shù) 非離子性有機物可通過溶解作用分配到土壤有機質(zhì)中，并經(jīng)過一段時間達到分配平衡，此時有機物在土壤有機質(zhì)和水中含量的比值成為分配系數(shù)分配系數(shù)Kp=Koc[(1ωf)Wocs+ωfWoc+]Koc標(biāo)準(zhǔn)化分配系數(shù)Koc=(辛醇水分配系數(shù))Ωf 細(xì)顆粒質(zhì)量分?jǐn)?shù) Wocs粗沉積物中有機碳含量 Woc+細(xì)沉積物中有機碳含量生物濃縮因子（BCF）有機毒物在生物體內(nèi)濃度和水中該有機物濃度之比揮發(fā)作用 亨利定律 揮發(fā)作用的雙模理論 基于化學(xué)物質(zhì)從水中揮發(fā)時必須克服來自近水表層和空氣層的阻力而提出的 此阻力控制著化學(xué)物質(zhì)由水向空氣遷移的速率 化學(xué)物質(zhì)在揮發(fā)過程中分別通過一個薄的液膜和一個薄的氣膜水解作用光解作用 為有機物真正的分解過程 不可逆的改變了反應(yīng)分子 分三種類型 直接光解 敏華光解 氧化反應(yīng)直接光解 化合物本身直接吸收了太陽能而進行分解反應(yīng)敏化光解 水體中存在的天然物質(zhì)（如腐殖質(zhì)）被陽光激發(fā) 有將激發(fā)態(tài)的能量傳遞給化合物而導(dǎo)致的分解反應(yīng)氧化反應(yīng) 天然物質(zhì)被輻照而產(chǎn)生自由基或純態(tài)氧等中間體，這些中間體又與化合物作用而生成轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物光量子產(chǎn)率 分子被活化后，可能進行光反應(yīng)也可能通過光輻射的形式進行去活化再回到基態(tài) 進行光化學(xué)反應(yīng)的光子和吸收總光子數(shù)目之比為光量子產(chǎn)率生物降解過程微生物代謝途徑：（1）通過酶催化的親核水解反應(yīng)（2）利用氧的親電行為的氧化反應(yīng)（3）通過氫化物親核行為或還原金屬的還原反應(yīng)（4）加成反應(yīng)或自由基H提取和富馬酸加成反應(yīng)生長代謝 許多有毒物質(zhì)可以像天然有機污染物那樣作為生長基質(zhì)，作為食物提供能量和提供細(xì)胞生長所需的碳，為生長代謝共代謝 某些有機污染物不能作為微生物的唯一碳源與能源，必須有另外的化合物存在提供微生物碳源或能源時，有機物才能被降解 此現(xiàn)象為共代謝影響生物降解的因素 化合物的化學(xué)性質(zhì)決定著微生物是否能夠利用他做基質(zhì) 環(huán)境因素（溫度 營養(yǎng)物的限制 基質(zhì)的吸著作用 溶解度 PH 厭氧條件）第四章 土壤環(huán)境化學(xué)土壤是自然環(huán)境要素的重要組成之一，它是處于巖石層外面的一層疏松的部分，具有支持植物和微生物生長繁殖的能力，被稱為土壤圈土壤組成 固相（土壤礦物質(zhì)和土壤有機質(zhì)） 液相（水分及其水溶物）氣相（空隙中充滿的空氣）土壤分層：覆蓋層 淋溶層 沉積層 母質(zhì)層 基巖原生礦物 各種巖石受到程度不同的物理風(fēng)化而未經(jīng)化學(xué)風(fēng)化的碎屑物，其原來的化學(xué)組成和結(jié)晶結(jié)構(gòu)都未發(fā)生改變（硅酸鹽類礦物 氧化物類礦物 硫化物類礦物 磷酸鹽類礦物）次生礦物 大多數(shù)由原生礦物經(jīng)化學(xué)風(fēng)化后形成的新礦物，其化學(xué)組成和晶體結(jié)構(gòu)都改變 （簡單鹽類 二氧化物類 次生鋁硅酸鹽類）土壤有機質(zhì) 土壤有機質(zhì)是土壤中含碳有機物的總稱，來自于動植物和微生物殘體土壤水分 來自于大氣降水和灌溉 地下水 空氣中的水蒸氣冷凝土壤質(zhì)地 由不同的粒級混合在一起所表現(xiàn)出來的土壤粗細(xì)狀況土壤氧化還原性 Eh 300 mv，氧體系起主要作用，土壤處于氧化狀態(tài)；Eh 300 mv，土壤有機質(zhì)起主要作用，還原狀態(tài)；影響Eh的因素（1）土壤通氣情況（2）pH值：受氧體系支配，pH下降則Eh上升（3）有機質(zhì)狀況：有機質(zhì)分解時形成大量還原性物質(zhì)（4）無機物狀況：還原性或氧化性物質(zhì)的含量（5）根系代謝所分泌的有機酸的Redox膠體性質(zhì) 具有巨大的比表面和比表面能（處于表面的分子所受到的引力是不相等的表面分子具有一定的自由能為表面能）膠體具有帶電性 雙電層理論 微粒的內(nèi)部稱為微粒核 一般帶負(fù)電荷形成一個負(fù)離子層（即決定電位離子層），其外部由于電性吸引 而形成一個正離子層（反離子層 包括非活動性離子層和擴散層） 即合稱為雙電層 第一層是在表面上專屬吸附的離子 第二層是擴散層，依靠靜電作用。微粒核與雙電層內(nèi)層合稱微粒團 膠粒電荷性質(zhì)決定于內(nèi)層電荷膠體的凝聚性 由于膠體的比表面和表面能都很大 為減少表面能 膠體具有相互吸引凝聚的趨勢 是膠體的凝聚性（影響因素：土壤膠體的電動電位 擴散層厚度 土壤溶液中電解質(zhì)濃度 PH）膠體的吸附作用氛圍表面吸附 離子交換吸附 專屬吸附專屬吸附 吸附過程中除了化學(xué)鍵的作用外尚有加強的憎水鍵和范德華力在起作用（水和氧化物膠體對重金屬離子有較強的吸附作用 在中性表面甚至在與吸附離子帶有相同點和符號的表面均能進行吸附作用）離子交換 在土壤膠體雙電層的擴散層中 補償離子可以和溶液中相同電荷的離子以離子價為依據(jù)作等價交換 稱為離子交換（影響因素 電荷數(shù) 離子半徑 及水化程度 土壤種類 土壤質(zhì)地 土壤膠體中SiO2/R2O3值 PH鹽基飽和土壤 當(dāng)土壤膠體上吸附的陽離子均為鹽基離子 且已達到吸附飽和時的土壤稱為鹽基飽和土壤 鹽基飽和度=交換性鹽基總量/陽離子交換量活性酸度 土壤的活性酸度是土壤中氫離子的直接反應(yīng) 成為有效酸度 用PH表示潛行酸度 來源是土壤膠體吸附的可代換性H+和Al3+代換性酸度 用過量中性鹽溶液淋洗土壤溶液中的金屬離子與土壤中的H+和Al3+發(fā)生離子交換作用 而表現(xiàn)出來的酸度稱為代換性酸度水解性酸度 用弱酸強堿鹽淋洗土壤 溶液中的金屬離子可以將土壤膠體吸附的H+和Al3+代換出來同時生成其弱酸 此時所測定出的該弱酸的酸度為水解性酸度土壤堿度 碳酸鹽堿度和重碳酸鹽堿度的總和稱為總堿度土壤的緩沖性能 指土壤具有緩和其酸堿度發(fā)生激烈變化的能力 它可以保持土壤反應(yīng)的相對穩(wěn)度為植物生長和土壤生物的活動創(chuàng)造比較穩(wěn)定的生活環(huán)境緩沖作用：土壤溶液 弱酸及其鹽類 有機酸等兩性物質(zhì) 土壤 鹽基離子和氫離子分別對酸和堿起緩沖作用土壤氧化性 由自由氧 硝酸根離子 高價金屬離子所引起土壤污染：當(dāng)各種污染物通過各種途徑輸入土壤其數(shù)量超過了土壤的自凈能力，并破壞了土壤的功能和影響了土壤生態(tài)系統(tǒng)的平衡，稱為土壤污染 特點 隱蔽性、潛在性、不可逆性影響重金屬在土壤植物中遷移的因素：土壤理化性質(zhì)（PH、質(zhì)地、氧化還原電位、有機質(zhì)含量） 重金屬的種類、濃度及在土壤中存在的形態(tài)、植物的種類生長發(fā)育期、重金屬的復(fù)合污染、施肥遷移規(guī)律 植物對土壤中重金屬的富集 土壤中的重金屬有向根際土壤遷移的趨勢 土壤膠體粒子對重金屬的固定植物對重金屬污染產(chǎn)生耐性的幾種機制 :根系通過改變根際化學(xué)性狀、原生質(zhì)泌溢等作用限制重金屬離子跨膜吸收、重金屬與植物的細(xì)胞壁結(jié)合、酶系統(tǒng)的作用、形成重金屬硫蛋白或植物絡(luò)合素土壤重金屬污染的防治措施 ①控制農(nóng)藥的適用②合理適用化學(xué)肥料③加強污染物的監(jiān)測和管理④排土、客土改良⑤施加抑制劑土壤中農(nóng)藥的遷移 擴散（影響因素 水分含量、吸附、孔隙度、溫度、農(nóng)藥本身性質(zhì)、氣流速度） 質(zhì)體流動 （由水和土壤微粒或者二者共同作用所致） 去除 揮發(fā)作用 非生物降解（水解反應(yīng)、光化學(xué)降解） 微生物降解 非離子型農(nóng)藥在土壤水體系中的分配作用 吸附等溫線呈線性 不存在競爭吸附 分配系數(shù)隨其水中溶解度減少而增大土壤對農(nóng)藥的吸附作用 離子交換、 配位體交換、范德瓦爾力、疏水結(jié)合、氫鍵結(jié)合、電荷轉(zhuǎn)移土壤濕度 在干土壤時 土壤礦物表面強烈的吸附作用 土壤潮濕時水分子競爭作用 土壤中農(nóng)藥吸附量減少氮素在土壤中的遷移 來源：人為源 肥料制造 燃料的燃燒 增加豆科植物的耕種 天然源 雷電現(xiàn)象 死亡動植物的生物降解產(chǎn)物形態(tài) 無機態(tài)氮、氨態(tài)氮、硝態(tài)氮有機態(tài)氮 水溶性有機氮、水解性有機態(tài)氮（蛋白質(zhì)和多肽類）、非水解性有機態(tài)氮氮素的流失 揮發(fā)損失、淋溶損失、反硝化脫氮損失、隨水流失、地表徑流和沖刷氮污染 植物能從土壤中吸附過量的硝酸鹽氮，在干旱的條件下容易發(fā)生，含有過量硝酸鹽的莊稼會使反芻動物中毒，當(dāng)含有過量硝酸鹽的植物作為動物青飼料時 會使人類受該 硝酸鹽污染地表水和地下水磷元素在土壤中的遷移 來源 天然源 巖石的風(fēng)化作用人為源 磷礦廢水及施用磷肥無機態(tài)磷 磷酸鈣（鎂）化合物、磷酸鐵和磷酸鋁類化合物、閉蓄態(tài)磷、磷酸鐵鋁和（鉀 鈉）等復(fù)合而成的磷酸鹽有機態(tài)磷 核酸類、植素類、磷脂類固磷作用 土壤中各種磷化合物從可溶性或速效性狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椴豢扇苄曰蚓徯誀顟B(tài) 成為土壤的固磷作用（化學(xué)沉淀、土壤固相表面交換吸附、閉蓄現(xiàn)象、生物固定）磷肥的污染 氟污染 磷肥中的放射性 重金屬 三氯乙醛的危害土壤環(huán)境容量 一般將土壤所允許承納污染物質(zhì)的最大數(shù)量成為土壤環(huán)境容量第五章 化學(xué)物質(zhì)的生物效應(yīng)和生態(tài)效應(yīng)生物膜 由磷脂雙分子層和蛋白質(zhì)鑲嵌組成 膜孔 生物膜中還間以帶極性 常含有水的微小孔道通過膜的五種方式 膜孔濾過 直徑小于膜孔的水溶性物質(zhì) 借助靜水壓和滲透壓通過被動擴散 脂溶性物質(zhì)從高濃度側(cè)向低濃度側(cè)， 即順濃度梯度擴散通過有類脂層屏障的生物膜被動易化擴散 有些物質(zhì)可在高濃度側(cè)與膜上特異性蛋白質(zhì)載體結(jié)合 通過生物膜 至低濃度側(cè)解離出原物質(zhì)主動轉(zhuǎn)運 在消耗一定的代謝能量下 一些物質(zhì)可在低濃度側(cè)與膜上高濃度特異性蛋白載體結(jié)合 通過生物膜 至高濃度側(cè)解離出原物質(zhì)胞吞胞飲 少數(shù)物質(zhì)與膜上某種蛋白質(zhì)有特殊親和力 當(dāng)其與膜接觸后 可改變這部分膜的表面張力 引起膜的外包或內(nèi)陷而被包圍進入膜內(nèi)，固體物質(zhì)的這一轉(zhuǎn)運稱為胞吞 液體物質(zhì)這一轉(zhuǎn)運稱為胞飲 污染物質(zhì)在機體內(nèi)的運動過程包括轉(zhuǎn)運（吸收 分布）和消除（排泄和生物轉(zhuǎn)化）吸收 污染物質(zhì)從機體外通過各種途徑通透體膜進入血液的過程 吸收途徑為機體的消化管（被動擴散） 呼吸管（被動擴散 濾過方式）消化管（被動擴散）分布 污染物被吸收后或其代謝轉(zhuǎn)化物質(zhì)形成后，通過學(xué)業(yè)轉(zhuǎn)送至機體各組織 與組織成分結(jié)合 從組織反悔血液，以及再反復(fù)等過程 被動擴散為主 高脂溶性低解離度的污染物排泄 污染物質(zhì)機器代謝物質(zhì)向體外的轉(zhuǎn)運過程 有腎（尿排出） 肝膽（膽汁排出） 肺 腸外分泌腺 肝腸循環(huán) 物質(zhì)由膽汁排泄 在腸道中又重新被吸收 該現(xiàn)象成為肝腸循環(huán)蓄積 機體長期接觸某污染物質(zhì) 若吸收超過排泄和其代謝轉(zhuǎn)化 則會出現(xiàn)該污染物質(zhì)在體內(nèi)逐增的現(xiàn)象 為生物蓄積蓄積部位 血漿蛋白、脂肪（有機污染物、 脂溶性產(chǎn)物）骨骼 （重金屬）血腦屏障：位于腦部毛細(xì)血管壁。污染物能否進入腦部取決于其脂溶性生物富集 生物通過非吞食的方式從周圍環(huán)境蓄積某種元素或難降解的物質(zhì) 使其在機體內(nèi)濃度超過周圍環(huán)境中濃度的現(xiàn)象 生物濃縮系數(shù)BCF=Cb/Ce lgBCF=algKow+b生物放大 同一食物鏈上的高營養(yǎng)級生物通過吞食低營養(yǎng)級生物蓄積某種元素或難降解物質(zhì) 使其在有機物體內(nèi)的濃度隨營養(yǎng)級數(shù)提高而增大現(xiàn)象生物積累 生物從周圍環(huán)境和食物鏈蓄積某種元素或難降解物質(zhì) 使其在機體中的濃度超過周圍環(huán)境中濃度的現(xiàn)象 包括生物富集和生物放大生物轉(zhuǎn)化 物質(zhì)在生物作用下經(jīng)受的化學(xué)變化成為生物轉(zhuǎn)化 微生物起關(guān)鍵作用酶促反應(yīng) 在酶催化下發(fā)生轉(zhuǎn)化的物質(zhì)成為底物或者基質(zhì) 底物所發(fā)生的轉(zhuǎn)化成為酶促反應(yīng) 酶的特點（專一性高 效率高 需要溫和的外界條件）按作用場所分類：胞內(nèi)酶 胞外酶反應(yīng)類型分類 氧化還原 轉(zhuǎn)移酶 水解 裂解 異構(gòu) 合成成分分類 單成分酶（酶蛋白） 雙成分酶（輔基或輔酶）傳遞氫作用：FMN FAD NAD+ NADP+ 輔酶Q傳遞酰基： 輔酶A有氧氧化/無氧氧化 受氫體是否為細(xì)胞內(nèi)的分子氧生物降解 有機物通過生物氧化及其他生物轉(zhuǎn)化 可變成更小更簡單的分子的過程糖類 多糖（水解）單糖（酵解）丙酮酸——三羧酸循環(huán)（TCA）脂肪（水解）甘油——丙酮酸 脂肪酸——乙酰輔酶A（TCA）蛋白質(zhì)（水解）氨基酸（脫氨脫羧）脂肪酸甲烷發(fā)酵 糖 脂肪 蛋白質(zhì)（產(chǎn)氫菌、乙酸菌）乙酸甲酸 氫氣 二氧化碳（甲烷菌）甲烷有毒有機物的生物轉(zhuǎn)化氧化反應(yīng) 混合功能氧化酶加氧氧化（碳羥基氧化 氧脫烴） 脫氫酶 脫氫氧化 氧化酶氧化還原反應(yīng) 可逆脫氫酶加氫還原 硝基還原酶還原 偶氮還原酶還原 還原脫氧酶還原水解反應(yīng) 羧酸脂酶使脂肪族水解、芳香酯酶使芳香族酯水解磷酸酯酶使磷酸酯水解、酰胺酶使酰胺水解 結(jié)合反應(yīng) 葡萄糖 醛酸結(jié)合 硫酸結(jié)合 谷胱甘肽結(jié)合 礦化作用 微生物催化反應(yīng)的結(jié)果，可以使毒性有機化合物全部降解為無機物，即毒性有機化合物降解為二氧化碳 無機產(chǎn)物（硝酸根 磷酸跟 硫酸根）成為礦化作用去毒反應(yīng) 在產(chǎn)生母體化合物的危害形式之前，微生物產(chǎn)生一個無毒或低毒化合物時就產(chǎn)生潛在危險化合物的去毒作用氮的微生物轉(zhuǎn)化固氮 通過微生物作用把分子氮轉(zhuǎn)化為氨的過程氨化 生物殘體中的有機氮化合物經(jīng)微生物分解成液態(tài)氨的過程同化 NO3/NH4+ ——蛋白質(zhì) 硝化 NH4+——NO3 反硝化 NO3——N2硫的微生物轉(zhuǎn)化含硫有機物有氧條件下為H2SO4 厭氧條件下為H2S硫化H2SO4——H2S 反硫化H2S——H2SO4 反硫化為海水中H2S主要來源汞 汞的甲基化 二價無機汞鹽轉(zhuǎn)變?yōu)榧谆投谆倪^程 還原作用 抗汞微生物將甲基汞和無機汞化合物變成金屬汞影響汞甲基化的因素：氧氣條件、pH值、硫化物的存在、汞的甲基化過程還與污泥里微生物數(shù)量、營養(yǎng)物質(zhì)多少及溫度砷 砷的甲基化 場所為水體和土壤 去甲基化硒 有機硒化合物轉(zhuǎn)化為無機硒化合物 硒化合物的甲基化 還原為單質(zhì)硒 單質(zhì)硒的氧化鐵 二價鐵 三價鐵與含鐵有機物之