环境化学要点归纳及2014年试题

1、中山大学化学与化学工程学院2010级环境化学知识要点归纳（注：用荧光黄标示出来的内容请师弟师妹们认真看哦你们懂的！红色为2012年试题,紫色为2014年试题）环境化学：研究潜在有害化学物质在环境介质中的存在、行为、效应（生态效应、人体健康效应及其它环境效应）以及减少或消除其产生的科学。环境化学研究内容：1、查明潜在有害化学物质在环境中的存在；2、对潜在有害化学物质溯本求源，查明潜在有害化学物质在环境介质中和不同环境介质间的迁移转化和归宿；3、查明潜在有害化学物质对环境和人体健康发生作用的途径、方式、程度和风险；4、探索缓解或消除有害化学物质已造成的影响或防止可能造成的影响的方法和途径。环境化学

2、研究趋势：1、开展对主要元素，尤其是生命必需元素的生物地球化学循环和主要循环之间的相互作用，人类活动对循环产生的干扰和影响，以及对循环有重大影响的因素的研究；2、重视化学品安全评价；3、全球变化研究，涉及臭氧层耗损、全球变暖、海平面上升等次级环境效应或更高级环境效应研究；4、污染控制化学研究，“污染预防”、“清洁生产”、“零排入”。生物地球化学循环：在地球表层生物圈中，生物有机体经由生命活动，从其生存环境的介质中吸取元素及其化合物（常称矿物质），通过生物化学作用转化为生命物质，同时排泄部分物质返回环境，并在其死亡之后又被分解成为元素或化合物（亦称矿物质）返回环境介质中。这一循环往复的过程。地球

3、化学循环：地球表面和地球内部各种元素在不同物理化学条件下周期性变化的化学过程。环境：与体系有关的周围客观事物的总和。体系指被研究的对象，即中心事物。构成环境的四个自然圈层包括土壤圈、岩石圈、大气圈和水圈。自然环境：人类赖以生存、生活和生产所必需的自然条件和自然资源的总称。直接或间接影响到人类的一切自然形成的物质、能量和自然现象的总体，简称为环境。自然环境由地球环境和外围空间环境组成。社会环境：人类社会制度等上层建筑条件，包括社会的经济基础、城乡结构以及同各种社会制度相适应的政治、经济、法律、宗教、艺术、哲学的观念与机构等。环境要素（环境基质）：构成人类环境整体的各个独立的、性质不同的而又服从整

4、体演化规律的基本物质组分。包括自然环境要素和人工环境要素。环境问题：作为中心事物的人类与作为周围事物的环境之间的矛盾。环境破坏：又称生态破坏，是指人类的社会活动产生的有关环境效应导致环境结构域功能的变化，对人类的生存与发展产生不利影响。环境污染：有害物质或因子进入环境，在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统的结构与功能发生变化，对人类或其他生物的正常生存和发展产生不利影响的现象。环境污染物：（进入环境后）使环境的正常组成和性质发生直接或间接变化的物质。主要由人类的生产和生活活动产生。优先控制污染物：USEPA基于有毒化学物的毒性、自然降解的可能性及在水体中出现的概率等因素，从7万余种有机化学物中

5、筛选出65类，129种优先控制的污染物名单。污染物质在环境中的三大转化途径：化学转化、光化学转化、生物转化。环境效应：自然过程或人类的生产和生活活动会对环境造成污染和破坏，从而导致环境系统的结构和功能发生变化。按环境变化的性质，可划分为环境物理效应（由物理作用引起，如噪声、地面沉降、热岛效应、温室效应）、环境化学效应（在各种环境因素影响下，物之间发生化学反应产生的环境效应，如土壤酸碱化、湖泊酸化、地下水硬度升高、光化学烟雾）和环境生物效应（环境因素变化导致生态系统变异而产生的后果，如干旱、风沙、畸形和癌症）。环境质量：在一个具体的环境内，环境的总体或环境的某些要素，对人群的生存和繁衍以及经济发

6、展的适宜程度，反映人群具体要求而形成的对环境评定的一种概念。环境干扰：人类活动所排出的能量进入环境，达到一定的程度，产生对人类不良影响的现象。如噪声，振动，电磁波干扰，热干扰。环境学：研究环境结构与状态的运动变化规律及其与人类社会活动之间的关系，研究人类社会与环境之间协同演化、持续发展的规律和具体途径的科学。环境本底值（环境背景值）：环境要素在未受污染影响的情况下，其化学元素的正常含量以及环境中能量分布的正常值。可恢复性毒害：生物体经治疗或休养，毒害作用随时间消逝，生理状态恢复正常。不可恢复性毒害：毒害作用不随时间消逝的永久性伤害。与伤害程度、时间以及作用部位有关。系统性毒性：毒性物质进入生物

7、体后，因为体内循环系统的输送，可能使产生作用的部位与最初接触毒物的部位不同。局域性毒性：发生毒害作用的部位与接触点相符。暴露：化学物质与生物体接触，进入体内的过程。生物体暴露的途径有吸入、食入、皮肤接触与注射。生物体暴露的形式有急性（少于24h，以一次高剂量的暴露为主）、亚急性（少于1个月，多次暴露）、亚慢性（1-3个月，多次暴露）、慢性（多于3个月，多次暴露）。剂量：生物体单位体重所接受的物质的量，等于物质质量/生物体体重，单位mg/kg。剂量是决定物质是否对生物体产生作用的最重要因素。剂量-反应关系曲线：以死亡率为纵轴、剂量为横轴的关系图，常呈S形状。无作用值：在实验结果中不会产生作用的最

8、高剂量。最低作用值：会产生作用的最低剂量。阈值：生物体可以接受某一剂量的毒性物质而不至于产生毒性的限量值（即生物体接受高于此剂量的物质时才会产生作用）。阈剂量：在长期暴露毒物下，会引起机体受损害的最低剂量。半致死剂量值（LD50）:在毒性试验中造成50%实验动物死亡所需要的剂量。ED：有效剂量。适用于所有反应，较常用于非毒害或有益的作用。TD：毒性剂量。产生毒性作用的剂量。药物/毒物动力学：研究物质进入生物体内所经历的过程。包括吸收、分布、排除（代谢）等作用。毒物的联合作用：协同作用（两种毒物单独作用的死亡率分别为M1和M2，则其协同死亡率为M M1+M2）、相加作用（M= M1+M2）、独立

9、作用（M= M1+M2-M1M2）、拮抗作用（M2）、拮抗作用（1+12）。水体自净：受污染水体由于物理、化学、生物等方面的作用，水体污染物质浓度降低的过程。包括物理过程（沉淀、稀释、混合等）、化学/物理化学过程（氧化还原、分解化合、吸附凝聚等）、生物化学过程（同时发生/相互影响）。水体物理自净：由稀释、扩散、混合、挥发和沉淀等物理作用，使水体污染物质浓度降低的自净过程。水体化学自净：水体中的污染物质通过氧化还原、酸碱反应、分解合成、吸附凝聚（属物理化学作用）等过程，使其存在形态发生变化及浓度降低的水体自净过程。水体生物自净：由于生物吸收、降解作用而使污染物浓度降低或消失的水体自净过程。水环境

10、容量（水体自净容量）：水体的自净能力是有限的，如果排入水体的污染物数量超过某一界限时，将造成水体的永久性污染。此界限即为水环境容量。腐殖质：动、植物残体通过生物、非生物的降解、缩合等作用形成的天然弱阴性高分子电解质，是自然环境中广泛存在的一类天然有机大分子物质。结构特点有苯环、羧基、醇基和酚基。在较高pH（碱）或离子强度较低时趋向于溶解，在较低pH（酸）或较高浓度金属阳离子共存时趋向于沉淀或凝聚。腐殖酸：溶于稀碱液不溶于酸部分，分子量由数千到数万。富里酸：溶于酸又可溶于碱的部分，分子量由数百到数千。腐黑物：不能被酸和碱提取的部分。 天然水体中主要的胶体物质：黏土矿物、水合氧化物、腐殖质。凝聚：

11、由电介质促成的凝集。絮凝：由聚合物促成的聚集。黏土矿物：在原生矿物风化过程中形成，其成分是铝、硅酸盐，具有片状晶体构造。胶体的特点：巨大的比表面、表面能且带电荷，能强烈地吸附各种分子和离子。胶体的吸附作用是重金属从水中转入固相的主要途径。水体中胶体颗粒的吸附作用类型：表面吸附、离子交换吸附、专属吸附。表面吸附：吸附剂和吸附质之间通过分子间力所产生的吸附，这种吸附源于胶体具有巨大的比表面和表面能。离子交换吸附（极性吸附）：胶体对介质中各种离子的吸附。水体中大部分胶体带负电荷，在吸附过程中，胶体每吸附一部分阳离子，同时也放出等摩尔电荷的其他阳离子。这种现象的发生与胶体微粒带电荷有关，是一种物理化学

12、吸附。专属吸附：除化学键的作用外，尚有加强的憎水键和范德华力的吸附作用。不但可使表面改变电荷，而且可使离子化合物吸附在同号电荷的表面上。化学吸附：吸附剂和吸附质之间发生化学作用。由于化学键力引起的吸附。是一吸热过程，具有选择性。吸附只能形成单分子吸附层，吸附剂和吸附质之间吸附作用较强，难解吸。颗粒物中金属离子的释放：盐浓度升高、氧化还原条件的变化、降低pH值、增加水中配合剂的含量。黏土矿物对重金属的吸附：离子交换吸附机制、重金属离子水解夺取矿物微粒表面羟基形成配合物。水合金属氧化物对重金属的吸附：重金属离子在颗粒表面发生配位化合作用。腐殖质对重金属离子的吸附：螯合作用、离子交换作用。吸附量（G

13、）：在一定条件下吸附达到平衡时，单位质量吸附剂所吸附的吸附物的量，表示吸附剂的吸附能力。吸附等温线：在恒温等条件下，吸附量与吸附物平衡浓度c的关系曲线。吸附等温式：在恒温等条件下，反映吸附量与吸附物平衡浓度c关系的数学方程式。包括Freundlich等温式（Q = k c 1/n，k为表示吸附强度的常数，n介于01）和Langmuir等温式Q = Q0 c/（A + c），式中 Q为吸附量，Q0为饱和吸附量，c为被吸附物的平衡浓度，A为半饱和吸附量时吸附物的平衡浓度。吸附速率：单位时间内吸附于吸附剂上的吸附物浓度。单位为mg/Lh。胶体颗粒凝聚方式：压缩双电层凝聚：由于水体中电解质浓度增大而离

14、子强度升高，压缩扩散层，使颗粒相互吸引结合凝聚。专属吸附凝聚：胶体颗粒专属吸附异电的离子化合态，降低表面电位，即产生电中和现象，使颗粒脱稳而凝聚。可出现超荷状况，使胶体颗粒改变电荷符号后，又趋于稳定分散状况。胶体相互凝聚：两种电荷符号相反的胶体相互中和而凝聚，或者其中一种荷电很低而相互凝聚，都属于异体凝聚。“边对面”絮凝：粘土矿物颗粒形状呈板状，其板面带负电而边缘带正电，粘土矿物边与面之间可由静电引力结合，但结合力较弱，具可逆性，可生成松散的絮凝体。同时存在“边对边”、“面对面”的结合，构成水体中粘土颗粒自然絮凝。第二极小值絮凝：在一般情况下，位能综合曲线上的第二极小值较微弱，不足以发生颗粒间

15、的结合，但若颗粒较粗或在某一维方向上较长，则可能产生较深的第二极小值，使颗粒相互聚集。第二极小值絮凝属于较远距离的接触，颗粒本身并未完全脱稳，因而比较松散，具有可逆性。聚合物黏结架桥絮凝：胶体微粒吸附高分子电解质而凝聚，属于专属吸附类型，主要为异电中和作用。聚合物具有链状分子，可以同时吸附在若干个胶体微粒上，在微粒之间架桥粘结，使其聚集成团。无机高分子的絮凝：无机高分子化合物的絮凝远低于有机高分子，除对胶体颗粒有专属吸附电中和作用外，也可结合起来在较近距离起粘结架桥作用。絮团卷扫絮凝：已发生凝聚或絮凝的聚集体絮团物，在运动中以其巨大表面吸附卷带胶体微粒，生成更大絮团，使体系失去稳定而沉降。颗粒

16、层吸附絮凝：水溶液透过颗粒层过滤时，由于颗粒表面的吸附作用，使水体中胶体颗粒相互接近而发生凝聚或絮凝。生物絮凝：藻类、细菌等微小生物在水中也具有胶体性质，带电荷，可发生凝聚。pE-pH图：pE除与氧化态和还原态浓度有关外，受体系pH影响，可用pE-pH 图来表示，可显示水体中各形态的稳定范围及边界线。天然水的pE随水中溶解氧的减少而降低，因而表层水呈氧化性环境，深层水及底泥呈还原性环境，同时天然水的pE随其pH减小而增大。正常水中起决定电位作用的物质是溶解氧，厌氧水体中决定电位的物质是有机物。砷可能存在的形态：H3AsO3、H2AsO3-、H3AsO4、H2AsO4-、HAsO42-，最主要的

17、是以H2AsO4-和HAsO42-五价形态存在。pH l2.5碱性水体，还可能存在AsO43-，甚至HAsO32-及AsO33-形态。 耗氧有机物：动、植物残体和生活污水及某些工业废水中的碳水化合物、脂肪、蛋白质等易分解的有机物。有毒有害有机污染物：具有生物累积性和毒性的有机化合物，如多氯联苯、农药和PAHs等。耗氧有机物和有毒有害污染物共称为水体中的有机污染物。有机污染物一般通过吸附作用、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进行迁移转化。有机污染物降解：较高分子量的有机物分解成较小分子量的物质，最后降解成简单化合物（如CO2和H2O）的过程。有机物的降解过程包括化学降解

18、、生物降解（最重要）和光化学降解。有机污染物化学降解：氧化（有机物分子加氧或脱氢）、还原（有机物分子加氢或脱氧）、水解。有机污染物生物化学降解：有机物在微生物的催化作用下发生降解的反应。可分为水解（在水解酶的作用下与水发生的反应）、氧化（有机物在水体中的生物氧化降解，可被生物同化，提供生物碳源和能量；另一部分则被生物活动所产生的酶催化分解）和还原（在厌氧条件下，由于微生物的作用发生脱氧加氢的反应）反应。绝大多数有机物因此而分解成简单化合物。有机污染物光化学降解：有机物在紫外光或可见光作用下所进行的化学反应。可在气、液、固相中进行。好氧微生物：在氧气存在下分解有机物的微生物。厌氧微生物：在缺氧条

19、件下分解有机物的微生物。水体中有机物的挥发作用：有机物质从水体中溶解态转入气相的重要迁移过程。水体中有机物的挥发速率依赖于有机物的性质和水体的特征。分配系数Kp：当有机物浓度很低时，有机物在水与颗粒物（沉积物或生物种群等）之间的分配，可用分配系数Kp来表示。Kp = Cs /Cw。式中Cs 、Cw分别为有机物在颗粒物中和水中的平衡质量浓度。生物浓缩因子（BCF）KB：有机物在生物体内浓度与水体中该有机物浓度之比。定义同生物浓缩系数（BCF）。标化分配系数：以有机碳为基础表示的分配系数，在类型各异组分复杂的沉积物或土壤之间表征吸着的常数。KOC = KP /wOC，式中wOC为水体沉积物或颗粒物

20、中有机碳的质量分数。辛醇-水分配系数KOW：化学物质在辛醇中质量和在水中质量的比例。预测性模式（机理型模式）：根据毒害有机物未排入各式各样水体之前预测其在水体环境中浓度的时空分布及通过各种迁移转化过程后的归趋。表征化合物固有性质的参数，如：有机化合物的溶解度、蒸气压、辛醇-水分配系数、消光系数等；表征环境特征所测量的参数，如：水流量、流速、pH值、水温、风速、细菌总数和光强等。有机污染物在水体中的迁移转化过程：负载过程（输入过程）、形态过程、迁移过程、转化过程、生物累积过程。负载过程：如污水排放、大气沉降以及陆地径流引入水体的过程。形态过程：如酸碱平衡（有机酸碱以中性态或离子态存在的分数）、吸

21、附作用（疏水有机物吸附在悬浮物上，由于悬浮物的迁移而影响它们以后的归趋）。迁移过程：如沉淀-溶解作用（污染物的溶解度范围可限制污染物在迁移、转化过程中的可利用性或实质上改变其迁移速率）、对流作用（水力流动可迁移溶解的或者被悬浮物吸附的污染物进入或排出特定的水生生态系统）、挥发作用（有机污染物从水体进入大气而减少其在水中的浓度）、沉积作用（污染物被吸附沉积于水体底部或从底部沉积物中解吸，改变其在水中浓度）。转化过程：如生物降解作用（微生物代谢污染物并在代谢过程中改变其毒性）、光解作用（污染物对光的吸收有可能导致对影响其毒性的化学反应的发生）、水解作用（化合物与水作用通常生成较小、简单的有机产物）

22、、氧化还原作用（对于有机污染物中几乎所有重要的氧化还原反应都是由微生物催化的）。生物累积过程：如生物浓缩作用（通过可能手段如鱼鳃的吸附作用，将有机污染物摄取至生物体）、生物放大作用（高营养级生物以消耗摄取有机毒物进入生物体的低营养级生物为食物，使生物体中有机毒物的浓度随营养级的提高而逐步增大）。土壤圈：土壤是自然环境要素的重要组成之一，处于岩石圈最外一层的疏松部分，具有支持植物和微生物生长繁殖的能力，被称为土壤圈。土壤圈处于大气圈、岩石圈、水圈和生物圈之间的过渡地带，是联系有机界和无机界的中心环节。土壤是独立的历史自然体，有其自身的生成发展过程。但在其发展过程中，又受人类劳动深刻的影响，土壤是

23、生物、气候、母岩、地形、时间和人类生产活动等成土因素综合作用下的产物。土壤的组成：土壤由固、液、气相物质组成，固相指土壤矿物质（原生矿物和次生矿物质）和土壤有机质（主要来源分为非腐殖物质、腐殖质），两者占土壤总量的9095%。液相指土壤水分及其可溶物，两者合称为土壤溶液。气相指土壤空气。土壤中有数量众多的细菌和微生物，一般作为土壤有机物，视为土壤固相物质，因此，土壤是一个以固相为主的非均质多相体。土壤的显著特点是具有隐蔽性、潜在性和不可逆性。土壤环境机能：培育植物、推动物质循环、保存水资源、防止灾害（洪水，荒漠化）、自净能力（具有极大比表面和催化活性，土壤中水、空气、微生物等都能使污染物降解）

24、。土壤退化过程：风和水侵蚀作用（土壤流失）、受纳酸雨或过度使用氨氮肥料（土壤酸化）、灌溉水含过多盐分或深度风化作用（土壤盐碱化）、干旱（土壤板结、龟裂、结构单元破坏，甚至荒漠化）、水涝（营养物浸出、流失）、污染（土壤有毒物质积累）。土壤剖面之覆盖层A0：根据枯枝落叶的腐烂分解情况，可进一步分AOO层（未曾分解的枯枝落叶层）和AO层（半分解的枯枝落叶层，有机残体已经部分分解，并有少量腐殖质积累，肉眼已难辨别原来有机残体的形态）两个亚层。土壤剖面之淋溶层A：淋溶层中生物（包括高等植物、微生物和动物）活动最为强烈，进行有机质的转化和积累作用，形成一个颜色较暗，具有粒状和团粒状结构的层次，可分为A1（

25、腐殖质层，接近地表处所形成的矿质土层，以腐殖质的积累为主要特征。腐殖质包裹着土粒或土块，使该层颜色常较下层土层深暗）、A2（灰化层，受强烈的淋溶，易溶物质淋失，难溶物质如铁或铝以及粘粒等也发生下移，滞留最难移动、抗风化最强的石英）、A3（过渡层，主要性质与A层相同，又具有B层某些性质）亚层，即通称为“表土”。土壤剖面之淀积层B：沉积自上层淋溶下来的有机物、盐类和黏土颗粒类物质，质地常粘重，具有柱状或棱柱状结构，比较紧实，颜色一般为棕色或红棕色。B层可分为B1（向A层过渡层，多似B层）、B2（棕色至红棕色的沉积层）和B3（向C层过渡层）等3亚层。土壤剖面之母质层C：岩石风化物的残积物或运积物，未

26、受成土作用的影响。可能出现Cc（CaCO3聚积层）、Cs（CaSO4聚积层）和CT（潜育层，又名灰黏层）等特殊层次。土壤剖面之基岩D：未风化。土壤矿物质：土壤主要组成部分之一，一般占土壤固体物质总重量的90%以上，主要来源于成土母质（主要是由成土母质继承和演变而来）。原生矿物：岩石受到程度不同的物理风化而未经化学风化的碎屑物，其原来的化学组成和结晶构造都没有改变。土壤中原生矿物种类和含量随母质类型、风化强度和成土过程不同而存在差异。土壤中最主要的原生矿物包括硅酸盐类矿物、氧化物类矿物、硫化物类矿物和磷酸盐类矿物。次生矿物：由原生矿物经风化后重新形成的新矿物，其化学组成和构造都有所改变而不同于原

27、来的原生矿物。土壤中的次生矿物颗粒小，具有胶体的性质。土壤中次生矿物的种类多，通常分为简单盐类、三氧化物类和次生铝硅酸盐类。土壤中的水分：吸着水（由于土粒表面有很强的粘附力，土壤颗粒吸附着数层水分子，不移动，最内层的水分子呈结晶状态，对植物无效）和内聚水（又叫毛管水，与吸着水相比较，具较高的能量水平，较易移动）。土壤中的水膜（包括吸着水和内聚水）大约有1520水分子膜厚，靠外侧的三分之二的水膜，构成植物生长的主要水源。土壤中的空气：土壤孔隙存在的气体混合物，以O2、N2、CO2及水汽等为主要成分；土壤进行生物化学作用产生的气体（如H2S、NH3、NO2、CO等）； 醇类、酸类以及其它挥发性物质

28、（通过挥发作用进入土壤）。土壤空气与大气的差异性：土壤空气不连续性；土壤空气水量高；土壤空气CO2含量高。粒组（粒级）：土壤矿物质以大小不同的颗粒状态存在，按粒径的大小将土粒分为若干组，同组土粒的成分和性质基本一致，组间则有明显差异。土壤质地（土壤机械组成）：由不同的粒级混合在一起所表现的土壤粗细状况。土壤质地分类是以土壤中各粒级含量的相对百分比为标准。土壤质地在一定程度上反映土壤矿物组成和化学组成，同时土壤颗粒大小与土壤的物理性质有密切关系，并且影响土壤孔隙状况。对土壤水分、空气、热量的运动和养分转化均有影响。土壤胶体性质：吸附性（巨大的比表面和表面能）；双电层结构（内部微粒核一般带负电，又

29、称决定电位层，其外部由于电性吸引而形成一正离子层，又称反离子层，合称双电层）；凝聚性（为减少表面能，胶体具有互相吸引、凝聚的趋势）。离子交换（代换）：在土壤胶体双电层的扩散层中，补偿离子可以和溶液中相同电荷的离子以离子价为依据作等价交换。包括阳离子交换吸附作用（带负电荷的胶体吸附的阳离子与溶液中阳离子的交换作用）和阴离子交换吸附作用（带正电荷的胶体吸附的阴离子与溶液中阴离子的交换作用）。盐基饱和土壤：当土壤胶体上吸附的阳离子均为盐基离子，且已达到吸附饱和时的土壤。盐基不饱和土壤：土壤胶体上吸附的阳离子一部分为致酸离子的土壤。土壤盐基饱和度：在土壤交换性阳离子中盐基离子所占的百分数。与土壤母质和气候等因素有关。土壤酸度：活性酸度或有效酸度（土壤中H+浓度的直接反映，通常用pH表示）、潜性酸度（只有盐基不饱和土壤才有，来源于土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+，吸附状态不显酸性）。潜性酸度又分为代换性酸度（用过量中性盐如NaCl或KCl溶液淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中H+和A13+发生离子交换作用所表现的酸度）和水解性酸度（用弱酸强碱盐如醋酸钠淋洗土壤，溶液中金属离子可以代换土壤胶体吸附的H+和A13+，同时生成某弱酸如醋酸）。水解性酸度一般比代换性酸度高。土壤碱化度：Na+离子饱和度。土壤溶液OH-来源于CO32-和HCO3-的碱金属