環(huán)境化學重點

1、緒論： 環(huán)境化學是一門研究潛在有害化學物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、行為、效應(yīng)(生態(tài)效應(yīng)、人體健康效應(yīng)及其他環(huán)境效應(yīng))以及減少或消除其產(chǎn)生的科學。研究內(nèi)容非常廣泛，通?？煞譃榇髿馕廴净瘜W、水環(huán)境污染化學和土壤污染化學。所說的大氣污染物質(zhì)主要來自于煤、石油和天然氣等礦物原料的開發(fā)和利用。主要包含SO2、NOX、CO2和顆粒物。水體中化學污染物質(zhì)：難降解有機物石油、農(nóng)藥，研究這些有機污染物降解的可行性(能否降解，降解快慢),研究降解產(chǎn)物包括中間產(chǎn)物的毒性和生物效應(yīng)(化學降解、生物降解和光化學降解)。重金屬:長久的只能轉(zhuǎn)化，不能消除,局限于研究重金屬的形態(tài)，不同形態(tài)的毒性大小不同。土壤污染化學:指土壤中的

2、粘土礦物微粒和腐殖質(zhì)對污染物的吸附、解吸、配合和離子交換過程.土壤中重要的污染物主要有重金屬、農(nóng)藥和多環(huán)芳烴環(huán)境化學動態(tài)學:就是在研究環(huán)境問題時，把熱力學過程與動力學過程結(jié)合起來。第二章：根據(jù)溫度隨海拔高度的變化情況將大氣分為四層：對流層，平流層，中間層，熱層。對流層：溫度隨高度的升高而降低（t = - 0.6 /100 m），因為受地面加熱，吸收地面紅外輻射，存在強烈的垂直對流作用和水平運動，對流層中水汽和塵埃含量較高，雷電、雨雪、云霧、霜、雹等天氣現(xiàn)象與過程都發(fā)生在這一層，對人類影響也最大，通常所指的大氣污染就是對此層而言。平流層：其下部（約3035 km以下）有一明顯的穩(wěn)定層，溫度基本不

3、隨高度變化，近似等溫（故平流層又稱同溫層）；穩(wěn)定層以上溫度隨高度增加而上升（氧及臭氧對太陽輻射的吸收） ，到平流層頂達最高值（270290 K），平流層內(nèi)空氣主要作水平運動，無對流運動，由于水汽和塵埃含量極少，空氣稀薄，平流層中基本沒有云、雨、雪等天氣現(xiàn)象。中間層：平流層頂?shù)酱蠹s80 km，溫度隨高度增加而下降，到中間層頂達到最低值，是最冷的一層大氣，有大氣的垂直對流運動（又稱高空對流層），在約60 km高度，大氣分子開始電離，60 - 80 km高度是均質(zhì)層向非均質(zhì)層的過渡層 熱成層（熱層、暖層、電離層）：中間層頂?shù)酱蠹s500 km（一說800 km），溫度隨高度增加急劇上升，到層頂白晝氣溫

4、可達1 000-1 700 K，無對流，空氣分子在各種射線作用下大都發(fā)生電離 目前大氣和地球的平均溫度基本上維持不變，這表明地球與大氣作為一個整體從太陽吸收的能量與反輻射回空間的能量是相等的。因此，大氣處于一種能量平衡狀態(tài)。溫室效應(yīng)：大氣保溫效應(yīng)的俗稱，大氣能使太陽短波輻射到達地面，但地表向外放出的長波熱輻射線卻被大氣吸收，這樣就使地表與低層大氣溫度增高，因其作用類似于溫室而稱“溫室效應(yīng)”。具有溫室效應(yīng)的氣體成分稱為“溫室氣體”。貢獻最大的五種組分CO2、CH4、N2O、CFCs（氟氯烴類）和O3。人類活動的影響，使得其他痕量氣體的貢獻上升。溫室效應(yīng)的危害：全球溫暖化，全球暖化因區(qū)域季節(jié)而異，

5、陸地比海洋、北半球高偉比低緯、冬季比夏季增溫快，降水格局發(fā)生變化，海平面上升，氣候災害事件頻發(fā)，厄爾尼諾現(xiàn)象。SO2性質(zhì)與危害：無色、刺激性氣體/有毒但直接毒性不大，轉(zhuǎn)化為硫酸(鹽)，酸性降水、硫酸煙霧。來源：天然火山活動/H2S轉(zhuǎn)化等。人為：化石燃料的燃燒，金屬冶煉（含硫礦物）。NOx的危害：NO：生物化學活性和毒性小于NO2，與血紅蛋白結(jié)合，減弱血液的輸氧能力(濃度低于CO，影響微小)生成NO2。NO2：影響人體健康，影響植物組織與光合作用，形成光化學煙霧。第三章：氣相大氣化學反應(yīng)光化學反應(yīng)：由一個原子、分子、離子或自由基吸收1個光子所發(fā)生的反應(yīng)。大氣污染物的氣相反應(yīng)：是污染物從大氣中被消

6、除的重要途徑之一，是污染現(xiàn)象產(chǎn)生的根本原因之一，包括光化學過程和熱化學過程，強烈陽光引發(fā)的光化學反應(yīng)可在低溫和無催化劑的條件下順利進行，因而成為決定大氣中污染物性質(zhì)和最終歸宿的重要作用。自由基：是指具有未成對電子的原子或原子團，它們在潔凈大氣中的濃度很低，自由基是強氧化劑。最外層的電子層中帶有一個未成對電子，獲得電子的能力強，但壽命通常很短，大氣中存在的重要自由基包括HO、HO2、RO和RO2自由基光化學反應(yīng)是大氣中各種自由基的重要來源。HO自由基的來源：HO·自由基的來源臭氧（O3）的光分解，臭氧（O3）在波長小于320nm的太陽光作用下發(fā)生光解形成的O*與大氣中的H2O分子碰撞生

7、成2個HO·。亞硝酸在波長小于 400 nm的太陽光作用下，發(fā)生光解，HNO2的光解是污染大氣中HO自由基的主要來源。HO2· 自由基的主要來源：主要來自于大氣中甲醛的光解，能生成H·或HCO·，就可以產(chǎn)生HO2·。因而乙醛光解也可以產(chǎn)生HO2·一種自由基的消除方式常是另一自由基的產(chǎn)生途徑，消除產(chǎn)生過程，實現(xiàn)了自由基的相互轉(zhuǎn)化。自由基真正地被去除是通過自由基的復合反應(yīng)進行的。HO·和 HO2·自由基在大氣中的含量分布：由于大氣中的自由基主要是通過光化學過程產(chǎn)生，大氣中OH自由基的濃度主要受光強所支配。其最高濃度出現(xiàn)

8、在溫度高，太陽輻射強，的地方，白天高于晚上，峰值出現(xiàn)在陽光最強的中午，而且夏季高于冬季。 光化學煙霧：含有氮氧化物和碳氫化物等一次污染物的大氣在陽光照射下，發(fā)生光化學反應(yīng)而產(chǎn)生O3、醛、PAN、H2O2等二次污染物，這種由一次污染物和二次污染物混合所形成的煙霧污染現(xiàn)象稱為光化學煙霧 煙霧呈藍色到棕色，具有強氧化性，使大氣能見度降低等。光化學煙霧的形成條件：強裂的日光照射，NOx和HC的排放源（汽車尾氣），濕度較低，排放源下風向逆溫。大量氟氯烴類的使用和排放是造成臭氧層破壞的主因。消除O3的催化物質(zhì)：NOx (NO, NO2)、HOx (H ·, HO ·, HO2 

9、3;)和ClOx (Cl ·, ClO ·) 第四章 液相大氣化學反應(yīng)液相大氣化學反應(yīng)：大氣顆粒物和液滴上的化學反應(yīng)，實質(zhì)是氧化反應(yīng)。酸性降水過程：通過降水，如雨、霧、雪等將大氣中的酸遷移到地表的過程。降水的化學組成： 大氣固定成分O2、N2、CO2、H2及惰性氣體，無機物，有機物，光化學反應(yīng)產(chǎn)物，不溶物。硫酸和硝酸是降水酸度的主要貢獻者。降水的酸度與降水中各酸、堿物質(zhì)的性質(zhì)及相對含量有關(guān)，降水的酸化過程就是降水對大氣中氣態(tài)和顆粒態(tài)的這些物質(zhì)的清除過程,包括雨除和洗脫兩種機制。影響酸雨形成的因素：1 大氣中酸性氧化物含量，降水酸度的時空分布與大氣中SO2和降水中SO42-濃

10、度的時空分布存在著一定的相關(guān)性，SO2污染嚴重的地區(qū)，降水中SO42-的濃度就高，降水的pH就低。2 氣候與地理條件 ，高溫高濕度有利于SO2的轉(zhuǎn)化；山區(qū)不利于污染物擴散，易于積累而有利于酸雨的形成。3 土壤的性質(zhì)：堿性土壤可向大氣中釋放大量的NH3和堿性粒子，中和降水的酸性。酸雨的危害 ：1酸化天然水，破壞水體生態(tài)平衡，H+本身的作用，影響魚類的生長發(fā)育繁衍。H+對有毒重金屬的釋放2 酸化土壤，導致土壤貧瘠化，淋溶營養(yǎng)元素，釋放有毒重金屬，影響N循環(huán)、氨化、硝化、固氮。3 影響植物的生長發(fā)育 ，破壞葉片組織，抑制光合作用。4 腐蝕材料，加速風化。5 影響人體健康，呼吸系統(tǒng)疾病。硫酸煙霧：也稱

11、為倫敦煙霧，最早發(fā)生在英國倫敦。它主要是由于燃煤而排放出來的SO2、顆粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸鹽顆粒物所造成的大氣污染現(xiàn)象。多發(fā)生在冬季，氣溫較低、濕度較高和日光較弱的氣象條件下。形成過程：霧滴中錳、鐵及氧的催化氧化作用而加速完成，氧化速度還會受到其他污染物、溫度以及光強等的影響。第五章：大氣顆粒物 大氣污染物：按物理狀態(tài)劃分為氣態(tài)污染物和大氣顆粒物。大氣顆粒物(液體/固體微粒)，又稱氣溶膠，其動力學直徑約在0.002 100m內(nèi)(下限：最小可測尺度；上限：不能長時間懸浮而較快降落的粒子尺度)大氣顆粒物的作用：1 作為凝結(jié)核參與云的形成和濕沉降過程2 散射反射太陽光，降低大氣能見度和環(huán)

12、境溫度 3 粒徑小表面積大，含某些成分，提供化學反應(yīng)床和催化劑4 是很多氣態(tài)污染物的最終歸宿5 附著于呼吸道，危害人體健康。大氣顆粒物的消除：1、干沉降：指大氣顆粒物在重力作用下或與地面及其他物體碰撞后發(fā)生沉降而被去除的過程。2、濕沉降：雨除：作為凝結(jié)核形成云并最終通過降水去除（0.1m）。沖刷：降水將大氣中的顆粒物沖刷下來的過程（2m，粒徑，去除效率）。大氣顆粒物的分類：總懸浮微粒(TSP)：用標準大流量顆粒物采樣器吸取單位體積空氣時在濾膜上所采集的顆粒物的總質(zhì)量 <100m。飄塵（可吸入粒子IP，PM10）：可長期在大氣中飄浮的顆粒物，Dp <10m，停留時間長，比表面大，健康

13、危害大。降塵：可用降塵罐采集到的顆粒物，Dp >30m 。細粒子（PM2.5）：Dp < 2.5m 。大氣顆粒物的粒徑分布可反映其大小與其來源或形成過程等性質(zhì)間的密切關(guān)系，為反映這種關(guān)系，Whitby提出了氣溶膠粒子的三模態(tài)模型：愛根(Aitken)核模：Dp < 0.05m。積聚模：0.05m Dp 2m 。粗粒子模：Dp > 2m 愛根核模來源：燃燒過程產(chǎn)生的一次氣溶膠，及氣體分子通過化學反應(yīng)均相成核形成的二次氣溶膠。特征：粒徑小、數(shù)量多、表面積大。消除：相互碰撞而合并形成大粒子，進入積聚模。積聚模來源：愛根核模凝聚，燃燒過程產(chǎn)生的蒸氣的冷凝和凝聚，氣體分子通過化學

14、反應(yīng)均相成核形成的二次顆粒物。特征：粒徑較小，包括大氣中95的硫酸鹽粒子和96.5的銨鹽粒子。消除：不易通過干、濕沉降被去除，主要是擴散過程。 粗粒子模來源：機械過程所造成的揚塵、海鹽濺沫、火山灰和風砂，屬一次顆粒物。特征：粒徑較大，化學成分與地表土化學成分相近。消除：干、濕沉降和雨水沖刷。不同模態(tài)間的關(guān)系：愛根核模和積聚模粒子統(tǒng)稱為細粒子，主要靠冷凝和凝聚作用形成。粗粒子模粒子稱為粗粒子，大多數(shù)由表面崩解和風化作用形成。細粒子和粗粒子間存在一些根本差別：不但來源不同，化學組成差別也很大：細粒子主要成分為SO42-、NH4+、NO3-、Pb和有機碳，粗粒子主要成分為Fe、Ca、Si、Na、Cl

15、和Al等。細粒子和粗粒子的產(chǎn)生、遷移傳輸和去除過程是相對獨立的，二者間的相互作用很少。第六章：天然水的組成及其重要污染物天然水中的主要離子成分：陽離子：Ca2+、Mg2+、Na+、K+。陰離子：SO42、Cl、HCO3、CO32。八大離子占總離子的9599%。離子在天然水中積累的過程稱為天然水的礦化過程。水中離子的總量稱為礦化度。水對土壤和巖石中鹽類的溶解風化風化：巖石礦物在進入地表后，在新的物理和化學條件下，被破壞和分解的過程；包括物理風化和化學風化。物理風化：指巖石和礦物解體的過程（簡單的機械破碎的過程，為水和空氣的滲入創(chuàng)造了條件）。化學風化：指由化學因素和反應(yīng)引起的風化（使巖石和礦物的化

16、學組成發(fā)生改變，也促進巖石和礦物中的元素釋放進入天然水），一般來說有三種形式：水合作用、氧化還原作用和水解反應(yīng)。水合作用：指水分子進入到礦物的晶格中，形成水合物的過程。水的硬度：天然水按所含陽離子的種類和數(shù)量可分為硬水和軟水。硬水指含較多Ca2+、Mg2+、Fe2+、Mn2+、Fe3+、Al3+和Sr2+等的天然水，這種水易生成難溶鹽。其中最主要是Ca2+和Mg2+，其它離子很少，因此一般常以鈣和鎂的含量來計算硬度。水中鈣、鎂離子的總量稱為水的總硬度溶解氧（DO）是水質(zhì)的重要參數(shù)之一，指氧在某水體中的實際濃度，其數(shù)值大小除與溶解度有關(guān)外，還與水體的曝氣作用、光合作用、呼吸作用以及水中有機污染物

17、的氧化作用等因素有關(guān)。由于各種環(huán)境因素影響，水中DO的含量變化很大，即使一天之內(nèi)也變化顯著。主要影響因素有：復氧作用、光合作用、呼吸作用和其他氧化作用。水體中污染物質(zhì)的種類非常多，主要來自于工業(yè)污染，農(nóng)業(yè)污染和生活用水污染。工業(yè)廢水是工業(yè)污染的主體，它是水體中污染物的主要來源。農(nóng)業(yè)污染主要是由于廣泛使用化肥，農(nóng)藥以及大量農(nóng)業(yè)廢棄物的產(chǎn)生而造成的。隨著城市人口逐漸增加，城市生活廢水也已經(jīng)成為水體的重要污染源。 有機物進入天然水體后將引起水體溶解氧發(fā)生變化，溶解氧的這種下降曲線稱為氧垂曲線。根據(jù)氧垂曲線可把河流分成相應(yīng)的幾個區(qū)段：清潔區(qū)：未被污染，氧及時得到補充。分解區(qū)：有機物排入，微生物對排入的

18、有機物進行分解，其消耗的溶解氧量超過通過大氣補充的氧量，因此水中溶解氧下降，微生物數(shù)量增加。腐敗區(qū)：大量微生物分解有機物，溶解氧消耗殆盡，水體進行缺氧分解，當有機物被分解完后，腐敗區(qū)即告結(jié)束，溶解氧又復上升?；謴蛥^(qū)：有機物降解接近完成，微生物數(shù)量逐漸減少，溶解氧上升并接近飽和。清潔區(qū)：水體環(huán)境改善，又恢復至原始狀態(tài)。水體的自凈作用是指水中的污染物質(zhì)濃度自然降低，水體自身得到凈化的作用。自凈作用的機理非常復雜，根據(jù)作用性質(zhì)可分為：物理凈化，指通過稀釋、擴散和沉淀等途徑使污染物濃度降低的過程；化學凈化，指通過氧化、還原、水解等各種化學反應(yīng)使得污染物濃度降低的過程；生物凈化，指通過生物活動而使污染物

19、濃度降低的過程，其中微生物對有機物的氧化分解是生物凈化的一個重要途徑。影響自凈作用的因素很多，主要有：1、水文條件：包括河流的地理特征、河流形態(tài)、底質(zhì)特征、流速及流速分布、流量、紊流狀況等。2、水中的微生物：對于有機污染物，微生物降解是其凈化的最重要途徑之一，其自凈作用很大程度上受水中微生物的數(shù)量和種類支配。3、水/氣界面氧氣的交換速率：溶解氧對自凈作用有很大影響，因此氧從水/氣界面補給的速率對自凈很重要。4、水溫影響污染物降解速率，也影響微生物的活動力，還會影響水中溶解氧濃度。5、太陽輻射情況：許多污染物在太陽輻射下能直接光解。水生植物在太陽輻射作用下可進行光合作用，產(chǎn)生的氧氣可供應(yīng)有機物進

20、行耗氧分解。6、污染物質(zhì)的性質(zhì)與濃度 ：有些污染物在好氧條件下易分解，有些則在厭氧條件下易分解。當污染物濃度超過某一界限時，自凈速率降低，因為污染物濃度太高時，微生物的活動受到抑制 。7、水體的化學性質(zhì)。8、自凈作用是時間的函數(shù)。污染物進入水體后的遷移轉(zhuǎn)化過程：污染物在進入天然水體后，會發(fā)生一系列遷移轉(zhuǎn)化過程，主要包括物理遷移、生物富集、吸附、配合、沉淀溶解、水解、化學降解、微生物降解。上述過程可歸納為以下三類： 1 遷移過程：遷移過程是指污染物質(zhì)通過稀釋擴散和生物活動等途徑所起的空間位置的移動過程。水體的水文條件是影響該過程的主要因素。目前多采用模擬實驗和統(tǒng)計學等數(shù)學方法來探索各種變量綜合作

21、用的規(guī)律。2 富集過程：富集過程包括化學富集和生物富集二方面?；瘜W富集主要是指污染物分子通過吸附作用進入水體顆粒物中并最終通過凝聚和沉降過程進入水體底質(zhì)中。生物富集是指污染物分子被水體中的魚類、浮游植物和藻類所吸收并通過食物鏈在生物體內(nèi)被不斷積累的過程。3 轉(zhuǎn)化過程：轉(zhuǎn)化過程包括化學轉(zhuǎn)化、光化學轉(zhuǎn)化和生物化學轉(zhuǎn)化。通過轉(zhuǎn)化過程，污染物的濃度，特別是形態(tài)會發(fā)生改變，從而影響到污染物在水體中的分布以及毒性第7章 水環(huán)境中的氧化還原作用氧化還原反應(yīng)是天然水中污染物的一種重要遷移轉(zhuǎn)化途徑，對水生態(tài)平衡有重要影響。天然水中氧化還原反應(yīng)的一個重要的特點是反應(yīng)一般都有微生物參與，微生物在反應(yīng)中起催化劑的作用

22、。如果沒有微生物，反應(yīng)可能不會發(fā)生。天然水的pE 值對于某一體系，若只有一個氧化還原反應(yīng)存在，則該反應(yīng)的電勢值就是體系的電勢值；若同時存在多個氧化還原反應(yīng)，則每個反應(yīng)的電勢值對體系的總電勢值都有貢獻；若其中某一反應(yīng)的物質(zhì)的量遠大于其他反應(yīng)，則該反應(yīng)的電勢值決定體系電勢值，稱為體系的決定電勢，其pE值就可認為是體系的pE值。水溶液體系中電子活度不可能無限降低（pE無限升高），因為當水溶液中電子活度低到一定程度后水就會被氧化而釋放電子，進而阻止電子活度的進一步降低。這樣，把水能夠穩(wěn)定存在的水溶液中電子活度的最小值，即pE的最大值，叫做水的氧化限度。水溶液體系中電子活度不可能無限升高（pE無限降低）

23、，因為當水溶液中電子活度高到一定程度后水就會被還原而接受電子，進而阻止電子活度的進一步增加。類似的，把水能夠穩(wěn)定存在的水溶液中電子活度的最大值，即pE的最小值，叫做水的還原限度。由pM-pH圖可知：n 直線斜率為n（金屬離子價態(tài)），所以價態(tài)相同的離子的直線相互平行；價態(tài)越高，直線斜率越大。n 直線上的點表示所對應(yīng)的pM和pH值下，沉淀和溶解處于平衡狀態(tài)，亦即該pH下某金屬離子可存在的最大濃度（飽合濃度）。n 每條直線右下方為沉淀區(qū)，表示該區(qū)域?qū)?yīng)的pM和pH條件下，溶液中Mn+和OH-不能穩(wěn)定共存，氫氧化物沉淀不斷析出，使溶液金屬離子濃度不斷降低直至到直線上為止。n 每條直線左上方為溶解區(qū)，表

24、示該區(qū)域?qū)?yīng)的pM和pH條件下，溶液中金屬氫氧化物沉淀不能穩(wěn)定存在而不斷溶解，使溶液金屬離子濃度不斷增加直到到直線上為止。n 可通過調(diào)整pH值的方法來使某種金屬離子形成沉淀，從而從混合溶液中除去，達到分離純化目的。溶解和沉淀過程是無機污染物在水環(huán)境中的重要的遷移轉(zhuǎn)化途徑之一，如通?？筛鶕?jù)金屬化合物的溶解度和溶度積衡量金屬在水中的遷移能力強弱。第9章 天然水中的配合作用 重金屬陽離子可以與水體中存在的配位體發(fā)生配合作用形成配合物，一般水體中溶解的重金屬很少以簡單離子的形式存在，多以各種配合物形式，配合物的形成可引起金屬氧化態(tài)改變，也可使金屬難溶化合物溶解度增加，也可能通過形成難溶性配合物而使金屬

25、除去，還可能影響重金屬的毒性（如HgCH3+ > Hg2+，Cu配合物 < Cu2+）等。 水中的無機配體主要包括HO-、Cl-、HCO3-、CO32-、F-、S2-等，其中最重要的是HO-和Cl-。金屬離子的水解作用其實質(zhì)就是HO-對金屬離子的配合作用，將在第五章中介紹。而Cl-被認為是天然水中穩(wěn)定而且較普遍存在的配位體而受到重視。n 配合程度與Cl- 濃度有關(guān)n 配合程度與金屬性質(zhì)有關(guān)，不同重金屬與Cl-的親和力不同Cl- 配合作用對重金屬遷移轉(zhuǎn)化的影響：1 通過改變化學平衡，進而改變重金屬存在形態(tài)，影響其遷移轉(zhuǎn)化行為。2 提高重金屬難溶化合物的溶解度，難溶物向生成可溶的Cl-

26、配合物移動。對同種金屬離子，Cl- 濃度越大，溶解度增加越多。對不同金屬離子，金屬與Cl-的親和力越強，其難溶物的增溶越顯著。3 抑制固相物質(zhì)對重金屬的吸附，體現(xiàn)了Cl-與固相物質(zhì)表面吸附點位對重金屬的競爭有機配位體對重金屬的配合作用：天然水中有機配位體的數(shù)量一般比無機配體少得多，通常能夠與金屬離子配合的有機配體大多含有帶孤對電子的官能團。天然水中最重要的有機配位體是腐殖質(zhì)，它是植物天然降解的產(chǎn)物。腐殖質(zhì)具有以下性質(zhì)：1 主要由C、H、O、N以少量S和P組成2 腐殖質(zhì)顏色越深，分子量越高，具有酸性，主要來自羧基和羥基。3 具有強的螯合（配合）能力,可與眾多金屬形成螯合物。具有相對的生物和化學穩(wěn)

27、定性。具有多孔疏松結(jié)構(gòu)，比表面較大。4 不同來源的腐殖酸具有相似的物理化學性質(zhì)，但并不完全相同。5 除堿金屬尚無定論外，其他金屬離子均可與腐殖質(zhì)形成螯合物。影響腐殖質(zhì)與重金屬離子配合反應(yīng)的因素：1 腐殖酸的濃度，反應(yīng)物濃度越大，反應(yīng)越易于進行2 腐殖酸性質(zhì)（來源與種類等），不同來源腐殖質(zhì)性質(zhì)相似但不同，其配合能力也不同。2 金屬離子的種類，腐殖質(zhì)與不同金屬離子配合的能力也不同。3 pH值會影響介質(zhì)離子的存在形式和數(shù)量。一般pH增大，螯合物穩(wěn)定性增強。4 體系的鹽度，共存鹽的陽離子和金屬離子爭奪腐殖質(zhì)，因此，一般鹽度增加削弱腐殖質(zhì)與金屬離子間的配合作用。腐殖質(zhì)配合作用對重金屬遷移的影響1 抑制重

28、金屬形成碳酸鹽、硫化物和氫氧化物沉淀。2 抑制水中固相物質(zhì)對重金屬的吸附。3 促進沉積物中的重金屬的溶出。第10章 水 解 作 用水解指水中的物質(zhì)與水分子之間發(fā)生相互作用的過程。水環(huán)境中的重金屬類污染物通過水解作用可使其形態(tài)發(fā)生變化，從而影響其的遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律。而有機污染物可通過水解作用發(fā)生降解，從而改變其對生態(tài)環(huán)境的各種影響 。金屬離子，特別是重金屬和高價金屬離子，在水中很容易生成各種氫氧化物有機物的水解作用：有機物水解是有機污染物從環(huán)境中被清除的一個重要途徑，它影響污染物在水中的停留時間和毒性等。環(huán)境中比較重要的易水解化合物包括：有機鹵化物、環(huán)氧化物、酯類、酰胺類、氨基甲酸酯類、磷酯類、?；?/p>

29、劑、烷基化劑和部分農(nóng)藥等。影響有機污染物水解的因素：1 溫度：一般化學反應(yīng)的反應(yīng)速率常數(shù)隨溫度的升高而升高。2 pH值：在一定溫度下，pH對水解反應(yīng)的影響非常顯著，pH對不同水解反應(yīng)的影響有較大差別，絕大多數(shù)有機污染物更容易在堿性條件下水解。3 反應(yīng)介質(zhì)：反應(yīng)介質(zhì)的溶劑化能力對水解反應(yīng)影響很大。第11章 天然水環(huán)境中固液界面的吸附作用 固液界面的吸附是指吸附質(zhì)在固體(吸附劑)表面發(fā)生相對聚集的現(xiàn)象。水環(huán)境中的吸附作用是水體污染物最重要的遷移轉(zhuǎn)化過程之一。污染物在水與固相物質(zhì)間的遷移主要就是污染物被水中固相物質(zhì)所吸附和從固相物質(zhì)表面解吸的過程。吸附作用改變污染物在水環(huán)境中的存在狀態(tài)和環(huán)境行為，影

30、響其毒性和生物可利用性。 在吸附過程中，吸附質(zhì)既可以從溶液中被吸附到固體表面，同時表面上吸附的吸附質(zhì)也可以從固體表面解吸下來，在溫度和吸附質(zhì)初始濃度一定的條件下，當吸附質(zhì)被吸附的速率等于其解吸的速率時，體系即達吸附平衡。吸附平衡時，單位量的吸附劑所吸附吸附質(zhì)的量叫吸附量，用Q表示。溫度一定時，吸附量Q隨平衡濃度c的變化曲線叫吸附等溫線，描述該吸附等溫線的數(shù)學公式叫做吸附等溫式。天然水中即有溶解態(tài)成分，也有膠體顆粒、懸浮微粒以及沉積顆粒物。天然水中的吸附現(xiàn)象主要是發(fā)生在這些顆粒物表面。根據(jù)顆粒物成分可把水中顆粒物分成三類：無機粒子、有機粒子及無機/有機粒子聚集體。天然水中的顆粒物對有機污染物的吸

31、附作用： 1 疏水作用吸附：有機化合物含有疏水性基團，屬于疏水性化合物。它們在水中有強烈的趨勢要離開水相進入到有機相。當有機污染物碰到疏水性的固體表面時，就會在固體表面發(fā)生聚集，叫作疏水作用吸附 2 分子間作用力吸附：分子間作用力吸附是指固體表面與吸附質(zhì)之間通過分子間作用力所引起的吸附，也叫做表面吸附。但在大多數(shù)情況下，它們相當微弱，與其他吸附機理相比往往是微不足道的。只有在其他吸附機理都不起作用的條件下，分子間作用力吸附才有可能起到主要作用。 3 離子交換吸附：機制同金屬的離子交換吸附。主要針對能夠解離形成陰離子或陽離子的離子型有機物。 4 配位交換吸附：有些有機污染物可通過與固相物質(zhì)一起共

32、同作為某金屬離子的配體而形成配合物，從而被固相物質(zhì)吸附。 5 氫鍵作用吸附：在水中由于水分子的競爭，常常會抑制有機分子與固相物質(zhì)表面直接形成氫鍵。 有機污染物的吸附機理很多，不同的條件或不同的有機分子其吸附機理是各不相同的。一般來說，某種有機分子在固體表面的吸附是幾種機理共同作用的結(jié)果天然水中有機腐殖質(zhì)粒子對重金屬吸附作用機理：腐殖質(zhì)微粒對重金屬的吸附機理有兩種，即離子交換吸附和螯合吸附。粘土礦物微粒對重金屬的吸附作用：1 離子交換吸附：電荷數(shù)越高、水合半徑越小、濃度越大則離子交換吸附越容易進行。2 水解吸附：水解吸附時金屬離子首先發(fā)生水解3 配合吸附：配合吸附有兩種情況：一種是粘土礦物微粒上

33、含有某種基團，這種基團可以充當金屬離子的配位體，形成配合物，從而使得金屬離子被粘土礦物微粒所吸附。另一種是溶液中存在某種基團，這種基團可充當金屬離子的配位體，形成配合物。由于粘土礦物微粒與這種基團之間存在著特殊的親合力如形成化學鍵或氫鍵，從而使得金屬離子被粘土礦物微粒所吸附。 吸附作用對天然水中污染物遷移轉(zhuǎn)化的影響：使污染物以顆粒態(tài)形式存在、在沉積物和其他固相物質(zhì)中積累，使各種固相物質(zhì)成為污染物的載體和富集劑，有效降低污染物濃度和生物可利用性，促進水體自凈。第12章 水環(huán)境中的微生物作用有機污染物在水環(huán)境中的降解主要通過化學降解、光化學降解和生物降解實現(xiàn)，其中生物降解往往具有最重要的意義。水環(huán)

34、境中的生物降解過程主要可分為三類，即氧化反應(yīng)、還原反應(yīng)和水解反應(yīng)，其中氧化反應(yīng)和水解反應(yīng)較常見。影響有機物微生物降解的因素很多，主要可分為三個方面，即與有機物、生物體以及環(huán)境有關(guān)的因素。一、有機化合物相關(guān)的影響1、濃度：有機污染物濃度過高或過低都會對生物降解產(chǎn)生抑制。2、溶解度 ：一般來說，溶解度低的化合物降解較慢。3、分子結(jié)構(gòu)：有機物的生物可降解性與其結(jié)構(gòu)存在顯著的關(guān)系。二、生物體相關(guān)的影響1、微生物種屬：不同種屬的微生物對體系中新引入的有機物的代謝作用的快慢往往有明顯差別。2、微生物濃度。3、生物種屬間的相互作用：生物種屬之間的相互作用會影響微生物的活性，從而間接影響到生物降解速率。三、環(huán)

35、境條件相關(guān)的影響環(huán)境條件的改變會顯著影響微生物的新陳代謝活性。 1、溫度：溫度對微生物的生長有顯著影響，在微生物正常生長的溫度范圍內(nèi)，生物降解速率隨溫度的升高而增大。2、pH值：一般來說微生物只能在一定的pH值范圍內(nèi)正常生長。在pH值59范圍內(nèi)，生物降解速率往往最快。3、溶解氧：好氧環(huán)境中氧氣可作為許多降解反應(yīng)的電子受體。4、營養(yǎng)物：微生物的代謝過程需要氮、磷等營養(yǎng)元素，營養(yǎng)元素的缺乏會減慢或抑制微生物降解的過程。汞的環(huán)境甲基化：人們對金屬環(huán)境甲基化作用研究得比較多的是汞的甲基化。這是由于無機汞的毒性本身就比較大，而當無機汞轉(zhuǎn)化為甲基汞后，其毒性進一步增強。特別是甲基汞的脂溶性非常強，可通過食

36、物鏈在生物體內(nèi)逐漸濃集，最終進入人體，對人體健康產(chǎn)生極大的危害，并且導致了一些污染事件。汞的甲基化反應(yīng)機理：Hg2+ + 2RCH3 g (CH3)2Hg g CH3Hg+。 影響無機汞甲基化的因素：1 無機汞的形態(tài)和數(shù)量。2 微生物的種類和數(shù)量及溫度和營養(yǎng)物，由于甲基化過程需要微生物參與，因此微生物的種類和數(shù)量會影響甲基汞的生成。一般甲基化的速度隨微生物數(shù)量和活動的增加而增加。適當提高水溫和增加營養(yǎng)物會促進微生物的活動，因而通常有利于甲基化反應(yīng)的進行3、氧的量：實驗室條件下甲基化更易于在厭氧條件下進行。4、pH值：在較低的pH值條件下，形成的二甲基汞也可以轉(zhuǎn)化形成甲基汞。第13章 水環(huán)境中的

37、光化學作用水中的光化學反應(yīng)與大氣光化學反應(yīng)一樣遵循光化學反應(yīng)定律，即：只有被分子所吸收的光才能有效地引發(fā)分子的化學反應(yīng)，同時被吸收光的能量必須足夠大；分子吸收光的過程是單光子過程。水中的光解過程根據(jù)其機理可分為三類，分別是直接光解，敏化光解（間接光解）和光氧化。直接光解：直接光解是指有機污染物直接吸收太陽光而導致發(fā)生化學分解的過程。直接光解是最簡單的光化學反應(yīng)。敏化光解：天然水中能夠直接吸收太陽光發(fā)生光解的物質(zhì)較少，而敏化光解（間接光解）的過程很常見而且重要。所謂敏化光解是指天然水中存在著某些能夠直接吸收太陽光的物質(zhì)，即光敏化劑，其在吸收太陽光后可將能量傳遞給其他污染物分子，使污染物發(fā)生化學分

38、解的過程。光敏劑本身在反應(yīng)前后不發(fā)生變化。這樣的反應(yīng)叫做光敏化反應(yīng)，也叫光催化反應(yīng)。光氧化降解：水體中的某些光敏化劑在吸收太陽光能量后可與溶解氧或其他物質(zhì)作用，形成氧化性極強的單態(tài)氧或自由基中間體。這些氧化性中間體使有機物氧化分解的過程叫做光氧化降解。從本質(zhì)上來說，光氧化降解也屬于間接光解的一種，也可稱作光催化氧化（降解）。哪些因素會影響太陽光在水體中的衰減？ 1 太陽光穿過大氣層到達水面的輻射量；2 光在空氣水界面的透過情況；3 水及其中溶解和懸浮物質(zhì)的光學性質(zhì) 地表水之所以能夠吸收太陽光，主要是由于水中溶解有大量的天然有機物和浮游植物。水對于一定強度的光的吸收由光程和吸光系數(shù)決定，光程與光

39、的角度有關(guān)，而吸光系數(shù)與光的波長以及水中吸光物質(zhì)的種類和含量有關(guān)。在實際水體中還需考慮顆粒物等物質(zhì)對光的散射和反射作用。第14章 土壤的組成及其重要性質(zhì) 土壤是由固相、液相和氣相共同組成的一種多相體系。土壤中的固相主要由土壤礦物質(zhì)和土壤有機質(zhì)組成，二者占土壤總量的9095%。土壤中的液相是指土壤中的水分及其溶解物，即土壤溶液。土壤中的氣相是指土壤空隙中存在的空氣。土壤中含有哪些主要成分？說明各種成分對土壤性質(zhì)的影響及所起的主要作用。 空氣、土壤中的水：土壤水對土壤中植物的生長非常重要的作用。水是植物生長所必不可少的物質(zhì)。土壤中的水是重要的傳輸介質(zhì)。土壤中的礦物質(zhì)：土壤礦物質(zhì)是水和植物營養(yǎng)元素的

40、儲藏庫，對植物的正常生長影響巨大；土壤礦物質(zhì)可以吸收土壤中的有毒物質(zhì)，起到解毒劑的作用。土壤中的有機質(zhì)。 土壤酸度可分為兩大類：1、活性酸度：活性酸度是由土壤溶液中游離的氫離子所引起的酸度，又稱有效酸度，通常用pH表示。土壤溶液中氫離子的來源主要有：土壤中CO2溶于水形成的碳酸；有機物質(zhì)分解產(chǎn)生的有機酸；土壤礦物質(zhì)氧化產(chǎn)生的無機酸和施用無機肥料殘留的無機酸如硝酸、硫酸和磷酸等；此外大氣污染形成的大氣酸沉降也會使土壤酸化。2、潛性酸度：土壤的潛性酸度指土壤膠體吸附的可代換性H+和Al3+所可能表現(xiàn)出的酸度。土壤潛性酸度的釋放過程包括：土壤膠體上所吸附的氫離子的解離、土壤膠體上所吸附的氫離子與其它

41、陽離子的交換、土壤膠體上吸附性鋁離子的作用。 土壤的活性酸度與潛性酸度是同一平衡體系中的兩種酸度，二者可互相轉(zhuǎn)化，在一定條件下處于平衡狀態(tài)?；钚运岫仁峭寥浪岫鹊母酒瘘c和現(xiàn)實表現(xiàn)，潛性酸度則是活性酸度的貯備。 土壤的緩沖作用是指在有酸性或堿性的物質(zhì)進入土壤時，土壤可以通過某種方式使土壤的酸堿性不會發(fā)生明顯的變化。土壤的緩沖作用有助于維持土壤的正常性質(zhì)。土壤具有緩沖作用的主要原因包括：1、土壤中的弱酸及弱酸強堿鹽，構(gòu)成一個良好的緩沖體系，對酸、堿具有緩沖作用。2、土壤中的兩性物質(zhì)，土壤中的某些有機酸（如氨基酸、胡敏酸等）是兩性物質(zhì)，也具有緩沖作用。3、土壤中的代換性陽離子，土壤膠體吸附的鹽基離子和氫離子能分別緩沖酸和堿。4、土壤中的鋁離子。一般土壤緩沖能力的大小順序是：腐殖質(zhì)土 > 粘土 > 砂土。第15章 土壤中的重要污染物及其遷移轉(zhuǎn)化 土壤污染物種類繁多，其來源主要有三種：一是大氣污染。進入大氣的污染物在經(jīng)歷一系列的遷移轉(zhuǎn)化后最終絕大部分通過干、濕沉降重新回到地面，進入土壤。二是農(nóng)田施用的化肥和農(nóng)藥。三是固體廢棄物。土壤一直是堆放各種固體廢棄物的重要場所，而固體廢棄物在長期堆放過程中其有害成分可通過地表徑流和雨水的淋溶滲透作用而遷移進入土壤。 土壤中重金屬的遷移轉(zhuǎn)化主要包括物理遷移、生物遷移轉(zhuǎn)化和