污染環(huán)境化學(xué)老師課件的課后題

緒論1什么是環(huán)境科學(xué)？環(huán)境科學(xué)是以實現(xiàn)人與自然和諧為目的，研究以及調(diào)整人與自然關(guān)系的科學(xué)。是一門綜合性學(xué)科。是研究人類活動與其環(huán)境質(zhì)量之間關(guān)系的科學(xué)。2什么是環(huán)境？所謂環(huán)境總是相對于某一中心事物而言，作為某一中心事物的對立面而存在。它因中心事物的不同而不同，隨中心事物的變化而變化。與某一中心事物有關(guān)的周圍事物，就是這個中心事物的環(huán)境。環(huán)境科學(xué)所研究的環(huán)境，其中心事物是人類，是以人類為主體的外部世界，即人類目前生存、繁衍所必需的、相適應(yīng)的環(huán)境，或物質(zhì)的綜合體。包括自然環(huán)境和人工環(huán)境兩種。主要指自然環(huán)境，包括自然生物圈這一層和人工環(huán)境中的人工構(gòu)筑物、人工產(chǎn)品和能量以及人與人的關(guān)系問題。3自然環(huán)境與人工環(huán)境有什么區(qū)別？自然環(huán)境：直接或間接影響到人類的一切自然形成的物質(zhì)、能量和自然現(xiàn)象的總體。有時簡稱為環(huán)境。包括大氣圈、土壤圈、化學(xué)圈、生物圈、水圈人工環(huán)境：人工環(huán)境是指人類活動而形成的環(huán)境要素，它包括由人工形成的物質(zhì)、能量和精神產(chǎn)品，以及人類活動中所形成的人與人之間的關(guān)系或上層建筑。包括綜合生產(chǎn)力（包括人的素質(zhì)）、技術(shù)進步、人工構(gòu)筑物、人工產(chǎn)品和能量、政治體制、社會行為、宗教信仰、文化與地方因素等。4簡述環(huán)境問題的分類？原生環(huán)境問題：由自然力引起的環(huán)境問題，也叫第一環(huán)境問題。地震、洪澇、干旱、臺風(fēng)、滑坡等。次生環(huán)境問題：由人類活動引起的環(huán)境問題，也叫第二環(huán)境問題。也叫第二環(huán)境問題。次生環(huán)境問題又分為環(huán)境污染、生態(tài)環(huán)境破壞。環(huán)境污染：由于人為的因素，環(huán)境的化學(xué)組成或物理狀態(tài)發(fā)生了變化，與原來的情況相比，環(huán)境質(zhì)量惡化，擾亂和破壞了生態(tài)系統(tǒng)和人們正常的生產(chǎn)和生活條件，就叫環(huán)境污染。具體地說，主要指工業(yè)三廢對大氣、水體、土壤和生物的污染。生態(tài)環(huán)境破壞：人類活動直接作用于自然界引起的。例如亂砍濫伐森林、過度放牧、大面積開荒、濫采濫捕野生動物。5簡述主要的全球性環(huán)境問題。溫室效應(yīng)、臭氧層耗竭、持久性環(huán)境污染物、污染轉(zhuǎn)移？世界經(jīng)濟一體化？環(huán)境？、人口問題、城市化問題、淡水資源短缺、生物多樣性減少、海洋污染、危險廢棄物越境轉(zhuǎn)移6分別說明發(fā)達國家和發(fā)展中國家的環(huán)境問題。發(fā)達國家：①比較好地解決了國內(nèi)的環(huán)境污染問題：空氣比以前新鮮了,不少水體變清了。②仍存在的(新的)環(huán)境問題：溫室效應(yīng)、臭氧層、工業(yè)廢物、生活垃圾急劇增加；噪聲問題仍很突出；NOx的污染仍未得到有效控制；大氣中有害物質(zhì)污染如故；水環(huán)境問題還未解決；持久性污染物的問題相當(dāng)嚴(yán)重。發(fā)展中國家：1940年代，結(jié)構(gòu)性、復(fù)合性環(huán)境污染（微生物污染、耗氧有機物）；1980年代，面臨全球最嚴(yán)峻、最復(fù)雜的環(huán)境問題（SO2、顆粒物、光化學(xué)煙霧、酸雨、重金屬、氮磷富營養(yǎng)化、垃圾）；2000年代，發(fā)達國家上百年工業(yè)化過程中分階段出現(xiàn)的環(huán)境問題已在我國集中出現(xiàn)（溫室氣體、黑碳、霾、臭氧層、持久性有毒物質(zhì)(PTS、POPs)、二次污染、核廢料、工業(yè)危險廢棄物）；7論述我國的環(huán)境現(xiàn)狀以及面臨的壓力和挑戰(zhàn)，并對解決我國的環(huán)境問題提出一些建議。生態(tài)環(huán)境總體惡化的趨勢尚未根本扭轉(zhuǎn)，環(huán)境治理的任務(wù)依然相當(dāng)艱巨；消耗高、資源浪費、污染環(huán)境等粗放經(jīng)營方式仍比較嚴(yán)重;人口、資源、環(huán)境對經(jīng)濟發(fā)展的壓力越來越大，特別是資源的制約作用日益明顯；我國人口多、資源人均占有量少的國情不會改變，不可再生性資源儲量和可用量不斷減少的趨勢難以改變;經(jīng)濟:高投入、高消耗、重污染、低產(chǎn)出能源壓力巨大，礦產(chǎn)資源壓力巨大，土地資源壓力巨大。城鎮(zhèn)化將增加城市生態(tài)、環(huán)境壓力：生活污染排放增大、汽車尾氣排放加劇大氣污染、電子廢物等新型固體廢棄物增加、工藝落后的企業(yè)向中小城鎮(zhèn)轉(zhuǎn)移農(nóng)村環(huán)境問題不容忽視：化肥、農(nóng)藥加劇面源污染、養(yǎng)殖業(yè)發(fā)展加重污染、鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)發(fā)展導(dǎo)致新一輪環(huán)境污染8什么是環(huán)境化學(xué)，學(xué)習(xí)環(huán)境化學(xué)有什么意義？環(huán)境化學(xué)：是研究有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、特性、行為和效應(yīng)及其控制的化學(xué)原理和方法的科學(xué)。（1）查明潛在有害物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中存在；（2）對這些潛在有害物質(zhì)溯本求源，并查明它們在環(huán)境介質(zhì)中和不同環(huán)境介質(zhì)之間的遷移轉(zhuǎn)化和歸宿(環(huán)境行為)；（3）查明這些潛在有害物質(zhì)對環(huán)境(生態(tài)系統(tǒng))和人體健康發(fā)生作用的途徑、方式、程度和風(fēng)險.（4）探索緩解或消除這些有害物質(zhì)已造成的影響或防止它們可能造成影響的方法和途徑。9簡述環(huán)境化學(xué)的分支學(xué)科。環(huán)境分析化學(xué)：利用現(xiàn)代科學(xué)原理和先進的科學(xué)技術(shù)來識別測定環(huán)境介質(zhì)中的化學(xué)物質(zhì)的種類、成分、形態(tài)、含量和毒性的科學(xué)（是研究化學(xué)品的形態(tài)、價態(tài)、結(jié)構(gòu)、樣品前處理(超臨界流體萃取、固相萃取)和痕量分析的學(xué)科。）主要任務(wù)就是分析環(huán)境中具體化學(xué)品的性質(zhì)和量。環(huán)境污染化學(xué)：運用化學(xué)原理和方法來研究化學(xué)污染物在環(huán)境介質(zhì)中的形成機制、遷移和轉(zhuǎn)化過程和歸趨或其它污染物所引起的化學(xué)變化的科學(xué)（為環(huán)境質(zhì)量評價、分析監(jiān)測和控制治理方面的工作提供依據(jù)。）污染化學(xué)的研究對象實際應(yīng)是由污染物及其環(huán)境背景共同構(gòu)成的綜合體系。遷移和轉(zhuǎn)化、形態(tài)和分布、反應(yīng)和過程。研究方法:直接測定、理論推算、模擬實驗。環(huán)境控制化學(xué)：研究與環(huán)境整治、污染控制和污染原位修復(fù)工藝技術(shù)等有關(guān)的化學(xué)機制以及無污染和少污染工藝技術(shù)中的化學(xué)問題的科學(xué)環(huán)境理論化學(xué)：應(yīng)用物理化學(xué)、系統(tǒng)科學(xué)和數(shù)學(xué)的基本原理和方法以及計算機仿真技術(shù)，研究化學(xué)污染物在環(huán)境介質(zhì)中的熱力學(xué)和動力學(xué)行為，以及污染物含量變化的定量描述和趨勢預(yù)測的科學(xué)環(huán)境生態(tài)化學(xué)環(huán)境生物化學(xué)就是研究環(huán)境化學(xué)品對生命的影響的一門學(xué)科環(huán)境計算化學(xué)毒物化學(xué)是研究有毒物質(zhì)尤其是各種有毒物質(zhì)之間的相互作用對生物組織和生物體的影響的學(xué)科環(huán)境污染物：是指進入環(huán)境后使環(huán)境的正常組成和性質(zhì)發(fā)生直接或間接有害于人類的變化的物質(zhì)。第二章大氣環(huán)境化學(xué)1、氮氧化物的轉(zhuǎn)化主要含氮化合物：N2O、NO、NO2、NH3、HNO2、HNO3、亞硝酸酯、硝酸酯、亞硝酸鹽、硝酸鹽和銨鹽等。NOx來源：天然源:1.有機體腐敗過程中微生物將無機氮轉(zhuǎn)化為NO，繼續(xù)氧化為NO22.有機體中氨基酸分解產(chǎn)生的氨也可被HO氧化成為NOx人為源:礦物的燃燒城市大氣中的NO、NO2主要來源于汽車尾氣和一些固定源。燃燒中產(chǎn)生的NOx中NO占90%以上。2、碳?xì)浠衔锏霓D(zhuǎn)化（1）.甲烷：大氣中含量最高的碳?xì)浠衔?，約占全世界碳?xì)浠衔锱欧帕康?0%左右。主要來源：A有機物的厭氧發(fā)酵B反芻動物以及螞蟻等的呼吸過程C原油及天然氣的泄漏（2）石油烴：烷烴為主、還有一部分烯烴、環(huán)烷烴和芳烴（3）萜類：來自于植物生長過程。松柏科、桃金娘科和柑橘屬植物（4）芳香烴：單環(huán)芳烴多環(huán)芳烴3、光化學(xué)煙霧含有氮氧化物和碳?xì)浠衔锏纫淮挝廴疚锏拇髿?，在陽光照射下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)而產(chǎn)生二次污染物，這種由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的煙霧污染現(xiàn)象，稱為光化學(xué)煙霧。二次污染物主要有：O3、醛、PAN(過氧乙酰硝酸酯)、H2O2發(fā)生的地區(qū)：美國洛杉磯(1940年)、日本東京、大阪、英國倫敦、澳大利亞、德國等的城市危害：強氧化性形成條件：(1)氮氧化物與碳?xì)浠锏拇嬖? (2)大氣溫度較低；(3)強的陽光輻射光化學(xué)煙霧日變化規(guī)律：白天生成，傍晚消失，高峰在中午或稍后。4、硫氧化物和硫酸煙霧硫酸煙霧型污染：硫酸煙霧也稱為倫敦?zé)熿F，最早發(fā)生在英國倫敦。它主要是由于燃煤而排放出來的SO2、顆粒物以及由SO2氧化所形成的硫酸鹽顆粒物所造成的大氣污染現(xiàn)象。倫敦1952年倫敦?zé)熿F發(fā)生的天氣特點：冷高壓控制，霧，逆溫特點：還原性5、酸雨酸性降水是指通過降水，如雨、雪、霧、冰雹等將大氣中的酸性物質(zhì)遷移到地面的過程。干沉降：大氣中的酸性物質(zhì)在氣流的作用下直接遷移到地面的過程。6、大氣顆粒物大氣：各種固體或液體均勻地分散在空氣中形成的一個龐大的分散體系，也是氣溶膠體系。氣溶膠體系中分散的各種粒子稱為大氣顆粒物。大氣顆粒物的來源天然來源：地面揚塵、海浪濺出的浪沫、火山灰、森林火災(zāi)、宇宙隕星塵埃、花粉、孢子、地面揚塵、火山灰、海浪濺出的浪沫人為來源：燃料燃燒煤煙、飛灰(FlyAsh)、氣態(tài)污染物、動力電廠、市政焚燒爐、汽車尾氣生成機制：一次顆粒物：直接由污染源排放的；二次顆粒物：大氣中的某些污染組分之間或這些組分與大氣成分之間發(fā)生反應(yīng)而產(chǎn)生的顆粒物；7、溫室氣體如近地面大氣中水汽和CO2量增加，它們會吸收地面長波輻射，在近地面與大氣層間形成絕熱層，使近地面熱量得以保持，并導(dǎo)致全球氣溫升高，直接影響人類的生活和安全。這就是所謂的“溫室效應(yīng)”（greenhouseeffect）。CH4、CFC也是溫室氣體，對溫室效應(yīng)的貢獻率占25%、新發(fā)現(xiàn)溫室效應(yīng)最強的物質(zhì)CF3SF5，1個CF3SF5分子產(chǎn)生溫室效應(yīng)相當(dāng)于105個CO2。8、臭氧層損耗0℃，標(biāo)準(zhǔn)海平面壓力下，0.01mm厚的臭氧定義為1個Dobsonunits(D.U.)第三章水環(huán)境化學(xué)1天然水的基本特征和污染物的存在形態(tài)水體：在水環(huán)境化學(xué)中，水體指河流、湖泊、沼澤、水庫、地下水、冰川、海洋等貯水體的總稱。水體的組成不僅包括水，而且也包括其中的懸浮物質(zhì)、膠體物質(zhì)、溶解物質(zhì)、底泥和水生生物，所以水體是個完整的生態(tài)系統(tǒng)，或是被水覆蓋地段的自然綜合體。

天然水的主要離子組成：K+,Na+,Ca2+,Mg2+,HCO3-,NO3-,Cl-,SO42-為天然水中常見的八大離子，占天然水離子總量的95-99%。天然水中常見主要離子總量可以粗略地作為水的總含鹽量：水中的金屬離子：水溶液中金屬離子的表達式通?？梢詫懗蒑n+，表示簡單的水合金屬離子M(H2O)n+。水中金屬離子常常以多種形態(tài)存在。例如鐵:Fe(OH)2+,Fe(OH)2+,Fe2(OH)24+,Fe3+,……赤潮(Algalbloom或Redtide)是海水中某些微小浮游植物、原生動物或細(xì)菌在一定的環(huán)境條件下突發(fā)性的增殖，引起一定范圍一段時間的海水變色現(xiàn)象。赤潮的長消大致可分為四個階段：起始階段：存在誘發(fā)赤潮的物質(zhì)條件，表面現(xiàn)象不明顯；發(fā)展階段：赤潮生物迅速繁殖，水體顏色開始轉(zhuǎn)變，稍微不同于周圍水體；維持階段：赤潮現(xiàn)象出現(xiàn)后至臨近消失時所持續(xù)的時間，顏色較深；消亡階段：赤潮現(xiàn)象消失的過程,水體表面出現(xiàn)較多泡沫。CT=[H2CO3]+[HCO3-]+[CO32-]2、天然水中的酸度和堿度堿度(alkalinity)是指水中能與強酸發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即能接受H+的物質(zhì)總量。組成水中堿度的物質(zhì)可以歸納為三類：①強堿：在溶液中全部電離生成OH-離子；②弱堿：在水中發(fā)生反應(yīng)生成OH-離子；③強堿弱酸鹽：如各種碳酸鹽、硅酸鹽、磷酸鹽、硫化物和腐殖酸鹽等，水解生成OH-或者直接接受質(zhì)子H+?？倝A度的測定方法：用強酸標(biāo)準(zhǔn)溶液來滴定，以甲基橙為指示劑，當(dāng)溶液由黃色變成橙紅色（pH=4.3），停止滴定，此時所得的結(jié)果稱為總堿度（甲基橙堿度）。總堿度：是指水中各種堿度成分的總和，即加酸至水中HCO3-和CO32-全部轉(zhuǎn)化為CO2?？倝A度=[HCO3-]+2[CO32-]+[OH-]–[H+]酚酞堿度的測定方法：用強酸標(biāo)準(zhǔn)溶液來滴定，以酚酞為指示劑，當(dāng)溶液pH=8.3，停止滴定，表示OH-被中和，CO32-全部轉(zhuǎn)化為HCO3-，作為碳酸鹽只中和了一半，得到酚酞堿度表示式：酚酞堿度=[CO32-]+[OH-]–[H2CO3*]-[H+]苛性堿度=[OH-]–[HCO3-]-2[H2CO3*]-[H+]酸度是指水中能與強堿發(fā)生中和作用的全部物質(zhì)，亦即放出H+或經(jīng)水解能產(chǎn)生H+的物質(zhì)總量。包括強酸、弱酸、強酸弱堿鹽等。無機酸度的測定方法：用強堿標(biāo)準(zhǔn)溶液來滴定，以甲基橙為指示劑，當(dāng)溶液由黃色變成橙紅色（pH=4.3）。無機酸度=[H+]-[HCO3-]–2[CO32-]-[OH-]游離CO2酸度：用強堿標(biāo)準(zhǔn)溶液來滴定，以酚酞為指示劑，當(dāng)pH=8.3。CO2酸度=[H+]+[H2CO3*]–[CO32-]-[OH-]總酸度：pH=10.8總酸度=[H+]+[HCO3-]+2[H2CO3*]–[OH-]3、幾種水體海洋溶解于海水中的物質(zhì)按它們存在的數(shù)量分為三類，即主要離子、少量物質(zhì)和微量元素。主要成分依次為Cl—、Na+、Mg2+、SO42—、Ca2+、K+和（HCO3—+CO32—）。鹽度‰=0.03+1.805（含氯量‰）含氯量包括水樣中氯化物、溴化物和碘化物總和(后兩者被折算為氯化物)。河流：主要離子中，Na+、Ca2+占大多數(shù)，陰離子含量一般遞減順序是HCO3—、Cl—、SO42—。河流的主要污染物是各種有毒金屬和各類有機物。釋入河流的重金屬污染物(Hg、Cd、Pb等)很容易被水中懸浮顆粒物吸附，隨即沉入水底。當(dāng)富含有機物的城市污水經(jīng)排污管釋入河流水體后，隨水逐流的污染物會引起上下游水段內(nèi)溶解氧漸次降低的效應(yīng)，造成種種不良環(huán)境后果。湖泊湖水中含鈣、鎂、鈉、鉀、硅、氮、磷、錳、鐵等元素，其中氮、磷等元素引起的富營養(yǎng)化問題是湖泊的主要污染問題。富營養(yǎng)化是湖泊等水體的衰老表現(xiàn)，極端富營養(yǎng)化會使湖泊演化為沼澤或干地。由酸雨引起湖水酸化是湖泊嚴(yán)重污染問題。地下水存在于地表之下飽和層的水體才是地下水，即是由水的重力克服了向上的毛細(xì)管力從而匯聚在此的水分。地下水水質(zhì)特點：(1)懸浮顆粒物含量很少，水體清沏透明；(2)無菌、鹽分高、硬度大、含較多量的有機物；(3)不與空氣接觸，水體呈還原態(tài)，鐵、錳等元素以低價形態(tài)存在；(4)水溫不受氣溫影響；(5)因有巖石等阻隔，流動速度很小，各部位水層的水質(zhì)也可有很大差異。4、水中污染物種類1.耗氧污染物影響：可造成水中溶解氧減少，影響魚類和其他水生生物的生長。水中溶解氧耗盡后，有機物進行厭氧分解，產(chǎn)生硫化氫、氨和硫醇等難聞氣味，使水質(zhì)進一步惡化。耗氧有機物濃度的表示：用單位體積水中耗氧物質(zhì)生化分解過程中所消耗的氧量表示，即以生化需氧量(BOD)表示。2.致病污染物生活污水、畜禽飼養(yǎng)場污水以及制革、洗毛、屠宰業(yè)和醫(yī)院等排出的廢水，常含有各種病原體，如病毒、病菌、寄生蟲。病原體污染的特點數(shù)量大；分布廣；存活時間較長；繁殖速度快；易產(chǎn)生抗藥性，很難絕滅；傳統(tǒng)的二級生化污水處理及加氯消毒后，某些病原微生物、病毒仍能大量存活。3.有毒污染物指的是進入生物體后累積到一定數(shù)量能使體液和組織發(fā)生生化和生理功能的變化，引起暫時或持久的病理狀態(tài)，甚至危及生命的物質(zhì)有毒污染物對生物的綜合效應(yīng)有三種：(1)相加作用：兩種以上毒物共存時，其總效果大致是各成分效果之和。(2)協(xié)同作用：兩種以上毒物共存時，一種成分能促進另一種成分毒性急劇增加。(3)拮抗作用，兩種以上的毒物共存時，其毒性可以抵消一部分或大部分包括有(1)重金屬、(2)無機陰離子、(3)有機農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、(4)致癌物質(zhì)：稠環(huán)芳香烴(PAHs)；雜環(huán)化合物；芳香胺類。(5)一般有機物質(zhì)：酚類化合物、腈類化合物。4.植物營養(yǎng)物：植物營養(yǎng)物主要指氮、磷等能刺激藻類及水草生長、干擾水質(zhì)凈化，使BOD5升高的物質(zhì)。5.石油污染物石油是烷烴、烯烴和芳香烴混合物。石油污染物主要來自工業(yè)排放，清洗石油運輸船只的船艙、機件及發(fā)生意外事故，海上采油等均可造成石油污染。6.放射性污染物放射性污染物主要來源于核動力工廠排出的冷卻水，向海洋投棄的放射性廢物，核爆炸降落到水體的散落物，核動力船舶事故泄漏的核燃料；開采、提煉和使用放射性物質(zhì)時，如果處理不當(dāng)，也會造成放射性污染。7.酸、堿、鹽無機污染物各種酸、堿、鹽等無機物進入水體(酸、堿中和生成鹽，它們與水體中某些礦物相互作用產(chǎn)生某些鹽類)，使淡水資源的礦化度提高，影響各種用水水質(zhì)。鹽污染主要來自生活污水和工礦廢水以及某些工業(yè)廢渣。水體中無機鹽增加能提高水的滲透壓，對淡水生物、植物生長產(chǎn)生不良影響。8.熱污染:是一種能量污染，是工礦企業(yè)向水體排放高溫廢水造成的。5、有機污染物(1)農(nóng)藥：有機氯農(nóng)藥，包括DDT、DDD、三氯殺螨醇、艾氏劑、狄氏劑、氯丹、七丹、毒殺芬等（2）多氯聯(lián)苯PCBs；PCBs具有較低的水溶解性和高的辛醇一水體系分配系數(shù)，能強烈被分配到沉積物有機質(zhì)和生物的脂肪層。PCBs非常難于化學(xué)降解和生物降解的，因此它們在環(huán)境中滯留的時間很長。（3）鹵代脂肪烴：揮發(fā)性化合物，可以揮發(fā)到大氣中，并進行光解。水中溶解度高，辛醇一水體系分配系數(shù)低。（4）醚類（5）單環(huán)芳香族化合物：揮發(fā)性化合物，可以揮發(fā)到大氣中，并進行光解。水中溶解度高，辛醇一水體系分配系數(shù)低。（6）苯酚類和甲酚類：高水溶性。低辛醇一水體系分配系數(shù)很低，氯代程度高時，化合物溶解度下降，易于生物積累。生物降解和光解。（7）肽酸酯：水中溶解度低，辛醇一水體系分配系數(shù)高，易主要富集在沉積物的有機質(zhì)核生物脂肪體中。（8）亞硝胺和其他化合物：五種屬于優(yōu)先污染物。主要殘留在沉積物中，也可在生物體內(nèi)積累。（9）多環(huán)芳烴：PAHs一般可分為二大類，即孤立多環(huán)芳香烴和稠合多環(huán)芳香烴。稠合多環(huán)芳香烴對人類健康的威脅較大。稠合多環(huán)芳香烴是苯環(huán)間互相以兩個