环境化学要点总结

1、第1章 ：环境化学绪论1.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。分类： 环境包括自然环境和社会环境两大部分。自然环境：人类目前赖以生存、生活和生产所必需的自然条件和自然资源的总称。2.环境污染：由于人为因素使环境的构成或状态发生变化，导致环境素质下降，从而扰乱和破坏生态系统和人们正常的生活和生产条件。人类十大环境危机：1.全球变暖2.臭氧层破坏3.生物多样性减少4.酸雨蔓延5.森林锐减6.土地荒漠化7.大气污染8.水体污染9.海洋污染10.垃圾围城环境污染的具体表现： (

2、1) 有害物质对大气、水、土壤和动植物的污染并达到致害的程度; (2) 生物界的生态系统遭到不适当的干扰和破坏; (3) 不可再生资源被滥采滥用造成环境污染的因素主要有物理的、化学的和生物的三方面，其中由化学物质引起的约占 80%-90%。我国环境污染防治面临的挑战（1） 快速的经济增长污染防治压力越来越大；（2）小康社会生活水平环境质量的要求越来越高；（3）发达国家技术进步国际环境标准越来越严格。2、 环境化学 环境化学是在化学学科的传统理论和方法的基础上发展起来，以化学物质在环境中出现和引起的环境问题为研究对象，研究有害物质在环境介质中的存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和方法的

3、科学。环境化学的研究方法1.现场研究2.实验室研究3.实验模拟系统研究3.计算机模拟研究环境化学的特点：1.复杂性2.综合性3.精细性环境污染物：进入环境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。大部分环境污染物是由人类的生产和生活活动产生的。“八大公害事件”1.马斯河谷烟雾事件（ 1930年，比利时）2.富山骨痛病事件（ 1931 年，日本）3.洛杉矶化学烟雾事件（ 1943年，美国）4.多诺拉烟雾事件（ 1948年，美国）5.伦敦烟雾事件(1952年，英国）6.熊本水俣病事件（ 1953年，日本）7.四日市哮喘病事件（ 1955年，日本）8.爱知米糠油事件

4、（ 1968年，日本）1. 比利时马斯河谷烟雾事件l 1930年12月 1 5日，比利时马斯河谷工业区内13个工厂排放的大量烟雾弥漫在河谷上空无法扩散，使河谷工业区有上千人发生胸疼、咳嗽、流泪、咽痛、呼吸困难等，一周内有60多人死亡，许多家畜也纷纷死去，这是20世纪最早记录下的大气污染事件。2.美国多诺拉烟雾事件l 1948年10月 2631 日，美国宾夕法尼亚州多诺拉镇持续雾天，而这里却是硫酸厂、钢铁厂、炼锌厂的集中地，工厂排放的烟雾被封锁在山谷中，使6000人突然发生眼痛、咽喉痛、流鼻涕、头痛、胸闷等不适，其中20人很快死亡。这次烟雾事件主要由二氧化硫等有毒有害物质和金属微粒附着在悬浮颗粒

5、物上，人们在短时间内大量吸入了这些有害气体，以致酿成大灾。3.伦敦烟雾事件1952年12月 58日，伦敦城市上空高压，大雾笼罩，连日无风。而当时正值冬季大量燃煤取暖期，煤烟粉尘和湿气积聚在大气中，使许多城市居民都感到呼吸困难、眼睛刺痛，仅四天时间内死亡了4000多人，在之后的两个月时间内，又有8000人陆续死亡。这是20世纪世界上最大的由燃煤引发的城市烟雾事件4. 美国洛杉机光化学烟雾事件l 从20世纪40年代起，已拥有大量汽车的美国洛杉矶城上空开始出现由光化学烟雾造成的黄色烟幕。它刺激人的眼睛、灼伤喉咙和肺部、引起胸闷等，还使植物大面积受害，松林枯死，柑橘减产。 1955年，洛杉矶因光化学烟

6、雾引起的呼吸系统衰竭死亡的人数达到400多人，这是最早出现的由汽车尾气造成的大气污染事件。5. 日本水俣病日本熊本县水俣湾外围的“不知火海”是被九州本土和天草诸岛围起来的内海，那里海产丰富，是渔民们赖以生存的主要渔场。水俣镇是水俣湾东部的一个小镇，有4万多人居住，周围的村庄还（居）住着1 万多农民和渔民。“不知火海”丰富的渔产使小镇格外兴旺，人民丰衣足食。 上世纪五十年代，一场可怕的灾难降临了。 1956年，水俣湾附近发现了一种奇怪的病。这种病症最初出现在猫身上，被称为“猫舞蹈症”。病猫步态不稳，抽搐、麻痹，甚至跳海死去，被称为“自杀猫”。随后不久，此地也发现了患这种病症的人。患者由于脑中枢神

7、经和末梢神经被侵害，轻者口齿不清、步履瞒珊、面部痴呆、手足麻痹、感觉障碍、视觉丧失、震颤、手足变形，重者神经失常，或酣睡，或兴奋，身体弯弓高叫，直至死亡。当时这种病由于病因不明而被叫做“怪病”。此后人们不断发现，“不知火海”的鱼、乌、猫等生物异变，有的地方甚至连猫都绝迹了。“怪病”危害了当地人的健康和家庭幸福，使很多人身心受到摧残，经济上受到沉重的打击，甚至家破人亡。更可悲的是，水俣湾的鱼虾不能再捕捞食用，当地渔民的生活失去了依赖，很多家庭陷于贫困之中。“不知火海”失去了生命力，伴随它的是无期的萧条。这种“怪病”就是日后轰动世界的“水俣病”，是最早出现的由于工业废水排放污染造成的公害病。“水俣

8、病”的罪魁祸首是当时处于世界化工业尖端技术的氮（ N）生产企业。 1925年，日本氮肥公司在水俣镇建厂，后又开设了合成醋酸厂。 1949年后，这个公司开始生产氯乙烯（ C2H5Cl），年产量不断提高， 1956年超过6000吨。与此同时，工厂把没有经过任何处理的废水排放到水俣湾中。氯乙烯和醋酸乙烯在制造过程中要使用含汞（ Hg）的催化剂，这使排放的废水含有大量的汞。当汞在水中被水生物食用后，会转化成甲基汞（ CH3HgCl）。这种剧毒物质只要有挖耳勺的一半大小就可以致人于死命，而当时由于氮的持续生产已使水俣湾的甲基汞含量达到了足以毒死，日本全国人口 2次都有余的程度。水俣湾由于常年的工业废水排

9、放而被严重污染了，水俣湾里的鱼虾类也由此被污染了。这些被污染的鱼虾通过食物链又进入了动物和人类的体内。甲基汞通过鱼虾进入人体，被肠胃吸收，侵害脑部和身体其他部分。进入脑部的甲基汞会使脑萎缩，侵害神经细胞，破坏掌握身体平衡的小脑和知觉系统。可怕的是，据统计有数十万人食用了水俣湾中被甲基汞污染的鱼虾。6. 日本痛痛病l 富山县位于日本中部地区，在富饶的富山平原上，流淌着一条名叫“神通川”的河流。这条河贯穿富山平原，注入富山湾，不仅是居住在河流两岸人们世世代代的饮用水源，也灌溉着两岸肥沃的土地，使之成为日本主要粮食基地的命脉水源。然而， 20世纪初期开始，神通川的水犹如中了魔鬼的诅咒，河川两岸的水稻

10、普遍生长不良， 1931 年又出现了一种怪病，患者大多是妇女，病症表现为腰、手、脚等关节疼痛，病症持续几年后，患者全身各部位会发生神经痛、骨痛现象，行动困难，走起路来像鸭子一样摇摇摆摆，甚至呼吸都会带来难以忍受的痛苦，到了患病后期，患者骨骼软化、萎缩，四肢弯曲，脊柱变形，骨质松脆，就连咳嗽都能引起骨折。患者不能进食，疼痛无比，有的人因无法忍受痛苦而自杀。这种病由此得名为“骨癌病”或“痛痛病”。l 19461960年，日本医学界从事综合临床、病理、流行病学、动物实验和分析化学的人员经过长期研究后发现，“骨痛病”是由于神通川上游的神冈矿山废水引起的镉（ Cd）中毒。原来，富山县神通川上游的神冈矿山

11、从19世纪80年代成为日本铝矿、锌矿的生产基地。神通川流域从1913年开始炼锌，炼锌厂排放的含镉废水污染了周围的耕地和水源。镉是重金属，人体中的镉主要是由于被污染的水、食物、空气通过消化道与呼吸道摄入体内的，大量积蓄就会造成镉中毒。神冈的矿产企业长期将没有处理的废水排放注入神通川，致使高浓度的含镉废水污染了水源。用这种含镉的水浇灌农田，稻秧生长不良，生产出来的稻米成为“镉米”。“镉米”和“镉水”把神通川两岸的人们带进了“骨痛病”的阴霾中。7.日本四日市哮喘病l 1955年日本第一座石油化工联合企业在四日市上马，1958年在四日市海湾打的鱼开始出现有难闻的石油气味，使当地海产品的捕捞开始下降。

12、1959年由昭石石油公司投资186亿日元的四日市炼油厂开始投产，四日市很快发展成为“石油联合企业城”。然而，石油冶炼产生的废气使当地天空终年烟雾弥漫，烟雾厚达500米，其中漂浮着多种有毒有害气体和金属粉尘，很多人出现头疼、咽喉疼、眼睛疼、呕吐等不适。从1960年起，当地患哮喘病的人数激增，一些哮喘病患者病甚至因不堪忍受疾病的折磨而自杀。到1979年10月底，当地确认患有大气污染性疾病的患者人数达775491 人，典型的呼吸系统疾病有：支气管炎、哮喘、肺气肿、肺癌。8.日本米糠油事件l 1968年日本九州爱知县一个食用油厂在生产米糠油时，因管理不善，操作失误，致使米糠油中混入了在脱臭工艺中使用的

13、热载体多氯联苯，造成食物油污染。由于当时把被污染了的米糠油中的黑油用去做鸡饲料，造成了九州、四国等地区的几十万只鸡中毒死亡的事件。随后九州大学附属医院陆续发现了因食用被多氯联苯污染的食物而得病的人。病人初期症状是皮疹、指甲发黑、皮肤色素沉着、眼结膜充血，后期症状转为肝功能下降、全身肌肉疼痛等，重者会发生急性肝坏死、肝昏迷，以至死亡。 1978年，确诊患者人数累计达1684人。化学污染物(9大类)(1) 元素： Cr,Hg,As,Pb,Cl(2) 无机物: CO,NOx,SO2,KCN(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

14、属有机和准金属有机化合物：四乙基铅、三丁基锡(5)含氧有机化合物：环氧乙烷、醚、醇、醛、酮、酚、有机等(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）、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、 磷酸三乙酯第2章 大气环境化学大气是指包围在地球表面并随着地球旋转的空气层。 大气是地球上一切生命赖以生存的气体环境。大气层：对流层、平流层、中间层、热层、逸散层光化学反应：分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应。光化学第一定律：只有被分子吸收的光才能引起分子的光化学反

15、应。光化学第二定律：在初级反应中，一个反应分子吸收一个光子而被活化。自由基：由于在其电子壳层的外层有一个不成对的电子，因而有很高的活性，具有强氧化作用。自由基反应：凡是有自由基生成或由其诱发的反应。1、光化学烟雾现象大气中碳氢化合物（HC）、氮氧化物（NOX）等一次污染物在阳光照射下，发生光化学反应产生二次污染物，这种由参加反应的一、二次污染物的混合物（包括气体污染物和气溶胶）形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。1. 光化学烟雾是由于汽车尾气和工业废气排放造成的，一般发生在湿度低、气温在24-32度的夏季晴天的中午或午后。2. 汽车尾气中的烯烃类碳氢化合物和二氧化氮（ NO2）被排放到大气中后

16、，在强烈的阳光紫外线照射下，会吸收太阳光所具有的能量。这些物质的分子在吸收了太阳光的能量后，会变得不稳定起来，原有的化学链遭到破坏，形成新的物质。这种化学反应被称为光化学反应，其产物为含剧毒的光化学烟雾。形成条件：1. 大气中有氮氧化合物和碳氢化合物存在 2. 大气湿度较低3. 有强阳光照射。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。特 点：硫酸烟雾也称为伦敦烟雾，因为其最早发生在英国伦敦。硫酸烟雾是还原型烟雾，主要是由于燃煤排放的二氧化硫、颗粒物、以及由于二氧化硫氧化生成的硫酸盐颗粒物所造成的大气污染现象。这种污染一般发生在

17、冬季、气温低、湿度高和日光弱的天气条件下。硫酸烟雾形成过程中，二氧化硫转化为三氧化硫的氧化反应主要靠雾滴中锰、铁、氨的催化氧化过程。2. 酸性降水：酸性降水是指通过降水将大气中的酸性物质迁移到地面的过程，最常见的就是酸雨，称湿沉降。3、 酸雨的化学组成H+、 Ca2+、 NH4+、 Na+、 K+、 Mg2+SO42-、 NO3-、 Cl-、 HCO3-其中起主要作用的是SO42-，其次是NO3-和CI-，我国的酸雨主要是硫酸型的。影响酸雨形成的因素（1）酸性污染物的排放（2）大气中的NH3（3）颗粒物的酸度及其缓冲能力（4）天气形势的影响大气颗粒物的化学组成：无机颗粒物、有机颗粒物温室效应大

18、气中的二氧化碳等气体吸收了地面辐射出来的红外光，把能量截留于大气之中，从而使大气温度升高，这种现象称为温室效应。第三章：水环境化学硬水是指洗涤时肥皂不易起泡沫、在加热时易产生水垢的水。此现象由水中所含的各种阳离子（如Ca, Mg, Fe, Mn, Sr, Al等）离子所引起，其中Ca, Mg 离子最多，故一般以Ca, Mg 离子的含量来计算水的硬度。采用如下一些需氧指标来表示水中需氧污染物的含量：(1) 溶解氧(简称DO) 溶解于水中的氧气称为“溶解氧” 。(2) 生化需氧量(BOD) 水中微生物摄取有机物使之氧化分解时所消耗的氧量。(3) 化学需氧量(COD) 用化学氧化剂(如重铬酸钾或高锰

19、酸钾) 氧化水中有机物(芳香族化合物在反应中不能被完全氧化应除去) 及某些还原性离子所消耗的氧化剂的氧量， 用 CODMn，(称为化学需氧量COD) 或CODM。(称为高锰酸盐指数) 表示。 化学需氧量愈高， 说明水中耗氧物质含量愈高。 如果废水中有机质的组成相对稳定， 那么化学需氧量和生化需氧量之间应有一定的比例关系。(4) 总有机碳(TOC) 和总需氧量(TOD) 由于采用 BOD5测试方法不能准确反水体被需氧有机质污染的程度， 而用总有机碳和总需氧量测定方法比较准确快速。(5) 理论需氧量(ThOD) 根据化学方程式计算的有机物完全氧化时所需要氧的量。 这是一个对废水作全化学分析以后的理

20、论计算值。难分解有机毒物主要有有机氯农药、 有机磷农药和有机汞农药。水中无机污染物的迁移与转化：无机污染物主要通过沉淀-溶解、氧化-还原、配合作用、胶体形成、吸附-解吸等一系列物理化学作用进行迁移转化，参与和干扰各种环境化学过程和物质循环过程，最终以一种或多种形态长期存留在环境中，造成永久性的潜在危害。腐殖质是一种带负电的有机高分子弱电解质。腐殖质在结构上的显著特点是除含有大量苯环外，还含有大量羧基、醇基和酚基。富里酸单位重量含有的含氧官能团数量较多，因而亲水性也较强。由于胶体具有巨大的比表面和表面能，因此固液界面存在表面吸附作用，胶体表面积愈大，所产生的表面吸附能也愈大，胶体的吸附作用也就愈

21、强，属于一种物理吸附。由于环境中大部分胶体带负电荷，容易吸附各种阳离子，在吸附过程中，胶体每吸附一部分阳离子，同时也放出等量的其他阳离子，因此把这种吸附称为离子交换吸附，属于物理化学吸附。专属吸附是指吸附过程中，除了化学键的作用外，尚有加强的憎水键和范德华力或氢键在起作用。专属吸附作用不但可使表面电荷改变符号，而且可使离子化合物吸附在同号电荷的表面上。沉淀发生通常可分为三个阶段（1）成核；（2）晶体聚集（3）晶体生长。溶解是沉淀的逆过程， 其溶解速率与固体物质的性质、 接触界面、溶剂性质和温度等条件有关。有机污染物在水环境中的迁移，转化取决于有机污染物的自身性质和环境水体条件迁移转化主要方式有

22、: 吸附、 挥发、水解、 光解、 生物富集、 生物降解等颗粒物从水中吸着有机物的量，与颗粒物中有机质的含量密切相关，而有机化合物在土壤有机质和水中含量的比值称为分配系数(Kp)。辛醇水分配系数Kow化学物质在平衡状态时在辛醇中的浓度和水中浓度之比。生物浓缩因子（ KB）:有机体在生物体某一器官内的浓度与水中该有机物浓度之比，用BCF或KB表示。挥发作用是指有机物质从溶解态转向气态的过程。挥发速率与有毒物的性质和水体特征有关。污染物的光解速率依赖于许多化学和环境因素，其中主要取决于太阳光的辐射。光解作用是真正意义上的有机物分解过程，它不可逆的改变了有机物的分子结构。光解过程一般可分为三类：直接光

23、解化合物直接吸收太阳能进行分解反应。光敏化反应水体中天然有机物质（腐殖酸，微生光氧化反应水中天然物质由于接受辐射产生了自由基或纯态氧中间体，它们又与化合物作用。物等），被太阳光激发，又将其激发态的能量转给化合物导致的分解反应。光氧化反应水中天然物质由于接受辐射产生了自由基或纯态氧中间体，它们又与化合物作用。理论上认为，只有吸收一定辐射能的分子才能进行光化学转化，因此光化学反应的先决条件应该是污染物的吸收光谱与太阳发射光谱在水环境中可利用的部分相适应. 第四章 土壤环境化学全球范围的土壤环境问题：1.土壤酸化、盐碱化、土壤污染 2.土壤沙漠化（石漠化）3.陆地植被破坏4. 水土流失CEC表示每千

24、克土中阳离子的总含量，是表示土壤吸附性质的重要指标。测定：用 Ca2+作指示剂， Ba2+作萃取剂，原子吸收分光光度法测定。土壤酸度：根据土壤中H+存在的形式，土壤酸度可分为两类：活性酸度、潜性酸度活性酸度 ：土壤溶液中氢离子浓度的直接反映出来的酸度， 通常用pH表示（通常描述土壤性质时表示作土壤pH值 ） 。潜性酸度是由土壤胶体吸附的可代换性H+、Al3+离子造成的。 H+、 Al 3+致酸离子只有通过离子交换作用产生H+离子才显示酸性，因此称潜性酸度。根据测定潜性酸度的提取液不同，可分为代换性酸度、水解性酸度活性酸度和潜性酸度二者的关系：活性酸度与潜性酸度是存在于同一平衡体系的两种酸度，

25、二者可以相互转换， 一定条件下可处于暂时平衡。活性酸度是土壤酸度的现实表现，土壤胶体是H+ Al3+的储存库， 因此潜性酸度是活性酸度的储备。一般情况下， 潜性酸度远大于活性酸度。 二者之比在沙土中达1000， 有机质丰富的粘土中高达上万倍。总碱度：土壤溶液中的OH-离子， 主要来源于碱金属和碱土金属的碳酸盐类， 即碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度的总量称为总碱度， 可用滴定法测定。土壤胶体的数量和盐基代换量越大，土壤的缓冲能力越强；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。Al对土壤的危害：三价Al与土壤胶体结合能力强，易排挤其它阳离子使其进入土壤溶液而遭受淋溶损失；研究表明， 土壤对植物的酸害实际是铝害，过多的铝离子抑制植物生长。土壤背景值就是指在未受污染的情况下， 天然土壤中的金属元素的基线含量。重金属污染土壤的特点：重金属不被土壤微生物降解,可在土壤中不断积累,也可以为生物所富集， 并通过食物链在人体内积累,危害人体健康土壤中重金属污染重金属一旦进入土壤就很难予以彻底的清除。 土壤胶体对重金属的吸附能力与金属离子的性质及胶体的种类有