环境化学复习要点

1、第一章 绪论1环境化学定义及主要研究内容：环境化学：是一门研究环境介质中化学物质存在、行为、效应以及减少或消除其环境影响的科学。其以环境问题为研究对象、以解决环境问题为目标，是环境科学的核心组成部分。环境化学主要内容包括： 环境介质中有害化学物质的存在水平和形态； 污染物来源及其在环境介质的环境化学行为； 污染物生态效应和人类健康效应风险和产生机制； 缓解和消除污染物环境影响以及预防污染物危害的方法和途径。 2现代环境化学研究的特点体现在以下几个方面： 研究体系复杂； 环境样品量微 ； 从微观的原子、分子水平来阐明宏观的环境问题 ，从深层的机制去理解和解决问题。； 综合性强，涉及多学科领域 3

2、环境化学污染物的类别：（九类）元素、无机物、有机化合物和烃类、金属有机和准金属有机化合物、含氧有机物、有机氮化合物、有机卤化物、有机硫化合物、有机磷化合物4污染物迁移：是指污染物在环境中的空间位移以及其所导致的污染物富集、分散和消失的过程。 5污染物转化：是指污染物在环境中通过物理、化学或生物作用导致存在形态或化学结构转变的过程。6我国环境污染面临的挑战：随着社会经济快速发展、城市化进程加速和人民生活水平迅速提高，今后10-20年我国环境保护和污染防治将面临更大的挑战。 快速的经济增长污染防治压力越来越大 小康社会生活水平环境质量的要求越来越高 发达国家技术进步国际环境标准越来越严格第二章 大

3、气1.大气组成2大气的重要性体现在哪些方面： 生命养育功能：大气是生物所需O2和植物所需CO2的源泉；是固氮菌和制造氨的植物所需氮的供应源；是水循环的一个重要环节，能够把水从海洋输送到陆地，起着巨大冷凝器的作用。 巨大保护功能：能够吸收来自外层空间的大部分宇宙射线，使生物免遭射线危害；能够吸收来自太阳的对生命组织具有破坏作用的低于300nm的紫外辐射。 热平衡保护功能：大气既能够吸收来自太阳的红外辐射，也能够吸收地球以红外辐射形式再发射的能量，对地球热平衡起着重要稳定作用。 3大气的结构及主要区域特征：根据温度随高度变化，大气可以分为对流层、平流层、中间层、热成层和外逸层。 对流层特性：由于对

4、流层大气的重要热源来自于地面长波辐射，因此离地面越近气温越高；离地面越远气温则越低。在对流层中，高度每增加100m，气温降低0.6。 在对流层中，由于低层空气受热不均，能够使气体发生垂直对流运动，致使对流层上下空气发生交换。通过垂直对流运动，污染源排放的污染物能够被输送到远方，并由于分散作用而使污染物浓度降低。 平流层特征：在平流层内，大气温度上热下冷，空气难以发生垂直对流运动，只能随地球自转产生平流运动，平流层气体状态非常稳定。在平流层内，进入的污染物因平流运动形成一薄层而遍布全球。 中间层特征：在中间层中，由于层内热源仅来自下部的平流层，因而气温随高度增加而降低，温度垂直分布特征与对流层相

5、似；由于下热上冷，空气垂直运动强烈。 热成层特征：在热成层中，温度随高度增加迅速上升。热成层空气极稀薄，在太阳紫外线和宇宙射线辐射下，空气处于高度电离状态，该层也可以称为电离层。 4大气污染源：自然因素 l 火山喷发： 排放出SO2、H2S、CO2、CO、HF及火山灰等颗粒物。 l 森林火灾： 排放出CO、CO2、SO2、NO2l 自然尘（风砂、土壤尘） 海浪飞沫： 颗粒物主要为硫酸盐与亚硫酸盐人为因素 l 工厂企业废气排放 l 交通运输 飞机、机动车、轮船尾气 l 燃油燃煤（农村炉灶） l 农业活动（农药喷洒）5大气中有哪些重要污染物及分类 定义：大气污染物是指由于人类的活动或是自然过程所直

6、接排入大气或在大气中新转化生成的对人或环境产生有害影响的物质。 城市中影响健康的主要大气污染物是二氧化硫（及进一步氧化产物三氧化硫、硫酸盐）、悬浮颗粒物（烟雾、灰尘、PM10、PM2.5、PM1.0）、氮氧化物、一氧化碳、挥发性有机化合物（碳氢化合物和氧化物）、臭氧、铅和其他有毒金属。大气污染物按存在形式分可分为气态污染物和颗粒态污染物 气态污染物指在大气中以分子状态存在的污染物，与载气构成均相体系。 气态污染物的种类很多，常见有以二氧化硫为主的含硫化合物；以一氧化氮和二氧化氮为主的含氮化合物，碳氧化物，碳氢化合物及卤素化合物和臭氧等 大气污染物按形成过程又可以分为一次污染物和二次污染物 一次

7、污染物：是指由污染源直接排入大气环境中且在大气中物理和化学性质均未发生变化的污染物，又称为原发性污染物。 二次污染物：指由一次污染物与大气中已有成分或几种污染物之间经过一系列的化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物，又称为继发性污染物。 6酸雨的主要成分是什么？其产生的主要机制？酸雨的主要危害有哪些？如何控制？7颗粒物的干沉降和湿沉降的定义大气颗粒物沉降主要有干沉降和湿沉降两种方式。干沉降：指颗粒物在重力作用下的沉降，或与其它物体碰撞后发生的沉降。湿沉降：是指通过降雨、降雪等降水过程而使大气颗粒物发生沉降的过程。其是去除大气颗粒物和痕量气态污染物的有效方法。湿沉降包括雨除和冲刷

8、两种机制。 雨除：是指某些粒径较小的颗粒物可以作为云的凝结核，进而凝结成雨降落到地面而使污染物沉降的过程；其对粒径小于1mm的颗粒物沉降效率较高 。 冲刷：是指云下的颗粒物与降落的雨滴发生碰撞、扩散或吸附而使颗粒物沉降的过程；其对粒径大于4mm的颗粒物具有较高的沉降效率 。 8什么是光化学烟雾？光化学烟雾形成条件和形成机制？光化学烟雾的影响？如何预防光化学烟雾发生？光化学烟雾是大气中氮氧化物和碳氢化合物在紫外线照射下反应生成的多种污染物的混合物。 光化学烟雾最具危害的两种物质是臭氧(O3)和过氧乙酰硝酸酯(peroxyacetylnitrates,PAN)9大气颗粒物按粒径大小分为哪几类？p1

9、31 通常在大气质量管理和控制中，还根据大气中粉尘（或烟尘）颗粒的大小将其分为总悬浮颗粒（TSP），降尘，飘尘和微细颗粒物（fine particulate）。 总悬浮颗粒系指大气中大气动力学直径小于100m的所有颗粒物。 降尘是大气中大气动力学直径大于10m的固体颗粒。 飘尘，又称为可吸入尘，PM10，是指大气中大气动力学直径小于10m的固体颗粒。 微细颗粒物，亦即PM2.5，是指大气中大气动力学直径小于2.5m的固体颗粒。 10常见的湿法脱硫方法有：石灰石/石膏法 、双碱法、金属氧化物法 、氨法、海水法。常见的干法脱硫法有：喷雾干燥法 、循环流化床脱硫技术、电子束照射法、荷电干式喷射法 、

10、活性炭吸附法11大气污染的特点：大气具有良好流动性和相当大的稀释容量，因此与受到边界条件约束的水体和固体污染相比，其污染特性也就表现出局地的严重性和全球性的特点。 局地的严重性是指一般情况下大气污染严重的区域往往出现在污染源的附近，污染的急性效应往往随扩散距离而迅速衰减。同时局地的污染状况与地形、地理位置、气象条件等密切相关。 大气污染的全球性体现在大气无国界，对于那些在大气中具有较长停留时间的污染物可扩散传播到全球各地，并在迁移转化的过程中产生出影响全球气候、生态系统等的慢性效应。包括温室效应、臭氧层破坏和酸雨等三大问题。12温室效应机理及危害？第三章 水1 水中八大离子：K+、Na+、Ca

11、2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-和SO42-为常见八种离子2溶解气体与Henry定律溶解于水中的气体与大气中的气体存在平衡关系，气体的大气分压PG与气体的溶解度的比表现为常数关系，称为Henry定律，该常数称为Henry定律常数KH。例题：计算1.013105Pa和 25时，含有饱和空气的水中O2的溶解性。在干燥空气中，O2含量为20.95%. 水在25时蒸汽压为0.031 67105 Pa 解：O2分压：PO2=(1.0130-0.03167)1050.2095=0.2056 105Pa溶解度：O2(aq)=KHPO2=1.2610-80.2056 105 =2.610-4mol

12、/L3碳酸平衡：在封闭体系中，H2CO3*、HCO3-和CO32-可随pH变化而改变，但总的碳酸量始终保持不变（即CT保持不变）。而对于开放体系来说，HCO3-、CO32-和CT均随pH的改变而变化，但H2CO3*总保持与大气相平衡的固定数值。4水体中颗粒物的类别(1)矿物微粒和粘土矿物（铝或镁的硅酸盐 ）(2)金属水合氧化物（铝、铁、锰、硅等金属 ）(3)腐殖质 (4)水体悬浮沉积物 (5)其他（藻类、细菌、病毒等）5.吸附等温线：在一定温度，处于平衡状态时被吸附的物质和该物质在溶液中的浓度的关系曲线称为吸附等温线；水环境中常见的吸附等温线主要有L型、F型和H型。 6吸附机制：水环境体系中固

13、体颗粒吸附作用可以分为表面吸附、化学吸附、离子交换吸附和专属吸附。表面吸附：指吸附剂和吸附质间通过分子间作用力而产生的物理吸附，其源于胶体颗粒巨大的比表面和表面能。表面吸附在常温就能够进行，且水体胶体可以同时吸附多种物质；但物理吸附吸附作用较弱、容易解吸。化学吸附：指吸附剂和吸附质间由于发生化学作用，即通过化学键而引起的吸附。化学吸附是一吸热过程，通常在较高温度下进行；化学吸附具有选择性；吸附只能形成单分子层；吸附物质很难解吸。 离子交换吸附：指胶体颗粒对溶液中各种离子的吸附，其是一种物理化学吸附。离子交换吸附包括阳离子交换吸附和阴离子交换吸附。专属吸附：指除化学键作用外，还有强憎水作用和范德

14、华力共同发生作用的吸附。项目 非专属吸附 专属吸附 金属离子所起作用 反离子 配位离子 发生的反应 离子交换 配体交换 要求反应体系的pH 零电位点 任意值 发生位置 扩散层 吸附层 对表面电荷的影响 无 负电荷减少，正电荷增加 7溶解与沉淀：例题：Zn(OH)2的溶度积为Ksp=7.110-18，pKsp=17.15， 在pH=7.0的溶液中，H+=OH-=10-7,求溶解的锌离子浓度 Zn2+=7.110-18/ （ 10-7 ）2=7.110-4 mol/LZn2+=65.47.110-4 103=46.4 mg/L 8电子活度电子活度（ae ）即平衡状态下的氧化还原体系电子的有效浓度，

15、用来衡量溶液接受或迁移电子的相对倾向；也可以应用负对数pE来表示。 pE= -lg（ ae+ ） 电子活度越大或pE 越小, 体系供出电子的倾向越大9正新醇水分配系数：是指在有机化合物的正辛醇水平衡体系中，水饱和辛醇相中有机物的浓度（CO）与辛醇饱和水相中有机物浓度（ CW ）的比值。它反映了化合物在水相和有机相之间的迁移能力，是描述有机化合物在环境中行为的重要物理化学参数，它与化合物的水溶性、土壤吸附常数和生物浓缩因子密切相关。10沉淀物中重金属重新释放诱发因素：11凝聚过程：是在外来因素（如化学物质）作用下降低静电斥力，引力超过斥力时胶粒便合在一起。 絮凝过程：借助于某种架桥物质（聚合物）

16、联结胶体粒子，使凝结的粒子变的更大。 12生物富集：生物从周围环境（水体、土壤、大气）吸收并积累某种元素或难降解的物质，使其在有机体内的浓度超过周围环境中浓度，该现象称为生物富集（bio-concentration）。生物富集常用生物富集系数（BCF）表示，即生物体内污染物的浓度与其生存环境中该污染物浓度的比值 。 13水体富营养化定义？危害及防治措施？14光解作用：光解反应能够使有机物结构发生不可逆转地改变，其对水环境有机污染物归趋有重要影响。光解过程主要有直接光解和间接光解，间接光解又包含敏化光解和氧化光解。直接光解指化合物本身直接直接吸收太阳能而发生的分解反应；间接光解指由其它化合物吸收

17、光子生成多种活性物种，进而引发有机物发生光化学反应的过程。敏化光解即水体中天然物质被阳光激发后又将其激发能转移至化合物而使其分解的反应；氧化反应是指阳光辐射产生的强氧化自由基等中间体与化合物作用而发生的转化反应。 15光量子产率：化合物 i 激发态分子发生的导致化合物结构发生变化的所有反应过程的分数。 16生色团定义：生色团指分子中含有的，能对光辐射产生吸收、具有跃迁的不饱和基团。这类基团与不含非键电子的饱和基团成键后，使该分子的最大吸收位于200nm或200nm以上。简单的生色团由双键或叁键体系组成，例如，C=CC=O，-N=N-，-C C-，-C N-等。分子结构的某些基团吸收某种波长的光

18、，而不吸收另外波长的光，从而使人觉得好像这一物质发出颜色似的，因此把这些基团又称为发色基团/发色团17微生物代谢途径：（1）通过酶催化的亲核水解反应（2）利用氧的亲电行为的氧化反应（3）通过氢化物亲核行为或还原金属的还原反应（4）加成反应或自由基H提取和富马酸加成反应18水体酸度与碱度：总碱度：水中各种碱度成分的总和，即加酸至HCO3-和CO32-全部转化为CO2。指示剂为甲基橙酚酞碱度：表示OH-被中和，CO32-全部转化为HCO3-，此时碳酸盐只中和了一半。指示剂为酚酞苛性碱度：全部转化为CO32-所需酸量时的碱度称为苛性碱度。无特异指示剂，可通过下式计算：无机酸度：以甲基橙为指示剂滴定到

19、pH4.3 游离CO2酸度：以酚酞为指示剂滴定到pH8.3 总酸度：在pH10.8处得到。但此时滴定曲线无明显突跃，难以选择适合的指示剂 名词定义：分配系数；标化分配系数；辛醇水分配系数；生物浓缩因子；亨利定律常数；水解速率；直接光解；光量子产率；生长物质代谢和共代谢。（1）分配系数：在土壤水体系中，土壤对非离子性有机化合物的吸着主要是溶质的分配过程（溶解），即非离子性有机化合物可通过溶解作用分配到土壤有机质中，并经过一定时间达到分配平衡，此时有机化合物在土壤有机质和水中含量的比值称为分配系数。（2）标化分配系数：有机化合物在颗粒物水中的分配系数与颗粒物中有机碳呈正相关，以固相有机碳为基础的分

20、配系数即标化分配系数。（3）辛醇水分配系数：有机化合物的正辛醇-水分配系数（KOW）是指平衡状态下化合物在正辛醇和水相中浓度的比值。它反映了化合物在水相和有机相之间的迁移能力，是描述有机化合物在环境中行为的重要物理化学参数。KOW与化合物的水溶性、土壤吸附常数和生物浓缩因子等密切相关。（4）生物浓缩因子：有机毒物在生物体内浓度与水中该有机物浓度之比。（5）亨利定律常数：通常可理解为非电解质稀溶液的气水分配系数。（6）水解速率：反映某一物质在水中发生水解快慢程度的一个参数。（7）直接光解：化合物本身直接吸收太阳能而进行分解反应。（8）光量子产率：分子被活化后，它可能进行光反应，也可能通过光辐射的

21、形式进行“去活化”再回到基态，进行光化学反应的光子数占吸收光子数之比称为光量子产率。（9）生长物质代谢和共代谢：生物降解过程中，一些有机污染物作为食物源提供能量和提供酶催化反应分解有机物，这称为生长物质代谢。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。第四章 土壤1什么是土壤的活性酸度与潜性酸度？根据土壤中H+的存在方式，土壤酸度可分为活性酸度与潜性酸度两大类。（1）活性酸度：土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映，又称有效酸度，通常用pH表示。（2）潜性酸度：土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代

22、换性H+和Al3+。当这些离子处于吸附状态时，是不显酸性的，但当它们经离子交换作用进入土壤溶液后，即可增加土壤溶液的H+浓度，使土壤pH值降低。2土壤污染：当各种污染物通过各种途径输入土壤其数量超过了土壤的自净能力，并破坏了土壤的功能和影响了土壤生态系统的平衡，称为土壤污染来源：（1）污水灌溉；（2）固体废弃物污染；（3）大气沉降（酸雨、放射性元素、有机污染物）；（4）农业污染（农药、化肥）污染的类型：重金属污染；有机污染物；放射性物质；有害生物污染；其它污染（如酸雨）特点：隐蔽性、累积性、复杂性危害：影响植物生长、影响土壤微生物、危害土壤动物、污染水体、食物和大气3植物对重金属污染产生耐性作

23、用的主要机制是什么？不同种类的植物对重金属的耐性不同，同种植物由于其分布和生长的环境各异可能表现出对某种重金属有明显的耐性。（1）植物根系通过改变根系化学性状、原生质泌溢等作用限制重金属离子的跨膜吸收。（2）重金属与植物的细胞壁结合，而不能进入细胞质影响细胞代谢活动，使植物对重金属表现出耐性。（3）酶系统的作用。耐性植物中酶活性在重金属含量增加时仍能维持正常水平，此外在耐性植物中还发现另一些酶可被激活，从而使耐性植物在受重金属污染时保持正常代谢过程。（4）形成重金属硫蛋白或植物络合素，使重金属以不具生物活性的无毒螯合物形式存在，降低了重金属离子活性，从而减轻或解除其毒害作用。1.生物圈，大气圈

24、，水圈，土壤圈，化学圈组成地球环境系统。2.在大气环境化学方面，研究对象涉及大气颗粒物，酸沉降，大气，有机物，痕量气体，臭氧耗损及全球气候变暖。3.在水环境化学方面，水体研究较多的是河流，湖泊，水库，其次是河口，海湾，近海海域。4.分子，原子，自由基或离子吸收光子而发生的化学反应，成为光化学效应。5.在光学烟雾形成过程中，由于 HO 引发了烃类化合物的链式反应，而使得 RO 2 ， HO 2 数量大增，从而迅速地将 NO 氧化成 NO 3 - 。6.导致全球变暖的大气污染物有二氧化碳，甲烷，臭氧，氟氯烃，氮的氧化物，水蒸汽。7.大气中的主要气态污染物：氮氧化物，碳氢化合物。8.一次污染物： N

25、O ，碳氢化合物， SO 2 .二次污染物： NO 2 ，过氧乙酰基硝酸酯，臭氧，醛， H 2 O 2 ， PAN 。9.颗粒物分类：总悬浮颗粒物（ TSP 100um ），漂尘（ 10um ），降尘（ 10um ），可吸入粒子（ Dp=10um ）。10.日本的骨通病就是由于长期食用含镉量高的稻米所引起的。11.日本著名的水俣病就是食用含有甲基汞的鱼造成的。12.天然水中主要离子组成： K+/Na+/Ca2+/Mg2+/HCO 3 -/NO 3 -/Cl-/SO 4 2-13.水中污染物：农药，多氯联苯，卤代脂肪烃，醚类，单环芳香族化合物，苯酚类和甲酚类，多环芳烃类，合成有机污染物，金属污染

26、物，耗氧污染物，热污染，治病污染物，植物营养物，无机物及矿物质，放射性物质，由土壤，岩石等冲刷下来的沉积物。14.常见重金属：镉，汞，铅，砷，铬，铜，锌，镍，铍，铊。15.有机配体：天然水体中包括动植物组织的天然降解产物，如氨基酸，糖，腐植酸，以及生活废水中的洗涤剂，清洁剂， NTA ， EDTA ，农药，大分子环状化合物。16.水中常见无机配位体有： Cl-/OH-/NH 3 -/CO 3 2- ， HCO 3 -/S2-/F ；有机配位体有：半胱 a ，其他 aa 和含 -OH ， -COOH.17.颗粒物的粒度分布：粒度是颗粒物粒子粒径的大小，粒径越小，表面积越大，危害越大。18.大气中

27、重要自由基： HO 和 HO 2 自由基， R ， RO ， RO 2 等自由基19.导致臭氧层破坏的催化反应： Y+O 3 YO+O 2 ； YO+O Y+O 2 ；总反应 O 3 +O 2O 220.臭氧的破坏物质： HOx ， NOx ， ClOx21.水中无机污染物的迁移转化：沉淀 - 溶解，氧化 - 还原，配合作用，吸附，解吸。22.天然水的性质，碳酸平衡，酸度碱度平衡23.土壤的组成：土壤固体相（土壤矿物质，土壤有机质），孔隙液相（水分，溶液），气相（空气）。24.水体中的藻类本来以硅藻和绿藻为主，蓝藻的大量出现是富营养化的征兆。25.9 月 16 日保护臭氧层日蒙特利尔协议书26

28、.1985 年保护臭氧层维也纳公约京都议定书名词解释：1.环境化学：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。2.热岛效应：因燃料的燃烧而放出大量热量，再加上街道和建筑群辐射的热量，使城市气温高于周围地带的效应。3.气溶胶：大气是由各种固体或液体微粒均匀地散布在空气中形成的一个庞大的分散体系。4.温室效应：大气中的二氧化碳吸收了地面辐射出来的红外光，能量截留于大气之中，从而使大气温度升高，这种现象称为温室效应。5.辛醇 - 水 分配系数（ KOW ）：化学物质在辛醇中浓度和在水中浓度的比例6.生物浓缩因子（ BCF ）：有机毒物在生物体内浓度与水中

29、该有机物浓度之比，定义为生物浓缩因子。7.吸附等温线：吸附是指溶液中的溶质在界面层浓度升高的现象，水中颗粒物对溶质的吸附是一个动态平衡过程，在固定的温度条件下，当吸附达到平衡时，颗粒物表面上的吸附量 G 与溶液中溶质平衡浓度 C 之间的关系，可用吸附等温线表达。 H 型等温线为直线型，等温式： G=kC ； F 型： G=kC1/n ； L 型： G=Gc o /(A+C) 。8.水体富营养化：湖泊等水体接纳过量的氮，磷等营养物质，使藻类及其他水生生物异常繁殖，水体透明度和溶解氧变化，造成湖泊水质恶化，加速湖泊老化，从而使湖泊生态系统和水功能受到阻碍和破坏。9.总悬浮颗粒物：用标准大容量颗粒采样器在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量，通常称为总悬浮颗粒物，用 TSP 表示，其粒径多在 100um 以下，尤其 10um 以下的为最多。10.稳定常数：稳定常数是衡量配合物稳定性大小的尺度。 K1 ， K2 ，成为逐级生成常数。累计稳定常数是值几个配位体加到中心金属离子过程的加和。11.水解作用：有机化合物与水之间的反应。 Kn - 水解速率常数，与 pH 有关， t1/2 =0.693/Kn .12.胶体颗粒凝聚的基本原理：凝聚物理理论，异体凝聚理论。13.光化学反应定律： 1/ 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的才能引起光离