環(huán)境化學(xué)課件

環(huán)境化學(xué)*環(huán)境化學(xué)、研究?jī)?nèi)容環(huán)境化學(xué)

環(huán)境污染問題促進(jìn)了環(huán)境化學(xué)研究的發(fā)展。為了探討環(huán)境問題，逐漸發(fā)展了新的研究方法和手段，提出了新的觀點(diǎn)和理論，于是形成了一門新的化學(xué)分支學(xué)科----環(huán)境化學(xué)。環(huán)境化學(xué)的發(fā)展大致可以劃分為三個(gè)階段：

孕育階段(1970年以前)形成階段(70年代)發(fā)展階段(80年代)

*環(huán)境化學(xué)、研究?jī)?nèi)容80年代，環(huán)境化學(xué)進(jìn)入了新的發(fā)展階段，各研究領(lǐng)域開始向縱深發(fā)展，出現(xiàn)一些新的趨勢(shì)。第一個(gè)趨勢(shì)是全面開展對(duì)主要元素，尤其是生命必需元素的生物地球化學(xué)循環(huán)和主要循環(huán)之間的相互作用，人類活動(dòng)對(duì)這些循環(huán)產(chǎn)生的干擾和影響，以及對(duì)這些循環(huán)有重大影響的各種因素的研究。第二個(gè)趨勢(shì)是重視化學(xué)品安全評(píng)價(jià)。*環(huán)境化學(xué)、研究?jī)?nèi)容第三個(gè)趨勢(shì)是80年代出現(xiàn)的全球變化研究，涉及臭氧層耗損、全球變暖、海干面上升這樣一些次級(jí)環(huán)境效應(yīng)或更高級(jí)環(huán)境效應(yīng)的研究。第四個(gè)趨勢(shì)是污染控制化學(xué)的研究，從深入地開展管端控制的過程化學(xué)和材料化學(xué)研究以尋找更加高效的控制方法和材料，逐步轉(zhuǎn)向“污染預(yù)防”概念的研究。80年代末到90年代初，提出了“污染預(yù)防”、“清潔生產(chǎn)”、“零排入”等概念。*環(huán)境化學(xué)、研究?jī)?nèi)容1972年R.AHonne在所著《環(huán)境化學(xué)》定義：“環(huán)境化學(xué)是研究巖石圈、水圈、生物圈、外層大氣圈的化學(xué)組成和其中發(fā)生的過程，特別是界面上的化學(xué)組成和過程的學(xué)科”。

戴樹桂等認(rèn)為：“環(huán)境化學(xué)是一門研究有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、化學(xué)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)。它既是環(huán)境科學(xué)的核心組成部分，也是化學(xué)科學(xué)的一個(gè)新的重要分支”。

*環(huán)境化學(xué)、研究?jī)?nèi)容

《自然科學(xué)學(xué)科發(fā)展戰(zhàn)略研究報(bào)告：環(huán)境化學(xué)》一書提出：“環(huán)境化學(xué)是一門研究潛在有害化學(xué)物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中的存在、行為、效應(yīng)（生態(tài)效應(yīng)、人體健康效應(yīng)及其它環(huán)境效應(yīng)）以及減少或消除其產(chǎn)生的科學(xué)”。

*環(huán)境化學(xué)、研究?jī)?nèi)容EnvironmentalChemistrymaybedefinedasthestudyofthesources,reactions,transport,effects,andfatesofchemicalspeciesinwater,soil,air,andlivingenvironments,andtheeffectsoftechnologythereon.-------[EnvironmentalChemistry(seventhedition)2000,StanleyE.Manahan]*環(huán)境化學(xué)、研究?jī)?nèi)容二、環(huán)境化學(xué)的研究?jī)?nèi)容（1）查明潛在有害物質(zhì)在環(huán)境介質(zhì)中存在；（2）對(duì)這些潛在有害物質(zhì)溯本求源，并查明它們?cè)诃h(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(duì)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(xiǎn).（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。*環(huán)境化學(xué)、研究?jī)?nèi)容中國(guó)環(huán)境科學(xué)研究領(lǐng)域:1.廢水、廢氣、廢棄物的處理處置2.重金屬3.溫室效應(yīng)、酸雨和臭氧層4.環(huán)境優(yōu)先控制污染物5.生態(tài)系統(tǒng)生物群落結(jié)構(gòu)和組成6.環(huán)境監(jiān)測(cè)7.環(huán)境規(guī)劃與管理

*環(huán)境化學(xué)、研究?jī)?nèi)容8.氟化物、臭氧、粉塵等大氣污染物9.自然環(huán)境元素的背景值、化學(xué)組成、地球化學(xué)循環(huán)與環(huán)境變化10.物理干擾11.引進(jìn)新的研究方法和技術(shù)12.環(huán)境經(jīng)濟(jì)、政策13.新的污染物、污染源、汽車尾氣污染、人類活動(dòng)對(duì)環(huán)境所造成的影響

*環(huán)境化學(xué)、研究?jī)?nèi)容最活躍的研究領(lǐng)域：1、難降解有毒有機(jī)污染物的效應(yīng)及控制治理技術(shù)2、溫室效應(yīng)、酸雨和臭氧層破壞被公認(rèn)為全球性環(huán)境問題,對(duì)此我國(guó)有責(zé)任作出我們的貢獻(xiàn)。*環(huán)境化學(xué)及其研究?jī)?nèi)容3、環(huán)境科學(xué)引入新的研究方法和技術(shù),使環(huán)境科學(xué)研究發(fā)展到新的高度,灰色理論、人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、二維多箱模型、累積流量模型、全球定位系統(tǒng)、遙感、地理信息系統(tǒng)等作為新方法和新技術(shù)正在發(fā)揮重要的作用,也成為最活躍的新領(lǐng)域。4、環(huán)境保護(hù)事業(yè)要依靠科學(xué)的規(guī)劃和管理,規(guī)劃和管理的信息化、網(wǎng)絡(luò)化、智能化是一個(gè)必須進(jìn)行的工作,也將成為一個(gè)新的研究熱點(diǎn)。

*環(huán)境化學(xué)及其研究?jī)?nèi)容三、環(huán)境化學(xué)的學(xué)科分支（1）環(huán)境污染化學(xué)（2）環(huán)境分析化學(xué)（3）污染控制化學(xué)*環(huán)境化學(xué)內(nèi)容第一篇：緒論第二篇：大氣環(huán)境化學(xué)第三篇：水環(huán)境化學(xué)第四篇：土壤環(huán)境化學(xué)第五篇：化學(xué)物質(zhì)的生物效應(yīng)和生態(tài)效應(yīng)第六篇：環(huán)境分析化學(xué)第七篇：環(huán)境污染控制化學(xué)*教學(xué)要求1.要求掌握大氣的基本性質(zhì)和組成，污染物的源和匯，大氣中主要的氣相反應(yīng)和液相反應(yīng)以及大氣顆粒物性質(zhì)等基本概念和基本原理；了解酸雨、溫室效應(yīng)及臭氧層破壞等全球關(guān)注的大氣問題。2.掌握天然水體的組成和性質(zhì)、溶解和沉淀、氧化和還原、配合作用及固液界面間相互作用等基本原理在環(huán)境化學(xué)中的應(yīng)用；了解主要有毒難降解污染物的環(huán)境行為及歸趨模式；*教學(xué)要求3.掌握土壤主要的理化性質(zhì)，重金屬及氮、磷營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)在土壤環(huán)境中的遷移、積累以及有機(jī)農(nóng)藥等污染物在土壤中的降解途徑和持留，了解環(huán)境條件變化對(duì)污染物在土壤中遷移轉(zhuǎn)化的影響。4.掌握大氣、水和土壤樣品的采集方法；5.了解大氣、水和土壤樣品中重金屬、有機(jī)污染物的分析方法原理。6.了解大氣、水和土壤污染控制方法原理。*教學(xué)要求7.了解金屬形態(tài)的生物有效性、污染物的微生物轉(zhuǎn)化、化學(xué)物質(zhì)的生物吸收和生物濃縮機(jī)理以及對(duì)人體健康的影響。8.了解化學(xué)物質(zhì)在生物體內(nèi)的轉(zhuǎn)運(yùn)和代謝，化學(xué)物質(zhì)的聯(lián)合作用以及化學(xué)物質(zhì)引起致突變、致畸和致癌作用基本原理，利用有機(jī)物結(jié)構(gòu)與致癌作用關(guān)系預(yù)測(cè)化學(xué)物質(zhì)的致癌性等。*參考書1、

環(huán)境化學(xué)

戴樹桂

主編

高等教育出版社

1997年3月第一版2、環(huán)境化學(xué)

何燧源

金云云

何方

編著

華東理工大學(xué)出版社2000年12月第三版3、

環(huán)境化學(xué)

王曉蓉

編著

南京大學(xué)出版社

1993年11月第一版

4、

環(huán)境化學(xué)教程

鄧南圣

吳峰

編著

武漢大學(xué)出版社

2000年1月第一版5、EnvironmentalChemistry(seventhedition)

SE.ManahanLewisPublishers*科學(xué)期刊1.中國(guó)環(huán)境科學(xué)2.環(huán)境科學(xué)3.環(huán)境化學(xué)4.環(huán)境科學(xué)學(xué)報(bào)5.chemosphere6.Environ.Sci.Technol.7.TheScienceoftheTotalEnvironment8.WaterResearch*全球變暖，臭氧層破壞，物種滅絕，生物多樣性減少，有毒有害化學(xué)物品污染加劇，土地沙化，颶風(fēng)肆掠，使人類的生存環(huán)境受到嚴(yán)重的威脅。

環(huán)境及其組成*環(huán)境環(huán)境是指與體系有關(guān)的周圍客觀事物的總和，體系是指被研究的對(duì)象，即中心事物。包括自然環(huán)境和社會(huì)環(huán)境兩大部分。1、自然環(huán)境

自然環(huán)境是人類目前賴以生存、生活和生產(chǎn)所必需的自然條件和自然資源的總稱，即陽光、溫度、氣候、地磁、空氣、水、巖石、土壤、動(dòng)植物、微生物以及地殼的穩(wěn)定性等自然因素的總和?！爸苯踊蜷g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”，簡(jiǎn)稱為環(huán)境。

*環(huán)境自然環(huán)境亦可以看作由地球環(huán)境和外圍空間環(huán)境兩部分組成。2、社會(huì)環(huán)境

社會(huì)環(huán)境是指人類的社會(huì)制度等上層建筑條件，包括社會(huì)的經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)、城鄉(xiāng)結(jié)構(gòu)以及同各種社會(huì)制度相適應(yīng)的政治、經(jīng)濟(jì)、法律、宗教、藝術(shù)、哲學(xué)的觀念與機(jī)構(gòu)等。*環(huán)境《中華人民共和國(guó)環(huán)境保護(hù)法》把環(huán)境定義為：“影響人類生存和發(fā)展的各種天然的和經(jīng)過人工改造的自然因素的總體，包括大氣、水、海洋、土地、礦藏、森林、草原、野生生物、自然保護(hù)區(qū)、風(fēng)景名勝、城市和鄉(xiāng)村等?！?/p>

*環(huán)境的形成和發(fā)展

在地球的原始地理環(huán)境剛剛形成的時(shí)候,只有原子、分子的化學(xué)及物理運(yùn)動(dòng)。在大約35億年前，出現(xiàn)了生命現(xiàn)象。大約在30多億年以前出現(xiàn)了原核生物。大約在4億~2億年前大氣中氧的濃度趨近于現(xiàn)代的濃度水平，并在平流層形成了臭氧層。綠色植物(自養(yǎng)型生物)的出現(xiàn)和發(fā)展繁茂，及臭氧層的形成對(duì)地球的生物進(jìn)化具有重要意義。

*環(huán)境的形成和發(fā)展在距今2億多年前出現(xiàn)爬行動(dòng)物。在距今大約200萬~300萬年前出現(xiàn)了古人類。人類是物質(zhì)運(yùn)動(dòng)的產(chǎn)物，是地球的地表環(huán)境發(fā)展到一定階段的產(chǎn)物，環(huán)境是人類生存與發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，人類與其生存環(huán)境是統(tǒng)一的；人與動(dòng)物有本質(zhì)的不同，人通過自身的行為來使自然界為自己的目的服務(wù)，來支配自然界。*環(huán)境要素與環(huán)境質(zhì)量

1、環(huán)境要素環(huán)境要素，又稱環(huán)境基質(zhì)，是指構(gòu)成人類環(huán)境整體的各個(gè)獨(dú)立的、性質(zhì)不同的而又服從整體演化規(guī)律的基本物質(zhì)組分，包括自然環(huán)境要素和人工環(huán)境要素?！熳匀画h(huán)境要素通常指：水、大氣、生物、陽光、巖石、土壤等?！烊斯きh(huán)境要素包括：綜合生產(chǎn)力、技術(shù)進(jìn)步、人工產(chǎn)品和能量、政治體制、社會(huì)行為、宗教信仰等。

*環(huán)境要素與環(huán)境質(zhì)量2、環(huán)境質(zhì)量環(huán)境質(zhì)量指在一個(gè)具體的環(huán)境內(nèi)，環(huán)境的總體或環(huán)境的某些要素，對(duì)人群的生存和繁衍以及經(jīng)濟(jì)發(fā)展的適宜程度，是反映人群的具體要求而形成的對(duì)環(huán)境評(píng)定的一種概念。環(huán)境質(zhì)量除了所謂的大氣環(huán)境質(zhì)量、水環(huán)境質(zhì)量、土壤環(huán)境質(zhì)量、誠(chéng)市環(huán)境質(zhì)量之外，還有生產(chǎn)環(huán)境質(zhì)量、文化環(huán)境質(zhì)量。*環(huán)境問題

環(huán)境問題是指作為中心事物的人類與作為周圍事物的環(huán)境之間的矛盾。環(huán)境問題分類

按發(fā)生的機(jī)制進(jìn)行分類，環(huán)境問題主要有環(huán)境破壞和環(huán)境污染與干擾兩種類型。1.環(huán)境破壞環(huán)境破壞又稱生態(tài)破壞。主要指人類的社會(huì)活動(dòng)產(chǎn)生的有關(guān)環(huán)境效應(yīng)，導(dǎo)致了環(huán)境結(jié)構(gòu)與功能的變化，對(duì)人類的生存與發(fā)展產(chǎn)生了不利影響。*環(huán)境問題分類環(huán)境破壞按對(duì)象性質(zhì)可分為兩類：一類是生物環(huán)境破壞.如因過度砍伐引起的森林覆蓋率銳減，因過度放牧引起草原退化，因?yàn)E肆捕殺引起許多動(dòng)物物種瀕臨滅絕等。

另一類屬非生物環(huán)境破壞。

*環(huán)境問題分類(2)環(huán)境污染與干擾環(huán)境污染有害物質(zhì)或因子進(jìn)入環(huán)境，并在環(huán)境中擴(kuò)散、遷移、轉(zhuǎn)化，便環(huán)境系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能發(fā)生變化，對(duì)人類或其他生物的正常生存和發(fā)展產(chǎn)生不利影響的現(xiàn)象，即是環(huán)境污染，常簡(jiǎn)稱“污染”。其中引起環(huán)境污染的物質(zhì)或因子稱環(huán)境污染物，簡(jiǎn)稱污染物。環(huán)境污染主要是指人類活動(dòng)導(dǎo)致環(huán)境質(zhì)量下降。*環(huán)境問題分類環(huán)境污染類型的劃分也因目的、角度不同而不同。按污染物性質(zhì)可分為生物污染、化學(xué)污染和物理污染；按環(huán)境要素可分為大氣污染、水污染、土壤污染、放射性污染等；其它還可以按污染產(chǎn)生的原因、按污染范圍等進(jìn)行不同的分類。

*環(huán)境問題分類環(huán)境干擾人類活動(dòng)所排出的能量進(jìn)入環(huán)境，達(dá)到一定的程度，產(chǎn)生對(duì)人類不良影響的現(xiàn)象，就是環(huán)境干擾。環(huán)境干擾包括噪聲、振動(dòng)、電磁波干擾、熱干擾等。環(huán)境干擾是由能量產(chǎn)生的，是物理問題。環(huán)境干擾一般是局部性的、區(qū)域性的，在環(huán)境中不會(huì)有殘余物質(zhì)存在，當(dāng)污染源停止作用后，污染也就立即消失。因此環(huán)境干擾的治理很快，只要停止排出能量，干擾就會(huì)立即消失。*環(huán)境問題的產(chǎn)生與發(fā)展

環(huán)境的變化，包括環(huán)境要素的物理化學(xué)性質(zhì)或環(huán)境結(jié)構(gòu)發(fā)生不利于人群和生物的變化，并對(duì)人類的生存產(chǎn)生不利的影響，于是產(chǎn)生環(huán)境問題。地球度過了40多億年以后，才成為人類的搖籃，最近的數(shù)千年成為人類之家。300萬年前的第三紀(jì)。大約距今300萬年時(shí),人類產(chǎn)生。

*環(huán)境問題的產(chǎn)生與發(fā)展在這一大變革時(shí)期的環(huán)境問題是氣候危機(jī)，屬于原生環(huán)境問題。

食物危機(jī)又迫使古人類再次改變自已的生活方式和生產(chǎn)方式。距今大約8000年前，人類學(xué)會(huì)了農(nóng)耕和畜牧，人類社會(huì)發(fā)展到了一個(gè)新的階段，即由原始社會(huì)進(jìn)入了農(nóng)業(yè)社會(huì)。到了工業(yè)社會(huì)，“三廢”排入環(huán)境，積累到一定程度，超過環(huán)境容量，造成環(huán)境污染。

*環(huán)境問題的產(chǎn)生與發(fā)展20世紀(jì)，由于近代社會(huì)經(jīng)濟(jì)的高度發(fā)展，環(huán)境污染和衰退更加嚴(yán)重，構(gòu)成了所謂社會(huì)公害，使人類的生存和發(fā)展受到更大的威脅。世界上曾發(fā)生過八大公害事件：§

1932年12月比利時(shí)馬斯（Meuse）河谷煙霧事件?！?/p>

1943年5月到10月美國(guó)洛杉磯光化學(xué)煙霧事件。§

多諾拉煙霧事件。§

倫敦?zé)熿F事件。*環(huán)境問題的產(chǎn)生與發(fā)展§

日本四日市哮喘事件?！焱赐床∈录！?/p>

水俁事件?！?/p>

米糠油事件。隨著人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，環(huán)境問題也在不斷產(chǎn)生和發(fā)展。環(huán)境污染的公害事件發(fā)生頻率加快。

*環(huán)境問題的產(chǎn)生與發(fā)展70年代以來，所發(fā)生的許多公害的嚴(yán)重程度，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了八大公害。§

1984年印度博帕爾市的一家農(nóng)藥廠，大約有45萬噸農(nóng)藥劇毒原料甲基異氰酸酯泄漏,發(fā)生了2500人中毒死亡，十余萬居民受害的悲慘事件。§

1986年前蘇聯(lián)切爾諾貝利核電站泄漏爆炸事件，使北歐、東歐等國(guó)大氣層中放射性塵埃增高達(dá)一周之久,是世界上第一次核電站污染環(huán)境的嚴(yán)重事故。*環(huán)境問題的產(chǎn)生與發(fā)展§

海灣戰(zhàn)爭(zhēng)造成的環(huán)境污染?！?/p>

我國(guó)的環(huán)境污染也相當(dāng)嚴(yán)重。SO2排放量顆粒物排放量西南地區(qū)酸雨水污染嚴(yán)重*環(huán)境問題的產(chǎn)生與發(fā)展

化學(xué)品急劇增加也帶來環(huán)境污染的問題。全世界化學(xué)品的產(chǎn)量已從50年代的700萬噸發(fā)展到80年代的2500萬噸。現(xiàn)在國(guó)際上已登記的化學(xué)品種達(dá)800萬種，而且每年還以上千種速度在發(fā)展，它們通過生產(chǎn)、儲(chǔ)藏、運(yùn)輸、應(yīng)用及最后處理進(jìn)入環(huán)境。例：鄰苯二甲酸酯（PhthalateEsters,PAEs）

*環(huán)境問題的產(chǎn)生與發(fā)展

常用PAEs有17種。目前，城市垃圾和工業(yè)廢棄物中塑料及其制品的比例為10%，PAEs（一種或多種PAEs）在塑料及其制品中占整體重量的20~50%。由于PAEs呈現(xiàn)游離狀態(tài)，極易直接轉(zhuǎn)移進(jìn)入環(huán)境，而廣泛存在于大氣、土壤和水體中，并參與生物（包括人體）代謝作用。

*環(huán)境問題的產(chǎn)生與發(fā)展1982年，美國(guó)國(guó)家毒理規(guī)劃署的實(shí)驗(yàn)報(bào)告，確證大白鼠和小白鼠能通過食物長(zhǎng)期吸收鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯而引起肝癌；1988年美國(guó)學(xué)者提出了鄰苯二甲酸二（2-乙基己基）酯（DEHP）作為嬰幼兒的橡皮奶頭和玩具成分的綜合風(fēng)險(xiǎn)評(píng)價(jià)報(bào)告。PAEs也屬環(huán)境激素類物質(zhì)，可導(dǎo)致生物與人體的性激素分泌量及活性下降、生殖器官異常、癌癥等發(fā)病率增加等。*環(huán)境問題的產(chǎn)生與發(fā)展環(huán)境問題已成為世界各國(guó)的主要政治問題和社會(huì)問題。

1972年聯(lián)合國(guó)在瑞典首都斯德哥爾摩召開了人類環(huán)境會(huì)議。§把環(huán)境問題與社會(huì)因素聯(lián)系起來?！煺浇M建了聯(lián)合國(guó)環(huán)境規(guī)劃署(UNEP)。

*環(huán)境問題的產(chǎn)生與發(fā)展20世紀(jì)80年代對(duì)環(huán)境的認(rèn)識(shí)有新的突破性發(fā)展，提出持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。20世紀(jì)90年代，鞏固和發(fā)展了這種指導(dǎo)思想，形成當(dāng)代主導(dǎo)的環(huán)境意識(shí)。*人類生存面臨挑戰(zhàn)§人口“爆炸”是人類面臨的第一個(gè)威協(xié)和挑戰(zhàn)。人口激增將加劇貧困和資源枯竭，貧窮和落后又加劇資源和生態(tài)破壞。

中國(guó)中國(guó)人均資源占有量遠(yuǎn)低于世界平均水平?！叭丝诒姸唷币阎萍s著我國(guó)社會(huì)、經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。

*人類生存面臨挑戰(zhàn)

§大氣污染日益嚴(yán)重是人類面臨的第二個(gè)挑戰(zhàn)。

由于工業(yè)迅速發(fā)展，排放到大氣中的硫氧化物、氮氧化物等與日俱增，導(dǎo)致大氣污染日益嚴(yán)重；它主要表現(xiàn)為酸雨、溫室效應(yīng)、臭氧層破壞等。

§淡水危機(jī)是人類面臨的第三個(gè)嚴(yán)重挑戰(zhàn)。淡水資源不足，分布又不均勻；水污染進(jìn)一步加劇其緊張程度，造成淡水供需矛盾尖銳，世界范圍的飲用水水荒和水污染疾病蔓延。

*人類生存面臨挑戰(zhàn)§自然資源破壞和生態(tài)環(huán)境繼續(xù)惡化是人類面臨的第四個(gè)嚴(yán)重挑戰(zhàn)。具體表現(xiàn)為：森林資源繼續(xù)減少，覆蓋率不斷下降，水土流失，陸地沙漠化及物種滅絕等。

水土流失是一個(gè)全球性的問題。

自然資源破壞及生態(tài)環(huán)境惡化還表現(xiàn)在陸地沙漠化。

§自然災(zāi)害增加，重大環(huán)境污染事故增多給人類生存和發(fā)展帶來巨人威脅，這是人類面臨的第五個(gè)嚴(yán)重挑戰(zhàn)。

*環(huán)境科學(xué)的研究?jī)?nèi)容和任務(wù)

環(huán)科學(xué)的產(chǎn)生

環(huán)境學(xué)是主要研究環(huán)境結(jié)構(gòu)與狀態(tài)的運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律及其與人類社會(huì)活動(dòng)之間的關(guān)系，研究人類社會(huì)與環(huán)境之間協(xié)同演化、持續(xù)發(fā)展的規(guī)律和具體途徑的科學(xué)。

春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)代就有所謂“天人關(guān)系”的爭(zhēng)論。

1962年，美國(guó)海洋生物學(xué)家蕾切爾·卡遜（R.Carson）出版了《寂靜的春天》。

近代環(huán)境科學(xué)開始產(chǎn)生并發(fā)展起來

*環(huán)境科學(xué)的研究?jī)?nèi)容和任務(wù)環(huán)境學(xué)的兩個(gè)重要?dú)v史階段：第一階段是直接運(yùn)用地學(xué)、生物學(xué)、化學(xué)、物理學(xué)、公共衛(wèi)生學(xué)、工程技術(shù)科學(xué)的原理和方法，闡明環(huán)境污染的程度、危害和機(jī)理，探索相應(yīng)的治理措施和方法，由此發(fā)展出環(huán)境地學(xué)、環(huán)境生物學(xué)、環(huán)境化學(xué)、環(huán)境物理學(xué)、環(huán)境醫(yī)學(xué)、環(huán)境工程學(xué)等一系列新的邊緣性分支學(xué)科。新階段:即把社會(huì)與環(huán)境的直接演化作為研究對(duì)象，綜合考慮人口、經(jīng)濟(jì)、資源與環(huán)境等主要因素的制約關(guān)系，從多層次乃至最高層次上探討人與環(huán)境協(xié)調(diào)演化的具體途徑。

*環(huán)境科學(xué)的研究?jī)?nèi)容和任務(wù)環(huán)境學(xué)的定義：研究環(huán)境結(jié)構(gòu)、環(huán)境狀態(tài)及其運(yùn)動(dòng)變化規(guī)律，研究環(huán)境與人類社會(huì)活動(dòng)間的關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上尋求正確解決環(huán)境問題，確保人類社會(huì)與環(huán)境之間演化、持續(xù)發(fā)展的具體途徑的科學(xué)。

*環(huán)境科學(xué)的研究?jī)?nèi)容和任務(wù)二、環(huán)境學(xué)的特點(diǎn)

1、綜合性環(huán)境學(xué)的形成過程，特定的研究對(duì)象，以及非常廣泛的學(xué)科基礎(chǔ)和研究領(lǐng)域，決定了環(huán)境學(xué)是一門綜合性很強(qiáng)的重要的新興學(xué)科。2、人類所處地位的特殊性

在“人類--環(huán)境”系統(tǒng)中，人與環(huán)境的對(duì)立統(tǒng)一關(guān)系具有共軛性，并呈正相關(guān)。人類對(duì)環(huán)境的作用和環(huán)境的反饋?zhàn)饔孟嗷ヒ蕾嚒⒒橐蚬?，?gòu)成一個(gè)共軛體。

3、學(xué)科形成的獨(dú)特性

*環(huán)境科學(xué)的研究?jī)?nèi)容和任務(wù)三、環(huán)境學(xué)的研究?jī)?nèi)容及分科1、研究的主要內(nèi)容（1）環(huán)境質(zhì)量的基礎(chǔ)理論包括環(huán)境質(zhì)量狀況的綜合評(píng)價(jià)，污染物質(zhì)在環(huán)境中的遷移、轉(zhuǎn)化、增大和消失的規(guī)律，環(huán)境自凈能力的研究，環(huán)境的污染破壞對(duì)生態(tài)的影響等。（2）環(huán)境質(zhì)量的控制與防治包括改革生產(chǎn)工藝，搞好綜合利用，盡量減少或不產(chǎn)生污染物質(zhì)以及凈化處理技術(shù)；合理利用和保護(hù)自然資源；搞好環(huán)境區(qū)域規(guī)劃和綜合防治等。*環(huán)境科學(xué)的研究?jī)?nèi)容和任務(wù)（3）環(huán)境監(jiān)測(cè)分析技術(shù)，環(huán)境質(zhì)量預(yù)報(bào)技術(shù)。（4）環(huán)境污染與人體健康的關(guān)系，特別是環(huán)境污染所引起的致癌、致畸和致突變的研究及防治。2、環(huán)境科學(xué)的分科

環(huán)境學(xué)按其性質(zhì)和作用劃分為三部分：環(huán)境基礎(chǔ)科學(xué)、環(huán)境技術(shù)學(xué)及環(huán)境社會(huì)學(xué)。

*環(huán)境科學(xué)的研究?jī)?nèi)容和任務(wù)環(huán)境基礎(chǔ)科學(xué)

環(huán)境生物學(xué)\環(huán)境物理學(xué)\環(huán)境化學(xué)\環(huán)境生態(tài)學(xué)\環(huán)境醫(yī)學(xué)\環(huán)境地學(xué)環(huán)境生物學(xué)

研究生物與受人類干預(yù)的環(huán)境之間的相互作用機(jī)理和規(guī)律。環(huán)境物理學(xué)

研究物理環(huán)境和人類之間的相互作用。主要研究聲、光、熱、電磁場(chǎng)和射線對(duì)人類的影響，以及消除其不良影響的技術(shù)途徑和措施。

環(huán)境聲學(xué)\環(huán)境光學(xué)\環(huán)境熱學(xué)\環(huán)境電磁學(xué)\環(huán)境空氣動(dòng)力學(xué)

*環(huán)境科學(xué)的研究?jī)?nèi)容和任務(wù)環(huán)境化學(xué)運(yùn)用化學(xué)的理論和方法，研究大氣、水、土壤環(huán)境中潛在有害有毒化學(xué)物質(zhì)含量的鑒定和測(cè)定、污染物存在形態(tài)、遷移轉(zhuǎn)化規(guī)律、生態(tài)效應(yīng)以及減少或消除其產(chǎn)生的科學(xué)。

環(huán)境分析化學(xué)環(huán)境污染化學(xué)污染控制化學(xué)環(huán)境生態(tài)學(xué)研究人為干擾下，生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)在的變化機(jī)理、規(guī)律和對(duì)人類的反效應(yīng)，尋找受損生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)、重建和保護(hù)對(duì)策的科學(xué)。環(huán)境醫(yī)學(xué)

環(huán)境流行病學(xué)、環(huán)境毒理學(xué)和環(huán)境醫(yī)學(xué)監(jiān)測(cè)

*環(huán)境科學(xué)的研究?jī)?nèi)容和任務(wù)環(huán)境地學(xué)以人一地系統(tǒng)為對(duì)象，研究它的發(fā)生和發(fā)展，組成和結(jié)構(gòu)，調(diào)節(jié)和控制，改造和利用。環(huán)境技術(shù)學(xué)環(huán)境工程學(xué)\環(huán)境工效學(xué)

環(huán)境工程學(xué)

運(yùn)用工程技術(shù)的原理和方法，防治環(huán)境污染，合理利用自然資源，保護(hù)和改善環(huán)境質(zhì)量。包括環(huán)境污染防治工程技術(shù)、環(huán)境系統(tǒng)工程和環(huán)境水利工程。環(huán)境工效學(xué)

研究環(huán)境因素與工作效率的關(guān)系。

*環(huán)境科學(xué)的研究?jī)?nèi)容和任務(wù)環(huán)境社會(huì)學(xué)環(huán)境管理學(xué)\環(huán)境法學(xué)\環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)\環(huán)境教育學(xué)\環(huán)境教育學(xué)\環(huán)境美學(xué)\環(huán)境心理學(xué)

環(huán)境管理學(xué)

環(huán)境質(zhì)量評(píng)價(jià)學(xué)環(huán)境規(guī)劃學(xué)環(huán)境法學(xué)

研究關(guān)于保護(hù)自然資源和防治環(huán)境污染的立法體系、法律制度和法律措施，目的在于調(diào)整因保護(hù)環(huán)境而產(chǎn)生的社會(huì)關(guān)系。

*環(huán)境科學(xué)的研究?jī)?nèi)容和任務(wù)環(huán)境經(jīng)濟(jì)學(xué)

運(yùn)用經(jīng)濟(jì)科學(xué)和環(huán)境科學(xué)的原理和方法，分析經(jīng)濟(jì)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的矛盾，以及經(jīng)濟(jì)再生產(chǎn)、人口再生產(chǎn)和自然再生產(chǎn)三者之間的關(guān)系，選擇經(jīng)濟(jì)、合理的物質(zhì)變換方式，以便用最小的勞動(dòng)消耗為人類創(chuàng)造清潔、舒適、優(yōu)美的生活和工作環(huán)境。環(huán)境教育學(xué)

以跨學(xué)科培訓(xùn)為特征，以喚起受教育者的環(huán)境意識(shí)，理解人類與環(huán)境的相關(guān)關(guān)系，發(fā)展解決環(huán)境問題的技能，樹立正確的環(huán)境價(jià)值觀和態(tài)度的一門教育科學(xué)。*環(huán)境科學(xué)的研究?jī)?nèi)容和任務(wù)環(huán)境倫理學(xué)

從倫理和哲學(xué)的角度研究人類與環(huán)境的關(guān)系，是人類對(duì)待環(huán)境的思維和行為的準(zhǔn)繩。環(huán)境美學(xué)

研究審美立體、環(huán)境意識(shí)、環(huán)境道德以及技術(shù)美的設(shè)計(jì)，從而達(dá)到美感、審美享受的要求，便社會(huì)物質(zhì)不斷發(fā)展。

環(huán)境心理學(xué)

研究從心理學(xué)角度保持符合人們心愿的環(huán)境的一門科學(xué)。

*環(huán)境科學(xué)的研究?jī)?nèi)容和任務(wù)1、探索全球范圍內(nèi)自然環(huán)境演化的規(guī)律

了解和掌握環(huán)境的變化過程，包括環(huán)境系統(tǒng)的基本特征、結(jié)構(gòu)和組成，以及演化的機(jī)理等。2、探索全球范圍內(nèi)人與環(huán)境的相互依存關(guān)系探索人與生物圈的相互依存關(guān)系3、協(xié)調(diào)人類的生產(chǎn)、消費(fèi)活動(dòng)同生態(tài)要求之間的關(guān)系環(huán)境與發(fā)展問題已成為當(dāng)前世界各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)，協(xié)調(diào)發(fā)展論、持續(xù)發(fā)展的理論，從總體上協(xié)調(diào)人與環(huán)境的關(guān)系，已成為環(huán)境學(xué)研究的重大課題。

*環(huán)境科學(xué)的研究?jī)?nèi)容和任務(wù)4、探索區(qū)域污染綜合防治的途徑運(yùn)用工程技術(shù)及管理措施(法律、經(jīng)濟(jì)、教育及行政手段)，從區(qū)域環(huán)境的整體上調(diào)節(jié)控制“人類--環(huán)境”系統(tǒng)，利用系統(tǒng)分析及系統(tǒng)工程的方法，尋求解決區(qū)域環(huán)境問題的最優(yōu)方案。一是綜合分析自然生態(tài)系統(tǒng)的狀況、調(diào)節(jié)能力，以及人類對(duì)自然生態(tài)系統(tǒng)的改造和所采取的技術(shù)措施。二是綜合考慮各經(jīng)濟(jì)部門之間的聯(lián)系，探索物質(zhì)、能量在其間的流動(dòng)過程和規(guī)律，尋求合理的結(jié)構(gòu)和布局，尋求對(duì)資源的最佳利用方案。三是以生態(tài)理論為指導(dǎo)研究制定區(qū)域(或國(guó)家)的環(huán)境經(jīng)濟(jì)規(guī)劃。*環(huán)境污染物一、環(huán)境污染物的類別

環(huán)境污染物是環(huán)境化學(xué)研究的對(duì)象

環(huán)境污染物按受污染物影響的環(huán)境要素可分為大氣污染物、水體污染物、土壤污染物等。按污染物的形態(tài)可分為氣體污染物、液體污染物和固體廢物。按污染物的性質(zhì)可分為化學(xué)污染物、物理污染物和生物污染物。

*環(huán)境污染物人類社會(huì)不同功能產(chǎn)生的污染物工業(yè)：工業(yè)生產(chǎn)對(duì)環(huán)境造成污染主要是由于對(duì)自然資源的過量開采，造成多種化學(xué)元素在生態(tài)系統(tǒng)中的超量循環(huán)；能源和水資源的消耗與利用；生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的“三廢”。農(nóng)業(yè)：農(nóng)業(yè)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染主要是由于使用農(nóng)藥、化肥、農(nóng)業(yè)機(jī)械等工業(yè)品，農(nóng)業(yè)本身造成的水土流失和農(nóng)業(yè)廢棄物。農(nóng)家肥料中常含有細(xì)菌和微生物。

*環(huán)境污染物交通運(yùn)輸：污染主要是噪聲、汽油(柴油)等燃料燃燒產(chǎn)物的排放和有毒有害物的泄漏、清洗、揚(yáng)塵和污水等。生活：生活活動(dòng)也能產(chǎn)生物理的、化學(xué)的和生物的污染，排放“三廢”?；瘜W(xué)污染物

(1)元素(2)無機(jī)物(3)有機(jī)化合物和烴類(4)金屬有機(jī)和準(zhǔn)金屬有機(jī)化合物

*環(huán)境污染物(5)含氧有機(jī)化合物(6)有機(jī)氮化合物(7)有機(jī)鹵化物(8)有機(jī)硫化合物(9)有機(jī)磷化合物二、優(yōu)先控制有毒有機(jī)化合物美國(guó)環(huán)保局基于有毒化學(xué)物的毒性、自然降解的可能性及在水體中出現(xiàn)的概率等因素，從7萬余種有機(jī)化學(xué)物中篩選出65類，129種優(yōu)先控制的污染物名單。

*環(huán)境污染物其中有毒有機(jī)化合物有114種，占總數(shù)的88.4%。包括21種殺蟲劑，8種多氯聯(lián)苯及有關(guān)化合物，26種鹵代脂肪烴，7種鹵代醚，12種單環(huán)芳烴，11種苯酚類。6種鄰苯二甲酸酯，16種多環(huán)芳烴，7種亞硝胺及其他化合物。歐州經(jīng)濟(jì)共同體于1975年提出有毒化合物的“黑名單”和“灰名單”。聯(lián)邦德國(guó)和荷蘭也提出有機(jī)污染物的控制名單。

*環(huán)境污染物中國(guó)優(yōu)先控制的有毒有機(jī)化合物

在“黑名單”中，共有14類，68種優(yōu)先控制的污染物。其中優(yōu)先控制的有毒有機(jī)化合物有12類，58種，占總數(shù)的85.29%，包括10種鹵代(烷、烯)烴類，6種苯系物，4種氯代苯類，1種多氯聯(lián)苯。7種酚類，6種硝基苯，4種苯胺，7種多環(huán)芳烴，3種酞酸酯，8種農(nóng)藥、丙烯腈和2種亞硝胺。

*環(huán)境污染物1、二氯甲烷2、三氯甲烷3、四氯化碳4、1，2-二氯乙烷5、1，1，1-三氯乙烷6、1，1，2-三氯乙烷7、1，1，2，2-四氯乙烷8、三氯乙烯9、四氯乙烯10、三溴甲烷11、苯12、甲苯13、乙苯14、鄰二甲苯15、間-二甲苯16、對(duì)-二甲苯17、氯苯18、鄰-二氯苯19、對(duì)-二氯苯20、六氯苯21、多氯聯(lián)苯22、苯酚23、間-甲酚24、2，4二氯酚25、2，4，6-三氯酚26、五氯酚*環(huán)境污染物27、對(duì)-硝基酚28、硝基苯29、對(duì)-硝基甲苯30、2，4-二硝基甲苯31、三硝基甲苯32、對(duì)硝基氯苯33、2，4-二硝基氯苯34、苯胺35、二硝基苯胺36、對(duì)硝基苯胺37、2，6-二氯硝基苯胺38、萘39、熒蒽40、苯并[b]熒蒽41、苯并[K]熒蒽42、苯并[k]芘43、茚并[1，2，3-cd]芘44、苯并[ghi]芘45、酞酸二甲脂46、酞酸二丁脂47、酞酸二辛脂48、六六六49、滴滴涕50、滿滴畏51、樂果52、對(duì)硫磷*環(huán)境污染物53、甲基對(duì)硫磷54、除草謎55、敵百蟲56、丙烯腈57、N-亞硝基二丙胺58、N-亞硝基二正丙胺差別：

多環(huán)芳烴、有機(jī)氯農(nóng)藥、多氯聯(lián)苯、酞酸脂等。*環(huán)境污染物三、環(huán)境效應(yīng)及其影晌因素自然過程或人類的生產(chǎn)和生活活動(dòng)會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染和破壞，從而導(dǎo)致環(huán)境系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化，稱為環(huán)境效應(yīng)。環(huán)境效應(yīng)：

分為自然環(huán)境效應(yīng)和人為環(huán)境效應(yīng)。按環(huán)境變化的性質(zhì)劃分，則可分為環(huán)境物理效應(yīng)、環(huán)境化學(xué)效應(yīng)和環(huán)境生物效應(yīng)。1、環(huán)境物理效應(yīng)

由物理作用引起的環(huán)境效應(yīng)即為環(huán)境物理效應(yīng)。*環(huán)境污染物2、環(huán)境化學(xué)效應(yīng)在各種環(huán)境因素影響下，物質(zhì)間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生的環(huán)境效應(yīng)即為環(huán)境化學(xué)效應(yīng)。

3、環(huán)境生物效應(yīng)環(huán)境因素變化導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)變異而產(chǎn)生的后果即為環(huán)境生物效應(yīng)。

*72第二篇

大氣環(huán)境化學(xué)

大氣環(huán)境化學(xué)主要研究大氣環(huán)境中污染物質(zhì)的化學(xué)組成、性質(zhì)、存在狀態(tài)等物理化學(xué)特性及其來源、分布、遷移、轉(zhuǎn)化、累積、消除等過程中的化學(xué)行為、反應(yīng)機(jī)制和變化規(guī)律，探討大氣污染對(duì)自然環(huán)境的影響等。

73第一章天然大氣和重要污染物基本要求：掌握天然大氣的組成，大氣主要層次的特點(diǎn).了解大氣中離子和自由基的來源.了解大氣重要污染物的源.了解溫室效應(yīng)、溫室氣體及其對(duì)大氣環(huán)境的影響.741.1大氣的組成和停留時(shí)間

一、大氣的組成大氣主要組分是氮和氧，其次是氬和CO2，此外還有一些稀有氣體和CH4、SO2、NO2、CO、NH3和O3等，總和不超過0.1%。大氣還含有0.1至5%的水，正常范圍為1~3%，大氣的總重量約為5500萬億噸，為地球重量的百萬分之一。粒徑大于l0

m顆粒稱為降塵;粒徑小于l0

m的顆粒，稱為飄塵。

751.1大氣的組成和停留時(shí)間二、大氣組分的停留時(shí)間

各種化學(xué)反應(yīng)、生物活動(dòng)、放射性衰變及工業(yè)活動(dòng)等不斷產(chǎn)生氣體投放至大氣；又因化學(xué)反應(yīng)、生物活動(dòng)、物理過程及海洋、陸地吸收而不斷遷出大氣。

某組分在貯庫(kù)中的總輸入速度(FX)和總輸出速度(Rx)是相等的，若假設(shè)x組分的貯量為Mx，則可由下式確定組分x在大氣中的停留時(shí)間tX：

tX=Mx/Rx=Mx/FX

761.1大氣的組成和停留時(shí)間

惰性氣體Ar、Ne、He、Kr和Xe停留時(shí)間都在107年以上，屬于外循環(huán)氣體。其次是參與生物、水、巖石等循環(huán)的生物循環(huán)氣體N2(100萬年)、02(6000年)、H2(5年)、CO2(10年)、CH4(2~5年)、N2O(8~15年)、CO(1年)。大氣中停留時(shí)間小于1年的氣體，如H2O(10.1天)、O3(小于1天)、SO2(小于0.01年)、NH3(~1天)、NO和NO2(小于1月)等，它們?cè)诖髿庵械臐舛茸兓容^明顯。

771.2大氣的主要層次

大氣劃分為對(duì)流層、平流層、中層和熱層等若干層。此外，還有所謂散逸層，有時(shí)也劃作一個(gè)層區(qū)。一、對(duì)流層特點(diǎn)：(1)氣溫隨高度增加而降低。在不同地區(qū)、不同季節(jié)和不同高度，降低的數(shù)值并不相同。(2)空氣具有強(qiáng)烈的對(duì)流運(yùn)動(dòng)。(3)氣體密度大。781.2大氣的主要層次二、平流層平流層內(nèi)，隨著高度的增高，氣溫保持不變或稍有上升，故又稱同溫層。特點(diǎn)：(1)大氣穩(wěn)定。(2)平流層內(nèi)垂直對(duì)流運(yùn)動(dòng)很小。(3)大氣透明度高。三、中層從平流層頂?shù)郊s80~85km間的一層稱為中層。

791.2大氣的主要層次四、熱層

從80km到約500km稱為熱層。特點(diǎn)：(1)氣溫隨高度增高而普遍上升，溫度最高可升至1200℃。(2)空氣處于高度電離狀態(tài)。

801.3大氣中的離子及自由基

一、大氣中的離子高層大氣的特征之一是存在顯著數(shù)量的電子及正離子。在約50km以上的高空是離子普遍存在的電離層，該層離子主要受紫外線照射產(chǎn)生，在夜間，正離子慢慢地與自由電子重新結(jié)合。二、大氣中的自由基高層大氣中的光致電離及電磁輻射可以產(chǎn)生自由基。1、自由基反應(yīng)凡是有自由基生成或由其誘發(fā)的反應(yīng)都叫自由基反應(yīng)。811.3大氣中的離子及自由基

甲烷與氯在光的存在下發(fā)生的反應(yīng)就是一種自由基反應(yīng)：Cl2

2Cl

Cl

+CH4

CH3

+HClCH3

+Cl2

CH3Cl+Cl

放出的Cl

又可和甲烷反應(yīng)而使反應(yīng)繼續(xù)進(jìn)行。2、大氣中主要自由基的來源最主要的是OH自由基，其次是HO2

及H3C

、H3CO

和H3COO

等在大氣中也比較活躍。

821.3大氣中的離子及自由基（1）OH

基的來源HONO

OH+NO（光

400nm）H2O2

2OH

（光

370nm）O+H2O

2OH

（O來自O(shè)3光解）OH

與烷烴、醛類·烯烴、芳烴和鹵代烴等有機(jī)物的反應(yīng)速度常數(shù)要比O3大幾個(gè)數(shù)量級(jí)。OH

在大氣化學(xué)反應(yīng)過程中是十分活潑的氧化劑。

831.3大氣中的離子及自由基（2）HO2

的來源HO2

主要來自大氣中甲醛的光解，CH3ONO的光解所產(chǎn)生的自由基HCO

和H3CO

與空氣中的氧作用的結(jié)果以及HO

與H2O2或CO作用的結(jié)果。（3）H3C

、H3CO

、H3COO

等的來源H3C(烷基自由基)主要來自乙醛和丙酮的光解；H3CO(烷氧基自由基)主要來自甲基亞硝酸酯光解；H3COO(過氧烷基自由基)來自H3C

與O2的作用。

841.4大氣中的重要污染物

從18世紀(jì)末至20世紀(jì)初，是大氣污染的形成時(shí)期。上世紀(jì)50年代至70年代，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家石油、化石燃料使用量迅速上升，大氣污染物含量迅速上升，致使大氣污染加劇。80年代以來，由于酸雨、臭氧層的破壞和溫室效應(yīng)等問題的加劇，大氣污染問題已成為全球性環(huán)境問題，嚴(yán)重威脅著人類生存和發(fā)展。

851.4大氣中的重要污染物一、含硫化合物

硫化合物主要包括硫化氫、二氧化硫、三氧化硫、硫酸、亞硫酸鹽、硫酸鹽和有機(jī)硫化合物等。其中最主要的是硫化氫、二氧化硫和硫酸鹽。人類的活動(dòng)，使大量硫化合物進(jìn)入大氣。

861.4大氣中的重要污染物二、含氮化合物主要含氮化合物為N2O、NO、NO2、N2O5、NH3、硝酸鹽、亞硝酸鹽和銨鹽等。1.N2ON2O是無色氣體，稱為“笑氣”的麻醉劑可通過微生物的作用產(chǎn)生，是目前已知的溫室氣體之一，含量約為0.3ppm。N2O的催化循環(huán)反應(yīng)，導(dǎo)致了臭氧的不斷損耗。N2O天然源主要有海洋、土壤、淡水和雷電。人為源主要有氮肥、化石燃料燃燒及工業(yè)排放等。

871.4大氣中的重要污染物2.NOx

無色無味的NO和刺激性的紅棕色NO2均是大氣中的重要污染物，通常用NOx表示。通過閃電、微生物固定及NH3的氧化等各種天然源和污染源進(jìn)入大氣。大氣中的氮在高溫下能氧化成一氧化氮，進(jìn)而轉(zhuǎn)化為二氧化氮?；鹕奖l(fā)和森林大火等都會(huì)產(chǎn)生氮氧化物。人為污染源是各種燃料在高溫下的燃燒以及硝酸、氮肥、炸藥和染料等生產(chǎn)過程中所產(chǎn)生的含氮氧化物廢氣造成的，其中以燃料燃燒排出的廢氣造成的污染最為嚴(yán)重。

881.4大氣中的重要污染物三、含碳化合物

CO

CO是由含碳燃料的不完全燃燒而產(chǎn)生，或者是在內(nèi)燃機(jī)的高溫、高壓的燃燒條件下產(chǎn)生.CO的天然源主要來自海洋中生物的作用、植物葉綠素的分解、森林中放出萜的氧化、森林大火以及大氣中CH4的光化學(xué)氧化和CO2的光解等。放電作用引起云層中有機(jī)物的光氧化作用，二氧化碳的輕微解離作用，種子發(fā)芽、籽苗生長(zhǎng)及人和動(dòng)物新陳代謝過程中都會(huì)產(chǎn)生CO。

891.4大氣中的重要污染物CO2二氧化碳是一種無毒的溫室氣體，由于CO2的增加將引起溫室效應(yīng)的加劇，而導(dǎo)致全球氣候變暖的重大影響。大氣中CO2是自然存在的，可通過動(dòng)物的呼吸排出CO2，植物體廢棄物作為燃料燃燒或腐敗而自然氧化時(shí)，均將產(chǎn)生CO2排入大氣。甲烷在平流層中與OH自由基反應(yīng)的最終產(chǎn)物為CO2。此外，海水中CO2比大氣高60余倍，因此可以進(jìn)行交換作用而排出CO2。901.4大氣中的重要污染物3、碳?xì)浠衔锾細(xì)浠衔锿ǔＶ窩1~C8的可揮發(fā)的碳?xì)浠衔?，包含烷烴、烯烴、炔烴、脂肪烴和芳香烴等，其中CH4是主要的碳?xì)浠衔?。碳?xì)浠衔镏饕獊碜蕴烊辉?，其次是植物排出的萜烯化合物。CH4主要是由厭氧細(xì)菌的發(fā)酵過程如沼澤、泥塘、濕凍土帶、水稻田底部、牲畜反芻和白蟻的墓穴等產(chǎn)生。

911.4大氣中的重要污染物

汽車廢氣排出的碳?xì)浠衔镏饕煞譃閮深?

烴類----甲烷、乙烯、乙炔、丙烯和丁烷等；醛類----甲醛、乙醛、丙醛、丙烯醛和苯甲醛等，此外還有少量多環(huán)芳烴和芳烴。921.4大氣中的重要污染物四、含鹵素化合物CH3Cl、CH3Br、CH3I來自天然源，主要是來自海洋，其余含鹵素化合物都是由于人類活動(dòng)產(chǎn)生的。氟氯烴類(CFCs)化合物可用作冰箱制冷劑、噴霧器中的推進(jìn)劑、溶劑和塑料起泡劑等。CFCs在大氣層中不是自然存在的，而完全是由人為產(chǎn)生的。

931.5溫室氣體和溫室效應(yīng)一、地球的熱平衡

進(jìn)入大氣的太陽輻射約50%以直接方式或被云、顆粒物和氣體散射的方式到達(dá)地球表面；另外的50%被直接反射回去或被大氣吸收。地球表面能量返回大氣由傳導(dǎo)、對(duì)流和輻射三種能量傳輸機(jī)制來完成。941.5溫室氣體和溫室效應(yīng)二、溫室氣體和溫室效應(yīng)1.大氣中發(fā)生的溫室效應(yīng)2.人為的溫室效應(yīng)增加大氣中CO2等溫室氣體濃度，阻止地球熱量的散失，使地球發(fā)生可感覺到的氣溫升高，這就是有名的“溫室效應(yīng)”。溫室氣體包括兩類：一類在對(duì)流層混合均勻，如CO2、CH4、N2O和CFCs。另一類在對(duì)流層混合不均勻，如O3。95

第二章氣相大氣化學(xué)

基本要求了解大氣光化學(xué)反應(yīng)基本原理，掌握氮氧化物主要?dú)庀喾磻?yīng)，NO、NO2和O3的基本光化學(xué)循環(huán)以及硫氧化物和有機(jī)物的主要?dú)庀喾磻?yīng)；掌握光化學(xué)煙霧形成條件及機(jī)理，了解平流層O3的生成和損耗的基本反應(yīng)和臭氧層破壞的基本原理。

96第二章氣相大氣化學(xué)2.1大氣光化學(xué)反應(yīng)基礎(chǔ)一定的分子或原子只能吸收一定能量的光子，吸收光能后的激發(fā)態(tài)分子處于不穩(wěn)定的狀態(tài)，可由許多途徑失去能量而成為穩(wěn)定狀態(tài)。（1）通過碰撞消耗活化能又回到基態(tài)；（2）發(fā)生離解；（3）直接與其他物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)；（4）發(fā)生熒光，回到基態(tài)。如大氣輝光(即大氣在夜間的發(fā)光現(xiàn)象)是由一部分激發(fā)的OH

引起的：

O3+H

OH*

+O2

OH*

OH

+h

972.2氮氧化物的氣相反應(yīng)

1、氮氧化物的基本反應(yīng)NO2可以與O或O3反應(yīng)生成NO3。NO3可以和NO反應(yīng)或光解作用再生成NO2或者再與NO2反應(yīng)生成N2O5。N2O5與H2O作用形成HNO3。

NO氧化為NO2可按下式進(jìn)行：

NO+O3

NO2+O2

在日光照耀下，NO也可被自由基OH

、CH3O

、CH3O2

和CH3COO2

等氧化，其反應(yīng)式：

OH

+NO

HONOCH3O

+NO

CH3ONO

982.2氮氧化物的氣相反應(yīng)

CH3O2

+NO

CH3O

+NO2CH3COO2

+NO

CH3O

+CO+NO2RO2

+NO

RO

+NO2NO2在日光照耀下可與OH

和O3等反應(yīng)，其反應(yīng)式：

OH

+NO2

HNO3O3+NO2

NO3+O2

992.2氮氧化物的氣相反應(yīng)

2、NO、NO2和O3的基本光化學(xué)循環(huán)NO、NO2和O3的基本光化學(xué)循環(huán)是大氣光化學(xué)過程的基礎(chǔ)，當(dāng)大氣中NO與NO2和陽光同時(shí)存在時(shí)，O3就作為NO2光分解的產(chǎn)物而生成。NO2+h

NO+OO+O2+M

O3+MM為空氣中的N2、O2或其它第三者分子。

O3+NO

NO2+O21002.3二氧化硫的氣相反應(yīng)1、SO2與氧原子的反應(yīng)

SO2+O

SO3其中氧原子的大部分來源是NO2光解

NO2+h

NO+OO原子的另一個(gè)反應(yīng)：

NO2+O2+M

O3+M+NO2、SO2與其它自由基的反應(yīng)

SO2+HO2

OH

+SO3SO2+CH3O2

CH3O

+SO3SO2+OH

HOSO21012.4有機(jī)物的氣相反應(yīng)

一次大氣污染物中有芳烴類、萘類、苯并(a)芘、蒽類、氯化芳烴、烷烴、烯烴、羧酸類等。二次大氣有機(jī)污染物一般都含有-COOH、-CH2OH、-CHO、-CH2ONO、-CH2ONO2、-COONO、-COONO2、-COOSO2、-COSO2等基團(tuán)。在大氣氣溶膠中甚至于有含約20個(gè)碳原子的羧酸類以及含約15個(gè)碳原子的帶硝基的羧酸。

1022.4有機(jī)物的氣相反應(yīng)

1、碳?xì)浠衔锏囊恍┲匾磻?yīng)如甲烷的氧化作用:CH4+O

H3C

+HO

H3C

+O2+M

H3COO

+MCH4+HO

H3C

+H2O

1032.4有機(jī)物的氣相反應(yīng)

還可產(chǎn)生一些附加反應(yīng)如下：

H3COO

+NO

H3CO

+NO2H3CO

+O3

多種產(chǎn)物H3CO

+O2

CH2O+HOO

H3COO

+NO2+M

H3COONO2+MH2CO+h

光分解產(chǎn)物

1042.4有機(jī)物的氣相反應(yīng)2、OH

與烯烴類、烴類、醛類、鹵代烴、芳烴類的反應(yīng)（1）OH

與烯烴的反應(yīng)（2）OH

與烷烴反應(yīng)（3）OH

與醛類反應(yīng)（4）OH

與鹵代烴反應(yīng)若鹵代烴中有氫原子，則將發(fā)生下面的反應(yīng)：

RH+OH

R

+H2O當(dāng)大氣中的OH

足夠多時(shí)，即可減少鹵代烴對(duì)平流層臭氧的破壞，若用含H的氟代烴也可減少對(duì)臭氧層的影響。（5）OH

與芳烴的反應(yīng)

1052.4有機(jī)物的氣相反應(yīng)3、烯烴與臭氧、原子氧和氮氧化物的反應(yīng)（1）烯烴與O3的反應(yīng)（2）烯烴與O的反應(yīng)

（3）烯烴與NOx的反應(yīng)

1062.4有機(jī)物的氣相反應(yīng)4、天然有機(jī)物的轉(zhuǎn)化

植物排放的不飽和有機(jī)化合物受太陽照射激發(fā)而發(fā)生反應(yīng)，生成顆粒物，這是光化學(xué)反應(yīng)形成煙霧的一種自然現(xiàn)象。在非城市地區(qū)和遠(yuǎn)離交通要道的野外，雖然距離工業(yè)或城市污染源相當(dāng)遠(yuǎn)，植物排放有機(jī)化合物的光化學(xué)反應(yīng)或非光化學(xué)反應(yīng)的氧化作用可能是形成霾霧的原因之一。

1072.5光化學(xué)煙霧

汽車、工廠等污染源排入大氣的碳?xì)浠衔?HC)和氮氧化物(NOx)等一次污染物在陽光(紫外線)作用下發(fā)生光化學(xué)反應(yīng)生成二次污染，參與光化學(xué)反應(yīng)過程的一次污染物和二次污染物的混合物(其中有氣體污染物，也有氣溶膠)所形成的煙霧污染現(xiàn)象，稱為光化學(xué)煙霧。光化學(xué)煙霧的表觀特征是煙霧彌漫，大氣能見度降低。光化學(xué)煙霧一般發(fā)生在大氣相對(duì)濕度較低，氣溫為24~32℃的夏季晴天。

1082.5光化學(xué)煙霧汽車尾氣以及石油和煤燃燒廢氣是形成光化學(xué)煙霧的主要污染源?？諝庵醒趸瘎┨貏e是O3也包括PAN（過氧乙酰硝酸酯）及其他化合物是煙霧形成的指標(biāo)。發(fā)生光化學(xué)煙霧還必須有烴類參加，烯烴特別能使煙霧形成，也必須有NOx參加，NOx是建立導(dǎo)致煙霧形成的起始光化學(xué)過程。光化學(xué)煙霧形成條件必須如下：（1）有引起光化學(xué)反應(yīng)的紫外線。（2）有烴類特別是烯烴的存在能引起光化學(xué)煙霧。（3）有NOx參加，導(dǎo)致形成煙霧起始的光化學(xué)反應(yīng)。1092.5光化學(xué)煙霧（一）光化學(xué)煙霧的形成機(jī)理

碳?xì)浠衔锖偷趸锏南嗷プ饔眠^程。1、污染空氣中NO2的光解是光化學(xué)煙霧形成的起始反應(yīng)。2、碳?xì)浠衔?，OH、O等自由基和O3氧化，導(dǎo)致醛、酮、醇、酸等產(chǎn)物以及重要的中間產(chǎn)物——RO2

、HO2

、RCO

等自由基的生成。3、過氧自由基引起NO向NO2轉(zhuǎn)化，并導(dǎo)致O3和PAN等生成。

1102.5光化學(xué)煙霧（二）光化學(xué)煙霧的化學(xué)動(dòng)力學(xué)機(jī)理

1、NO2一NO一O3循環(huán)2、O與無機(jī)粒子的反應(yīng)3、NO3、N2O5、HNO2、HNO3化學(xué)4、OH

與無機(jī)粒子的反應(yīng)5、自由基形成反應(yīng)6、烴類氧化反應(yīng)7、醛類氧化反應(yīng)8、NO氧化反應(yīng)9、自由基消除反應(yīng)1112.5光化學(xué)煙霧

根據(jù)不同的實(shí)驗(yàn)手段和使用目的，光化學(xué)煙霧化學(xué)動(dòng)力學(xué)機(jī)理大致可分為兩種類型：（1）歸納機(jī)理（2）特定機(jī)理

（三）光化學(xué)煙霧和還原煙霧洛杉磯的光化學(xué)煙霧和倫敦?zé)熿F，均稱為“煙霧”。倫敦?zé)熿F化學(xué)上是還原性混合物，故稱為還原煙霧，而洛杉磯煙霧是高濃度氧化劑混合物，因此稱為氧化煙霧。其發(fā)生污染的根源也各不相同，倫敦?zé)熿F主要由燃煤引起的，洛杉磯煙霧則是由汽車排氣引起的。

1122.6平流層化學(xué)

1、平流層化學(xué)反應(yīng)

O2+h

（

240nm）

2OO+O2+M

O3O3+h

（

325nm）

O2+OO+O3

2O2反應(yīng)式中臭氧的分裂也是由光化學(xué)來驅(qū)動(dòng)的。該反應(yīng)的產(chǎn)物既可以是基態(tài)，也可以是激發(fā)態(tài)。

O3+h

（

325nm）

O2+OO3+h

（

325nm）

O2*+O*

1132.6平流層化學(xué)

下面幾種催化過程均能造成臭氧的損耗：

（1）水蒸氣的影響平流層中存在的水蒸氣，可與激發(fā)態(tài)氧原子形成含氫物質(zhì)(H，OH與HO2)，這些物質(zhì)可造成O3損耗約10%。

OH+O3

HO2+O2HO2+O

OH+O2總反應(yīng)：O+O3

2O21142.6平流層化學(xué)

（2）NOx的催化作用平流層中的N2O可為紫外線輻射分解為N2和O，其中，約有1%的N2O又與激發(fā)態(tài)的氧原子結(jié)合，經(jīng)氧化后產(chǎn)生NO和NO2是造成O3損耗的重要過程，估計(jì)約占O3總損耗量的70%。

NO+O3

NO2+O2NO2+O

NO+O2總反應(yīng)：O+O3

2O21152.6平流層化學(xué)（3）天然或人為的氯、溴及其氧化物的催化作用平流層中ClOx的天然源是海洋生物產(chǎn)生的CH3Cl：

CH3Cl+h

CH3+ClClOx的人為源是制冷劑

CFCl3

+h

CFCl2+ClCF2Cl2

+h

CF2Cl+Cl1162.6平流層化學(xué)光解產(chǎn)生的Cl可破壞O3

O+ClO

Cl+O2

Cl+O3

ClO+O2總反應(yīng)：O+O3

2O2117第三章液相大氣化學(xué)1.掌握SO2和NOx的液相反應(yīng)，了解O3、H2O2和金屬離子在液相氧化中的作用.2.掌握酸雨形成的基本原理及影響因素。

118第三章液相大氣化學(xué)二氧化硫的液相反應(yīng)SO2的液相平衡

SO2(g)+H2O

SO2

H2OSO2

H2O

H++HSO3—HSO3—

H++SO32—

1193.1二氧化硫的液相反應(yīng)SO2的液相反應(yīng)1、O3對(duì)SO2的液相氧化在水溶液中SO2可被O3氧化：

HSO3—+O3

HSO4—+O2

2、H2O2對(duì)SO2的液相氧化

HSO3—+H2O2

SO2OOH—+H2OSO2OOH—+H+

H2SO41203.1二氧化硫的液相反應(yīng)3、金屬離子對(duì)SO2的液相催化氧化(1)Mn2+的催化氧化一般認(rèn)為Mn2+的催化作用較大。Mn2+的催化反應(yīng)機(jī)制如下：SO2+Mn

MnSO22+2MnSO22++O2

2MnSO32+MnSO32++H2O

Mn+H2SO4

總反應(yīng)為：2SO2+2H2O+O2

H2SO4/(Mn2+)

1213.1二氧化硫的液相反應(yīng)（2）Fe3+的催化氧化（3）Fe3+和Mn2+共存時(shí)的催化氧化催化反應(yīng)的固有速率與溶液中S(Ⅳ)和Fe3+和Mn2+的濃度、pH、離子強(qiáng)度和溫度有關(guān).

1223.2氮氧化物的液相反應(yīng)

（一）NOx的液相平衡NO(g)

NO(aq)NO2(g)

NO2(aq)

隨后，可溶性的NO和NO2可以結(jié)合為：2NO2(aq)

N2O4NO(aq)+NO2(aq)

N2O8(aq)

1233.2氮氧化物的液相反應(yīng)對(duì)于NO—NO2體系，以上兩個(gè)反應(yīng)的液相平衡如下：2NO2(g)+H2O

2H++NO2—+NO3—

NO(g)+NO2(g)+H2O

2H++2NO2—（二）NH3和HNO3的液相平衡

NH3(g)+H2O

NH3

H2O

NH3

H2O

NH4++OH—

HNO3(g)+H2O

HNO3

H2OHNO3

H2O

H++NO3—

1243.3酸沉降化學(xué)

酸沉降(aciddeposition)是指大氣中的酸性物質(zhì)通過干、濕沉降兩種途徑遷移到地表的過程。濕沉降(wetdeposition)指大氣中的物質(zhì)通過降水而落到地面的過程。被降水去除或濕沉降對(duì)氣體和顆粒物都是最有效的大氣凈化機(jī)制。濕沉降有兩類：雨除(rainout)和沖刷(washout)。

1253.3酸沉降化學(xué)雨除是指被去除物參與成云過程，即作為云滴的凝結(jié)核，使水蒸氣在其上凝結(jié)，云滴吸收空氣中成分并在云滴內(nèi)部發(fā)生液相反應(yīng)。沖刷是指在云層下部即降雨過程中的去除。酸雨是由于酸性物質(zhì)的濕沉降而形成的。

1263.3酸沉降化學(xué)

干沉降(drydeposition)是指大氣中的污染氣體和氣溶膠等物質(zhì)隨氣流的對(duì)流、擴(kuò)散作用，被地球表面的土壤、水體和植被等吸附去除的過程，具體包括重力沉降，與植物、建筑物或地面(土壤)碰撞而被捕獲(被表面吸附或吸收)的過程。

1273.3酸沉降化學(xué)

1、酸雨的研究概況pH值小于5.6的雨雪或其它形式的大氣降水稱為酸雨。最早引起注意的是酸性降雨，所以習(xí)慣上統(tǒng)稱為酸雨。