环境化学高职PPT完整全套教学课件

环境化学目录模块一绪论模块二大气环境化学模块三水环境化学模块四土壤环境化学模块五生物环境化学模块六环境化学研究方法与实验模块一绪论教学目标1.了解环境问题的发生发展；2.了解我们所面临的环境问题；3.理解人与环境的关系；4.掌握环境化学及其主要内容；5.掌握环境化学的研究方法及发展趋势。模块一绪论环境案例1.全球变暖2.臭氧层破坏3.酸雨4.淡水资源危机5.资源和能源短缺6.森林锐减7.土地荒漠化8.物种加速灭绝9.垃圾成灾10.有毒化学品污染1.1环境与环境污染（一）环境

1.环境：

2.自然环境：（二）环境要素及其特征自然环境要素通常指：水、大气、生物、阳光、岩石、土壤等。

1.最小限制率

2.等值性

3.整体效应

4.统一性和制约性1.1环境与环境污染（三）环境中的物质和能量循环

光合作用1.1环境与环境污染（四）环境问题（五）我国的环境问题1.背景和特点

2.我国环境保护的方针（六）环境污染1.1环境与环境污染1.2环境化学（一）环境化学的形成

目前，对于环境化学下一个确切的定义并明确划定其研究范围是很难的。一般可以定义为，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，以解决环境问题为目标的一门新兴学科。（二）环境化学分支环境分析化学大气、水和土壤环境化学环境生态化学污染控制化学1.2环境化学1.2环境化学（三）环境化学的特点1.环境中的物质，数量极大，品种繁多。

2.环境中化学污染物质的含量常常很低，但分布范围极广。

3.环境中的化学反应具有难控性。

4.影响环境中化学变化的因素极多。

5.环境是一个多组分和多变的开放体系。

6.现在科学的特点是高度数据化，但环境化学年轻，基本数据很缺，而且很不系统。1.2环境化学（四）环境化学研究领域及前沿课题

1.环境化学研究前沿领域2.目前比较前沿的课题1.3环境污染物（一）环境污染物的类别

按环境要素大气污染物水体污染物土壤污染物按污染物形态气态污染物液态污染物固态污染物按污染物性质化学污染物物理污染物生物污染物1.3环境污染物1.污染物的来源（1）工业：工业“三废”（2）农业：农药、化肥（3）交通运输：废气排放（高毒性的化学物质），噪声和燃料燃烧产生废气以及泄漏造成的污染。（4）生活：1.3环境污染物2.化学污染物分类

(1)元素：重金属、准金属、卤素、臭氧、黄磷等；

(2)无机物：氰化物、一氧化碳、氮氧化物、卤化烃；

(3)有机物和烃类：包括烷烃、不饱和非芳香烃、芳烃、多环芳烃等；

(4)金属有机和准金属有机化合物：如四乙基铅、甲基汞、二甲基汞、二苯铬，甲基砷等；

(5)含氧有机化合物：包括环氧乙醚、醚类、醇类、酮类、醛类、有机酸、酯、酚、酐类等化合物；

(6)有机氮化物：如胺、硝基甲烷、硝基苯、三硝基苯、亚硝胺等；

1.3环境污染物2.化学污染物分类

(7)有机卤化物：如四氯化碳、脂肪基和烃类的卤化物、芳香族卤化物、氯代酚、多氯联苯等；

(8)有机硫化物：如烷基硫化物、硫醇、巯基甲烷、硫酸二甲酯等；

(9)有机磷化物：有机磷农药及磷酸酯类化合物等。1.3环境污染物(二)环境污染物的迁移转化1.污染物的迁移污染物在环境中的迁移主要有机械迁移、物理化学迁移和生物迁移三种方式。（1）机械迁移：主要是运输产生的污染物移动。（2）物理化学迁移：污染物主要通过溶解-沉淀、氧化-还原、水解、配位或螯合、吸附-解吸、化学分解、光化学分解等作用实现迁移。（3）生物迁移：生物体吸收、代谢、生长、死亡、食物链产生的放大和积累等作用实现迁移。1.3环境污染物(二)环境污染物的迁移转化2.污染物的转化污染物的转化过程主要有物理、化学和生物三个过程。（1）物理过程：污染物通过蒸发、渗透、凝聚、吸附、放射元素蜕变等方式发生转化。（2）化学过程：污染物通过氧化-还原、水解、配位或螯合、光化学氧化等方式发生转化。（3）生物过程：污染物通过生物体吸收、生物代谢等方式发生转化。1.3环境污染物（三）环境效应及其影响因素按环境变化的性质划分，则可分为环境物理效应、环境化学效应和环境生物效应。

1.环境物理效应由物理作用引起的

2.环境化学效应在各种环境因素影响下，物质间发生化学反应产生的环境效应。

3.环境生物效应环境因素变化导致生态系统变异而产生的后果即为环境生物效应。环境化学

目录模块一绪论模块二大气环境化学模块三水环境化学模块四土壤环境化学模块五生物环境化学模块六环境化学研究方法与实验模块二大气环境化学教学目标1.了解大气的组成与结构、大气中的主要污染物和大气运动的基本规律；2.掌握大气污染的含义、了解大气污染的类型及其危害；3.理解影响大气污染的因素；4.掌握污染物的迁移转化过程；5.认识光化学烟雾、硫酸型烟雾、酸雨、温室效应和臭氧层空洞等突出的环境问题；6.了解室内污染的基本知识。模块二大气环境化学环境案例1.北美死湖事件2.库巴唐“死亡谷”事件3.印度博帕尔公害事件4.美国洛杉矶的光化学烟雾事件5.英国伦敦烟雾事件6.沙尘暴事件7.PM2.5的争议8.首例家具污染室内环境案2.1大气环境化学基础知识（一）大气的组成（二）大气结构（三）大气逆温现象（四）气团及其干绝热减温率（Γd）（五）气团的稳定性2.1大气环境化学基础知识（一）大气的组成大气是多种气体的混和物。其中包括恒定的、可变的和不定的组分。2.1大气环境化学基础知识（二）大气结构2.1大气环境化学基础知识（三）大气逆温现象

在对流层中，气温一般是随高度增加而降低。但在一定条件下会出现反常现象。这可由垂直递减率(Γ)的变化情况来判断。气温随高度的变化通常以气温垂直递减率(Г)表示，即每垂直升高100m，气温的变化值：

当Г>0时，为正常状态；当Г=0时，为等温气层；当Г<0时，为逆温气层。

2.1大气环境化学基础知识近地面层的逆温多由于热力学条件而形成，以辐射逆温为主。2.1大气环境化学基础知识（四）气团及其干绝热减温率（Γd）干空气和未饱和的湿空气在垂直上升时，每升高100m，其自身温度降低值称干绝热减温率（Гd），一般为每百米1℃；但含饱和水的湿空气的干绝热减温率要低于每百米1℃。2.1大气环境化学基础知识（五）气团的稳定性气团在大气中的稳定性与气温垂直递减率和干绝热减温率两个因素有关。具体可用气团的干绝热减温率(Гd)和气温垂直递减率(Г)的大小判断：当Гd>Г时，气团稳定，不利于扩散；当Гd<Г时，气团不稳定，有利于扩散；当Гd=Г时，气团处于平衡状态。2.1大气环境化学基础知识大气的污染状况与大气稳定度有着密切的关系。2.2大气污染（一）大气污染的形成与污染源

（二）大气污染物（三）大气污染的影响及其危害（四）大气污染物浓度表示法

（五）影响大气污染物迁移的因素2.2大气污染（一）大气污染的形成与污染源当大气中污染物质的浓度达到有害程度，以至破坏生态系统和人类正常生存和发展的条件，对人或物造成危害的现象叫做大气污染。

1.人为源

燃料燃烧、工业排放、固体废弃物焚烧、农业排放

2.天然源2.2大气污染（二）大气污染物大气污染物主要有以下八类：含硫化合物，含氮化合物，一氧化碳和二氧化碳，碳氢化合物和碳、氢、氧化合物，光化学氧化剂，含卤素化合物，颗粒物，放射性物质。

1.依照污染物与污染源的关系可分为：（1）一次污染物：从污染源直接排入大气中的原始污染物。（2）二次污染物：2.2大气污染（二）大气污染物2.依照污染物存在的形态可分为：（1）颗粒污染物①尘粒②粉尘③烟尘④雾尘⑤总悬浮颗粒（TSP）

2.2大气污染（2）气态污染物2.2大气污染①硫化合物②氮氧化物造成大气污染的主要有一氧化氮NO和二氧化氮NO2，另外还有氧化亚氮N2O、三氧化二氮N2O3等。2.2大气污染③碳氧化物大气中的COx有CO和CO2都是城市中的主要气态污染物之一。④碳氢化合物大气中的碳氢化合物主要来自石油的不完全燃烧和石油类物质的蒸发。车辆是主要的排放源。2.2大气污染（三）大气污染的影响及其危害

1.对人体健康的影响大气污染物侵入人体主要有三条途径：表面接触、食入含污染物的食物和水、吸入被污染的空气。其中以第三条途径最为重要。（1）颗粒物（2）硫氧化物（3）一氧化碳（4）氮氧化物（5）光化学氧化剂（6）有机化合物2.2大气污染（三）大气污染的影响及其危害2.对植物的伤害3.对器物和材料的影响4.对大气能见度和气候的影响（1）对大气能见度的影响（2）对气候的影响2.2大气污染（四）大气污染物浓度表示法1.质量浓度表示法：每立方米空气中所含污染物的质量数，即mg/m32.体积浓度表示法：一百万体积的空气中所含污染物的体积数，即ppm

2.2大气污染（五）影响大气污染物迁移的因素1.气象动力因子的影响（1）风的影响风不仅对污染物起着输送的作用，而且还起着扩散和稀释的作用。（2）大气湍流大气的湍流是指大气以不同的尺度作无规则运动的流体状态。2.天气形势和地理地势的影响

天气形势是指大范围气压分布的状况，局部地区的气象条件总是受天气形势的影响。

（1）海陆风（2）城郊风（3）山谷风2.2大气污染2.3大气中污染物的迁移转化（一）光化学反应过程基础（二）大气中重要自由基的来源（三）氮氧化物在大气中转化（四）碳氢化合物在大气中的转化（一）光化学反应基础1.光化学反应过程

分子、原子、自由基或离子吸收光子而发生的化学反应称光化学反应。（1）初级过程

A+hv→A*（2）次级过程

2.3大气中污染物的迁移转化2.大气光化学反应的规律光化学第一定律

首先，当激发态分子的能量足够使分子内的化学键断裂，即光子的能量大于化学键时才能引起光离解反应。其次，为使分子产生有效的光化学反应，光还必须被所作用的分子吸收，即分子对某特定波长的光要有特征吸收光谱，才能产生光化学反应。光化学第二定律光被分子吸收的过程是单光子过程，光量子能量与化学键之间的关系：

E=hv=hc/λ

2.3大气中污染物的迁移转化3.污染大气中重要的光化学反应2.3大气中污染物的迁移转化（1）O2、N2的光离解氧分子的键能为493.8kJ/mol，λ<240nm的紫外光可以引起氧的光解。

λ<120nmN2键能较大，为939.4kJ/mol，N2的光离解限于臭氧层以上。2.3大气中污染物的迁移转化（2）O3的光离解

O3的光解反应：

O3的离解能很低，键能为101.2kJ/mol，相对应的光吸收波长为1180nm，因此在紫外光和可见光范围内均有吸收，主要吸收来自波长小于290nm的紫外光。

2.3大气中污染物的迁移转化（3）

NO2的光离解

据称是大气中唯一已知O3的人为来源。2.3大气中污染物的迁移转化（4）亚硝酸和硝酸的光解离HNO2

的初级过程：次级过程：

HNO3的光解机理为：

若CO存在，可发生如下反应：2.3大气中污染物的迁移转化（5）甲醛的光离解H-CHO初级过程有：

次级过程有：

在对流层中，由于O2存在，可发生如下反应：2.3大气中污染物的迁移转化（6）卤代烃的光离解卤代甲烷在近紫外光照射下，其离解方式为：其强弱顺序为CH3-F＞CH3-H＞CH3-Cl＞CH3-Br＞CH3-I

2.3大气中污染物的迁移转化（二）大气中重要自由基的来源1.大气中HO·和HO2·的来源

清洁大气污染的大气，由于其含有HNO2和H2O2

大气中HO2·主要来源于醛的光解HO·的来源2.R·、RO·、RO2·的来源

大气中R·的来源主要是甲基自由基，主要源于大气中乙醛和丙酮的光解：

O·和HO·可以与大气中的烃类发生化学反应从而生成烷基自由基：大气中的RO·主要来源于甲基亚硝酸酯和甲基硝酸酯的光解：大气中的RO2·主要来源于大气中生成的烷基与大气中O2的结合：2.3大气中污染物的迁移转化大气中的氮氧化物污染物主要是指一氧化氮和二氧化氮，一般用NOx表示。NO的转化：NO2

的转化（三）氮氧化物在大气中转化（四）碳氢化合物在大气中的转化1.烷烃的反应2.烯烃的反应烯烃与羟基主要发生加成反应（四）碳氢化合物在大气中的转化2.4大气环境问题的形成及其控制对策（一）光化学烟雾（二）硫化物及硫酸型烟雾（三）酸雨（四）大气颗粒物（五）温室效应及全球变暖（六）

臭氧空洞

（一）光化学烟雾1.光化学烟雾现象（一）光化学烟雾2.光化学烟雾形成的机理（一）光化学烟雾利用烟雾箱在人工光源照射下模拟大气光化学反应

（一）光化学烟雾碳氢化合物和氮氧化物相互作用方面主要有以下基本反应：（1）NO2的光解是光化学烟雾形成的主要起始反应，并生成O3：（2）碳氢化合物(HC)被·OH、O和O3氧化（一）光化学烟雾利用烟雾箱在人工光源照射下模拟大气光化学反应

（3）过氧自由基引起NO向NO2转化，并导致O3和PAN等氧化剂的生成（一）光化学烟雾1986年Seinfeld用12个化学反应概括了光化学烟雾形成的整个过程：（一）光化学烟雾光化学烟雾形成机理简述

（一）光化学烟雾3.光化学烟雾控制对策（1）控制高反应活性的有机物的排放（2）控制臭氧的浓度

（一）光化学烟雾（二）硫化物及硫酸型烟雾1.二氧化硫的氧化作用SO2的直接光氧化：

SO2的间接光氧化：（二）硫化物及硫酸型烟雾2.大气中硫化氢(H2S)的氧化反应其主要反应有：

（二）硫化物及硫酸型烟雾3.二氧化硫转化为硫酸和硫酸盐机制（1）均相氧化反应过程第一步是大气中的SO2在常温下氧化成SO3。第二步是H2O+SO3→H2SO4（2）非均相氧化反应①液相中SO2的非均相反应液相催化氧化；非催化的液相氧化；有强氧化剂存在时的液相氧化；有氨(NH3)存在时的液相氧化。②固相与SO2的非均相反应（二）硫化物及硫酸型烟雾4.硫酸型烟雾

由于大气中较多氧化性物质和高反应活性的自由基，二氧化硫可以被氧化成三氧化硫，同时二氧化硫和三氧化硫会于大气中的水蒸气结合生成H2SO3和H2SO4，与大气颗粒物结合形成硫酸盐颗粒物，从而造成硫酸型烟雾污染。硫酸烟雾也称为伦敦烟雾，其最早发生在英国的伦敦。（三）酸雨酸沉降是指大气中的酸性物质通过降水，如雨、雪、雾、冰雹等迁移到地表(湿沉降)，或酸性物质在气流的作用下直接迁移到地表(干沉降)的过程。

1.酸雨的研究概况

2.酸雨的成因（1）云和降水的形成机制：“雨除”和“洗脱”（2）酸性降水的酸化过程二氧化硫的氧化反应过程：2SO2+O2→2SO3H2O+SO3→H2SO4

氮氧化物的氧化反应过程：（三）酸雨（3）降水中阴阳离子的关系

降水酸度(pH值)是衡量降水酸化程度的一般指标，它是降水中各种酸性和碱性物质化学作用的最终结果。（4）形成酸雨的其它因素（三）酸雨3.酸雨的化学组成4.酸雨的危害5.酸雨的控制措施①使用低硫燃料。②改进然烧装置。③烟道气脱硫。④控制汽车尾气排放。（三）酸雨（四）大气颗粒物1.大气气溶胶大气是由各种固体或液体微粒均匀分散在空气中形成的一个庞大的分散体系。一般称之为气溶胶体系，气溶胶种分散的各种粒子称之为大气颗粒物。2.大气颗粒物的来源（1）颗粒物的天然来源一次颗粒物的天然来源、二次颗粒物的天然来源

（2）颗粒物的人为来源（四）大气颗粒物3.大气颗粒物组成及分类

大气颗粒物主要的化学组成由无机物和有机物组成。无机颗粒物的组成主要是由其在形成过程决定的。有机颗粒物主要是指大气中的有机物质凝聚而形成的颗粒物，或是有机物质吸附在其他颗粒物表面而形成的。大气颗粒物按其粒径大小可以分为以下几类：①总悬浮颗粒物：其粒径一般在100微米以下。②飘尘：粒径主要是小于10微米的颗粒物。③降尘：一般大于10微米的粒子④可吸入颗粒物：粒径小于10微米（四）大气颗粒物4.大气颗粒物的危害5.大气颗粒物的去除（1）干沉降：干沉降是指颗粒物在重力作用下的沉降，或与其它物体发生碰撞后的沉降。（2）湿沉降：湿沉降是指降雨、下雪使题粒物消除的过程。（四）大气颗粒物（五）温室效应及全球变暖1.地球的热平衡2.温室效应和温室气体（五）温室效应及全球变暖3.全球气候变化趋势4.全球变暖的控制对策（1）基本控制对策（2）发达国家负有减少温室气体的主要责任（五）温室效应及全球变暖（六）臭氧空洞1.臭氧层形成与损耗的化学反应臭氧层的生成是由于平流层中O2光解的结果：臭氧层的消耗过程，一是光解：另一个天然损耗过程：（六）臭氧空洞（六）臭氧空洞2.臭氧空洞现象（六）臭氧空洞2.5室内空气污染（一）室内空气污染的来源及危害（二）室内环境污染防治措施（六）臭氧空洞2.5室内空气污染（一）室内空气污染的来源及危害1.甲醛2.苯3.甲苯4.二甲苯5.氨6.二氧化硫7.二氧化氮8.一氧化碳9.二氧化碳10.可吸人颗粒物11.挥发性有机污染物(VOCs)（二）室内环境污染防治措施1.污染源的控制

(1)使用最新空气净化技术

(2)合理布局及分配室内外的污染源

(3)加强室内通风换气的次数

2.污染治理技术

(1)物理净化

(2)化学净化

(3)生物净化环境化学

目录模块一绪论模块二大气环境化学模块三水环境化学模块四土壤环境化学模块五生物环境化学模块六环境化学研究方法与实验模块三水环境化学教学目标1.了解地球水资源及水环境状况;2.掌握天然水的组成及基本特征;3.理解重金属等污染物在水中的迁移转化;4.理解水中有机污染物的变化过程;5.掌握水质调查与分析的基本方法。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识一、地球上的水资源

(一)世界水资源状况

水是地球上分布最广的物质，是人类环境的重要组成部分。地球上水的总储量约有12亿km3，平铺在地球表面上约有2700m高，地球表面70%被水覆盖。尽管如此，但真正能为人类利用的淡水资源只占地球总水量的极少部分。全球总储水量中，海水占去97.3%，淡水只占2.7%。在陆地淡水中，约有86%的水被两极冰盖和各地冰川所固定，目前还不能被利用。其次占淡水总量12%的地下淡水也不能全部被人类开发利用。可供人类利用的淡水资源主要是河川、湖泊中的淡水和部分地下水，其总和还不到地球总水量的1%。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识一、地球上的水资源

(一)世界水资源状况学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识一、地球上的水资源

(一)世界水资源状况学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识(二)地球上的水循环

地球上各种形态的水在太阳辐射和地心引力作用下，不断地运动循环、往复交替，在太阳能和地球表面热能的作用下，地球上的水不断地被蒸发成水蒸气，进入大气并被气流输送至各处，在适当条件下凝结成降水，其中降落到陆地表面的雨雪，经截留、入渗等环节而转化为地表及地下径流，最后又回归海洋。这种不断蒸发、输送、凝结、沉降的往复循环过程称为水的循环，如图3-2所示。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识(三)我国水资源状况

1.我国水资源主要类型

(1)海洋资源:我国海域范围广阔，大陆海岸线长达1.82万km，加上岛屿共3.2万km,拥有渤海、黄海、东海和南海四大海域。

(2)河流:中国境内的河流，仅流域面积在1000km2以上的就有150。多条。全国径流总量达27000多亿m3，相当于全球径流总量的5.8%。

(3)湖泊:陆地表面上有一些能够蓄相当水量的天然洼地，称之为湖泊。湖泊不仅使我们的星球更加璀璨，还是人类生息繁衍的良好环境。

(2)地下水:地下水资源在我国水资源中占有举足轻重的地位，由于其分布广、水质好、不易被污染、调蓄能力强、供水保证程度高，正被越来越广泛地开发利用。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识2.我国水资源所面临的主要问题(1)地域分布不均衡，水土资源分布不匹配(2)降水年内、年际变化大(3)水污染问题严重(4)水资源利用效率低，浪费严重(5)地下水开采过量引发生态问题学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识(四)水资源问题对人类社会发展的影响(1)水与人民生活密切相关(2)水与工农业生产密切相关(3)水与生态环境密切相关(4)水污染对人体健康产生影响学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识二、水环境化学基础知识(一)天然水的基本组成学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识

5.水生生物

水生生物是生活在各类水体中的生物的总称。水生生物种类繁多，有各种微生物、藻类以及水生高等植物、各种无脊椎动物和脊椎动物。其生活方式也多种多样，有漂浮、浮游、游泳、固着和穴居等。有的适于淡水中生活，有的则适于海水中生活。虽然种类繁多，按功能划分，不外包含自养生物(各种水生植物)、异养生物(各种水生动物)和分解者(各种水生微生物)。不同功能的生物种群生活在一起，构成特定的生物群落，不同生物群落之间及其与环境之间进行着相互作用、协调，维持特定的物质和能量流动过程，对水环境保护起着重要作用。水生生物为人类提供蛋白质和工业原料，有重要的经济价值。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识(二)天然水体化学组成特汪1.河水的化学组成特征(1)矿化度低。(2)化学组成的空间分布差异大。2.海水的化学组成特征海水中主要化学成分有无机组分、气体和有机物。海水的化学组成特征:(1)海水具有很高的矿化度，约35g/L;(2)成分比较均一且较恒定;(3)水的离子成分无时空变化，很稳定。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识3.湖泊及水库水的化学组成特征(1)矿化度差异较大。(2)水的化学成分在垂直方向上分布不均一。(3)在湖泊、水库、河日及近海水域常发生水体富营养化现象。4.地下水的化学组成特征(1)组成复杂。(2)矿化度范围变化大。(3)地下水的化学成分随时间变化极为缓J漫，常需要以地质年代来衡量。(4)地下水的气体组成与地表水差异较大。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识(三)天然水中的化学平衡

1.酸碱平衡

在实际应用中，一般用[H+]来表示溶液的酸碱性。但是对于极稀的溶液，由于[H+]很小，使用起来不方便，常采用[H+]的负对数来表示溶液的酸碱性，称为溶液的pH，数学表达式为:学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识2.沉淀一溶解平衡

溶解和沉淀是污染物在水环境中迁移的重要途径，因此成为水处理过程中极为重要的现象。天然水的化学组成因矿物质的溶解和这些矿物质固体从饱和溶液中沉淀出来而有所变化。一些金属化合物在水中的迁移能力可以直观地用溶解度来衡量，溶解度越大，迁移能力越大;反之则小。但物质在天然水体中的溶解常为多相化学反应的固一液平衡体系，所以常用溶度积来表征溶解度。天然水中各种矿物质的溶解一沉淀作用也遵守溶度积原则。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识(3)碳酸盐的沉淀一溶解平衡学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识

3.氧化一还原平衡(1)氧化一还原电位和电子活度在实际应用中，采用pE来表示氧化一还原的能力更为方便。参照用pH来表示溶液的酸碱性，pE可以定义为电子活度的负对数。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识(2)天然水体的氧化还原体系

天然水体是一个由水、悬浮物、大气、生物、底质等环境要索构成的统一整体，也是一个由许多无机的和有机的氧化还原单一体系所复合的复杂体系。因此，在水体中氧化还原反应进行的方向和强度决定于整个复合体系的氧化还原电位。计算表明，复合体系的电位介于各个单体系的电位之间，而接近于含量较大的单体系的电位。如果某一单体系学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识(2)天然水体的氧化还原体系学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识正常天然水体表层溶解氧是决定电位，暴露于大气的水能按如下反应被氧化:学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识4.配合一离解平衡(1)配合一离解平衡与配合物的稳定性(2)水体中常见的配位体和配合物类型天然水体中常见的配位体可分为无机和有机两类。天然水体中常见络合物可分为两类。一类是配位化合物，单核配位化合物具有一个金属离子为核心外加配位体的结构形态;双核或多核配位化合物中，是将各单核络合物的金属离子结合了起来，成为具有桥联结构的化合物。另一类是鳌合物，是由多基配位体和金属离子同时生成两处或更多的配位键，构成了环状鳌合结构的产物。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识①轻基对重金属离子的配合作用学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识②腐殖质与重金属离子的配合作用腐殖质是动植物残骸被微生物分解后形成的有机高分子化合物，是黑色的无定形有机胶体，分子量300--300000腐殖质通过氢键等理化作用形成巨大的聚集体，呈现多孔疏松的海绵结构，有很大的比表面积。腐殖质的分解产物是植物可以吸收的养料。腐殖质的组成和结构极其复杂，根据它在酸和碱中的溶解情况和颜色，通常分为三类:富里酸、腐殖酸和腐黑物。富里酸(FA):可溶于酸又可溶于碱的部分，分子量数百至数千。腐殖酸(HA):可溶于稀碱但不溶于酸的部分，分子量数千至数万。胡敏索(腐黑物，Humin):不能被酸和碱提取的部分，分子量数千至数万。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识5.吸附一解吸平衡天然水体中存在着大量悬浮的颗粒物，如钻土矿物、水合氧化物等无机高分子化合物和腐殖质等有机高分子化合物，它们是天然水体中的主要胶体物质，而且它们可相互结合成有机一无机胶体复合物。这些物质具有巨大的比表面积和表面能，能够吸附各种无机物及有机物，强烈地吸附水中的重金属离子。水体中胶体颗粒的吸附作用可分为物理吸附和化学吸附两大类，化学吸附又可分为离子交换吸附和专属吸附。表面吸附:由于颗粒物具有巨大的比表面积和表面能所产生的表面吸附，属物理吸附。表面吸附是由固体表面与被吸附物在固一液界面上的分子间作用力引起的，胶体表面积越大，所产生的表面吸附能也越大，胶体的吸附作用也就越强。学习情景一:地球上的水资源及水环境化学基础知识离子交换吸附:胶体颗粒大部分带负电荷，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，它属于化学吸附。这种吸附是可逆反应，而且能够迅速达到平衡。该反应不受温度影响，在酸、碱条件下均能进行，其交换吸附能力与溶质的性质、浓度及吸附剂性质等有关。专属吸附:专属吸附是指吸附过程中，除了化学键的作用外，还有加强的憎水键和范德瓦尔斯力或氢键在起作用。专属吸附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。在天然水体中，配合离子、有机离子、有机高分子和无机高分子的专属吸附作用特别强烈。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化一、水环境污染概述水体污染:当污染物进入天然水体并超过水的自净能力，使水和水体底泥的物理、化学、生物和放射性等方面的特性发生变化，从而降低了水体的使用价值和使用功能，即水体受到了污染。(一)水体污染源水体污染按照污染源划分为天然源和人为源。随着工农业生产的发展和人们生活水平的提高，人为源对水环境的影响越来越大。人为源按照排放方式可分为点源污染和非点源污染，其主要来源有以下四种。

1.生活污水2.工业污染源3.农业污染源4.交通运输污染学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化(二)污染特征1.物理污染物理污染是指污染物使水的浑浊度、温度和水的颜色发生改变以及水中含有的放射性物质超标的现象。2.化学污染化学污染物质是环境污染中影响最大的一类。世界上现有的化学物质种类繁多，人工合成的化学物质每年以千余种的数量递增，这些化学物质都有可能通过各种途径进入水体。水体中的化学污染物一般分为无机无毒污染物、植物营养物质、有机耗氧污染物和有毒物质、石油类物质等几大类。3.生物污染生活污水、医院污水、畜牧和屠宰场的废水及垃圾和地面径流都可能带有大量病原体和其他微生物。病原体污染物主要是指病毒、病菌、寄生虫等。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化二、水体的自净作用及水环境容量(一)水体的自净作用排入水体中的污染物，参与水体中的物质转化和循环过程，经过一系列物理、化学和生物变化，污染物被分解或分离，水体基本上恢复到原来状态的过程称为水体的自净作用。天然水体的自净大体可分为物理自净、化学自净和生物自净。物理自净是最直接的一种净化方式，指污染物在水体中通过稀释、扩散、混合、沉淀、挥发等物理作用使污染度降低的过程。稀释即污染物浓度高的水体进入污染物浓度低的水体而使污染浓度降低。沉淀和混合则是污染物中的可沉淀性固体在水流相对稳定的地点进行沉淀形成污泥，与水体中的悬浮物等混合，而使污染物浓度降低的过程。化学自净是一种比较复杂的过程，其中要经过氧化还原反应、酸碱中和反应、分解、凝聚等方法来降低水体污染浓度，而使水体得到净化。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化(二)水环境容量一定水体在规定的环境目标下所能容纳污染物的最大负荷量称为水环境容量。水体的自净作用说明了自然环境中存在着对污染物的一定的容纳能力。充分利用这种自净作用和容纳能力，对水资源的利用和保护是十分重要的。水环境容量的大小与下列因索有关。1.水体特征2.污染物特征3.水质目标学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化三、水中重金属污染物的迁移转化(一)重金属污染的特点水体中重金属污染物具有以下特点:1.重金属在水体中的存在形态是多样且多变的，在不同的水环境条件下其存在形态不同，重金属存在形态随水域条件(如pH、pE、胶体类型等)的变化而变化。重金属的形态不同毒性也不同。2.重金属产生毒性效应的浓度范围低，一般为1~100mg/L，而毒性较强的重金属如Hg、Cd等则在0.001~0.01mg/L。3.重金属污染物不易被微生物分解。4.进入水体的重金属污染物大部分沉积于底泥中，只有少部分可溶态及颗粒态存在于水相中，水质条件变化时，重金属在水相中和沉积物间迁移转化。5.重金属离子在水体中的迁移转化是一个复杂的过程，它与水体的pH、pE等有密切的关系。6.某些重金属离子及其化合物易被微生物吸收并通过食物链逐渐积累，能在人体的一定部位蓄积，使人慢性中毒，极难治愈。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化(二)水体中重金属污染物的迁移转化途径在天然水体这个复杂多变的开放体系中，重金属污染物迁移转化过程十分复杂，几乎涉及水体中所有可能的物理、化学和生物过程。这些过程往往是几种作用同时发生，有些有可逆性。重金属污染物的实际存在形态就是这些过程综合作用的结果，但在一定条件下又以某种作用为主。1.物理迁移指污染物随着水体径流而进行的机械搬迁作用。主要的物理迁移过程有扩散、混合、稀释、沉降、悬浮等。2.物理化学迁移指以一定形态存在的污染物(例如简单离子、配离子或可溶性分子等)在环境中通过一系列物理化学作用，使它们的存在形态发生变化，从而实现它们在水中的迁移。3.生物迁移指污染物通过生物体的新陈代谢、生长、衰亡等生物活动而发生特有生命作用过程。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化(三)主要重金属污染物在水体中的迁移转化1.汞(1)主要来源水体汞污染主要来自使用含汞污水。另外，废气和废渣中的汞经雨水洗涤及径流后，最终也都转移到水体中。(2)存在形态汞有三种不同价态，但在水环境中主要为单质汞和二价汞。(3)主要化学行为学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化2.镉（1）主要来源水体的镉污染来自地表径流和工业废水，主要是由铅锌矿的选矿废水和有关工业(如电镀、碱性电池等)废水排入地面水或渗入地下水引起的。工业废水的排放使近海海水和浮游生物体内的镉含量高于远海，工业区地表水的镉含量高于非工业区。（2）存在形态镉的价态较少，除单质ca外，一般为+2价态。镉排入水体以后的迁移主要决定于水中胶体、悬浮物等颗粒物对镉的吸附和沉淀过程。河流底泥与悬浮物对镉有很强的吸附作用。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化3.铅（1）主要来源水体的铅污染主要来自铅的冶炼、制造和使用铅制品的工矿企业排放的废水，以及汽油防爆剂(四乙基铅)随着汽车尾气进入大气，被雨水冲淋进入水体。（2）存在形态铅有0、+2和+4三种价态，但在大多数天然水体中，多以+2价的化合物形式存在，水体的氧化一还原条件一般不会影响铅的价态变化。天然水体中溶解的铅很少，铅污染物主要聚集在排放日附近的水体底泥中。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化3.铅学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化4.铬（1）主要来源由于风化、地震、火山、风暴、生物转化等活动，使天然水中含微量的铬，水体的铬污染主要来自铬铁冶炼、耐火材料、电镀、制革、颜料等化工生产排出的废水、废气和废渣。（2）存在形态铬的价态较多，通常有0、+2、+3、+6，在水体中最重要的价态是+3和+6。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化4.铬学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化5.砷（1）主要来源水体中砷主要来源于各种砷化合物的工业生产和应用;含砷农药的使用;畜牧业生产中含砷制剂的使用;水生生物的富集作用等。(2)存在形态砷化合物包括有机砷和无机砷两种形态，无机砷的毒性大于有机砷。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化5.砷学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化四、水中有机污染物的迁移转化(一)耗氧有机物耗氧有机物主要指动、植物残体和生活工业产生的碳水化合物、脂肪、蛋白质等易分解的有机物，它们在分解过程中要消耗水中的溶解氧，故称为耗氧有机物。有氧条件下，耗氧有机物氧化分解为二氧化碳、水、二氧化氮等;无氧条件下，耗氧有机物氧化分解产物为醇类、有机酸、氨气等。这些降解过程主要是通过化学氧化、光化学氧化和生物化学氧化来实现的。水体中耗氧有机物含量越高，消耗的氧气越多，水质也越差，说明水体污染越严重。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化1.耗氧有机物含量的表示方法水中耗氧有机物的总体相对含量可通过化学需氧量和生化需氧量来表示。化学需氧量又称化学耗氧量(ChemicalOxygenDemand)，简称COD，是利用化学氧化剂(如高锰酸钾)将废水中可氧化物质(如有机物、亚硝酸盐、亚铁盐、硫化物等)氧化分解，然后根据残留的氧化剂的量计算出氧的消耗量，它和生化需氧量一样，是表示水质污染程度的重要指标。COD的单位为ppm或mg/L。其值越小，说明水质污染程度越轻。生化需氧量简称BOD(BiochemicalOxygenDemand)，是指在有氧的条件下，水中微生物分解有机物的生物化学过程所需溶解氧的质量浓度，以O2mg/L表示。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化2.水体中溶解氧的变化25℃时，天然水体中溶解氧(DO)约为8.32mg/L。其主要来源有:水体和污染物中含有的氧;大气中的氧向水体中的补充;水生植物光合作用放出的氧气。水体中溶解氧随温度升高和盐度增大而降低，通常秋冬季较高，春夏高温季节较低。表层水中的DO值还受水和大气间气体交换速率影响，深层水中的DO值受生物作用和水径流所带来的富氧水混合及在水中的扩散影响。水体DO值由耗氧作用和复氧作用两个因索决定。耗氧作用:使水中溶解氧减少的作用。水中氧气的消耗主要来源于三个方面:有机物被微生物氧化分解;污水中的还原性物质、沉积于水底的淤泥分解;水生植物在夜间的呼吸。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化复氧作用:增加水中溶解氧的过程。其主要来源有三个方面:空气中氧的溶解补充，即当水中溶解氧含量不饱和时，空气中的氧便不断通过水面溶入水中并不断扩散开来;水中绿色植物的光合作用;溶解氧随径流及大气降水的进入。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化3.耗氧有机物对水中溶解氧的影响学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化4.影响耗氧有机物自净的因素水温的影响:水温高，有机物质氧化分解强烈，水中溶解氧消耗加快，DO值变化曲线最低点会向下移动。反之，水温低，DO值变化曲线最低点会向上移动。水生生物的影响:水体中的藻类和水草等植物在白天进行光合作用而放出氧气。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化5.耗氧有机物自净过程含有机物的污水排入水体后，因含有丰富的有机质作为微生物的食料，所以细菌以非常快的速度大量繁殖，细菌繁殖过程中不断将有机物氧化分解，来获取它们的能量。水体中溶解氧含量较高时，含碳、氮、磷、硫的有机物被好氧细菌分解为硫酸盐、磷酸盐、硝酸盐、二氧化碳等无机物。好氧氧化分解过程进行得较快，最终产物也比较稳定。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化(二)有毒有机物有毒有机物主要包括有机氯农药、多氯联苯、多环芳烃、高分子聚合物(塑料、人造纤维、合成橡胶)、染料等有机化合物。对于有毒有机物，仅仅看它的毒性大小是不够的，还必须考察它进入环境分解为无毒物的速度快慢如何。一个毒性大而分解快的有机污染物未必比毒性小而分解慢的危害严重，有机污染物在水中的迁移转化主要经过分配作用、挥发作用、水解作用、光解作用、生物化学作用等过程实现。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化1.分配作用

(1)有机污染物在沉积物和水之间的分配作用有机物与沉积物(颗粒物、土壤等)的作用存在着两种主要机制:一种是溶解作用，即在水溶液中，土壤有机质(包括水生生物、植物有机质等)对有机物的溶解作用;另一种是吸附作用，即土壤矿物质靠范德华力对有机物的表面吸附，或土壤矿物质靠氢键、离子偶极键、配合键及二键等作用对有机物的表面吸附。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化1.分配作用学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化2.挥发作用挥发作用是有机物从溶解态液相转入气相的一种物理迁移过程。挥发速率取决于有机污染物的性质和水体的特征。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化3.水解作用水解反应是有机污染物在水中发生化学性降解的重要过程。反应中有机物的官能团-X与水中的-OH基团发生交换。水解作用可以改变有机污染物的分子组成和结构，但并不总是生成低毒产物。水解产物可能比原来的有机物更易或更难挥发，与pH值有关的离子化水解产物的挥发性可能为零，而且水解产物一般比原来的有机物更易被生物降解，所以，对于许多有机污染物来说，水解作用是其从环境中消失的重要途径。在环境条件下，可能发生水解反应的有机物有卤代烷、胺、酞胺、睛、环氧化物、氨基甲酸酷、竣酸酷、嶙酸酷、磷酸酷、磺酸酷等。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化4.光解作用阳光供给水环境大量能量，吸收光的物质将其辐射能转换为热能或化学能。植物通过光合作用从CO2合成糖，而水中的有机污染物通过吸收光导致分子的分解，即众所周知的光解作用，它强烈地影响水体中某些污染物的去向。光解作用是一个真正的污染物分解过程，因为它不可逆地改变了反应物分子。一个有毒化合物的光解产物可能还是有毒的，例如辐射DDT反应产生的DDE，它在环境中滞留时间比DDT还长。因此，有机污染物的光解作用并不意味着是环境的去毒作用。有机污染物的光解速率依赖于许多化学因索和环境因索。光的吸收性质、化合物的反应特性、天然水的光迁移特征以及阳光辐射强度等均是影响光解作用的重要因索。一般可把光解过程分为直接光解、敏化光解(间接光解)和光氧化反应。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化5.生物化学作用进入水体中的污染物，特别是有机污染物，还能发生生物化学作用。生物化学作用是指污染物通过生物的生理生化作用及食物链的传递过程发生特有的生命作用过程。生化作用大致可分为生物降解作用和生物积累作用。有机污染物在水体中的主要迁移转化途径如图3-8所示。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化(三)难降解有机物有机物被微生物降解，转化为无机物，又由无机物经过生命活动合成各种有机物，这是自然界生物地球化学的基本循环。1.多氯联苯(PCBs)多氯联苯是联苯环上的H被Cl取代而形成的一系列氯代物。多氯联苯由联苯氯化而得，是一系列化合物，根据氯原子的取代位置和数量不同，共有210种化合物，统称为PCBs，结构如图3-9所示。这类化合物具有极好的化学稳定性和热稳定性，可用作绝缘材料、涂料等。学习情景二:水环境污染及主要污染物的迁移转化2.有机农药水体中常见的有机农药主要为有机氯农药、有机磷农药和氨基甲酸酷类农药。它们通过喷施农药、地表径流及农药厂的污水排入水体中。3.合成洗涤剂肥皂和合成洗涤剂是人们日常生活不可缺少的洗涤用品。肥皂为脂肪酸钠、钾或钱盐，而合成洗涤剂的主要成分是表面活性剂。合成洗涤剂除有效成分表面活性剂和增净剂外，还有漂白剂、荧光增白剂、抗腐蚀剂、泡沫调节剂、酶等辅助成分。

4.油类污染物油类污染物主要来自含油废水，主要含有烷烃、环烷烃、芳香烃等。油类污染物的生物降解具有如下特点:耗氧量大，有实验数据显示，使1升原油降解可以消耗30万倍体积海水的含氧量;降解速率缓慢，尤其在低溶氧或重金属存在条件下，不易降解;对毒性强的组分不能降解。学习情景三:水体富营养化一、水体富营养化概述(一)水体富营养化的概念水体富营养化(eutrophication)是指在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河日、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。(二)水体富营养化的类型1.按照形成原因可将水体富营养化分为天然富营养化和人为富营养化。天然富营养化:自然界的许多湖泊，它们在数千万年前，或者更远年代的幼年时期，处于贫营养状态。人为富营养化:随着工农业生产大规模迅速发展，“城市化”现象愈加明显，不断增长的人日集中在一些水源丰富的特定的地区。学习情景三:水体富营养化2.按发生富营养化的水体不同，富营养化分为两种类型。发生在海洋的水体富营养化，称为“赤潮”;发生在江河湖泊的水体富营养化，称为“水华”。赤潮又称红潮，国际上通称为“有害藻华”，是海洋中某一种或几种浮游生物在一定环境条件下爆发性繁殖或高度聚集，引起海水变色，影响和危害其他海洋生物正常生存的灾害性生态异常现象。由于浮游生物常具有各种颜色，大量漂浮在水中会使水面呈现红、蓝、棕、白等各种不同的颜色，因此，赤潮不一定是红色，而是各种色潮的统称。学习情景三:水体富营养化3.水体富营养化程度判别目前，虽有多种水体富营养化判别标准，但尚未统一，其中以基于营养盐因子的判别标准和多因子判别标准最为典型。目前常采用多因子判别标准，该方法的优点是可全面考虑相关的外界影响因索;缺点是容易混淆各因索之间的关系，特别是对于诸判别因子分属不同营养级别时，并不能做出唯一的判定结果。学习情景三:水体富营养化学习情景三:水体富营养化二、水体富营养化过程(一)藻类原生质的生成在适宜的光照、温度、pH值和具备充足营养物质的条件下，天然水体中的藻类进行光合作用(R)合成本身的原生质，其总反应式为:从反应式可知，在藻类繁殖所需要的各种成分中，成为限制性因索的是氮和磷。所以藻类繁殖的程度主要取决于水体中这两种成分的含量，并且已经知道，能为藻类吸收的是无机形态的含磷、含氮的营养物。学习情景三:水体富营养化(二)水体中的藻类水体中的藻类作为富营养化污染的主体，可分为四种类型，它们是蓝绿藻类、绿藻类、硅藻类和有色鞭毛虫类。(三)水体中的营养物质对水体中的藻类来说，营养物质是指那些促进其生长或修复其组织的能源性物质。由原生质的合成反应式可见，关键性的营养物质是氮和磷的各种化合物。1.氮、磷的主要来源水体中过量的氮、磷既来源于外污染源也来源于内污染源。外污染源:水体中过量的氮、磷等营养物质主要来自未加处理或处理不完全的工业废水和生活污水、有机垃圾和家畜家禽粪便以及农施化肥，其中最大的来源是农田上施用的大量化肥。内污染源:湖泊底泥和底泥沉积物。底泥是湖泊的重要组成部分，其含有大量的营养学习情景三:水体富营养化2.水体中氮、磷的转化水体中所含氮化合物有多种形态，包括有机氮、氨态氮、亚硝酸盐氮、硝酸盐氮等。钱盐、亚硝酸盐、硝酸盐都可重新由植物作为营养吸收。在厌氧条件下，少数自养菌能利用葡萄糖使硝酸盐还原成NH3

,N2或N20。此过程称为反硝化或脱氮作用。学习情景三:水体富营养化水体中磷化合物也有多种化学形态，且在水体中各种形态间也会发生相互转化，但藻类优先摄取的可能是可溶性正磷酸盐。水体中磷的主要存在形态及转化途径见图。学习情景三:水体富营养化学习情景三:水体富营养化三、水体富营养化的危害在自然条件下，湖泊会从贫营养过渡到富营养，进而演变为沼泽和陆地，这是一个极为缓慢的过程。但由于人类活动所引起的水体富营养化，可在短期内使水体由贫营养变为富营养状态。富营养化对水环境造成以下影响:(一)水的透明度降低(二)水中溶解氧变化异常环境化学

目录模块一绪论模块二大气环境化学模块三水环境化学模块四土壤环境化学模块五生物环境化学模块六环境化学研究方法与实验模块四土壤环境化学教学目标1.知道土壤的组成与性质；2.理解重金属等污染物在土壤中的迁移转化；3.理解土壤中有机污染物的变化过程；4.学会土壤分析的方法；5.学会分析现实出现的土壤污染的原因及控制方法。模块四土壤环境化学环境案例1、我国土壤现状2、甘肃徽县血铅事件3、毒大米毒蔬菜事件4.1土壤环境化学基础知识（一）土壤的形成4.1土壤环境化学基础知识（一）土壤的形成4.1土壤环境化学基础知识（一）土壤的形成

图4-2直接发育于基岩之上的基本的综合土壤剖面图4.1土壤环境化学基础知识（二）土壤的组成4.1土壤环境化学基础知识（二）土壤的组成1、土壤矿物质

（1）原生矿物（2）次生矿物

2、土壤有机质

3、土壤生物

4、土壤溶液

5、土壤空气4.1土壤环境化学基础知识（三）土壤的基本性能1.土壤吸附性土壤具有吸附并保持固态、液态和气态物质的能力，称为土壤的吸附性能。（1）土壤胶体的性质

①具有巨大的比表面积与表面能

②胶体粒子具有表面电荷

③土壤胶体的凝聚性和分散性（2）土壤胶体的离子交换吸附

①土壤胶体的阳离子交换吸附

②土壤胶体的阴离子交换吸附4.1土壤环境化学基础知识2、土壤的酸碱性（1）土壤酸度①活性酸度：H+的浓度②潜在酸度4.1土壤环境化学基础知识（2）土壤碱度土壤溶液中OH-离子的主要来源，是CO32-和HCO3-的碱金属（Na+、K+）及碱土金属（Ca2+、Mg2+）的盐类。

（3）土壤的缓冲能力①土壤溶液的缓冲作用②土壤胶体的缓冲作用4.1土壤环境化学基础知识3.土壤的氧化还原性土壤中的主要氧化剂有土壤中的氧气、NO3-离子和高价金属离子。土壤中的主要还原剂有有机质和低价金属离子。4.1土壤环境化学基础知识（四）土壤是复杂的综合体（1）培育植物（2）推动物质循环（3）保存水资源（4）防止灾害（5）自净能力4.2土壤环境污染1.土壤污染的概念土壤污染是指由于人类活动所产生的物质(污染物)，通过多种途径进入土壤，其数量和速度超过了土壤的容纳能力和净化速度，因而使土壤的性质、组成及性状等发生变化，使污染物的积累过程逐渐占优势，破坏了土壤的自然动态平衡，从而导致土壤自然功能失调、土壤质量恶化、影响作物的生长发育、产品的产量和质量下降，产生一定的环境效应(水体或大气发生次生污染)，并可通过食物链对生物和人类构成危害。4.2土壤环境污染2.土壤污染源和污染物土壤污染源：①化肥和农药；②废物（废渣、污水和垃圾等）的处理场所；③大气或水体中的污染物质的迁移、转化；④某些元素的富集中心或矿床周围。

土壤污染物：①有机物质；②氮素和磷素化学肥料；③重金属；④放射性元素；⑤有害微生物类。4.2土壤环境污染3、土壤的自净作用和污染防治方法土壤的自净能力主要来自于土壤颗粒物层对污染物有过滤、吸附等作用，土壤微生物有强大生物降解的能力，土壤本身对酸碱度改变具有缓冲能力以及大量的土壤胶体表面能降低反应的活化能，成为很多污染物转化反应的良好催化剂。此外，土壤空气中的氧可作为氧化剂，土壤水分可作为溶剂，这些也都是土壤的自净因素。4.3土壤中重金属迁移转化（一）土壤的重金属污染及危害（1）影响植物生长（2）影响土壤生物群的变化及物质的转化（3）影响人体健康

①通过挥发作用进入大气。②受水特别是酸雨的淋溶或地表径流作用。③植物吸收并积累土壤中的重金属，通过食物链进入人体。4.3土壤中重金属迁移转化（二）重金属在土壤中的存在形态重金属进入土壤后，可以可溶性自由态或络离子的形式存在于土壤溶液中；被土壤胶体所吸附，或以各种难溶化合物的形态存在。4.3土壤中重金属迁移转化（三）重金属在土壤中的迁移转化

1.土壤中重金属的物理迁移

2.土壤胶体对重金属的吸附（1）重金属元素在土壤溶液中呈胶体状态。（2）土壤中存在的有机和无机胶体对金属离子的吸附固定。

土壤胶体对重金属的吸附作用通常分为非专性吸附和专性吸附。

非专性吸附：

专性吸附：4.3土壤中重金属迁移转化3.重金属离子的配位作用土壤重金属可与土壤中的各种无机配位体和有机配位体发生配位作用。4.土壤中重金属的沉淀和溶解在高氧化环境中，Eh较高，钒、铬呈氧化态，形成可溶性钒酸盐、铬酸盐等，具有极强的迁移能力，而铁、锰则相反，形成高价难溶性化合物沉淀，迁移能力很低。4.3土壤中重金属迁移转化5.土壤微生物的固定和活化（1）胞外络合作用（2）胞外沉淀作用（3）金属的微生物转化4.3土壤中重金属迁移转化6.土壤根际的富集和降毒（1）根际氧化还原屏障形成（2）根际pH屏障形成（3）根系分泌物的络合作用4.3土壤中重金属迁移转化（四）土壤中有毒的重金属

重金属中毒机理生物机体中含巯基（-SH）的酶与外来重金属的反应：4.3土壤中重金属迁移转化1、汞汞在土壤中可能以多种不同的形态存在，如无机汞有HgS、HgO、HgCO3、HgHPO3，HgSO4，HgCl2等。4.3土壤中重金属迁移转化2．镉镉在土壤中只能以二价简单离子或简单配离子的形式存在于土壤溶液中，如Cd2+、CdCl+、CdSO4，CdHCO3+等。Cd2+与有机配体形成配合物的能力很弱，故土壤中有机结合态的镉较少。镉还以CdCO3、Cd3(PO4)2、Cd(OH)2、CdS等难溶的形态存在于土壤中。4.3土壤中重金属迁移转化3.铬在低氧化还原电位的条件下，铬以三价形态存在，在低pH时为Cr3+，高pH时为CrO2-；在高氧化还原电位条件下，铬以六价形态存在，在低pH时为Cr2O72-，在高pH时为CrO42-。4.3土壤中重金属迁移转化4、铅在正常的上壤环境条件下，Pb(Ⅱ)是仅有的稳定状态，土壤中铅主要是Pb(OH)2、PbCO3、Pb3(CO3)2(OH)2、Pb3(PO4)2、PbS等难溶化合物。5．砷土壤中砷主要以含氧酸盐的形式存在，有砷酸根和亚砷酸根。4.4土壤中农药的迁移转化农药包括杀虫剂、杀菌剂、除草剂以及其他如杀螨剂、杀鼠剂、引诱剂、忌避剂、植物生长调节剂和配制农药的助剂等。

4.4土壤中农药的迁移转化（一）农药的分类4.4土壤中农药的迁移转化（一）农药的分类4.4土壤中农药的迁移转化（二）农药在土壤中的迁移转化1.土壤对农药的吸附作用（1）异性电荷相吸指带负电土壤组分与呈正离子状态的农药通过静电引力相吸引；（2）非专一的物理性键合。这是范德华引力起作用，这种作用力发生在被吸