环境化学复习要点

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气1.大气组成种类体积百分比（%）N278.08O220.95Ar0.93CO20.03其它（Ne、He、Kr、H2等）0.01H2O可变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火山喷发：排放出SO2、H2S、CO2、CO、HF及火山灰等颗粒物。森林火灾：排放出CO、CO2、SO2、NO2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工厂企业废气排放交通运输飞机、机动车、轮船尾气燃油燃煤（农村炉灶）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1m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4m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？p131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（fineparticulate）。总悬浮颗粒系指大气中大气动力学直径小于100μm的所有颗粒物。降尘是大气中大气动力学直径大于10μm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10μm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2.5μm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、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+、Ca2+、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1.013×105Pa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0.03167×105Pa解：O2分压：PO2=(1.0130-0.03167)1050.2095=0.2056105Pa溶解度：[O2(aq)]=KH·PO2=1.2610-80.2056105=2.610-4mol/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=7.1×10-18，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+]=7.1×10-18/（10-7）2=7.1×10-4mol/L[Zn2+]=65.4×7.1×10-4×103=46.4mg/L8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，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）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。的总光子数吸收的波长为体系由化合物发生反应的总数目分子iiir)(16生色