环境化学资料教材.docx

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环境化学资料教材

1，什么是环境化学？

有什么作用？

环境化学主要研究有害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。

2

3电负性是元素的原子在化合物中吸引电子的能力的标度。

元素的电负性越大，表示其原子在化合物中吸引电子的能力越强。

又称为相对电负性，简称电负性，也叫电负度。

4.持久性有机污染物的判定标准。

一，是否能持久的存在。

二。

是否对较高营养级的生物造成影响。

三。

是否能够迁移到达偏远地区，四，是否对接触生物有毒或有害。

5，汞的迁移转化。

汞在环境中有三种形态，有机汞，无机汞和汞单质。

单质汞和无机汞在细菌作用下相互转化，在沉积物中汞以无机形式存在。

无机汞可在细菌作用下形成甲基汞和二甲基汞，甲基汞带正电可以进入水中被鱼吸收，进行生物富集，二甲基汞挥发进入空气，在光解作用下变成CH4,C2H6和单质汞。

6逆温，某些天气条件下，地面上空的大气结构会出现气温随高度增加而升高的反常现象，“头轻脚重”从而导致大气层结（层次结构）稳定，气象学家称之为“逆温”，发生逆温现象的大气层称为“逆温层”。

7.自由基，自由基，化学上也称为“游离基”，是指化合物的分子在光热等外界条件下，共价键发生均裂而形成的具有不成对电子的原子或基团。

8.自由基反应的三阶段。

　游离基反应通过化合物分子中的共价键均裂成自由基而进行的反应。

反应大致分为三个阶段：

（1）引发：

通过热辐射、光照、单电子氧化还原法等手段使分子的共价键发生均裂产生自由基的过程称为引发。

（2）链（式）反应：

引发阶段产生的自由基与反应体系中的分子作用，产生一个新的分子和一个新的自由基，新产生的自由基再与体系中的分子作用又产生一个新的分子和一个新的自由基，如此周而复始、反复进行的反应过程称为链（式）反应Cl·+CH4→CH3+HClCH3·+Cl2→Cl·+CH3Cl（3）终止：

两个自由基互相结合形成分子的过程称为终止。

Cl·+Cl·→Cl2Cl·+CH3·→CH3ClCH3·+CH3→CH3—CH3除上述外，自由基还有这可发生裂解、重排、氧化还原、歧化等反应。

自由基反应一般都进行得很快。

这类反应在实际生产中应用很广。

如氯化氢的合成、汽油的燃烧、单体的自由基聚合等。

9大气中有哪些重要自由基?

其来源如何?

（产生：

热裂解法、光解法、氧化还原法）

大气中主要自由基有：

HO、HO2、R、RO2

HO的来源：

①O3的光解：

O3＋ｈrＯ＋Ｏ2

O+H2O2HO

②HNO2的光解：

HNO2+ｈrHO+NO

③H2O2的光解：

H2O2+ｈr2HO

清洁大气中HO.来源是O3，污染大气来源是HNO3和H2O。

HO2的来源：

①主要来自醛特别是甲醛的光解

H2CO+ｈrH+HCO

H+O2+MHO2+M

HCO+O2+MHO2+CO+M

②亚硝酸酯的光解：

CH3ONO+ｈrCH3O+NO

CH3O+O2HO2+H2CO

③H2O2的光解：

H2O2+ｈr2HO

HO+H2O2HO2+H2O

R的来源：

RH+OR+HO

RH+HOR+H2O

CH3的来源：

CH3CHO的光解CH3CHO+ｈrCH3+CHO

CH3COCH3的光解CH3COCH3+ｈrCH3+CH3CO

CH3O的来源：

甲基亚硝酸酯的光解CH3ONO+ｈrCH3O+NO

甲基硝酸酯的光解CH3ONO2+ｈrCH3O+NO2

RO2的来源：

R+O2RO2

10.光化学烟雾，是汽车、工厂等污染源排入大气的碳氢化合物（HC）和氮氧化物（NOx）等一次污染物在阳光（紫外光）作用下发生光化学反应生成二次污染物，参与光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物（其中有气体污染物，也有气溶胶）所形成的烟雾污染现象。

11.光化学烟雾形成条件，

12.酸雨，酸雨是指PH小于5.6的雨雪或其他形式的降水。

13.温室气体（CO2,CH4.O3.N2O.CO.氟氯氢）

14.大气颗粒物的三模态，及作用。

爱根核模范围（0.005～0.05μm）的粒子是由高温过程或化学反应产生的蒸汽凝结而成的； 积聚模范围（0.05～2μm）的粒子是由蒸汽凝结或核模中的粒子凝聚长大而形成的，两者合称为细粒子（0.005～2μm）。

二次大气颗粒物多在细粒子范围; 粗粒子模直径大于2μm，是由液滴蒸发、机械粉碎等过程形成的，也称粗模。

15.天然水中八大优势离子？

天然水中的主要离子组成是：

K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3-、NO3-、Cl-、SO42-,这8种为天然水中常见的8大离子。

16.碱度计算公式？

17.水体富营养化是指由于大量的氮、磷、钾等元素排入到流速缓慢、更新周期长的地表水体，使藻类等水生生物大量地生长繁殖，使有机物产生的速度远远超过消耗速度，水体中有机物积蓄，破坏水生生态平衡的过程。

18..吸附等温线类型

Ⅰ型等温线：

Langmuir等温线

相应于朗格缪单层可逆吸附过程，是窄孔进行吸附，而对于微孔来说，可以说是体积充填的结果。

样品的外表面积比孔内表面积小很多，吸附容量受孔体积控制。

平台转折点对应吸附剂的小孔完全被凝聚液充满。

微孔硅胶、沸石、炭分子筛等，出现这类等温线。

这类等温线在接近饱和蒸气压时，由于微粒之间存在缝隙，会发生类似于大孔的吸附，等温线会迅速上升。

Ⅱ型等温线：

S型等温线

相应于发生在非多孔性固体表面或大孔固体上自由的单一多层可逆吸附过程。

在低P/P0处有拐点B，是等温线的第一个陡峭部,它指示单分子层的饱和吸附量，相当于单分子层吸附的完成。

随着相对压力的增加，开始形成第二层，在饱和蒸气压时，吸附层数无限大。

这种类型的等温线，在吸附剂孔径大于20nm时常遇到。

它的固体孔径尺寸无上限。

在低P/P0区，曲线凸向上或凸向下，反映了吸附质与吸附剂相互作用的强或弱。

Ⅲ型等温线：

在整个压力范围内凸向下，曲线没有拐点B

在憎液性表面发生多分子层，或固体和吸附质的吸附相互作用小于吸附质之间的相互作用时，呈现这种类型。

例如水蒸气在石墨表面上吸附或在进行过憎水处理的非多孔性金属氧化物上的吸附。

在低压区的吸附量少，且不出现B点，表明吸附剂和吸附质之间的作用力相当弱。

相对压力越高，吸附量越多，表现出有孔充填。

有一些物系（例如氮在各种聚合物上的吸附）出现逐渐弯曲的等温线，没有可识别的B点．在这种情况下吸附剂和吸附质的相互作用是比较弱的。

Ⅳ型等温线：

低P/P0区曲线凸向上，与Ⅱ型等温线类似。

在较高P/P0区，吸附质发生毛细管凝聚，等温线迅速上升。

当所有孔均发生凝聚后，吸附只在远小于内表面积的外表面上发生，曲线平坦。

在相对压力1接近时，在大孔上吸附，曲线上升。

由于发生毛细管凝聚，在这个区内可观察到滞后现象，即在脱附时得到的等温线与吸附时得到的等温线不重合，脱附等温线在吸附等温线的上方，产生吸附滞后（adsorptionhysteresis），呈现滞后环。

这种吸附滞后现象与孔的形状及其大小有关，因此通过分析吸脱附等温线能知道孔的大小及其分布。

V型等温线的特征是向相对压力轴凸起。

与III型等温线不同，在更高相对压力下存在一个拐点。

V型等温线来源于微孔和介孔固体上的弱气－固相互作用，微孔材料的水蒸汽吸附常见此类线型。

VI型等温线以其吸附过程的台阶状特性而著称。

这些台阶来源于均匀非孔表面的依次多层吸附。

液氮温度下的氮气吸附不能获得这种等温线的完整形式，而液氩下的氩吸附则可以实现。

19.沉积物中重金属释放的4个影响因素？

1，盐浓度升高。

碱金属和碱土金属能把媳妇在固体颗粒上的金属离子释放出来。

这是金属从沉积物中释放的主要途径。

2，氧化还原条件的变化。

湖泊、河口及近岸沉积物中含有较多的好氧物质，使一定深度下的氧化还原电位降低，铁、锰等全部或部分溶解，被其吸附的或与之共存的重金属离子也被解析出来。

3，降低pH值。

pH值降低式碳酸盐和氢氧化物溶解，H+的竞争增加了金属离子的解析量4，增加水中配合剂的含量。

天然或人为的配合剂使用量的增加，可使金属离子形成可溶性配合物，是重金属从固体颗粒上解析下来。

20电子活度和氧化还原电位

与pH的定义相似，还原剂和氧化剂可以定义为电子给予体和电子接受体，可以定义pE为电极上电子有效浓度为电子活度。

PE越小，电子浓度越高，体系提供电子的倾向就越强，反之。

。

。

。

。

。

21A.Fe3+B.Fe2+C,FeOH2+D.Fe（OH）3E,FeOH+F,Fe（OH）2-

22天然水的PE值，天然水的PE值为13.58，随水中溶解氧的减小而降低，因而表层水呈氧化环境，深层及底部呈还原性。

天然水的PE随PH的减小而增大。

23.稳定常数Kn和Bn

（1）

式中方括号内表示各质点的平衡浓度；βn为化学计量积累稳定常数。

通常取代反应是逐级进行的，逐级稳定常数Kn为：

　　Kn和Bn越大配合离子越难解离，配合物越稳定。

24，亨利定律应用一个紊流的浅塘，大气和水中苯的浓度分别为c空气＝0.05mg/m3;c水＝0.4mg/m3，请根据Henry定律计算，在如下两个季节

（1）典型的夏季环境（T＝25°C）；

（2）典型的冬季环境（T＝5°C），苯在大气－水界面的迁移方向。

已知Henry定律常数随温度的变化关系式为：

lnＫH（Pa·m3/mol）＝-6.44´103（1/T）+27.9

T＝25°C

lnＫH　＝6.289ＫH＝539Pa·m3/molＫH´＝ＫH/RT=0.218

c空气/c水＝0.125<ＫH’

苯向大气迁移；

T＝5°C

lnＫH　＝4.73ＫH＝114Pa·m3/molＫH´＝ＫH/RT=0.0493

c空气/c水＝0.125>ＫH´

苯向水相迁移。

25.水解作用。

水解是盐电离出的离子结合了水电离出的H+和OH-生成弱电解质分子的反应。

26.光量子产率：

虽然所有光化学反应都能吸收光子，但是并不是每一个被吸收的光子均诱发产生化学反应，还可能产生辐射跃迁等光物理过程。

因此光解速率只正比于单位时间所吸收的光子数，而不是正于所吸收的总能量。

27.。

一个光吸收分子可能将它的过剩能量转移到一个接受体分子，导致接受体反应，这种反应就是光敏化作用。

28.生长代谢，有毒物质可作为微生物生长的唯一碳源，称为生长代谢，在这种代谢过程中，微生物可以进行较彻底的降解或矿化。

29.共代谢，某些有机污染物不能作为微生物的唯一碳源和能源，必须与另外化合物存在提供微生物碳源和能源时，有机物才能被讲解，这一现象称为共代谢。

30.土壤组成，土壤是由固相（矿物质、有机质）、液相（土壤水分）、气相（土壤空气）等三相物质组成的，它们之间是相互联系、相互转化、相互作用的有机整体。

从土壤组成物质总体来看，它是一个复杂而分散的多相物质系统。

固相主要是矿物质、有机质，也包括一些活的微生物。

按容积计，典型的土壤中矿物质约占38％，有机质约占12％。

按重量计，矿物质可占固相部分的95％以上，有机质约占5％左右。

典型土壤液相、气相容积共占三相组成的50％。

由于液相、气相经常处于彼此消长状态，即当液相占容积增大时，气相占容积就减少，气相容积增大时，液相所占体积就减少，两者之间的消长幅度在15—35％之间。

31.土壤有机质，土壤中含碳有机化合物的总称。

32.土壤质地，土壤是由大小不同的土粒按不同的比例组合而成的，这些不同的粒级混合在一起表现出的土壤粗细状况，称土壤机械组成或土壤质地。

33.盐基饱和度。

酸基离子：

H+、Al3+　盐基离子：

K+、Na+、Ca2+、Mg2+等　BS真正反映土壤有效（速效）养分含量的大小，是改良土壤的重要依据之一。

　盐基饱和度是指土壤吸附交换性盐基总量的程度。

土壤吸附性阳离子，根据其解吸后的化学特性可区分为致酸的非盐基离子（如氢和铝离子）与非致酸的盐基离子（如钙、镁、钠等）两大类。

当土壤胶体所吸附的阳离子基本上属于盐基离子时，称为盐基饱和土壤，呈中性、碱性、强碱性反应；反之，当非盐基离子占相当大比例时，称为盐基不饱和土壤，呈酸性或强酸性反应。

土壤盐基饱和度以土壤的交换性盐基总量占土壤阳离子代换量的百分比表示。

盐基饱和度的大小，可用作施用石灰或磷灰石改良土壤的依据。

计算公式

盐基饱和度=（CEC-交换性酸量）*100%/CEC=交换性盐基总量*100%/CEC

34.土壤潜性酸度，来源于处于吸附态的AL3+.H+,

35.代换性酸度，指用过量中性盐（强酸强碱生成的盐类，如KCl、NaCl等）溶液淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中H+、Al3+发生离子交换作用所表现出来的酸度。

36.水解性酸度。

指用碱性盐（弱酸强碱生成的盐类，如NaAc等）溶液提取土壤，因交换作用，吸附性H+释放至溶液所表现出来的酸度。

37.重金属在土壤中的五个结合状态，1，可交换态。

2，碳酸盐结合态，3，铁锰氧化物结合态。

4，有机结合态。

5残渣态。

38.分配作用和表面吸附作用的比较。

1）作用力partition:

主要通过分子力，将溶质分配到土壤或沉积物的有机质中去，这过程十分类似于有机化合物分配到水相和有机溶剂相中去。

adsorption：

物理吸附－范德华力；化学吸附－各种化学键力，如氢键、配位键、π键等。

2吸附热partition：

放出热量小adsorption放出大量的热3.吸附等温线（isotherm）

partition：

线性Linearadsorption:

非线性Nonlinear，是L、F型等温线线性等温线：

G=kC

其中，G－吸附量，C－液相浓度，k－分配系数Freundlich:

G=kC1/n（n=1时线性）Langmuir:

G=Gо/（A+C）（取倒数，得到直线）吸附竞争性partition:

不存在竞争吸附。

因为分配作用实际上是种溶解作用，只与溶解度有关，与表面吸附位无关。

adsorption:

存在竞争吸附，对吸附位发生竞争。

39林丹，六氯环己烷中γ异构体占99%以上。

挥发性强，易溶于水。

40生物富集，指生物通过非吞食方式，从周围环境（水、土壤、大气）蓄积某种元素或难降解的物质，使其在机体内浓度超过周围环境中浓度的现象。

BCF=cb/ce

BCF——生物浓缩系数（因子）；cb——某种元素或难降解物质在机体中的浓度;ce——某种元素或难降解物质在机体周围环境中的浓度。

41.生物放大，指在同一食物链上的高营养级生物，通过吞食低营养级生物蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体内的浓度随营养级数提高而增大的现象。

42.重要功能辅酶，1FMN和FAD2.NAD+和NADP+3.辅酶Q4.细胞色素酶系的辅酶，5.辅酶A。

43糖类代谢，多糖水解成单糖，有氧水解成水和二氧化碳，无氧生成有机酸，二氧化碳，和醇。

44.脂肪代谢，A脂肪水解成脂肪酸和甘油B.甘油转化成丙酮酸C.脂肪酸的转化：

有氧条件下，经ß-氧化，最后进入TCA循环最终完全氧化成二氧化碳和水。

无氧条件下，转化成为有机酸、醇、二氧化碳，降解不彻底。

45.蛋白质代谢，A.蛋白质水解成氨基酸B.氨基酸脱氨脱羧成脂肪酸有氧条件（降解彻底）：

二氧化碳、水、氨。

无氧条件（降解不彻底）：

简单有机酸、醇、二氧化碳。

含硫的氨基酸有氧氧化形成硫酸，无氧条件形成硫化氢。

46.生物转化类型，生物转化的结果，一方面往往使有机毒物水溶性和极性增加易于排出体外；另一方面也会改变有机毒物的毒性，多数是毒性减小，少数毒性反而增大。

第一阶段反应（氧化，还原，水解）第二阶段反应（结合）

47.毒物的联合作用：

两种或两种以上的毒物，同时作用于机体所产生的综合毒性称为毒物的联合作用。

假设两种毒物单独作用的死亡率分别为M1和M2，联合作用的死亡率为M。

1）协同作用：

联合作用的毒性大于其中各毒物成分单独作用毒性的总和。

M>M1+M2CCl4vs.ROH2）相加作用：

联合作用的毒性等于其中各毒物成分单独作用毒性的总和M=M1+M2CH2=CH-C≡Nvs.CH3-C≡N3）独立作用：

各毒物对机体的侵入途径、作用部位、作用机理等均不相同，联合作用中各毒物生物学效应彼此无关、互不影响。

M=M1+M2（1-M1）苯巴比妥vs.二甲苯4）拮抗作用：

联合作用的毒性小于其中各毒物成分单独作用毒性的总和。

M

在一个pH为6.5、碱度为1.6mmol/L的水体中，若加入碳酸钠使其碱化，问需加多少mmol/L的碳酸钠才能使水体pH上升至8.0。

若用NaOH强碱进行碱化，又需加入多少碱?

解：

（1）查表知pH=6.5时,α=1.710

CT=[碱度]×α=1.6×1.710mmol/l=2.736mmol/l。

设加入的Na2CO3为nmmol/l

查表知：

当pH=8.0时,α`=1.018

CT`=CT+n----------

（1）CT`=[碱度]`×α`--------

（2）[碱度]`=1.6+2n--------（3）由

（1）、

（2）和（3）解得：

n=1.07mmol/l。

（2）∵加入NaOH后CT不变

碱度的增加值就应是加入的NaOH的量。

△A=[碱度]`－[碱度]=2.688－1.6=1.088mmol/l

.在试验水中某鱼体从水中吸收有机污染物质A的速率常数为18.76h-1,鱼体消除A的速率常数为2.38×10-2h-1；设A在鱼体内起始浓度为零，在水中的浓度可视作不变。

计算A在该鱼体内的浓缩系数及其浓度达到稳态浓度95%时所需的时间。

（788.2；5.24d）

解：

∵A在鱼体内的起始浓度为零，且在水中的浓度可视为不变，相当于t→∞时，

BCF=Cf/Cw=ka/ke

∴BCF=ka/ke=18.76/2.38×10-2=788.2；

稳态浓度为

得：

0.95=1－exp（-2.38×10-2t）0.05=exp（-2.38×10-2t）

两边取ln得：

-2.996=-2.38×10-2t,解得：

t=125.88（h）=5.25（d）

从湖水中取出深层水，其pH＝7.0，含溶解氧浓度为0.32mg/L，请计算pE和Eh。

（pE＝13.2，Eh＝0.78V）

解：

∵水中的溶解氧为：

0.32mg/l,故其pO2=7.94×102Pa

天然水的pE=20.75+lg{（pO2/1.103×105）0.25×[H+]}

=20.75+lg{（7.94×102/1.103×105）0.25×1.0×10-7}=20.75+（-0.54－7）=13.21。

E=pE×0.059=0.78V

用Langmuir方程描述悬浮物对溶质的吸附作用，假定溶液平衡浓度为3.00×10-3mol/L，溶液中每克悬浮固体吸附溶质为0.50×10-3mol/L，当平衡浓度降至1.00×10-3mol/L时，每颗吸附剂吸附溶质为0.25×10-3mol/L，问每克吸附剂可以吸附溶质的限量是多少？

含镉废水通入H2S达到饱和并调pH值为8.0，请计算水中剩余镉离子浓度（已知

CdS的溶度积为7.9×10-27）

某水体中含有300 mg/L的悬浮颗粒物，其中70%为细颗粒（d<50μm），有机碳含量为10%，其余的粗颗粒有机碳含量为5%。

已知苯并[α] 芘的KOW为106，请计算该有机物的分配系数。