环境化学复习资料

第一章绪论：环境化学基本内容与绿色化学原理与应用环境问题：全球环境或区域环境中出现不利于人类生存和发展的多种现象，称为环境问题。环境化学（Environmentalchemistry）是研究化学物质在环境中迁移、转化、降解规律，研究化学物质在环境中的作用的学科，是环境科学中的重要分支学科之一。环境化学重要研究内容：有害化学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措施。1、有害物质在环境介质中存在的来源、浓度水平和形态；2、有害物质在个别环境介质中和不一样介质间的环境行为；3、有害物质对环境和生态系统以及人体健康产生效应的机制和风险性；4、有害物质已导致影响的缓和和消除以及防止产生危害的措施和途径。发展历史：孕育阶段(1970年此前)形成阶段(20世纪70年代)发展阶段(20世纪80年代后)20世纪60年代：没有认识到生态破坏的问题.；环境问题=环境污染20世纪70年代：1972年联合国，瑞典，斯德哥尔摩“人类环境会议”，将环境污染和生态破坏提高到同一高度看待；环境问题=环境污染+生态破坏+资源枯竭20世纪80年代：1987年，由挪威首相布伦特兰夫人组建的“联合国世界环境与发展委员会”刊登了《我们共同的未来》；可持续发展提出20世纪90年代：1992年，巴西，里约热内卢，联合国环境与发展大会，强调和正式确立了可持续发展的思想，并形成了现代的环境保护的主导意识。可持续发展确立怎样认识现代环境问题的发展过程？环境问题不止限于环境污染，人们对现代环境问题的认识有个由浅入深，逐渐完善的发展过程。a、在20世纪60年代人们把环境问题只当成一种污染问题，认为环境污染重要指都市和工农业发展带来的对大气、水质、土壤、固体废弃物和噪声污染。对土地沙化、热带森林破环和野生动物某些品种的濒危灭绝等并未从战略上重视，明显没有把环境污染与自然生态、社会原因联络起来。b、1972年刊登的《人类环境宣言》中明确指出环境问题不仅表目前水、气、土壤等的污染已到达危险程度，并且表目前对生态的破坏和资源的枯竭；也宣布一部分环境问题源于贫穷，提出了发展中国家要在发展中处理环境问题。这是联合国组织初次把环境问题与社会原因联络起来。然而，它并未从战略高度指明防治环境问题的主线途径，没明确处理环境问题的责任，没强调需要全球的共同行动。c、20世纪80年代人们对环境的认识有新的突破性发展，这一时期逐渐形成并提出了持续发展战略，指明了处理环境问题的主线途径。d、进入20世纪90年代，人们巩固和发展了持续发展思想，形成现代主导的环境意识。通过了《里约环境与发展宣言》、《二十一世纪议程》等重要文献。它促使环境保护和经济社会协调发展，以实现人类的持续发展作为全球的行动大纲。这是本世纪人类社会的又一重大转折点，树立了人类环境与发展关系史上新的里程碑。你对于氧、碳、氮、磷、硫几种经典营养性元素循环的重要意义有何体会？（1）氧的循环：（2）碳的循环：（3）氮的循环（4）磷的循环（5）硫的循环（6）体会：氧、碳、氮、磷和硫等营养元素的生物地球化学循环是地球系统的重要构成部分，它波及地层环境中物质的互换、迁移和转化过程，是地球运动和生命过程的重要营力。根据环境化学的任务、内容和特点以及其发展动向，你认为怎样才能学好环境化学这门课程？（1）环境化学的任务、内容、特点：环境化学是在化学科学的老式理论和措施基础上发展起来的，以化学物质在环境中出现而引起的环境问题为研究对象，以处理环境问题为目的的一门新兴学科。环境化学是一门研究有害化学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措施的科学。它既是环境科学的关键构成部分，也是化学科学的一种新的重要分支。（2）环境化学的发展动向：国际上较为重视元素（尤其是碳、氮、硫、磷）的生物地球化学循环及其互相耦合的研究；重视化学品安全评价；重视臭氧层破坏、气候变暖等全球变化问题。我国优先考虑的环境问题中与环境化学亲密有关的是：以有机物污染为主的水质污染；以大气颗粒物和二氧化硫为主的都市空气污染；工业有毒有害废弃物和都市垃圾对大气、水和土地的污染等。（3）我对学好这门课的观点：环境化学包括大气、水体和土壤环境化学多种分支学科，研究有害化学物质在大气、水体和土壤环境中的来源、存在、化学特性、行为和效应及其控制的化学原理和措施。这就决定了环境化学研究中需要运用现场研究、试验室研究、试验模拟系统研究和计算机模拟研究相结合的系统研究措施，重要以化学措施为主，还要配以物理、生物、地学、气象学等其他学科的措施。因此，规定研究人员具有较广泛的各有关学科的理论知识和试验动手能力。我们在平常学习中应当以开阔的视野，除了环境化学之外，广泛涉猎各有关学科，并重视培养自己的试验操作，如此才也许学好这门课。举例简述污染物在环境各圈的迁移转化过程。以汞为例，阐明其在环境各圈层的迁移转化过程，见下图。汞在环境中的存在形态有金属汞、无机汞化合物和有机汞化合物三种。在好氧或厌氧条件下，水体底质中某些微生物能使二价无机汞盐转变为甲基汞和二甲基汞。甲基汞脂溶性大，化学性质稳定，轻易被鱼类等生物吸取，难以代谢消除，能在食物链中逐层放大。甲基汞可深入转化为二甲基汞。二甲基汞难溶于水，有挥发性，易散逸到大气中，轻易被光解为甲烷、乙烷和汞，故大气中二甲基汞存在量很少。在弱酸性水体（pH4～5）中，二甲基汞也可转化为一甲基汞。环境化学分支学科：1、环境分析化学：环境分析化学是研究化学品的形态、价态、构造、样品前处理(超临界流体萃取、固相萃取)和痕量分析的学科。环境分析化学的重要任务就是分析环境中详细化学品的性质和量。其研究领域包括环境有机分析化学、环境无机分析化学、环境中化学物质的形态分析等。2、环境污染化学（各圈层的环境化学）：环境污染化学是研究有害物质在环境中的变化，包括迁移转化过程中的化学行为、反应机理、积累和归宿等方面的规律。其研究领域包括大气环境化学、水环境化学、土壤环境化学、复合污染物的多介质环境行为等。3、污染（环境）生态化学：污染生态化学是研究化学污染物在生态系统中产生生态效应的化学过程的科学。其研究领域包括化学污染物的生态毒理学研究、环境污染对陆地生态系统的影响、环境污染对水生生态系统的影响、化学物质的生态风险评价等。4、污染控制化学：环境控制化学是研究与污染控制有关的机制与工艺技术中的化学基础性问题。其研究领域包括大气污染控制、水污染控制、固体废物污染控制及资源化、绿色化学及清洁生产等。环境化学的特点：（1）以微观研究宏观：从原子、分子水平，研究宏观环境圈层中环境现象和变化机制；（2）研究对象复杂：既有人为来源的也有天然来源的，处在环境开放体系内，多种环境原因同步互相作用，其研究需要多学科的结合。（3）物质水平低：mg/kg(ppm,10-6)、ug/kg(ppb,10-9)热点问题：目前，国界上较为重视元素（尤其是碳、氮、硫和磷）的生物地球化学循环及其互相偶合的研究；重视化学品安全评价、臭氧层破坏、气候变暖等全球变化问题。目前我国优先考虑的环境问题中与环境化学亲密有关的是：以有机物污染为主的水质污染、以大气颗粒物和二氧化硫为主的都市空气污染；工业有毒有害废物和都市垃圾对水体和土壤的污染。环境问题：全球环境或区域环境中出现不利于人类生存和发展的多种现象，称为环境问题。原生环境问题：自然力引起，也称第一类环境问题，火山喷发、地震、洪涝、干旱、台风、滑坡等。次生环境问题：人类生产、生活引起生态破坏和环境污染，反过来危及人类生存和发展的现象，也称第二类环境问题。包括生态破坏问题和环境污染问题。目前的环境问题一般都是次生环境问题。环境污染物：进入环境后使环境的正常构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。一次污染物(primarypollutant):由污染源直接排入环境中,其物理化学性质未发生变化的污染物。二次污染物(secondarypollutant):排入环境中的一次污染物在其物理、化学性质原因或生物的作用下发生变化或与环境中其他污染物发生反应所形成的物理、化学性质与一次污染物不一样的新污染物。化学污染物（chemicalpollutant):由于人为活动或人工制造的化学物质（化学品）进入环境后，导致污染作用的物质。环境学或毒理学意义的重金属：汞、镉、铅、铬、锌、铜、钴、镍、钡、锡、锑等，从毒性角度一般将砷、铍、锂、硒、硼、铝也包括在内。重金属形态（Speciation）研究意义：①铝是人们家用餐具的材料，而铝离子能穿过血脑屏障而进入人的大脑组织，会引起痴呆等严重后果；②铜、铅、锌离子态的毒性都远远不小于络合态，并且络合物愈稳定，其毒性愈低；③金属有机态的毒性往往不小于无机态的毒性。④价态不一样毒性也不一样，铬（VI）的毒性不小于铬（III）；而亚砷酸盐的毒性比砷酸盐大60倍。⑤价态不一样，其络合能力及被土壤中腐殖酸固定程度也不一样，对生态系统的威胁也随之转变。如铅（II）的移动性远远不不小于铅（IV）。POPs（PersistentOrganicPollutants）“持久性有机污染物”。是一类具有长期残留性、生物累积性、半挥发性和高毒性，并通过多种环境介质（大气、水、生物等）可以长距离迁移对人类健康和环境具有严重危害的天然的或人工合成的有机污染物。优先污染物（prioritypollutant)：在众多污染物中筛选出潜在危险性大的作为优先研究和控制对象的污染物。优先污染物特点：1、难以降解；2、在环境中有一定残留水平；3、出现频率高；4、具有生物积累性；5、属于三致物质；6、毒性较大以及现代已经有检出措施的。环境效应（environmentaleffect):自然过程或人类的生产和生活活动会对环境导致污染和破坏，从而导致环境系统的构造和功能发生的变化，称为环境效应。环境物理效应是由物理作用引起的，例如噪声，光污染，电磁辐射污染，地面沉降，热岛效应，温室效应等。环境化学效应：在多种环境原因影响下物质间发生化学反应的环境效应。如湖泊的酸化，土壤的盐碱化、地下水硬度升高，局部地区发生光化学烟雾，有毒有害固体废弃物的填埋导致地下水污染等。环境生物效应：环境原因变化导致生态系统变异而产生的后果。大型水利工程也许破坏水生生物的回游途径，从而影响它们的繁殖。大量工业废水排入江、河、湖、海，对水生生态系统产生毒性效应，使鱼类受害而减少甚至灭绝。污染物的迁移：污染物在环境中所发生的空间位移及其所引起的富集、分散和消失的过程。污染物的转化：污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用变化存在形态或转变为另一种物质的过程。迁移形式：机械迁移、物理化学迁移、生物迁移转化形式：物理转化、化学转化、生物转化污染物可通过蒸发、渗透、凝聚、吸附和放射性元素蜕变等物理过程实现转化，可通过光化学氧化、氧化还原、配位和螯合、水解等化学作用实现转化，也可以通过生物的吸取、代谢等生物作用实现转化。第二章大气环境化学大气环境化学重要研究大气环境中污染物质的化学构成、性质、存在状态等物理化学特性及其来源、分布、迁移、转化、累积、消除等过程中的化学行为、反应机制和变化规律，探讨大气污染对自然环境的影响等。源参数决定大气污染程度的原因气象条件通过影响大气中污染物的迁移而影响局地大下垫面状况气环境污染状况迁移：污染物由于空气的运动而使其传播和分散的过程。原因：空气的运动：①水平运动——风②垂直运动——对流动力源：温度差异温度层结:垂直方向上的温度分布，称为大气温度层结。气温垂直递减率（γ或Γ）：大气垂直方向上每升高100米温度的减少值。（℃／l00m）干绝热垂直递减（γd或Γd）：干空气（气团）在绝热升降过程中每变化单位高度（一般取100米）空气（气团）自身温度的变化值。γd或Γd：表达干空气的热力学性质，是一种气象常数，Γd=0.98℃／l00m。而Γ是实际环境气温随高度的分布，因时因地而异。大气温度层结有四种类型：①气温随高度递减，Γ＞0，称正常分布层结或递减层结;②Γ=Γd，称为中性层结;③Γ=0，气温不随高度变化，称等温层结;④Γ＜0,气温随高度增长，称逆温层结大气稳定度：污染物在大气中的迁移与大气稳定度有亲密的关系，大气稳定度是指在垂直方上大气稳定的程度。假如一空气块由于某种原因受到外力的作用，产生了上升或下降运动，但外力清除后，也许发生三种状况：①气块减速并返回原位，则大气稳定;②继续加速或下降，则不稳定;③停止或作等速运动，则中性。大气稳定度的判据：大气稳定度可根据气温垂直递减率Γ和干绝热垂直递减率Γd来判断Γ<Γd时，大气处在稳定平衡状态;Γ>Γd时，大气处在不稳定状态；Γ=Γd时，大气处在中性平衡状态。Γ<Γd时,大气非常稳定，最不利于污染物扩散，因此这种层结在大气污染问题研究中尤其引人注目。逆温：r＜0,即气温随高度增长而增长的现象称为逆温。逆温层：出现逆温的大气层称为逆温层。逆温高度与逆温强度：逆温层的下限称为逆温高度，上下限的温度差，称逆温强度。辐射逆温：在晴朗无风或小风的夜晚，由于强烈的有效辐射，使地面和近地层大气强烈冷却降温，上层降温较慢而形成上暖下冷的逆温现象。辐射逆温产生特点：①是地面因强烈辐射而冷却降温所形成的②这种逆温层多发生在距地面100-150m高度内③最有助于辐射逆温发展的条件是安静而晴朗的夜晚④有风和云都能减弱逆温⑤风速超过2-3m/s，逆温就不易形成下沉逆温：由于空气下沉压缩引起的增温作用，使下沉运动终止的高度上出现逆温，一般多发生在高压区。1)逆温对大气污染物扩散的影响：逆温层对空气的垂直对流运动的发展是巨大的障碍，如同盖子，对污染物的扩散起阻挡作用，故称它为阻挡层。阻挡层的存在严重阻碍了地面带有污染物的气团的上升运动，使大气污染物停滞在靠近地面的大气层中，加剧大气污染的程度。温度层结决定大气稳定度，大气稳定度影响湍流强度，湍流强度影响污染物迁移。大气稳定度：①Γ>Γd，大气不稳定，利于迁移②Γ=Γd，大气中性稳定，介于两者之间③Γ﹤Γd，大气稳定，不利于迁移④Γ﹤0，逆温，大气非常稳定，十分不利于迁移，导致严重污染。风-----空气的水平运动。污染系数=风向频率/该风向的平均风速输送作用---污染物向下风向输送，风向影响着污染物的迁移方向。稀释作用---风速大小决定着污染物的迁移和稀释的速度，影响着污染物的输送距离。风向频率---某方向的风占整年各风向总和的百分率。湍流-----大气的无规则运动。动力湍流（乱流）：也称湍流，起因于有规律水平运动的气流碰到起伏不平的地形扰动所产生，它们重要取决于风速梯度和地面粗糙等。热力湍流（乱流）：也称对流，起因于地表面温度与地表面附近的温度不均一，近地面空气受热膨胀而上升，随之上面的冷空气下降，从而形成垂直运动。两种形式的乱流长并存。湍流是大气污染物扩散的重要原因。最大混合层高度：气块上升过程中气体温度下降并最终到达与外界气体温度一致，当受热气块会上升至T′=T时，气块与周围大气到达中性平衡，气块停止上升，这个高度定义为对流混合层上限，或称最大混合层高度。气体污染物的扩散很大程度取决于对流与混合的程度，垂直运动程度越大，用于稀释污染物的大气容积量也就越大。风湍流:风可使污染物向下风向扩散，湍流可使污染物向各方向扩散。风速越大，湍流越强，污染物的扩散速度就越快，污染物浓度就越低。风和湍流是决定污染物在大气中扩散稀释最直接最本质的原因2)其他气象原因对污染物迁移的影响天气形势的影响:天气形势是指大范围气压分布的状况。高压控制：小风速、稳定层结（逆温），不利于迁移天气形势低压控制：风速较大、大气不稳定、伴有降水，有助于迁移雾的影响：雾像一顶盖子，不利于迁移，加剧空气污染状况。降水的影响：多种形式的降水，尤其是降雨，能有效地吸取、淋洗空气中的多种污染物，减轻大气污染程度。3)地理地势对污染物迁移的影响（一）地形地物的影响地貌（地面自然物和建筑物）影响风速和风向故影响污染物的扩散。山谷盆地，地形屏障影响，静风、小风比重大，不利于大气污染物的扩散。都市中的高层建筑物，在局部地区产生涡流，不利于大气污染的扩散。（二）局地环流的影响（海陆风的影响、山谷风的影响、城郊风的影响）地形地势对大气污染物的迁移和浓度分布有重要影响。地形地势千差万别，但对大气物迁移扩散的影响其本质上都是通过变化局部地区（流场和温度层结等）气象条件来实现的。海陆风的影响：由于陆地和海洋的热力差异而引起。发生在海陆交界地界，以小时为周期的一种大气局地环流。导致污染物在海陆之间反复运移，影响扩散。山谷风的影响：山谷风对污染物输送有明显的影响。吹山风时排放的污染物向外流出，若不久转为谷风，被污染的空气又被带回谷内。尤其是山谷风交替时，风向不稳，时进时出，反复循环，使空气中污染物浓度不停增长，导致山谷中污染加重。城郊风的影响：由都市温度差引起的局地风。由于都市温度常常比郊区高，气压比郊区低，所形成的一种从周围郊区吹向都市的局地风。又称都市热岛环流。热岛环流对扩散的影响：使城区大气中的污染物难以扩散。大气污染物的转化是指污染物进入大气后，受其自身物理化学性质的影响和大气环境（温、湿度、光）的影响在不一样污染物之间以及污染物和空气组分之间进行化学反应的过程。它包括光化学过程和热化学过程，有均相反应和非均相反应。自由基：任何包括一种未成对电子的原子、原子团、分子或离子均称之为自由基。一般是指由于共价键均裂而生成的带有未成对电子的原子或原子团。自由基特点：反应性强、具有顺磁性、寿命短自由基化学：研究自由基的产生、构造及化学反应性能的有机化学分支学科。自由基的产生措施：热裂解法、光解法、氧化还原法、电解法和诱导分解等法在大气化学中，有机化合物的光解是产生自由基的最重要的措施。许多物质在合适波长的紫外线或可见光的照射下，都可以发生键的均裂，生成自由基。自由基的稳定性：指自由基解离成更小碎片或通过键断裂进行重排的倾向。自由基的活性：一种自由基和其他物质反应的难易程度。在自由基的链反应中自由基一般夺取一价原子。自由基与有机化合物的反应，常常夺取H或卤素不一样自由基夺氢的活性不一样：卤原子夺氢的活性是F>Cl>Br烷烃的卤代反应中，不一样位上被卤原子攻打的相对活性不一样：伯<仲<叔，取代活性增长分子中的官能团可以增长自由基的活性1、自由基的反应类型单分子自由基的反应碎裂：自由基碎裂生成一种稳定的分子和一种新的自由基。重排：发生在环状体系中自由基-分子互相作用加成反应：自由基对不饱和体系的加成，生成一种新的饱和自由基。取代反应：自由基夺取其他分子的一价原子生成稳定的化合物。自由基-自由基互相作用自由基二聚：两个相似的自由基结合自由基偶联：两个不一样的自由基结合2、自由基链反应引起：体系中最弱共价键断裂生成自由基增长：产生新的自由基，新自由基与反应物作用生成产物并生成本来的自由基。终止：生成的自由基通过化合，重新生成稳定的分子化合物。光化学反应的概念：分子、原子、自由基或离子吸取光子而发生的化学反应光化学反应过程：化学物种吸取光量子后可产生光化学反应的初级过程和次级过程。1）初级过程：化学物种吸取光子由基态形成激发态，以及激发态物种进一步发生的多种过程。辐射跃迁：激发态物种通过辐射荧光或磷光而失活。无辐射跃迁：亦即碰撞失活过程。激发态物种通过与其他分子M碰撞，将能量传递给M，自身又回到基态。光离解：激发态物种离解成为两个或两个以上新物种。2）次级过程：初级过程中形成的产物与产物之间，或产物与其他物质之间发生的反应。光化学第一定律：光子的能量不小于化学键能时，且分子对某特定波长的光要有特性吸取光谱才能引起光离解反应。光化学第二定律：分子吸取光的过程是单电子过程，该定律的基础是电子激发态分子的寿命很短，≤10的-8次方秒，在这样短的时间内，辐射强度比较弱的状况下，再吸取第二个光子的几率很小。※※※P56自由基什么是光化学烟雾，解释光化学烟雾各污染物的日变化曲线。具有氮氧化物和碳氢化合物等一次污染物的大气，在阳光照射下发生光化学反应而产生二次污染物，这种由一次污染物和二次污染物的混合物所形成的烟雾污染现象，称为光化学烟雾。NO和烃类的浓度最大值出现上午交通繁忙时，此时NO2的浓度很低，伴随太阳辐射增强，NΟ2和Ο3的浓度迅速增长，醛的浓度也开始增长。阐明烃类在光化学烟雾形成过程中的作用。在光化学反应中，自由基反应占很重要的地位，自由基的引起反应重要由ＮΟ2和醛光解而引起的，碳氢化合物的存在是自由基转化和增殖的主线原因。论述光化学烟雾的形成（概念、形成条件、形成过程），写出重要的反应方程式。（1）污染源条件（大气中有氮氧化合物和碳氢化合物）①工厂排气（以石油为燃料）②汽车排气（2)气象条件①强烈光照，低湿度、高温天气②低风速、逆温天气（3）地理条件太阳天顶角θ≤60˚的地区光化学烟雾的标志性污染物是什么？简述光化学烟雾的特性与危害。臭氧特性：臭氧浓度升高是光化学烟雾污染的标志。烟雾呈淡蓝色；具有强氧化性；大气能见度减少。重要危害：(1)损害人和动物的健康(2)影响植物生长(3)影响材料质量(4)减少大气能见度简述大气中SO2氧化的几种途径。(一)SO2的气相氧化1、SO2直接光氧化2、SO2被自由基氧化(二)SO2的液相氧化什么是硫酸烟雾型污染，阐明其形成条件与形成过程。硫酸烟雾型污染：又称伦敦烟雾，是由于燃煤而排放出来的SO2、颗粒物以及SO2氧化所形成的硫酸及硫酸颗粒物等的混合物所导致的大气污染现象。硫酸烟雾的形成条件：大气中有SO2和颗粒物。①污染源条件：燃煤的设备和场所②气象条件：高湿低温、日光较弱；逆温、风力不大在硫酸烟雾的形成过程中，SO2转化成SO3的氧化反应重要是雾滴中锰、铁的催化作用而形成硫酸及硫酸盐。什么是酸雨，确定酸雨pH界线的根据是什么？酸雨（AcidRain)：亦称为酸性降水，是指pH值不不小于5.6的雨雪或其他形式的大气降水（冻雨、雪、雹、露、雾、霜等)。酸性降水是指通过降水，如雨、雪、雾、冰雹等将大气中的酸性物质迁移到地面的过程。在未被污染的大气中，可溶于水且含量比较高的酸性气体是СΟ2，假如只把СΟ2作为影响天然降水pH的原因，根据СΟ2的全球大气体积分数330×10-6与纯水的平衡，求的降水的pH背景值。降水中重要的阳离子和阴离子是什么？我国降水中关键性离子组分是什么？降水中重要的阳离子：Ca2+、NH4+、H+；阴离子：SO42－、NO3－、Cl－我国降水的关键性离子是SΟ42－、Ca2+、NH4+确定酸雨pH界线的根据是什么？pH为5.6作为判断酸雨的界线。根据如下过程得出：在未污染大气中，可溶于水且含量比较大的酸性气体是CO2，因此只把CO2作为影响天然降水pH的原因，根据CO2的全球大气浓度330ml/m3与纯水的平衡：CO2(g)+H2OCO2+H2OCO2+H2OH++HCO3-HCO3-H++CO32-根据电中性原理：[H+]＝[OH-]+[HCO3-]+2[CO32-]，将用KH、K1、K2、[H+]体现的式子代入，得：[H+]3–(KW+KHK1pCO2)[H+]–2KHK1K2pCO2＝0在一定温度下，KW、KH、K1、K2、pCO2均有固定值，将这些已知数值带入上式，计算成果是pH＝5.6。论述影响酸雨形成的原因。酸性污染物的排放及其转化条件：高温、高湿、大量酸性气体排放。大气中氨的含量与酸性气溶胶或雨水中的酸起中和作用，减少降水的酸度。颗粒物酸度及其缓冲能力天气形势的影响：利于扩散的气象条件不易形成酸雨。试论降酸雨的危害：1、危害水生生态系统2、酸雨使土壤酸化，危害农业和林业3、腐蚀建筑物及建筑材料4、对人体健康的影响大气颗粒物的来源：天然来源：地面扬尘、海浪溅出的浪沫、火山灰、森林火灾、宇宙陨星尘埃、花粉、孢子等。人为来源：燃料燃烧煤烟、飞灰(FlyAsh)、气态污染物等。生成机制：一次颗粒物：直接由污染源排放的。二次颗粒物：大气中的某些污染组分之间或这些组分与大气成分之间发生反应而产生的颗粒物。大气颗粒物的消除：①干沉降：是指颗粒物在重力作用下沉降，或与其他物体碰撞后发生的沉降。②湿沉降：雨除（对半径不不小于1μm的颗粒物有效）、冲刷（对半径4μm以上的颗粒物效率较高)简述ＰΜ2.5的特点及危害：特点：较小的粒径、巨大的比表面积、较大的危害性危害：影响人体健康、减少大气能见度阐明烃类在光化学烟雾形成过程中的重要作用。光化学烟雾形成过程是由多种自由基参与的一系列反应，NO2和醛的光解可引起O、H自由基的产生，而烃类RH的存在又是自由基转化和增殖为数量大，种类多的主线原因。烃类在光化学烟雾形成过程中占有很重要的地位。RH+O→R+HORH+HO→R+H2OH+O2→HO2R+O2→RO2RCO+O2→RC(O)OO其中R为烷基、RO2为过氧烷基，RCO为酰基、RC(O)OO[RC(O)O2]为过氧酰基。通过如上途径生成的HO2、RO2和RC(O)O2均可将NO氧化成NO2。什么是大气颗粒物的三模态？怎样识别多种粒子模？Whitby等人根据大气颗粒物表面积与粒径分布的关系得到了三种不一样类型的粒度模。按这个模型，可把大气颗粒物表到达三种模构造，即爱根（Aitken）核模（Dp<0.05μm）、积聚模（0.05μm<Dp<2μm）和粗粒子模（Dp>2μm）。（1）爱根核模重要源于燃烧产生的一次颗粒物以及气体分子通过化学反应均相成核而生成的二次颗粒物。由于它们的粒径小、数量多、表面积大而很不稳定，易于互相碰撞结成大粒子而转入积聚模。也可在大气湍流扩散过程中很快被其他物质或地面吸取而清除。（2）积聚模重要由核模凝聚或通过热蒸汽冷凝再凝聚长大。这些粒子多为二次污染物，其中硫酸盐占80%以上。它们在大气中不易由扩散或碰撞而清除。积聚模与爱根核模的颗粒物合称细粒子。（3）粗粒子模的粒子称为粗粒子，多由机械过程所产生的扬尘、液滴蒸发、海盐溅沫、火山爆发和风沙等一次颗粒物所构成，因此它的构成与地面土壤十分相近，重要靠干沉降和湿沉降过程而清除。第三章水环境化学水环境化学是环境化学的重要构成部分，它研究化学污染物质在天然水体中的存在形态、反应机制、迁移转化、归趋的规律与化学行为及其对生态环境的影响。天然水的构成和基本特性天然水naturalwater：构成自然界地球表面多种形态的水相的总称。一般具有可溶性物质和悬浮物质（包括悬浮物、黏土矿物及水生生物等），且是可溶性物质（无机盐离子，溶解的气体，有机物）成分十分复杂的溶液。水中八大离子：K+、Na+、Ca2+、Mg2+、HCO3－、NO3－、Cl－和SO42－为常见八种离子，占天然水离子总量的95%-99%。水的总含盐量TDS=[Ca2++Mg2++Na++K+]+[HCO3－+Cl－+SO42－]气体溶解度：在一定条件下，某气体在水中的溶解到达平衡后来，一定量的水中溶解气体的量，称为该气体在所指定条件下的溶解度。（易溶气体的溶解度----g/100g难溶气体的溶解度----mg/L）溶解气体与Henry定律:溶解于水中的气体与大气中的气体存在平衡关系，达平衡后气体的溶解度符合亨利定律,即:一种气体在液体中的溶解度正比于液体所接触的该种气体的分压。气体的大气分压PG与气体的溶解度的比体现为常数关系，称为Henry定律，该常数称为Henry定律常数KH。[G(aq)]=KHPGKH－气体在一定温度下的亨利定理常数mol/（L.·Pa）PG－多种气体的分压(Pa)影响气体溶解度的原因：①气体自身性质（相似相溶原理:极性气体分子在水中的溶解度大,非极性气体分子在水中的溶解度小；能与水发生化学反应的气体在水中的溶解度增大）②温度：气体在水中的溶解度随水温升高而减少。③含盐量：当温度、压力一定期，水中含盐量增长,会使气体在水中的溶解度减少。氧气在大洋海水中的溶解度大概只有在淡水中的80-82%。④气体分压力：在温度与含盐量一定期，气体在水中的溶解度随气体的分压增长而增长。对于难溶气体，气体溶解度与其分压成正比，这就是享利定律。溶解氧（DissolvedOxygen)：溶解在水中的分子态氧，重要来自于大气复氧。水中溶解氧的浓度是表明水体污染程度的重要指标之一。氧在水中的饱和溶解度可以用Henry定律来计算克拉伯龙—克劳修斯方程（Clausius-Clapeyron）：压力一定的条件下，温度对氧在水中溶解度的影响——Clausius-Clapeyron方程式来计算天然水中的CO2：水中CO2首先来自空气中CO2在水中的溶解，由于二氧化碳在干燥空气中占的比例很小，因此水中CO2的这个来源其实不是重要来源。水中CO2重要来源是生物的呼吸作用及有机物的分解产生。但计算空气中CO2在天然水中的溶解度对酸雨pH背景值确实定有重要的意义。水生生物：水生生物可直接影响许多物质的浓度，如影响DO的浓度。自养型生物——藻类：水体中重要的自养生物就是藻类，其合成（光合作用）和分解（呼吸作用）反应式为：反应式的化学计量关系以一种简朴的方式反应了利贝格最小值定律（Liebiglawoftheminimum):植物生长取决于外界提供应它的所需养料中数量最小的一种。藻类数量的增多和种类的变化是水体富营养化最直观的体现；调查成果显示：80％的湖泊、水库富营养化是受磷元素的制约，大概10％的湖泊、水库富营养化与氮元素有关。异养型生物：异养生物运用自养生物产生的有机物作为能源合成它自身生命的原始物质。水体中重要的异养生物就是微生物(细菌、真菌等），它重要参与某些污染物的生物降解作用。生命级别高于藻类和细菌的水生生物如鱼类，大多数水体中，它们所占的生物量比例很小，因此，它们对水化学影响不大。决定水体中生物的范围和种类的关键物质是氧，氧的缺乏使水生生物死亡，氧的存在杀死许多厌氧细菌，因此水中溶解氧的浓度(DO)是天然水体的重要参数。分派系数(Koc)：对于每一种有机化合物可得到与沉积物特性无关的一种Koc。因此，某一有机化合物，不管碰到何种类型沉积物(或土壤)，只要懂得其有机质含量，便可求得对应的分派系数。辛醇－水分派系数：一种物质在正辛醇和水中溶解度的比率。用Ｋow来表达。高Ｋow的有机污染物大多分派到沉积物有机质和生物脂肪中，水中含量较低。卤代脂肪烃类水溶性高，低Ｋow，故其大多数分布在水中，在沉积物有机质或生物脂肪中的含量一般较少。重金属的存在形态与其生物可运用性的关系。水溶态（易迁移，易吸取）：离子态、络合态难溶态（不易迁移、不易被植物吸取）：化学沉淀物、胶体吸附态生物浓缩因子：有机毒物在生物体内浓度与水中该有机物浓度之比。定义为生物浓缩因子，用符号BCF或KB表达。水解速率：某些化学物质会（如：碳酸根）与水发生化学反应，使水(H2O)分解为一种氢离子（H+）和一种氢氧根离子（OH-)。则单位时间内水分子的分解的物质的量即为水解速率，单位有摩尔每秒mol/s、摩尔每分钟mol/min和摩尔每小时mol/h。直接光解：有机化合物直接吸取太阳能而进行的分解反应。化合物自身直接吸取≥286nm的光子发生的光解。间接光解：又叫敏化光解，水体中存在的其他天然物质（如腐殖质等）被阳光激发，而又将其激发态的能量转移给有机污染物而导致的有机污染物的分解反应。光量子产率：进行光化学反应的光子占吸取光子数之比称作光量子产率。物质代谢：有机毒物作为微生物培养的唯一碳源，使有机毒物进行彻底降解或矿化的生物降解模式。共代谢：某些有机物不能作为微生物培养的唯一碳源，必须有此外的化合物提供微生物碳源或能源，该有机物才降解，这中降解模式称共代谢。水体中胶体吸附作用类型？专属吸附与非专属吸附的区别？①表面吸附（物理吸附）②离子互换吸附（物理化学吸附）③专属吸附（化学吸附）区别：腐殖质(Hum)微粒对重金属离子的吸附，重要是通过它对金属离子的螯合作用和离子互换作用来实现。当重金属离子浓度较高时，以离子互换吸附作用为主;浓度较低时以螯合作用吸附为主。影响沉积物中重金属释放的原因有那些？①盐浓度升高：碱金属和碱土金属阳离子可被吸附在固体颗粒上的金属离子互换出来。②氧化还原条件的变化：有机物增多，产生厌氧环境、铁锰氧化物还原溶解，使结合在其中的金属释放出来。③PH值减少：（1）H+离子的竞争吸附作用；（2）金属在低PH值条件下致使金属难溶盐类以及配合物的溶解。④增长水中配合剂的含量：天然或合成的配合剂使用量增长，能和重金属形成可溶性配合物，有时这种配合物稳定度较大，以溶解态形态存在，使重金属从固体颗粒上解吸下来。胶体微粒吸附对水体中污染物有何影响？①微量污染物在水体中的浓度和形态分布，在很大程度上取决于水体中各类胶体的行为。胶体微粒作为微量污染物的载体，它们的絮凝沉降、扩散迁移等过程决定着污染物的去向和归宿。②胶体的吸附作用是使重金属从水中转入固相的重要途径。③胶体的吸附作用对水环境中重金属的过程转化及生物生态效应有重要影响。重金属在水中的迁移能力可直观的用什么来衡量，其两者的关系是什么？金属化合物在水中的迁移能力，直观地可以用溶解度来衡量。溶解度大的，迁移能力大；在固-液平衡体系中，一般用溶度积来表征溶解能力。腐殖质分类：①富里酸：分子量小，配位基因多（羟基羧基多，氧含量高），既溶于酸又溶于碱；②腐殖酸：分子量大，芳香度高（苯环多，碳含量高），只溶于碱；③腐黑物：又叫胡敏素，不能被酸碱提取的部分。什么是pE值？pE与氧化还原电位的关系？还原剂和氧化剂可以定义为电子供体和电子接受体。pE可定义为：pE=-lg(ae)ae----水溶液中电子活度pE越小，电子溶度越高，体系提供电子的倾向就越强。反之，pE越大，电子浓度越低，体系接受电子的倾向就越强。pE与氧化还原强度的关系pE越大,电子浓度越低，体系接受电子的倾向越强，氧化性越强；pE越小，电子浓度越高，体系提供电子的倾向越强，还原性越强。什么是决定电位和决定电位物质？正常水体中其决定电位作用的物质是什么？决定电位：某个单体系的含量比其他体系高得多，则该单体系的pE几乎等于混合复杂体系的pE。此电位被视作决定电位，该体系称决定电位体系一般天然水体溶解氧是“决定电位”，而有机污染物积累的厌氧体系中有机物是“决定电位”水体中常见的无机配体有哪些？对重金属迁移转化有何影响？天然水体中重要的无机配体有：OH-、Cl-、CO3-、HCO3-、F-(a)大大提高了难溶重金属化合物的溶解度(b)减弱了胶体对重金属离子的吸附作用；配合作用可以提高重金属的迁移能力腐殖质对重金属在水体中的迁移转化有何影响？①腐殖酸、腐黑物与金属离子形成的螯合物的溶解度较小，如腐殖酸与铁、锰、锌等离子结合形成难溶的沉淀物。②富里酸与金属离子的螯合物一般是易溶的。③总的来说：腐殖酸将重金属离子更多地积蓄在水体底泥中，而富里酸则把更多的重金属保持在水相中。土壤及沉积物（底泥）对水中有机污染物的吸附（sorption）包括哪两种机制？表面吸附（adsorption）：土壤矿物质对有机化合物的表面吸附作用，吸附等温线非线性，并存在竞争吸附作用，有放热现象。分派作用（partition）：研究发现憎水有机物在土壤上的吸附，等温线为直线，且分派系数与溶质在水中的溶解度成反比。简述分派理论。一般认为有机质的溶解分派作用在沉积物对非极性有机物吸附过程中占主导地位，总的吸附等温线呈线性；表面吸附则在沉积物对弱极性和极性有机物的吸附过程中奉献较大，吸附等温线呈非线性。分派理论认为，土壤（或沉积物）对有机化合物的吸附重要是溶质的分派过程（溶解），即有机化合物通过溶解作用分派到土壤有机质中，并通过一定期间到达分派平衡。到达平衡时，有机化合物在土壤有机质和水中含量的比值称为分派系数(Kp)。简述挥发作用的“双膜”理论，什么状况下挥发作用重要受液膜控制，什么状况下受气膜控制？挥发作用的双膜理论：化学物质从水中挥发出来时必须克服来自进水表层和空气层的阻力。气膜和液膜控制了化学物质由水向空气迁移的速率。既化学物质在挥发过程中要分别通过两个“膜”----“液膜”和“气膜”。挥发速率常数取决于KL（液相传质系数）Kg（气相传质系数）和KH。简述有机物光化学降解的类型。直接光解:有机化合物直接吸取太阳能而进行的分解反应。化合物自身直接吸取≥286nm的光子发生的光解。敏化光解（间接光解）：水体中存在的其他天然物质（如腐殖质等）被阳光激发，而又将其激发态的能量转移给有机污染物而导致的有机污染物的分解反应。氧化反应（游离基反应）：氧化反应：其他天然物质在光的作用下产生自由基或O2等中间体，这些中间体对有机物具有氧化作用。有机物的生物降解包括哪两种模式？简述其区别。①生物降解是引起有机污染物分解的最重要的环境过程之一。水环境中有机污染物的生物降解依赖于微生物通过酶催化反应分解有机物。生长代谢（Growthmetabolism）：有机毒物作为微生物培养的唯一碳源，使有机毒物进行彻底降解或矿化的生物降解模式。共代谢：某些有机物不能作为微生物培养的唯一碳源，必须有此外的化合物提供微生物碳源或能源，该有机物才降解，这中降解模式称共代谢。共代谢在难降解的有机物代谢过程中起重要作用，可使某些特殊的有机化合物降解成为也许。②两种代谢模式的比较：生长代谢：①为微生物的生长提供唯一的碳源和能源，影响微生物的种群多少；②有机污染物的分解有一种“滞后期”③降解速度快④降解彻底，对环境的威胁小。共代谢：①不能为微生物的生长提供唯一的碳源和能源，不会影响微生物的种群多少；②有机污染物的分解有没有“滞后期”③降解速度比生长代谢慢。试论有机物在水环境中的迁移、转化过程。①负载过程（流入）②形态过程酸碱平衡：天然水的pH决定着有机物以酸、碱或中性态存在的分数，从而影响挥发及其他过程。吸着作用：疏水有机化合物吸着至悬浮物上，由于悬浮物质的迁移而影响其归趋。③迁移过程沉淀－溶解作用：污染物的溶解度决定污染物在迁移、转化过程中的可运用性，变化其迁移速率。水流作用：水力流动可迁移溶解的或被悬浮物吸附的污染物进入或排出特定的水生生态系统。挥发作用：有机污染物也许从水体进入大气，因而减少其在水中的浓度。沉积作用：污染物被吸附沉积于水体底部或从底部沉积物中解吸，均可变化污染物的浓度。④转化过程生物降解作用：微生物代谢有机污染物并在代谢过程中变化其毒性。光解作用：有机污染物吸取水体中的光而导致的化学反应。水解作用：有机化合物水解一般生成较小的、简朴的有机产物。氧化还原作用：有机污染物重要的氧化还原反应都是由微生物催化的。⑤生物累积过程生物浓缩作用：生物从周围环境蓄积有机污染物质，使其在生物机体内浓度超过周围环境中的浓度。生物放大作用：在同一食物链上，高营养级生物吞食低营养级生物蓄积有机污染物质，使其在机体内的浓度随营养级数提高而增大。第四章土壤环境化学第一节土壤的构成和性质一、解释名词：1.土壤质地：土壤中各粒级在土壤中所占的相对比例或重量百分数。2.永久电荷：同晶置换作用产生的电荷与土壤溶液的pH值无关，把不受pH值影响产生的电荷称为永久电荷。一般都带负电荷，故又称永久负电荷。3.可变电荷：把受pH值影响产生的电荷称为可变电荷。4.等电点：两性胶体产生的电荷与土壤溶液pH有关，当土壤溶液的pH值发生变化时，两性胶体所带电荷数量和符号也随之发生变化。在此变化过程中可以找到一点，即向溶液解离的H+与OH-数量相等的点，此时胶体不带电荷，处在电中性。这时的pH值称为该两性胶体的等电点。5.致酸离子：土壤互换性阳离子中的H+、Al3+6.盐基离子：土壤互换性阳离子中Ca2+、Mg2+、Na+、K+、NH4+等（除H+、Al3+）7.阳离子互换量（CEC）：每公斤土中所含所有阳离子总量，称阳离子互换量，或称互换性阳离子总量，也可简称互换量。8.盐基饱和度（BS）：互换性盐基离子总量占互换性阳离子总量的比例，称为盐基饱和度。9.活性酸度：活性酸度是土壤溶液中游离态的H+引起的酸度，也称为有效酸度。10.潜性酸度：土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+通过离子互换作用进入土壤溶液中之后所显示出来的酸度。11.代换性酸度：用过量中性盐(如NaCl或KCl)溶液淋洗土壤，溶液中金属离子与土壤中H+和Al3+发生离子互换作用以原则碱滴定溶液中的H+，而体现出的酸度。12.水解性酸度：用弱酸强碱盐(如乙酸钠)淋洗土壤，溶液中的金属离子可以将土壤胶体吸附的H+和Al3+代换出来，同步生成弱酸。此时测定的酸度为水解性酸度。13.土壤总碱度:土壤中碳酸盐碱度和重碳酸盐碱度的总和14.土壤碱化度:一般把钠饱和度[互换性钠离子占阳离子互换量（cmol/kg）的百分率]叫做碱化度。二、问答1、土壤有哪些重要成分？他们对土壤的作用与性质有哪些影响？土壤的构成原生矿物质土壤矿物质（90％）次生矿物质土壤固相土壤有机质（1-10％）土壤液相忽然气相（35％V）土壤有机质：土壤形成的重要标志和土壤肥力的体现2、什么是土壤的活性酸度与潜在酸度？试用两者的关系讨论我国南方土壤酸度偏高的原因。根据土壤中H+的存在方式，土壤酸度可分为活性酸度与潜性酸度两大类。（1）活性酸度：土壤的活性酸度是土壤溶液中氢离子浓度的直接反应，又称有效酸度，一般用pH表达。（2）潜性酸度：土壤潜性酸度的来源是土壤胶体吸附的可代换性H+和Al3+。当这些离子处在吸附状态时，是不显酸性的，但当它们经离子互换作用进入土壤溶液后，即可增长土壤溶液的H+浓度，使土壤pH值减少。南方土壤中岩石或成土母质的晶格被不一样程度破坏，导致晶格中Al3+释放出来，变成代换性Al3+，增长了土壤的潜性酸度，在一定条件下转化为土壤活性酸度，体现为pH值减小，酸度偏高。大体以北纬33°为界，以北盐基饱和度较高，一般达80%甚至100%，以南盐基饱和度均较低，一般只有20%～30%，有的甚至少于10%。故南方土壤潜性酸度较高，活性酸度是土壤酸度的起点和现实体现；潜性酸度是活性酸度的储备。由于两者可以互相转化，故南方土壤酸度偏高3、土壤的缓冲作用有哪几种？举例阐明其作用原理。(1)土壤溶液的缓冲作用土壤溶液中具有碳酸、硅酸、磷酸、腐殖酸和其他有机酸等弱酸及其盐类，构成一种良好的缓冲体系，对酸碱具有缓冲作用如：碳酸-碳酸钠土壤溶液中两性物质的存在，对酸碱具有缓冲作用。(2)土壤胶体的缓冲作用土壤胶体吸附有多种阳离子，其中盐基离子和氢离子能分别对酸和碱起缓冲作用。土壤胶体的数量和盐基代换量越大，土壤的缓冲性能越强；盐基饱和度越高，对酸的缓冲能力越强，盐基饱和度越低，对碱的缓冲能力越强。（3）铝离子对碱的缓冲作用在pH<5的酸性土壤里，土壤溶液中Al3+有6个水分子围绕着，当土壤中OH-增多时，铝离子周围的6个水分子有一、二个水分子离解出H+，与加入的OH-中和，并发生如下的反应。这种带有OH-的铝离子很不稳定，它们要聚合成更大的离子团。聚合的离子团越大，解离出的氢离子越多，对碱的缓冲能力越强。4、什么是盐基饱和度？它对土壤性质有何影响？BS≥80%肥沃土壤；BS50～80%中等肥力土壤；BS＜50%低肥力土壤5、简述腐殖质的分类和性质。性质：有养分（N）适中的粘结性较强的吸取代换性能有缓冲能力分类：腐黑物(胡敏素)(Humin)：不溶于有机溶剂、稀酸和稀碱液的有机高分子化合物。腐殖酸(胡敏酸)：溶于稀碱，但不溶于稀酸的棕至褐色的天然有机高分子化合物。富里酸(Fulvicacid)：土壤中既能溶于稀碱又能溶于稀酸的黄棕色天然有机高分子化合物。6、简述土壤的剖面形态。覆盖层（A0）：此层由地面上的枯枝落叶所构成。淋溶层（A）：此层发生水溶性物质向下淋溶作用。此层中生物活动最为强烈，进行强烈的有机物质的转化和积累作用，形成一种颜色较暗，一般具有粒状或团粒状构造的层次。淀积层（B）：因该层常淀积着自上层淋溶下来的物质，因此称为淀积层。母质层（C）：它是岩石风化物的残积物或运积物，未受成土作用的影响。耕作土的土层：耕作层、犁底层、心土层和底土层。7、土壤具有哪些基本特性？土壤的吸附性土壤的酸碱性土壤的氧化还原性8、简述土壤胶体的构造（扩散双电层构造）。微粒核：重要由腐殖质、无定形的SiO2、氧化铝、氧化铁、铝硅酸盐晶体物质、蛋白质分子以及有机无机胶体的分子群所构成。双电层：微粒核表面的一层分子，一般解离成离子，形成一层离子层（决定电位离子层）；通过静电引力，在其外围形成一层符号相反而电量相等的离子层（赔偿离子层）。9、试述土壤胶体的性质。巨大的比表面和表面能土壤胶体的带电性土壤胶体的分散性和凝聚性10、简述土壤胶体微粒电荷的来源。 ①同晶置换作用 ②断键现象:粘土矿物晶格边缘或棱角上，因断键也可使胶体带电。同晶置换作用产生的电荷与土壤溶液的pH值无关，把不受pH值影响产生的电荷称为永久电荷。一般都带负电荷，故又称永久负电荷。 ③胶体向溶液介质解离或吸附离子而带电某些胶体可向溶液介质中解离或结合H+或OH-而带电微粒表面吸附水中某些离子而带电两性胶体解离或吸附离子而带电11、简述阳离子互换作用的特点。1.可逆反应，迅速到达平衡2.按当量定律进行，即以离子价为基础的等价互换12、简述影响阳离子互换能力的原因。1.阳离子的互换能力，随离子价数的增长而增长2.等价离子随离子原子序数的增长而加大3.离子的运动速度越大，互换能力越强4.受质量作用定律支配，即离子浓度愈大，互换能力愈强13、简述影响土壤CEC的原因。土壤质地有机质含量有机胶体所带负电荷量平均为350cmol/kg，较无机胶体大得多，因而有机质含量高的土壤其阳子互换量高，保肥力强。质地由砂质向粘质变化，阳离子互换量逐渐增大。无机胶体类型：蒙脱石>水化云母>高岭土>含水氧化铁、铝土壤酸碱性：pH值下降，土壤负电荷减少，CEC减少。14、植物对重金属污染产生耐性作用的重要机制是什么？不一样种类的植物对重金属的耐性不一样，同种植物由于其分布和生长的环境各异也许体现出对某种重金属有明显的耐性。（1）植物根系通过变化根系化学性状、原生质泌溢等作用限制重金属离子的跨膜吸取。（2）重金属与植物的细胞壁结合，而不能进入细胞质影响细胞代谢活动，使植物对重金属体现出耐性。（3）酶系统的作用。耐性植物中酶活性在重金属含量增长时仍能维持正常水平，此外在耐性植物中还发现另某些酶可被激活，从而使耐性植物在受重金属污染时保持正常代谢过程。（4）形成重金属硫蛋白或植物络合素，使重金属以不具生物活性的无毒螯合物形式存在，减少了重金属离子活性，从而减轻或解除其毒害作用。15、举例阐明影响农药在土壤中进行扩散和质体流动的原因有哪些？（1）影响农药在土壤中扩散的原因重要是土壤水分含量、吸附、孔隙度、温度及农药自身的性质等：①土壤水分含量：研究表明林丹的汽态和非汽态扩散状况随土壤水分含量增长而变化。②吸附：土壤对农药的吸附变化了其扩散的状况，如土壤对2,4-D的化学吸附，使其有效扩散系数减少了，两者呈负有关关系。③土壤紧实度：土壤紧实度对农药的扩散的状况有影响是由于对于以蒸汽形式进行扩散的化合物来说，增长紧实度就减少了土壤孔隙率，扩散系数就自然减少了。如二溴乙烷、林丹等农药在土壤中的扩散系数随紧实度增长而减少。④温度：温度增高的总效应是使扩散系数增大。⑤气流速度：气流速度可直接或间接地影响农药的挥发。假如空气的相对湿度不是100%，那么增长气流就增进土壤表面水分含量减少，可以使农药蒸汽更快地离开土壤表面，同步使农药蒸汽向土壤表面运动的速度加紧。⑥农药种类：不一样农药的扩散行为不一样。如有机磷农药乐果和乙拌磷在Broadbalk粉砂壤土中的扩散行为就是不一样的。（2）影响农药在土壤中质体流动的原因有农药与土壤的吸附、土壤种类和农药种类等。①农药与土壤吸附：非草隆、灭草隆、敌草隆、草不隆四种农药吸附最强者移动最困难，反之亦然。②土壤种类：土壤有机质含量增长，农药在土壤中渗透深度减小；增长土壤中粘土矿物的含量，农药的渗透深度也减小。③农药种类：不一样农药在土壤中通过质体流动转移的深度不一样。如林丹和DDT。16、比较DDT和林丹在环境中的迁移、转化与归趋的重要途径与特点。DDT和林丹迁移转化、归趋重要途径与特点比较如下表所示：迁移转化、归趋途径特点DDT1）在土壤中移动不明显，易被吸附2）通过根系渗透植物体3）在土壤中按还原、氧化和脱氯化氢等机理被微生物降解4）光解1）不溶于水，高亲脂性，易通过食物链放大，积累性强2）挥发性小，持久性高3）在缺氧和高温时降解速度快4）南方水田里DDT降解快于北方林丹1）从土壤和空气转入水体2）挥发而进入大气3）在土壤生物体内积累4）植物积累1）易溶于水2）挥发性强，持久性低3）在生物体内积累性较DDT低第二节土壤-植物体系中重金属的迁移转化1、 简述重金属的形态分级。可互换态：指吸附在粘土、腐殖质以及其他成分上的金属。碳酸盐结合态：指土壤中重金属元素在碳酸盐矿物上形成的共沉淀结合态。铁锰氧化物结合态：指重金属被土壤中铁猛氧化物或粘粒矿物的专性互换位置所吸附的部分。有机结合态：土壤中的多种有机物与重金属形成的有机螯合物。残渣态：结合在土壤硅酸盐矿物晶格中的重金属离子。2、 试述影响重金属在土壤中迁移转化的重要原因。一．土壤胶体的吸附作用（1）土壤胶体对重金属的吸附作用对进入土壤的重金属脱具有明显的固定作用。（2）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关。二．土壤的pH与重金属的迁移转化（1）土壤的酸碱条件与重金属的溶解度有着亲密的关系，由此决定重金属在土壤中的存在形态，影响其迁移能力。(2)一般状况下随土壤pH值的升高土壤中溶解性重金属的含量减少,反之，pH值下降时土壤中重金属就溶解出来，这就是酸性土壤作物受害的原因。(3)土壤pH越低，H+越多，被土壤胶体吸附的重金属离子被解吸的就越多。三．土壤中重金属的配合作用（1）土壤中重金属可与多种无机配体或有机配体发生配位作用。（2）重金属的这种羟基配位和氯配位的作用，可提高难溶重金属化合物的溶解度，同步减弱土壤胶体对重金属的吸附，影响了重金属在土壤中的迁移转化。（3）腐殖酸中富里酸-重金属配合物易溶于水，可以有效地制止了重金属难溶盐的沉淀。四．土壤氧化还原条件与重金属的迁移转化（1）重金属元素按其性质可大体分为氧化难溶性（氧化固定）元素和还原难溶性（还原固定）元素。铁锰等属于氧化难溶性元素；镉、铜、锌、铬属还原难溶性元素。（2）在高氧化环境中，Eh较高，如V、Cr等具有氧化还原性质的重金属常呈氧化态，形成可溶性钒酸盐、铬酸盐等具有极强的迁移能力；而铁、锰相反，形成高价难溶性沉淀，迁移能力很低。3、某土壤受到了重金属Cd的污染，请根据其在土壤中迁移转化的规律提出一种运用和治理该土壤的方案。① 根据酸碱条件对镉迁移转化的影响，运用该土壤时可施加碱性肥料提高土壤的pH，减低镉的有效性，减少作物对镉的吸取②根据氧化还原条件对镉迁移转化的影响，运用该土壤时采用措施使土壤处在还原状态(如淹水或施加还原性肥料)，减少镉的迁移，克制作物对镉的吸取，减轻其危害。③根据土壤胶体对镉的吸附作用，运用该土壤时增长土壤胶体的含量，使其转化为吸附态，克制作物对镉的吸取，减轻其危害。4、 试述植物对重金属污染产生耐性作用的重要机制。1、植物根系的跟际分泌物限制重金属离子的跨膜吸取试验证明，某些植物对重金属吸取能力的减少是通过根际分泌螯合剂克制重金属的跨膜吸取。2、重金属与植物的细胞壁结合由于金属离子被局限于细胞壁上，而不能进入细胞质影响细胞内的代谢活动，使植物对重金属体现出耐性。3.酶系统的作用耐性植物中某些酶的活性也许不变，甚至增长，具有保护酶活性的机制。4、形成重金属硫蛋白（MT）或植物络合素（PC）“金属硫蛋白”（MT）即金属结合蛋白，分析发现能大量合成MT的细胞对重金属有明显的抗性，现已证明MT是动物和人体最重要的重金属解毒剂。植物络合素（PC）即重金属结合肽其分子量和化学性质不一样于动物体内的金属硫蛋白，它可以被重金属Cd、Cu、Hg、Pb等诱导合成。5、试述土壤条件对镉在土壤-植物体系中迁移的影响。①pH值的影响：随土壤pH的增高，有效态镉的含量减少。②土壤氧化-还原条件的影响：互换态镉的含量随土壤Eh值的减少而减少。③土壤胶体对镉的吸附作用使其迁移能力减少。④配位体对镉的配合作用增大其迁移能力。⑤磷的影响：土壤中磷的存在可减少土壤中互换态镉的含量（因其形成了磷酸镉沉淀），减弱镉的迁移能力。第三节土壤中农药的迁移转化1、 土壤中农药的迁移有哪两个过程？一、扩散：是由于农药分子不规则的热运动而使其由浓度高的地方向浓度低的地方所做的迁移运动。二、质体流动：指土壤中的农药在外力的作用下（如溶于水或悬浮于水中的农药随水的运动；存在于土壤有机质中或吸附于土壤微粒上的农药随土粒的运动）所进行的迁移。2、 试述影响农药在土壤中扩散的原因。（1）吸附的影响吸附作用会减弱农药的扩散能力，既吸附与扩散呈负有关关系。（2）土壤的紧实度的影响土壤的紧实度大，其孔隙度就小，扩散能力减弱。（3）土壤温度的影响土壤温度增高，扩散系数增大，扩散能力增强。（4）气流速度的影响气流速度增大，可使农药蒸汽更快的离开土壤表面，增大农药的汽扩散，亦能增大农药的挥发量。（5）农药种类的影响不一样种类的农药，化学性质不一样，扩散能力不一样样，扩散行为也有差异。3、 什么是质体流动，其重要影响原因是什么？指土壤中的农药在外力的作用下（如溶于水或悬浮于水中的农药随水的运动；存在于土壤有机质中或吸附于土壤微粒上的农药随土粒的运动）所进行的迁移。影响原因：胶体吸附作用的影响：被强烈吸附的化学农药其质体流动迁移能力越小。农药的性质：如溶解度大的化学农药其质体流动迁移能力强。4、 土壤有机质对非离子型农药的吸附作用重要是什么机制？吸附作用分派作用作用力范德华力或化学键分子力--溶解作用吸附热高吸附热低吸附热吸附等温线非线性线性竞争作用竞争吸附非竞争吸附与溶解度有关5、 试述土壤湿度对非离子型农药在土壤中吸附行为的影响。1.干土壤中，林丹和狄氏剂大量吸附在土壤中,其蒸气浓度很低；湿润土壤中，由于水分子的竞争作用，土壤中农药的吸附量减少，蒸汽浓度增长。2.随相对湿度（RH）的增长，土壤吸附量明显的减少。当相对湿度在50％以上时，水分子强烈竞争土壤表面矿物质上的吸附位，使吸附量减少，分派作用占主导地位，吸附等温线靠近线性。3.非离子型有机物在干土壤中体现为强吸附（被土壤矿物质）和高分派（被土壤有机质）的特性，且表面吸附作用比分派作用大得多。4.干土壤中吸附的强弱与吸附质（农药）的极性有关，极性大的吸附量就大；并且分派作用也同步发生。6、 化学农药在土壤中降解的形式有哪些？化学降解----水解反应（吸附催化水解）光化学降解生物降解(土壤微生物对农药的降解)7、 试述有机磷农药在环境中的重要转化途径。1、有机磷农药的非生物降解过程①吸附催化水解——降解的重要途径。②光降解2、有机磷农药的生物降解8、 什么是农药半衰期和农药残留量？简述影响农药残留的原因。半衰期:指农药因降解等原因使其浓度减少二分之一所需要的时间。残留量:指尚未被降解而继续存在于土壤中的农药，单位是mg/kg。影响农药在土壤中残留的原因:农药的化学性质挥发性溶解度化学稳定性土壤的物理化学性质土壤质地土壤ｐH土壤温度土壤水分第五章环境生物化学与毒理化学解释下列名词概念：①被动扩散；②积极转运；③肠肝循环；④血脑屏障；⑤半数有效剂量（浓度）；⑥阈剂量（浓度）；⑦助致癌物；⑧促癌物；⑨酶的可逆和不可逆克制剂。(1)被动扩散:脂溶性物质从高浓度侧向低浓度侧,即顺浓度梯度扩散通过有类脂层屏障的生物膜.(2)积极转运:在需要消耗一定代谢能量下,某些物质可在低浓度侧与膜上高浓度特异性蛋白载体结合,通过生物膜,至高浓度侧解离出原物质.(3)肠肝循环:有些物质由胆汁排泄,在肠道运行中又重新被吸取,该现象叫肠肝循环.(4)血脑屏障:脑毛细血管制止某些物质(多半是有害的)进入脑循环血的构造.(5)半数有效剂量(浓度):毒物引起受试生物的半数产生同一毒作用所需的毒物剂量(浓度).(6)阈剂量(浓度):在长期暴露毒物下,会引起机体受损害的最低剂量(浓度).(7)助致癌物:可加速细胞癌变和已癌变细胞增殖成瘤块的物质.(8)促癌物:可使已经癌变细胞不停增殖而形成瘤块.(9)酶的可逆和不可逆克制剂:克制剂就是能减小或消除酶活性,而使酶的反应速率变慢或停止的物质.其中,以比较牢固的共价键同酶结合,不能用渗析,超滤等物理措施来恢复酶活性的克制剂,称为不可逆克制剂;另一部分克制剂是同酶的结合处在可逆平衡状态,可用渗析法除去而恢复酶活性的物质,称为可逆克制剂.1、 简述生物膜的构造特性。脂质双分子层：细胞膜以液态的脂质（磷脂）双分子层构成基本骨架，具有稳定性和流动性。细胞膜蛋白质：膜蛋白质重要以两种形式同膜脂质相结合：表面蛋白质；结合蛋白质。细胞膜糖类：多为短糖链，以共价键的形式与膜脂质或蛋白质结合，形成糖脂或糖蛋白。膜孔：细胞膜中带极性，含水的微小孔道2、 简述物质通过生物膜的方式。（一）膜孔滤过直径不不小于膜孔的水溶性物质，借助膜两侧压力的不一样透过膜孔。动力：膜两侧静水压及渗透压限制条件：直径不不小于膜孔水溶性物质（二）被动扩散（单纯扩散）某些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。特点：1.扩散速率高。2.不需消耗能量。3.不需要载体的参与。4.没有特异性选择、竞争性克制及饱和现象。5.扩散量与浓度梯度、温度和膜通透性呈正有关。（三）被动易化扩散某些非脂溶性或脂溶性小的物质，需特殊膜蛋白质的“协助”下，由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。需要蛋白质参与，但不消耗能量。（四）积极转运指物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程。分类：（1）原发性积极转运（泵转运）。物质在“泵”的作用下由膜的低浓度一侧向膜的高浓度一侧移动的过程。（2）继发性积极转运（联合转运）。间接运用ATP能量的积极转运过程。（五）入胞和出胞式转运（胞吞和胞饮）某些大分子物质或团块进出细胞,是通过细胞自身的吞吐活动进行的,亦可属于积极转运过程3、 什么是被动转运和积极转运。积极转运：指物质逆浓度梯度或电位梯度的转运过程被动扩散：某些脂溶性物质由膜的高浓度一侧向低浓度一侧移动的过程。4、 简述物质在生物体内的转运过程。吸取：是污染物质从机体外通过多种途径通透体膜进入血液的过程。吸取途径重要是消化道、呼吸道和皮肤。分布：指污染物质被吸取后或其代谢转化物质形成后，由血液转送至机体各组织，与组织成分结合，从组织返回血液;以及再反复等过程。排泄：排泄是污染物质及其代谢物质向机体外的转运过程。排泄器官有肾、肝胆、肠、肺、外分泌腺等，而以肾和肝胆为主。蓄积：肌体长期接触某污染物质，若吸取超过排泄（或转化），则会出现该污染物质在体内逐增的现象，称为生物蓄积。5、什么是生物富集、生物放大、生物积累、生物浓缩系数。其研究的意义是什么？生物富集是指生物通过非吞食方式从周围环境蓄积某种元素或难降解的物质，使其在机体内浓度超过周围环境中浓度的现象。生物浓缩系数某种化学元素或物质在生物体内的浓度与生物生长环境中该元素或物质的浓度之比。生物放大是指在同一食物链上，高营养级生物吞食低营养级生物蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体内的浓度随营养级数提高而增大的现象。生物积累生物从周围环境和食物链蓄积某种元素或难降解物质，使其在机体中的浓度超过周围环境中浓度的现象生物积累=生物放大+生物富集生物放大或生物富集分别属于生物积累其中一种。第四节污染物质的生物转化1.环境中污染物质的三大转化类型是什么?化学转化、光化学转化、生物转化2.什么是酶，酶催化的特点是什么？一类由细胞制造的，以蛋白质为重要成分的、具有催化活性的生物催化剂。1专一性高2效率高3外界条件温和3.辅酶FMN、FAD、NAD+、NADP+、CoQ、CoASH各是什么反应类型的酶的辅酶，起什么样的作用？FMN或FAD是某些氧化还原酶的辅酶，在酶促反应中具有传递氢原子的功能。NAD+、NADP+是一类氧化还原酶的辅酶，传递氢原子.CoQ、CoASH氧化还原辅酶，传递氢原子4.什么是生物氧化中的氢传递过程？简述其类型在生物氧化中有机物质的氧化多为去氢氧化。脱落的氢(H++e)由对应的氧化还原酶按一定次序传递至受体。这一氢原子或电子的传递过程称为氢传递或电子传递过程，其受体为受氢体或电子受体。①有氧氧化中以分子氧为直接受氢体的氢传递过程②有氧氧化中分子氧为间接受氢体的氢传递过程③无氧氧化中有机物转化中间产物做受氢体的氢传递过程④无氧氧化中某些无机含氧化合物做受氢体的氢传递过程5.简述糖类、脂肪、蛋白质等耗氧有机物的生物降解过程（途径）1.糖类（1）多糖水解成单糖（2）单糖氧化成丙酮酸（3）丙酮酸深入氧化：①有氧条件下，进入三羧酸循环，彻底降解成CO2和H2O；②无氧条件下，进行酸性发酵，产生大量的有机酸。2.脂肪（1）细胞外发生水解生成脂肪酸和甘油（2）甘油氧化(脱氢)转化成丙酮酸（3）脂肪酸的转化：①有氧条件下，经ß-氧化，进入TCA循环，生成CO2和H2O②无氧条件下，以其转化的中间产物为受氢体形成低级的有机酸、醇、二氧化碳等3.蛋白质（1）在细胞外水解成氨基酸（2）氨基酸脱氨脱羧成脂肪酸（3）脂肪酸在有氧条件下通过ß-氧化、三羧酸循环，完全氧化成CO2和H2O，无氧条件下发生发酵过程（4）氨的深入转化-NH2脱除生成氨NH3，也叫蛋白质的氨化作用，NH3在水中会发生不一样的变化，促成不一样物质的生成。6.什么是酸性发酵和甲烷发酵？无氧条件下，丙酮酸以其自身或其转化的中间产物为受氢体，发生不完全氧化，生成简朴的有机酸、醇、CO2等，这一过程因有大量的有机酸生成，体系pH下降------酸性发酵。无氧条件下，耗氧有机物在产氢菌和产乙酸菌作用下，可被转化为乙酸、甲酸、氢气和二氧化碳，进而经产甲烷菌作用下产生甲烷，这一过程称为甲烷发酵。7.什么是同化、氨化、硝化、反硝化和固氮?各有什么意义？同化：绿色植物和微生物吸取硝态氮和铵态氮，合成机体中的蛋白质、核酸等含氮有机物的过程。氨化：所有生物残体中的有机氮化合物，经微生物分解成氨态氮的过程。硝化：氨在有氧条件下，氧化成硝酸盐的过程成。反硝化：硝酸盐在通气不良的条件下，通过微生物