环境化学重点总结.docx

第一章 绪论1. 什么叫环境化学? 环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的科学。 （环境化学是在化学科学的传统理论和方法的基础上发展起来的是以化学物质在环境中出现而引起的环境问题为研究对象，以解决环境问题为目的的一门新兴学科。）2. 环境效应分为：环境物理效应、环境化学效应、环境生物效应。3. 什么是环境物理效应？哪些属于环境物理效应？环境物理效应是由物理作用引起的，比如噪声、光污染、电磁辐射污染、地面沉降、热岛效应、温室效应等。4. 什么是环境化学效应？哪些属于环境化学效应？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。比如湖泊的酸化、土壤的盐碱化、地下水硬度升高、局部地区发生光化学烟雾、有毒有害固体废弃物的填埋造成地下水污染等。5. 什么是环境生物效应？哪些属于环境生物效应？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。比如大型水利工程可能破坏水生生物的回游途径从而影响他们的繁殖，大量工业废水排入江河湖海对水生生态系统产生毒性效应，使鱼类受害而减少甚至灭绝。第2章 大气环境化学1. 大气层结构？及其各自的特点？ 大气层次分为对流层、平流层、中间层、热层。（1） 对流层是大气的最底层，其厚度随着纬度和季节而变化。显著特点是气温随着海拔高度的增加而降低，大约每上升100m，温度降低0.6摄氏度。对流层顶层结冰。天气变化剧烈。另一大特点是密度大，大气总质量的3/4以上集中在对流层。大气污染主要集中该层。结构：摩擦层 ( 边界层 )、自由大气层、对流层顶层 ( 结冰 )。（2） 平流层从对流层顶到约50 km的大气层为平流层。在平流层下层（3035 km以下），温度随高度降低变化较小，又称为同温层。在3035 km以上，温度随高度升高而升高。 特点： 空气没有对流运动，平流运动占显著优势。空气比下层稀薄得多，水汽、尘埃的含量甚微，很少出现天气现象，透明度高。在高约1535 km范围内，有厚约20 km的一层臭氧层，使平流层的温度随高度升高。（3） 中间层平流层顶5080 km高处的大气为中间层。无臭氧组分，气温随高度的增加而迅速降低。 特点：空气更稀薄：无水分：温度随高度增加而降低，气体垂直运动强烈；中间层中上部，气体分子（O2、N2）开始电离。（4） 热层中间层顶到500 km，气温分布随高度的增加而增加。特点：空气处于高度电离状态温度随高度增加迅速增高；大气更为稀薄;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。2. 大气中的主要污染物分为哪几种？ 按物理状态分为气态污染物和颗粒污染物（危害最大最严重） 按形成过程分为一次污染物和二次污染物 按化学组成分为含硫化合物、含氮化合物、含碳化合物和含卤素化合物。3. 什么叫一次污染物？什么叫二次污染物（污染比一次更严重）？一次污染物是指直接从污染源排放的污染物质，如CO、SO2、NO等；二次污染物是指由一次污染物经化学反应形成的污染物质，如臭氧、硫酸盐颗粒物等。4. 气态污染物有哪几种？含硫化合物：SO2、SO3和H2S等 无解！含氮化合物：NO、NO2、NH3等 无解！含碳化合物：CO和CO2 无解！碳氢化合物：有机废气 CH4 无解！ 含卤素化合物：含氯和含氟化合物 有解！5. 以石油为能源，排入大气的一次污染物，在太阳紫外线的作用下发生光学反应，参与光化学反应的一次和二次污染物的混合物，所形成的烟雾污染称为光化学烟雾，也称洛杉矶型烟雾。以煤为原料，大气中烟尘、SO2与水蒸气混合并发生化学反应所生成的烟雾，称为硫酸烟雾，也称伦敦型烟雾。 （连下边15、16）6. 什么叫污染物在大气中的迁移？污染物在大气中的迁移是指由污染源排放出来的污染物由于空气的运动使其传输和分散的过程。（污染物浓度的降低和扩散）7. 什么叫垂直递减率？随高度升高气温的降低率， = - dT/dz（T绝对温度，K；z高度，m）对流层中， = 0.65 K/100 m （ 0）但一定条件下，会出现反常现象：= 0 时，称为等温层 0时，称为逆温层（大气层稳定性强，对大气的垂直运动的发展起阻碍作用）8. 什么叫温度层结？指地球表面上方的大气温度随高度的变化情况，即气温的垂直分布。（气温的垂直分布决定着大气的稳定度，而大气稳定度又影响着湍流的强度，因而温度层结与大气污染程度有着紧密的关系。）9. 最有利于逆温辐射发展的条件是平静而晴朗的夜晚。10. 什么叫干绝热垂直递减率？ 干空气绝热上升单位距离时的温度降低值，又称为干空气的绝热垂直递减率。 d= - dTi/dz （式中Ti为干空气团的温度） 干绝热递增减率为一近似常数，其值大约为 1100m。11. 影响大气污染物迁移的因素主要有风和湍流、由于天气形势和地理地势造成的逆温现象、污染源本身特性。（1） 风和大气湍流风可以使污染物向下风扩散，湍流可以是污染物向各方向扩散。（2） 天气形势和地理地势 海陆风：白天海风，夜间陆风。温度低的地方刮向温度高的地方。城郊风：城市中的企业和居民要燃烧大量的燃料，燃烧过程中有大量热能排放到大气中，造成市区温度比郊区高，城市热岛上暖而轻的空气上升，四周郊区的冷空气向城市流动。！什么叫城市热岛效应？城市中的企业和居民要燃烧大量的燃料，燃烧过程中有大量热能排放到大气中，造成市区温度比郊区高，这个现象叫做城市热岛效应。（即是指城市平均气温比周围乡村高的现象）山谷风：白天气流由谷底流向山坡形成谷风；夜间山坡上的空气沿坡下滑形成山风。12. 什么叫自由基？自由基也称游离基，是指由于共价键均裂而生成的带有未成对电子的碎片。（自由基越饱和越稳定）13. 光化学反应（1） 定义：分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应。（注意：并不都是自由基反应！）（2） 光化学反应的两大定律： 光化学第一定律：在光化学反应中，要是物质发生光分解，则只有当激发态的分子能量足够使分子内的化学键断裂的时候，也就是说光子能量至少要大于化学键能时，才可能引起光分解反应，而且光量子还必须被所作用的分子吸收，就是说：分子对某些特定波长的光要有特征吸收光谱。 光化学第二定律：分子吸收光子是单光子过程，因为激发态分子寿命很短，(激发态分子存留时间一般小于10-8秒)，这样激发态分子几乎不可能吸收第二个光子。（3）能斯特方程 E = = （光子能量）h为普朗克常数，6.62610-34 Js/光子；c为光速3.0108 m/s，为光子波长nm = 10-9 m 分子活化能的计算：如果一个分子吸收一个光量子，1 mol 分子吸收的光量子总能量为 EN = N = N （N为阿伏加得罗常数，6.0221023光子/mol） 14. 大气中的自由基以 HO.和HO2.更为重要。他们的来源分别为？（1） HO.主要来源：（高温有利于其生成） 清洁大气中：天然来源是臭氧的光解（O3来源于NO2光解） 长波光子（一般不能形成HO.）： O3+hv (波长大于315nm )O2+O . （基态原子氧） O2+O .+MO3+M 短波光子（可以形成HO. ）： O3+hv (波长小于315nm)O2+O* （激发态原子氧） O*+H2O2HO . 污染大气中：硝酸、亚硝酸和过氧化氢的光解 HNO2 + hv (200-400nm) NO + HO . HNO3 + hv (120-335nm) NO2 + HO . H2O2+hv ( 360nm)2HO . （2） HO2.主要来源： HO2.自由基天然源是大气中醛类（尤其甲醛）光解 HCHO + hv ( 100 贫营养湖泊状态 N/P 15磷是控制富营养化的因素 N/P 10富营养湖泊状态7. 水中无机物污染物迁移转化的途径：沉淀-溶解、氧化还原、配合作用、胶体形成、吸附-解吸等一系列物理化学作用。（1） 水环境中颗粒物的吸附作用【1】水环境中胶体颗粒的吸附作用大体可以分为表面吸附（物理吸附、主要）、离子交换吸附（物理化学吸附，主要）和专属吸附（次要）。P173页表3-8 【2】氧化还原 什么叫电子活度？ 酸碱反应和氧化还原反应之间存在着概念上的相似性，酸和碱是用质子给予体和质子接受体来解释。还原剂和氧化剂可以定义为电子给予体和电子接受体，ae水溶液中电子的活度。 PE的严格定义？ pE表示平衡状态下（假想）的电子活度，它衡量溶液接收或迁移电子的相对趋势。pE越小，电子浓度越高，体系提供电子的倾向就越强。 pE越大，电子浓度越低，体系接受电子的倾向就越强。 PH与PE定义的异同点？ 共同点：都是用来表示各自的活度的，概念相似、书写形式相似 不同点：PH表示的是电子活度，衡量的是溶液接受或迁移质子的相对趋势，而PE表示的是电子活度，衡量的是溶液接受或者给出电子的相对趋势。 PE的计算：pE = lg(e-)=E/0.059（V） 8.P199 、200问一下别人这里的重点 没有记全9. 决定电位定义：若某个单体系的含量比其他体系高的多，则此时该单体系电位几乎等于混合复杂体系的pE，称之为决定电位。10. 水中N体系的对数浓度图 要知道N的形态以及什么时候是什么形态 pE7：NO3-是主要形态；11. 清洁区：表明未被污染，氧及时得到补充。 分解区：细菌对排入的有机物进行分解，其消耗的溶解氧量超过通过大气补充的氧量，因此，水体中溶解氧下降，此时细菌个数增加。 腐败区：溶解氧消耗殆尽，水体进行缺氧分解，当有机物被分解完后，腐败区即告结束，溶解氧又复上升。 恢复区：有机物降解接近完成，溶解氧上升并接近饱和。 清洁区：水体环境改善，又恢复至原始状态。11. 配合作用是金属离子溶解的主要原因。腐殖质的配合作用使金属离子进入到水体底泥。腐殖质根据其在碱和酸溶液中的溶解度可以分为腐殖酸、富里酸、腐黑物。腐殖酸：可溶于稀碱液但不溶于酸的部分 富里酸：可溶于酸又可溶于碱的部分 腐黑物：不能被酸和碱提取的部分12. 水中有机物的迁移转化途径：吸附作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物富集和生物降解作用等过程。（1） 分配作用 【1】分配系数（Kp）：有机化合物在沉积物（或土壤）和水中分配平衡时含量的比值。Kp = s / w （ s 、 w分别为有机毒物在沉积物中和水中的平衡浓度。） 【2】标化的分配系数Koc：对于每一种有机化合物可得到与沉积物特征（类型各异组分复杂）无关的常数。Koc = Kpwoc （Woc为沉积物中有机碳的质量分数） Koc = 0.63Kow （Kow为辛醇-水分配系数）（Kp不易测量时用这个） 【3】辛醇-水分配系数Kow：化学物质在辛醇中质量和水质量的比例。 lgKow=5.000.67lg(Sw103M)（Sw有机物在水中的溶解度，mg / L； M有机物的分子量） 【4】生物浓缩因子（BCF或KB）：有机毒物在生物体内浓度与水中该有机物浓度之比。（2） 水解作用（改变有机物的种类，但不降解） 分为酸性催化、碱性催化、中性的过程。（3） 生物降解的作用生长代谢定义：许多有毒物质可以像天然有机化合物那样作为微生物的生长基质。用这些有毒物质作为微生物培养的唯一碳源便可鉴定是否属生长代谢。共代谢定义：某些有机污染物不能作为微生物的唯一碳源与能源，必须有另外的化合物存在提供微生物碳源或能源时，该有机物才能被降解，这种现象称为共代谢。13.P260思考题与习题第4章 土壤环境化学1. 土壤中常见阳离子的交换能力顺序：Fe3+ Al3+ H+ Ba2+ Sr2+ Ca2+ Mg2+ Cs+ Rb+ NH4+ K+ Na+ Li+ 记忆小窍门：三价 H+ 二价 一价（电荷数越高，阳离子交换能力就越强；同价离子中，半径越大，交换能力越强）2. 盐基饱和度定义： 在土壤交换性阳离子中盐基离子所占的百分数称为土壤盐基饱和度。盐基饱和度 = 交换性盐基总量/阳离子交换量100% 单位：cmol/l 3. 土壤酸碱性（酸碱理论） 土壤的潜性酸度比活性酸度大得多。（1） 活性酸度（有效酸度，pH值：土壤溶液中氢离子浓度的直接反映。（2） 潜性酸度：来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。当这些离子处于吸附状态时不显酸性。 只有盐基不饱和土壤才有 主要来源于Al3+。【1】代换性酸度：用过量的中性盐（KCl、NaCl等） 淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中H+、Al3+离子交换作用，而表现出来的酸度。【2