2022年《环境化学》知识点总结和部分课后习题答案2 .pdf

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1、环境化学第一章绪论1 环境环境是指与某一中心事物有关相适应的周围客观事物的总和中心事物是指被研究的对象对人类社会而言环境就是影响人类生存和发展的物质能量社会自然因素的总和1972 年联合国在瑞典斯德哥尔摩召开了人类环境会议通过了人类环境宣言2 构成环境的四个自然圈层包括土壤岩石圈大气圈和水圈3为保护人类生存环境联合国将每年的4月 22定位 世界地球日 6 月 5日定位 世界环境日4 环境保护的主要对象是由于人类生产生活活动所引起的次生环境问题主要包括环境污染和生态破环两个方面5 环境问题全球环境或区域环境中出现不利于人类生存和发展的各种现象称为环境问题原生环境问题自然力引发也称第一类环境问题火

2、山喷发地震洪灾等次生环境问题人类生产生活引起生态破坏和环境污染反过来危及人类生存和发展的现象也称第二类环境问题目前的环境问题一般都是次生环境问题生态破坏人类活动直接作用于自然生态系统造成生态系统的生产能力显著减少和结构显著该变如草原退化物种灭绝水土流失等当今世界上最引人注目的几个环境问题 温室效应臭氧空洞酸雨 等是由大气污染所引起的6 环境污染由于人为因素使环境的构成状态发生变化环境素质下降从而扰乱和破坏了生态系统和人们的正常生活和生产条件造成环境污染的因素有物理化学和生物的三个方面其中化学物质引起的约占8090 环境污染物定义进入环境精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - -

3、 - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 1 页，共 30 页 - - - - - - - - - - 后使环境的正常组成和性质发生直接或间接有害于人类的变化的物质称为环境污染物污染物的性质和环境化学行为取决于它们的化学结构和在环境中的存在状态 五十年代日本出现的痛痛病是由镉 Cd 污染水体后引起的五十年代日本出现的水俣病是由 Hg 污染水体后引起的重要污染物 1 元素 CrHgAsPbCl 2 无机物 CONOxSO2KCN 3 有机化合物和烃类烷烃饱和芳香烃苯环不饱和非芳香烃不饱和不带苯环多环芳烃 4 金属有机和准金属有机化合物四乙基铅三丁基锡 5 含

4、氧有机化合物环氧乙烷醚醇醛酮酚有机酸等 6 有机氮化合物胺腈硝基苯三硝基苯TNT 7 有机卤化物氯仿四氯化碳PCBs氯代二恶英氯代苯酚 8 有机硫化合物硫醇类甲硫醇硫酸二甲酯 9 有机磷化合物有机磷农药磷酸二甲酯磷酸三乙酯按受污染物影响的环境要素可分为大气污染物水体污染物土壤污染物等按污染物的形态可分为气体污染物液体污染物和固体废物按污染物的性质可分为化学污染物物理污染物和生物污染物优先控制污染物概念基于有毒化学物的毒性自然降解的可能性及在水体中出现的概率等因素从多种有机物中筛选出的优先控制物7认识过程 20 世纪 60年代人们只把环境问题作为污染来看待没有认识到生态破坏的问题 20 世纪 7

5、0 年代 1972 年联合国瑞典斯德哥尔摩人类环境会议精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 2 页，共 30 页 - - - - - - - - - - 将环境污染和生态破坏提升到同一高度看待20世纪 80 年代 1987年由挪威首相布伦特兰夫人组建的联合国世界环境与发展委员会发表了我们共同的未来20世纪 90年代 1992 年巴西里约热内卢联合国环境与发展大会强调和正式确立了可持续发展的思想并形成了当代的环境保护的主导意识8 自然过程或人类的生产和生活活动会对环境造成污染和破坏从而导致环境系统

6、的结构和功能发生变化称为环境效应分为自然环境效应和人为环境效应按环境变化的性质划分1 环境物理效应由物理作用引起的环境效应即为环境物理效应 2 环境化学效应在各种环境因素影响下物质间发生化学反应产生的环境效应即为环境化学效应3 环境生物效应环境因素变化导致生态系统变异而产生的后果即为环境生物效应9 污染物的迁移污染物在环境中所发生的空间位移及其所引起的富集分散和消失的过程迁移有机械迁移物理化学迁移生物迁移污染物转化是指污染物在环境中通过物理化学或生物作用导致存在形态或化学结构转变的过程污染物质在环境中的三大转化途径为化学转化光化学转化和生物转化10 环境化学研究特点1 以微观研究宏观从原子分子

7、水平研究宏观环境圈层中环境现象和变化机制2 研究对象复杂既有人为来源的也有天然来源的处于环境开放体系内多种环境因素同时相互作用其研究需要多学科的结合3 物质水平低 mgkg ppm10-6 ugkg ppb10-9 11 根据环境化学的任务内容和特点以及发展动向你认为怎样才能学好环境化学这门课环境化学是一门研究有害化学物质在环境介质中的存在化学特征行为和效精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 3 页，共 30 页 - - - - - - - - - - 应及其控制的化学原理和方法的科学环境化学以

8、化学物质在环境中出现而引起环境问题为研究对象以解决环境问题为目标的一门新型科学其内容主要涉及有害物质在环境介质中存在的浓度水平和形态潜在有害物质的来源他们在个别环境介质中和不同介质间的环境化学行为有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生效用的机制和风险性有害物质已造成影响的缓解和消除以及防止产生危害的方法和途径环境化学的特点是要从微观的原子分子水平上来研究宏观的环境现象与变化的化学机制及其防治途径其核心是研究化学污染物在环境中的化学转化和效应目前国界上较为重视元素尤其是碳氮硫和磷的生物地球化学循环及其相互偶合的研究重视化学品安全评价臭氧层破坏气候变暖等全球变化问题当前我国优先考虑的环境问题中与

9、环境化学密切相关的是以有机物污染为主的水质污染以大气颗粒物和二氧化硫为主的城市空气污染工业有毒有害废物和城市垃圾对水题和土壤的污染第二章大气环境化学1 大气成分按浓度分成三大类1 主要成分浓度在1 以上量级包括氮 N2 氧O2 和氩 Ar 2 微量成分也称次要成分浓度在 1ppmv到 1 之间包括二氧化碳CO2水汽 H2O 甲烷 CH4 氦 He 氖 Ne 氪 Kr 等 3 痕量成分浓度在1ppmv以下主要有氢 H2 臭氧 O3 氙 Xe 一氧化二氮 N2O 氧化氮 NO 二氧化氮 NO2 氨气 NH3 二氧化硫 SO2 一氧化碳 CO 以及气溶胶等等此外还有一些大气中本来没有的纯属人为产生的

10、污染成分它们目前在大气中的浓度多为pptv 的量级如氟氯烃类化合物 常记为 CFCs 等2 大气层的结构对流层平流层中间层热层逸散层对流层特性由于对流层大气的重要热源来自于地面长波辐射因此离地面越精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 4 页，共 30 页 - - - - - - - - - - 近气温越高离地面越远气温则越低在对流层中高度每增加100m 3 逆温由于过程的不同可分为近地面的逆温自由大气逆温近地面的逆温辐射逆温平流逆温融雪逆温地形逆温自由大气逆温乱流逆温下沉逆温锋面逆温逆温的危害在

11、对流层中由于低层空气受热不均能够使气体发生垂直对流运动致使对流层上下空气发生交换通过垂直对流运动污染源排放的污染物能够被输送到远方并由于分散作用而使污染物浓度降低逆温现象经常发生在较低气层中这时气层稳定性特强对于大气中垂直运动的发展起着阻碍作用对大气垂直流动形成巨大障碍地面气流不易上升使地面污染源排放出来的污染物难以借气流上升而扩散4 气团的稳定性与密度层结和温度层结两个因素有关5 大气污染源自然因素火山喷发排放出 SO2H2SCO2COHF及火山灰等颗粒物森林火灾排放出 COCO2SO2NO2自然尘风砂土壤尘海浪飞沫颗粒物主要为硫酸盐与亚硫酸盐人为因素工厂企业废气排放交通运输飞机机动车轮船尾

12、气燃油燃煤农村炉灶农业活动农药喷洒6 大气中有哪些重要污染物及分类定义大气污染物是指由于人类的活动或是自然过程所直接排入大气或在大气中新转化生成的对人或环境产生有害影响的物质城市中影响健康的主要大气污染物是二氧化硫及进一步氧化产物三氧化硫硫酸盐悬浮颗粒物烟雾灰尘PM10PM25PM10氮氧化物一氧化碳挥发性有机化合物碳氢化合物和氧化物臭氧铅和其他有毒金属分类大气污染物按存在形式分可分为气态污染物和颗粒态污染物大气污染精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 5 页，共 30 页 - - - - -

13、- - - - - 物按形成过程又可以分为一次污染物和二次污染物一次污染物是指由污染源直接排入大气环境中且在大气中物理和化学性质均未发生变化的污染物又称为原发性污染物二次污染物指由一次污染物与大气中已有成分或几种污染物之间经过一系列的化学或光化学反应而生成的与一次污染物性质不同的新污染物又称为继发性污染物7 重要污染物来源及消除途径二氧化硫燃烧降水清除雨除冲刷气相或液相氧化成硫酸盐土壤微生物降解物理和化学反应吸收植被表面吸收消化摄取海洋河流吸收硫化氢火山喷射海水浪花生物活动等氧化为二氧化硫写去除反应臭氧在植被土壤雪和海洋表面上的化学反应氮氧化物燃烧尾气排放土壤化学反应植被吸收消化摄取气相或液相

14、化学反应一氧化碳不完全燃烧平流层与OH自由基反应土壤微生物活动二氧化碳植被光合作用吸收海洋吸收甲烷燃烧泄露发酵土壤微生物活动植被化学反应细菌活动对流层及平流层化学反应碳氢化合物向颗粒物转化土壤微生物活动植被吸收消化摄取8 影响大气污染物迁移的因素由染源排到大气中的污染物的迁移主要受到空气的机械运动由天气形势和地理地势造成的逆温现象以及污染物本身的特性9 基本气象要素气温气压湿度风云量10 燃烧过程中 NO的生成量主要与燃烧温度和 空燃比 有关精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 6 页，共 30

15、 页 - - - - - - - - - - 11CFC-11和 Halon1211d 分子式分别为 CFCl3 和 CF2ClBr 12 大气中的 CH4主要来自煤石油天然气 的排放13 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HOHO2RRO2 HO 的来源 O3的光解 O3 r 2 OH2O 2HO HNO2的光解 HNO2 r HO NO H2O2的光解 H2O2 r 2HO 清洁大气中 HO来源是 O3污染大气来源是 HNO3 和 H2O HO2 的来源主要来自醛特别是甲醛的光解 H2CO r H HCO H O2 M HO2 M HCO O2

16、M HO2 CO M 亚硝酸酯的光解 CH3ONO r CH3O NO CH3O O2 HO2 H2CO H2O2的光解 H2O2 r 2HO HO H2O2 HO2 H2O R的来源 RH O R HO RH HO R H2O CH3的来源 CH3CHO 的光解 CH3CHO r CH3 CHO CH3COCH3的光解 CH3COCH3 r CH3 CH3CO CH3O 的来源甲基亚硝酸酯的光解 CH3ONO r CH3O NO 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 7 页，共 30 页 -

17、- - - - - - - - - 甲基硝酸酯的光解 CH3ONO2 r CH3O NO2 RO2 的来源 R O2 RO2 14 叙述大气中 NO转化为 NO2的各种途径 NO O3 NO2 O2 HO RH R H2O R O2 RO2 NO RO2 NO2 RO RO O2 RCHO HO2 R比 R少一个 C原子NO HO2 NO2 HO 15 氮循环主要通过同化 氨化 硝化 和 反硝化等四个生物化学过程完成16 分子原子自由基或离子吸收光子而发生的化学反应称光化学反应大气光化学反应分为初级过程和次级过程光化学第一定律当激发态分子的能量足够使分子内的化学键断裂即光子的能量大于化学键时才

18、能引起光离解反应其次为使分子产生有效的光化学反应光还必须被所作用的分子吸收即分子对某特定波长的光要有特征吸收光谱才能产生光化学反应光化学第二定律光被分子吸收的过程是单光子过程由于电子激发态分子的寿命 10-8s在如此短的时间内辐射强度比较弱的情况下只可能单光子过程再吸收第二个光子的几率很小17 大气中重要吸光物质的光离解 1 O2N2 的光离解N2的光离解限于臭氧层以上 2 O3 的光离解3NO2 的光离解精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 8 页，共 30 页 - - - - - - - -

19、 - - 据称是大气中唯一已知O3的人为来源 4 HNO2 HNO3的光解初级过程次级过程HNO2 的光解是大气中 HO的重要来源之一 5 甲醛的光离解初级过程对流层中由于有 O2的存在可进一步反应醛类光解是氢过氧自由基H02 的主要来源6 卤代烃的光解如果有一种以上的卤素则断裂的是最弱的键CH3 F CH3H CH3Cl CH3 Br CH3I 18含有 NOx和 CH化合物等一次污染物的大气在阳光的照射下发生光化学反应而产生二次污染物这种由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象称为光化学烟雾控制控制反应活性高的有机物的排放控制臭氧的浓度特征蓝色烟雾强氧化性具有强刺激性使大气能见

20、度降低在白天生成傍晚消失 高峰在中午光化学烟雾形成的简单机制光化学烟雾形成反应是一个链反应链的引发主要是NO2的光解引发反应自由基传递碳氢化合物的存在是自由基转化和增殖的根本原因精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 9 页，共 30 页 - - - - - - - - - - 过氧酰基终止19 说明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用烷烃可与大气中的HO和 O发生摘氢反应RH HO R H2O RH O R HO R O2 RO2 RO2 NO RO NO2 RO O2 RCHO HO2 RO

21、NO2 RONO2 另外 RO2 HO2 ROOH O2 ROOH r RO HO 稀烃可与HO发生加成反应从而生成带有羟基的自由基它可与空气中的O2结合成相应的过氧自由基由于它有强氧化性可将NO氧化成 NO2自身分解为一个醛和 CH2OH 如乙烯和丙稀CH CH HO CH2CH2OH CH3CH CH2 CH3CHCH2OH CH3CH OH CH2 CH2CH2OH O2 CH2 O2 CH2OH CH2 O2 CH2OH NO CH2 O CH2OH NO2 CH2 O CH2OH CH2O CH2OH CH2 O CH2OH O2 HCOCH2OH HO2 CH2OH O2 H2CO

22、 HO2 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 10 页，共 30 页 - - - - - - - - - - 稀烃还可与 O3发生反应生成二元自由基该自由基氧化性强可氧化NO 和 SO2等生成相应的醛和酮光化学反应的链引发反应主要是NO2的光解而烷烃和稀烃均能使 NO转化为 NO2因此烃类物质在光化学反应中占有很重要的地位20 硫酸烟雾型污染由于煤燃烧而排放出来的SO2颗粒物以及由 SO2氧化所形成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象SO2转化为 SO3 的氧化反应主要靠雾滴中锰铁氨的催化作用而

23、加速硫酸烟雾型污染属于还原性混合物称还原性烟雾SO2滴的催化氧化速度与金属离子浓度PH温度有关21 硫酸烟雾伦敦型烟雾与光化学烟雾洛杉矶烟雾的比较硫酸烟雾是还原型烟雾发现较早已出现多次燃煤产生冬季低温高湿度弱光照白天夜间连续光化学烟雾是氧化型烟雾发现较晚汽车尾气夏秋季高温低湿度强光照白天22 二氧化硫的氧化直接光氧化被自由基氧化被氧原子氧化23 酸雨雨水的 pH值约为 56 可看作未受污染的大气降水的pH背景值并作为判断酸雨的界限影响酸雨形成的因素主要有酸性污染物的排放及其转化条件大气中 NH3的含量及其对酸性物质的中和性大气颗粒物的碱度及其缓冲能力天气形势的影响降水的化学组成大气中固定成分无

24、机物有机物光化学反应物不容物酸雨化学组成硫酸硝酸钙离子锰铜矾催化24 酸雨的主要成分是什么其产生的主要机制酸雨的主要危害有哪些如何控制酸雨中含有多种无机酸和有机酸主要是硫酸和硝酸酸雨多成于化石燃料的燃烧SH2SO4SO2 点燃 SO2 SO2H2OH2SO3 亚硫酸精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 11 页，共 30 页 - - - - - - - - - - 2H2SO3O22H2SO4 硫酸总的化学反应方程式SO2点燃 SO22SO22H2OO22H2SO4 氮的氧化物溶于水形成酸aNO

25、 HNO3 硝酸2NOO2 2NO23NO2H2O2HNO3NO 总的化学反应方程式4NO2H2O3O24HNO3 bNO2 HNO3 总的化学反应方程式4NO22H2OO24HNO3 危害酸雨可以直接使大片森林死亡农作物枯萎也会抑制土壤中有机物的分解和氮的固定淋洗与土壤离子结合的钙镁钾等营养元素使土壤贫瘠化还可使湖泊河流酸化并溶解土壤和水体底泥中的重金属进入水中毒害鱼类加速建筑物和文物古迹的腐蚀和风化过程可能危及人体健康控制酸雨的根本措施是减少二氧化硫和氮氧化物的排放目前世界上减少二氧化硫排放量的主要措施有 1 原煤脱硫技术2 优先使用低硫燃料如含硫较低的低硫煤和天然气等 3 改进燃煤技术减

26、少燃煤过程中二氧化硫和氮氧化物的排放量 4对煤燃烧后形成的烟气在排放到大气中之前进行烟气脱硫5开发新能源如太阳能风能核能可燃冰等CO2象温室的玻璃一样允许太阳光中可见光照射到地面并阻止地面重新辐射的红外光返回外空间CO2 起单向过滤器作用大气中CO2 吸收了地面辐射出来的精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 12 页，共 30 页 - - - - - - - - - - 红外光把能量截留于大气中从而使大气温度升高这种现象称为温室效应能引起温室效应的气体称温室气体有二氧化碳甲烷一氧化碳二氯乙烷臭氧

27、四氯化碳和氟氯烃 CFC 11CFC 12等都是温室气体26 温室效应机理及危害由环境污染引起的温室效应是指地球表面变热的现象温室效应主要是由于现代化工业社会过多燃烧煤炭石油和天然气这些燃料燃烧后放出大量的二氧化碳气体进入大气造成的二氧化碳气体具有吸热和隔热的功能它在大气中增多的结果是形成一种无形的玻璃罩使太阳辐射到地球上的热量无法向外层空间发散其结果是地球表面变热起来它会带来以下列几种严重恶果 1 地球上的病虫害增加 2 海平面上升 3 气候反常海洋风暴增多 4 土地干旱沙漠化面积增大总反应臭氧的消耗光解生成 O3的逆反应当水蒸气氮氧化物氟氯烃等进入平流层后加速O3 的消耗起到催化的作用导致

28、臭氧层破坏的催化反应过程总反应Y - 直接参加破坏 O3的催化活性物种包括NOXHOX ClOX 等29 大气各种固体或液体均匀地分散在空气中形成的一个庞大的分散体系也是气溶胶体系气溶胶体系中分散的各种粒子称为大气颗粒物分散性凝聚性形成气溶胶性颗粒物的去除途径干沉降湿沉降精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 13 页，共 30 页 - - - - - - - - - - 干沉降指颗粒物在重力作用下的沉降或与其它物体碰撞后发生的沉降湿沉降是指通过降雨降雪等降水过程而使大气颗粒物发生沉降的过程其是去

29、除大气颗粒物和痕量气态污染物的有效方法湿沉降包括雨除和冲刷两种机制大气颗粒物的分类总悬浮颗粒物TSP粒径一般在 100 m 以下飘尘长期漂浮在大气中粒径小于 10 m 的悬浮物又称为可吸入粒子降尘粒径大于10 微米以上的由于重力作用能沉降下来的微粒可吸入粒子小于10 m 30 大气颗粒物分为无机颗粒物和有机颗粒物的三模态根据大气颗粒物按表面积与粒径分布的关系得到了三种不同类型的粒度模并用它来解释大气颗粒物的来源与归宿爱根核模Dp 005m 积聚模 005 m Dp 2 m 粗粒子模 Dp 2 m 31 颗粒物的表面性质成核作用粘合吸着成核作用过饱和蒸汽在颗粒物表面凝结成液滴粘合粒子彼此相互间紧

30、紧粘合或在固体表面上粘合是小颗粒形成较大凝聚体最终沉降的过程离子粘合静电除尘吸着气体或蒸汽吸附在颗粒物表面Adsorption 32 有机污染物一般通过吸附作用挥发作用水解作用光解 和生物富集和降解等过程进行迁移转化第三章水环境化学1 水中八大离子 KNaCa2Mg2HCO3-NO3-Cl-和 SO42-为常见八种离子2溶解气体与 Henry定律溶解于水中的气体与大气中的气体存在平衡关系气体的大气分压 PG与气体的溶解度的比表现为常数关系称为Henry 定律该常数称为 Henry 定律常数 KH G aq KH PG KH气体在一定温度下的亨利定理常数 molLPa PG 各种气体的分压 Pa

31、 精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 14 页，共 30 页 - - - - - - - - - - 3 水体中可能存在的碳酸组分 CO2CO32-HCO3-H2CO3 H2CO3 4 天然水中的碱度和酸度碱度水中能与强酸发生中和作用的全部物质即能够接受质子 H的物质总量酸度凡在水中离解或水解后生成可与强碱OH- 反应的物质包括强酸弱酸和强酸弱碱盐总量即水中能与强碱发生中和作用的物质总量5 天然水中的总碱度 HCO3-2CO32- OH- H 6 水体中颗粒物的类别 1 矿物微粒和粘土矿物铝或

32、镁的硅酸盐 2 金属水合氧化物铝铁锰硅等金属 3 腐殖质 4 水体悬浮沉积物 5 其他藻类细菌病毒等影响水体中颗粒物吸附作用的因素有颗粒物浓度温度PH 7 水环境中胶体颗粒物的吸附作用有表面吸附化学吸附离子交换吸附和专属吸附8 天然水的 PE随水中溶解氧的减少而降低 因而表层水呈氧化性 环境9 吸附等温线在一定温度处于平衡状态时被吸附的物质和该物质在溶液中的浓度的关系曲线称为吸附等温线水环境中常见的吸附等温线主要有LFH10 无机物在水中的迁移转化过程分配作用挥发作用水解作用光解作用生物富集生物降解作用11PEpE 越小电子活度越高提供电子的倾向越强水体呈还原性pE 越大电子活度越低接受电子的

33、倾向越强水体呈氧化性 pe影响因素 1 天然水的 pE随水中溶解氧的减少而降低2 天然水的 pE随其 pH减少而增大12 什么是电子活度 pE以及 pE和 pH的区别答定义电极上电子有效浓度为电子活度记作E其负对数记作 pE电子活度越精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 15 页，共 30 页 - - - - - - - - - - 大或 pE 越小电子供出电子的倾向越大在电化学研究中通常用电极电位表示电极供出或接受电子的倾向当给出电子活度E 和电子活度的负对数pE 明确的热力学意义之后就可以明

34、确地表示不同电对在反应条件下供出或接受电子能力的相对大小在一定温度下pE 与电极电位成直线关系 pE 越大电子活度越小电极的氧化能力或接受电子的能力越强供出电子能力越弱pE 与电子活度的关系同pH与 H活度的关系相似pH亦称氢离子浓度指数是溶液中氢离子活度的一种标度也就是通常意义上溶液酸碱程度的衡量标准pH值越趋向于 0 表示溶液酸性越强反之越趋向于 14 表示溶液碱性越强pH 7 的溶液为中性溶液13 腐殖质的组成由生物体物质在土壤水体和沉积物中经腐败作用后的分解产物是一种凝胶性有机高分子物质分为腐殖酸溶于稀碱但不溶于酸的部分富里酸即可溶于碱又可溶于酸的部分腐黑物不能被酸和碱提取的部分一般认

35、为当浓度较高时金属离子与腐殖质的反应以溶解为主当金属离子浓度较低时则以沉淀和凝聚为主14 沉淀物中重金属重新释放诱发因素盐浓度升高碱金属和碱土金属阳离子可将被吸附在固体颗粒上的金属离子交换出来氧化还原条件的变化有机物增多产生厌氧环境铁猛氧化物还原溶解使结合在其中的金属释放出来pH 值降低氢离子的竞争吸附作用金属在低pH值条件下致使金属难溶盐类以及配合物的溶解增加水中配合剂的含量天然或合成的配合剂使用量增加能和重金属形成可溶性配合物有时这种配合物稳定性较大以溶解态形式存在使重金属从固体颗粒上解吸下来15 凝聚过程是在外来因素如化学物质作用下降低静电斥力引力超过斥力时胶粒便合在一起絮凝过程借助于某

36、种架桥物质聚合物联结胶体粒子使凝结的粒精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 16 页，共 30 页 - - - - - - - - - - 子变的更大简述胶体凝聚和絮凝之间的区别答絮凝在胶粒或悬浮体内加入极少量的可溶性高分子化合物可导致溶胶迅速沉淀沉淀呈疏松的棉絮状这类沉淀称为絮凝物这种现象呈絮凝作用聚沉胶体粒子聚集由小变大最终导致粒子从溶液中析出的过程高分子对溶胶的絮凝作用与电解质的聚沉作用完全不同由电解质引起的聚沉作用缓慢沉淀颗粒紧密小高分子的絮凝作用则是由于吸附了溶胶粒子以后高分子化合物本

37、身的链段旋转和运动相当于本身的痉挛作用将固体粒子聚集在一起而产生沉淀BCF 17 水体富营养化指在人类活动的影响下生物所需的氮磷等营养物质大量进入湖泊河口海湾等缓流水体引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖水体溶解氧量下降水质恶化鱼类及其他生物大量死亡的现象发生在海域时叫赤潮发生在湖泊时叫水华危害 1 使水味变得腥臭难闻 2 降低水体的透明度 3 影响水体的溶解氧 4 向水体释放有毒物质 5 影响供水水质并增加制水成本 6 对水生生态的影响在正常情况下湖泊水体中各种生物都处于相对平衡的状态但是一旦水体受到污染而呈现富营养状态时水体的这种正常的生态平衡就会被扰乱某些种类的生物明显减少而另外一些生物种类则

38、显著增加这种生物种类演替会导致水生生物的稳定性和多样性降低破坏了湖泊生态平衡措施控制外源性营养物质输入制订营养物质排放标准和水质标准根据湖泊水环境磷容量实施总量控制实施截污工程或者引排污染源合理使用土地最大限制地减少土壤侵蚀水土流失与肥料流失减少内源性营养物质负荷生物性措施是指利精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 17 页，共 30 页 - - - - - - - - - - 用水生生物吸收利用氮磷元素进行代谢活动这一自然过程达到去除水体中氮磷营养物质目的的方法工程性措施工程性措施主要包括挖掘

39、底泥沉积物进行水体深层曝气注水冲稀等化学方法包括凝聚沉降和用化学药剂杀藻等对那些溶解性营养物质如正磷酸盐等采用往湖中投加化学物质使其生成沉淀而沉降而使用杀藻剂可杀死藻类这适合于水华盈湖的水体藻类被杀死后水藻腐烂分解仍旧会释放出磷因此死藻应及时捞出或者再投加适当的化学药品将藻类腐烂分解释放出的磷酸盐沉降19 微生物代谢途径1 通过酶催化的亲核水解反应2 利用氧的亲电行为的氧化反应 3通过氢化物亲核行为或还原金属的还原反应4加成反应或自由基 H提取和富马酸加成反应20 降水中主要的阴离子有硫酸根离子氯离子硝酸根离子亚硝酸根离子21pH pK1 635 时溶液中主要以H2CO3为主 pH pK2 1

40、033时溶液中主要以CO32- 为主 pH介于 pK1与 pK2之间时溶液中主要以HCO3- 为主22 金属污染物 Cd Hg Pb As CrCu Zn Tl NiBe 23 环境中某一重金属的毒性与其游离金属离子浓度配合作用和 化学性质 有关24TN TP 总磷总氮和 COD常衡量水体富营养化的指标25 水体的自净作用可分为物理作用化学作用和生物作用26pE pH 图在高 H活度高电子活度的酸性还原介质中Fe2 为主要形态酸性还原性介质H 活度低电子活度的酸性氧化介质中 Fe3 为主要形态酸性氧化性介质 Fe OH 3 S 为主要形态碱性还原介质Fe OH 2 S 天然水体中重要的无机配精

41、品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 18 页，共 30 页 - - - - - - - - - - 体有 OH-Cl-CO32-HCO3-F-S2-CN-NH3 28 不易水解的有机污染物烷烃烯烃 芳香烃 硝基苯 杂环化合物 PCBs 醇类 醚类 羧酸易水解的有机污染物卤代烷烃酰胺 胺 羧酸酯氨基甲酸盐环氧化物腈类 有机磷酸酯尿素类 磺酸酯 酐29 简述有机配位体对水体中重金属迁移的影响答水溶液中共存的金属离子和有机配位体经常生成金属配合物这种配合物能够改变金属离子的特征从而对重金属离子的迁移产

42、生影响起通过影响颗粒物对重金属的吸附和影响重金属化合物的溶解度来实现30 碳水化合物生化水解最终产物为丙酮在氧气充足时能进一步分解为CO2和 H2O 31 适用于水体颗粒物对污染物吸附的等温式有 G KC G GC AC 两种方程其中 G G C AC 可求饱和吸附量32 有机物的辛醇 - 水分配系数常用 Kow 表示第四章土壤环境化学1 土壤圈处于岩石圈最外面的一层疏松的部分具有支持植物和微生物生长繁殖的能力是联系有机界和无机界的中心环节还具有同化和代谢外界进入土壤的物质的能力主要元素 OSiAlFeCCaKNaMgTiNSP 等2 土壤是由固体液体和气体三相共同组成的多相体系其本质属性是具

43、有肥力土壤固相包括土壤矿物质和土壤有机质土壤矿物质是岩石经过物理和化学风化的产物由原生矿物和次生矿物构成精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 19 页，共 30 页 - - - - - - - - - - 土壤有机质土壤中含碳有机物的总称是土壤形成的标志土壤肥力的表现土壤水分来自大气降水和灌溉土壤中的空气成分与大气相似不连续二氧化碳比氧气多3 土壤具有缓和其酸碱度发生激烈变化的能力它可以保持土壤反应的相对稳定称为土壤的缓冲性能4 土壤中存在着由土壤动物土壤微生物和细菌 组成的生物群体5 典型土壤

44、随深度呈现不同层次分别为覆盖层淋溶层淀积层和母质层6 土壤的显著特点是具有隐蔽性潜在性和不可逆性7 岩石化学风化分为氧化水解和酸性水解三个过程8 什么是土壤的活性酸度与潜性酸度根据土壤中 H的存在方式土壤酸度可分为活性酸度与潜性酸度两大类1 活性酸度土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反映又称有效酸度通常用 pH表示2潜性酸度土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H和 Al3 当这些离子处于吸附状态时是不显酸性的但当它们经离子交换作用进入土壤溶液后即可增加土壤溶液的H浓度使土壤 pH值降低根据测定潜性酸度的提取液不同可分为代换性酸度水解性酸度代换性酸度用过量的中性盐KClNaCl 等

45、淋洗土壤溶液中金属离子与土壤中HAl3 离子交换用强碱弱酸盐淋洗土壤溶液中金属离子可将土壤胶体吸附的HAl3 离子代换出来同时生成弱酸此时测定该弱酸的酸度称水解性酸度一般水解性酸度高于代换性酸度代换性酸度只是水解性酸度的一部分吸附性铝离子Al3是大多数酸性土壤中潜性酸酸主要来源而吸附性氢离子则是次要来源潜性酸度远大于活性酸度精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 20 页，共 30 页 - - - - - - - - - - 9 土壤胶体的性质1土壤胶体具有极大的比表面积和表面能2土壤胶体的电性土

46、壤胶体微粒一般带负电荷形成一个负离子层决定电位离子层其外部由于电性吸引而形成一个正离子层反离子层或扩散层即合称双电层3 土壤胶体的凝聚性和分散性土壤胶体的凝聚性主要取决于其电动电位的大小和扩散层的厚度常见阳离子凝聚力的强弱顺序10 影响阳离子交换吸附的因素电荷数离子半径水化程度不同土壤的阳离子交换量不同不同种类的胶体的阳离子交换量顺序有机胶体蒙脱石水化云母高岭土水合氧化铁铝土壤质地越细阳离子交换量越高土壤胶体中 SiO2R2O3 比值越大阳离子交换量越高pH值下降阳离子交换量降低11可交换阳离子分两类致酸阳离子Al3H 和 盐基阳离子 Ca2Mg2KNa 等 盐基饱和度交换量的单位厘摩尔每千克

47、土 cmolkg 12 土壤的缓冲作用土壤溶液中含有碳酸硅酸磷酸腐殖酸和其它有机酸及其盐类构成很好的缓冲体系 a土壤胶体的数量和盐基代换量越大土壤的缓冲能力越强b代换量相当时盐基饱和度越高土壤对酸的缓冲能力越大反之盐基饱和度减小土壤对碱的缓冲能力增加铝离子对碱的缓冲作用带有OH- 基的铝离子容易聚合聚合体愈大中和的碱愈多 pH 55Al3失去缓冲作用一般土壤缓冲能力的大小顺序是腐殖质土精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 21 页，共 30 页 - - - - - - - - - - 黏土砂土1

48、3Eh 300 mv 氧体系起主要作用土壤处于氧化状态Eh 300 mv 土壤有机质起主要作用还原状态影响 Eh的因素 1 土壤通气情况 2pH值受氧体系支配 pH下降则 Eh上升 3 有机质状况有机质分解时形成大量还原性物质4 无机物状况还原性或氧化性物质的含量 5 根系代谢所分泌的有机酸的Redox Eh对土壤性质的影响 Eh在 200-700mv时养分供应正常 Eh 700mv 有机质被氧化迅速分解养分贫乏Eh在 400-700mv时 氮素以 NO3- 存在 Eh 400mv 反硝化发生 Eh 200mv NO3-消失出现大量NH4Eh -200mv H2S 产生氧化使土壤酸化还原使土壤

49、碱化14 土壤污染当各种污染物通过各种途径输入土壤其数量超过了土壤的自净能力并破坏了土壤的功能和影响了土壤生态系统的平衡称为土壤污染来源 1 污水灌溉 2 固体废弃物污染 3 大气沉降酸雨放射性元素有机污染物4农业污染农药化肥污染的类型重金属污染有机污染物放射性物质有害生物污染其它污染如酸雨特点隐蔽性累积性复杂性危害影响植物生长影响土壤微生物危害土壤动物污染水体食物和大气15 土壤的理化性质主要包括pH值土壤质地土壤氧化还原电位有机质含量 CEC 阳离子交换容量等1 一般来说土壤 pH越低 H越多重金属被解吸的越多其活动性就越强从而加大了土壤中的重金属向生物体内迁移的数量2 一般来说质地粘重的

50、土壤对重金属的吸附力强降低了重金属的迁移转化能力3 一般来精品资料 - - - 欢迎下载 - - - - - - - - - - - 欢迎下载 名师归纳 - - - - - - - - - -第 22 页，共 30 页 - - - - - - - - - - 说在还原条件下很多重金属易产生难溶性的硫化物而在氧化条件下溶解态和交换态含量增加4 有机质含量较高的土壤对重金属的吸附能力高于有机质含量低的土壤16 在旱地土壤中镉的主要存在形式是 CdCO3 土壤中铬是以 CdCO3Cd PO4 2Cd OH 2Cd 四种形态存在17 土壤淹水条件下镉的迁移能力增强砷对植物危害小18 影响土壤酸碱性主要