《環(huán)境化學 復習要點》由會員分享，可在線閱讀，更多相關《環(huán)境化學 復習要點（12頁珍藏版）》請在裝配圖網上搜索。

1、緒論 1.環(huán)境化學是一門研究有害化學物質在環(huán)境介質中的存在、化學特性、行為和效應及其控制的化學原理和方法的科學。 2.有害化學物質即環(huán)境污染物：進入環(huán)境后使環(huán)境的正常組成和性質發(fā)生變化，這種變化會直接或間接地有害于人類，這樣的物質稱為環(huán)境污染物 3.環(huán)境污染：由于人為因素使環(huán)境的構成或狀態(tài)發(fā)生變化，環(huán)境素質下降，從而擾亂和破壞了生態(tài)系統(tǒng)和人們的正常生活和生產條件，就叫環(huán)境污染。 4.環(huán)境容量：在人類生存和自然生態(tài)不致受害的前題下，某一環(huán)境所能容納的污染物的最大負荷量。 5.環(huán)境效應—自然過程或人類的生產生活活動會對環(huán)境造成污染和破壞，從而導致環(huán)境系統(tǒng)的結構和功能發(fā)生變化。 6.

2、環(huán)境化學效應—在各種環(huán)境因素的影響下，物質間發(fā)生化學反應產生的環(huán)境效應 ，分為土壤鹽堿化 地下水硬度增高 光化學煙霧 地下水污染 酸雨造成土壤酸化、建筑物受腐蝕 環(huán)境物理效應—由物理作用引起的環(huán)境效應，包括 噪聲 地面沉降 熱島效應 溫室效應 大氣能見度降低 7. 各圈層的環(huán)境化學：大氣環(huán)境化學 水環(huán)境化學 土壤環(huán)境化學 環(huán)境生態(tài)學 第二章 1. 三大環(huán)境熱門話題：全球氣候變化 酸沉降 臭氧損耗 2. 溫度層結－大氣的溫度在垂直方向的分布 3. 對流層特點：氣溫隨高度升高而降低：大氣降溫率0.6k/100m；垂直方向對流，上冷下熱，有利于污染擴散；逆溫（上熱下冷）易發(fā)生污染事件；

3、 平流層特點：同溫層：對流層的下層，大約25km以下，氣溫保持不變或稍有上升; 大約25km以上，溫度隨高度升高而升高平均遞增率為 1.4K/km，到平流層頂，溫度接近0℃ 4. 源－大氣組分產生的途徑和過程 匯－指大氣組分從大氣中去除的途徑和過程 源強－進入大氣的組分輸入速率(Fi） 匯強－從大氣輸出組分的速率為（Ri） 某種組分在進入大氣后到被清除之前在大氣中停留的平均時間－稱為平均停留時間或停留時間（存在時間、壽命）－τ τ ＝大氣中的總貯量Mi / Fi 或者Ri 停留時間意義：某組分的停留時間越長，表明該組分在離開大氣或轉化成其它物質以前，在環(huán)境中存留的時間也越

4、長；某組分的停留時間越長，表明該組分在大氣中的儲量相對于輸入（出）來說是很大的，即使人類活動大大改變了該組分的的輸入（出）速度，對其總量的影響也不明顯；若組分停留時間越短，其輸入（出）速率的改變就對總貯量很敏感。 5. 在對流層中，氣溫一般是隨高度增加而降低。但在一定條件下會出現(xiàn)反常現(xiàn)象。這可由垂直遞減率（Г=dT/dz）的變化情況來判斷。 當Г＝0時，稱為等溫氣層；當Г< 0時，稱為逆溫氣層。 例如：在山區(qū)，山峰上方，日光照射，上面的空氣熱，下面冷，就形成逆溫層。 逆溫現(xiàn)象經常發(fā)生在較低氣層中，這種氣層穩(wěn)定性特強，對于大氣中垂直運動的發(fā)展起著阻礙作用。逆溫不利于污染物的擴散。

5、輻射逆溫產生的條件： 晴朗的夜空 無風或風速小 原因 ：地面白天升溫，近地面溫度升高； 夜間地面冷卻降溫，近地面層氣溫迅速下降； 高處大氣層降溫較少，從而出現(xiàn)上暖下冷的逆溫現(xiàn)象 6.環(huán)境本底值：指自然環(huán)境在未受污染的情況下,各種環(huán)境要素中的化學元素或化學物質的基線含量,又叫環(huán)境背景值. 7. 海陸風對空氣污染的影響有如下幾種作用： ① 循環(huán)作用，如果污染源處在局地環(huán)流之下，污染物就可能循環(huán)積累達到較高濃度。直接排入上層反向氣流的污染物，有一部分也會隨環(huán)流重新帶回地面，提高了下層上風向的濃度。 ② 往返作用，在海陸風轉換期間，原來隨陸風輸向海洋的污染物有會被發(fā)展起來的海風帶回

6、陸地。 海風發(fā)展侵入陸地時，下層海風的溫度低，陸地上層氣流的溫度高，在冷暖空氣的交界面上，形成一層傾斜的逆溫頂蓋，阻礙了煙氣向上擴散，造成城市空氣污染。 城郊風：在城市中，工廠企業(yè)和居民要燃燒大量的燃料，燃燒過程中會有大量熱能排放到大氣中，于是便造成了市區(qū)的溫度比郊區(qū)高，這個現(xiàn)象稱為城市熱島效應。 城市熱島上暖而輕的空氣上升，四周郊區(qū)的冷空氣向城市流動，于是形成城郊環(huán)流。在這種環(huán)流作用下，城市本身排放的煙塵等污染物聚積在城市上空，形成煙幕，導致市區(qū)大氣污染加劇。 8. 光化學反應的初級過程：化學物質吸收光量子形成激發(fā)態(tài)物種 A+hv → A* A*－物種A的

7、激發(fā)態(tài)/活化分子 hv－光量子 次級過程：激發(fā)態(tài)A*發(fā)生反應 A* → A+hv 輻射躍遷熒光或磷光 A*+M → A+M 碰撞失活 這兩種過程均為光物理過程。 A* → B1+B2＋B3… 光離解成兩種或兩種以上的新物種 A*+C → D1+D2… 與C反應生成新物種 光化學過程，對于環(huán)境化學中的光化學過程更為重要。 9. 光化學第一定律：只有分子吸收的光，才能引起分子的化學反應 光子的能量>化學鍵能時，才能引起光離解反應；并不是大于該分子化學鍵能的光子都能引起該分子發(fā)生光化學反應。分子基態(tài)與激發(fā)態(tài)能量

8、是不連續(xù)的，受激分子從基態(tài)激到激發(fā)態(tài)所需的能量要與光子的能量相匹配。分子對某特定波長的光要有特征吸收光譜，才能發(fā)生光化學反應。 光化學第二定律：在初級反應中，一個反應分子吸收一個光子而被活化 吸收1mol光子的能量稱為－“愛因斯坦” E = N0 hν= N0 hc/λ=1.196×105 /λ （kJ/mol） 10. 光子的能量與波長成反比 E = N0hν= N0hc/λ=1.196×105/λ （kJ/mol） 11. HO2主要來自醛的光解 H2CO＋hv → H＋HCO（λ＜360nm） H+O2＋M → HO2＋M HCO＋O2 →

9、HO2＋CO 亞硝酸酯和H2O2的光解也可生成HO2 CH3ONO＋hv → CH3O＋NO CH3O＋O2 → HO2＋H2CO3 H2O2＋hv → 2HO l HO＋H2O2 → HO2＋H2O R－烷基，量最大的是甲基，它主要來自乙醛和丙酮的光解 CH3CHO＋hv → CH3＋HCO CH3COCH3＋hv → CH3＋CH3CO O和HO與烴類的反應也可生成烷基自由基 RH＋O → R＋HO RH＋HO → R＋H2O RO－烷氧基，以甲氧基為主（CH3O），主要來自甲基亞硝酸酯和甲基硝酸酯

10、的光解 CH3ONO＋hv → CH3O＋NO CH3ONO2＋hv → CH3O＋NO2 RO2－大氣中的過氧烷基都是由烷基與空氣中的O2結合而成 R＋O2 → RO2 12. 清潔大氣，O3的光離解是HO的重要來源 O3＋hv → O＋O2 （λ＜230nm，發(fā)生在平流層） O＋H2O → 2HO 污染大氣，HNO2的光離解是HO的重要來源 HNO2＋hv → HO＋NO（200～400nm） H2O2＋hv → 2HO NO＋HO2 → NO2＋HO H2O＋hv → HO＋H （λ<238nm）

11、13. 波長＜420nm的光可發(fā)生NO2光解 NO2＋hv → NO＋O O＋O2＋M → O3＋M 大氣中唯一已知O3的人為來源 14. 過氧乙?；跛狨ィ≒AN）形成過程：CH3CO（乙?；玂2→CH3C(O)OO（過氧乙酰基） CH3C(O)OO+NO2→CH3C(O)OONO2（PAN） 15. 乙?；膩碓矗?C2H6＋HO·→C2H5·＋H2O C2H5·＋O2→C2H5O2 C2H5O2＋NO→C2H5O＋NO2 C2H5O＋O2→CH3CHO＋HO2 CH3CHO＋hv → CH3CO＋HO2 16. 烷烴與

12、HO·和O ·發(fā)生氫原子摘除反應，生成烷基自由基 RH＋HO· → R·＋H2O RH＋O· → R·＋HO 17.臭氧分子的光離解：O3吸收紫外光后發(fā)生光離解 O3＋ hν → O2＋O (210nm＜λ＜290nm) 消耗大部分紫外光，使地球上的生物免遭了紫外光的傷害。“Ozone Shield” 18. (1)波長＜420nm的光可發(fā)生NO2光解 NO2＋hv → NO＋O O＋O2＋M → O3＋M 大氣中唯一已知O3的人為來源 NO2吸收光譜特征：290～410nm，連續(xù)吸收光譜； (2)亞硝酸(HNO2)的光離解：200

13、～400nm的光有吸收 HNO2的光化學反應過程:初級反應 ：HNO2＋hv → HO＋NO HNO2＋hv → H＋NO2 次級反應:HO＋NO → HNO2 HO＋HNO2 → H2O＋NO2 HO＋NO2 → HNO3 (3)硝酸的光離解:120～335nm的光有吸收 HNO3的光化學反應過程：初級反應 ：HNO3＋hv → HO＋NO2 次級反應：HO＋CO → CO2＋H H＋O2＋M → HO2＋M 2HO2 → H2O2＋O2 (4)甲醛的光離解: 對240～360nm的光有吸收 甲醛的光離解:初級過程 ：H2CO＋hv → H＋HCO

14、H2CO＋hv → H2＋CO 次級過程： H+HCO → H2＋CO 2H＋M → H2＋M 2HCO → 2CO＋H2 對流層中，有O2存在： H＋O2 → HO2 HCO＋O2 → HO2＋CO 20. 光化學煙霧：含有氮氧化合物和碳氫化合物等一次污染物的大氣，在陽光照射下發(fā)生光化學反應產生二次污染物，這種由一次污染物和二次污染物的混合所形成的煙霧污染現(xiàn)象。 21.光化學煙霧形成的物理化學條件： 氮氧化合物和碳氫化合物存在 有引起光化學反應的紫外線 烴類特別是烯烴的存在 光化學煙霧發(fā)生的自然條件：大氣相對濕度較低 夏、秋季（氣溫24～

15、32℃）晴天 洛杉磯容易發(fā)生光化學煙霧的原因：洛杉磯機車擁有量大(＞800萬輛)，每天消耗2萬噸以上的汽油，排出污染物占90%－充足的一次污染物生成光化學煙霧； 洛杉磯盆地，容易形成上熱下冷的逆溫現(xiàn)象.一年有300天以上處于逆溫，污染物不易擴散;夏季陽光非常強烈; 22. 光化學煙霧形成的簡化機制 引發(fā)反應：NO2 + hv → NO + O （λ＜430nm） O + O2 + M → O3 + M NO + O3 → NO2 + O2 自由基傳遞反應：RH＋HO → RO2＋H2O RC

16、HO＋OH → RC(O)O2＋H2O RCHO＋ hv → RO2 ＋HO2 ＋CO HO2 ＋NO → NO2＋OH RO2 ＋NO → NO2＋RCHO＋HO2 RC(O)O2＋NO → NO2＋RO2＋CO2 鏈終止反應：HO ＋NO2 → HNO3 RC(O)O2 ＋NO2 → RC(O)O2NO2 RC(O)O2NO2 → RC(O)O2 ＋ NO2 23.硫酸煙霧型污染：主要由燃煤而排放出來的SO2、顆粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸鹽顆粒所造成的大氣污染；從化學上看屬于還原性混合物－還原煙霧 一次污染物

17、是SO2和煤煙、二次污染物是硫酸霧和硫酸鹽。 硫酸煙霧型污染形成條件：氣象條件：氣溫較低－冬季 濕度較高 日光較弱 24.二氧化硫的氣相氧化： （1）SO2的直接光氧化：低層大氣中的SO2形成激發(fā)態(tài)SO2分子，而不直接離解 兩種躍遷形式：SO2＋hν→ 1SO2(單重態(tài)) (290～340nm) SO2 ＋hν→ 3SO2(三重態(tài)) (340～400nm) 單重態(tài)能量高，不穩(wěn)定，躍遷到三重態(tài)或基態(tài) SO2＋M→3SO2＋M （三重態(tài)） 1SO2＋M→SO2＋M （基態(tài)） SO2直接氧化成SO3的機制： 3SO2＋O2→SO4→SO3＋O

18、 SO4＋SO2→2SO3 （2）SO2被自由基氧化：與HO自由基的反應 （3）被氧原子氧化 SO2的液相氧化 25. 酸性降水定義：指通過雨、雪、霧和冰雹等將大氣中的酸性物質遷移到地面的過程 27.影響酸雨形成的因素： （1）污染物－SO2和NOX：降水酸度時空分布與大氣中SO2和SO42-濃度時空分布相關。 （2）大氣中的氨：降水pH取決于硫酸、硝酸與NH3以及堿性塵粒的相互關系 （3）顆粒物酸度及其緩沖能力： 大氣顆粒物主要來源于土地飛起的揚塵，顆粒物的酸堿度取決于土壤的性質 礦物燃料顆粒物也相關 作用：提供SO2反應所需催化劑（金屬離子），對酸起中和作用

19、 （4）天氣形勢的影響：是否有利于污染物的擴散 28.平流層中O3生成的化學機理：通常認為λ＜243nm的紫外光引起O2光解 O2＋hv → O＋O （ λ≤243nm ） O ＋ O2 + M → O3 + M 總反應:3O2＋hv + M →2O3 + M ( λ≤243nm ) M為第三種物質 平流層中O3破壞的化學機理：（1）O3的光解 O3+ hn →O2+O (210nm＜λ＜290nm) 這是臭氧保護地球生物不受紫外傷害的原因 ② 生成O3的逆反應 O3＋O →2O2 29.代號CFC－氯氟烷烴的商品名：CFCnnn

20、－ 個位代表氟原子個數(shù) 十位代表氫原子數(shù)加一 百位代表碳原子數(shù)減一 30.氟利昂在大氣環(huán)境中的特征：化學性質不活潑，不與酸和氧化劑作用 不易被雨水沖刷 容易滲入平流層：僅需5年即可完整無損地滲入平流層 壽命長：CF2Cl2在大氣中的壽命數(shù)十年～100年 氟氯烴的性質：作為清洗劑，適用范圍廣 沸點低（CFC-113: 47.6℃）—節(jié)省 難燃燒—安全 穩(wěn)定—使用和保存方便 氟氯烴與臭氧的反應：CF2Cl2＋hv→CF2Cl＋Cl· （175 ＜λ＜ 220nm） Cl· ＋O3→ClO· ＋O2 K=7.2×109

21、 ClO· ＋O→Cl· ＋O2 總反應 O3＋O→2O2 Cl 起催化劑作用, 1個氯原子可以耗掉10萬個O3分子。 平流層中氯氟烴發(fā)生光化學反應，生成Cl原子，與O3迅速發(fā)生反應， Cl原子起催化劑作用，而消耗大量的O3 31.總懸浮顆粒物 (TSP)：標準大容量顆粒采樣器在濾膜上收集的顆粒物總質量(mg/m3),空氣流量1.1～1.7m3/min 各種粒徑，一般小于100um PM100 密度為1g/cm3，球形粒子沉降速率 0.25m/s 通常把粒徑在10微米以下的顆粒物稱為PM10，又稱為可吸入顆粒物（IP）。 33.大氣顆

22、粒物的環(huán)境影響：(1)凝結核作用：在飽和水蒸氣的存在下，粒徑小于0.1um的顆粒可作為凝結核，逐漸長成霧滴和云滴，形成云、霧、雨、雪等； (2)降低大氣能見度：粒徑0.1～1.0um，與可見光波長相近，散射，硫酸鹽顆粒 (3)擴大污染范圍：飄塵，長期懸浮在空中，遠距離輸送 (4)大氣中污染物的載體和反應床，：提供反應界面 (5)對全球氣候變化的影響：碳黑(soot)吸收太陽輻射，使大氣溫度升高 硫酸鹽氣溶膠反射太陽輻射，使大氣溫度降低 (6)對酸沉降的影響：碳酸鈣、氨等堿性物質中和酸性物質 NO3-和NH4+對水體中N的貢獻 (7)損害身體健康：大氣中絕大部分的有毒物質存在于顆

23、粒物中，并可通過人的呼吸過程吸入人體內而 34. 干沉降/干去除：粒子在重力作用下或與地面及其它物體碰撞后，發(fā)生沉降而被去除; 兩種干沉降機制：（1）通過重力對顆粒物的作用，使它降落在土壤、水體的表面或植物、建筑等物體上，粒子的沉降速率與顆粒的粒徑、密度、空氣運動粘度系數(shù)等有關 （2）粒徑小于0.1um的顆粒，靠布朗運動擴散、相互碰撞而凝結成較大的顆粒，通過大氣湍流擴散到地面或碰撞而消除 濕沉降：指降雨、下雪使顆粒物消除的過程 雨除：細粒子作為形成云的凝結核（＜0.1 mm ） 通過凝結和碰撞過程形成雨滴或雪晶，適當條件下形成降雨或降雪 對細顆粒（小于0.1 mm ）顆粒效率較高

24、 對具有吸濕性和可溶性顆粒更明顯 沖刷：降雨或降雪過程中將大氣中的微粒攜帶、溶解或沖刷下來 “收集”氣溶膠粒子的效率隨粒子直徑的增大而增大 可兼并粒徑大于2 mm的粒子 對半徑4～5 mm的粒子效率高 濕沉降占大氣中顆粒物消除量的80～90% 第三章 1. 八大離子：四種陽離子K+、Na＋、Ca2+、Mg2＋ 四種陰離子HCO3-、NO3-、Cl-、SO42- 總含鹽量TDS [K++Na++Ca++Mg+]＋[HCO3-+Cl-+SO42-] 2. 海水中：Cl- ＞SO42- ＞HCO3-，Na+ ＞Mg2+ ＞Ca2+。 河水中：HCO3-

25、 ＞SO42- ＞Cl-，Ca2+ ＞Na+ ＞Mg2+ 3.（1）亨利定律－稀溶液經驗定律 在一定溫度下，氣體在液體中的溶解度與其分壓力成正比 [G(aq)]=KH×PG 求CO2在標準大氣壓、25℃飽和中的溶解度 根據(jù)亨利定律－[CO2(aq)]=KH?PCO2，KH已知； 求CO2的分壓PCO2，PCO2 ＝（101302－3167）×0.0314％＝30.8Pa [CO2(aq)]＝3.34×10-7×30.8=1.03×10-5mol/L（摩爾濃度） CO2＋H2O → [H+]+[HCO3-] K1=4.45×10-7 [H+]=[

26、HCO3- ] [H+]2/[CO2]=4.45 ×10-7 [H+]=(1.03×10-5×4.45×10-7)1/2＝2.14×10-6mol/L CO2在水中的溶解度應為 1.03×10-5＋2.14×10-6＝1.24 ×10-5 mol/L （2）不同PH下，碳酸體系的主要存在形態(tài)： 封閉體系：特征之一：在低pH區(qū)內，溶液中只有CO2+H2CO3 高pH區(qū)內，則只有CO32- 中等pH內，HCO3-占優(yōu)勢 特征之二：某種形態(tài)濃度的變化，會引起其它形態(tài)濃度和pH值的變化 pH值的變化也將引起各碳酸形態(tài)濃度比例的變化 特征

27、之三： pH=8.3為分界點， l 當體系pH＜8.3，CO32-含量甚微，水中只有[CO2＋H2CO3] 和HCO3- l 當體系PH＞8.3，水中只有HCO3-和CO32- 開放體系：組分隨pH值變化特征 pH＜6，溶液中主要是H2CO3*組分 pH6～10之間時，溶液中主要為HCO3-組分 pH＞10.3時，溶液中主要是CO32-組分 （4）開放體系與封閉體系的差異 封閉體系中，總碳酸量CT始終保持不變；開放體系CT隨pH改變 封閉體系總[H2CO3*]隨pH改變，而開放體系中[H2CO3*]始終保持與大氣相平衡的固定數(shù)值. 4. 總堿度是水中各種堿

28、度成分的總和，即加酸至HCO3- 和CO32- 全部轉化為H2CO3*。根據(jù)溶液質子平衡條件，可以得到堿度的表示式： 總堿度 = [HCO3-] + 2 [CO32-] + [OH-] - [H+] 總堿度 = cT(α1 + 2α2) + Kw / [H+] – [H+] 甲基橙滴定 pH=4.3 如果以酚酞作為指示劑，當溶液的pH值降至8.3時，表示OH- 被中和，CO32- 全部轉化為HCO3-，作為碳酸鹽只中和了一半： 酚酞堿度 ＝ [CO32-] + [OH-] – [H2CO3 *] – [H+] 酚酞堿度 = cT(α2 -α0) + K

29、w / [H+] – [H+] 酚酞滴定 pH= 8.3 達到碳酸全部以CO32- 形式存在，即pHCO32- 所需酸量時的堿度稱為苛性堿度： 苛性堿度 = [OH-] – [HCO3-] – 2[H2CO3*] – [H+] 苛性堿度 = -cT(α1 + 2α0) + Kw / [H+] – [H+] pH =10.0 總酸度 = [H+] + [HCO3-] +2[H2CO3*] - [OH-] pH=10.8 總酸度 = cT(α1 + 2α0) + [H+] – Kw / [H+]

30、 CO2酸度 = [H+] +[H2CO3*] - [CO32-] - [OH-] 酚酞滴定 pH= 8.3 CO2酸度 = cT(α0 - α2) + [H+] – Kw / [H+] 酚酞滴定 pH= 8.3 無機酸度 = [H+] - [HCO3-] -2[CO32-] -[OH-] 甲基橙滴定 pH=4.3 無機酸度 = -cT(α1 + 2α2) + [H+] – Kw / [H+] 甲基橙滴定 pH=4.3 5. 組成水中堿度的物質 強堿，NaOH、Ca(OH)2，在溶液中全部電離生成OH-； 弱堿，如NH3、C6H5N

31、H2，在水中部分發(fā)生反應生成OH-； 強堿弱酸鹽，如各種碳酸鹽、重碳酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽、硫化物和腐殖酸鹽等，水解時生成OH- 或者直接接受質子H+。 組成水中酸度的物質 強酸：如 HCl、H2SO4、HNO3等； 弱酸：如 CO2、H2CO3、H2S、蛋白質、有機酸； 強酸弱堿鹽，如：FeCl3、Al2(SO4)3等。 6.水環(huán)境中顆粒物的吸附作用 （1）表面吸附：水體中的顆粒物大都具有膠體的化學性質 v 膠體巨大的比表面和表面能，固液界面存在表面吸附作用 表面積越大，吸附作用也越強 物理吸附 （2）離子交換吸附：在中性PH值附近，大多數(shù)膠粒均帶負電荷

32、吸附陽離子 釋放出等量的其它陽離子 物理化學吸附 交換能力與溶質的性質、濃度和吸附劑性質有關 （3）專屬吸附：發(fā)生在雙電層的Stern層中，其它的吸附如離子交換吸附發(fā)生在擴散層； l 被吸附的金屬離子進入Stern層后，不能被通常提取交換性陽離子的提取劑提取，只能被親和力更強的金屬離子取代； l 在中性表面甚至與吸附離子帶相同電荷符號的表面也能進行吸附作用 7. 在中等PH值，所產生的氫氧化物膠粒的凈電荷為零，在該PH發(fā)生的情況稱為等點電荷或零點電荷－ZPC l 不同金屬氧化物pHZPC值不同，相同氧化物為常數(shù) l 在環(huán)境膠體化學中，pHZPC是一種很重要的特征值

33、 8.重金屬污染物的特點: (1)天然水中的微量重金屬就可產生毒性效應；如汞、鎘產生毒性的濃度范圍是0.001～0.01mg/L (2) 微生物不能降解重金屬，相反某些重金屬元素可在微生物作下轉化為金屬有機化合物，產生更大的毒性；如甲基汞的毒性比無機汞的毒性大得多 (3)生物體對重金屬有富集作用；生物體攝取重金屬，經過食物鏈的生物放大作用，逐級在較高的生物體內成千上萬倍地富集起來。 (4)重金屬可通過食物、飲水、呼吸等多種途徑進入人體，從而對人體健康產生不利的影響； (5)對人體的毒害具有累積性； (6)形態(tài)不同，穩(wěn)定性和毒性不同； (7)其物理化學行為具有可逆性，屬于緩沖性污

34、染物； (8)在水體中的遷移，主要以懸浮物和沉積物為主要載體。 9.Cd: 水體中以Cd2+存在，以多種配合物的形式 水遷移元素，除硫化鎘外，都溶于水； 易被懸浮物和沉積物吸附（90％）； 水生生物對鎘有很強的富集能力 Hg: 在水體、懸浮物和沉積物和生物體中的存在形式 水體Hg2+、Hg(OH)2、CH3Hg+、CH3Hg(OH)、CH3HgCl、C6H5Hg+； 懸浮物和沉積物中Hg2+、HgO、HgS、CH3Hg(SR)、(CH3Hg)2S 生物體中Hg2+、CH3Hg+、CH3HgCH3 能與其它元素形成配合物是汞能隨水流遷移的主要因素之一 Hg2+在還原性水體

35、中還原成Hg，逸散到大氣中 懸浮物和底質對汞有強烈的吸附作用， 生物遷移量有限，微生物能將無機汞轉化成甲基汞: 劇毒 親脂性，易被水生生物吸收， 通過食物鏈富集，而危害人類健康 Pb: 主要化合價Pb2+和Pb4+，自然界Pb2+ 天然水中鉛含量低0.06～120ug/L 鉛在水體中遷移轉化的特點: 懸浮物和沉積物對鉛有強烈的吸附作用 有機膠體吸附的順序: Pb2＋ ＞Cu2+ ＞Ni2+ ＞Zn2+ ＞Cd2+ ＞ Fe2+ ＞Mn2+ 無機膠體:Pb2+也占第一位 鉛在離排污口10km處，就有90％被凈化。加上鉛的大部分化合物溶解度都很小，所以水中鉛的濃度不會很

36、高 Cr::天然水中的存在形式:Cr3+、CrO 2-，CrO42-，Cr2O72- 三價鉻被底泥吸附，遷移能力弱 六價鉻在堿性水體中穩(wěn)定，遷移能力強 六價鉻比三價鉻毒性大 六價鉻能被還原成三價鉻－水中六價鉻的自凈 10.誘發(fā)沉積物中重金屬釋放的主要因素: (1) 鹽濃度升高:堿金屬和堿土金屬陽離子可將吸附在固體顆粒上的金屬離子交換出來； e.g. Ca2+、Na+、Mg2＋離子對懸浮物中鉛、銅和鋅的交換釋放作用； 在0.5mol/L的Ca2+離子的作用下，懸浮物中的鉛、銅和鋅可以解吸出來。交換順序Zn＞Cu＞Pb (2)氧化還原條件的變化:耗氧物質使氧化還原電位降低

37、 鐵、錳氧化物部分或全部溶解 被其吸附或與之共沉淀的金屬離子釋放 (3)PH值的降低 導致碳酸鹽和氫氧化物溶解 其原因既有H＋ 離子的競爭吸附作用 (4)增加水中配合劑的含量 配合劑與重金屬形成可溶性配合物 使重金屬從固體顆粒上解吸下來 11. pE＝-lg(ae) ae為水溶液中電子的活度，它用來衡量物質接受或遷出電子的能力 pE的熱力學定義 2H+(aq)+2e ? H2(g) 當2H+(aq)在一個單位活度與1atmH2平衡的介質中，電子活度ae為1.00，pE＝0 l pE是平衡狀態(tài)下假想 的電子活度，它衡溶液接受或遷移電子的相對趨勢 l pE越小，電子

38、的活度越高，體系提供電子傾向越強★ l pE越大，電子濃度越低，體系接受電子趨向越強★ 12. 天然水中多種氧化劑－溶解氧、Fe(+3價)、Mn(+4)和S(+6價) 多種還原劑－有機化合物、Fe(+2)、Mn（＋2）和S（-2） l pE應介于各個單體系之間，若某個單體系的含量比其它體系高很多，則此時該單體系電位幾乎等于混合復雜體系的pE，稱之為決定電位。 一般天然水體中，溶解氧是決定電位物質 有機物累積的厭氧環(huán)境中，有機物是“決定電位”物質 13. R－氣體常數(shù)8.314 F－法拉第常數(shù)96500C/mol, n－電子的計量系數(shù) Ox+ne ? Red l 當

39、反應達到平衡時 l K－標準平衡常數(shù) 據(jù)Nernst方程，pE的一般表達式:pE＝pE0+(1/n) ×lg([反應物]/[產物]) 14.腐殖質的組成：富里酸（Fulvic Acid, 以FA表示）；它既可溶于堿，又可溶于酸的部分，相對分子質量在幾百到幾千，有人稱作黃腐酸 腐植酸(Humic Acid, 以HA表示)，它只可溶于稀堿中，但堿萃取液酸化后就沉淀，相對分子質量由幾千到幾萬； 胡敏酸(Humin)，有人稱為腐黑物，它是用稀堿和稀酸都不能苯取出來的腐植質部分 分子特點：三維方向上帶有很多活性基團的芳烴 苯羧基、酚羥基、醇羥基、羰基、甲氧基、醛基、醌基和氨基等多種，并以

40、氫鍵組成網絡 這種結構孔洞很多，具有特別好的吸附表面 具有收縮性和膨脹性 與脂肪族的單羥基和多羥基物質(如檸檬酸、酒石酸、葡糖酸)不同，腐植質的分子是很好的吸附載體。它們能與金屬離子和金屬水合氧化物發(fā)生廣泛的反應 有離子交換，表面吸附，絡合和螯合，凝結和膠溶作用 化學特征：(1)很多不同來源的腐植物質，在性質的總體上都是相似 沒有完整的結構和固定的化學構型,復雜的混合體系； 被認為是那些在土壤底泥等特殊壞境里瞬時可得的酚類單元隨機聚集的芳香多聚物, 化學性質上總體相似，只是在相對分子質量、元素和官能團含量上有差別。 (2)具有抵抗微生物降解的能力、這也是水體常產生污泥淤積的重要

41、原因之一。 (3)具有同金屬離子和金屬水合氧化物形成絡合物或螯合物的能力 Pb2+ ＞ Cu2+ ＞ Ni2+ ＞ Co2+ ＞Zn2+ ＞Cd2+ ＞ Fe2+ ＞ Mn2+ ＞ Mg2+ (4) 具有與粘土礦物和有機物相互作用的能力。 (5) 具有弱酸性 (6) 具有凝聚作用。腐植質可以看作是大離子的真溶液或帶負電荷的親水膠體。所以它們能為電解質所凝聚， 15. 氧化物和氫氧化物 Me(OH)n(s) 　? Men+ +nOH- Ksp=[Men+]×[OH-]n 　　　　[Men+]=Ksp/[OH-]n 　　∵H2O ? H+ +

42、 OH- Kw=[H+]×[OH-] [OH-]=Kw/[H+] 　代入上式得 [Men+]=Ksp×[H+]n/Kwn -lg [Men+] = -lgKsp-nlg[H+]+nlgKw pc=pKsp-npKw+npH 16. Zn2+＋NH3→ZnNH32+ K1=[ZnNH32+]/[Zn2+][NH3]=3.9×102 ZnNH32+繼續(xù)與NH3反應生成Zn(NH3)22+ ZnNH32+ ＋NH3→ Zn(NH3)22+ K2=[Zn(NH3)22+]/[ZnNH32+][NH3]=2.1×102 K1和K2

43、稱為逐級生成常數(shù)或逐級穩(wěn)定常數(shù) 表明NH3離子加到中心離子Zn2+上是一個逐步的過程 累積穩(wěn)定常數(shù)－幾個配位體加到中心金屬離子過程的加和。 18.分配理論： 分配系數(shù)：分配系數(shù)－非離子性有機化合物可通過溶解作用分配到土壤有機質中，并經過一定時間達到分配平衡，此時有機化合物在土壤有機質和水中含量的比值稱為分配系數(shù)★ 19. Kp=Koc[0.2(1-f)Xocs+f Xocf ] ★f－細顆粒的質量分數(shù)（d＜50um） Xocs －粗沉積物組分的有機碳含量 Xocf－細沉積物組分的有機碳含量 Koc＝0.63Kow Kow－辛醇-水分配系數(shù)，即化學物質在辛醇中濃度和

44、水中濃度的比例 lgKow＝5.00－0.670×lg(Sw×103/M） M－有機物的分子量 Sw－有機物在水中的溶解度（mg/L） 20. 水中有機污染物的遷移轉化 吸附作用 揮發(fā)作用 水解作用 光解作用 生物富集 生物降解 21. Cu、Zn或Cu、Fe金屬對可將DDT還原為DDD，將六六六還原為苯及氯離子。 六六六催化還原的總反應式 ?C6H6Cl6 ＋金屬對→ C6H6 + 6Cl- 在中性條件下，Zn或Fe對六六六均無還原作用，只有與Cu組成金屬對以后才能將六六六還原。 金屬對在水中猶如一個小電池，與水中極少量的氫離子發(fā)生電子轉移： ??Cu-Zn

45、+ 2H+ = Cu + Zn2++ 2H?C6H6Cl6 + 6H = C6H6 + 6HCl HCl→ H+ + Cl－ Zn或Fe起了還原劑作用，Cu2+起催化作用 在酸性條件下，由于氫離子濃度較高，故上述反應很快。 22.生長代謝特點：有機毒物可以象天然有機化合物那樣作為微生物的生長基質； 微生物可以對有毒物質進行徹底的降解或礦化作用；具有去毒效應、對環(huán)境的威脅小。 共代謝：有機污染物不能單獨作為微生物唯一的碳源和能源，必須有另外的化合物存在提供能源或碳源時，該有機物才能被降解； 共代謝在那些難降解的化合物代謝過程中其重要作用； 特點－不提供微生物體任何能量，不影響種

46、群多少 第四章 1.同晶置換：在黏土礦物的形成過程中，常常發(fā)生半徑相近的離子取代一部分鋁(Ⅲ)或硅(Ⅳ)的現(xiàn)象，即同晶替代作用－P204。 如Mg2+、Fe3+等離子取代Al3+，Al3+取代Si4+，同晶替代的結果，使黏土礦物微粒具有過剩的負電荷。此負電荷由處于層狀結構外部的K+、Na+等來平衡。這一特征決定了黏土礦物具有離子交換吸附等性能。 2.土壤有機質的作用 (1)含有豐富的營養(yǎng)元素，在自身緩慢的分解過程中，把生成的CO2釋放到空氣中，成為光合作用的物質來源； (2)產生的有機酸可以促進礦物養(yǎng)分的溶出，為作物生長提供豐富的養(yǎng)分。 (3)土壤有機質，尤其是胡敏酸具有芳香族多

47、元酚官能團，能增強植物呼吸，提高細胞膜的滲透性，促進根系的生長。 (4)有機質中的維生素、生長素、抗生素等對植物起促生長、抗病害的作用。 (5)有機質還能促進土壤良好結構的形成，增加土壤疏松性、通氣性、透水性和保水性 (6)腐殖質有巨大的比表面，可強烈吸附土壤中可溶性養(yǎng)分，保持土壤肥力。 (7)具有兩性膠體性質的有機物可緩沖土壤溶液的pH。 (8)有機物可作為土壤微生物的營養(yǎng)物，而微生物活動又增加土壤養(yǎng)分，促進作物生長。 3. 活性酸度和潛性酸度，及其關系 (1) 活性酸度－土壤溶液中氫離子濃度的直接反映，有效酸度 （2）潛性酸度來源－土壤膠體吸附的可代換性H+和和鋁離子。

48、 關系：同一平衡體系的兩種酸度可以相互轉化 土壤活性酸度－有效酸度 土壤膠體是H+和Al3+的貯存庫，潛性酸度則是活性酸度的儲備。 土壤的潛性酸度比活性酸度大得多。 4.土壤緩沖性的構成：①土壤溶液的緩沖作用 碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸和有機酸及其鹽類 某些有機酸是兩性物質，如：蛋白質、氨基酸、胡敏酸等。 碳酸及其鈉鹽與酸或者堿的反應 l Na2CO3＋2HCl ?2NaCl＋H2CO3 l H2CO3 ＋ Ca(OH)2 ?2H2O＋CaCO3 ②土壤膠體的緩沖作用 土壤膠體吸附各種陽離子 鹽基離子對酸起緩沖作用 氫離子對堿起緩沖作用 ③鋁離子對堿的緩沖作用

49、酸性土壤（pH<5），Al(H2O)63+與堿作用，當加入堿使土壤溶液中OH-增加時，Al3+周圍水分子離解H+，中和OH-，使土壤pH不致發(fā)生大的變化 2Al(H2O)63+ + 2 OH- ? [Al2(OH)2(H2O)8]4+ + 4H2O 5. 影響重金屬在土壤－植物體系中轉移的因素 (1) 植物種類：植物吸收轉移重金屬的能力不同，“耐性品種”。 (2)土壤種類：酸堿性，腐殖質含量 (3)重金屬形態(tài) ：如CdSO4、Cd3(PO4)2和CdS 三種不同形態(tài)的鎘在土壤中，實驗發(fā)現(xiàn)對水稻生長的抑制與鎘的溶解度有關，此外土壤pH值、PE值的變化都可影響植物對重

50、金屬的吸收。 (4)重金屬在植物體內的遷移能力 (p218) 9.掌握常見農藥的化學結構式（DDT，林丹，樂果甲基對硫磷）和在土壤中的主要降解方式？ 10. 影響農藥在土壤中擴散的因素 ①水分含量: 干燥土壤中無擴散，含水4% 總擴散系數(shù)和非氣態(tài)擴散系數(shù)最大；含水4-20%，氣態(tài)擴散系數(shù)>50%；含水30% 主要為非氣態(tài)擴散；含水<4% 隨水分的增加，兩種擴散系數(shù)都增加；含水>4% 隨水分的增加，總擴散系數(shù)下降；含水4-16% 隨水分的增加，非氣體擴散系數(shù)下降；含水>16% 隨水分的增加，非氣體擴散系數(shù)增加 ②土壤吸附作用: 吸附作用是農藥與土壤固相之間相互作用的主要過程，直接影響

51、其他過程的發(fā)生，如土壤對除草劑2,4－D的化學吸附，使其有效擴散系數(shù)降低。 ③ 土壤的緊實度: 影響土壤孔隙率和界面性質的參數(shù)，提高土壤的緊實程度，土壤的充氣孔隙率降低，擴散系數(shù)也降低。 緊實度1.0→1.55g/cm3，水分保持不變， 充氣孔隙率0.515→0.263，林丹在土壤中的擴散系數(shù) 16.5→7.5mm2/周 ④溫度: 溫度升高，有機物的蒸汽密度升高，總的效應是擴散系數(shù)增大， 林丹的擴散系數(shù)隨溫度的升高而呈指數(shù)增大 溫度由20℃提高到40℃，總擴散系數(shù)增加10倍 ⑤氣流速度: 增加氣流，促使土壤表面水分降低，使農藥蒸氣更快的離開土壤表面，同時也農藥蒸氣向土壤表面運動

52、的速度加快。 ⑥農藥性質: 不同農藥的擴散行為不同 樂果，水分含量增大，擴散系數(shù)增加 乙拌磷（Disyston－敵死通、西梅脫，劇毒二硫代磷酸酯類殺蟲、殺螨劑）變化不大 12. 植物對重金屬污染產生耐性的幾種機制： (1) 植物根系通過改變根際化學性狀、原生質泌溢等作用限制重金屬離子的跨膜吸收。 植物對重金屬吸收可根據(jù)植物的特性和重金屬的性質分為耐性植物和非耐性植物，耐性植物具有降低根系吸收重金屬的機制 （2）重金屬與植物細胞壁結合 耐性植物中重金屬分布在根系細胞壁上 耐性植物中Zn向植物地上部分移動的量很少,在細胞各部分中，主要分布在細胞壁上（60%），以離子形式存

53、在或與細胞壁中的纖維素、木質素結合 由于金屬離子被局限于細胞壁上，而不能進入細胞質影響細胞內的代謝活動，使植物對重金屬表現(xiàn)出耐性。只有飽和時，多余的金屬離子才會進入細胞壁。 (3) 酶系統(tǒng)的作用 重金屬過多可使植物中酶的活性破壞，而耐 性植物中某些酶的活性可能不變，甚至增加，具有保護酶活性的機制。 耐性植物中有些酶的活性在重金屬含量增加時仍能維持正常水平，而非耐性植物的酶的活性在重金屬含量增加時明顯降低。 (4)形成重金屬硫蛋白（MT）或植物絡合素 MT的作用： MT是動物和人體最主要的重金屬解毒劑 參與必需金屬元素的儲存、運輸和代謝 一般認為植物耐受重金屬污染

54、的重要機制之一是金屬結合蛋白的解毒作用。即，金屬結合蛋白與進入植物細胞內的重金屬結合，使其以不具生物活性的無毒的螯合物形式存在，降低了金屬離子的活性，減輕或解除了其毒害作用。 而當重金屬含量超過金屬結合蛋白的最大束縛能力時，金屬才以自由態(tài)存在或與酶結合，引起細胞代謝紊亂，出現(xiàn)植物中毒 13. 土壤中氮的存在形式：有機氮，占總氮的90%。 無機氮主要有氨氮、亞硝鹽氮和硝酸鹽氮，其中銨鹽(NH4+)、硝酸鹽氮(NO3-）是植物攝取的主要形式。 土壤中還存在著一些化學性質不穩(wěn)定、僅以過渡態(tài)存在的含氮化合物，如N2O、NO、NO2及NH2OH、HNO2。 土壤中氮的轉化：植物攝取的幾乎都是

55、無機氮，土壤中氮以有機態(tài)來儲存，以無機態(tài)被植物所吸收 有機氮與無機氮之間的轉換： 有機氮轉變?yōu)闊o機氮的過程叫做礦化過程 無機氮轉化為有機氮的過程稱為非流動性過程。 土壤中氮的生物化學轉化是十分活躍的。在土壤中的氮主要有四類形式： 無機氮(NH4+、NO2-、NO3-) 活有機質結合氮(NLO) 死有機質結合氮(NDO) 氣態(tài)形式結合氮(NGF) 四種形態(tài)之間，通過各類微生物的幫助，彼此相互轉化, 主要的表征性反應方程歸納如下： (1) 氮的生物固定 NGF —→ NLO (活有機質結合氯) (2) 氫化作用 NDO —→ NH4+ (3) 生物硝化作用 NH4+ —→ NH2- —→ NH3 —→ NO2- —→ NO3- (4) 生物反硝化作用 NO3- —→ NO2- —→ NGF（氣態(tài)形式結合氮） (5) 植物吸收 NH4+ —→ NLO, NO3- —→NLO(活有機質結合氯) (6) 排泄和死亡 NLO —→ NDO (死有機質結合氯) 硝化菌和反硝化菌在轉化土壤中氮素方面有重要作用。土壤中有機態(tài)氮和無機態(tài)氮之間的轉化，完全是生物控制的?？傔^程如下：