环境化学教案12878.docx

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1、环境化学教案环境化学学课堂教教学主要包包括四大部部分：第一部分为为绪论，介介绍当前人人类面临的的环境问题题，环境科科学的形成成和发展，环环境化学的的研究内容容和发展方方向，化学学污染物及及其在多介介质环境中中的迁移转转化行为。第二部分为为大气污染染化学，主主要介绍大大气的结构构、组成和和性质，大大气中主要要污染物及及其迁移，光光化学反应应基础，温温室效应、酸酸沉降、臭臭氧层破坏坏、光化学学烟雾等重重要的大气气污染化学学问题及其其形成机理理，气溶胶胶化学，室室内空气污污染及健康康风险，大大气污染的的防治对策策。第三部分为为水污染化化学，主要要介绍天然然水的基本本特征，水水中重要化化学污染物物的存

2、在形形态及分布布，污染物物在水环境境中迁移转转化的基本本原理及水水质模型；重点介绍绍重金属在在水环境中中沉淀-溶溶解、氧化化-还原、吸吸附-解吸吸、絮凝-沉降、配配合作用、生生物转化等等迁移转化化过程的基基本原理及及影响因素素，有机污污染物在水水环境中挥挥发、吸附附、化学与与生物降解解等迁移转转化和多介介质环境过过程的基本本原理、影影响因素及及其模型。第四部分为为土壤污染染化学，介介绍土壤的的组成和基基本性质，化化学污染物物在土壤-植物体系系中的迁移移、作用机机理及影响响因素，土土壤中氮磷磷污染及迁迁移转化，重重点介绍土土壤中重金金属和有机机农药的迁迁移转化行行为及生物物生态效应应，土壤中中温

3、室气体体的形成及及释放机理理，土壤污污染防治与与修复等。通过本课程程的学习，使使学生掌握握环境化学学的基本知知识、基本本原理和基基本技能，为为从事环境境保护和环环境科学研研究工作奠奠定基础。第一章 绪论重点要求：1、了解解环境化学学的内容、作作用及其地地位。 2、了了解环境化化学各分支支学科的发发展动向。 3、掌掌握环境污污染物和化化学污染物物的分类及及主要组成成。 4、环环境效应的的基本概念念。 5、环环境污染物物在环境各各圈层的迁迁移转化过过程（了解解）。第一节 环境化学学一、环境问问题环境污染可持续发展展二、环境化化学环境化学的的概念环境化学的的任务；内内容及特点点环境化学的的发展动向向

4、环境分析化化学各圈层环境境化学环境工程化化学第二节 环境污染染物一、环境污污染物的类类别1、人类社社会不同功功能产生的的污染物工业农业交通运输生活2、化学污污染物元素无机物有机化合物物和烃类金属有机和和准金属有有机化合物物含氧有机化化合物有机氮化合合物有机卤化合合物有机硫化合合物有机磷化合合物二、环境效效应及其影影响因素1、环境物物理效应2、环境化化学效应3、环境生生物效应三、环境污污染物在环环境各圈的的迁移转化化过程简介介污染物的迁迁移与转化化迁移方式转化方式污染物在多多介质中的的迁移、转转化和循环环举例：大气气水土壤第二章 大气环境境化学重点要求：1、了解解大气层结结构及大气气污染物迁迁移

5、的主要要因素。 2、光光化学烟雾雾的形成过过程和机理理。 3、硫硫酸型烟雾雾的形成过过程和机理理。 4、酸酸雨及其化化学组成。 5、大大气颗粒物物及其组成成。 6、温温室气体和和温室效应应。 7、臭臭氧层的形形成与耗损损。第一节 大大气中污染染物的转移移一、大气温温度层结出示大图：图1 大气气温度的垂垂直分布图2 大气气密度的垂垂直分布大气垂直递递减率二、辐射逆逆温层三、绝热过过程与干绝绝热过程四、大气稳稳定度五、影响大大气污染物物迁移的因因素风和大气湍湍流的影响响天气形势和和地理地势势的影响第二节 大大气中污染染物的转化化一、光化学学反应基础础1、光化学学反应过程程什么是光化化学反应？初级过

6、程： A + h AA*次级过程：举例： HHCl + h H + Cl HH + HHCl HH2 + CCl CCl + Cl Cl22、量子产产率（不做做介绍）3、大气中中重要吸光光物质的光光离解：（1）氧分分子和氮分分子的光离离解O2 + hO + ON2 + hN + N（2）臭氧氧的光离解解O3 + hO + O2（3）NOO2的光离解解 NNO2 + hh NNO + O（4）亚硝硝酸和硝酸酸的光离解解HNO2 + h HO + NOOHNO2 + h H + NOO2HNO3 + h HOO + NNO2（5）二氧氧化硫对光光的吸收SO2 + hSO2*（6）甲醛醛的光离解解H

7、2CO + h H + HCCOH2CO + h H22 + CCO（7）卤代代烃的光离离解CH3X + hCH3 + X二、大气中中重要自由由基的来源源1、大气中中HO和HHO2自由基的的浓度2、大气中中HO和HHO2自由基的的来源：HO来源一一： O33 + hh O + O2O + HH2O 2HOHO来源二二： HHNO2 + h HO + NOO H22O2 + hh 2HOOHO2的来来源： H2CO + h H + HCO H + O22 + MM HO22 + MM HCCO + O2 HOO2 + CCO3、R、RRO和ROO2等自由基基的来源大气中存在在最多的烷烷基是甲基基

8、，主要来来源是：CH3CHHO + h CH3 + HHCOCH3COOCH3 + h CH33 + CCH3CO烷基自由基基：RH + O R + HOORH + HO RR + HH2O甲氧基： CHH3ONO + h CCH3O + NO CHH3ONO2 + h CH3O + NO2过氧烷基： R + O22 RO2三、氮氧化化物的转化化1、大气中中的含氮化化合物2、氮氧化化合物和空空气混合体体系中的光光化学反应应 NO2 + hh NO + O O + O2 + MM O3 + MM O3 + NNO NO2 +O23、氮氧化化物的气相相转化（1）NOO 的氧化化 NO + O3 N

9、OO2 + OO2 NO + RO22 NO22 + RRO NO + HO22 NO22 + HHO NO + HO HNNO2 NO + RO RONNO（2）NOO2的转化NO2 + HO HNO33NO2 + O3 NO3 + O22NO2 + NOO3 N2O55（3）PAANCH3COO + OO2 CH33COOOOCH3COOOO + NO22 CH33COOOONO24、氮氧化化物的液相相转化（补补充内容）四、碳氢化化合物的转转化1、大气中中主要的碳碳氢化合物物2、碳氢化化合物在大大气中的反反应（1）烷烃烃的反应 RH + HO R + H2O RH + O R + HOO（

10、2）烯烃烃的反应 与HO发发生加成反反应和氢原原子摘除反反应五、光化学学烟雾现象象1、什么是是光化学烟烟雾（1）光化化学烟雾的的日变化曲曲线出示大图：光化学烟烟雾日变化化曲线（2）烟雾雾箱模拟曲曲线2、光化学学烟雾形成成的简化机机制引发反应： NOO2 + hh NOO + OO OO + OO2 + MM O33 + MM NNO + O3 NO2 + OO2自由基传递递反应： RRH + HO ROO2 + HH2O RRCHO + HOO RRC（O）OO2 + HH2O RRCHO + h RRO2 + HHO2 + CCO HHO2 + NNO NOO2 + HHO ROO2 + N

11、NO NOO2 + RRCHO + HOO2 RRC（O）OO2 + NNO NNO2 + RRO2 +COO2终止反应： HOO + NNO2 HNNO3 RCC（O）OO2 + NNO2 RC（OO）O2NO2 RCC（O）OO2NO2 RC（OO）O2 + NNO23、光化学学烟雾的控控制对策六、硫氧化化物的转化化及硫酸烟烟雾型污染染1、二氧化化硫的气相相氧化（1）SOO2的直接光光氧化SO2 + O2 SO4 SO33 + OO或 SO22 + SO4 2SOO3（2）SOO2被自由基基氧化 SO22与HO的的反应 HO + SOO2 HOSSO2 HOSSO2 + OO2 HOO2

12、+ SSO3 SO33+ H2O H22SO4 与其其他自由基基反应 CH33CHOOO + SSO2 CHH3CHO + SOO3 HO22 + SSO2 HHO + SO3 CH33O2 + SSO2 CCH3O + SO32、二氧化化硫的液相相氧化3、硫酸烟烟雾型污染染七、酸性降降水1、降水的的pH2、降水ppH的背景景值3、降水的的化学组成成（1）降水水的组成大气中固定定气体成分分无机物有机物光化学反应应产物不溶物（2）降水水中的离子子成分4、酸雨的的化学组成成 SOO2 + O SO3 SOO3 + HH2O H22SO4 SOO2 + HH2O HH2SO3 HSSO3 + O H

13、22SO4 NOO + O NOO2 2NNO2 + HH2O HHNO3 + HHNO25、影响酸酸雨形成的的因素（1）酸性性污染物的的排放及其其转化条件件（2）大气气中的氨（3）颗粒粒物酸度及及其缓冲能能力（4）天气气形势的影影响八、大气颗颗粒物1、颗粒物物的粒度及及表面性质质（1）颗粒粒物的粒度度分布总悬浮颗粒粒物飘尘降尘可吸入粒子子（2）大气气颗粒物的的三模态2、大气颗颗粒物的化化学组成（1）无机机颗粒物（2）有机机颗粒物3、大气颗颗粒物的去去除过程（1）干沉沉降（2）湿沉沉降九、温室气气体和温室室效应十、臭氧层层的形成与与耗损1、臭氧层层形成与耗耗损的化学学反应生成： 3O22 +

14、hh 2O33消耗： O3 + hh OO2 + OO O33 + OO 22O22、南极的的臭氧洞现现象第三章 水水环境化学学水环境化学学是研究物物质在天然然水体中的的存在形态态、反应机机制、迁移移和转化、归归趋规律与与化学行为为及其对生生态环境的的影响。它它是环境化化学的重要要组成部分分，这些研研究将为水水污染控制制和水资源源的保护提提供科学依依据。主要内容：1、天然然水基本特特征。 2、水水中重要污污染物存在在形态及分分布。 3、水水中无机物物的迁移转转化。 4、水水中有机物物的迁移转转化。重点内容：1、天然然水的碳酸酸平衡。 2、水水中颗粒物物的聚集。 3、溶溶解沉淀、氧氧化还原、配配

15、合作用的的基本原理理。 4、分分配作用、挥挥发作用、水水解作用、光光解作用、生生物降解的的原理。难点内容：1、天然然水碳酸平平衡的计算算。 2、絮絮凝原理的的理解。 3、ppE-pHH图的获得得和理解。 4、挥挥发作用的的双膜理论论。第一节 天然水的的基本特征征及污染物物的存在形形态一、天然水水体的基本本特征1、天然水水的组成（1）天然然水中的主主要离子组组成（2）水中中的金属离离子（3）气体体在水中的的溶解性亨利定律（4）水生生生物2、天然水水的性质（1）碳酸酸平衡CO2 + H2O = H22CO3H2CO33 = HHCO3 + HH+HCO3- = CO32- + H+（2）天然然水中

16、的碱碱度和酸度度总碱度 = HCCO3- + 2COO32- + OHH- H+总酸度 = HH+ + HCOO3- + 2H22CO3 - OH- 二、水中污污染物的分分布和存在在形态1、有机污污染物（1）农药药（2）多氯氯联苯（3）卤代代脂肪烃（4）醚类类（5）单环环芳香族化化合物（6）苯酚酚类和甲酚酚类（7）酞酸酸酯类（8）多环环芳烃（9）亚硝硝胺和其他他化合物2、金属污污染物镉 汞 铅 砷 铬铬 铜 锌 铊 镍镍 铍第二节 水中无机机污染物的的迁移转化化一、颗粒物物与水之间间的迁移1、水中颗颗粒物的类类别（1）矿物物微粒和黏黏土矿物（2）金属属水合化合合物（3）腐殖殖质（4）水体体悬浮

17、沉积积物（5）其他他2、水环境境中颗粒物物的吸附作作用（1）吸附附等温线和和等温式H 型等温温线F型等温线线L型等温线线（2）氧化化物表面吸吸附的配合合模式3、沉积物物中重金属属的释放 诱发释释放的因素素：盐浓度度升高氧化还原条条件的变化化降低pH增加水中配配合剂的含含量二、水中颗颗粒物的聚聚集1、胶体颗颗粒物凝聚聚的基本原原理和方式式2、胶体颗颗粒絮凝动动力学三、溶解和和沉淀1、氧化物物和氢氧化化物 Me（OOH）n（s） = Men+ + nnOH- Kspp = Men+OHH-n Meen+ = Kspp/OHH-n = KKspHH+n/KwnPc = Ksp npKKw + npH

18、2、硫化物物 H2S = HH+ + HHS- HS = H+ + SS2- H2S = 22H+ + SS2-K12 = K1K2 如溶液中中存在二价价金属离子子Me2+，则有： Me2+S2- = Ksp3、碳酸盐盐4、水溶液液中不同固固相的稳定定性四、氧化-还原1、电子活活度和氧化化还原电位位 pE = pE00 + 11/n llg（反反应物/生成物物）2、天然水水体的pEE-pH图图3、天然水水的pE和和决定电位位4、无机氮氮氧化物的的氧化还原原转化5、无机铁铁的氧化还还原转化6、水中有有机物的氧氧化五、配合作作用1、配合物物在溶液中中的稳定性性2、羟基对对重金属离离子的配合合作用3

19、、氯离子子对重金属属的配合作作用4、腐殖质质的配合作作用5、有机配配体对重金金属迁移的的影响第三节 水中有机机污染物的的迁移转化化一、分配作作用1、分配理理论2、标化分分配系数3、生物浓浓缩因子二、挥发作作用1、亨利定定律2、挥发作作用的双膜膜理论三、水解作作用四、光解作作用五、生物降降解作用第四节 水水质模型一、氧平衡衡模型二、湖泊富富营养化预预测模型三、有毒有有机污染物物的归趋模模型第四章 土壤环境境化学重点要求：1、了解解土壤的组组成与性质质，土壤的的粒级与质质地分组特特征。2、了解污污染物在土土壤植物体系系中迁移的的特点、因因素、机制制。3、农药在在土壤中迁迁移的特点点、因素、机机制。

20、4、主要农农药在土壤壤中的转归归与效应。第一节 土壤的组组成与性质质一、土壤的的组成土壤由固体体、液体和和气体组成成1、土壤矿矿物质（1）原生生矿物（2）次生生矿物2、土壤有有机质3、土壤水水分4、土壤中中的空气二、土壤的的粒级分组组与质地分分组1、土壤矿矿物质的粒粒级划分2、各粒级级的主要矿矿物成分和和理化特性性（1）石块块和石砾（2）沙砾砾（3）粘粒粒（4）粉粒粒3、土壤质质地分类及及其特性三、土壤吸吸附性1、土壤胶胶体的性质质（1）土壤壤胶体具有有巨大的比比表面和表表面能（2）土壤壤胶体的电电性（3）土壤壤胶体的凝凝聚性和分分散性2、土壤胶胶体的离子子交换吸附附（1）土壤壤胶体的阳阳离子

21、交换换吸附影响吸附的的因素：电电荷数、离离子半径及及水化程度度（2）土壤壤胶体的阴阴离子交换换吸附四、土壤酸酸碱性1、土壤酸酸度（1）活性性酸度（2）潜性性酸度2、土壤碱碱度3、土壤的的缓冲性能能（1）土壤壤溶液的缓缓冲作用（2）土壤壤胶体的缓缓冲作用对酸的缓冲冲作用对碱的缓冲冲作用铝离子对碱碱的缓冲作作用五、土壤的的氧化还原原性第二节 污染物在在土壤植物体系系中的迁移移及其机制制一、污染物物在土壤植物体系系中的迁移移1、污染物物由土壤向向植物体迁迁移的方式式2、影响重重金属在土土壤-植物物体系中转转移的因素素（1）植物物种类（2）土壤壤种类（3）重金金属形态（4）重金金属在植物物体内的迁迁移

22、能力二、植物对对重金属污污染产生耐耐性的几种种机制1、植物根根系通过改改变根际化化学性状、原原生质泌溢溢等作用限限制重金属属离子跨膜膜吸收2、重金属属与植物的的细胞壁结结合3、酶系统统的作用4、形成重重金属硫蛋蛋白或植物物络合素第三节 土壤中农农药的迁移移转化一、土壤中中农药的迁迁移1、扩散（1）土壤壤水分含量量（2）吸附附（3）土壤壤的紧实度度（4）温度度（5）气流流速度（6）农药药种类2、质体流流动二、非离子子型农药与与土壤有机机质的作用用1、非离子子型有机物物在土壤-水体系的的分配作用用2、土壤湿湿度对分配配过程的影影响三、典型农农药在土壤壤中的迁移移转化1、有机氯氯农药（1）滴滴滴涕（2）林丹丹2、有机磷磷农药（1）有机机磷农药的的非生物降降解过程吸附催化水水解光降解（2）有机机磷农药的的生物降解解