环境化学（第二版）全套课件

新世纪高职高专教材编审委员会组编

主编展惠英

环境化学

“十二五”职业教育国家规划教材经全国职业教育教材审定委员会审定目录模块一绪论模块二大气环境化学模块三水环境化学模块四土壤环境化学模块五生物环境化学模块六环境化学研究方法与实验模块一绪论一、环境与环境污染二、环境化学三、环境污染物主要内容1.了解环境问题的发生发展；2.了解我们所面临的环境问题；3.理解人与环境的关系；4.掌握环境化学及其主要内容；5.掌握环境化学的研究方法及发展趋势。教学目标6一.环境二.环境问题第一节环境与环境污染1.全球变暖2.臭氧层破坏3.酸雨4.淡水资源危机5.资源和能源短缺案例引入6.森林锐减7.土地荒漠化8.物种加速灭绝9.垃圾成灾10.有毒化学品污染

818世纪工业革命以后，大大推动了社会生产力9物质生活极大地丰富10资源消耗增加废弃物增多煤炭石油水泥钢材废气废液固体废弃物11酸雨温室效应臭氧层破坏水污染自然环境破坏生态环境恶化（一）、环境

1.定义

环境是指与某一中心事物有关（相适应）的周围客观事物的总和，中心事物是指被研究的对象。对人类社会而言，环境就是影响人类生存和发展的物质、能量、社会、自然因素的总和。一定程度上这种适应的本质是化学物质作用的结果

；

是人类目前赖以生存、生活和人类目前赖以生存、生活和生产所必需的自然条件和自然资源的总称，即阳光、温度、气候、地磁、空气、水、岩石、土壤、动植物、微生物以及地壳的稳定性等自然因素的总和。“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

《中华人民共和国环境保护法》把环境定义为：“影响人类生存和发展的各种天然的和经过人工改造的自然因素的总体，包括大气、水、海洋、土地、矿藏、森林、草原、野生生物、自然保护区、风景名胜、城市和乡村等。”

人类的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。

社会环境

自然环境要素，即大气、水、土壤-岩石、生物和阳光等，是自然环境的结构单元。（二）、环境要素16（三）环境中的物质和能量循环1.氧的循环17碳是地球上储量最丰富的元素之一。它广泛地分布于大气、海洋、地壳沉积岩和生物体中，并随地球的运动循环不止。碳也是构成生物原生质的基本元素，虽然它在自然界中的蕴藏量极为丰富，但绿色植物能够直接利用的仅仅限于空气中的CO2。

生物圈中的碳循环主要表现在绿色植物从空气中吸收CO2，经光合作用转化为葡萄糖，并放出O2。有机体再利用葡萄糖合成其他有机化合物。这些有机化合物经食物链传递，又成为动物和细菌等其他生物体的一部分。生物体内的碳水化合物一部分作为有机体代谢的能源经呼吸作用被氧化为CO2和水，并释放出其中储存的能量，这称为碳的生物循环。由于这个碳循环，大气中的CO2大约20年就完全更新一次。2.碳的循环182.碳的循环19自然界中绝大多数的碳并非储存于生物体内，而是储存于大量的地壳沉积岩中。一方面沉积岩中的碳因自然和人为的各种化学作用分解后进入大气和海洋；另一方面生物体死亡以及其他各种含碳物质又不停地以沉积物的形式返回地壳中，由此构成了全球碳循环的一部分。

碳的地球化学循环控制了碳在地表或近地表的沉积物和大气、生物圈及海洋之间的迁移,而且是对大气CO2和海洋CO2的最主要的控制。

碳的生物循环虽然对地球的环境有着很大的影响，但是从以百万年计的地质时间上来看，缓慢变化的碳的地球化学大循环才是地球环境最主要的控制因素（Video）。203.氮的循环214.磷的循环225.硫的循环环境系统是地球表面各种环境因素及其相互关系的总和。通常把地球环境系统分为四个圈层：

1、大气圈

2、水圈

3、土壤-岩石圈

4、生物圈24（四）环境问题历史上人类污染生态环境事件：马斯河谷烟雾事件

1930年比利时马斯河谷工业区，二氧化硫和粉尘污染。洛杉矶光化学烟雾事件

1943年美国洛杉矶，大量汽车尾气在紫外线照射下产生光化学烟雾。多诺拉烟雾事件

1948年美国宾夕法尼亚州的多诺拉镇，二氧化硫及氧化物和粉尘造成大气严重污染。伦敦烟雾事件

1952年英国伦敦，烟尘和二氧化硫在浓雾和中积聚不散。25四日市哮喘病事件

1961年前后的日本四日市，由于石油化工和工业燃烧重油排放的废气严重污染大气。水俣病事件

1953～1956年日本熊本县水俣市，汞中毒。富山痛痛病事件

1955～1972年日本富山县神通川流域，镉中毒。爱知米糠油事件

1968年日本北九州市、爱知县一带，多氯联苯引发中毒。博帕尔毒气事件

1984年印度中央邦博帕尔市，甲基异氰酸酯中毒。切尔诺贝利核污染事件

1986年前苏联基辅地区的切尔诺贝利核电站，核污染。26（四）环境问题1.环境污染概念：

由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，导致环境素质下降，从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产条件。环境污染的具体表现：

有害物质对大气、水、土壤和动植物的污染并达到致害的程度

生物界的生态系统遭到不适当的干扰和破坏

不可再生资源被滥采滥用

固体废弃物、噪声、振动、恶臭、放射线等造成对环境的损害造成环境污染的因素：

有物理的、化学的和生物的三方面，其中由化学物质引起的约占80%-90%。272.环境问题的认识过程国际：

20世纪60年代，人们把环境问题只当成一个污染问题，认为是对大气、水、土壤的污染以及由固体废物和噪声引起的污染，没有把环境问题与自然生态、社会因素联系起来，低估了环境污染的危害性和复杂性。

1972年，联合国在瑞典斯德哥尔摩召开了人类环境会议，发表《人类环境宣言》，明确提出环境问题表现在：

(i)对大气、水、土壤的污染；

(ii)生态系统的破坏和资源的枯竭；

(iii)与社会因素有关（贫穷、社会矛盾）20世纪80年代，人们对环境问题有了新的认识，提出持续发展战略，及以持续发展为基本纲领，从保护环境和资源、满足当代和后代的需要出发，强调世界各国政府和人民对保护环境和发展经济具有同等重要的作用。282.环境问题的认识过程国际：

1997年，联合国在巴西里约热内卢召开了联合国环境与发展大会，通过《联合国气候变化框架公约》，提出环境保护、经济的可持续发展及社会的协调发展，是人类持续发展的全球性行动纲领。

1997年12月，第3次缔约方大会在日本京都举行，会议通过了《京都议定书》，对2012年前主要发达国家减排温室气体的种类、减排时间表和额度等作出了具体规定。《京都议定书》于2005年开始生效，从2008年到2012年间，要求主要工业发达国家的温室气体排放量要在1990年的基础上平均减少5.2％。2002年10月，第8次缔约方大会在印度新德里举行。会议通过的《德里宣言》，强调应对气候变化必须在可持续发展的框架内进行。292009年12月7日至19日，第15次缔约方会议暨《京都议定书》第5次缔约方会议在丹麦哥本哈根举行。经过马拉松式的艰难谈判，大会分别以《联合国气候变化框架公约》及《京都议定书》缔约方大会决定的形式发表了不具法律约束力的《哥本哈根协议》。

哥本哈根街头慢慢融化的北极熊冰雕30[中国]中国宣布2020年减排目标：碳排放下降40-45%[美国]

2020年温室气体比2005年减排17%[日本]2020年日本温室气体排放量减少25%[印度]2020年排放比2005年少24%[德国]2020年温室气体的排放量比1990年减少40%[俄罗斯]完全有实力达减排40%目标[澳大利亚]2020年温室气体排放削减25%[巴西]排放量在预期基础上减少36.1%至38.9%[非洲]寻求650亿美元环境赔偿[岛国联盟]呼吁发达国家提高减排至45%

《哥本哈根协议》维护了“共同但有区别的责任”原则，就发达国家实行强制减排和发展中国家采取自主减缓行动作出了安排。2.环境问题的认识过程国内：我国分别在1973、1983、1989、1996、2002和2006年召开了六次全国环境会议，推动了我国环境保护事业的发展和人们对环境认识的发展。第五次全国环境保护会议，提出环境保护是政府的一项重要职能。随着环境问题的日益严重，人类对环境问题的认识也在不断提高。在当今世界上，人们越来越清楚地看到，环境问题已不再是某个国家和局部地区的事情，为而成全球性的问题。31323.我国环境污染防治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2020年我国环境保护的目标

环境污染得到有效控制

生态恶化趋势基本得到遏制

全国大部分地区的环境质量明显改善

部分重要生态系统得到重建与修复

建设一批生态城镇

重点区域社会、经济、环境实现协调发展33一.环境化学的形成二.环境化学分支三.环境化学的特点四.环境化学的研究任务第二节环境化学341.2环境化学

1.什么是环境化学

环境化学是以实现人与自然和谐为目的，研究以及调整人与自然关系的科学，是包含自然科学、社会科学和工程技术科学的一门新型的综合性科学。《环境化学》第一章绪论青藏铁路设立33处动物通道藏羚羊351.什么是环境化学

(1)环境化学是在化学科学的传统理论和方法基础上发展起来的，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标的新型学科。(2)定义：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。它既是环境科学的核心组成部分，也是化学科学的一个新的重要分支。《环境化学》第一章绪论36(3)

研究内容：有害物质在环境介质中存在的来源、浓度水平和形态；它们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为；有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生效应的机制和风险性；有害物质已造成影响的缓解和消除以及防止产生危害的方法和途径。

(4)

研究特点：从微观的原子、分子水平上研究宏观的环境现象与变化的化学机制。

(5)

核心：研究化学污染物在环境中的迁移转化《环境化学》第一章绪论372.分支学科《环境化学》第一章绪论38（1）环境分析化学

主要集中在环境样品的前处理技术完善、开发，分析对象从无机化合物为主转变为有机化合物和有机金属化合物为主；样品仪器分析方法上集中于仪器分析的灵敏度和重现性提高上。《环境化学》第一章绪论39（2）各圈层环境化学

研究化学污染物在大气、水体和土壤环境中的形成、迁移、转化和归趋过程中的化学行为和生态效应。●大气环境化学：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等；空间尺度从室内空气、城市、区域环境、远距离乃至全球。●水环境化学：主要研究河流湖泊和水库，其次是河口、海湾和近海海域，地下水污染；集中研究水体界面化学过程、金属形态转化动力学过程、有机物的化学降解过程、金属和准金属甲基化等方面。4041地下含水层地下含水层42（2）各圈层环境化学

●土壤环境化学：主要研究农用化学品在土壤环境中的迁移转化和归趋及其对土壤和人体健康的影响，包括：有机污染物在土壤中的降解、土壤中温室气体的释放、污染物在固-液界面上的化学过程和土壤污染的化学与生物修复等内容。●环境生态化学：主要研究农用化学品在生态系统中产生效应的化学过程，如稀土农用的环境化学行为及生态安全等。433.环境化学的发展动向

国际：

☆

较为注重元素（尤其是碳、氮、硫、磷）的地球

生物化学循环及其相互耦合研究；

☆

重视化学品安全评价；

☆

重视臭氧层破坏、气候变暖等全球性问题。

国内：☆以有机物为主的水质污染；☆以大气颗粒物和二氧化硫为主的城市空气污染；☆工业有毒有害废弃物和城市垃圾对大气、水、土

地的污染等《环境化学》第一章绪论44第三节环境污染物一、环境污染物类别（化学污染物）二、环境效应及其影响因素三、环境污染物在环境各圈层的

迁移转化过程1.环境污染物★定义：进入环境后使环境的正常组成和性质发生直接或间接有害于人类的变化的物质称为环境污染物（主要是人类生产和生活活动中产生的各种化学物质

）。1.1环境污染物的类别①按受污染物影响的环境要素：大气污染物、水体污染物、土壤污染物等②按污染物的形态：气体污染物、液体污染物和固体废物③按污染物的性质：为化学污染物、物理污染物和生物污染物环境化学的研究对象①工业：对自然资源的过量开采，造成多种化学元素在生态系统中的超量循环；能源和水资源的消耗与利用；生产过程中产生的“三废”。数量大、成分复杂、毒性强。②农业：由于使用农药、化肥、农业机械等工业品，农业本身造成的水土流失和农业废弃物。农家肥料中常含有细菌和微生物。③交通运输：噪声、燃料燃烧产物的排放和有毒有害物。④生活：生活活动也能产生物理的、化学的和生物的污染，排放“三废”。分散取暖和炊事燃煤是城市主要的大气污染源之一。生活污水、城市垃圾。1.2环境污染物来源

1.3化学污染物分类

元素如：铅、镉、铬、汞、砷无机物如：氰化物、氮氧化物有机化合物和烃类如：烷烃、芳烃金属有机物和准金属有机化合物如：四乙基铅含氧有机化合物如：环氧乙烷、醇、醛有机氮化合物如：胺、腈、硝基苯有机卤化物如：四氯化碳、多氯联苯有机硫化合物如：烷基硫化物、硫醇有机磷化合物如：有机磷农药★2环境效应

★定义：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，称作环境效应。2.1环境物理效应

由物理作用引起，如噪声、地面沉降、热岛效应、温室效应等。因燃料的燃烧而放出大量热量，再加街道和建筑群辐射的热量，使城市气温高于周围地带，称为热岛效应；大气中二氧化碳和其他温室气体的不断增加，产生温室效应。2.2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。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。酸雨造成地面水体和土壤酸化，会使水生生物遭到破坏，土地肥力降低，各种建筑物受到腐蚀。2.3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。大型水利工程可能破坏水生生物的回游途径，从而影响它们的繁殖。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。任意砍伐森林，会造成水土流失，产生干旱、风沙灾害，同时使鸟类减少，害虫增多。3.环境污染物在环境各圈的迁移转化3.1污染物的迁移指污染物在环境中所发生的空间位移及其引起的富集、分散和消失的过程。3.2迁移方式

机械迁移：运移（富集、分散）物理化学迁移:溶解-沉淀、氧化-还原、水解、配位或螯合、吸附-解吸等作用实现迁移；有机污染物还可通过化学分解、光分解和生物分解进行迁移。生物迁移:生物体吸收、代谢、生长、死亡，以及通过食物链传递产生的放大和积累等作用实现迁移。3.3污染物的转化指环境中的污染物在物理、化学或生物的作用下，改变存在形态或转变为另一种物质的过程，如：大气中的NOx、CHx在阳光作用下，通过光化学氧化生成O3、过氧乙酰硝酸酯（PAN）他光化学氧化剂；汽车排出的NOx转化为NO2、HNO3、MNO3等新污染物；Hg2+（H2O）在微生物作用下转化为CH3Hg+(CH3HgCH3)。迁移与转化常常相伴发生。

汞在环境中的迁移转化过程

汞在环境中的迁移转化过程

模块二大气环境化学Whoeversavesonelife,

Savestheentireworld学习目标

掌握：大气污染物发生的迁移、转化过程；污染物参与程和机理了解：大气的层结结构、大气污染物及大气运动基本规律；描述大气污染的数学模式；酸雨、温室效应及臭氧层破坏主要内容工业城市污染案例及分析大气污染物室内环境污染物1.工业城市污染案例及分析一.大气环境化学基础知识二.大气污染思考题：⒈什么是大气温度层结？⒉什么是气温垂直递减率？大气主要由氮、氧和几种惰性气体组成，它们约占大气总量的99.9%以上。除气体外，大气中还悬浮着大量固体和液体颗粒。按照停留时间的长短，大气组分可分为三类：准永久气体：N2、Ar、Ne、Kr、Xe；可变组分：CO2、CH4、H2、N2O、O3、O2强可变组分：H2O、CO、NO、NH3、SO2、碳氢化合物(HC)、颗粒物、H2S主要来自人为源，其次是天然源1.1大气的组成成云致雨的必要条件（凝结核）主要成分次要成分水汽固体杂质生物体的基本成分维持生物活动的必要物质植物光合作用的原料；对地面保温吸收紫外线，使地球上的生物免遭过量紫外线的伤害成云致雨的必要条件；对地面保温大气组成主要作用干洁空气O3N2O2CO2大气各成分的作用

可变组分和强可变组分在大气中停留时间短，有可能参与平流层或对流层中的化学变化，它们在大气中的时空分布受地域的影响，在不同地区或高度，其分布往往有很大的不同。如冶炼厂、火力电厂所在地上空的大气中含烟尘、SO2、NOx等强可变组分较多；在化工区周围的大气中含有较多的无机或有机物质；当这些物质在大气中达到一定浓度时，就有可能产生局部的大气污染。空气的作用

没有空气就没有生命①空气是生命的支柱，它为人类及动物提供呼吸所需要的O2。一般成年人每天需要吸入13kg（10m3）的空气。②为植物的光合作用提供CO2，合成碳水化合物，提供人类和动物的食物。③大气中的氮通过不同形式的固氮作用以及一系列复杂的生物化学反应，转变为生命不可缺少的氨基酸。④大气在以太阳为能源的庞大的蒸馏室中起冷凝器的作用，形成降雨，从而把水从海洋输送到陆地，为陆地生物提供了必要的生活条件。⑤大气还吸收来自外层空间的宇宙射线和来自太阳的大部分电磁辐射，滤掉了波长小于290nm的紫外辐射，使地球上的生物免受其伤害。随着工农业的发展，大气污染日益严重。例如：酸雨、温室效应、臭氧空洞。1.2大气层的结构★

围绕地球的大气总质量约为5.3×1018kg，占地球总质量的百万分之一。地球的总表面积约为5.1×1014平方米，所以地球表面的压力，大致为1kg/cm2。大气质量在铅直方向的分布是极不均匀的。高度h(km)5153080质量W(%)50909999.999

把静大气的温度和密度在垂直方向上的分布，称为大气温度层结和大气密度层结。根据大气的温度层结、密度层结和运动规律，可将大气划分为:★1.2.1大气温度层结和大气密度层结对流层（Troposphere）平流层（Stratosphere）中间层（Meosphere）热层（Therosphere）逃逸层（Stratopause）图2-1大气主要成份及温度分布①对流层是大气的底层，厚度随纬度和季节而变化。纬度越高厚度越薄，夏季较厚，冬季较薄，其平均厚度为12km。②该层内气温随高度的增加而降低，大约每上升100m，温度降低0.6℃。因为对流层内大气的重要热源是来自地面的长波辐射。★大气垂直递减率：随高度升高气温的降低率，通常用下式表示：

Г=-dT/dz式中：T：绝对温度，K；z：高度。在对流层中，平均dT/dz<0且Г＝0.6/100m。1）对流层

大气的温度层结③大气中绝大多数天气现象都发生在对流层中。

这一层内含有全部大气质量3/4的大气和几乎所有的水汽，加之空气的运动会造成风、雨、雷电和冷暖转变等复杂的天气现象，对天气分析和预报具有重要意义。④从污染源排放出的污染物几乎都直接进入对流层，因而这些污染物的迁移转化过程也主要发生在这一层内。⑤对流层顶层温度特别低，具有屏障作用。阻挡水分子向上移动进入平流层，避免大气氢遭到损失。垂直对流斗笠云环状云2）平流层

①高度：对流层顶~50km。②温度：在30~35km以下的低层，随高度的增加气温保持不变（同温层）。从30~35km以上，气温随高度的增加而升高。到平流层顶时，温度可接近0℃。③在15-60km高度范围内存在一臭氧层，平均厚度为20km，其浓度在25km处达到最大。臭氧分子能够吸收来自太阳的紫外辐射而分解为氧原子和氧分子，当它们又重新化合为臭氧分子时，便可释放出大量的热能，这就是平流层温度升高的原因。④平流层内由于上热下冷，空气垂直对流运动很小，只能随地球自转而产生平流运动。⑤污染物进入平流层后，它会由此而形成一薄层，使污染物遍布全球。平流层内水汽和尘埃都很少，几乎没有云、雨等天气现象出现。大气透明度也很好，现代超高速飞机多在平流层底部飞行，既平稳又安全。然而飞机排放出来的废物可破坏臭氧层。3）中间层

①高度：平流层顶50km～80km②温度：气温随高度的增加而降低。顶部可达-92℃左右。垂直温度分布特征与对流层相似。③由于层内热源仅靠其下部的平流层提供，因而下热上冷，故空气对流运动相当强烈。夜光云①高度：80km~500km。②温度：温度随高度的增加而迅速上升。顶部可达到1000K以上。该层内空气极稀薄，在太阳紫外线和宇宙射线的辐射下，空气处于高度电离状态，因而热层也可称为电离层。4）热层5）逃逸层

最外层，热层以上的大气层，由于紫外光和宇宙射线的作用，大部分分子发生电离，质子含量大大超过中性H含量。空气稀薄、温度随高度增加而略有增加。1.3大气中的主要污染物按物理状态：气态污染物、颗粒物。按形成过程：一次污染物、二次污染物按化学组成：含硫化合物含氮化合物含碳化合物含卤素化合物1）含硫化合物

主要包括：COS、CS2、(CH3)2S、H2S、SO2、SO3、H2SO4、MSO3、MSO4。来源：火山喷发：H2S、SO2等土壤厌氧微生物与植物释放：H2S、SO2陆地上降雨：SO2

、SO42-

风吹起的海盐：SO42-

人为活动其中大部分来自含硫化石燃料的燃烧。有色金属冶炼厂和硫酸厂等也要排放相当数量硫的氧化物。2）含氮化合物氮氧化物是NO、N2O、NO2、N2O3、N2O5等的总称。其中对大气造成污染的主要是一氧化氮和二氧化氮，它们大部分来自燃料燃烧（包括汽车废气排放）。低层大气中含量最高的含氮化合物，天然来源、稳定，无明显污染效应。3）含碳化合物-----------

CO、CO2、有机碳氢化合物、含氧烃类二氧化碳主要是燃料燃烧的产物。在19世纪，大气中的二氧化碳浓度约为290ppm，到2008年为394ppm，还有上升的趋势。汽车行驶频繁地区容易产生高浓度的一氧化碳，但是它不会在空气中积累，一氧化碳经过各种化学和光化学反应，能转化为二氧化碳，但这个反应很缓慢。（4）含卤素化合物氟氯烃中用作致冷剂或烟雾剂的氟里昂-11（CFCl3）和氟里昂-12（CF2Cl2）性质相当稳定，不溶于水，不参与任何生物反应。这些气体从低层大气逸入平流层，通过光化学反应，破坏臭氧层。此外，空气中的污染物还有核爆炸产生的放射性物质等。

第二节大气中污染物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。迁移过程可使污染物浓度降低。大气圈中空气的运动主要是由于温度差异引起的。本节要点辐射逆温层气块的绝热过程和干绝热递减率大气稳定度影响大气污染物迁移的因素★

在对流层中，气温一般是随高度增加而降低。但在一定条件下会出现反常现象。★大气垂直递减率：随高度升高气温的降低率，通常用下式表示：

Г=-dT/dz式中：T：绝对温度，K；z：高度。在对流层中，平均dT/dz<0且Г＝0.6K/100m。大气的温度层结对流层中，正常Г＞01辐射逆温层这可由Г的变化情况来判断。当Г＝0时，称为等温气层；当Г<0时，称为逆温气层。例如：在山区，山峰上方，日光照射，上面的空气热，下面冷，就形成逆温层。逆温现象经常发生在较低气层中，这种气层稳定性特强，对于大气中垂直运动的发展起着阻碍作用，不利于污染物的扩散。

逆温层的形成原因主要有以下几种：一是地面辐射冷却；二是空气平流冷却；三是空气下沉增温；四是空气的乱流混合；五是锋面上形成的逆温。按形成的原因不同，将逆温层可分为辐射逆温层、平流逆温层、下沉逆温层、锋面逆温层和乱流逆温层。

夜晚，地面向大气辐射白天吸收的热量而逐渐冷却，近地面的气温随之降低。离地愈近，气温冷却愈快，离地愈远的空气受地面影响愈弱，降温愈慢，形成自地面开始的辐射逆温。辐射逆温随着地面的冷却逐渐向上扩展，到日出前逆温充分发展。日出后，地面吸收太阳的辐射逐渐升温，逆温层又逐渐自下而上消失。到上午九点钟左右，逆温全部消失。出现逆温时，好像一个盖子阻碍它下面的污染物质扩散，对大气污染扩散影响极大，因此许多大气污染事件都发生在具有逆温层与静风的气象条件下。

当一团干空气或未饱和的湿空气与外界没有任何热量交换，做升降运动，且气块内没有任何水相变化时的温度变化过程叫干绝热过程。★

2气块的绝热过程和干绝热递减率T1、T2：分别为绝热过程起始和终结的温度；P1、P2：分别为绝热过程起始和终结的压力；A：功热当量；Rd：干热过程的状态常数；Cpd：干空气的定压比热；0.286称为泊松常数。

泊松方程T2＝T0-Гd（Z-Z0）式中：（Z-Z0）—上升高度差；

T2--干空气达到高度Z的温度；

T0——起始高度Z0处的温度。利用干绝热递减率，对于上升的空气得到：注意：原因：气温垂直递减率是大气温度随着距离地面越来越远得到的热量越来越少。1℃/100m异同干绝热垂直递减率气温垂直递减率干绝热垂直递减率是干空气在绝热上升或绝热下降运动过程中由于做功气块本身的温度变化★

3大气稳定度大气稳定度对污染物在大气中的扩散有很大影响。大气越不稳定，污染物的扩散速率就越快；反之，则越慢。

一团空气受到某种外力作用而产生上升或者下降运动，当运动到某一位置时消除外力，此后气团的运动可能出现三种情况：①气团仍然继续加速向前运动，这时的大气称为不稳定大气；②气团不加速也不减速而作匀速运动，或趋向停留在外力去除时所处的位置，这时的大气称为中性大气；③气团逐渐减速并有返回原先高度的趋势，这时的大气称为稳定大气。判断方法：若Г＜Гd表明大气是稳定的；

若Г＞Гd表明大气是不稳定的；

若Г＝Гd表明大气处于平衡状态。24ºC24ºC25ºC25ºC26ºC26ºCгd=г24ºC24.2ºC25ºC25ºC26ºC25.8ºC24ºC25ºC25ºC26ºC26.2ºC0.8=г<гd=1г=1.2

>(гd=1)返回原地—稳定300m200m100m远离原地平衡状态23.8ºCABC空气的机械运动，如风和湍流大气稳定度天气形势和地理地势造成的逆温现象污染源本身的特性★4

影响大气污染物迁移的因素污染物在大气中的扩散取决于三个因素：①风可使污染物向下风向扩散；②湍流可使污染物向各方向扩散；③浓度梯度可使污染物发生质量扩散。其中风和湍流起主导作用。1）风和大气湍流的影响（a）为无湍流时，烟团仅仅依靠分子扩散使烟团长大，烟团的扩散速率非常缓慢，其扩散速率比湍流扩散小5～6个数量级；（b）为烟团在远小于其尺度的湍涡中扩散，由于烟团边缘受到小湍涡的扰动，逐渐与周边空气混合而缓慢膨胀，浓度逐渐降低，烟流几乎呈直线向下风运动；

（c）为烟团在与其尺度接近的湍涡中扩散，在湍涡的切入卷出作用下烟团被迅速撕裂，大幅度变形，横截面快速膨胀，因而扩散较快，烟流呈小摆幅曲线向下风运动；（d）为烟团在远大于其尺度的湍涡中扩散，烟团受大湍涡的卷吸扰动影响较弱，其本身膨胀有限，烟团在大湍涡的夹带下作较大摆幅的蛇形曲线运动。★2）大气稳定度的影响

大气稳定度随着气温层结的分布而变化，是直接影响大气污染物扩散的极重要因素。大气越不稳定，污染物的扩散速率就越快；反之，则越慢。

当近地面的大气处于不稳定状态时，由于上部气温低而密度大，下部气温高而密度小，两者之间形成的密度差导致空气在竖直方向产生强烈的对流，使得烟流迅速扩散。大气处于逆温层结的稳定状态时，将抑制空气的上下扩散，使得排向大气的各种污染物质因此而在局部地区大量聚积。当污染物的浓度增大到一定程度并在局部地区停留足够长的时间，就可能造成大气污染。

天气形势是指大范围气压分布的状况，局部地区的气象条件总是受天气形势的影响。不利的天气形势和地形特征结合在一起可使某一地区的污染程度加重。3）天气形势和地理地势的影响（1）海陆风

白天，陆地升温快，近地层陆地上空的气温高，空气密度小而上升，因此产生水平气压梯度，低层气压低于海上，于是下层空气从海面上流向陆地，称为海风；而陆地高层空间的气压高于海上，气流由陆地流向海洋，从而在这一区域形成空气的闭合环流。夜间，陆地温降又比海洋快，近地气层的气温低于海面上的气温，形成了高于海面上的气压，于是下层空气从陆地流向海上，称为陆风，并与高空的逆向气流形成闭合环流。海陆风对空气污染的影响①循环作用如果污染源处于居地环流之中，污染物就可能循环累积达到较高的浓度。直接排入上层反向气流的污染物，有一部分也会随环流重新带回地面，提高了下层上风向的浓度；②往返作用在海陆风转换期间，原来随陆风输向海洋的污染物又会被发展起来的海风带回陆地。海风发展侵入陆地时，下层海风的温度低，陆地上层气流的温度高，在冷暖空气的交界面上，形成一层倾斜的逆温顶盖，阻碍了烟气向上扩散，造成封闭性和漫烟型污染。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，于是形成城郊环流。在这种环流作用下，城市本身排放的烟尘等污染物聚积在城市上空，形成烟幕，导致市区大气污染加剧。（2）城郊风市区郊区郊区AABB

白天受热的山坡把热量传递给其上面的空气，这部分空气比同高度的谷中空气温度高，比重轻，于是就产生上升气流。同时谷底中的冷空气沿坡爬升补充，形成由谷底流向山坡的气流称为谷风。

夜间山坡上的空气温度下降较谷底快，其比重也比谷底大。在重力作用下，山坡上的冷空气沿坡下滑形成山风。

山谷风转换时往往造成严重空气污染。思考题什么是大气温度层结？大气层可分为哪四层，各层有什么特点？逆温现象对大气中的污染物的迁移有什么影响？大气中有哪些主要污染物？什么是垂直递减率和干绝热垂直递减率？如何判断大气稳定度？影响大气中污染物迁移的主要因素是什么？

模块三水环境化学教学目标1.了解地球水资源及水环境状况；2.掌握天然水的组成及基本特征；3.理解重金属等污染物在水中的迁移转化；4.理解水中有机污染物的变化过程；5.掌握水质调查与分析的基本方法。环境案例1.日本“痛痛病”事件2.哈尔滨水污染事件3.太湖“蓝藻”事件3.1地球上的水资源（一）世界水资源状况（二）地球上的水循环（三）我国水资源状况（四）水资源问题对人类社会发展的影响

（一）世界水资源状况（二）地球上的水循环（三）我国水资源状况1.我国水资源主要类型

（1）海洋资源（2）河流（3）湖泊（4）地下水2.我国水资源所面临的主要问题（1）地域分布不均衡，水土资源分布不匹配（2）降水年内、年际变化大（3）水污染问题严重（4）水资源利用效率低，浪费严重（5）地下水开采过量引发生态问题（四）水资源问题对人类社会发展的影响

（1）水与人民生活密切相关（2）水与工农业生产密切相关（3）水与生态环境密切相关（4）水污染对人体健康产生影响3.2水环境化学基础知识

（一）天然水的基本组成（二）天然水体化学组成特征（三）天然水中的化学平衡（一）天然水的基本组成1、天然水中的主要离子2、天然水中的金属离子3、水中的微量元素4、天然水中的溶解性气体

亨利定律：[G(aq)]=KH×pG

（1）溶解氧的计算（2）CO2溶解度的计算

5、水生生物（二）天然水体化学组成特征1、河水的化学组成特征（1）矿化度低；（2）化学组成的空间分布差异大2、海水的化学组成特征3、湖泊及水库水的化学组成特征4、地下水的化学组成特征（1）组成复杂；（2）矿化度范围变化大；（3）地下水的化学成分随时间变化极为缓慢（4）地下水的气体组成与地表水差异较大。

（三）天然水中的化学平衡1、酸碱平衡天然水的pH值主要由下列系统决定：

2、沉淀-溶解平衡（1）金属氢氧化物的沉淀-溶解平衡（2）金属硫化物的沉淀-溶解平衡（3）碳酸盐的沉淀-溶解平衡3、氧化一还原平衡（1）氧化一还原电位和电子活度

pE是平衡状态下（假设）的电子活度，可用以衡量溶液中电子迁移的相对趋势。在还原性很强的溶液中，存在给出电子的趋势；在氧化性很强的溶液中，存在给出接受的趋势。

（2）天然水体的氧化还原体系正常天然水体表层溶解氧是决定电位，暴露于大气的水能按如下反应被氧化：天然水体的PE除与氧化还原物质浓度有关，也与水体的PH有关。(3)水体pE值条件对重金属离子形态、迁移转化的影响

根据环境中游离氧、硫化氢及其他氧化剂和还原剂的存在情况，可分为氧化环境、不含硫化氢的还原环境和含硫化氢的还原环境。4、配合-溶解平衡（1）配合-溶解平衡与配合物的稳定性（2）水体中常见的配位体和配合物类型

①羟基对重金属离子的配合作用

②腐殖质与重金属的配合作用5、吸附—解吸平衡表面吸附：离子交换吸附：专属吸附：3.3水环境污染及主要污染物的迁移转化

（一）水环境污染概述（二）水的自净作用及水环境容量（三）水中重金属污染物的迁移转化（四）水中有机污染物的迁移转化（一）水环境污染概述1、水体污染源

(1)生活污水

(2)工业污水源

(3)农业污染源

(4)交通运输污染2、污染特征

(1)物理污染指污染性物质使水的浑浊度、温度和水的颜色发生改变以及水中含有的放射性物质超标的现象。

(2)化学污染水体中的化学污染物一般分为无机无毒污染物、植物营养物质、有机耗氧污染物和有毒物质、石油类物质等几大类。

(3)生物性污染

（二）水的自净作用及水环境容量1、水体的自净作用（1）物理自净（2）化学自净（3）生物自净2、水体的环境容量（1）水体特征（2）污染物特征（3）水质目标（三）水中重金属污染物的迁移转化1、重金属污染的特点（1）重金属在水体中的存在形态是多样且多变的，形态不同毒性也不同。（2）重金属产生毒性效应的浓度范围低，一般为lmg•L-1～l0mg•L-1。（3）重金属污染物不易被微生物分解。（4）进入水体的重金属污染物大部分沉积于底泥中。（5）重金属离子在水体中的迁移转化是一个复杂的过程。（6）某些金属离子及其化合物易被微生物吸收并通过食物链逐渐积累。2、水体中重金属污染物的迁移转化途径（1）物理迁移

指污染物随着水体径流而进行的机械搬迁作用（2）物理化学迁移指以一定形态存在的污染物（例如简单离子、配离子或可溶性匀等）在环境中通过一系列物理化学作用，使它们的存在形态发生变化，从而实现它们在水中的迁移。（3）生物迁移

指污染物通过生物体的新陈代谢、生长、衰亡等生物活动而发生特有戢命作用过程3、主要重金属污染物在水体中的迁移转化（1）汞配合反应：水解反应：生物甲基化作用：（2）镉配合作用沉淀反应（3）铅沉淀反应螯合-吸附作用

甲基化作用

（4）铬配合作用

Cr(Ⅵ)与Cr(III)之间的化学转化水解反应

（5）砷

酸碱性氧化还原性甲基化作用沉淀与吸附作用

（四）水中有机污染物的迁移转化1、耗氧有机物（1）耗氧有机物含量的表示方法

BOD、COD（2）水体中溶氧的变化

25℃时，天然水体中溶解氧(DO)约为8.32mg•L-1。耗氧作用、复氧作用（3）耗氧有机物对水中溶解氧的影响（4）影响耗氧有机物自净的因素

水温的影响

水生生物的影响（5）耗氧有机物自净过程

水体中溶解氧含量较高时，含碳、氮、磷、硫的有机物被好氧细菌分解为硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐、二氧化碳等无机物。2、有毒有机物有机污染物在水中的迁移转化主要经过分配作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物化学作用等过程实现。（1）分配作用

①有机物沉积物和水之间的分配作用

有机物与颗粒物（沉积物、土壤等）的主要作用存在着两种主要机制：一种是分配作用，另一种机理是吸附作用。

②有机污染物在生物和水之间的分配有机污染物在生物一水之间的分配称为生物浓缩或生物积累。（2）挥发作用

挥发作用是有机物从溶解态液相转入气相的一种物理迁移过程。挥发速率取决于有机污染物的性质和水体的特征。（3）水解作用水解反应是有机污染物在水中发生化学性降解的重要过程。（4）光解作用

一般可把光解过程分为直接光解、敏化光解（间接光解）和光氧化反应。（5）生物化学作用3、难降解有机物（1）多氯联苯(PCBs)

（2）有机农药（3）合成洗涤剂（4）油类污染3.4水体富营养化

（一）水体富营养化概述（二）水体营养化过程（三）水体营养化的危害

（一）水体富营养化概述1、水体富营养化的概念

是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。2、水体富营养化的类型（1）按照形成原因可将水体富营养化分为天然富营养化和人为富营养化。（2）按发生富营养化的水体不同，富营养化分为两种类型。发生在海洋的水体富营养化，称为“赤潮”；发生在江河湖泊的水体富营养化，称为“水华”。。3、水体富营养化程度判别

物理指标：即水温、透明度、光强等，透明度最为常用；

化学指标：是与藻类增殖直接相关的DO、CO2、COD以及营养盐等指标；

生物学指标：大致可分为藻类现存量(叶绿素)、生物指标(调查特定生物出现的状况)、多样性指数(调查群集生物的多样性)和藻类增殖的潜在能力。（二）水体营养化过程1、藻类原生质的生成2、水体中的藻类

水体中的藻类藻类作为富营养化污染的主体，可分为四种类型，它们是：蓝绿藻类、绿藻类、硅藻类和有色鞭毛虫类。3、水体中的营养物（1）氮、磷的主要来源

外污染源、内污染源（2）水体中氮、磷的转化

4、其它影响因素除上述藻类及营养物质外，水体的光照强度、水温、水体流动的动力因素等对水体富营养化产生影响。（三）水体营养化的危害

1、水的透明度降低2、水中溶氧变化异常模块四土壤环境化学教学目标：1.知道土壤的组成与性质；2.理解重金属等污染物在土壤中的迁移转化；3.理解土壤中有机污染物的变化过程；4.学会土壤分析的方法；5.学会分析产生土壤污染的原因及控制方法。环境案例：

1、我国土壤现状2、近年来重金属土壤污染事件3、毒大米毒蔬菜事件学习情景一

土壤环境污染

（一）土壤的形成一、土壤环境化学基础知识

图4-2直接发育于基岩之上的基本的综合土壤剖面图（二）土壤的组成（二）土壤的组成

1、土壤矿物质（1）原生矿物（2）次生矿物

2、土壤有机质

3、土壤生物

4、土壤溶液

5、土壤空气1、土壤矿物质（1）原生矿物

土壤中重要的原生矿物有四类：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。（2）次生矿物

次生矿物是由原生矿物化学风化后形成的，具有胶体性质，为无机胶体或黏粒。

2、土壤有机质

土壤有机质是土壤中含碳有机化合物的总称。它是土壤形成的主要标志，也是土壤肥力的表现。通常可以分为两大类：活体(根系、土壤生物)和非活体。

3、土壤生物

土壤中生活着一个生物群体。土壤生物是土壤有机质的重要来源，又主导着土壤有机质转化的基本过程。

4、土壤溶液土壤水分存在的形式主要有两种，土壤颗粒表面有很强的黏附力，土壤颗粒吸附的水分称吸着水，几乎不移动，不被植物吸收；外层的膜状水称为内聚水或毛细管水，是植物生长的主要水源。土壤溶液是植物和土壤生物的营养来源，也是土壤各种反应(物理、化学和生物反应)的介质。

5、土壤空气

土壤空气存在于未被水分占据的土壤孔隙中，土壤空气的组成与大气的组成基本一致，土壤空气是土壤肥力的要素之一。（三）土壤的基本性能1、土壤吸附性土壤具有吸附并保持固态、液态和气态物质的能力，称为土壤的吸附性能。

（1）土壤胶体的性质

①具有巨大的比表面积与表面能②胶体粒子具有表面电荷③土壤胶体的凝聚性和分散性（2）土壤胶体的离子交换吸附

①土壤胶体的阳离子交换吸附②土壤胶体的阴离子交换吸附2、土壤的酸碱性（1）土壤酸度

①活性酸度：H+的浓度②潜在酸度

（2）土壤碱度

土壤溶液中OH-离子的主要来源，是CO32-和HCO3-的碱金属（Na+、K+）及碱土金属（Ca2+、Mg2+）的盐类。

（3）土壤的缓冲能力

①土壤溶液的缓冲作用碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸和其他有机酸等弱酸及其盐类。②土壤胶体的缓冲作用土壤胶体可吸附各种阳离子，其中盐基离子和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用。3、土壤的氧化还原性

土壤中的主要氧化剂有土壤中的氧气、NO3-离子和高价金属离子。土壤中的主要还原剂有有机质和低价金属离子。

（四）土壤是复杂的综合体（1）培育植物（2）推动物质循环（3）保存水资源（4）防止灾害（5）自净能力二、土壤环境污染

1.土壤污染的概念

土壤污染是指由于人类活动所产生的物质(污染物)，通过多种途径进入土壤，其数量和速度超过了土壤的容纳能力和净化速度，因而使土壤的性质、组成及性状等发生变化，使污染物的积累过程逐渐占优势，破坏了土壤的自然动态平衡，从而导致土壤自然功能失调、土壤质量恶化、影响作物的生长发育、产品的产量和质量下降，产生一定的环境效应(水体或大气发生次生污染)，并可通过食物链对生物和人类构成危害。2、土壤污染源和污染物

土壤污染源：①化肥和农药；②废物（废渣、污水和垃圾等）的处理场所；③大气或水体中的污染物质的迁移、转化；④某些元素的富集中心或矿床周围。

土壤污染物：①有机物质；②氮素和磷素化学肥料；③重金属；④放射性元素；⑤有害微生物类。3、土壤的自净作用和污染防治方法

土壤的自净能力主要来自于土壤颗粒物层对污染物有过滤、吸附等作用，土壤微生物有强大生物降解的能力，土壤本身对酸碱度改变具有缓冲能力以及大量的土壤胶体表面能降低反应的活化能，成为很多污染物转化反应的良好催化剂。此外，土壤空气中的氧可作为氧化剂，土壤水分可作为溶剂，这些也都是土壤的自净因素。

学习情景二：

土壤中重金属迁移转化一、土壤的重金属污染及危害

（1）影响植物生长（2）影响土壤生物群的变化及物质的转化（3）影响人体健康①通过挥发作用进入大气。②受水特别是酸雨的淋溶或地表径流作用。③植物吸收并积累土壤中的重金属，通过食物链进入人体。二、重金属在土壤中的存在形态

重金属进入土壤后，可以可溶性自由态或络离子的形式存在于土壤溶液中；被土壤胶体所吸附，或以各种难溶化合物的形态存在。

三、重金属在土壤中的迁移转化

1、土壤中重金属的物理迁移

2、土壤胶体对重金属的吸附

（1）重金属元素在土壤溶液中呈胶体状态。（2）土壤中存在的有机和无机胶体对金属离子的吸附固定。土壤胶体对重金属的吸附作用通常分为非专性吸附和专性吸附。

(1)非专性吸附：

(2)专性吸附：在有常量(或大量)浓度的碱土金属或碱金属阳离子存在时，土壤对痕量浓度(二者浓度一般相差3~4个数量级以上)的重金属阳离子的吸附作用，称为专性吸附。2、土壤胶体对重金属的吸附3、重金属离子的配位作用

土壤重金属可与土壤中的各种无机配位体和有机配位体发生配位作用。

4、土壤中重金属的沉淀和溶解

在高氧化环境中，Eh较高，钒、铬呈氧化态，形成可溶性钒酸盐、铬酸盐等，具有极强的迁移能力，而铁、锰则相反，形成高价难溶性化合物沉淀，迁移能力很低。5、土壤微生物的固定和活化

（1）胞外络合作用（2）胞外沉淀作用（3）金属的微生物转化6、土壤根际的富集和降毒

（1）根际氧化还原屏障形成（2）根际pH屏障形成（3）根系分泌物的络合作用四、土壤中有毒的重金属重金属中毒机理生物机体中含巯基（-SH）的酶与外来重金属的反应：

1、汞汞在土壤中可能以多种不同的形态存在，如无机汞有HgS、HgO、HgCO3、HgHPO3，HgSO4，HgCl2等。2．镉

镉在土壤中只能以二价简单离子或简单配离子的形式存在于土壤溶液中，如Cd2+、CdCl+、CdSO4，CdHCO3+等。Cd2+与有机配体形成配合物的能力很弱，故土壤中有机结合态的镉较少。镉还以CdCO3、Cd3(PO4)2、Cd(OH)2、CdS等难溶的形态存在于土壤中。3、铬

在低氧化还原电位的条件下，铬以三价形态存在，在低pH时为Cr3+，高pH时为CrO2-；在高氧化还原电位条件下，铬以六价形态存在，在低pH时为Cr2O72-，在高pH时为CrO42-。4、铅

在正常的上壤环境条件下，Pb(Ⅱ)是仅有的稳定状态，土壤中铅主要是Pb(OH)2、PbCO3、Pb3(CO3)2(OH)2、Pb3(PO4)2、PbS等难溶化合物。5．砷土壤中砷主要以含氧酸盐的形式存在，有砷酸根和亚砷酸根。

农药包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂以及其他如杀螨剂、杀鼠剂、引诱剂、忌避剂、植物生长调节剂和配制农药的助剂等。

学习情景三：土壤农药污染

截至2018年，中国已禁用和限用66种农药，我国在禁用和淘汰高毒农药方面是走在世界前列的，禁用的品种是世界最多的。目前我国高毒农药的比例已从20世纪80年代的70%左右下降到目前的不足3%，所以农药产品的安全水平是越来越高的。

低毒微毒农药大于75%，六六六、滴滴涕、甲胺磷等曾经引起大量中毒的高毒农药早已淘汰。学习情景三：土壤农药污染

一、农药的分类二、农药在土壤中的迁移转化（一）土壤对农药的吸附作用（1）异性电荷相吸指带负电土壤组分与呈正离子状态的农药通过静电引力相吸引；（2）非专一的物理性键合。这是范德华引力起作用，这种作用力发生在被吸附的非离子型分子之间，而不是发生在分子和土壤组分之间。所以在这种情况下，范德华引力以与其他键力加合的形式发生作用；（3）氢键力。例如含—NH基的农药分子可通过生成氢键与粘土表面的氧原子及土壤有机物分子内的羰基氧原子结成一体；（4）配位键指农药分子与土壤组分分子通过未共享电子对所发生的结合。（二）挥发和扩散

大量资料证明，不仅非常易挥发的农药，而且不易挥发的农药（如有机氯），都可以从土壤、水及植物表面大量挥发。对于低水溶性和持久性的化学农药来说，挥发是农药进入大气中的重要途径。

（三）降解

农药在土壤中的降解，包括光化学降解、化学降解和微生物降解等。

(1)非生物降解①光化学降解指土壤表面接受太阳辐射和紫外线等能流而引起农药的分解作用。

②化学降解

以水解和氧化最为重要，水解是最重要的反应过程之一。

(2)土壤微生物对农药的降解

①有机氯农药的降解②有机磷类农药的降解③氨基甲酸酯类农药的降解(3)微生物在农药转化中的作用①矿化作用②共代谢作用（四）残留性和危害性1.残留性

①化学农药性质的影响②土壤性质的影响2.危害性①土壤中农药可通过如下途径进入各类生物体内。②土壤→陆生植物→食草动物③土壤→土壤中无脊椎动物→脊椎动物→食肉动物④土壤→水中浮游生物→鱼和水生生物→食鱼动物农药残留的处理方法，采取的措施及目前的情况

目前我国虽然已公布了农药管理条例，制定了农药安全使用标准、农药合理使用准则和农药残留检测方法行业标准等一系列法规、条例和标准，但推荐性条例多，强制性法规少，更缺少处罚条款。【任务清单】一、持久性有机污染物（毒物）

1、POPs的种类

我国在20世纪60－80年代，以有机氯农药为主，大量生产使用过滴滴涕、毒杀芬、六氯代苯、氯丹和七氯等5种POPS农药，现仅保留滴滴涕和六氯代苯二种生产，但已分别禁止和限制他们作为农药使用。

2.POPs的基本特性

（1）持久性（2）生物累积性（3）半挥发性（4）高毒性【知识拓展】二、土壤污染的治理及生物修复

1.控制和消除土壤污染源①控制和消除工业“三废”的排放②控制化学农药的使用③合理使用化学肥料2.增加土壤环境容量，提高土壤净化能力【知识拓展】3.其他防治土壤污染的措施①施用化学改良剂

②生物改良措施③控制氧化还原条件④改变耕作制⑤改良土壤二、土壤污染的治理及生物修复

4.土壤污染生物修复技术

目前国外采用的土壤生物修复技术有原位处理（insite）、就地处理（onsite）和生物反应器（bioreactor）三种方法。模块五生物环境化学教学目标：1.知道生态系统是一个整体，息息相关。2.了解生物入侵的过程。3.掌握污染物在生物体内、食物链中的变化过程。案例引入：1.生物入侵2.环境激素3.人工饲料4.水俣病事件5.细小而致命的微塑料引发思考：1.什么是生物圈？有怎样的功能、特点？2.生物如何入侵的？如何治理生物入侵？3.污染物质在生物圈迁移转化的过程是怎样的？学习情景一生物圈一、生物圈概述生物圈包括海平面以上10000m至海平面以下10000m，包括大气圈的下层、岩石圈的上层、整个土壤圈和水圈。但是，大部分生物都集中在地表以上100m到水下100m的大气圈、水圈、岩石圈、土壤圈等圈层的交界处，这里是生物圈的核心。二、生态系统

生态系统的基本组成

生态系统的营养结构

生态系统的能量流动生态系统的物质循环生态系统的分类生态系统的特征（一）基本组成（二）营养结构1.食物链西汉时期，文人刘向在他写的《说苑》中有一段脍炙人口的描述：“园中有树，树上有蝉，蝉高居悲鸣露，而不知螳螂在其后也；螳螂委身曲腹，欲取蝉，而不知黄雀在其旁也；黄雀延颈欲啄螳螂，而不知弹丸在其下也。”这条古代谚语揭示了生物物种之间普遍存在的“吃与被吃”的营养关系，这种营养关系就是食物链。食物链：各种生物之间存在着取食与被取食的关系称为食物链，通过这种关系，能量在生态系统内传递。可分为捕食生物链、碎屑生物链等。青草→昆虫→小鸟→鹰青草→野兔→狐狸稀泥→虾米→小鱼→大鱼→人食物链本质上是一个能量流通渠道，人类本身就是能量流通渠道中一个重要环节。一个食物链的例子

“螳螂捕蝉，黄雀在后”

植物蝉(初级消费者)

螳螂(二级消费者)黄雀(三级消费者)鹰(四级消费者)(顶极食肉动物)2.食物网

几条食物链互相交叉，形成一张无形的网络，把许多生物包括在内的复杂捕食关系。食物网体现了生态系统中各种生物成分之间的广泛联系，因而增强了生态系统的稳定性。在稳定的生态系统中，如果食物网中的某一条食物链发生了障碍，还可以通过其他食物链来进行调节补偿。•

鼠疫→猫头鹰灭，•

鼠疫→草长→兔增→猫头鹰食生态系统中，有的消费者以单一物种为食物，但大多数消费者都有多种食物来源；同样，有的物种只被一种捕食者捕食，但生态系统中的大多数物种都会被几种捕食者或寄生者捕食，食物链互相联系形成了食物网。（三）能量流动1、能量概述

“热力学第一定律”

吸收=储存+消耗“热力学第二定律”

过程是单向的，能自动从高到低2.生态系统的能量流动（1）概念生态系统中能量的输入、传递和散失的过程称为生态系统中的能量流动。生态系统的能量来源于太阳能，在单位时间内输入生态系统的总能量即是该生态系统中全部生产者在单位时间内所固定的太阳能总量。（2）过程（3）特点（十分之一定律）（四）物质循环物质循环泛指生态系统中的一切物质，包括有机物、无机物、化学元素及水(作为介质)在生物与环境不同组分之间的频繁转移和循环流动。根据循环的属性，可以把元素的循环分成三种主要类型：水循环、气态循环和沉积循环。1.主要类型（2）碳循环（3）氮循环（4）磷循环2.物质循环的一般特点物质在生态系统中做循环式运动物质循环过程中将发生多种变化，包括物理、化学等方面，是一个复杂的过程在数量上，存在着一定的相互制约关系3.物质循环的区别与联系生态系统中的物质循环，在自然状态下，一般处于稳定的平衡状态。也就是说，对于某一种物质，在各主要库中的输入和输出量基本相等。（五）生态系统的分类

陆地生态系统自然生态系统水域生态系统