环境化学讲稿(江苏工业学院)

1、本 册 教 案 目 录课次课题（章节）页码一第一章 绪论 第一节 环境化学 第二节 环境污染物14二第二章 大气环境化学 第一节 大气污染物的迁移第二节 大气污染物的转化58三二、氮氧化合物的转化 三、碳氢化合物的转化913四四、光化学烟雾 五、硫氧化合物的转化及硫酸烟雾型污染1419五六、酸性降雨2024六七、大气颗粒物 八、温室气体和温室效应 九、臭氧层的形成与损害2529七第三章 水环境化学 第一节 天然水体基本特征及污染物存在形态第二节 水中无机污染物的迁移转化3034八三、溶解和沉淀3540九四、氧化和还原4147十五、配合作用 六、光解作用4854十一第四章 土壤环境化学 第一节

2、土壤的组成和性质5560十二第二节 土壤的吸附性6163十三第三节 土壤酸碱性、氧化还原性6469十四第四节 土壤重金属的迁移和转化7076十五第五节 土壤中农药的迁移和转化7784十六第五节 土壤中农药的迁移和转化8588本 册 教 案 目 录课次课题（章节）页码十七第五章 生物体内污染物的运动过程及毒性第一节 污染物的生物吸收和生生物浓缩8992十八第二节 污染物在体内的转移9396十九第三节 污染物的生物转化97102二十第四节 有机污染物的微生物转化103111二十一第五节 无机物的生物转化112115二十二第六节 污染物的毒性116118二十三第六章 典型污染物在环境各圈层中的转归效

3、应第一节 重金属119124二十四第二节 有机物125128江苏工业学院教案 第 1 次课 2 学时 授课时间 2006.2.24 教案完成时间 2006.1.16 课题（章节）第一章 绪论 第一节 环境化学 第二节 环境污染物教学目的与要求： （1） 了解环境问题的产生，环境化学基本概念； （2） 掌握环境中的污染物类型、种类； （3） 了解环境化学研究的范畴。教学重点、难点： 重点：环境中污染物的类别，环境化学研究的对象和范畴； 难点：环境问题产生的原因。 教学方法及师生互动设计： 教学方法：讲授法； 师生互动设计：提问：环境和化学之间有什么联系？ 讨论：环境包括有哪些？课堂练习、作业：

4、作业：环境中污染物有哪些？本次课教学内容小结： 对于同学们第一次接触环境化学，首先应从环境与化学之间联系讲到环境问题产生的原因，再讲环境问题研究的对象和范畴，环境中污染物有哪些，让同学们在脑海中形成一系列的环境化学概念，为此后所讲的内容作一个整体的认识。也激发同学们对此门课程学习的兴趣。第 1 页江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）第一章 绪论第一节 环境化学一、环境问题1、环境污染最初，人们将环境问题和环境污染联系起来。确实，从本质上看，大多数环境问题由环境污染引起。就目前人们的认识水平来看，所谓环境污染，指的是由于自然的或人为的（生产、生活）

5、原因，往原先处于正常状态的环境中附加了物质、能量或生物体，其数量或强度超过了环境中的附加物质、能量或生物体，其数量或强度超过了环境的自净能力（自动调节能力）、使环境质量变差，并对人或其它生物的健康或环境中某些有价值物质产生有害影响的现象。20世纪3070年代发生的最著名的世界八大公害事件中，有五个公害是由于排放大量气体和浮尘引起的，另外三个公害是由于污染而最终引起食物中毒事件。20世纪70年代以来，所发生的许多公害的严重程度已远远超过了八大公害事件。在印度，博帕尔农药厂化学品泄露造成约3000人死亡；在墨西哥城，液化气罐暴炸使千人遇难；在前苏联，切尔弱贝利核反应爆炸使核尘遍布欧洲。更为严重的是

6、，现在不是局部的污染，而是生态环境的恶化。每年有600万hm2具有生产力的旱地变成沙漠，有1100多万hm2的森林遭到破坏。在非洲，干旱将3500万人置于危难之中；由于引用水被污染，全球每年约有6*107人死于腹泻等等。由此可见，决定地球人类前途和命运的是“环境”。2、 持续发展987年环境与发展委员会在我们共同的未来报告中第一次阐述了可持续发展的概念，得到了国际社会的广泛共识。可持续发展是指既满足现代人的需求以不损害后代人满足需求的能力。换句话说，就是指经济、社会、资源和环境保护协调发展，它们是一个密不可分的系统，既要达到发展经济的目的，又要保护好人类赖以生存的大气、淡水、海洋、土地和森林等

7、自然资源和环境，使子孙后代能够永续发展和安居乐业。也就是江泽民同志指出的：“决不能吃祖宗饭，断子孙路”。第 2 页江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）二、环境化学1、 环境化学的概念环境污染问题促进了环境化学研究的进展。例如，通过煤烟型大气污染问题的研究发展了硫和气溶胶化学，通过光化学烟雾污染的研究发展了大气光化学，通过酸雨污染的研究发展了降水化学。另一方面，当污染物进入水体后，又将怎样迁移、转化，日本发生的水俣病是一个典型的例子。这促使人们探讨汞的迁移、转化、存在形态及环境影响，反过来又促进了环境化学的发展。2、 环境化学的任务；内容及特点环境

8、分析化学环境分析化学研究如何运用现代科学理论和先进实验技术来鉴别和测定环境中化学物质的种类、成分形态及含量。具体而言：3、 环境化学的发展动向（1） 环境分析化学（2） 各圈层环境化学（3） 环境工程化学第二节 环境污染物一、环境污染物的类别1、人类社会不同功能产生的污染物（1） 工业（2） 农业（3） 交通运输（4） 生活2、化学污染物第 3 页江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）（1） 元素无机物有机化合物和烃类（2） 金属有机和准金属有机化合物（3） 含氧有机化合物（4） 有机氮化合物（5） 有机卤化合物（6） 有机硫化合物（7） 有机磷化

9、合物二 环境效应及其影响因素1、环境物理效应2、环境化学效应3、环境生物效应三、环境污染物在环境各圈的迁移转化过程简介1、 污染物的迁移与转化2、 迁移方式3、 转化方式4、 污染物在多介质中的迁移、转化和循环举例：大气水土壤第 4 页江苏工业学院教案 第 2 次课 2 学时 授课时间 2006.2.28 教案完成时间 2006.1.17 课题（章节）第二章 大气环境化学 第一节 大气中污染物的迁移 第二节 大气中污染物的转化教学目的与要求：（1） 了解大气中污染物有哪些？（2） 掌握光化学反应概念；（3） 掌握大气中一些重要物质的光解；（4） 掌握一些重要自由基的来源。 教学重点、难点： 重

10、点：(1) 光化学反应概念； (2) 大气中一些重要物质的光解。 难点：大气中一些重要自由基的来源。 教学方法及师生互动设计： 教学方法：讲授法； 师生互动设计：提问：光化学反应的条件是什么? 讨论：哪些物质能产生光化学反应？课堂练习、作业：(1) 何谓光化学？(2) 大气中有哪些重要的吸光物质？(3) 大气中有哪些重要自由基？其来源如何?本次课教学内容小结： 通过光化学反应的教学，要同学们了解光化学反应，掌握大气中一些重要的光化学离解及一些重要自由基的来源。在讲授自由基的光化学反应时，要从光化学反应条件讲起，这样同学们比较容易接受。第 5 页江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（包括

11、：教学手段、时间分配、临时更改等）第三章 大气环境化学 第一节 大气中污染物的转移一、 大气温度层结出示大图：图1 大气温度的垂直分布图2 大气密度的垂直分布大气垂直递减率二、 辐射逆温层三、 绝热过程与干绝热过程四、 大气稳定度的判定五、 影响大气污染物迁移的因素1、 风和大气湍流的影响2、 天气形势和地理地势的影响第二节 大气中污染物的转化一、 光化学反应基础1、 光化学反应过程什么是光化学反应？初级过程：第 6 页江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）A + h A*次级过程举例： HCl + h H + Cl H + HCl H2 + Cl

12、 Cl + Cl Cl22、 量子产率（不做介绍）3、 大气中重要吸光物质的光离解（1） 氧分子和氮分子的光离解O2 + h O + ON2 + h N + N（2） 臭氧的光离解O3 + h O + O2（3） NO2的光离解 NO2 + h NO + O（4） 亚硝酸和硝酸的光离解HNO2 + h HO + NOHNO2 + h H + NO2HNO3 + h HO + NO2第 7 页江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）（5） 二氧化硫对光的吸收SO2 + h SO2*（6） 甲醛的光离解H2CO + h H + HCOH2CO + h H

13、2 + CO（7） 卤代烃的光离解CH3X + h CH3 + X二、 大气中重要自由基的来源1、 大气中HO和HO2自由基的浓度2、 大气中HO和HO2自由基的来源HO来源一：O3 + h O + O2O + H2O 2HOHO来源二： HNO2 + h HO + NO H2O2 + h 2HOHO2的来源： H2CO + h H + HCO H + O2 + M HO2 + M HCO + O2 HO2 + CO第 8 页江苏工业学院教案 第 3 次课 2 学时 授课时间 2006.3.3 教案完成时间 2006.1.18 课题（章节）二、氮氧化合物的转化 三、碳氢化合物的转化教学目的与要

14、求：(1) 掌握大气中氮氧化合物的光化学反应；(2) 掌握大气中碳氢化合物的光化学反应；(3) 了解大气中氮氧化合物和碳氢化合物的来源。 教学重点、难点：(1) 掌握大气中氮氧化合物的光化学反应；(2）掌握大气中碳氢化合物的光化学反应； 教学方法及师生互动设计： 教学方法：讲授法； 师生互动设计：提问：氮氧化合物主要有哪些？ 讨论：大气中碳氢化合物有哪些？课堂练习、作业：(1) 大气中有哪些重要氮氧化合物，说明它们的天然和人为来源及对环境污染；(2) 大气中有哪些重要碳氢化合物，它们可发生哪些重要的光化学反应？(3) 叙述大气中NO转化为NO2的各种途径。本次课教学内容小结： 在光化学反应概念

15、基础上，进一步讲授氮氧化合物和碳氢化合物在大气中的光化学反应，同学们较易接受。对于氮氧化合物和碳氢化合物，由于种类繁多，关键是要掌握它们的反应机制及在转化过程中相互之间的关系。第 9 页江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）3、 R、RO和RO2等自由基的来源大气中存在最多的烷基是甲基，主要来源是：CH3CHO + h CH3 + HCOCH3COCH3 + h CH3 + CH3CO烷基自由基：RH + O R + HORH + HO R + H2O甲氧基： CH3ONO + h CH3O + NO CH3ONO2 + h CH3O + NO2过

16、氧烷基：R + O2 RO2三、 氮氧化物的转化1、 大气中的含氮化合物大气污染化学中所说的氮氧化合物通常是指一氧化氮和二氧化氮，用NOx表示；氮氧化合物的天然来源主要是指生物体腐败过程中被微生物分解的有机氮；氮氧化合物的人为来源主要是矿物燃烧过程中和汽车尾气所排放出来的；空气中氮和氧在高温条件下反应机制如下：第 10 页江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）O2 O + O O + N2 NO + N N + O2 NO + O 2NO + O2 2NO2前三个反应进行得快，所以燃烧过程中产生的NO多，而NO2少。2、 氮氧化合物和空气混合体系中

17、的光化学反应 NO2 + h NO + O O + O2 + M O3 + M O3 + NO NO2 +O23、 氮氧化物的气相转化（1） NO 的氧化 NO + O3 NO2 + O2 NO + RO2 NO2 + RO NO + HO2 NO2 + HO NO + HO HNO2 NO + RO RONO（2） NO2的转化NO2 + HO HNO3第11 页 江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）NO2 + O3 NO3 + O2NO2 + NO3 N2O5（3） PANCH3CO + O2 CH3COOOCH3COOO + NO2 CH3

18、COOONO2四、 碳氢化合物的转化1、 大气中主要的碳氢化合物（1） 甲烷大气中含量最高的碳氢化合物，占全世界碳氢化合物排放量的80%以上。（2） 石油烃大气中已检出的烷烃有100多种，长链烃的烷烃易形成气溶胶或吸附在颗粒物质上；烯烃多以聚合物的形式存在；乙炔在电焊过程中排放最多。（3） 萜类植物生长过程中向大气排放的有机物（4） 芳香烃大气中的多环芳烃都吸附在颗粒物上，有的在香烟中也存在，一般的，室内含量高于室外。2、 碳氢化合物在大气中的反应（1） 烷烃的反应第 12 页江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）RH + HO R + H2O R

19、H + O R + HO（2） 稀烃的反应 与HO发生加成反应和氢原子摘除反应 CH2=CH2 + HO CH2CH2OH CH3CH=CH2 + HO CH3CHCH2OH CH3CH=CH2 + HO CH3CH（OH）CH2CH3CH2OH + O2 CH2（O2）CH2OHCH2（O2）CH2OH + NO CH2（O）CH2OH + NO2CH2（O）CH2OH H2CO + CH2OHCH2（O）CH2OH +O2 HCOCH2OH + HO2CH2OH + O2 H2CO + HO2 摘氢反应：CH3CH2CH=CH2 + HO CH3CHCH=CH2 + H2O3、 光化学烟雾

20、现象（1） 什么是光化学烟雾由汽车、工厂等污染源排入大气中的碳氢化合物和NOX等一次污染物在阳光（紫外线）作用下发生光化学反应生成二次污染物，参与这光化学反应过程的一次污染物和二次污染物的混合物（其中有气体污染物、也有气溶胶）所形成的烟雾污染现象。第 13 页江苏工业学院教案 第 4 次课 2 学时 授课时间 2006.3.7 教案完成时间 2006.3.19 课题（章节）四、光化学烟雾 五、硫氧化合物的转化及硫酸烟雾污染教学目的与要求：(1) 了解光化学烟雾概念，类型及其危害；(2) 掌握光化学烟雾形成机制；(3) 掌握硫氧化合物的转化及硫酸烟雾型污染。 教学重点、难点： 重点：光化学烟雾概

21、念；硫氧化合物的转化； 难点：光化学烟雾形成机制。 教学方法及师生互动设计： 教学方法：讲授法； 师生互动设计：提问：何谓光化学反应？ 讨论：参加光化学反应的污染物质有哪些？课堂练习、作业：(1) 大气中重要污染物质的光化学反应日变曲线；(2) 光化学烟雾有哪些危害？应如何防治？本次课教学内容小结： 在光化学烟雾概念学习的基础上，简化一套光化学烟雾形成机制，这有利于同学们的学习，但是不能死记硬背，应在理解的基础上加以掌握，比如，光化学烟雾形成的前提条件是什么，NOx的日变曲线，碳氢化合物的日变曲线，这些都要加以掌握。第 14 页江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间

22、分配、临时更改等）（2）化学烟雾类型 还原型：主要污染物是烟煤的各类工矿企业，初生污染物是SO2 、CO和粉尘等，次生污染物是硫酸和硫酸盐气溶胶。 氧化型：是形成过程中光化学反应起了主导作用，又称光化学烟雾，主要污染物是燃油汽车，锅炉和石油化工企业排气。 （3）光化学烟雾的危害 对眼和呼吸道有强刺激作用。03等氧化剂有强氧化破坏作用，严重时可导致死亡 （4）光化学反应的形成¡ 格罗塞斯定律： 只有体内分子吸收的光，才能有效的引起体系内的光化学反应。也就是说，引起反应的光一定是被体系内分子所吸收的那部分，而不是反射和散射的那部分。 光化当量定律：能有效的产生光化学反应并造成分子（原子）

23、活化的光量子仅是那些能量超过活化能的光量子，因而在初级反应中物体吸收的具有活化能的光量子数应等于被活化的分子数（或原子数）。一个光量子是hu。形成步骤：当分子吸收光子以后变为激发态分子： A + hu A*激发态也可以通过以下几个过程退激：（1） A* B1+B2 （光分解） （2） A* +B C1+C2+ （与B发生反应） （3） A* A + hu （产生荧光或磷光） （4） A* + M A +M （与惰性分子发生能量碰撞）第 15 页江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等） 光化学烟雾形成的条件：有引起光化学反应的紫外线；（提供光能）有烃类

24、特别是烯烃的存在；（提供反应物）有NO2参加 （提供自由基）（5） 光化学烟雾的日变化曲线出示大图：光化学烟雾日变化曲线（6） 光化学烟雾形成的简化机制第 16 页江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）通过对光化学烟雾形成的模拟实验，已证明在碳氢化合物和氮氧化合物的相互作用有如下过程：¡ 污染空气中NO2的光解是形成光化学烟雾的起始反应 a NO2 + hu NO + O b O +O2 +M O3 +M c NO +O3 NO2 +O2 ¡ 碳氢化合物、HO、O等自由基和O3氧化，导致醛、酮、醇、酸等产物以及重要中间产物生成（

25、RO、 HO2、RCO等自由基生成。 a RH +HO R +H2O R+O2 RO2 b RCHO + OH RC(O)O2 +HO C RCHO + hu RO2 +HO2 + CO ¡ 过氧自由基引起NO向NO2转化，并有O3和PAN生成 a HO2 + NO NO2 + OH b RO2 +NO NO2 + RCHO +HO2 C RC(O)O2 + NO NO2 +RO2 +CO2 D OH + NO2 HNO3 E RC(O)O2 +NO2 RC(O)O2NO2 F RC(O)O2NO2 RC(O)O2 + NO2第 17 页江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（

26、包括：教学手段、时间分配、临时更改等）（7） 光化学烟雾的控制对策五、 硫氧化物的转化及硫酸烟雾型污染1、 二氧化硫的来源人为来源主要来自含硫矿物的燃烧，主要是煤的燃烧，就全球范围而言占了60%；其次是来源于石油的燃烧和炼制，占了30%左右。天然来源主要来自火山喷发。二氧化硫的大量排放，会造成大气污染，造成酸雨和硫酸型气溶胶等。2二氧化硫的气相氧化（1） SO2的直接光氧化3SO2 + O2 SO4 SO3 + O或 SO2 + SO4 2SO3（2） SO2被自由基氧化 SO2与HO的反应 HO + SO2 HOSO2 HOSO2 + O2 HO2 + SO3 SO3+ H2O H2SO4

27、与其他自由基反应 CH3CHOO + SO2 CH3CHO + SO3 HO2 + SO2 HO + SO3 CH3O2 + SO2 CH3O + SO3 CH3C（O）O2 + SO2 CH3C（O）O + SO3第 18 页江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）2、 二氧化硫的液相氧化（1） SO2的液相平衡： SO2 + H2O SO2·H2O SO2·H2O H+ + HSO3- HSO3- H+ + SO32-（2） O3对SO2的氧化： O3 + SO2·H2O 2H+ + SO42- + O2 O3 +

28、HSO3- HSO4- + O2 O3 + SO32- SO42- + O2H2O2对SO2的氧化：HSO3- + H2O2 SO2OOH- + H2O SO2OOH- + H+ H2SO4（3） 金属离子对SO2液相氧化的催化作用： Mn2+ + SO2 MnSO22+ 2MnSO22+ + O2 2MnSO32+ MnSO32+ + H2O Mn2+ + H2SO4 总反应：2SO2 + 2H2O + O2 2H2SO43、 硫酸烟雾型污染 硫酸烟雾也称伦敦烟雾，最早发生在英国伦敦。它主要是由于燃煤而排放出来的二氧化硫、颗粒物以及二氧化硫氧化所形成硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。在硫酸型

29、烟雾的形成过程中，二氧化硫转化为三氧化硫主要靠雾滴中锰、铁及化作用。第 19 页江苏工业学院教案 第 5 次课 2 学时 授课时间 2006.3.10 教案完成时间 2006.1.20 课题（章节）六、酸性降水教学目的与要求：(1) 了解全球及我国的酸雨分布状况；(2) 理解酸雨的背景值；(3) 掌握酸雨的形成原因；(4) 理解我国南方酸雨高于北方的原因。教学重点、难点：(1) 掌握酸雨的形成原因；(2) 理解我国南方酸雨高于北方的原因。 教学方法及师生互动设计： 教学方法：讲授法； 师生互动设计：提问：能够导致雨水现酸性的有哪些？ 讨论：我国南方酸雨高于北方的原因是什么？课堂练习、作业： 写

30、出酸雨形成的化学方程式。本次课教学内容小结： 通过本节课的学习，让同学们了解何谓酸雨，酸雨有哪些危害及其怎样防治。在此基础上，更重要的是要理解有哪些因素会导致酸雨的形成，这是本堂课所要讲授的重点内容。第 20 页江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）六、 酸性降水酸性降水是指通过降水，如雨、雪、雾等将大气中的酸性物质迁移到地面的过程。酸性降水始于酸雨问题出现之后，在上个世纪50年代，英国的R·A·Smith最早观察到酸雨，并提出“酸雨”这个名词。现在全球三大酸雨区主要分布在北欧、北美和我国的西南地区。1、 降水的pH 在未被污染

31、的大气中，可溶水含有的酸性气体是二氧化碳。CO2与纯水存在的平衡关系是： CO2（g） + H2O CO2·H2O CO2·H2O H+ + HCO3- HCO3- H+ + CO32- KH = CO2·H2O/CO2 K1 = H+ HCO3-/HCO3- K2 = H+CO32-/HCO3-各组分在溶液中的浓度为： CO2·H2O=KHCO2 HCO3- = KHK1CO2/H+ CO32- = KHK1K2CO2/H+2根据电荷平衡有： H+ = KW/H+ + KHK1CO2/H+ + 2 KHK1K2CO2/H+2第 21 页江苏工业学院教案

32、教 学 内 容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）计算出PH=5.6。多年以来，国际上把5.6作为判断酸雨的界限。PH小于5.6的降水称为酸雨。2、 降水pH的背景值 近年来通过对降水的多年观测，对PH为5.6作为酸性降雨的标准提出了异议。因为在未被污染的大气中，除了酸性物质二氧化碳化，还存在其他各种酸、碱和气溶性物质。他们含量所少，但对大气降水却有一定的影响。因为自然大气中产生的硫酸和硝酸会使降水的PH降低，也有其它地区大气中含有碱性气体导致降水PH值升高。 因此，PH为5.6不是一个判别降水是否受到酸化和人为污染的合理界限。 应该根据各个地区不同的自然条件，比如：地质、气

33、象、水文等差异，求出当地大气降水的合理背景值，以此值来作为判断依据，比较合理。3、 降水的化学组成（1） 降水的组成大气中固定气体成分 （O2、N2、CO2、H2及惰性气体）无机物 土壤衍生矿物离子（Al3+、Ca2+、Mg2+、Fe3+、Mn2+和硅酸盐等）；海洋盐类离子（Na+、Cl-、Br-、SO42-、HCO3-、K+、Ca2+、Mg2+等）；气体转化物（SO42-、NO3-、NH4+、Cl-、和H+）；人为排放源（As、Cd、Cr、Co、Cu、Pb、Mn、Mo、Ni等）第 22 页江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）有机物（有机酸、醛类

34、、烷烃、烯烃和芳烃）光化学反应产物（H2O2、O3和PAN等）不溶物（来自土壤和燃料燃烧排放尘粒中不能溶于水的部分）（2） 降水中的离子成分 主要是SO42-、NO3-、Cl-和NH4+、Ca2+、H+等4、 酸雨的化学组成 SO2 + O SO3 SO3 + H2O H2SO4 SO2 + H2O H2SO3 HSO3 + O H2SO4 NO + O NO2 2NO2 + H2O HNO3 + HNO25、 影响酸雨形成的因素（1） 酸性污染物的排放及其转化条件从观测数据看来，降水酸度的时空分布与大气中的SO2和降水中的SO42-浓度的时空分布存在一定的相关性。也就是说，某地区污染严重，降

35、水中SO42-浓度就高，降水的PH值就低。例如我国的西南地区就是一个例子第 23 页江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）（2） 大气中的氨美国人根据雨水的分布提出，酸雨严重的地区正是酸性气体排放量大并且大气中NH3含量最少的地区。我国在西南地区和京津唐地区对大气中的气态氨测定也发现，我国京津唐地区土壤PH值为78以上，而贵阳、重庆地区一般为56，大气中氨气含量北方高于南方，因而多发生在南方。（3） 颗粒物酸度及其缓冲能力大气中的颗粒物主要来自扬尘，而扬尘的化学组成与土壤基本相同，它对酸雨的成有两方面的作用，一是所含的金属可催化二氧化硫氧化成硫酸；

36、二是如果是碱性则起中和作用，如果是碱性，则还会成为酸的来源之一。 颗粒物的缓冲能力可用微量酸滴定碱性物质，得到一条缓冲曲线。（4） 天气形势的影响气象条件和地形条件有关；有利于气流扩散的地形，则会降低污染物的浓度，酸则减少，反之则加重。第 24 页江苏工业学院教案 第 6 次课 2 学时 授课时间 2006.3.14 教案完成时间 2006.1.21 课题（章节）七、大气颗粒物 八、温室气体和温室效应 九、臭氧层的形成与破坏教学目的与要求：(1) 了解大气颗粒物的等级划分；(2) 了解温室气体及其产生温室效应的原因；(3) 掌握臭氧层的形成与破坏机制。 教学重点、难点： 臭氧层的形成与破坏机制

37、。 教学方法及师生互动设计： 教学方法：讲授法； 师生互动设计：提问：大气颗粒物是按什么划分的？ 讨论：破坏臭氧层的物质有哪些？课堂练习、作业：(1) 在平流层中能够对臭氧产生催化破坏作业的物种有哪些？(2) 请说明氮氧化合物和氟氯烃化合物是如何破坏臭氧层的？本次课教学内容小结： 大气中的颗粒物、气候变暖及其臭氧层的破坏都是目前所面临的重要环境问题。学习大气颗粒物的划分，是更好的了解污染物质在大气颗粒物上的分布，进而加以防治，净化空气，全球气候变暖，臭氧层破坏是全人类所面临的问题，更要从它的机理上加以研究，掌握它的产生及其破坏机制。第 25 页江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（包括

38、：教学手段、时间分配、临时更改等）七、 大气颗粒物 大气颗粒物是大气中存在的各种固态和液态颗粒物质的总称。各种颗粒物质均匀的分散在空气中构成一个相对稳定的庞大悬浮体系，即为气溶胶体系，因此大气颗粒物也称大气气溶胶。1、 颗粒物的粒度及表面性质（1） 颗粒物的粒度分布 粒度是颗粒物粒子粒径的大小。粒径通常指颗粒物的直径。但是实际上，大气颗粒物很不规则，几乎没有几何形球形。在实践中，不规则颗粒物粒径一般用等效或有效直径来表示，最常用的是空气动力学直径。 Dp=Dgk（p/0）1/2 根据粒径大小不一样，大气颗粒物可以分为以下几类：总悬浮颗粒物：用标准大容量颗粒采样器在滤膜上所收集到的颗粒物的总质量

39、，通常称为总悬浮颗粒物。用TSP表示。其粒径在100µm以下，尤其以10µm以下的为最多。飘尘：可在大气中长期漂浮的悬浮物。其粒径主要在PM<10µm的颗粒物。降尘：能用采样罐采集到的大气颗粒物。在总悬浮颗粒物中一般直径PM>10µm的粒子由于自身的重力很快会沉降下来。可吸入粒子：易于通过呼吸过程而进入呼吸道的粒子。其空气动力学直径Dp<10µm。（2） 大气颗粒物的三模态 按大气颗粒物表面积与粒径分布关系得到三种不同类型的粒径膜，用它可以解释大气颗粒物的源与汇。第 26 页江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（包括：

40、教学手段、时间分配、临时更改等）爱根核膜（Dp<0.05µm） 源：燃烧过程中产生的一次颗粒物以及气体分子通过化学反应均相成核生成的二次颗粒物。 汇：相互碰撞结成大粒子而转入积聚膜或者在大气流中被其它物质或地面吸收。积聚膜（0.05µm< Dp<2µm） 源：核膜凝聚或者通过热蒸汽冷凝； 汇：一般通过扩散方式去除。粗粒子膜（Dp>2µm） 源：机械过程产生的扬尘；液滴蒸发；海盐溅膜；火山爆发和风沙等一次颗粒物；2、 汇：通过干沉降或湿沉降而去除。大气颗粒物的化学组成（1） 无机颗粒物 天然来源的无机颗粒物的成分由其形成过程决定的。

41、如扬尘的成分主要是该地区的土壤粒子。火山爆发所嘭出的火山灰，除主要由硅和氧组成的岩石粉末外，还含有如锌、锑、硒、锰、铁等金属元素的化合物。海洋溅沫所释放出来的颗粒物，其成分除主要含有氯化钠粒子、硫酸盐粒子，此外，还含有一些镁化合物。 人为释放出来的无机颗粒物，如动力发电厂由于燃煤及石油排放出来的颗粒物，其成分除大量的烟尘外，还含有铍、钒等的化合物。市政焚烧炉会派出砷、铍、镉、铜、铁、汞、镁、钛、钒和锌等的化合物。第 27 页江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）硫酸主要是由污染源排放出来的二氧化硫氧化后溶于水而生成的。硫酸与大气中的氨气化合生成硫酸

42、铵颗粒物。硫酸也可以与大气中其它金属离子化合生陈各种硫酸盐颗粒物。硫酸盐粒子对光吸收和散射的能力较强，从而降低大气的能见度。 无机颗粒物还包括一些特别的有毒物。如： 石棉，主要用于建材、绝缘等行业，以粉尘的形式进入大气。 汞，不仅以颗粒物的形式进入大气，而且在大气中还能检测到二甲基汞和单甲基汞。 铅，过去由于汽油中含有四乙基铅，是大气颗粒物卤化铅的主要来源； 铍，随着高科技的发展，铍的使用量逐渐增加，铍的颗粒物污染应引起重视。（2） 有机颗粒物 大气有机颗粒物的组成范围很广。颗粒物可以收集到膜上，用有机试剂取，分馏成中性、酸性和碱性组分，用气相色谱和质谱分析特定的组分。中性组分主要是碳氢化合物

43、，包括脂肪烃、芳香烃和含碳氢。脂肪烃中长链烃碳氢所占比例大，主要的碳数为1628。这些化合物活性和毒性都比较小，较少参与大气化学反应。芳香烃却含有致癌性的多环芳烃。醛类、酮类、环氧物类、过氧化物类、醚类和内酯类等，在中性含氧组分中都有发现，其中一些是致突变和致癌的。酸性组分含有长链脂肪酸和非挥发性的酚类。污染空气颗粒物检测到的酸包括月桂酸、硬脂酸、油酸以及亚油酸等。碱性组分很大部分是碱性的含氮杂环碳氢化合物。（3） 生物颗粒物 生物气溶胶粒子是指空气中起源于生物体的固体粒子，包括微生物和所有各种生物体的碎片。其粒径分布非常广泛，从最少的病毒颗粒（0.005µm<r<0.2

44、5µm）到大颗粒的花粉（r在5µm左右）都包含在里面。病毒是由核酸组成，外面由被称为衣壳的蛋白质覆盖。细菌（r在0.2µm左右）主要由DN及蛋白质、脂肪和磷脂组成，纤维素和肽聚糖胞壁质是细胞的主要成分。第 28 页江苏工业学院教案教 学 内 容 （讲稿）备注（包括：教学手段、时间分配、临时更改等）3、 大气颗粒物的去除过程（1） 干沉降 干沉降是指颗粒物在重力作用下的沉降，或与其他物体碰撞后发生的沉降。一种是通过重力对颗粒物的作用，使其降落在土壤、水体的表面或植物、建筑物等物体上。沉降的速度可用斯托克斯定律求出： V = gd2(1-2)/1.8 另一种沉降机制是

45、粒径小于0.1µm的颗粒物，即爱根粒子，靠布朗运动扩散而凝聚成较大的颗粒，通过大气流扩散到地面或碰撞而去除。（2） 湿沉降 是指通过降雨、降雪等使颗粒物从大气中去除的过程。是去除大气颗粒物和恒量气态污染物的有效方法。湿沉降可分为雨除和冲刷两种机制。雨除是指一些颗粒物可称为云的凝结核，成为云滴的中心，通过凝结过程和碰撞过程使其增大为雨滴进一步形成雨降落到地面。雨除对半径小于1µm的颗粒物去除效率较高。冲刷是指降雨时在云的下面的颗粒物与降下来的雨滴发生惯性碰撞或扩散、吸附过程，从而使颗粒物去除。冲刷对颗粒物半径为4µm以上的颗粒物效率较高。八、 温室气体和温室效应 九、 臭氧层的形成与耗损1、 臭氧层形成与耗损的化学反应生成：3O2