环境化学董德明康春莉花修艺北京大学出版社2010年1月

21世纪全国高等院校环境系列实用规划教材环境化学主编董德明康春莉花修艺副内容简介本书以大气、水和土壤三种环境介质为主线，结合重要环境问题，分别讨论了环境中的重要污染物在大气、水和土壤中的迁移转化规律，包括与光化学烟雾、酸性降水、温室效应、臭氧层破坏有关的大气污染化学；与水环境中重金属和持久性有机污染物有关的氧化还原作用、沉淀溶解作用、配合作用、水解作用、吸附作用、微生物作用和光化学作用；以及与农药等持久性有机污染物有关的土壤污染化学。本书知识结构完整，基础性强，内容适中，注重实际应用性，可作为高等院校环境科学等有关专业的教材，也可作为一般环境工作者的参考用书。图书在版编目(CIP)数据环境化学/董德明，康春莉，花修艺主编.—北京：北京大学出版社，2010.1(21世纪全国高等院校环境系列实用规划教材)ISBN978-7-301-15739-8Ⅰ.环…Ⅱ.①董…②康…③花…Ⅲ.环境化学—高等学校—教材Ⅳ.X13中国版本图书馆CIP数据核字(2009)第167051号书名：环境化学著作责任者：董德明康春莉花修艺主编责任编辑：张玮标准书号：ISBN978-7-301-15739-8/X·0038出版者：北京大学出版社地址：北京市海淀区成府路205号100871网址：电话：邮购部62752015发行部62750672编辑部62750667出版部62754962电子邮箱：[e-mail]印刷者：发行者：北京大学出版社经销者：新华书店经销者：787mm×1092mm16开本15.75印张330千字经销者：2010年1月第1版2010年1月第1次印刷定价：26.00元未经许可，不得以任何方式复制或抄袭本书之部分或全部内容。版权所有侵权必究举报电话：[phone]电子邮箱：[e-mail]21世纪全国高等院校环境系列实用规划教材编写指导委员会顾问：左玉辉(南京大学)主任：张远航(北京大学)常务副主任：邵敏(北京大学)副主任：(按姓名拼音排序)董德明(吉林大学)段昌群(云南大学)韩宝平(中国矿业大学)胡洪营(清华大学)李光浩(大连民族学院)全燮(大连理工大学)曾光明(湖南大学)委员：(按姓名拼音排序)陈孟林(广西师范大学)程刚(西安工程大学)冯启言(中国矿业大学)李润东(沈阳航空工业学院)李小明(山东大学)李晔(武汉理工大学)林海(北京科技大学)潘伟斌(华南理工大学)彭书传(合肥工业大学)邵红(沈阳化工学院)沈珍瑶(北京师范大学)孙德智(北京林业大学)王成端(西南科技大学)夏北成(中山大学)杨军(北京航空航天大学)赵毅(华北电力大学)郑西来(中国海洋大学)周敬宣(华中科技大学)朱灵峰(华北水利水电学院)庄惠生(东华大学)丛书序当今社会随着经济的高速发展，人民生活质量的普遍提高，人类在生产、生活的各个方面都在不断影响和改变着周围的环境，同时日益突出的环境问题也逐渐受到人类的重视。环境学科以人类—环境系统为其特定的研究对象，主要研究环境在人类活动强烈干预下所发生的变化和为了保持这个系统的稳定性所应采取的对策与措施。环境问题已经成为一个不可忽视的、必须要面对和解决的重大难题。多年来，党和国家领导人多次在不同场合提到了环境问题的重要性，同时对发展环境教育给予了极大的关注。为推进可持续发展战略的实施，我国的环境工作在管理思想和管理制度方面也都发生了深刻的变化，不仅拓宽了环境学科的研究领域急需的综合性学科，也使其成为科学技术领域最年轻、最活跃、最具影响的学科之一。环境学科是一门新兴的学科，并且还处在蓬勃发展之中，许多社会科学、自然科学和工程科学的部门已经积极地加入到了环境学科的研究当中，它们相互渗透、相互交叉，从而使环境学科变得更加宽广和多样化。为了更好地向社会展示环境学科的研究成果，进一步推进环境学科的发展，北京大学出版社于2007年6月在北京召开了《21世纪全国高等院校环境系列实用规划教材》研讨会，会上国内几十所高校的环境专家学者经过充分讨论，研究落实了适合于环境类专业教学的各教材名称及其编写大纲，并遴选了各教材的编写组成员。本系列教材的特点在于：按照高等学校环境科学与环境工程专业对本科教学的基本要求，参考教育部高等学校环境科学与工程教学指导委员会研究制定的课程体系和知识体系，面向就业，定位于应用型人才的培养。为贯彻应用型本科教育由“重视规模发展”转向“注重提高教学质量”的工作思路，适应当前我国高等院校应用型教育教学改革和教材建设的迫切需要，培养以就业市场为导向的具备职业化特征的高等技术应用型人才，本系列教材突出体现教育思想和教育观念的转变，依据教学内容、教学方法和教学手段的现状和趋势进行了精心策划，系统、全面地研究普通高校教学改革、教材建设的需求，优先开发其中教学急需、改革方案明确、适用范围较广的教材。环境问题已经成为人类最为关注的焦点，每位致力于环境保护的人士都在为环境保护尽自己最大的努力，同时还有更多的人加入到这个队伍中来，为人类能有一个良好的居住环境而共同努力。参与本系列教材编写的每一位专家学者都希望把自己多年积累的知识和经验通过书本传授给更多的有志于为人类——环境系统的协调和持续发展出一份力的同仁。在本系列教材即将出版之际，我们要感谢参加本系列教材编写和审稿的各位老师所付出的辛勤劳动。我们希望本系列教材能为环境学科的师生提供尽可能好的教学、研究用书，我们也希望各位读者提出宝贵意见，以使编者与时俱进，使教材得到不断的改进和完善。《21世纪全国高等院校环境系列实用规划教材》编写指导委员会2008年3月前言环境化学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标的一门新兴学科，它既是化学学科的一个重要分支，也是环境科学的核心组成部分。目前，由化学物质所引起的环境污染已占到环境污染事件总量的80%以上，因而解决环境问题是离不开环境化学的。近年来，随着科学技术的发展，环境化学也取得了巨大的进展，其研究成果已受到学术界和各国政府部门的高度重视。环境科学工作者对臭氧层破坏机制的研究成果，获得了1995年的诺贝尔化学奖。这标志着环境化学这门学科已经成为学术界的主流学科，同时，这也进一步奠定了环境化学在环境科学领域中的核心地位。随着环境科学的深入发展，环境化学这门学科也迎来了空前的发展机遇。如何使环境化学这门课程适应形势的发展，是一个十分重要的研究课题。北京大学出版社针对当前国内不同类别高校环境类课程授课对象的差异，组织编写了一套应用型环境类专业系列教材，本书即为该系列教材中的环境化学分册。在本书的编写过程中，我们积极总结过去近30年来吉林大学环境与资源学院环境科学专业的老师们在环境化学课程教学中的经验，细心体会应用型教材的特点，使本书兼具基础性、理论性和实用性。希望本书能够成为高校环境化学课程教学用书的新选择。在本书编写过程中，编者还参考、借鉴了其他兄弟院校的环境化学教材以及相关著作，在此，向各位作者表示衷心的感谢；此外，北京大学出版社也给予了大力的支持和帮助，提出了许多宝贵的建议，在此一并致谢。由于时间仓促，以及编者水平有限，书中难免有不妥之处，敬请广大读者批评指正。编者2009年8月目录第1章绪论.......................................................11.1环境科学的产生与发展.........................11.2环境化学的定义.....................................21.3环境化学的研究内容.............................31.3.1大气污染化学.............................31.3.2水环境污染化学.........................41.3.3土壤污染化学.............................41.3.4环境化学动态学.........................41.4环境化学的特点.....................................5思考题与习题..................................................5第2章大气的组成及其重要污染物.........62.1大气的主要成分及其停留时间.............62.1.1大气的主要成分.........................62.1.2大气组分的停留时间.................72.1.3大气组分的分类.........................82.2大气层的结构.........................................82.2.1对流层.........................................92.2.2平流层.........................................92.2.3中间层.......................................102.2.4热层...........................................102.3地球的热平衡.......................................112.3.1大气成分对太阳辐射的吸收....112.3.2地球与大气的能量平衡...........122.3.3温室气体和温室效应...............122.4大气中的重要污染物...........................152.4.1含硫化合物...............................152.4.2含氮化合物...............................182.4.3含碳化合物...............................212.4.4含卤素化合物...........................31思考题与习题................................................33第3章气相大气化学反应..........................343.1大气光化学作用与大气自由基的形成.......................................................343.1.1光化学基本定律.......................343.1.2光化学反应过程.......................353.1.3大气中的自由基.......................363.2氮氧化物的气相反应...........................383.2.1NO的化学反应.........................383.2.2NO2的化学反应........................403.2.3NO、NO2和O3的基本光化学循环...............................403.3二氧化硫(SO2)的气相反应..................413.3.1SO2的直接光氧化....................413.3.2SO2的间接光氧化....................413.4有机化合物的气相反应.......................423.4.1有机化合物与HO·的反应......423.4.2烯烃与O3、O·和NO3的反应...........................................443.5光化学烟雾...........................................463.5.1光化学烟雾的形成条件............463.5.2光化学烟雾的形成