环境化学教案2537.docx

环境化化学教教案环境化化学课课堂教学学主要包包括四大大部分：第一部分分为绪论论，介绍绍当前人人类面临临的环境境问题，环环境科学学的形成成和发展展，环境境化学的的研究内内容和发发展方向向，化学学污染物物及其在在多介质质环境中中的迁移移转化行行为。第二部分分为大气气污染化化学，主主要介绍绍大气的的结构、组组成和性性质，大大气中主主要污染染物及其其迁移，光光化学反反应基础础，温室室效应、酸酸沉降、臭臭氧层破破坏、光光化学烟烟雾等重重要的大大气污染染化学问问题及其其形成机机理，气气溶胶化化学，室室内空气气污染及及健康风风险，大大气污染染的防治治对策。第三部分分为水污污染化学学，主要要介绍天天然水的的基本特特征，水水中重要要化学污污染物的的存在形形态及分分布，污污染物在在水环境境中迁移移转化的的基本原原理及水水质模型型；重点点介绍重重金属在在水环境境中沉淀淀-溶解解、氧化化-还原原、吸附附-解吸吸、絮凝凝-沉降降、配合合作用、生生物转化化等迁移移转化过过程的基基本原理理及影响响因素，有有机污染染物在水水环境中中挥发、吸吸附、化化学与生生物降解解等迁移移转化和和多介质质环境过过程的基基本原理理、影响响因素及及其模型型。第四部分分为土壤壤污染化化学，介介绍土壤壤的组成成和基本本性质，化化学污染染物在土土壤-植植物体系系中的迁迁移、作作用机理理及影响响因素，土土壤中氮氮磷污染染及迁移移转化，重重点介绍绍土壤中中重金属属和有机机农药的的迁移转转化行为为及生物物生态效效应，土土壤中温温室气体体的形成成及释放放机理，土土壤污染染防治与与修复等等。通过本课课程的学学习，使使学生掌掌握环境境化学的的基本知知识、基基本原理理和基本本技能，为为从事环环境保护护和环境境科学研研究工作作奠定基基础。第一章 绪论论重点要求求：1、了了解环境境化学的的内容、作作用及其其地位。 2、了了解环境境化学各各分支学学科的发发展动向向。 3、掌掌握环境境污染物物和化学学污染物物的分类类及主要要组成。 4、环环境效应应的基本本概念。 5、环环境污染染物在环环境各圈圈层的迁迁移转化化过程（了了解）。第一节 环境境化学一、环境境问题环境污染染可持续发发展二、环境境化学环境化学学的概念念环境化学学的任务务；内容容及特点点环境化学学的发展展动向环境分析析化学各圈层环环境化学学环境工程程化学第二节 环境境污染物物一、环境境污染物物的类别别1、人类类社会不不同功能能产生的的污染物物工业农业交通运输输生活2、化学学污染物物元素无机物有机化合合物和烃烃类金属有机机和准金金属有机机化合物物含氧有机机化合物物有机氮化化合物有机卤化化合物有机硫化化合物有机磷化化合物二、环境境效应及及其影响响因素1、环境境物理效效应2、环境境化学效效应3、环境境生物效效应三、环境境污染物物在环境境各圈的的迁移转转化过程程简介污染物的的迁移与与转化迁移方式式转化方式式污染物在在多介质质中的迁迁移、转转化和循循环举例：大大气水土壤第二章 大气气环境化化学重点要求求：1、了了解大气气层结构构及大气气污染物物迁移的的主要因因素。 2、光光化学烟烟雾的形形成过程程和机理理。 3、硫硫酸型烟烟雾的形形成过程程和机理理。 4、酸酸雨及其其化学组组成。 5、大大气颗粒粒物及其其组成。 6、温温室气体体和温室室效应。 7、臭臭氧层的的形成与与耗损。第一节 大气中中污染物物的转移移一、大气气温度层层结出示大图图：图1 大大气温度度的垂直直分布图2 大大气密度度的垂直直分布大气垂直直递减率率二、辐射射逆温层层三、绝热热过程与与干绝热热过程四、大气气稳定度度五、影响响大气污污染物迁迁移的因因素风和大气气湍流的的影响天气形势势和地理理地势的的影响第二节 大气中中污染物物的转化化一、光化化学反应应基础1、光化化学反应应过程什么是光光化学反反应？初级过程程： AA + h A*次级过程程：举例： HCCl + h H + CCl H + HHCl H2 + Cl Cll + Cl Cll22、量子子产率（不不做介绍绍）3、大气气中重要要吸光物物质的光光离解：（1）氧氧分子和和氮分子子的光离离解O2 + hO + ON2 + hN + N（2）臭臭氧的光光离解O3 + hO + O22（3）NNO2的光离离解 NOO2 + h NOO + O（4）亚亚硝酸和和硝酸的的光离解解HNO22 + h HHO + NOOHNO22 + h H + NNO2HNO33 + h HOO + NO22（5）二二氧化硫硫对光的的吸收SO2 + hhSO2*（6）甲甲醛的光光离解H2COO + h H + HHCOH2COO + h H22 + CO（7）卤卤代烃的的光离解解CH3XX + hCH3 + X二、大气气中重要要自由基基的来源源1、大气气中HOO和HOO2自由基基的浓度度2、大气气中HOO和HOO2自由基基的来源源：HO来源源一： O33 + h OO + O2O + H2O 22HOHO来源源二： HNNO2 + hh HO + NNO H2O2 + h 2HOOHO2的的来源： HH2CO + hh HH + HCOO H + O22 + M HOO2 + M HCOO + O2 HOO2 + CO3、R、RRO和RRO2等自由由基的来来源大气中存存在最多多的烷基基是甲基基，主要要来源是是：CH3CCHO + hh CH33 + HCOOCH3CCOCHH3 + h CH33 + CH33CO烷基自由由基：RH + O RR + HORH + HOO R + H22O甲氧基： CCH3ONOO + h CCH3O + NOO CCH3ONOO2 + h CCH3O + NOO2过氧烷基基： R + O22 RRO2三、氮氧氧化物的的转化1、大气气中的含含氮化合合物2、氮氧氧化合物物和空气气混合体体系中的的光化学学反应 NOO2 + h NO + OO O + OO2 + M OO3 + M O33 + NO NOO2 +OO23、氮氧氧化物的的气相转转化（1）NNO 的的氧化 NO + OO3 NOO2 + O2 NO + RRO2 NO22 + RO NO + HHO2 NO22 + HO NO + HHO HNOO2 NO + RRO RRONOO（2）NNO2的转化化NO2 + HHO HNNO3NO2 + OO3 NOO3 + O22NO2 + NO33 N22O5（3）PPANCH3CCO + O22 CH33COOOOCH3CCOOOO + NO22 CH33COOOONOO24、氮氧氧化物的的液相转转化（补补充内容容）四、碳氢氢化合物物的转化化1、大气气中主要要的碳氢氢化合物物2、碳氢氢化合物物在大气气中的反反应（1）烷烷烃的反反应 RH + HHO R + HH2O RH + OO RR + HO（2）烯烯烃的反反应 与HHO发生生加成反反应和氢氢原子摘摘除反应应五、光化化学烟雾雾现象1、什么么是光化化学烟雾雾（1）光光化学烟烟雾的日日变化曲曲线出示大图图：光化化学烟雾雾日变化化曲线（2）烟烟雾箱模模拟曲线线2、光化化学烟雾雾形成的的简化机机制引发反应应： NO22 + h NOO + O O + OO2 + M OO3 + M NOO + O3 NNO2 + O2自由基传传递反应应： RHH + HO ROO2 + H2O RCCHO + HHO RC（OO）O22 + H2O RRCHOO + h RRO2 + HHO2 + CO HHO2 + NO NNO2 + HO RO22 + NO NNO2 + RCHOO + HO22 RRC（OO）O22 + NO NO22 + RO22 +CCO2终止反应应： HOO + NO22 HNNO3 RCC（O）OO2 + NO22 RC（OO）O22NO2 RCC（O）OO2NO2 RC（OO）O22 + NO223、光化化学烟雾雾的控制制对策六、硫氧氧化物的的转化及及硫酸烟烟雾型污污染1、二氧氧化硫的的气相氧氧化（1）SSO2的直接接光氧化化SO2 + OO2 SSO4 SO33 + O或 SOO2 + SOO4 2SOO3（2）SSO2被自由由基氧化化 SO22与HOO的反应应 HHO + SOO2 HHOSOO2 HHOSOO2 + O2 HO22 + SO33 SSO3+ HH2O HH2SO4 与其其他自由由基反应应 CCH3CHOOO + SOO2 CHH3CHOO + SO33 HHO2 + SO22 HHO + SOO3 CCH3O2 + SO22 CCH3O + SOO32、二氧氧化硫的的液相氧氧化3、硫酸酸烟雾型型污染七、酸性性降水1、降水水的pHH2、降水水pH的的背景值值3、降水水的化学学组成（1）降降水的组组成大气中固固定气体体成分无机物有机物光化学反反应产物物不溶物（2）降降水中的的离子成成分4、酸雨雨的化学学组成 SO22 + O SOO3 SO33 + H2O H22SO4 SO22 + H2O HH2SO3 HSOO3 + O H22SO4 NO + O NNO2 2NOO2 + H2O HHNO33 + HNOO25、影响响酸雨形形成的因因素（1）酸酸性污染染物的排排放及其其转化条条件（2）大大气中的的氨（3）颗颗粒物酸酸度及其其缓冲能能力（4）天天气形势势的影响响八、大气气颗粒物物1、颗粒粒物的粒粒度及表表面性质质（1）颗颗粒物的的粒度分分布总悬浮颗颗粒物飘尘降尘可吸入粒粒子（2）大大气颗粒粒物的三三模态2、大气气颗粒物物的化学学组成（1）无无机颗粒粒物（2）有有机颗粒粒物3、大气气颗粒物物的去除除过程（1）干干沉降（2）湿湿沉降九、温室室气体和和温室效效应十、臭氧氧层的形形成与耗耗损1、臭氧氧层形成成与耗损损的化学学反应生成： 3O22 + h 2O33消耗： O3 + h O22 + O O3 + OO 2OO22、南极极的臭氧氧洞现象象第三章 水环境境化学水环境化化学是研研究物质质在天然然水体中中的存在在形态、反反应机制制、迁移移和转化化、归趋趋规律与与化学行行为及其其对生态态环境的的影响。它它是环境境化学的的重要组组成部分分，这些些研究将将为水污污染控制制和水资资源的保保护提供供科学依依据。主要内容容：1、天天然水基基本特征征。 2、水水中重要要污染物物存在形形态及分分布。 3、水水中无机机物的迁迁移转化化。 4、水水中有机机物的迁迁移转化化。重点内容容：1、天天然水的的碳酸平平衡。 2、水水中颗粒粒物的聚聚集。 3、溶溶解沉淀、氧氧化还原、配配合作用用的基本本原理。 4、分分配作用用、挥发发作用、水水解作用用、光解解作用、生生物降解解的原理理。难点内容容：1、天天然水碳碳酸平衡衡的计算算。 2、絮絮凝原理理的理解解。 3、ppE-ppH图的的获得和和理解。 4、挥挥发作用用的双膜膜理论。第一节 天然然水的基基本特征征及污染染物的存存在形态态一、天然然水体的的基本特特征1、天然然水的组组成（1）天天然水中中的主要要离子组组成（2）水水中的金金属离子子（3）气气体在水水中的溶溶解性亨利定律律（4）水水生生物物2、天然然水的性性质（1）碳碳酸平衡衡CO2 + HH2O = H22CO3H2COO3 = HCCO3 + H+HCO33- = COO32- + H+（2）天天然水中中的碱度度和酸度度总碱度 = HCOO3- + 2CO332- + OH- H+总酸度 = H+ + HHCO33- + 2H2CO3 - OOH- 二、水中中污染物物的分布布和存在在形态1、有机机污染物物（1）农农药（2）多多氯联苯苯（3）卤卤代脂肪肪烃（4）醚醚类（5）单单环芳香香族化合合物（6）苯苯酚类和和甲酚类类（7）酞酞酸酯类类（8）多多环芳烃烃（9）亚亚硝胺和和其他化化合物2、金属属污染物物镉 汞汞 铅铅 砷砷 铬铬 铜铜 锌锌 铊铊 镍镍 铍铍第二节 水中中无机污污染物的的迁移转转化一、颗粒粒物与水水之间的的迁移1、水中中颗粒物物的类别别（1）矿矿物微粒粒和黏土土矿物（2）金金属水合合化合物物（3）腐腐殖质（4）水水体悬浮浮沉积物物（5）其其他2、水环环境中颗颗粒物的的吸附作作用（1）吸吸附等温温线和等等温式H 型等等温线F型等温温线L型等温温线（2）氧氧化物表表面吸附附的配合合模式3、沉积积物中重重金属的的释放 诱诱发释放放的因素素：盐浓浓度升高高氧化还原原条件的的变化降低pHH增加水中中配合剂剂的含量量二、水中中颗粒物物的聚集集1、胶体体颗粒物物凝聚的的基本原原理和方方式2、胶体体颗粒絮絮凝动力力学三、溶解解和沉淀淀1、氧化化物和氢氢氧化物物 MMe（OOH）nn（s） = Meen+ + nOOH- KKsp = Menn+OH-n Menn+ = KKsp/OHH-n = KsppH+n/KwnPc = Kssp nppKw + nnpH2、硫化化物 H22S = H+ + HS- HSS = HH+ + S2- H22S = 2HH+ + S2-K12 = KK1K2 如溶溶液中存存在二价价金属离离子Mee2+，则则有： Mee2+S2- = Kssp3、碳酸酸盐4、水溶溶液中不不同固相相的稳定定性四、氧化化-还原原1、电子子活度和和氧化还还原电位位 pEE = pE00 + 1/nn lgg（反反应物/生生成物）2、天然然水体的的pE-pH图图3、天然然水的ppE和决决定电位位4、无机机氮氧化化物的氧氧化还原原转化5、无机机铁的氧氧化还原原转化6、水中中有机物物的氧化化五、配合合作用1、配合合物在溶溶液中的的稳定性性2、羟基基对重金金属离子子的配合合作用3、氯离离子对重重金属的的配合作作用4、腐殖殖质的配配合作用用5、有机机配体对对重金属属迁移的的影响第三节 水中中有机污污染物的的迁移转转化一、分配配作用1、分配配理论2、标化化分配系系数3、生物物浓缩因因子二、挥发发作用1、亨利利定律2、挥发发作用的的双膜理理论三、水解解作用四、光解解作用五、生物物降解作作用第四节 水质模模型一、氧平平衡模型型二、湖泊泊富营养养化预测测模型三、有毒毒有机污污染物的的归趋模模型第四章 土壤壤环境化化学重点要求求：1、了了解土壤壤的组成成与性质质，土壤壤的粒级级与质地地分组特特征。2、了解解污染物物在土壤壤植物体体系中迁迁移的特特点、因因素、机机制。3、农药药在土壤壤中迁移移的特点点、因素素、机制制。4、主要要农药在在土壤中中的转归归与效应应。第一节 土壤壤的组成成与性质质一、土壤壤的组成成土壤由固固体、液液体和气气体组成成1、土壤壤矿物质质（1）原原生矿物物（2）次次生矿物物2、土壤壤有机质质3、土壤壤水分4、土壤壤中的空空气二、土壤壤的粒级级分组与与质地分分组1、土壤壤矿物质质的粒级级划分2、各粒粒级的主主要矿物物成分和和理化特特性（1）石石块和石石砾（2）沙沙砾（3）粘粘粒（4）粉粉粒3、土壤壤质地分分类及其其特性三、土壤壤吸附性性1、土壤壤胶体的的性质（1）土土壤胶体体具有巨巨大的比比表面和和表面能能（2）土土壤胶体体的电性性（3）土土壤胶体体的凝聚聚性和分分散性2、土壤壤胶体的的离子交交换吸附附（1）土土壤胶体体的阳离离子交换换吸附影响吸附附的因素素：电荷荷数、离离子半径径及水化化程度（2）土土壤胶体体的阴离离子交换换吸附四、土壤壤酸碱性性1、土壤壤酸度（1）活活性酸度度（2）潜潜性酸度度2、土壤壤碱度3、土壤壤的缓冲冲性能（1）土土壤溶液液的缓冲冲作用（2）土土壤胶体体的缓冲冲作用对酸的缓缓冲作用用对碱的缓缓冲作用用铝离子对对碱的缓缓冲作用用五、土壤壤的氧化化还原性性第二节 污染染物在土土壤植物体体系中的的迁移及及其机制制一、污染染物在土土壤植物体体系中的的迁移1、污染染物由土土壤向植植物体迁迁移的方方式2、影响响重金属属在土壤壤-植物物体系中中转移的的因素（1）植植物种类类（2）土土壤种类类（3）重重金属形形态（4）重重金属在在植物体体内的迁迁移能力力二、植物物对重金金属污染染产生耐耐性的几几种机制制1、植物物根系通通过改变变根际化化学性状状、原生生质泌溢溢等作用用限制重重金属离离子跨膜膜吸收2、重金金属与植植物的细细胞壁结结合3、酶系系统的作作用4、形成成重金属属硫蛋白白或植物物络合素素第三节 土壤壤中农药药的迁移移转化一、土壤壤中农药药的迁移移1、扩散散（1）土土壤水分分含量（2）吸吸附（3）土土壤的紧紧实度（4）温温度（5）气气流速度度（6）农农药种类类2、质体体流动二、非离离子型农农药与土土壤有机机质的作作用1、非离离子型有有机物在在土壤-水体系系的分配配作用2、土壤壤湿度对对分配过过程的影影响三、典型型农药在在土壤中中的迁移移转化1、有机机氯农药药（1）滴滴滴涕（2）林林丹2、有机机磷农药药（1）有有机磷农农药的非非生物降降解过程程吸附催化化水解光降解（2）有有机磷农农药的生生物降解解