粗粒子模（Dp>2μm）
大气颗粒物的表面性质
大气颗粒物的化学组成
无机颗粒物：
由颗粒物的形成过程决定。
如扬尘的成分主要是该地区的土壤粒子。
海洋溅沫成分主要是氯化钠粒子和硫酸盐粒子。
有机颗粒物：
指大气中的有机物质凝聚而形成的颗粒物，或有机物质吸附在其他颗粒物上面而形成的颗粒物。
粒径较小，属于爱根核模或积聚模。
大气颗粒物的去除过程
干沉降存在两种机制
（1）颗粒物在重力作用下沉降
（2）颗粒物做布朗运动、与其他物体碰撞后发生沉降
湿沉降的两种机制
（1）雨除
指一些颗粒物作为形成云的凝结核，成为云滴的中心，通过凝结过程和碰撞过程使其增大为雨滴，形成降雨，颗粒物从而被去除。
对半径小于1μm的颗粒物有效；
（2）冲刷
降雨时在云下面的颗粒物与降下来的雨滴发生惯性碰撞或扩散、吸附过程，从而使颗粒物去除，对于半径在4μm以上的颗粒物效率较高。
半径在2μm左右的很难通过以上两种方式除去。
教案首页
授课内容
第三章水环境化学
所需课时
8学时
主要教材或
参考资料
1、戴树桂主编-2版.环境化学，高等教育出版社，2006.10
2、王麟生等编环境化学导论-2版华东师范大学出版社2006
3、汪群慧等编.环境化学，哈尔滨工业大学出版社，2004
4、刘兆荣等编.环境化学教程，化学工业出版社，2003
5、邓南圣等编.环境化学教程，武汉大学出版社，2000
教学目标
知识目标：
1.掌握水环境中污染物的化学转化
2.掌握水环境中污染物的相间行为和界面过程
能力目标：
要求掌握水环境中污染物的化学转化，明确学习环境化学课程的目的。
德育目标：
1.学会用专业知识看待和解决环境问题。
2.激发学生对环境化学进行研究的动机。
3.形成热爱环境和保护环境正确态度。
教学重点
无机污染物在水体中沉淀、溶解，氧化、还原，配合，吸附、解吸等过程及有机污染物在水体中的分配、挥发、水解、光解等过程和原理。
教学难点
各类污染物的pE计算及pE-pH图制作。
教学方法
讲授法
教学内容及
时间安排
第一节天然水的基本特征及污染物的存在形态2学时
第二节水中无机污染物的迁移转化4学时
第三节水中有机污染物的迁移转化2学时
学习指导
1、复习教材和笔记中本章内容。
2、阅读
王麟生等编环境化学导论-2版华东师范大学出版社2006
汪群慧等编.环境化学，哈尔滨工业大学出版社，2004
戴树桂主编-2版.环境化学，高等教育出版社，2006.10
刘兆荣等编.环境化学教程，化学工业出版社，2003
邓南圣等编.环境化学教程，武汉大学出版社，2000
作业及思考题
思考题：
1、电子活度pE和pH的区别。
2、从湖水中取出深层水，其pH=6.0，含溶解氧质量浓度为0.32
mgL，计算pE和E。
3、请叙述腐殖质的分类及其在环境中的作用。
4、向某一含有碳酸的水体中加入重碳酸盐：
总酸度、总碱度、无机酸度、酚酞碱度如何变化？
教研室审阅意见
同意上述安排。
教研室主任签字：
于泓
2012年02月26日
教学程序
教学的基本内容
时间安排
第三章水环境化学
第一节水的基本特征及污染物存在形态
一、水的循环
二、水的资源性和有限性
三、水的特性及环境效应
四、天然水的分类和成分
表3-1天然水体的组成
分类
主要物质
溶解物质
O2、CO2、H2S、CH4、N2等可溶解气体，Ca、Mg、Na、Fe、Mn等离子的卤化物、碳酸盐、硫酸盐等盐类，其他可溶性有机物
胶体物质
Si、Al、Fe的水合氧化物胶体物质，粘土矿物胶体物质，腐殖质等有机高分子化合物
悬浮物质
细菌、病毒、藻类及原生动物、泥沙、粘土等颗粒物
1.主要离子
2、营养元素
3.有机质
（1）富里酸（fulvicacid）（也称黄腐酸），用FA表示，分子量为几百至几千，可溶于酸和碱；
（2）腐植酸（）（也称腐黑酸）：
不溶于酸和碱。
4.溶解气体
五、天然水的性质
（1）碳酸平衡
（2）天然水中的碱度和酸度
A、碱度（Alkalinity）是指水中能与强酸发生中和作用的全部物质，亦即能接受质子的物质的总量。
组成水中碱度的物质可归纳为三类：
强碱、弱减、强碱弱酸盐。
总碱度：
用一个强酸标准溶液滴定，用甲基橙为指示剂，当溶液由黄色变成橙红色（pH约4.3），停止滴定，此时所得的结果，也称为甲基橙碱度。
总碱度=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]-[H+]
酚酞碱度：
滴定以酚酞为指示剂，当溶液pH值降到8.3时，表示OH-被中和，CO32-全部转化为HCO3-，得到酚酞碱度表达式：
酚酞碱度=[CO32-]+[OH-]-[H2CO3*]-[H+]
苛性碱度：
达到pHCO32-所需酸量时碱度，但不易测得。
苛性碱度=[OH-]-[HCO3-]-2[H2CO3*]-[H+]
B、酸度（Acidity）：
指水中能与强碱发生中和作用的全部物质，亦即放出H+或经过水解能产生H+的物质总量。
组成水中酸度的物质可归纳为三类：
强酸弱酸和强酸弱碱盐。
无机酸度：
以甲基橙为指示剂滴定到pH=4.3
无机酸度=[H+]-[HCO3-]-2[CO32-]-[OH-]
游离CO2酸度：
以酚酞为指示剂滴定到pH=8.3
游离CO2酸度=[H+]+[HCO3-]-[CO32-]-[OH-]
总酸度：
在pH=10.8处得到，但此时滴定曲线无明显突越，难以选择合适的指示剂，故一般以游离CO2作为酸度主要指标。
总酸度=[H+]+[HCO3-]+2[H2CO3*]-[OH-]
应用总碳酸量（cT）和相应的分布系数（α）来表示：
总碱度＝cT（α1+2α2）+Kw[H+]-[H+]
酚酞碱度＝cT（α2-α0）+Kw[H+]-[H+]
苛性碱度＝-cT（α1+2α0）+Kw[H+]-[H+]
总酸度＝cT（α1+2α0）+[H+]-Kw[H+]
CO2酸度＝cT（α0-α2）+[H+]-Kw[H+]
无机酸度＝-cT（α1+2α2）+[H+]-Kw[H+]
第二节水中无机污染物的迁移转化
一、水-颗粒物间迁移
1、水中颗粒物的类别
2、水环境中颗粒物的吸附作用
项目
离子交换吸附
专属吸附
作用
离子交换作用
范德化力、化学键、氢键、增水键
电性
同种电性不发生
同种电性发生
表面电荷
不变
可变
动力学
快速可逆
不可逆慢过程
水合氧化物对金属离子的专属吸附与非专属吸附的区别
项目
非专属吸附
专属吸附
发生吸附的表面净电荷的符号
－
－、0、＋
金属离子所起的作用
反离子
配位离子
吸附时所发生的反应
阳离子交换
配位体交换
发生吸附时要求体系的pH值
＞零电位点
任意值
吸附发生的位置
扩散层
内层
对表面电荷的影响
无
负电荷减少
正电荷增加
3、沉积物中重金属的释放——属于二次污染问题
二、水中颗粒物的聚集
1、物理凝聚理论
凝聚coagulation电介质促成的聚集
絮凝flocculation聚合物促成的聚集
2、异体凝聚理论
三、溶解和沉淀
1、氧化物和氢氧化物2、硫化物3、碳酸盐四、氧化还原
1、电子活度和氧化还原电位
（1）电子活度：
pE=-lg（ae）ae——水溶液中电子活度
（2）氧化还原电位E和pE的关系
pE=E0.059同样：
pE0=E00.059
2、天然水体的pE-pH图
3、天然水的pE和决定电位
4、无机氮化物的氧化还原转化
固氮：
是将气态氮转化为离子形式
硝化反应：
由氨根离子转化为硝酸盐
反硝化：
由硝酸盐经亚硝酸盐转化为氮气的过程
4、无机铁的氧化还原
5、水中有机物的氧化
A、水中有机物可以通过微生物的作用，逐步降解转化为无机物
B、水中有机物有氧分解产物为CO2、H2O、SO42-、NO3-等，不会引起水质恶化；而缺氧分解产物为NH3、H2S、CH4，将会使水质恶化。
五、配合作用
1、配合物在溶液中的稳定性
2、羟基对重金属离子的配合作用
3、腐殖质的配合作用
第三节有机污染物在水环境的迁移转化
一、吸附作用
1、分配作用
分配系数：
非离子性有机化合物可通过溶解作用分配到土壤有机质中，并经过一定时间达到平衡，此时有机化合物在土壤有机质和水中含量的比值；
2、标化分配系数
为了在类型各异组分复杂的沉积物或土壤之间找到表征吸着的常数，引入了标化的分配系数（Koc）：
Koc=KpXoc
式中：
Koc——标化的分配系数，即以有机碳为基础表示的分配系数；
Xoc——沉积物中有机碳的质量分数。
二、挥发作用
三、水解作用
1、几类有机物可能的水解反应产物
2、水解反应的动力学分析
通常测定的水解反应是一级反应，即
-d[RX]dt=Kh[RX]Kh——水解速率常数
实验表明，水解速率与pH有关，水解速率可表示为：
RH=Kh[c]={KA[H＋]+KN+KB[OH-]}[c]
KA、KN、KB——分别为酸性催化、碱性催化和中性过程的二级反应水解速率常数
Kh——在某一pH值下准以及反映水解速率常数
如果考虑到吸附作用的影响，则水解速率常数。
表达为：
Kh=KN+aw（KA[H+]+KB[OH-]）aw——有机化合物溶解态的分数
四、光解作用
1、直接光解：
化合物本身直接吸收了光能而进分解反应。
2、敏化光解：
水体中存在的天然物质被阳光激发后，又将其激发态的能量转移给化合物而导致的分解反应。
3、氧化反应：
4、光量子产率：
进行光学反应的光子占吸收总光子数之比
五、生物降解作用
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授课内容
第四章土壤环境化学
所需课时
4学时
主要教材或
参考资料
1、戴树桂主编-2版.环境化学，高等教育出版社，2006.10
2、王麟生等编环境化学导论-2版华东师范大学出版社2006
3、汪群慧等编.环境化学，哈尔滨工业大学出版社，2004
4、刘兆荣等编.环境化学教程，化学工业出版社，2003
5、邓南圣等编.环境化学教程，武汉大学出版社，2000
教学目标
知识目标：
1.了解土壤的组成和性质，了解污染物在土壤、植物体系中迁移的特点、影响因素及作用机制。
2.掌握土壤的吸附、酸碱和氧化还原特性。
能力目标：
要求掌握对土壤环境问题认识的发展以及对环境化学提出的任务，
明确学习环境化学课程的目的。
德育目标：
1.学会用专业知识看待和解决环境问题。
2.激发学生对环境化学进行研究的动机。
3.形成热爱环境和保护环境正确态度。
教学重点
污染物在土壤中的分布、迁移、转化与归趋的规律。
教学难点
土壤的酸碱度、缓冲作用、吸附性、氧化还原等性质对污染物在土壤中的迁移、转化的作用。
教学方法
讲授法
教学内容及
时间安排
第一节土壤环境化学1学时
第二节土壤的化学污染2学时
第三节土壤污染的防治1学时
学习指导
1.复习教材和笔记中本章内容。
2.阅读
王麟生等编环境化学导论-2版华东师范大学出版社2006
汪群慧等编.环境化学，哈尔滨工业大学出版社，2004
戴树桂主编-2版.环境化学，高等教育出版社，2006.10
刘兆荣等编.环境化学教程，化学工业出版社，2003
邓南圣等编.环境化学教程，武汉大学出版社，2000
作业及思考题
思考题：
1.土壤有哪些主要成分？
并说明它们对土壤的性质与作用有哪些影响？
2.什么是盐基饱和度？
它对土壤性质有何影响？
教研室审阅意见
同意上述安排。
教研室主任签字：
于泓
2012年02月26日
第四章土壤环境化学
第一节土壤的组成和性质
土壤是由固、液、气三相物质组成的疏松多孔体，在固相物质之间，存在着大小不同的空隙，空隙中存在着水分和空气。
1.土壤矿物质（soilmineralmatter）
分为三类：
简单盐类——原生矿物化学风化的最终产物
三氧化物——硅酸盐矿物彻底风化后的产物
次生铝硅酸盐类——伊利石、蒙脱石、高岭石
2、土壤有机质
3、土壤水分
4、土壤空气
二、粒级分组与质地分组
1、土壤矿物质的粒级划分
机械组成
组成
我国标准mm
国际标准mm
砂粒
主要是原生矿物
1-0.05
2-0.02
粉粒
主要是次生矿物
0.05-0.005
0.02-0.002
粘粒
原生与次生矿物混合
<0.005
<0.002
2、各粒级的主要矿物成分和理化性质
3、土壤质地分类及其特性
三、土壤吸附性
1、土壤胶体
2、土壤胶体的离子交换吸附
四、土壤的酸碱性
1、土壤酸度soilacidity：
取决于土壤中H+的存在方式
（1）活性酸度soilactiveacidity（有效酸度，pH）
H+的来源，土壤溶液中氢离子浓度的直接反映
（2）潜性酸度soilpotentialacidity：
来源于处于吸附态的H+、Al3+
代换性酸度：
用过量的中性盐（KCl、NaCl等）淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中H+、Al3+离子交换作用，而表现出来的酸度。
土壤胶体-H++KCl 土壤胶体-K++HCl
土壤胶体-Al3++3KCl 土壤胶体-3K++AlCl3
AlCl3+H2O→Al（HO）3+3HCl
（3）活性酸度与潜性酸度的关系
2、土壤碱度soilalkalinity
3、土壤的缓冲性能
五、土壤的氧化还原性能
第二节污染物在土壤－植物体系中的迁移及其机制
一、重金属在土壤中的结合态
二、重金属在土壤－植物体系中迁移
1、土壤理化性质
2、重金属的种类、浓度及在土壤中的存在形态
3、植物的种类、生长发育期等
4、复合污染5、施肥
三、重金属在土壤—植物系统中的迁移转化规律
1、植物对土壤中的重金属的富集规律
2、重金属在土壤剖面中的迁移转化规律
3、土壤对重金属离子的吸附固定原理
四、主要重金属在土壤中的积累和迁移转化
第三节有机污染物
1、植物根系只能吸收与它接触的土壤溶液中的溶质和部分借“接触交换”直接吸取土壤固体表面吸附的溶质。
2、植物被吸收，植物可以通过木质化作用在植物新的组织结构中储藏它们及其碎片，或者通过挥发、代谢和矿化作用转化为CO2和H2O。
3、传播方式：
被动传输：
浓度差引起，由高浓度向低浓度。
主动传输：
需要能量，由低浓度向高浓度。
4、影响传输的因素
a.植物的种类
b.土壤的种类
c.重金属的形态
d.重金属在植物体内的迁移能力
5、两种机制
第四节土壤中农药的迁移转化
一、土壤中农药迁移的基本特征
主要通过扩散、质体流动和吸附分配来完成。
在前两者的过程中，农药迁移可以以蒸汽或非蒸汽的形式进行。
1、扩散（Diffusion）
2、质体流动
3、吸附分配
二、典型农药在土壤中的转化
（1）DDT
2、有机磷农药多为磷酸的酯类和酰胺类化合物
（1）命名和结构
（2）特点：
易降解、毒性大
（3）降解途径
a.吸附催化水解：
有机磷农药在土壤中降解的主动途径
升级会员 